(57)【要約】【課題】プレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断を検知する。【解決手段】プレストレストコンクリート構造物（１０）に圧縮応力を与えるＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断検知方法であって、プレストレストコンクリート構造物（１０）のひび割れによるひずみを計測する計測材（１４Ａ−１４Ｌ）をプレストレストコンクリート構造物（１０）に固定し、計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量を測定し、計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断を検知する。【選択図】図１
2011180065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレストレストコンクリート構造物に圧縮応力を与えるＰＣ鋼材の破断検知方法であって、
プレストレストコンクリート構造物のひび割れによるひずみを計測する計測材をプレストレストコンクリート構造物に固定し、
前記プレストレストコンクリート構造物のひび割れに起因する前記計測材のひずみ量を測定し、
前記計測材のひずみ量に基づいて前記ＰＣ鋼材の破断を検知する、
プレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知方法。
【請求項２】
前記計測材のひずみ量に基づいて前記ＰＣ鋼材の破断量を決定する、請求項１に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知方法。
【請求項３】
前記計測材のひずみ量に基づいてひび割れの箇所を決定し、このひび割れの箇所に基づいてＰＣ鋼材の破断箇所を決定する、請求項１又は２に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知方法。
【請求項４】
複数の計測材のひずみ量を比較して相対的に大きなひずみ量の計測材を決定し、
相対的に大きなひずみ量の計測材の箇所又は近傍をＰＣ鋼材の破断箇所として決定する、請求項１乃至３の何れかに記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知方法。
【請求項５】
圧縮応力を与えるＰＣ鋼材を有するプレストレストコンクリート構造物に固定されると共にプレストレストコンクリート構造物のひび割れによるひずみを計測する計測材と、
前記プレストレストコンクリート構造物のひび割れに起因する前記計測材のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材の破断を検知する制御装置を有する、
プレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記計測材のひずみ量に基づいて前記ＰＣ鋼材の破断量を決定する、請求項５に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記計測材のひずみ量に基づいてひび割れの箇所を決定し、このひび割れの箇所に基づいてＰＣ鋼材の破断箇所を決定する、請求項５又は６に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知システム。
【請求項８】
前記制御装置は、複数の計測材のひずみ量を比較して相対的に大きなひずみ量の計測材を決定し、相対的に大きなひずみ量の計測材の箇所又は近傍をＰＣ鋼材の破断箇所として決定する、請求項５乃至７に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断を検知する破断検知方法及び破断検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７（Ａ）に示すように、プレストレストコンクリート（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）桁（以下、ＰＣ桁と称する。）１００は、プレストレストコンクリート体１０１と、ＰＣ体１０１の内部を貫通するシース１０２と、シース１０２の中に通したＰＣ鋼材１０３と、シース１０２に充填されたグラウト１０４を有する。そして、ＰＣ鋼材１０３に引張り応力Ｆ１を加えることで、ＰＣ鋼材１０３はＰＣ体１０１に圧縮応力Ｆ２を付与する。この圧縮応力Ｆ２はＰＣ体１０１に加わる引張応力に対抗する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、図７（Ｂ）に示すように、Ａ１で示す箇所でグラウトの充填不良があると、シース１０２内に水や空気が入る。この水、空気は、ＰＣ鋼材１０３を腐食させる。腐食が進み、ＰＣ鋼材１０３が破断すると、ＰＣ体１０１に加わる圧縮応力が低下する。これにより、ＰＣ体１０１にひび割れＣ１１が発生する。
【０００４】
しかし、ＰＣ桁１００のひび割れＣ１１からＰＣ鋼材１０３の破断等を推定する技術は存在しなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、プレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材の破断を検知するＰＣ鋼材の破断検知方法及び破断検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【０００７】
本発明の第１の特徴に係わるプレストレストコンクリート構造物のプレストレストコンクリート材の破断検知方法は、プレストレストコンクリート構造物（１０）に圧縮応力を与えるＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断検知方法であって、プレストレストコンクリート構造物（１０）のひび割れによるひずみを計測する計測材（１４Ａ−１４Ｌ）をプレストレストコンクリート構造物（１０）に固定し、プレストレストコンクリート構造物（１０）のひび割れに起因する計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量を測定し、前記計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量に基づいて前記ＰＣ鋼材の破断を検知する。
【０００８】
以上の第１の特徴において、計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断量を決定する。
