JP7655830B2 - Measurement equipment - Google Patents
Measurement equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP7655830B2 JP7655830B2 JP2021159149A JP2021159149A JP7655830B2 JP 7655830 B2 JP7655830 B2 JP 7655830B2 JP 2021159149 A JP2021159149 A JP 2021159149A JP 2021159149 A JP2021159149 A JP 2021159149A JP 7655830 B2 JP7655830 B2 JP 7655830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- concrete
- strain
- fiber holding
- holding part
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
本発明は、計測装置に関する。 The present invention relates to a measuring device.
従来、コンクリート部材に生じるひずみを計測する計測装置として、特許文献1に記載のヤング率検出装置が知られている。このヤング率検出装置は、収納ケースと、収納ケースの一端側の内部に設けられた電熱ヒータと、収納ケースの他端側の内部に設けられたひずみ検出器とを備えている。収納ケースの内部には、収納ケースの周囲のコンクリートと同質のコンクリートが流し込まれる。これにより、収納ケースの内部には、収納ケースの周囲のコンクリートと隔絶されるようにして、円柱状をなすコンクリート柱が形成される。コンクリート柱の中に設けられたひずみ検出器により、コンクリート柱に生じたひずみが検知される。
A Young's modulus detection device described in
ところで、光ファイバをコンクリート部材に埋設してコンクリート部材に生じるひずみを取得することが試みられている。光ファイバは線状の部材であり、その任意の位置のひずみを計測することができる。しかしながら、得られるひずみの計測値は、一般的に、拘束及び外力による弾性ひずみ、クリープひずみ、収縮ひずみ、及び温度ひずみの総和である全ひずみである。全ひずみの計測データを有効に活用するためには、当該光ファイバを用いてコンクリート部材に生じる収縮ひずみを取得できるように計測装置を構成することが望まれる。 Meanwhile, attempts have been made to obtain the strain occurring in concrete members by embedding optical fibers in the members. Optical fibers are linear components that can measure strain at any position on the member. However, the measured strain value obtained is generally the total strain, which is the sum of elastic strain due to restraint and external forces, creep strain, shrinkage strain, and temperature strain. To effectively utilize the measured data of total strain, it is desirable to configure a measuring device that can obtain the shrinkage strain occurring in concrete members using the optical fiber.
そこで、本発明は、光ファイバを用いてコンクリート部材に生じる収縮ひずみを取得することができる計測装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a measuring device that can obtain shrinkage strain occurring in concrete members using optical fibers.
本発明は、コンクリート部材に埋設される計測装置であって、コンクリート部材の内部において同一又は異なる鉄筋上の所定の2点を結ぶように延在する光ファイバ保持部と、光ファイバ保持部に沿って配置され、少なくとも一部が光ファイバ保持部に固定された光ファイバと、光ファイバと光ファイバ保持部との固定部分を収容し、外部のコンクリートから内部のコンクリートへの応力の伝達を抑制する応力抑制容器と、光ファイバのひずみに基づいて、応力抑制容器の内部のコンクリートの収縮ひずみを取得する収縮ひずみ取得部と、を備える。 The present invention is a measuring device that is embedded in a concrete member, and includes an optical fiber holding section that extends to connect two predetermined points on the same or different rebars inside the concrete member, an optical fiber that is arranged along the optical fiber holding section and at least a portion of which is fixed to the optical fiber holding section, a stress suppression container that contains the fixed portion of the optical fiber and the optical fiber holding section and suppresses the transmission of stress from the external concrete to the internal concrete, and a shrinkage strain acquisition section that acquires the shrinkage strain of the concrete inside the stress suppression container based on the strain of the optical fiber.
