(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）の破断を検知する方法であって、プレストレストコンクリート構造物（１０）に導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）を形成し、導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）の電気抵抗を測定し、前記電気抵抗の増加に基づいてプレストレストコンクリート構造物（１０）のひび割れを検知し、前記ひび割れに基づいて前記ＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断を決定する。【選択図】図１
2011180063.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鋼材の破断を検知する方法であって、
プレストレストコンクリート構造物に導電材パターンを形成し、
導電材パターンの電気抵抗を測定し、
前記電気抵抗の増加に基づいてプレストレストコンクリート構造物のひび割れを検知し、
前記ひび割れに基づいて前記ＰＣ鋼材の破断を決定する、
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】
前記ひび割れの幅に基づいて前記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】
前記ひび割れの箇所に基づいて前記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】
複数のひび割れの長さを比較して相対的に長いひび割れを決定し、
前記相対的に長いひび割れの箇所又は近傍を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形成された導電材パターンと、
導電材パターンの電気抵抗を計測する抵抗測定器と、
導電材パターンの電気抵抗の増加に基づいてＰＣ鋼材の破断を決定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、前記ひび割れの幅に基づいて前記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、前記ひび割れの箇所に基づいて前記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、ひび割れの長さを比較して相対的に長いひび割れを決定し、前記相対的に長いひび割れの箇所又は近傍を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検知方法及び破断検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（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（以下、ＰＣ体と称する。）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５（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（１０）に圧縮応力を与えるＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断を検知する方法であって、プレストレストコンクリート構造物（１０）に導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）を形成し、導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）の電気抵抗を測定し、前記電気抵抗の増加に基づいてプレストレストコンクリート構造物（１０）のひび割れを検知し、前記ひび割れに基づいて前記ＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断を決定する。
【０００８】
以上の第１の特徴において、前記ひび割れの幅に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断量を決定する。
【０００９】
前記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】
複数のひび割れの長さを比較して相対的に長いひび割れを決定し、前記相対的に長いひび割れの箇所又は近傍を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ＰＣ鋼材（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）に形成された導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）と、導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）の電気抵抗を計測する抵抗測定器（１８）と、導電材パターン（１６Ａ−１６Ｆ）の電気抵抗の増加に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断を決定する制御装置（１９）を有する。
【００１２】
以上の第２の特徴において、制御装置（１９）は、前記ひび割れの幅に基づいてＰＣ鋼材（１２Ａ−１２Ｈ）の破断量を決定する。
【００１３】
制御装置（１９）は、前記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（１９）は、ひび割れの長さを比較して相対的に長いひび割れを決定し、前記相対的に長いひび割れの箇所又は近傍を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、導電材パターンの電気抵抗の増加に基づいてプレストレストコンクリート構造物のひび割れを検知し、このひび割れに基づいてＰＣ鋼材の破断を決定することができる。
【００１６】
ひび割れの幅に基づいてＰＣ鋼材の破断量を決定することができる。
【００１７】
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ことができる。
【００１８】
相対的に長いひび割れの箇所又はその近傍をＰＣ鋼材の破断箇所と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】ひび割れの入ったＰＣ桁の端部構造の側面図である。
【図４】ＰＣ桁のＰＣ鋼材の破断検知システムの概要図である。
【図５】（Ａ）はＰＣ桁の側面図であり、（Ｂ）はひび割れの入った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】
第１の実施形態
図１に示すように、ＰＣ桁１０の両端は支承２１Ａ、２１Ｂによって支持されたＰＣ体１１を有する。図２に示すように、ＰＣ体１１は、基部１１ａと、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は内部に配置された鉄筋１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを有する。
【００２２】
図１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と、ＰＣ体１１の表面に配置された第１−第６の導電材パターン１６Ａ−１６Ｆを有する。なお、シースおよびグラウトの図示は省略されている。
【００２３】
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。第１−第８のＰＣ鋼材１２Ａ−１２ＨはＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、又は、ＰＣ鋼棒を含む。
【００２４】
ＰＣ体１１内に配置された第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。第１−第８の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。第１−第８の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。
【００２５】