【０００９】
計測材のひずみ量に基づいてひび割れの箇所を決定し、このひび割れの箇所に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断箇所を決定する。
【００１０】
複数の計測材のひずみ量を比較して相対的に大きなひずみ量の計測材を決定し、相対的に大きな計測材（１４Ａ−１４Ｌ）の箇所又は近傍をＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断箇所として決定する。
【００１１】
本発明の第２の特徴に係わるプレストレストコンクリート構造物（１０）のプレストレストコンクリート材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断検知システム（１５）は、圧縮応力を与えるＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）を有するプレストレストコンクリート構造物（１０）に固定されると共にプレストレストコンクリート構造物（１０）のひび割れによるひずみを計測する計測材（１４Ａ−１４Ｌ）と、前記プレストレストコンクリート構造物のひび割れに起因する計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断を検知する制御装置（２３）を有する。
【００１２】
以上の第２の特徴において、制御装置（２３）は、計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量に基づいてプレストレストコンクリート材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断量を決定する。
【００１３】
制御装置（２３）は、計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量に基づいてひび割れの箇所を決定し、このひび割れの箇所に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断箇所を決定する。
【００１４】
制御装置（２３）は、複数の計測材（１４Ａ−１４Ｌ）のひずみ量を比較して相対的に大きなひずみ量の計測材（１４Ａ−１４Ｌ）を決定し、相対的に大きなひずみ量の計測材（１４Ａ−１４Ｌ）の箇所又は近傍をＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断箇所として決定する、
【発明の効果】
【００１５】
本発明の特徴によれば、計測材のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材の破断を検知することができる。
【００１６】
また、計測材のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材の破断量を決定することができる。
【００１７】
また、計測材のひずみ量に基づいてＰＣ鋼材の破断箇所を決定することができる。
【００１８】
また、相対的に大きなひずみ量の計測材の箇所又は近傍をプレストレストコンクリート材の破断箇所として決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係るＰＣ桁の側面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩに沿ったＰＣ桁の断面図である。
【図３】図１に示すＡ２の部位の拡大図である。
【図４】図１に示すＰＣ体の側面図である。
【図５】ひび割れの入ったＰＣ桁の側面図である。
【図６】ＰＣ桁のＰＣ鋼材の破断検知システムの概要図である。
【図７】（Ａ）はＰＣ桁の側面図であり、（Ｂ）はひび割れが発生したＰＣ桁の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、ＰＣ桁１０の両端は支承５Ａ、５Ｂによって支持されたＰＣ体１１を有する。ＰＣ桁１０は、ＰＣ体１１の下部に配置された計測材１４Ａ−１４Ｌと、ＰＣ体１１の下部に固定されると共に計測材１６Ａ−１６Ｍと接続した計測用固定具１６Ａ−１６Ｍを有する。図４に示すように、ＰＣ桁１０は、ＰＣ体１１内に配置された第１−第８のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈを有する（図４参照）。なお、シースおよびグラウトの図示
は省略されている。
【００２２】
図２に示すように、ＰＣ体１１は、基部１１ａ、基部１１ａから上方へ延びる腹部１１ｂと、腹部１１ｂの上に配置されると共に側方へ延びるフランジ部１１ｃを有する。ＰＣ体１１はフランジ部１１ｃ、腹部１１ｂ、基部１１ａの内部に配置された鉄筋１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅを有する。
【００２３】
図４に示すように、第１−第８のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈは、それぞれ、両端で引っ張られて、ＰＣ体１１に圧縮応力を加える（図４参照）。ＰＣ鋼材１２Ａ−１２ＨはＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、又は、ＰＣ鋼棒を含む。
【００２４】
第１−第８のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈは、ＰＣ体１１に下から上へ順に配置されている。ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈは、ＰＣ体１１の長手方向の一端部から中央部ＬＣへ向けて長手方向に対して斜めに下がる。第１−第８のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈは、ＰＣ体１１の中央部ＬＣで、基部に沿って長手方向に延びる。ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈは、ＰＣ体１１の中央部ＬＣから他端部へ長手方向に対して斜め上方へ延びる。なお、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの配置は、一例であり、ＰＣ鋼線は他の配置にしてもよい。例えば、複数のＰＣ鋼線を互いに平行に長手方向に配置してもよい。
【００２５】
