JP2011022029A - Distortion detecting device for concrete structure - Google Patents
Distortion detecting device for concrete structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011022029A JP2011022029A JP2009167867A JP2009167867A JP2011022029A JP 2011022029 A JP2011022029 A JP 2011022029A JP 2009167867 A JP2009167867 A JP 2009167867A JP 2009167867 A JP2009167867 A JP 2009167867A JP 2011022029 A JP2011022029 A JP 2011022029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- concrete
- concrete structure
- optical fiber
- metal piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 60
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 22
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008376 long-term health Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000009430 construction management Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Description
本発明は、主に、コンクリート構造物を構築する前に内部に設置し、構築後におけるコンクリート構造物内部の歪みや内部温度を検出するコンクリート構造物の歪み検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a concrete structure distortion detection apparatus that is installed inside a concrete structure before construction and detects the internal strain and internal temperature of the concrete structure after construction.
従来より、いわゆる埋設型ひずみ計としては各種の装置が提案されている。すなわち、コンクリート打設前の内部空間に前記埋設型ひずみ計をあらかじめ設置し、コンクリート打設後に硬化したコンクリートのひずみの変化量を計測する装置である。 Conventionally, various devices have been proposed as so-called buried strain gauges. That is, the buried strain gauge is installed in advance in the internal space before placing concrete and measures the amount of strain change of the hardened concrete after placing the concrete.
しかして、前記従来の埋設型ひずみ計は、ひずみゲージを接着した例えば合金製の棒状起歪体を内蔵し、ひずみ計周辺のコンクリートのひずみの変化により生じる起歪体の変形を、起歪体に接着したひずみゲージの電気的抵抗値の変化として検知するものなどがある。
そして、主に、トンネルの計測Bや近接施工時の既設構造物計測など、比較的短期間で変状が収束する場合の計測に用いられている。
Thus, the conventional buried strain gauge incorporates, for example, a rod-shaped strain body made of an alloy having a strain gauge bonded thereto, and deforms the strain body caused by a change in the strain of the concrete around the strain gauge. Some of them are detected as a change in the electrical resistance value of the strain gauge adhered to the surface.
And it is mainly used for measurement when deformation converges in a relatively short period of time, such as tunnel measurement B and measurement of existing structures during close construction.
ここで、前記トンネルの計測とは、一般的に、トンネル構造物の安定性と安全性を確認するとともに、設計・施工の妥当性を評価するため、トンネル掘削に伴う周辺地山の挙動、支保部材の効果、周辺構造物への影響等を把握するために行うものである。 Here, the measurement of the tunnel is generally to confirm the stability and safety of the tunnel structure and to evaluate the appropriateness of the design and construction. This is performed in order to grasp the effects of members, the influence on surrounding structures, and the like.
そして、トンネルの施工中に行う計測は計測Aと計測Bの2種類がある。計測Aとは、日常の施工管理のために実施するものであり、以下の計測がある。すなわち、観察調査、天端沈下測定、内空変位測定、地表沈下測定などである。
次に、計測Bとは、地山条件や立地条件に応じて計測Aに追加実施するもので以下の計測がある。地山試料試験、坑内地中変位測定、ロックボルト軸力測定、吹付けコンクリート応力測定、鋼製支保工応力測定、覆工応力測定、盤ぶくれ測定、AE測定などである。
There are two types of measurement, measurement A and measurement B, performed during tunnel construction. The measurement A is performed for daily construction management and includes the following measurements. That is, observation survey, top-end settlement measurement, inner-space displacement measurement, surface settlement measurement, and the like.
Next, the measurement B is additionally performed on the measurement A according to natural ground conditions and location conditions, and includes the following measurements. These include a ground sample test, underground displacement measurement, rock bolt axial force measurement, shotcrete stress measurement, steel support stress measurement, lining stress measurement, board bulge measurement, and AE measurement.
次に、埋設型温度計は、コンクリート構造物内部の温度を計測する装置であり、従来は、白金抵抗体を用いた測温抵抗体、2種類の金属の起電力の差を利用した熱電対などがある。また水分等の接触による使用中の劣化を軽減するために前述のセンサを筐体で保護した構造の温度計が提案されている。
Next, the buried type thermometer is a device that measures the temperature inside a concrete structure. Conventionally, it is a resistance thermometer using a platinum resistor, and a thermocouple using the difference in electromotive force between two types of metals. and so on. In addition, a thermometer having a structure in which the above-described sensor is protected by a housing has been proposed in order to reduce deterioration during use due to contact with moisture or the like.
しかしながら、前記従来のひずみ計は、起歪体及びひずみゲージが共に金属製で形成されており、腐食しやすいため、建設構造物の維持管理のための長期間の計測に適さないものであった。 However, the conventional strain gauge is not suitable for long-term measurement for maintenance of construction structures because both the strain-generating body and the strain gauge are made of metal and easily corrode. .
