建設省技術事務所における橋梁部材のひずみによる道路活荷重のモニタリング
てらかわ

建設省中部地方建設局中部技術事務所長
中部技術事務所技術課長

陽

ふるたにけんぞう

古谷 健蔵
とみ だ

技術課計画係長

あきら

寺川

なお き

富田 直樹

長持ちさせるかも重要な視点である。橋梁につい１．

はじめにてみれば，たとえば中部地方建設局管内の国が管理する橋梁については，１０年に１回程度の頻度でこれまで，わが国の経済発展と生活水準の向上

橋梁点検車（写真―１参照）等を用いた点検が行を支えてきたさまざまな社会基盤施設の多くが今われており，必要な箇所について，維持・補修作後更新時期を迎えるのを背景に，いわゆる「管理業が実施されている。さて，橋梁の場合，部材のの時代」の到来が指摘されている。今後新たに建さびによる劣化もさることながら，設計の前提と設する構造物の設計・施工に当たって，初期コスなる外力（通行する車両の荷重，地震荷重，自重ト，すなわち目先のコストだけでなく，将来の維など）を超える力が継続的に作用することも寿命

持管理コストや寿命をも加味したライフサイクルに大きく影響する要因であると考えられる。特にコストの観点から妥当性を評価することが大切で通行する車両の重量についてみれば，車両の大型あるのはこのためである。また，今現在機能して化や性能向上も相まって，規定されている積載荷いる施設を適切に維持・管理することで，いかに重をはるかに上回る，いわゆる過積載車両の通行

写真―１８８ 建設マネジメント技術

2000 年 8 月号

橋梁点検状況

がしばしば社会問題としてとりあげられており，把握する必要があり，また，応答波形の分解には違反に対する指導・取締りは橋梁管理の観点からサンプリング数分の次数のマトリクス計算が必要も重要な課題である。

である。

従来，通行車両の重量の測定は，道路面に埋設それに対して，今回，適用した手法２），３）は，荷したセンサーによって直接計量する方法が用いら

重走行時の影響面積を荷重の指標とする順解析的れているが，機器の設置等に要するコストが高な推定理論に基づく手法で，重量推定に必要な情く，設置場所が限られるのが現状である。

報は，応答波形と通過速度であり，解析は応答のそれに対し，最近，橋梁自体をいわば「はか積分操作を行うのみで簡便なものである。また，り」として活用し，部材に生じるひずみから通行荷重検出部材は，鋼ワーレントラスの垂直材，床車両の重量を推定する手法が研究レベルで提案さ組の縦桁等であり，他の手法の測定部材と異なるれている。この手法は，汎用の測定機器を用いることから，測定可能な橋梁部材が増え，車両の活ことから，測定費用が安い，橋面上に測定機器な荷重のモニタリング可能な測定地点が多くなる。

どを設置する必要がないなどの利点を有していもし，本手法の実用化が可能となれば違法車両取る。橋梁のひずみにより車両重量を推定する手法

締りの一助としての活用はもちろん，橋梁の性状としてはいくつかの手法があり，たとえば，建設の長期的なモニタリング指標となる可能性も秘め

省土木研究所橋梁研究室１）では，鋼橋の主桁下フている魅力的な手法である。

ランジ等に生じるひずみを用いて車両重量等を推本稿では，名古屋大学と共同で橋梁部材のひず定するシステムの開発を行っている。しかし，従みに着目した自動車活荷重モニタリングシステム

来の方法は，求める荷重等と応答との因果関係をの現地実験を通じて，フィージビリティスタディ補完する情報である着目部材の影響線や影響面をを行った結果について報告したい。

図―１

図―２速度の推定の概念

車両総重量の推定の概念

建設マネジメント技術

2000 年 8 月号 ８９経時的なひずみ応答波形の積分値に走行速度を乗２．

計測の原理じたもの）は車両総重量に比例する』ことに着目して車両重量を推定するため，従来提案されてい今回，現地試験で採用した手法は，名古屋大学

る逆解析手法と異なり橋梁の剛性を評価する必要

山田健太郎教授および小塩達也助手のアイデアにのないところに特徴がある。本手法では，図―１よるものである。
『橋面上を走行する車両によっに示すように同じ影響線をもつ二つの測定点の応て生じる応答波形の影響面積（あるポイントでの答波形から V ＝L／ ∆ T によって走行車両の速度を

図―３

写真―２ゲージ貼付位置

ゲージ取付作業状況と測定作業状況

ひずみゲージ設置状況

ひずみゲージ設置

重量既知車両走行試験ブリッジボックス

データ測定状況
９０ 建設マネジメント技術

2000 年 8 月号

求め，また，あらかじめ既知の重量の車両を走行推定速度の検証を行うためにストップウォッチをさせた場合の影響面積との比を乗じることによっ利用し試験車の走行速度も記録した。測定回数て通行車両の総重量を簡易に求めることができは，試験車が対象橋梁に進入し，退出するまでのる。ただし，適用にあたっては，１台の車両の通計測機器の始動・停止作業を１ケースとし，上り過に応答するひずみが発生する部材をもつ構造の線（名古屋行き）では走行車線で８ケース，追越橋梁である必要があるため，床版補強増設縦桁を車線で５ケースを，下り線（大阪行き）では走行有する鈑桁橋やワーレントラス橋の垂直材などが車線で８ケース，追越車線で６ケースを各荷重車２）で実施した。一般車走行試験では，重量既知車両適している 。