図１に示すように、計測材１４Ａ−１４Ｌは、ＰＣ桁１０の長手方向に配置される。計測材１４Ａ−１４Ｌは、計測用固定具１６Ａ―１６Ｌを介在して互いに接続されている。計測材１４Ａ−１４Ｌの両端部は計測用固定具１６Ａ−１６Ｌに固定されるねじ切り部を有する。計測材１４Ａ−１４Ｌには、それぞれ、ひずみゲージが貼られている。
【００２６】
詳細には、図３に示すように、計測材１４Ｂ、１４Ｃのねじ切り部１４Ｂ１、１４Ｃ１は、計測用固定具１６Ｃを貫通し、計測用固定具１６Ｃの両側からナット１７、１７で固定されている。計測材１４Ｂ、１４Ｃの、例えば、中央部にはひずみゲージ２１、２１が貼られている。各ひずみゲージ２１はＰＣ体１１のひび割れに起因する計測材１４Ｂ、１４Ｃのひずみ量を検出する。計測用固定具１６Ｃは、例えば、５ｍｍ程度の鉄板である。計測用固定具１６ＣはアンカーによってＰＣ体１１に固定され、固定点として役割を果たす。
【００２７】
計測材１４Ａ−１４Ｌは、２つの固定点の間でひび割れによるひずみを計測できるものであれば、材質、形状は限定されない。材質は、例えば、鋼材、鉄材、銅材、アルミ材のような弾性材料でもよい。形状は、例えば、棒状、角柱、円柱、三角柱、四角柱、筒形、板状でもよい。計測材１４Ａ−１４Ｌの配置は、ＰＣ桁１０の長手方向に対して斜めでもよく、同長手方方向に対して直交してもよい。計測材１４Ａ−１４Ｌ同士は、同じ方向を向くだけでなく、互いに斜めに配置されてもよく、互いに直角をなしてもよい。また、計測材は、例えば、一本の棒材を複数の点でＰＣ体１１に固定してもよい。
【００２８】
計測用固定具１６Ａ−１６Ｇは、計測材１４Ａ−１４ＬをＰＣ体１１に固定できるのであれば、材質、形状は限定されない。例えば、計測用固定具は、計測材と嵌め込まれてもよい。また、計測用固定具は、計測材を貫通してＰＣ体１１に打ち込んでもよい。また、計測用固定具は、計測材１４Ａ−１４Ｌのそれぞれを2箇所で固定してもよい。
【００２９】
図６を用いて、ＰＣ桁１０のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断検知システム２０を説明する。破断検知システム２０は、計測材１４Ａ−１４Ｌと、計測材１４Ａ−１４Ｌに配置されたひずみゲージ２１と、ひずみゲージ２１に電気的に接続した抵抗測定器２２と、抵抗測定器２２に電気的に接続した制御装置２３を有する。ここで、ひずみゲージ２１及び抵抗測定器２２はひずみ測定装置を構成する。制御装置２３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを
有する。ＲＯＭは測定プログラム及び解析プログラムを格納する。ＲＡＭは測定データ及び解析データを一時的に格納する。ＣＰＵは、測定プログラム及び解析プログラムを実行する。
【００３０】
次に、ＰＣ鋼材の破断とＰＣ桁のひび割れとの関係について説明する。図５は、ＰＣ桁１０Ａのひび割れとＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断との関係を調べるための予備実験を説明するためのＰＣ桁１０Ａの断面図である。ここで、ＰＣ桁１０Ａはパイゲージ及び誘発目地が配置されていない点を除いてＰＣ桁１０と同じ構造を有する。
【００３１】
Ｄ１−Ｄ８で示す開口部を利用して第１−第８のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈを切断すると、ＰＣ体１１に加わる圧縮応力が低下する。これは、Ａ３で示す区間にグラウトの充填不良が発生し、かつ、水や空気の出入りによりＰＣ鋼材の腐食が進み、ＰＣ鋼材が破断したことに相当する。これにより、ひび割れＣ１−Ｃ９がＰＣ体１１に発生する。
【００３２】
すなわち、ＰＣ体１１内のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈが一定割合以上で破断すると、ＰＣ体１１にひび割れが発生することが確認される。そこで、この予備実験の結果をまとめておき、この予備実験の結果と実際に発生したひび割れとを比較する。さらに、ひび割れにより計測材１４Ａ−１４Ｌは引っ張られてひずみを生じる。そこで、ひび割れと計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量との関係を予備実験で得ておく。
【００３３】
以上から、予備実験の結果と計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量とを対比してＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を検知することができる。
【００３４】
また、予備実験によれば、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量、つまり、破断本数が増加すると、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量が大きくなることが分かっている。そこで、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量とＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量との関係を予備実験で得ておく。以上から、予備実験の結果と計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量とを比較してＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量を推定することができる。
【００３５】
また、予備実験によれば、ひび割れの箇所とＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈとの破断箇所とに一定の関係があることが分かっている。そこで、ひび割れの箇所とＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所との関係を予備実験で得ておく。さらに、このひび割れの箇所と計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量との関係を予備試験で得ておく。以上から、予備試験の結果と計測用鋼材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量とを比較してＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所を推定することもできる。
【００３６】
