(57)【要約】【課題】高速道路の橋梁などの大型プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を、長期にわたって精度良く、しかも経済的且つ安定的に監視し得るシステムを提供すること。【解決手段】構造物中を伝播する弾性波を検出するセンサーと、該センサーが検出した弾性波に関するデータを記憶するメモリと、前記センサーが基準値を越える弾性波を検出した場合に警告表示を行う制御部と、前記メモリに記憶された弾性波に関するデータを出力する通信用ポートとを備えた２個１組の測定ユニットを構造物の表面に組を構成する２個の測定ユニットが所定の間隔となる状態で１組以上設置すると共に、該構造物の表面に設置した各組における２個の測定ユニット間で各々同期をとり、且つ各測定ユニットのメモリに記憶された弾性波に関するデータを上記通信用ポートを介して適宜収集できるように構成した監視システムとした。【選択図】　　　　なし【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埋設された緊張材の破断を監視するシステムであって、上記プレストレストコンクリート構造物中を伝播する弾性波を検出するセンサーと、該センサーが検出した弾性波に関するデータを記憶するメモリと、前記センサーが基準値を越える弾性波を検出した場合に警告表示を行う制御部と、前記メモリに記憶された弾性波に関するデータを出力する通信用ポートとを備えた２個１組の測定ユニットを上記プレストレストコンクリート構造物の表面に組を構成する２個の測定ユニットが所定の間隔となる状態で１組以上設置すると共に、該プレストレストコンクリート構造物の表面に設置した各組における２個の測定ユニット間で各々同期をとり、且つ各測定ユニットのメモリに記憶された弾性波に関するデータを上記通信用ポートを介して適宜収集できるように構成したことを特徴とする、プレストレストコンクリート構造物の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレストレストコンクリート構造物の監視システムに関し、特に、道路橋や鉄道橋などの大型プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を、長期にわたって精度良く、しかも経済的且つ安定的に監視し得るプレストレストコンクリート構造物の監視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
例えば、道路橋や鉄道橋などのコンクリート構造物は、経時的な繰り返し荷重を受けるため、緊張材を埋設したプレストレストコンクリート構造物が使用されている。
このようなプレストレストコンクリート構造物において、緊張材の破断を検知することは、構造物全体の崩壊を事前に予測できることから非常に重要となる。
【０００３】
ここで、プレストレストコンクリート構造物の内部に埋設されている緊張材の破断などを検知する手法としては、従来よりアコースティック・エミッション（以下、ＡＥと略記する）法が知られている。
このＡＥ法とは、固体が変形もしくは破壊する際に開放されるエネルギーによって生じる弾性波を検出し、該弾性波を解析することによりコンクリート構造物などの異常を診断する手法である。
【０００４】
このＡＥ法によって、プレストレストコンクリート構造物の内部に埋設されている緊張材の破断を検知しようとする場合には、これまでの多くは緊張材が埋設されている部位近傍にＡＥセンサーを設置し、該ＡＥセンサーの出力を、増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、波形記録装置などが内蔵されたＡＥ計測装置にケーブルにて導く構成が採用されている。
【０００５】
しかし、この構成を、道路橋や鉄道橋などの大型プレストレストコンクリート構造物に対して実施した場合、センサーから計測装置までの距離が非常に長いものとなり、接続ケーブルを伝播する段階での信号の減衰が甚だしく、またノイズが大きくなって誤った判断をしてしまう可能性が大きい。
また、該プレストレストコンクリート構造物に埋設された緊張材の破断は、長期にわたって監視する必要があり、常時長いケーブルによってセンサーの検知情報を計測装置に導く構成は、電力消費量などが多くなって経済的ではない。
更に、道路橋や鉄道橋などの屋外のプレストレストコンクリート構造物を、長期にわたって安定的に監視するためには、風雨、気温の変化、更には振動などの環境負荷の影響を受け難い監視システムとすることが重要となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、道路橋や鉄道橋などの大型プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断をも、長期にわたって精度良く、しかも経済的且つ安定的に監視し得るプレストレストコンクリート構造物の監視システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するため、プレストレストコンクリート構造物中を伝播する弾性波を検出するセンサーと、該センサーが検出した弾性波に関するデータを記憶するメモリと、前記センサーが基準値を越える弾性波を検出した場合に警告表示を行う制御部と、前記メモリに記憶された弾性波に関するデータを出力する通信用ポートとを備えた２個１組の測定ユニットをプレストレストコンクリート構造物の表面に組を構成する２個の測定ユニットが所定の間隔となる状態で１組以上設置すると共に、該プレストレストコンクリート構造物の表面に設置した各組における２個の測定ユニット間で各々同期をとり、且つ各測定ユニットのメモリに記憶された弾性波に関するデータを上記通信用ポートを介して適宜収集できるように構成したプレストレストコンクリート構造物の監視システムとした。
【０００８】
