橋梁モニタリング計測
暮らしを支える社会インフラの安全・安心を見守ります
近年、構造物における何らかの物理量を継続的に監視(モニタリング)することにより、その構造物の性能変化、損傷の発生・進行を早期から、あるいは定量的に把握するといったインテリジェント(スマート)ストラクチャーの概念が確認されつつあります。
私たちは構造物を監視し、異常が生じた場合に関係者にメールで状況を送信するモニタリングシステムを構築して危機管理に役立てています。
モニタリング計測は損傷の見られない構造物でも実施しており、その結果から構造物を維持管理していくために最適な方法を提案し、実現していくことも私たちの重要な使命となっています。
システム概要
計測したデータについては、Wifi を介してクラウドサーバーへアップロードし、ほぼリアルタイムで計測値を確認できるようにウェブサイトを通じてデータが閲覧可能なシステムとなっています。なお、管理値を設定し、計測値が管理値を超過すると関係各所へアラートメールを送信する機能を付加することも可能です。
モニタリング計測は、施工箇所近傍の環境および安全管理計測のほか、災害等により構造物に異常が発生した場合の安全管理計測にも活用されています。
情報施工への対応
新設あるいは維持工事に伴う施工上の安全確保の一環として情報化施工を行う場合があります。構造物あるいは掘削地盤の変形や応力状態などをリアルタイムに計測し、必要に応じて警報装置を設置したり電話回線による通報システムを構築することにより迅速な対応を可能にします。
重交通交差部における老朽化橋梁の横梁移植
対象橋梁は4連の鋼単純合成鈑桁を鋼床版構造からなる横梁で支持した構造の橋梁であり、国道を斜めに跨いでいます。近年老朽化が目立ち始め亀裂損傷等が顕著な横梁は、『損傷の激しい部材の取替え、利用できる部材の再利用及び補強の最小化』という考えのもとで鋼製橋脚とのラーメン構造に架替えすることにしました。単純桁構造から横梁部材を介した4径間の連続桁構造へと構造変更となったほか、高欄の構造変更、主桁の補強などが実施されており、工事前後における死荷重応力の変動が考えられ、工事前から工事完了までを対象に死荷重応力の変動を計測しました。写真は工事風景と現場事務所内に設置した測定器ならびに応力の変動状況を経時的に示したものです。
過去の計測事例
RC床版のたわみ、ひびわれ開度のモニタリング
対象となる橋梁は、床版下側鉄筋の著しい腐食、断面欠損や、かぶりコンクリートの広範囲のはく落が認められるようになり、輪荷重による押抜きせん断による床版の抜け落ちが懸念されていました。そこで、床版たわみ、ひびわれ開度のモニタリング計測を実施し、車両走行に対する安全性の監視を行いました。
モニタリング計測では、ウェブサイト上で計測データの確認を行うとともに、異常な床版たわみが発生した場合は、警報がメールにて通信されるシステムとしました。
計測では図のように活荷重によるたわみ応答を連続的に計測し、1時間の間の最大値・最小値を読み取り、変位振幅をモニタリングしました。
トンネル掘削時の騒音振動モニタリング
都市内トンネルの掘削工事に伴って発生する振動および騒音の周辺環境への影響をリアルタイムに把握し、管理値オーバー時の迅速な対応を行うため、掘削トンネル周辺の代表的な測点を対象に振動および騒音レベルの常時観測を行いました。 モニタリングシステムは、作業員および現場責任者に対しては異常値の発生とともに、即座に警告(坑内掘削近傍の回転灯の点滅、メールにて通信)を発するようにしました。また、事務所内でも現場の状況を把握するため、計測専用のWEBサイトを構築し、データ確認を容易に行えるようにしました。
当社で開発した軽量・コンパクトな機器を用いた計測も実施しています
衝撃弾性波計測 : StractureTap(衝撃弾性波を用いた非破壊検査システム)
タブレットにインストールされた計測アプリ(CTMLogger、SITLogger)と計測モジュールを用いて、杭の非破壊調査やコンクリートの厚さを測定をすることができます。
・CTMは、床版などのコンクリート厚さや 水平クラックの有無などを確認します。
・SITは、杭の健全性(損傷の有無、深度など)を確認します。
ケーブル張力測定 : CTChecker(ケーブル張力測定システム)
ケーブル構造の橋梁では、ケーブル張力が橋梁の健全性に大きく影響するため、ケーブル張力の確認が重要です。
ハンマーでケーブルを加振して得られた加速度の周波数分析結果からモード次数の同定を行い、ケーブル張力を算出できます。