第１−第６の導電材パターン１６Ａ−１６Ｆは、導電塗料を所定のパターンでＰＣ体１１の表面に塗布したものである。導電材パターン１６Ａ−１６ＦはＰＣ体１１の長手方向の端から中心ＬＣへ向かって延び、先端部に凹凸を繰り返した形状を有する。第１−第３の導電材パターン１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、第１−第３の導電材パターン１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの順に下から上へＰＣ体１１に配置されている。第１−第３の導電材パターン１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、第１−第３の導電材パターン１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの順でＰＣ体１１の長手方向において長くなる。第４−第６の導電材パターン１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆは、第４−第６の導電材パターン１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆの順に下から上へＰＣ体１１に配置されている。第４−第６の導電材パターン１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆは、第４−第６の導電材パターン１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆの順にＰＣ体１１の長手方向において長くなる。
【００２６】
図２、４を用いて、ＰＣ桁１０のＰＣ鋼材の破断検知システム１５を説明する。
【００２７】
破断検知システム１５は、導電線パターン１６Ａ―１６Ｆに絶縁電線１７Ａ、１７Ｂで接続した抵抗測定器としてのテスタ１８と、テスタ１８に電気的に接続した制御装置１９を有する。ここで、制御装置１９は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有する。ＲＯＭは測定及び解析用の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、測定用及び解析用のプログラムを実行する。
【００２８】
次に、ＰＣ桁１０Ａのひび割れとＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断との関係について説明する。図３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。
【００２９】
図３において、Ｄ１−Ｄ８で示す意図的に設けた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、Ａ２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。
【００３０】
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桁１０Ａにひび割れが発生することがこの予備実験で確認される。よって、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を対比することで、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を検知することができる。
【００３１】
また、予備実験によれば、ＰＣ体１１のひび割れの幅が大きくなると、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量、つまり、破断本数が増加する場合もある。よって、ひび割れの幅とＰＣ鋼材の破断量との相関関係を予備実験で得て、予備実験の結果とひび割れの幅とを対比
することで、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量を決定することができる。
【００３２】
また、ＰＣ桁１０のひび割れの箇所とＰＣ鋼材の破断箇所との相関関係を予備実験で得て、この予備実験の結果とひび割れの箇所とを対比することでＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所を決定することができる。
【００３３】
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とＰＣ鋼材の破断と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現場で生じたひび割れ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鋼材の破断を検知することができる。
【００３４】
次に、ＰＣ桁１０のＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断検知方法をより具体的に説明する。
【００３５】
図１において、例えば、第２の導電材パターン１６Ｂを選択する。図２において、第２の導電材パターン１６Ｂ、１６Ｂに絶縁電線１７Ａ、１７Ｂを接続し、第２の導電材パターン１６Ｂの電気抵抗を抵抗測定器としてのテスタ１８で監視する。ここで、ひび割れが第２の導電材パターン１６Ｂの測定区間を横切っていると、測定区間の電気抵抗が増加する。制御装置１９は、電気抵抗の所定の増加に基づいて測定区間におけるひび割れの発生を決定する。そして、制御装置１９は、ひび割れと予備試験で得たデータとに基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を決定する。
【００３６】
また、ひび割れの幅を測定する。制御装置１９は、ひび割れの幅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。さらに、ひび割れの箇所を確認する。制御装置１９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。
【００３７】
さらに、テスタ１８を用いて、残りの第１の導電材パターン１６Ａ、第３−第６の導電材パターン１６Ｃ−１６Ｆの電気抵抗を測定する。同様に、制御装置１９はＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断、破断量、破断箇所を予備実験で得たデータに基づき決定する。
【００３８】
以上の実施形態によれは、第１−第６の導電線パターン１６Ａ−１６Ｆの電気抵抗の増加に基づいてひび割れを検知し、このひび割れに基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断を検知することができる。
【００３９】
ひび割れの幅に基づいてＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断量を決定することができる。
【００４０】
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ことができる。
【００４１】
第２の実施形態
この実施形態では、ひび割れの長さを相対的に比較することにより、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所を検知する。
【００４２】
図３に示す予備実験によれば、Ａ２で示す部位及び近傍のひび割れＣ１−Ｃ３は、その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、Ａ２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ため、この特性を用いて破断箇所を決定することもできる。
【００４３】
次に、ＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所の検知方法をより具体的に説明する。
【００４４】
検知された複数のひび割れの長さを測定する。制御装置１９は複数のひび割れの長さを比較し、相対的に長いひび割れを決定する。制御装置１９は相対的に長いひび割れの箇所又はその近傍をＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所として決定する。
【００４５】
本実施形態によれば、相対的に長いひび割れの箇所又はその近傍をＰＣ鋼材１２Ａ−１２Ｈの破断箇所として決定することができる。
【００４６】
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ＰＣ構造物に適用可能である。また、例えば、ＰＣ桁の表面に形成する導電材パターンは、特に限定されず、ＰＣ桁の形状、内部のＰＣ鋼材の本数や位置等により、任意に設計可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ＰＣ桁
１１  ＰＣ体
１２Ａ−１２Ｈ  第１−第８のＰＣ鋼材
１５  ＰＣ鋼材の破断検知システム
１６Ａ−１６Ｆ  第１−第６の導電材パターン
１８  テスタ
１９  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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