走行試験で得られたひずみ値から，約１５tf 以上の３．

現地測定重量をもつ走行車のひずみを想定し，そのひずみ値以上を感知すると自動で測定を開始するトリガ 現地測定概要

システムを用いて無人状態での自動測定（２２時前述の手法を用いて，一般国道２５号亀山大橋（４径間連続鋼鈑桁橋：三重県亀山市）の上下線

図―４重量の推定結果の一例４）

規格

第３径間において現地測定を実施した。測定方法
は，ひずみゲージを床版補強増設縦桁のスパン中央部にゲージ間距離１１ｍで設置（図―３，写真―２参照），ビデ オ カ メ ラ・測 定 装 置 を 設 定 し た
後，初日に重量既知車両走行試験を，２日目から３日目にかけて一般車走行試験を行った。本モニタリングを適用するには，あらかじめ重量が既知の車両を走行させ，ひずみを計測する必要がある。計量所において計量された重量既知の試験車２台（２５tf，２０tf 程度）を用い，橋面上は交通規制を行わず，一般供用下で調査を行った。また，

表―１
測 定 項 目ひ ず み

測 定 機 器
動ひずみ計測器

測定使用機器０１C東京測器研究所 DRA―１

２台
８台

ブリッジボックス
ひずみゲージ

数 量 等

一軸ひずみゲージ

８個

時刻計測

ストップウォッチ

―４台

データ処理

ノート型パソコン

Windows９５対応

２台

計測用インターフェイス

GPIBinterface

２台

計測ソフトウエア名古屋大学開発

１式

―

３台

撮影

そ の 他

ビデオカメラ
発動発電器

２kW／１００V

１式

高所作業車

５M（１３．
５m 型）
NH―１

１台

大型車両 ３軸ダンプ

車重（積荷含）２０〜２５t

１台

〃１台

３軸貨物

建設マネジメント技術

2000 年 8 月号 ９１間）を行った。また，同時にビデオ撮影を実施
し，走行車両とひずみ波形の確認を行っている。

図―５

道路活荷重のリアルタイムモニタリングシ
ステムのイメージ

 使用測定機器

測定機器は，いずれも広く用いられている市販品であり，可搬である（表―１参照）。
ひずみゲージの貼付は容易であり，短時間で作業が可能である。ゲージの貼付位置は，橋梁下面に設置すれば交通規制が不要である。具体的には，ひずみが最も顕著に発生すると考えられる床版補強材の縦桁下フランジ下面部で，張付け箇所の塗装を削り，シアノアクリレート系の接着剤を使用して張り付けた。長期観測を行う場合，鋼部べてずっと低コストであることから，幹線道路に材に溶接するタイプのひずみゲージを用いること多くの自動車重量観測点を設定して，道路網レベも考えられる。また，このひずみ計に接続する測ルで活荷重調査を行う手段としての適用が考えら

定機器は，汎用のひずみ測定システムで十分であれる。また，既設橋梁の補強検討の際に，実際にる。したがって，橋梁下部工のゲージ取付作業が部材に作用している応力や変形を同時に測定し，容易な環境であれば，短時間ですべての観測機器部材の老朽度の照査や異常値の検出によってそのを接続して，計測を開始することができる。

発生原因の把握などに活用することへの発展も魅力的である。

４．

現地測定結果の分析・解析

今後，現地での測定データを積み重ねることによって，測定精度や信頼性についての検証を続け現地試験で得られたひずみ計測結果を用いて，るとともに，ひずみ計測値をリアルタイムで解析

名古屋大学大学院山田研究室において，車両の速し，道路活荷重等をモニタリングできるシステム

度，最遠軸距離，および荷重についてデータ分析の開発を進めていく予定である。
最後に，本検討に際し，多大なご指導・ご協力が行われた。
図―４は，データ分析結果の一例である 。こをいただいている名古屋大学大学院山田健太郎教

れは，下り車線（大阪方面行き）において２種類

授，小塩達也助手および新海英昌，小林直人の諸の荷重車を走行させた場合のひずみ測定値から推氏に感謝の意を表します。

４）

定した車両重量と計量所で計量された値を縦・横軸にとって表示したものであるが，おおむね±２０【参考文献】％程度の誤差に収まっていることがわかる。

１） 西川和廣，村越潤，宮崎和彦：橋梁を用いた車両重量の計測（WIM）システムの開発，土木技術資料３８―
１，１９９６５．

まとめ２） 新海英昌，小塩達也，山田健太郎他：トラス部材を用いた走行車両の重量推定，土木学会中部支部平成１０橋梁部材に生じるひずみに着目して，通行車両の重量等を推定する手法について，実際の橋梁における現地試験を実施した。その結果，一定の精年度研究発表会講演概要集，１９９８３） 小塩達也，新海英昌，山田健太郎他：橋梁部材の影
響面積を用いた走行車両の重量推定に関する研究，土木学会年次学術講演会概要集，１９９９度で車両重量の推定が可能であることが示され

４） 小塩達也，山田健太郎，小林直人：プレートガーダーた。本手法は，簡便であり，機動性に優れ，か橋の縦桁を用いた Bridge―Weigh―In―Motion システム

つ，いわゆる「はかり」による車両重量測定と比９２ 建設マネジメント技術

2000 年 8 月号の開発，土木学会年次学術講演会概要集，
２０００（投稿中）