そして、腐食しやすさを緩和するため、起歪体及びひずみゲージがコンクリートと直接接触することがないよう、一般にパイプ状の外装材などを起歪体の周囲に取り付ける必要があった。
このように、外装材を使用することにより起歪体の側面はコンクリートと接触しないこととなる。従って、付着力による変形が発生しないため、起歪体の両端にフランジを取り付けて受感部とし、コンクリートのひずみの発生に伴う両フランジ間標点距離の変化量を標点距離で除することによりひずみを求めるものとしている。
In order to ease the corrosion, it is generally necessary to attach a pipe-shaped exterior material around the strain-generating body so that the strain-generating body and the strain gauge do not come into direct contact with the concrete.
Thus, by using the exterior material, the side surface of the strain body does not come into contact with the concrete. Therefore, since deformation due to adhesive force does not occur, flanges are attached to both ends of the strain-generating body to form a sensitive part, and the amount of change in the gauge distance between both flanges due to the occurrence of concrete strain is divided by the gauge distance. The strain is obtained by
しかし、一般に、コンクリートに使用される粗骨材の最大寸法が標点距離の1/2から1/3程度以上である場合、評点距離間のコンクリートに占める骨材の割合が大きくなり、骨材自体の剛性の影響によりコンクリートのひずみを正確に計測できないものであった。 However, in general, when the maximum size of coarse aggregate used in concrete is about 1/2 to 1/3 or more of the gauge distance, the ratio of aggregate to the concrete between the score distances increases, and the aggregate The strain of concrete could not be measured accurately due to its own stiffness.
したがって、計測対象とするコンクリートの粗骨材最大寸法にあわせて標点距離が異なるひずみ計を製作する必要があるがそのためには起歪体・外装材・付着絶縁のためのチューブ等の構成部材をひずみ計の標点距離にあわせた寸法に加工し組立てる必要が生じ、これにより製作工程は煩雑となり、計測精度や耐久性といった品質上のばらつきが生じる原因となっていた。 Therefore, it is necessary to manufacture strain gauges with different gage distances according to the maximum size of concrete coarse aggregate to be measured. To that end, components such as strain-generating bodies, exterior materials, and tubes for adhesion insulation are required. Therefore, it is necessary to process and assemble them into dimensions that match the gauge distance of the strain gauge, which complicates the manufacturing process and causes variations in quality such as measurement accuracy and durability.
また、前記従来の埋設型温度計は、いわゆるセンサ部が金属製で形成されているため、温度計が埋設されるコンクリート構造物にひび割れ等が発生して外部から水分が進入した場合、水分の接触により、抵抗値の変化に伴う計測値の異常値発生や腐食が起こりやすい。
また、計測に電気信号を用いるが、電気信号は長距離伝送が困難である。すなわち、温度計と、温度計に電気信号を送受信して計測するデータロガーとの距離は通常最大数百m程度であることから、ダムやトンネル等の長大構造物では適用範囲が限定される場合もある。
Further, in the conventional buried type thermometer, since the so-called sensor part is made of metal, when a crack or the like occurs in the concrete structure in which the thermometer is buried and moisture enters from the outside, Due to the contact, the abnormal value of the measured value and the corrosion are easily caused by the change of the resistance value.
Moreover, although an electrical signal is used for measurement, it is difficult to transmit the electrical signal over a long distance. In other words, the distance between a thermometer and a data logger that transmits and receives electrical signals to and from the thermometer is usually about several hundreds of meters at maximum, so the application range is limited for long structures such as dams and tunnels. There is also.
かくして、本発明は、前記従来の課題を解決するために創案されたものであり、いわゆる金属を使用しない腐食に強い起歪体を形成し、もって外装材により起歪体を保護する必要がなく、コンクリートに起歪体を直接接触させられ、かつコンクリートのひずみを起歪体周囲の付着力により直接起歪体に伝達できるため、計測値につきばらつきのない高品質で破損や故障の少ない長期間の計測が可能なひずみ検出装置を提供し、さらに、長大構造物に対しても劣化の可能性が少なく、かつ精度よくコンクリート構造物の内部温度が計測できる内部温度検出装置を提供することを目的とするものである。
Thus, the present invention was devised to solve the above-mentioned conventional problems, and it is not necessary to form a strain-generating body that is resistant to corrosion without using a so-called metal, and thus it is not necessary to protect the strain-generating body with an exterior material. Because the strain-generating body can be brought into direct contact with the concrete and the strain of the concrete can be directly transmitted to the strain-generating body by the adhesive force around the strain-generating body, it has a high quality with no variations in measured values and has a long period of less damage or failure An object of the present invention is to provide an internal temperature detection device that can measure the internal temperature of a concrete structure with a low possibility of deterioration even for a long structure and with high accuracy. It is what.
