(57)【要約】      （修正有）【課題】外ケーブルの張力状態を常に検出し、張力の増加を把握し、橋梁の耐荷力が低下した場合に、外ケーブルを再緊張して、耐荷力の回復を図ることのできるプレストレストコンクリート橋梁構造を提供する。【解決手段】プレストレストコンクリート橋梁１１の定着具１６と支圧板が密着する程度の低い張力で緊張した外ケーブル１３を配設したプレストレストコンクリート橋梁構造１０であって、前記外ケーブルを緊張する緊張機構１４と、前記外ケーブルの張力変動を検出する検出手段１５とを設け、前記検出手段が前記外ケーブルの張力を定量的にモニターし、所定の張力の増加を検出した場合に前記緊張機構によって前記外ケーブルを再緊張して、橋梁の耐荷力の回復を図る。【選択図】図１
2012127053.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橋梁の定着具と支圧板が密着する程度の低い張力で緊張した外ケーブルを配設したプレストレストコンクリート橋梁構造であって、前記外ケーブルを緊張する緊張機構と、前記外ケーブルの張力変動を検出する検出手段とを設け、前記検出手段により前記外ケーブルの張力変動を計測することにより、前記プレストレストコンクリート橋梁の耐荷力をモニタリングすることを特徴とするプレストレストコンクリート橋梁構造。
【請求項２】
前記検出手段が所定の張力の増加を検出した場合に前記緊張機構によって外ケーブルを再緊張することを特徴とする請求項１に記載のプレストレストコンクリート橋梁構造。
【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橋梁（ＰＣ橋梁）の耐荷力低下を定量的に検出するために外ケーブルの物理的変化を検出し、耐荷力低下による橋梁崩壊の危険を事前に検知するとともに、外ケーブルを再緊張することで、低下した耐荷力を適度に回復させ、延命を図ることのできるプレストレストコンクリート橋梁構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プレストレストコンクリート橋梁構造は、種々の要因で耐荷力が低下する。例えば、コンクリート中に塩化物イオンが侵入し腐食等によってＰＣ鋼材が破断すると橋梁の耐荷力が低下する。
しかし、従来、その低下過程を定量的にモニターし、橋梁の耐荷力が低下したら直ちに低下した分を補強する方法或いは橋梁構造が存在しなかった。
また、橋梁等において交通量の変化等に起因する積載荷重の変化を予め適切に予想することは困難であり、予め設定した積載荷重よりも大きな荷重がかかった場合に橋梁の耐荷力の低下を招来する。
【０００３】
また、ＰＣ鋼材の破断によって耐荷力の低下した橋梁を補強する工法として、外ケーブルによって付加プレストレスを与える工法が存在する。
【０００４】
図６は、従来のプレストレストコンクリート橋梁構造の一例を模式的に示す説明図である。プレストレストコンクリート橋梁１には、コンクリート内部に配置されたＰＣ鋼材２または、外ケーブルによって圧縮応力が付与されており、このような構造によって、一般のコンクリート橋梁に比べ、耐久性、安全性に優れると共に長スパン化、軽量化を図ることができる。
しかし、プレストレストコンクリート橋梁１の既設ＰＣ鋼材２が破断した場合に耐荷力の低下を招来し、図７に示すように橋梁下面にひび割れ３が発生する場合がある。図７は、従来のプレストレストコンクリート橋梁１において、耐荷力の低下に伴ってひび割れ３が発生した場合を示す説明図である。図８は、従来のプレストレストコンクリート橋梁構造において、耐荷力の低下が進行して落橋した場合を示す説明図である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の外ケーブルは、外ケーブルとして配置するＰＣ鋼材の引っ張り強度の８０％程度の引張強度で緊張し必要な性能の回復を図っていた。
また、従来のプレストレストコンクリート橋梁構造ではあらかじめ既設ＰＣ鋼材の破断等による耐荷力の低下量を定量的に把握し、その低下量に見合うプレストレスを与えることが必要であった。この工法では、既設ＰＣ鋼材の破断量を実際より多く見積もった場合、与えるプレストレスが過大となり橋梁の耐荷性に悪影響を及ぼす。逆に少なく見積もった場合には与えるプレストレス量が過小となり補強量が不足する。このように外ケーブル工法による補強を行うには既設ＰＣ鋼材の破断等による耐荷力の低下量を正確に把握することが不可欠である。しかし、既設ＰＣ鋼材はコンクリートの内部に隠れているため、現実には正確に耐荷力の低下量を把握できないという問題があった。
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、想定期間内におけるＰＣ鋼材の破断量を定め、その破断量に応じた外ケーブルを定着具と支圧板を密着させて設置し、外ケーブルを常にモニタリングし、且つ耐荷力の低下を定量的に把握すると同時に、耐荷力が低下した場合に、直ちに再緊張して耐荷力の回復を図ることのできるプレストレストコンクリート橋梁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は定着具と支圧板とが密着する程度の張力で緊張した外ケーブルを配設したプレストレストコンクリート橋梁構造であって、前記外ケーブルを緊張する緊張機構と、前記外ケーブルの張力変動を検出する検出手段とを設け、前記検出手段が所定の張力の増加を検出した場合に前記緊張機構によって外ケーブルを再緊張することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【０００８】