この計測装置では、光ファイバが光ファイバ保持部に沿って配置されており、光ファイバの少なくとも一部が光ファイバ保持部に固定されている。この光ファイバ保持部は、光ファイバを保持すると共に、光ファイバにひずみを生じさせる機能を有する。光ファイバ保持部は、光ファイバ保持部の周囲のコンクリートと接触しており、所定の2点を結ぶ方向に沿う周囲のコンクリートと一体となって変形する。光ファイバ保持部の固定部分の光ファイバは光ファイバ保持部に固定されていることから、光ファイバ保持部と同様のひずみが光ファイバに生じる。また、応力抑制容器により、外部のコンクリートから内部のコンクリートへの応力の伝達が抑制されているため、光ファイバに生じたひずみは、コンクリートの収縮ひずみに相当する。したがって、この計測装置によれば、光ファイバを用いてコンクリート部材に生じる収縮ひずみを取得することができる。 In this measuring device, the optical fiber is arranged along the optical fiber holding part, and at least a part of the optical fiber is fixed to the optical fiber holding part. This optical fiber holding part has the function of holding the optical fiber and generating strain in the optical fiber. The optical fiber holding part is in contact with the concrete surrounding the optical fiber holding part, and deforms together with the surrounding concrete along the direction connecting two predetermined points. Since the optical fiber in the fixed part of the optical fiber holding part is fixed to the optical fiber holding part, a strain similar to that in the optical fiber holding part is generated in the optical fiber. In addition, since the stress suppression container suppresses the transmission of stress from the external concrete to the internal concrete, the strain generated in the optical fiber corresponds to the shrinkage strain of the concrete. Therefore, according to this measuring device, it is possible to obtain the shrinkage strain generated in the concrete member using the optical fiber.
一実施形態において、光ファイバは、光ファイバと光ファイバ保持部との固定部分を挟む余長部を有してもよい。この場合、余長部を設けない場合と比べて余長部での光ファイバの配線長さが長くなるため、例えば複数の位置のひずみを平均化して取得する場合に、余長部から見て光ファイバと光ファイバ保持部との固定部分とは反対側での光ファイバのひずみが固定部分の光ファイバのひずみに与える影響を低減することができる。 In one embodiment, the optical fiber may have an excess length that sandwiches the fixed portion between the optical fiber and the optical fiber holding part. In this case, the wiring length of the optical fiber in the excess length is longer than when no excess length is provided. Therefore, when, for example, strains at multiple positions are averaged to obtain the strain, the influence of the strain of the optical fiber on the side opposite the fixed portion between the optical fiber and the optical fiber holding part as viewed from the excess length on the strain of the optical fiber in the fixed portion can be reduced.
一実施形態において、光ファイバ保持部は、同一の鉄筋上の所定の2点を結んで延在し、鉄筋からの力の伝達を抑制する緩衝材を介して鉄筋に挿通された筒状部材を含んでもよい。この場合、例えば光ファイバを鉄筋に沿わせて配線することで、光ファイバの配線作業が容易となり、光ファイバの断線のおそれを低減できる。 In one embodiment, the optical fiber holding portion may include a tubular member that extends between two predetermined points on the same rebar and is inserted into the rebar via a buffer material that suppresses the transmission of force from the rebar. In this case, for example, wiring the optical fiber along the rebar makes wiring the optical fiber easier and reduces the risk of the optical fiber breaking.
一実施形態において、光ファイバ保持部は、異なる鉄筋上の所定の2点を結ぶように架け渡された樹脂製の棒材を含んでもよい。この場合、異なる鉄筋の間に位置するコンクリート部材に生じる収縮ひずみを取得することができる。 In one embodiment, the optical fiber holding unit may include a resin rod that is stretched across two specific points on different reinforcing bars. In this case, it is possible to obtain the shrinkage strain that occurs in the concrete member located between the different reinforcing bars.
一実施形態において、光ファイバ保持部の表面には、光ファイバ保持部の周囲のコンクリートとの密着性を向上させる凹部が設けられていてもよい。この場合、光ファイバ保持部に生じるひずみが、光ファイバ保持部の周囲のコンクリートの収縮ひずみに一層対応したものとなる。 In one embodiment, the surface of the optical fiber holding part may be provided with a recess that improves adhesion to the concrete surrounding the optical fiber holding part. In this case, the strain generated in the optical fiber holding part corresponds more closely to the shrinkage strain of the concrete surrounding the optical fiber holding part.
一実施形態において、応力抑制容器は、光ファイバが挿通されるスリットを含む一対の端面と、一対の端面を接続する一対の側面と、端面及び側面で画成される開口を塞ぐ蓋部と、を有し、蓋部側のスリットの端部は、側面の縁に達する開口端となっていてもよい。この場合、スリットの開口端を介して光ファイバがスリットに挿通されるように応力抑制容器を取り付けることで、光ファイバと光ファイバ保持部との固定部分を容易に収容できる。 In one embodiment, the stress suppression container has a pair of end faces including a slit through which the optical fiber is inserted, a pair of side faces connecting the pair of end faces, and a lid that closes an opening defined by the end faces and the side faces, and the end of the slit on the lid side may be an opening end that reaches the edge of the side face. In this case, the fixing portion between the optical fiber and the optical fiber holding part can be easily accommodated by attaching the stress suppression container so that the optical fiber is inserted into the slit through the opening end of the slit.