上記した本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムによれば、プレストレストコンクリート構造物の表面に設置された複数個の測定ユニットの各々に、該プレストレストコンクリート構造物中を伝播する弾性波を検出するセンサーと、該センサーが検出した弾性波に関するデータを記憶するメモリとが設けられているため、各測定ユニットのセンサーが検出した弾性波に関するデータは、減衰することなく且つノイズが大幅に低減された状態で、各測定ユニットのメモリに精度良く記憶されることとなる。
【０００９】
そして、上記した本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムは、各測定ユニットのセンサーが検出した弾性波が基準値、例えば、緊張材の破断に基づく弾性波の最小値を越える弾性波などをセンサーが検出した場合には、その測定ユニットの制御部は警告表示を行うため、該プレストレストコンクリート構造物の管理者は、この警告表示から該プレストレストコンクリート構造物の異常を知ることができ、そして、該プレストレストコンクリート構造物の管理者は、この警告表示に基づいて調査の必要性ありと判断した場合には、その場合のみ現場に出向き、警告表示が成された測定ユニット、及びその近傍の測定ユニットなどにおける上記メモリに記憶された弾性波に関するデータを通信用ポートを介して例えばパソコンなどを用いて収集することができる。
【００１０】
そして更に、各測定ユニットのメモリに記憶された弾性波に関するデータから、緊張材の破断位置などを特定するためには、各測定ユニットが所定の間隔を開けて設置されていると共に、各測定ユニットのデータが時間的に同時又は一定関係にあること、即ち同期がとられていることが必要となるが、上記した本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムは、２個１組の測定ユニットをプレストレストコンクリート構造物の表面に組を構成する２個の測定ユニットが所定の間隔となる状態で１組以上設置すると共に、該プレストレストコンクリート構造物の表面に設置した各組における２個の測定ユニット間で各々同期がとられているため、この所定の間隔が開けられ、且つ同期がとられた組を構成する２個の測定ユニットの各々のメモリに記憶された弾性波に関するデータから、緊張材の破断位置などを精度良く特定することができる。そして、このような２個の測定ユニットの間で同期をとることは、例えば、組とした一方の測定ユニットのセンサーが基準値を越える弾性波を検出した場合に、組とした他方の測定ユニットにトリガ信号を送信するなどの手段を採用することにより容易に構築することができ、システム全体を安価に且つ単純な構成に設計でき、環境負荷の影響を受け難い監視システムとなる。
【００１１】
ここで、上記本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムにおいて、組を構成する２個の測定ユニットは、各々間隔を開けて隣合った状態でプレストレストコンクリート構造物の表面に設置することが好ましい。
また、各測定ユニットの通信用ポートを接続し、その末端にパソコンなどに接続可能な一つの通信用コネクタを設置し、該通信用コネクタに適宜パソコンなどを接続することにより各測定ユニットのデータを収集し得るように構成することも好ましい。
【００１２】
なお、上記本発明において言うプレストレストコンクリート構造物は、緊張材が使用されているコンクリート構造物であれば特に限定されるものはないが、道路や鉄道などの橋梁，高層ビル，ダム，トンネルなどが挙げられる。
また、上記本発明で言うセンサーとは、固体が変形もしくは破壊する際に開放されるエネルギーによって生じる弾性波を検出するセンサーであって、ＡＥセンサー，超音波センサー，加速度センサー，マイクロフォンなどが挙げられる。
更に、上記本発明において行う警告表示は、警告灯の点灯，警告音の発報，モニター画面への警告表示など、その方法は特に限定されるものではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、上記した本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムの一例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１及び図２は、本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムを、高速道路の橋梁の監視に適用した場合の実施の形態を概念的に示した図である。
【００１５】
図１において、１は橋梁全体を示し、２は橋脚、３は橋脚２，２間に差し渡された橋桁、４は橋桁３，３間に充填された間詰めコンクリート、５は舗装コンクリート板、６は高欄である。
上記橋桁３は、経時的な繰り返し荷重に耐えられるよう、緊張材７を複数本（図１においては１本のみ表示）埋設したプレストレストコンクリート構造物とされている。
【００１６】
上記橋桁３には、図１及び図２に示したように、適当な間隔をあけて複数個（偶数個）の測定ユニット１０が設置されている。この測定ユニット１０の各々は、緊張材７が埋設された部位近傍に設置されていると共に、図２に示したように、メンテナンスを容易にするために橋脚２の近傍に位置する橋桁３に設置されている。また、隣り合う２個の測定ユニット１０は、互いにケーブルＫによって接続され、図３に示すように、２個で１組となる測定ユニット１０Ａ，１０Ｂに構成され、該組を構成する２個の測定ユニット１０Ａ，１０Ｂは、丁度橋脚２，２間の距離、例えば数十ｍ離して設置されている。
【００１７】
上記測定ユニット１０の各々には、図３に示したように、橋桁３内を伝播する弾性波を検出するＡＥセンサー１１、該ＡＥセンサー１１の出力を増幅する増幅器１２、該増幅器１２の出力中から環境雑音振動などを除去するフィルタ１３、該フィルタ１３を通過した出力をデジタル化するＡ／Ｄコンバータ１４、後記する制御を行う制御部（例えば、ＣＰＵ）１５、前記デジタル化された弾性波に関するデータを記憶するメモリ（例えば、フラッシュメモリ）１６、前記制御部１５に接続された警告灯（該警告灯は、図１に示したように同一の横断面に設けた３つの測定ユニット１０において１つの警告灯を共用している。）１７及びトリガ信号の入力ポート１８，及び出力ポート１９、更に通信用ポート２０が設けられている。