本発明では、定着具と支圧板とが密着する程度の張力で緊張した外ケーブルを配設したプレストレストコンクリート橋梁構造であって、前記外ケーブルを緊張する緊張機構と、前記外ケーブルの張力変動を検出する検出手段とを設け、前記検出手段が所定の張力の増加を検出した場合に前記緊張機構によって外ケーブルを再緊張するので、短期間で耐荷力を回復できるとともに、プレストレス量が過大になることもなく、また、過小になる虞れもない。したがって、橋梁の耐荷力量の低下に合致した適切な緊張力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明に係るプレストレストコンクリート橋梁構造の一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、同プレストレストコンクリート橋梁構造を模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、同プレストレストコンクリート橋梁構造に使用されるセンサーの一つを示す説明図である。
【図４】図４は、同プレストレストコンクリート橋梁構造における、耐荷力の低下状態を示す説明図である。
【図５】図５は、同プレストレストコンクリート橋梁構造における、再緊張により耐荷力を回復した状態を示す説明図である。
【図６】図６は、従来のプレストレストコンクリート橋梁構造の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、従来のプレストレストコンクリート橋梁構造において、耐荷力の低下に伴ってひび割れが発生した場合を示す説明図である。
【図８】図８は、従来のプレストレストコンクリート橋梁構造において、耐荷力の低下が進行して落橋した場合を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のプレストレストコンクリート橋梁構造は、定着具と支圧板が密着する程度に緊張された外ケーブルを配設するとともに、外ケーブルの物理的変動を検出する検出手段を設け、検出手段が所定の張力の増加を検出した場合に緊張機構によって外ケーブルを再緊張するので、正確に付与する緊張力を把握し短期間で耐荷力を回復できる。
したがって、橋梁の耐荷力の低下量に応じた緊張力を迅速に付与することができる。
【実施例１】
【００１１】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係るプレストレストコンクリート橋梁構造の一実施の形態を示す斜視図、図２は本発明のプレストレストコンクリート橋梁構造を模式的に示す説明図である。ここで、本発明のプレストレストコンクリート橋梁構造１０は、プレストレストコンクリート橋梁１１の定着具１６と支圧板が密着する程度に緊張された外ケーブル１３を配設したものであって、前記外ケーブル１３を緊張する緊張機構１４と、前記外ケーブル１３の物理的変動を検出する検出手段１５とを設けている。
【００１２】
外ケーブル１３は、プレストレストコンクリート橋梁１１の端部近傍に設置された定着部１６間に張り渡されるとともに、定着部１６の間に設けられた偏向部１７によって、外ケーブル１３に与えられたプレストレスの分力をコンクリート橋梁１１に伝達する。ここで、定着部１６は、金属或いはコンクリート等から成る定着具をコンクリート部材に固定し、挿通された外ケーブル１３等を緊張することにより、コンクリート部材に圧縮応力を与える。また、偏向部１７は、金属或いはコンクリート等から成る偏向具をコンクリート部材に固定し、外ケーブル１３に与えられた張力の分力をコンクリート部材に与える。
【００１３】
また、ＰＣ鋼材１２の張力は、プレストレストコンクリート橋梁１１に予め予想される耐荷力に応じた張力が与えられ、外ケーブル１３には定着具１６と支圧板を密着する程度の小さな張力で緊張される。つまり、外ケーブル１３には、小さな張力で且つ検出手段１５によって張力測定の可能な範囲の張力が付与される。当初から外ケーブル１３に全く張力が付与されていない場合、外ケーブル１３の張力の変化を測定することが難しいからである。また、曲げひび割れを生じた橋梁に外ケーブル１３を緊張してプレストレスを与え、ひび割れが閉じた時、ひび割れ部周囲の応力がゼロになったと判断できる。
【００１４】
また、検出手段１５は、例えば、外ケーブル１３の磁気歪みの変化を検出するＥＭセンサー１８であってもよい。ＥＭセンサー１８は、図３に示すように金属製の筐体２０にケーブルを挿通するための挿通孔２１を有するとともに、前記筐体２０内であって、且つ挿通孔２１から同心円状に配置された二次コイル２２、一次コイル２３、温度センサー２４等を備えており、磁歪を利用して外ケーブル１３の軸応力（張力）を検出することができる。ＥＭセンサー１８は、外ケーブル１３に接触する必要がない上に、現有実応力を直接測定できる。また、応力を直接測定するために、ケーブルの延びに関係なく応力の測定が可能であり、長期耐久性を有している。