本発明によれば、光ファイバを用いてコンクリート部材に生じる収縮ひずみを取得することができる計測装置を提供することができる。 The present invention provides a measuring device that can obtain shrinkage strain occurring in concrete members using optical fibers.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る計測装置の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる場合があり、重複する説明は省略する。 Below, an embodiment of the measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals may be used for the same elements or elements having the same functions, and duplicate descriptions will be omitted.
図1は、実施形態に係る計測装置1が埋め込まれるコンクリート構造物(コンクリート部材)Sを模式的に示す断面図である。図1に示されるように、計測装置1は、コンクリート構造物Sに埋設された状態でコンクリート構造物Sに作用する応力を計測する。コンクリート構造物Sは、例えば、複数の構造用鉄筋S1と、コンクリートS2とを有する。一例として、構造用鉄筋S1は、鉛直方向D1に延びる複数の主鉄筋S11と、水平方向D2に延びる配力鉄筋S12とを含んでいる。
Figure 1 is a cross-sectional view showing a concrete structure (concrete member) S in which a
主鉄筋S11及び配力鉄筋S12は格子状に配置されている。計測装置1は、例えば、1本の主鉄筋S11に沿って配置されている。
The main reinforcing bars S11 and the distribution reinforcing bars S12 are arranged in a grid pattern. The
計測装置1は、本体部10と、本体部10から延び出す線状の検知装置20とを備えている。本実施形態において、検知装置20は、光ファイバケーブル(光ファイバ)21と、光ファイバケーブル21の端部に設けられた収縮ひずみ取得部22とを有する。本体部10から延び出す光ファイバケーブル21は、例えば、構造用鉄筋S1(一例として主鉄筋S11)に沿うように配置される。
The
収縮ひずみ取得部22は、光ファイバケーブル21のひずみに基づいて、後述の応力抑制容器26の内部に打設されたコンクリートS3の収縮ひずみを取得する。収縮ひずみ取得部22は、計測器と分析装置とを含む。計測器は、光ファイバケーブル21に計測光K1を入射するとともに、光ファイバケーブル21の長手方向の各計測位置から戻ってくる後方散乱光K2を受光し、受光した後方散乱光K2の強度や波長等に関する情報を分析装置(図示省略)に送信する。上記の散乱光としては、レイリー散乱光、ブリルアン散乱光等がある。計測器の例として、例えばレイリー散乱光を利用するOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)やブリルアン散乱光を利用するBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)等を用いることができる。
The shrinkage
分析装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory、及びRAM(Random Access Memory)等を含んで構成されたコンピュータである。CPUは、ROMに格納された制御プログラムに基づいて、分析装置を制御する。RAMは、CPUがROMに格納された制御プログラムを実行する際のワークメモリとして機能する。分析装置では、後方散乱光K2の強度や波長が、光ファイバケーブル21に加わったひずみ等に依存するとの原理に基づき、光ファイバケーブル21の長手方向の各計測位置における後方散乱光K2の強度や波長が分析される。この分析により、光ファイバケーブル21の長手方向の各計測位置のひずみが取得され、その結果、光ファイバケーブル21に加わった長手方向のひずみ分布が得られる。
The analysis device is a computer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). The CPU controls the analysis device based on a control program stored in the ROM. The RAM functions as a work memory when the CPU executes the control program stored in the ROM. In the analysis device, the intensity and wavelength of the backscattered light K2 at each measurement position in the longitudinal direction of the
図2は、図1の計測装置の要部を示す一部断面図である。なお、図の理解の容易化のため、図1及び図4以外の図においてコンクリートに対応するハッチングを省略している。 Figure 2 is a partial cross-sectional view showing the main parts of the measuring device in Figure 1. Note that, to make the figures easier to understand, hatching corresponding to concrete has been omitted in figures other than Figures 1 and 4.