本発明は、
FBGセンサが設けられた光ファイバを、前記光ファイバと略同等の線膨張係数、弾性係数を有するガラス繊維部材で被覆して起歪体を形成し、該起歪体をあらかじめ内部設置した状態で、コンクリートを打設して構造物を構築し、
該コンクリート構造物の構築後生ずる歪みを検出可能とした、
ことを特徴とし、
または、
光ファイバ中にFBGセンサを設けると共に、当該FBGセンサに接着する金属片を前記光ファイバの軸方向に延出して設け、金属片の基端側で光ファイバに前記金属片を固定すると共に、先端側はフリーとして、温度検出用起歪体を形成し、該温度検出用起歪体をあらかじめ内部設置した状態で、コンクリートを打設して構造物を構築し、
該コンクリート構造物の構築後生ずる内部温度変化を検出可能とした、
ことを特徴とし、
または、
FBGセンサが設けられた光ファイバを、前記光ファイバと略同等の線膨張係数、弾性係数を有するガラス繊維部材で被覆して起歪体を形成し、該起歪体をあらかじめ内部設置した状態で、コンクリートを打設して構造物を構築し、該コンクリート構造物の構築後生ずる歪みを検出可能としたコンクリート構造物の歪み検出装置と、
光ファイバ中にFBGセンサを設けると共に、当該FBGセンサに接着する金属片を前記光ファイバの軸方向に延出して設け、金属片の基端側で光ファイバに前記金属片を固定すると共に、先端側はフリーとして、温度検出用起歪体を形成し、該温度検出用起歪体をあらかじめ内部設置した状態で、コンクリートを打設して構造物を構築し、該コンクリート構造物の構築後生ずる内部温度変化を検出可能としたコンクリート構造物の内部温度検出装置と、
を有し、
前記コンクリート構造物内に設置した歪み検出装置の近傍位置に前記内部温度検出装置を設置した、
ことを特徴とし、
または、
前記コンクリート構造物には、アスファルト混合物による構造物が含まれる、
ことを特徴とし、
または、
前記ガラス繊維は、FRPである、
ことを特徴とし、
または、
前記金属片は、熱膨張係数が大きい金属片である、
ことを特徴とするものである。
The present invention
An optical fiber provided with an FBG sensor is covered with a glass fiber member having a linear expansion coefficient and an elastic coefficient substantially equal to those of the optical fiber to form a strain generating body, and the strain generating body is installed inside in advance. , Construct concrete by placing concrete,
The strain generated after the construction of the concrete structure can be detected.
It is characterized by
Or
An FBG sensor is provided in the optical fiber, and a metal piece to be bonded to the FBG sensor is provided extending in the axial direction of the optical fiber, and the metal piece is fixed to the optical fiber on the base end side of the metal piece, The side is free, forming a temperature detection strain body, with the temperature detection strain body pre-installed inside, constructing a structure by placing concrete,
The internal temperature change that occurs after the construction of the concrete structure can be detected,
It is characterized by
Or
An optical fiber provided with an FBG sensor is covered with a glass fiber member having a linear expansion coefficient and an elastic coefficient substantially equal to those of the optical fiber to form a strain generating body, and the strain generating body is installed inside in advance. , A concrete structure distortion detection device capable of detecting the distortion generated after the concrete structure is constructed by placing concrete and building the concrete structure;
An FBG sensor is provided in the optical fiber, and a metal piece to be bonded to the FBG sensor is provided extending in the axial direction of the optical fiber, and the metal piece is fixed to the optical fiber on the base end side of the metal piece, The temperature detection strainer is formed as a free side, and the structure is constructed by placing concrete with the temperature detection strainer installed in advance, and is generated after the concrete structure is constructed. A concrete structure internal temperature detection device capable of detecting internal temperature changes;
Have
The internal temperature detection device is installed in the vicinity of the strain detection device installed in the concrete structure,
It is characterized by
Or
The concrete structure includes a structure made of an asphalt mixture.
It is characterized by
Or
The glass fiber is FRP.
It is characterized by
Or
The metal piece is a metal piece having a large coefficient of thermal expansion.
It is characterized by this.
かくして、本発明によれば、いわゆる金属を使用しない腐食に強い起歪体を形成し、もって外装材により起歪体を保護する必要がなく、コンクリートに起歪体を直接接触させられ、かつコンクリートのひずみを起歪体周囲の付着力により直接起歪体に伝達できるため、計測値につきばらつきのない高品質で破損や故障の少ない長期間の計測が可能となり、さらに、長大構造物に対しても劣化の可能性が少なく、かつ精度よくコンクリート構造物の内部温度が計測できるとの優れた効果を奏する。
Thus, according to the present invention, it is possible to form a strain-generating body that is resistant to corrosion without using a so-called metal, so that it is not necessary to protect the strain-generating body with an exterior material, and the strain-generating body can be brought into direct contact with the concrete. Can be transmitted directly to the strain-generating body by the adhesive force around the strain-generating body, enabling high-quality measurements with consistent measurement values and long-term measurement with little damage or failure. There is little possibility of deterioration, and there is an excellent effect that the internal temperature of the concrete structure can be accurately measured.