このように、本発明は、ＰＣ桁の表面に発生するひび割れとＰＣ桁の内部のＰＣ鋼材の破断とに一定の関係があることに着目し、ＰＣ桁の表面に発生するひび割れ、ＰＣ鋼材の破断、計測材のひずみ量の関係を示すデータを予め種々の予備実験により蓄積し、この蓄積されたデータを基に実際に測定した計測材のひずみ量と比較することにより、ＰＣ桁を破壊することなく、その内部のＰＣ鋼材の破断を検知し、破断量、破断箇所を推定することができる。
【００３７】
次に、図３、６を用いてＰＣ桁１０のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断検知方法を具体的に説明する。
【００３８】
例えば、計測用材１４Ｂを選択する。ひずみゲージ２１を抵抗測定器２２（図６参照）に接続し、抵抗測定器２２でひずみゲージ２１の電気抵抗を測定し、制御装置２３で計測材１４Bのひずみ量を監視する。ここで、ひび割れＣ１０が進行し、ひび割れが計測材１４Ｂを横切ると、計測材１４Ｂが歪み、計測材１４Ｂのひずみゲージ２１の電気抵抗が増
加する。制御装置２３は、ひずみゲージ２１の電気抵抗に基づいて計測材１４Ｂのひずみ量を決定する。制御装置２３は、計測材１４Ｂのひずみ量と予備実験で得たデータとに基づいてひび割れの発生を決定する。制御装置２３は、ひび割れと予備実験で得たデータとに基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を検知する。
【００３９】
次に、制御装置２３は、計測材１４Ｂのひずみ量と予備実験で得たデータとに基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量を決定する。
【００４０】
さらに、制御装置２３は、計測材１４Ｂのひずみ量と予備実験で得たデータとに基づいて、ひび割れの箇所を決定する。制御装置２３は、ひび割れの箇所と予備実験で得たデータとに基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所を決定する。
【００４１】
さらに、抵抗測定器２２を用いて、残りの計測材１４Ａ、１４Ｃ−１４Ｌのひずみ量を測定する。同様に、制御装置２３は計測材１４Ａ、１４Ｃ−１４Ｌのひずみ量と予備実験で得たデータに基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を検知し、破断量、破断箇所を決定する。
【００４２】
以上の実施形態によれは、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量に基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を検知することができる。
【００４３】
また、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量に基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量を決定することができる。
【００４４】
また、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量に基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所を決定することができる。
【００４５】
第２の実施形態
本実施形態では、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量を比較することにより、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所を決定する。
【００４６】
図５に示す予備実験によれば、Ａ３で示す部位及び近傍のひび割れＣ１−Ｃ３は、他の部位のひび割れＣ４−Ｃ９より長くなる傾向があった。それは、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断により、Ａ３で示す部位のＰＣ体１１の強度が他の部位よりも低下するからである。よって、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所及びその近傍のひび割れＣ１−Ｃ３の長さは、他の部位のひび割れＣ４−Ｃ９の長さより大きくなる。また、ひび割れの長さが大きくなるほど、ひび割れの幅が大きくなる。これにより、相対的に大きなひび割れの幅を有するひび割れ又はその近傍でＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈが破断したと推定することもできる。また、ひび割れの幅が大きくなるにつれて、ひび割れに対応する箇所の計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量も大きくなる傾向にある。
【００４７】
次に、図１、６を用いてＰＣ桁１０のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所の検知方法を具体的に説明する。
【００４８】
制御装置２３は、計測材１４Ａ−１４Ｌのひずみ量を比較して相対的に大きなひずみ量の計測材１４Ａ−１４Ｌを決定する。制御装置２３は、相対的に大きなひずみ量の計測材１４Ａ−１４Ｌの箇所を相対的に大きな幅のひび割れの箇所と決定する。制御装置２３は、相対的に大きなひずみ量の計測材１４Ａ−１４Ｌの箇所又は近傍をＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所として決定する。
【００４９】
本実施形態によれば、相対的に大きなひずみ量の計測材１４Ａ−１４Ｌの箇所又は近傍
をＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所として決定することができる。
【００５０】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。ＰＣ鋼材の破断箇所および破断量からＰＣ桁の残存耐力評価方法を用いて、残存耐力を推定してもよい。また、本発明は、ＰＣ桁に限らず、あらゆるプレストレストコンクリート構造物に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ＰＣ桁
１１  ＰＣ体
１２Ａ−１２Ｈ  第１−第８のＰＣ鋼材
１４Ａ−１４Ｌ  計測材
２０  ＰＣ鋼材の破断検知システム
２１  ひずみゲージ
２２  抵抗測定器
２３  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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