図2に示されるように、計測装置1は、コンクリート構造物Sの内部において同一の構造用鉄筋(鉄筋)S1上の所定の2点P1,P2を結ぶように延在する光ファイバ保持部23を備えている。ここでの2点P1,P2は、一例として、同一の構造用鉄筋S1上において互いに隣り合う一対の配力鉄筋S12の間の領域に位置している。
As shown in FIG. 2, the
光ファイバ保持部23は、光ファイバケーブル21を保持すると共に、光ファイバケーブル21にひずみを生じさせる機能を有する。光ファイバ保持部23は、光ファイバ保持部23の周囲のコンクリートS3と接触しており、光ファイバ保持部23の延在方向(つまり2点P1,P2を結ぶ方向)に沿うコンクリートS3からの力が伝達され、周囲のコンクリートS3と一体となって変形する。光ファイバ保持部23は、固定された光ファイバケーブル21に対して、光ファイバケーブル21との固定部分24を介して光ファイバ保持部23と同様のひずみを生じさせる。つまり、光ファイバ保持部23の固定部分の光ファイバケーブル21は光ファイバ保持部23に固定されていることから、光ファイバ保持部23と同様のひずみが光ファイバケーブル21に生じる。
The optical
図3は、図2のIII-III線に沿っての断面図である。図2及び図3に示されるように、光ファイバ保持部23は、構造用鉄筋S1に挿通された筒状部材23Aを含む。筒状部材23Aは、緩衝材25を介して構造用鉄筋S1に挿通されている。緩衝材25は、筒状部材23Aが構造用鉄筋S1に対して相対的に移動した場合に、構造用鉄筋S1から筒状部材23Aへの力が伝達されることを抑制する。つまり、この筒状部材23Aの内部は、いわゆる構造用鉄筋S1との縁切りがなされている。緩衝材25は、例えばグリース等であってもよい。
Figure 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in Figure 2. As shown in Figures 2 and 3, the optical
筒状部材23Aは、一例として断面円形の塩化ビニル製のパイプである。筒状部材23Aとしては、上述の機能を発揮できると共に、構造用鉄筋S1に沿って相対的に移動可能に取り付けられ、移動に伴う構造用鉄筋S1から筒状部材23Aへの力の伝達を抑制し易いものであれば、その他の材質及び形状を採用してもよい。
As an example, the
筒状部材23Aの表面には、光ファイバ保持部23の周囲のコンクリートS3との密着性を向上させる凹部(図示省略)が設けられていてもよい。凹部は、例えば、2点P1,P2を結ぶ方向に交差(例えば直交)する方向に沿って延在する溝であってもよい。凹部は、例えば筒状部材23Aの表面をグラインダ等の工具で切削加工することで設けることができる。凹部は、旋盤等を用いて筒状部材23Aに形成された溝であってもよい。なお、凹部に加えて又は代えて、表面粗化処理が施されていてもよい。表面粗化処理は、例えばサンダー等の工具で物理的に施されていてもよいし、予め樹脂金型の形状に応じて成形されてもよいし、化学的処理であってもよい。
The surface of the
光ファイバケーブル21は、光ファイバ保持部23に沿って配置されている。光ファイバケーブル21は、コンクリートS2が打設される前に、構造用鉄筋S1(主鉄筋S11)に沿わせて設置される。光ファイバケーブル21は、光ファイバ保持部23の周囲のコンクリートS3が打設される前に、光ファイバ保持部23の表面に取り付けられる。光ファイバケーブル21の少なくとも一部は、光ファイバ保持部23に固定されている。光ファイバケーブル21は、例えば、主鉄筋S11及び筒状部材23Aの表面に接着剤で固定されている。
The
応力抑制容器26は、光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24を収容する容器である。応力抑制容器26は、外部のコンクリートS2から内部のコンクリートS3への応力の伝達を抑制すると共に、外部のコンクリートS2から内部のコンクリートS3への熱と水分の伝達を許容する。応力抑制容器26は、いわゆる無応力容器とも呼ばれることがある。応力抑制容器26は、樹脂又は金属等の硬質材料からなり、例えば塩化ビニル材であってもよい。
The
応力抑制容器26は、光ファイバケーブル21が挿通されるスリットSLを含む一対の端面26aと、一対の端面26aを接続する一対の側面26bと、端面26a及び側面26bで画成される開口26cを塞ぐ蓋部26dと、を有している。蓋部26d側のスリットSLの端部は、例えば、側面26bの縁に達する開口端となっている。
The
応力抑制容器26は、一例として、矩形状断面の有蓋箱形容器とすることができる。応力抑制容器26の寸法は、特に限定されないが、一例として、軸方向の長さが300mm程度、軸方向に直交し蓋部26dと平行する方向の幅が150mm程度、とすることができる。
