計測技術

モニタリング計測器（TYPE R7）

データ収録・エッジ処理機能

1. 各種センサの電圧出力を高サンプリング周波数で連続記録
2. 計測器にWeb上から直接アクセス可能
3. 各種ピーク分析、疲労評価の等価繰返し回数、BWIM分析機能、モニタリングの閾値評価・アラートメール送信機能などを実装

計測機器の仕様

電圧入力：32ch（センサ用DC5Vを電源供給）
温度入力：4ch（熱電対）
電源リレー：4ch（レーザー機器等の電源を制御）
使用環境：温度-5～50℃、湿度85％RH以下

昭和30年以降大量に建設された社会資本には、設計時には予想できなかった過酷な荷重、環境条件下での使用に伴い、様々な形の疲労損傷が表面化しています。また、近年のコスト縮減に伴い、新工法・新形式の構造物が建設されており、これらの静的・動的安定性に関する検討が重要となっています。

当社では、実構造物での各種載荷実験、非破壊調査、計測管理手法、数値解析手法などあらゆる技術を用いて、新設、既設構造物の耐荷性能、耐久性能、使用性能などについて検討し、構造物全体の健全性、安全性の評価・診断を行っています。 また、診断・評価とともに補修・補強工法の提案、補修補強効果の確認、さらにはモニタリング調査による工法の妥当性の検討まで、総合的にコンサルティングすることによって社会資本を守っています。

非合成桁橋における実耐荷力の評価

波形鋼板ウエブ橋の載荷実験

波形鋼板ウエブを有するPC6径間連続ラーメン箱桁形式の橋梁の構造特性について不明な部分が多く残されています。このような新工法によって架設された橋梁の構造的特性、静的・動的挙動を明らかにし、設計上の仮定の妥当性を検証するとともに、今後の維持管理に有用な初期データを収集することを目的として載荷試験を実施しました。

載荷径間の最大たわみ量（13.5mm）に対し、隣接径間の跳ね上がり量は、解析値、実測値とも1mm以内と小さく、曲げモーメントが隣接径間にはほとんど伝達されていないことから、波型鋼板ウエブのアコーディオン効果により、曲げモーメントに抵抗しないという設計上の仮定は妥当であることが分かりました。

国土交通白書によると、今後、膨大な量の社会資本の老朽化が問題視され、道路橋も予防保全型の維持管理を行う必要があるとされています。BWIMによって、過積載車を含む通行車両の軸重等の活荷重実態を把握することで、対象橋梁の累積疲労損傷度や疲労寿命を評価し、橋梁別・路線別の疲労環境を基に、橋梁の補修検討や対策優先度の策定を行うことができます。これにより、道路橋の予防保全型維持管理の推進をサポートします。

BWIMの計測手法は多数ありますが、当社では主に“支点反力法”により計測を行っています。支点反力法は、山田健太郎 名古屋大学名誉教授や、小塩達也 名城大学准教授らによって開発されたもので、鋼鈑桁橋の支点部にひずみゲージを設置するものです。支点反力法では通常、特別な調査用足場を必要としません。活荷重データの分析では、車両進入側と退出側の支点ひずみピークの発生時刻差から車両走行速度を算出し、ひずみピークの大きさや発生パターンを解析することで、軸重の大きさや車種判定などを行います。

コンクリート中の鋼材腐食に対する対策としては、鋼材に防錆処理を行う方法、コンクリート表面に撥水処理などをする方法、コンクリートに亜硝酸リチウムなどを混入する方法、電気防食工法などが用いられています。特に、断面修復時におけるマクロセル腐食対策としては、打継ぎ面に撥水系の表面保護材を塗布する工法（遮蔽型マクロセル腐食対策工法：平成18年度 土木学会関西支部 技術賞）が行われており、長期的にマクロセル腐食を抑制する効果を確認しています。

実橋の補修工事で実施された遮蔽型マクロセル腐食対策工の長期的な効果を確認するため、当社では、コンクリート埋め込み型の小型センサを用いたモニタリング計測を実施しています。小型センサ設置箇所の分極抵抗、液抵抗、自然電位を計測し、これらの計測データから鋼材腐食速度を算出して、コンクリート構造物の健全性評価を行います。

環境調査

環境調査では道路沿道の騒音・振動・低周波音レベルを測定して、法的な基準値等に対する達成状況を評価します。
近年では国際化の流れを背景にISO基準による評価を行うことがあります。

橋梁振動調査

橋梁の振動を原因とする振動障害が生じて、何らかの対策が必要となる場合は、発生源である橋梁の振動挙動を調べることが重要となります。このため、橋梁上下部構造の振動や変位を環境測定と同時に行います。

路面平たん性調査

環境測定を行う際には路面凹凸の計測を行うことがあります。以前は、車線規制をして、人力で計測していましたが、近年ではレーザー変位計を用いた車載型の計測器、車線規制をすることなしに測定を行っています。

道路橋の振動対策

道路橋の振動予測には幾つかの方法が提案されていますが、当社では詳細な検討が必要なケースにおいて、立体FEMモデルを用いた移動荷重列による動的応答解析を行います。これにより、橋梁の補強による振動低減効果をパラメトリックに検討することが可能となりました。

衝撃弾性波計測器：StructureTapに搭載されたコンクリートの板厚等を計測できるシステムです。
コンクリート床版のような薄厚の場合、入力された衝撃波がコンクリート厚さ内において重複反射する特性を利用するCTMにより厚さの測定を行います。CTMは、重複反射波を計測し、その波形の卓越する周波数を求め、コンクリートの伝播速度を与えることでコンクリートの厚さを推定するものです。
コンクリート内部に面的な広がりを持った空隙が存在する場合、重複反射はその境界部で生じ、空隙部までの厚さ（深さ）が推定できます。