【００１８】
上記測定ユニット１０に設けられた制御部１５は、上記ＡＥセンサー１１が検出した弾性波に関するデータを、常時比較器（図示せず）において基準値（例えば、緊張材の破断に基づく弾性波に関するデータの最小値）と比較し、該基準値を越える弾性波がＡＥセンサー１１によって検出された場合には、即座に上記メモリ１６に常時記憶される弾性波に関するデータ中から、その基準値を越える弾性波が検出された前・後所定時間（例えば、数十ｍｓｅｃ）の間の弾性波に関するデータをメモリ１６内に保存する指示を行うと共に、警告灯１７を点灯させる制御を行い、且つ上記出力ポート１８からケーブルＫを介して組を構成する他方の測定ユニット１０Ｂに設けられた入力ポート１９に同期を図るためのトリガ信号を伝送する。
【００１９】
トリガ信号を伝送された組を構成する他方の測定ユニット１０Ｂの制御部１５は、該他方の測定ユニット１０Ｂに設けられたＡＥセンサー１１が検出した弾性波に関するデータを常時記憶するメモリ１６に対し、トリガ信号を伝送された時期から前・後所定時間（例えば、数十ｍｓｅｃ）の間の弾性波に関するデータをメモリ１６内に保存する指示を行う。これにより、組を構成する２個の測定ユニット１０Ａ及び１０Ｂの各メモリ１６内に、同期がとられた緊張材の破断に基づく弾性波に関するデータが保存されることとなる。
【００２０】
そして、コンクリート構造物の管理者は、上記警告灯１７の点灯から高速道路の橋梁１の異常を知ることができ、この警告表示に基づいて調査の必要性ありと判断した場合には、現場に出向き、警告表示が成された測定ユニット１０Ａ、及びその組となる測定ユニット１０Ｂなどから上記メモリ１６に保存された弾性波に関するデータを、各々の通信用ポート２０を介してパソコンなどを用いて収集し、その収集した弾性波に関するデータを解析することにより、高速道路の橋梁１における緊張材７の破断位置、破断規模などを特定する。
【００２１】
上記構成の本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムは、上記のような流れで高速道路の橋梁１を監視することとなる。
【００２２】
以上、本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムの一実施の形態につき説明したが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。
【００２３】
例えば、上記実施の形態においては、２個１組とした測定ユニット１０Ａ，１０Ｂ間において同期を図る構成として、一方の測定ユニット１０Ａが基準値を越える弾性波を検出した場合に、他方の測定ユニット１０Ｂに同期を図るためのトリガ信号を入出力ポート１８，１９を介して伝送する構成としたが、この構成に限らず、２者の間で同期を図る構成として公知の種々の構成が採用できる。
【００２４】
また、上記実施の形態においては、各測定ユニット１０の通信用ポート２０、及び警告表示を行う警告灯１７を各々独立して設けた構成につき説明したが、図４に示したように、各測定ユニット１０の通信用ポート２０を、例えばＲＳ−４８５などのシステムを用いて接続し、警告表示を一つのモニター画面２１上における位置表示にて行うと共に、各測定ユニット１０のメモリ１６に保存された弾性波に関するデータの収集を、接続された一つの通信用コネクタ２２を介してパソコン２３を用いて行う構成としても良い。
【００２５】
更に、上記実施の形態においては、本発明にかかる監視システムを高速道路の橋梁１の監視に適用した場合につき説明したが、本発明にかかる監視システムは、この他鉄道の橋梁，高層ビル，ダム，トンネルなどの緊張材を使用した種々の大型プレストレストコンクリート構造物の監視に好適に用いることができるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明した本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムによれば、プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を、長期にわたって精度良く、しかも経済的且つ安定的に監視し得るシステムとなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムを高速道路の橋梁の監視に適用した場合の実施の形態を概念的に示した横断面図である。
【図２】本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムを高速道路の橋梁の監視に適用した場合の実施の形態を概念的に示した側面図である。
【図３】本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムを構成する測定ユニットのブロック図である。
【図４】本発明にかかるプレストレストコンクリート構造物の監視システムの全体を示したブロック図である。
【符号の説明】
１　　橋梁
２　　橋脚
３　　橋桁
４　　間詰めコンクリート
５　　舗装コンクリート板
６　　高欄
７　　緊張材
１０　測定ユニット
１１　ＡＥセンサー
１２　増幅器
１３　フィルタ
１４　Ａ／Ｄコンバータ
１５　制御部
１６　メモリ
１７　警告灯
１８　出力ポート
１９　入力ポート
２０　通信用ポート
２１　モニター画面
２２　通信用コネクタ
２３　パソコン
Ｋ　　ケーブル
【図１】
2004061432.tif 000002
【図２】
2004061432.tif 000003
【図３】
2004061432.tif 000004
【図４】
2004061432.tif 000005