【００１５】
更に、検出手段１５は、ＰＣ鋼材１２或いは外ケーブル１３の一部破壊に伴って発生する弾性波を検出するＡＥセンサー１９であってもよい。
ここで、ＡＥセンサー１９は、ケーブルの亀裂の発生や進行などの破壊に伴って発生する弾性波（振動、音波）を検出し、複数のＡＥセンサーを設置することにより、破断箇所から到達する弾性波の時間差を利用して破断箇所を推定することができる。
更に、検出手段１５は、ロードセルであってもよい。ロードセルは、可動部がなく、機械的変位量も少ないため、構造がシンプルで、応答性などに優れ、安価で寿命が長い。また、適切な使用や管理をすれば半永久に使用可能である。
【００１６】
次に、以上のように構成された本願発明のプレストレストコンクリート橋梁構造１０の動作について説明する。先ず、プレストレストコンクリート橋梁構造１０を施工した後、検出手段１５によって外ケーブル１３の物理的変動を常時検出する。外ケーブル１３は、施工当初、定着具１６と支圧板が密着する程度の小さい張力で緊張されており、張力に余裕を持っている。
具体的には、既設橋梁の建設時のプレストレス導入後に、クリープ、レラクセーション等によって失われるプレストレス相当分とする。クリープ、レラクセーション等によって失われるプレストレスの減少量は、計算によって比較的精度よく求めることができる。したがって、既設橋梁のＰＣ鋼材破断量が正確に把握できない場合でも、オーバープレストレッシングによる問題を生じることがない。
【００１７】
また、外ケーブル１３の物理的変動を常時検出しているので、外ケーブル１３に導入する再緊張力が過大であったり、過小になることがない。導入するプレストレス力が過大である場合、コンクリートの許容圧縮応力を超えて、ひび割れが発生し、プレストレストコンクリート橋梁の耐荷力を著しく低下させる。更に、導入するプレストレス力が過小である場合、耐荷力の増加量が不充分で破壊の危険が除去できない。
【００１８】
次に、本願発明のプレストレストコンクリート橋梁構造１０において、検出手段１５にＡＥセンサー１９を使用した場合について説明する。
ＡＥセンサー１９は、ケーブルの亀裂や破壊に伴って発生する弾性波を検出し、複数のＡＥセンサーを設置することにより、破断箇所から到達する弾性波の時間差を利用して破断箇所を推定することができる。外ケーブル１３の亀裂や破壊を検出した場合には、外ケーブル１３を補強するとともに、緊張機構１４によって外ケーブル１３を再緊張して耐荷力を回復する。
【００１９】
以上のように本発明のプレストレストコンクリート橋梁構造によれば、施工後、何らかの原因によって既設橋梁のＰＣ鋼材が破断すると、緊張力によって短縮していたコンクリートのひずみが解放され伸びを生じ、伸びによって、外ケーブル両端の定着間の間隔が広がる。これによって外ケーブルが伸ばされ張力が増加する。あらかじめ配置した検出手段によって、この張力の変化を測定すれば、既設橋梁のＰＣ鋼材が破断したことを知ることができる。
また、外ケーブルの張力の増加は、外ケーブルが既設ＰＣ鋼材の破断により失われた耐荷性を補償したことを示す。つまり、外ケーブルは既設橋梁の耐荷力低下のモニタリングと共に耐力低下に相当する補強を行ったことになる。
【００２０】
将来、さらに既設橋梁のＰＣ鋼材の破断量が多くなると、橋梁には曲げひび割れが発生する。原理的に曲げひび割れが発生すると、外ケーブルの張力増加量が増大する。常に張力をモニタリングしておけば、曲げひび割れの発生を検知できる。また、曲げひび割れを生じた橋梁に外ケーブルでプレストレスを与え、ひび割れが閉じたとき、ひび割れ部周囲の応力はゼロである。つまり、このプレストレス量を知ることで、既設橋梁のＰＣ鋼材破断量を正確に知ることができる。既設橋梁に残存しているプレストレス量が正確に把握できれば、正確な補強設計が可能になる。
【００２１】
なお、上記説明は、箱桁橋梁の例について説明したが、これに限ることなく、他のＴ桁橋梁等についても同様に適応することができる。また、本発明による外ケーブルや検出手段の設置は、橋梁の建設時だけでなく、建設後に追加することにより適応することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０    プレストレストコンクリート橋梁構造
１１    プレストレストコンクリート橋梁
１２    ＰＣ鋼材
１３    外ケーブル
１４    緊張機構
１５    検出手段
１６    定着部（定着具）
１７    偏向部
１８    ＥＭセンサー
１９    ＡＥセンサー
２０    筐体
２１    挿通孔
２２    二次コイル
２３    一次コイル
２４    温度センサー
【図１】
2012127053.tif 000003
【図２】
2012127053.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012127053.tif 000008
【図７】
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【図８】
2012127053.tif 000010