The
応力抑制容器26の内壁面には、外部のコンクリートS2から内部のコンクリートS3への応力の伝達を抑制するために、フィルタ27(例えばフェルト等)が取り付けられている。これにより、外部のコンクリートS2と内部のコンクリートS3とが、いわゆる縁切りされた状態とされ、応力及びひずみが伝達されることが抑制される。応力抑制容器26の内壁面とは、端面26a、側面26b、蓋部26d、及び底面の応力抑制容器26の内側の面を含む。
A filter 27 (e.g., felt) is attached to the inner wall surface of the
応力抑制容器26の表面には、外部のコンクリートS2から内部のコンクリートS3への熱と水分の伝達を許容するために、内壁面と外壁面とを連通させる多数の貫通孔(図示省略)が設けられている。
The surface of the
応力抑制容器26は、筒状部材23Aで被覆された光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24の周囲を被覆するように取り付けられる。開口26cを介して応力抑制容器26の内部にコンクリートS3が充填された後、開口26cは蓋部26dで閉塞される。
The
上記によれば、筒状部材23Aが、応力抑制容器26内部のコンクリートS3と一体化して挙動することで、その軸方向のひずみを筒状部材23Aに設置した光ファイバケーブル21で計測することができる。応力抑制容器26の内部のコンクリートS3は、周囲のコンクリートS2と応力抑制容器26によって縁切りされているので、周囲のコンクリートS2からの応力及びひずみ(例えば弾性ひずみ等)の影響が低減された収縮ひずみが生じるので、光ファイバケーブル21で計測されるひずみは、実質的にコンクリートS3の収縮ひずみのみに相当する。したがって、コンクリート構造物S全体に設置される光ファイバケーブル21の一部区間である固定部分24では、応力抑制容器26の内部のコンクリートS3の収縮ひずみを計測することができる。また、内部に充填されたコンクリートS3は、外部のコンクリートS2と同じ材料とされ、同じ材齢とされるため、応力抑制容器26の内部のコンクリートS3の収縮ひずみは、外部のコンクリートS2(つまりコンクリート構造物S)に生じる収縮ひずみとして取り扱うことができる。
According to the above, the
ちなみに、光ファイバケーブル21は、光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24を挟む余長部28を有する。余長部28は、収縮ひずみを計測するための固定部分24を含む領域と、収縮ひずみを計測せず全ひずみを計測する領域と、を接続するための緩衝領域である。あるいは、余長部28は、筒状部材23Aの挙動と構造用鉄筋S1の挙動との互いの影響を緩和する緩衝領域ということもできる。
Incidentally, the
ここでの余長部28は、筒状部材23Aの両端部に配置されている。余長部28として、例えば、筒状部材23Aの両端部において構造用鉄筋S1に光ファイバケーブル21が螺旋状に配置されている。当該部分では、光ファイバケーブル21の配線長さが増加している。これにより、余長部28を設けない場合と比べて余長部28での光ファイバケーブル21の配線長さが長くなるため、例えば光ファイバケーブル21上の複数の位置のひずみを平均化して取得する場合に、余長部28から見て光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24とは反対側での光ファイバケーブル21のひずみが、固定部分24の光ファイバケーブル21のひずみに与える影響を低減することができる。つまり、光ファイバケーブル21の空間分解能による制約を緩和することができる。なお、余長部28は、応力抑制容器26の両端部のスリットSL近傍であってもよい。
The
以上説明したように、本実施形態に係る計測装置1では、光ファイバケーブル21が光ファイバ保持部23に沿って配置されており、光ファイバケーブル21の少なくとも一部が光ファイバ保持部23に固定されている。この光ファイバ保持部23は、光ファイバケーブル21を保持すると共に、光ファイバケーブル21にひずみを生じさせる機能を有する。光ファイバ保持部23は、光ファイバ保持部23の周囲のコンクリートS3と接触しており、所定の2点P1,P2を結ぶ方向に沿う周囲のコンクリートS3と一体となって変形する。光ファイバ保持部23の固定部分の光ファイバケーブル21は光ファイバ保持部23に固定されていることから、光ファイバ保持部23と同様のひずみが光ファイバケーブル21に生じる。また、応力抑制容器26により、外部のコンクリートS2から内部のコンクリートS3への応力の伝達が抑制されているため、光ファイバケーブル21に生じたひずみは、コンクリートS3の収縮ひずみに相当する。したがって、この計測装置1によれば、光ファイバケーブル21を用いてコンクリートS3に生じる収縮ひずみを取得することができる。