以下本発明を図に示す実施例に従って説明する。 The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
図1に本発明により形成された起歪体1の一実施例を示す。起歪体1としては、いわゆるFBGセンサ2を軸方向中に形成した光ファイバ3が用いられる。
FIG. 1 shows an embodiment of a strain body 1 formed according to the present invention. As the strain body 1, an
そして、FBGセンサ2を軸方向中に形成された光ファイバ3の部分は、当該光ファイバ3と略同等の線膨張係数、弾性係数を有するガラス繊維4により被覆されて起歪体1が形成される。その一具体例を図2に示す。図2は起歪体3の断面図であるが、FBGセンサ2を軸方向中に形成された光ファイバ3を略中央部分に挟み込んだ状態にして被覆したものである。
The portion of the
例えば、薄いシート状に形成された前記ガラス繊維部材を前記FBGセンサ2を軸方向中に形成された光ファイバ3を挟み込むようにして上下方向に配置し、その後上下方向にシート状ガラス繊維部材を積層させて断面略方形状に形成するが如きである。
For example, the glass fiber member formed in a thin sheet shape is arranged in the vertical direction so that the
ここで、前記光ファイバ3と略同等の線膨張係数、弾性係数を有するガラス繊維4としては、例えば繊維強化プラスチック、すなわちFRPが具体例としてあげられる。
ところで、前記FBGセンサ2は10mm程度の範囲に形成される高感度のセンサであり、当該FBGセンサ2に生じるひずみを固有波長の変化として検知するものとなる。
Here, as a
By the way, the
ここで、使用する光ファイバ3は、例えば直径が0.125mmと小さく、材質が前述したFRPに用いるガラス繊維部材と同じ材質であることから、FRPの内部に埋め込んでも起歪体1の線膨張係数や弾性係数に大きな変化がない。
よって、FBGセンサ2は軸方向の変形によって発生するひずみを精度よく検知することができるのである。
Here, the
Therefore, the
なお、コンクリート5内に埋設したとき、該起歪体1とコンクリート5との付着力を増加させるため、図1から理解されるように、起歪体1の両端側に突起物6,6を取り付けることにより、コンクリート5との付着力を一層強めることが考えられる。よって、この様に突起物6,6を設けた場合には、コンクリート5ほど密実ではないアスファルト混合物などのひずみ計測にも充分に使用できるものとなる。 In addition, when it embeds in the concrete 5, in order to increase the adhesive force of this strain body 1 and the concrete 5, as can be understood from FIG. By attaching it, it is conceivable to further increase the adhesion with the concrete 5. Therefore, when the projections 6 and 6 are provided in this way, the projections 6 and 6 can be sufficiently used for strain measurement of an asphalt mixture or the like which is not as solid as the concrete 5.
次に、図3,図4に本発明による温度検出用起歪体7を示す。
これらの図から理解されるように、温度検出用起歪体7は、やはりいわゆるFBGセンサ2を軸方向中に形成された光ファイバ3が用いられる。
そして、前記FBGセンサ2に接着させた金属片8が前記光ファイバ2の軸方向に延出して設けられている。
Next, FIGS. 3 and 4 show a temperature detecting
As can be understood from these figures, the temperature detecting
A
さらに、前記略平板棒状をなす金属片8の基端側14で光ファイバ2が固定されていると共に、金属片8の先端側13では光ファイバ2は固定されずフリーな状態とされている。
従って、金属片8が温度の変化に反応して伸縮あるいは膨張すると、その変化がダイレクトにFBGセンサ2に歪み検出として表れるよう構成されている。
Further, the
Therefore, when the
すなわち、FBGセンサ2は、光ファイバ3上において軸方向の一部に形成されたセンサ素子であり、光ファイバ3の軸方向に生じるひずみを光信号の波長変化量として検知するものである。
よって、金属片8とFBGセンサ2とを接着すれば、金属片8の温度変化に伴なう膨張・収縮に応じたひずみをFBGセンサ2が検知することができるのである。
That is, the
Therefore, if the
例えば金属片8にアルミニウム合金5052を使用する場合、その線膨張係数は22〜24μ/℃であり、一方FBGセンサ2はそれ自身が10μ/℃の熱光学特性を持つため、FBGセンサ2は1℃当り32〜34μのひずみを検知することとなる。そして、FBGセンサ2は約0.8μのひずみ分解能を持つため、温度では約0.02℃の分解能を持つことになり、当該FBGセンサ2を用いれば、高感度の温度計となりうる。また線膨張係数は温度が高くなるにつれて22μ/℃から24μ/℃へとわずかに大きな値へ変化するため、例えば二次多項式を用いて較正することにより、波長変化量から得られるひずみと温度変化量の関係を厳密に較正することになり、計測値のばらつきをより小さくすることができることとなる。
For example, when an aluminum alloy 5052 is used for the
以上において次に、本発明の使用状態につき説明する。
本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12とをそれぞれ単体で用いることも出来るし、本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12とをセットで使用することも出来る。
ここでは、本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12をセットで使用した適用事例について説明する。
Next, the use state of the present invention will be described.
The concrete structure
Here, an application example in which the
図5は本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12をセットで使用した第1の適用事例であり、これらの装置11、12をトンネル9の覆工コンクリート10内にセットした例である。
例えば、トンネル9の不良地山区間やボックスカルバート等の地下構造物で、供用後に作用荷重が変化する構造物の長期健全性監視が必要となる場合がある。
FIG. 5 shows a first application example in which the
For example, there is a case where it is necessary to monitor the long-term soundness of a structure in which an applied load changes after use in an underground structure such as a defective ground section of a tunnel 9 or a box culvert.
すなわち、地山の変動や近接施工により供用後のトンネル9において作用荷重が変化すると、その影響を受けて覆工コンクリート10内のひずみが変化するからである。
また、トンネル9の円周方向に生じるひずみを計測することで効果的なトンネル9などの補修時期を把握することができる。
That is, if the applied load changes in the tunnel 9 after use due to fluctuations in the natural ground or close construction, the strain in the lining concrete 10 changes due to the influence.
Moreover, the effective repair time of the tunnel 9 etc. can be grasped by measuring the strain generated in the circumferential direction of the tunnel 9.
さらに、歪み検出装置11とほぼ同位置に対応させて内部温度検出装置12を設置することにより、覆工コンクリート10の内部温度を計測でき、その温度変化に対するひずみの変動を把握することで、観測されたひずみ変動が、例えば季節の温度変化によるものか作用荷重の変化によるものかを推測することができるのである。よって、歪み検出装置11とほぼ同位置に対応させて内部温度検出装置12を設置することは大きな意味があるといわざるを得ない。
ここで、符号15は光測定器を示し、符号16は制御用パソコンを示す。
Furthermore, by installing the internal
Here,
次に、図6は本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12をセットで使用した第2の適用事例であり、これらの装置11,12を埋設することにより、繰り返し荷重が作用する構造物、ここでは橋梁17の長期健全性監視に使用したものである。
Next, FIG. 6 shows a second application example in which the
例えば、自動車の通行により繰り返し荷重を受けると橋梁17が劣化していく。そして劣化が進むと静的たわみが増加していく。この静的たわみの増加によりコンクリート5内部のひずみが変化する。
For example, the
しかして、橋梁17におけるコンクリート5内部のひずみを長期計測することで、例えば効果的な補修時期を把握できるものとなる。
さらに、橋梁17におけるコンクリート5内部の温度計測を行うことで、観測された橋梁17のひずみ変動が季節の温度変化によるものか劣化によるものかを推測することもできるものとなる。
Thus, by measuring the strain inside the concrete 5 in the
Furthermore, by measuring the temperature inside the concrete 5 in the
次に、図7は本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12をセットで使用した第3の適用事例であり、これらの装置11,12をダム堤体コンクリート18の長期健全性監視に使用したものである。
Next, FIG. 7 shows a third application example in which the
すなわち、堤体コンクリート18の温度応力により、堤体に部分的なクラックが発生する可能性があり、その挙動を把握する必要がある。そして、温度応力を把握する場合は、外気温でなくコンクリート5内部の温度の把握が必要となる。よって本発明による装置の埋設設置が有効となる。また、ダム完成後も1年周期の温度変化と堤体内の応力変化を把握する必要があり、その上でも本発明の装置の埋設設置は有効である。
That is, a partial crack may occur in the dam body due to the temperature stress of the
次に、図8は、本発明によるコンクリート構造物の歪検出装置11と内部温度検出装置12をセットで使用した第4の適用事例であり、これらの装置11,12を地下タンク19の側壁20、底板21の長期健全性監視に使用したものである。
Next, FIG. 8 shows a fourth application example in which the
地下タンク19の使用期間は、一般に50年とも言われている。ここで、例えば、当該地下タンク19の中に入るLNGは低温であり地下タンク19を構成するコンクリート5は常時大きなストレスが加わっていると考えられる。そこで、本発明による装置でコンクリート5内のひずみ、温度を長期間測定することで地下タンク状況の健全性を効果的に測定できるのである。
The period of use of the
ところで、本発明の歪み検出装置11に使用する起歪体1は、前述したように、FBGセンサ2を含む光ファイバ3およびこれらを被覆するFRPなどのガラス繊維4により構成し、金属を使用していない。よって、腐食に強いものとなっている。
By the way, as described above, the strain generating body 1 used in the
また、例えば、金属製などの外装材により起歪体1を保護する必要がなく、コンクリート5は起歪体1に直接接触するタイプとされている。よって、コンクリート5のひずみは起歪体1周囲の付着力により速やかに起歪体1に伝達されるので、特にフランジなどの突起物6を取り付ける必要がないのである。 Further, for example, it is not necessary to protect the strain body 1 with an exterior material such as a metal, and the concrete 5 is of a type that directly contacts the strain body 1. Therefore, since the strain of the concrete 5 is quickly transmitted to the strain generating body 1 by the adhesion force around the strain generating body 1, it is not particularly necessary to attach a projection 6 such as a flange.
また、例えばコンクリート粗骨材の最大寸法に応じたコンクリート構造物の歪み検出装置11の製作は、起歪体1の寸法を変更するだけであり、もって前記装置11の構成部材が少ないため製作工程が単純となり、故障の原因が減少するものである。
Further, for example, the production of the
次に、本発明によるコンクリート構造物の内部温度検出装置12では、コンクリート5の長大構造物に対してもやはり劣化の可能性が少なく、かつ精度良くコンクリート構造物内部の温度を計測することができる。
Next, the concrete structure internal
従ってこれら装置の単体での利用であってもあるいは組み合わせた利用であっても、破損や故障の可能性が少なく、検出値につきばらつきの少ない高品質の検出装置が提供でき、しかも長期間の計測が可能となる。
Therefore, regardless of whether these devices are used alone or in combination, it is possible to provide a high-quality detection device with little possibility of breakage or failure, little variation in detection values, and long-term measurement. Is possible.
1 起歪体
2 FBGセンサ
3 光ファイバ
4 ガラス繊維
5 コンクリート
6 突起物
7 温度検出用起歪体
8 金属片
9 トンネル
10 覆工コンクリート
11 歪み検出装置
12 内部温度検出装置
13 金属片の先端側
14 金属片の基端側
15 光測定器
16 制御用パソコン
17 橋梁
18 ダム提体コンクリート
19 地下タンク
20 側壁
21 底板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
該コンクリート構造物の構築後生ずる歪みを検出可能とした、
ことを特徴とするコンクリート構造物の歪み検出装置。
An optical fiber provided with an FBG sensor is covered with a glass fiber member having a linear expansion coefficient and an elastic coefficient substantially equal to those of the optical fiber to form a strain generating body, and the strain generating body is installed inside in advance. , Construct concrete by placing concrete,
The strain generated after the construction of the concrete structure can be detected.
A strain detection apparatus for a concrete structure characterized by the above.
該コンクリート構造物の構築後生ずる内部温度変化を検出可能とした、
ことを特徴とするコンクリート構造物の内部温度検出装置。
An FBG sensor is provided in the optical fiber, and a metal piece to be bonded to the FBG sensor is provided extending in the axial direction of the optical fiber, and the metal piece is fixed to the optical fiber on the base end side of the metal piece, The side is free, forming a temperature detection strain body, with the temperature detection strain body pre-installed inside, constructing a structure by placing concrete,
The internal temperature change that occurs after the construction of the concrete structure can be detected,
A device for detecting the internal temperature of a concrete structure.
光ファイバ中にFBGセンサを設けると共に、当該FBGセンサに接着する金属片を前記光ファイバの軸方向に延出して設け、金属片の基端側で光ファイバに前記金属片を固定すると共に、先端側はフリーとして、温度検出用起歪体を形成し、該温度検出用起歪体をあらかじめ内部設置した状態で、コンクリートを打設して構造物を構築し、該コンクリート構造物の構築後生ずる内部温度変化を検出可能としたコンクリート構造物の内部温度検出装置と、
を有し、
前記コンクリート構造物内に設置した歪み検出装置の近傍位置に前記内部温度検出装置を設置した、
ことを特徴とするコンクリート構造物の歪み検出装置。
An optical fiber provided with an FBG sensor is covered with a glass fiber member having a linear expansion coefficient and an elastic coefficient substantially equal to those of the optical fiber to form a strain generating body, and the strain generating body is installed inside in advance. , A concrete structure distortion detection device capable of detecting the distortion generated after the concrete structure is constructed by placing concrete and building the concrete structure;
An FBG sensor is provided in the optical fiber, and a metal piece to be bonded to the FBG sensor is provided extending in the axial direction of the optical fiber, and the metal piece is fixed to the optical fiber on the base end side of the metal piece, The temperature detection strainer is formed as a free side, and the structure is constructed by placing concrete with the temperature detection strainer installed in advance, and is generated after the concrete structure is constructed. A concrete structure internal temperature detection device capable of detecting internal temperature changes;
Have
The internal temperature detection device is installed in the vicinity of the strain detection device installed in the concrete structure,
A strain detection apparatus for a concrete structure characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の検出装置。
The concrete structure includes a structure made of an asphalt mixture.
The detection apparatus according to claim 1, 2, or 3.
ことを特徴とする請求項1、請求項3または請求項4記載の検出装置。
The glass fiber is FRP.
The detection apparatus according to claim 1, 3 or 4.
ことを特徴とする請求項2、請求項3または請求項4記載の検出装置。 The metal piece is a metal piece having a large coefficient of thermal expansion.
The detection apparatus according to claim 2, 3, or 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009167867A JP2011022029A (en) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | Distortion detecting device for concrete structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009167867A JP2011022029A (en) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | Distortion detecting device for concrete structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011022029A true JP2011022029A (en) | 2011-02-03 |
Family
ID=43632241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009167867A Pending JP2011022029A (en) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | Distortion detecting device for concrete structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011022029A (en) |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013104701A (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Japan Atomic Energy Agency | Optical fiber sensor and measurement method using the same, and concrete structure provided with optical fiber sensor |
JP2013160547A (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Shimizu Corp | Method for testing concrete quality management |
KR101498386B1 (en) * | 2013-10-28 | 2015-03-03 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Monitoring system of cryogenic liquid storage tank using fiber bragg grating sensor |
WO2017150339A1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | 三菱電機株式会社 | Optical fiber temperature sensor and method for manufacturing same |
WO2017190618A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | 河海大学 | Distributed sensing optical fiber-based system and method for concrete damage dynamic diagnosis |
CN107843358A (en) * | 2017-12-04 | 2018-03-27 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | A kind of concrete abrasion early warning system and method |
CN109781021A (en) * | 2019-01-22 | 2019-05-21 | 浙江工业大学 | Fiber Bragg Grating Sensor for In-situ Real-time Monitoring of Concrete Rust Crack Strain Field and Rust Crack Prediction Around Rebar |
JP6519721B1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-05-29 | 三菱電機株式会社 | Honeycomb sandwich panel and method of manufacturing the same |
JP2019514005A (en) * | 2016-04-12 | 2019-05-30 | セイフサーティファイドストラクチャー テクノロジア エス.アール.エル. | Method and apparatus for measuring the stress of aggregate structures |
JP2019113516A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 太平洋セメント株式会社 | Method for detecting deterioration of concrete due to freezing damage, method for evaluating freeze-thaw resistance, and concrete test object |
WO2019138660A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | 三菱電機株式会社 | Honeycomb sandwich panel and method for producing same |
JP2019158834A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 太平洋セメント株式会社 | Optical fiber sensor installation method detecting concrete deterioration due to frost damage and method for detecting concrete structure deterioration |
JP2020041856A (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-19 | 鹿島建設株式会社 | Stress measuring device and stress measurement method |
JP2020056768A (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 太平洋セメント株式会社 | Stress monitoring sensor and stress monitoring method |
CN111413000A (en) * | 2020-04-10 | 2020-07-14 | 上海建工集团股份有限公司 | Digital temperature measurement method for mass concrete construction |
CN111413001A (en) * | 2020-04-10 | 2020-07-14 | 上海建工集团股份有限公司 | Digital temperature measurement system for mass concrete construction |
JP2021021571A (en) * | 2019-07-24 | 2021-02-18 | 鹿島建設株式会社 | Stress measurement device and stress measurement method |
CN114235028A (en) * | 2022-01-24 | 2022-03-25 | 上海市建筑科学研究院有限公司 | Method for detecting disturbance of same-layer instant grouting component caused by subsequent construction |
CN114941995A (en) * | 2022-04-20 | 2022-08-26 | 中国矿业大学 | Beam bridge steel structure deformation monitoring system based on distributed optical fiber strain test |
CN115164816A (en) * | 2022-05-17 | 2022-10-11 | 云南中建西部建设有限公司 | Concrete wall deformation detection device and its measurement method |
CN119023002A (en) * | 2024-10-25 | 2024-11-26 | 金华市水利水电勘测设计院有限公司 | A dam body temperature monitoring system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003083721A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-19 | Railway Technical Res Inst | Optical fiber sensor structure |
JP3711905B2 (en) * | 2001-08-23 | 2005-11-02 | 日立電線株式会社 | Optical fiber grating strain sensor and strain measurement method |
JP2008175562A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Central Nippon Expressway Co Ltd | Strain measurement system |
JP2009020016A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Fujikura Ltd | Optical fiber sensor cable |
-
2009
- 2009-07-16 JP JP2009167867A patent/JP2011022029A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3711905B2 (en) * | 2001-08-23 | 2005-11-02 | 日立電線株式会社 | Optical fiber grating strain sensor and strain measurement method |
JP2003083721A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-19 | Railway Technical Res Inst | Optical fiber sensor structure |
JP2008175562A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Central Nippon Expressway Co Ltd | Strain measurement system |
JP2009020016A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Fujikura Ltd | Optical fiber sensor cable |
Cited By (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013104701A (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Japan Atomic Energy Agency | Optical fiber sensor and measurement method using the same, and concrete structure provided with optical fiber sensor |
JP2013160547A (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Shimizu Corp | Method for testing concrete quality management |
KR101498386B1 (en) * | 2013-10-28 | 2015-03-03 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Monitoring system of cryogenic liquid storage tank using fiber bragg grating sensor |
WO2017150339A1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | 三菱電機株式会社 | Optical fiber temperature sensor and method for manufacturing same |
JP6218163B1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-10-25 | 三菱電機株式会社 | Optical fiber temperature sensor and manufacturing method thereof |
JP2019514005A (en) * | 2016-04-12 | 2019-05-30 | セイフサーティファイドストラクチャー テクノロジア エス.アール.エル. | Method and apparatus for measuring the stress of aggregate structures |
US10969297B2 (en) | 2016-05-06 | 2021-04-06 | Hohai University | Dynamic diagnosis system and method for concrete damage based on distributed sensing optical fiber |
GB2565695A (en) * | 2016-05-06 | 2019-02-20 | Univ Hohai | Distributed sensing optical fiber-based system and method for concrete damage dynamic diagnosis |
GB2565695B (en) * | 2016-05-06 | 2021-08-11 | Univ Hohai | Distributed diagnosis system and method for concrete damage based on distributed sensing optical fiber |
WO2017190618A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | 河海大学 | Distributed sensing optical fiber-based system and method for concrete damage dynamic diagnosis |
CN107843358A (en) * | 2017-12-04 | 2018-03-27 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | A kind of concrete abrasion early warning system and method |
JP2019113516A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 太平洋セメント株式会社 | Method for detecting deterioration of concrete due to freezing damage, method for evaluating freeze-thaw resistance, and concrete test object |
JP7174479B2 (en) | 2017-12-22 | 2022-11-17 | 太平洋セメント株式会社 | Concrete Deterioration Detection Method Due to Freezing Damage, Freeze-Thaw Resistance Evaluation Method, and Concrete Specimen |
WO2019138660A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | 三菱電機株式会社 | Honeycomb sandwich panel and method for producing same |
JP6519721B1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-05-29 | 三菱電機株式会社 | Honeycomb sandwich panel and method of manufacturing the same |
JP2019158834A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 太平洋セメント株式会社 | Optical fiber sensor installation method detecting concrete deterioration due to frost damage and method for detecting concrete structure deterioration |
JP7079055B2 (en) | 2018-03-16 | 2022-06-01 | 太平洋セメント株式会社 | Installation method of optical fiber sensor to detect deterioration of concrete due to frost damage and deterioration detection method of concrete structure |
JP2020041856A (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-19 | 鹿島建設株式会社 | Stress measuring device and stress measurement method |
JP7483076B2 (en) | 2018-09-07 | 2024-05-14 | 鹿島建設株式会社 | Stress measurement method |
JP2023053381A (en) * | 2018-09-07 | 2023-04-12 | 鹿島建設株式会社 | Stress measurement method |
JP7231359B2 (en) | 2018-09-07 | 2023-03-01 | 鹿島建設株式会社 | Stress measuring device and stress measuring method |
JP2020056768A (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 太平洋セメント株式会社 | Stress monitoring sensor and stress monitoring method |
CN109781021A (en) * | 2019-01-22 | 2019-05-21 | 浙江工业大学 | Fiber Bragg Grating Sensor for In-situ Real-time Monitoring of Concrete Rust Crack Strain Field and Rust Crack Prediction Around Rebar |
JP2021021571A (en) * | 2019-07-24 | 2021-02-18 | 鹿島建設株式会社 | Stress measurement device and stress measurement method |
CN111413000A (en) * | 2020-04-10 | 2020-07-14 | 上海建工集团股份有限公司 | Digital temperature measurement method for mass concrete construction |
CN111413001B (en) * | 2020-04-10 | 2021-08-31 | 上海建工集团股份有限公司 | Digital temperature measurement system for mass concrete construction |
CN111413001A (en) * | 2020-04-10 | 2020-07-14 | 上海建工集团股份有限公司 | Digital temperature measurement system for mass concrete construction |
CN114235028A (en) * | 2022-01-24 | 2022-03-25 | 上海市建筑科学研究院有限公司 | Method for detecting disturbance of same-layer instant grouting component caused by subsequent construction |
CN114941995A (en) * | 2022-04-20 | 2022-08-26 | 中国矿业大学 | Beam bridge steel structure deformation monitoring system based on distributed optical fiber strain test |
CN114941995B (en) * | 2022-04-20 | 2023-06-13 | 中国矿业大学 | Beam bridge steel structure deformation monitoring system based on distributed optical fiber strain test |
CN115164816A (en) * | 2022-05-17 | 2022-10-11 | 云南中建西部建设有限公司 | Concrete wall deformation detection device and its measurement method |
CN119023002A (en) * | 2024-10-25 | 2024-11-26 | 金华市水利水电勘测设计院有限公司 | A dam body temperature monitoring system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011022029A (en) | Distortion detecting device for concrete structure | |
He et al. | Optic fiber sensor-based smart bridge cable with functionality of self-sensing | |
Sakiyama et al. | Structural health monitoring of concrete structures using fibre-optic-based sensors: A review | |
CN108760109B (en) | Soil pressure measurement device and method with variable range based on fiber Bragg grating | |
CN102288534B (en) | Fiber grating reinforced concrete rusting sensor with temperature compensation | |
US20120069324A1 (en) | High resolution large displacement/crack sensor | |
CN108519175A (en) | Measurement method of soil pressure with variable range based on fiber Bragg grating | |
Ren et al. | Design and application of a fiber Bragg grating strain sensor with enhanced sensitivity inthe small-scale dam model | |
EP3312556A1 (en) | Mechanical strain amplifying transducer | |
CN106501165A (en) | Temperature self-compensation fiber grating steel bar corrosion sensor and its temperature compensation | |
CN103411713A (en) | Large range reinforcing steel corrosion monitoring sensor based on fiber bragg grating sensing technology | |
Kania et al. | Application of distributed fibre optic cables in piles | |
Xu et al. | Surface crack detection in Prestressed concrete cylinder pipes using BOTDA strain sensors | |
KR101220311B1 (en) | Bending sensor apparatus | |
CN203259173U (en) | Corrosion monitoring sensor for fiber bridge stay cable | |
Xia et al. | Principles and validation of strain gauge shunt design for large dynamic strain measurement | |
Bednarski et al. | Thermal compensation of monolithic distributed fibre optic sensors: From the lab to the field | |
CN211954524U (en) | Device for measuring cable force of inhaul cable | |
Klug et al. | High resolution monitoring of expansion joints of a concrete arch dam using fiber optic sensors | |
CN210952724U (en) | A steel stress strain gauge | |
CN109443231B (en) | A strain-free meter based on optical fiber sensing | |
Zhou et al. | A new kind of FBG-based soil-pressure sensor | |
CN105136041B (en) | A kind of local displacement measurement apparatus based on FBG sensor | |
Zheng et al. | Design and investigation of a novel optic fiber sensor based on OTDR for land subsidence monitoring | |
CN212620861U (en) | Strain and Crack Monitoring Device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110301 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120802 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120807 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121128 |