As described above, in the
計測装置1では、光ファイバケーブル21は、光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24を挟む余長部28を有している。これにより、余長部28を設けない場合と比べて余長部28での光ファイバケーブル21の配線長さが長くなるため、例えば複数の位置のひずみを平均化して取得する場合に、余長部28から見て光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24とは反対側での光ファイバケーブル21のひずみが固定部分24の光ファイバケーブル21のひずみに与える影響を低減することができる。つまり、余長部28により、計測される収縮ひずみは、余長部28外部の全ひずみによる影響が小さくされたものとなる。よって、収縮ひずみの計測精度の向上が見込まれる。
In the
計測装置1では、光ファイバ保持部23は、同一の構造用鉄筋S1上の所定の2点を結んで延在し、構造用鉄筋S1からの力の伝達を抑制する緩衝材25を介して構造用鉄筋S1に挿通された筒状部材23Aを含んでいる。これにより、例えば光ファイバケーブル21を構造用鉄筋S1に沿わせて配線することで、光ファイバケーブル21の配線作業が容易となり、光ファイバケーブル21の断線のおそれを低減できる。
In the
計測装置1では、光ファイバ保持部23の表面には、光ファイバ保持部23の周囲のコンクリートS3との密着性を向上させる凹部が設けられている。これにより、光ファイバ保持部23に生じるひずみが、光ファイバ保持部23の周囲のコンクリートS3の収縮ひずみに一層対応したものとなる。
In the
計測装置1では、応力抑制容器26は、光ファイバケーブル21が挿通されるスリットSLを含む一対の端面26aと、一対の端面26aを接続する一対の側面26bと、端面26a及び側面26bで画成される開口26cを塞ぐ蓋部26dと、を有している。蓋部26d側のスリットSLの端部は、側面26bの縁に達する開口端となっている。これにより、スリットSLの開口端を介して光ファイバケーブル21がスリットSLに挿通されるように応力抑制容器26を取り付けることで、光ファイバケーブル21と光ファイバ保持部23との固定部分24を容易に収容できる。
In the
なお、線状の材料である光ファイバケーブル21を用いると、光ファイバケーブル21の任意の位置のひずみを計測できることから、例えばコンクリート構造物Sの全体に光ファイバケーブル21を設置すれば、コンクリート構造物Sの全体のひずみ分布を把握できる。計測装置1によれば、光ファイバケーブル21の任意の区間(位置)で、収縮ひずみを計測することが可能となるため、例えば連続的に配線された1本の光ファイバケーブル21で全ひずみと収縮ひずみの両方を計測することができる。この構成は、従来のひずみ検出器を計測箇所のそれぞれに設置する構成と比べて、格段にシンプルな構成である。また、光ファイバケーブル21で計測した収縮ひずみを用いることで、光ファイバケーブル21で計測した全ひずみの計測データを有効に活用することが可能となる。
When the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified without departing from the spirit of the invention as set forth in the claims.
計測装置1の配置方向は、上述の例に限定されず、コンクリート構造物Sに対して任意の方向(例えば水平方向、鉛直方向、その他の方向)であってもよい。つまり、2点P1,P2の位置は、上記の例に限定されない。例えば、2点P1,P2の位置は、同一の構造用鉄筋S1上において、必ずしも互いに隣り合う一対の配力鉄筋S12の間の領域に位置していなくてもよい。2点P1,P2の位置は、同一ではなく同一直線上に連結された2本の構造用鉄筋S1上の所定の2点であってもよい。また、2点P1,P2は、同一の又は同一直線上に連結された配力鉄筋(鉄筋)S12上の所定の2点であってもよい。
The arrangement direction of the measuring
また、所定の2点の位置は、異なる鉄筋上の所定の2点であってもよい。図4は、変形例に係る計測装置を埋設したコンクリート構造物の断面図である。図5は、図4の計測装置の断面図である。図4及び図5に示されるように、計測装置1は、コンクリート構造物Sの内部において異なる配力鉄筋S12上の所定の2点P3,P4を結ぶように延在する棒材(光ファイバ保持部)23Bを備えている。ここでの2点P3,P4は、一例として、計測装置1は、2本の主鉄筋S11及び2本の配力鉄筋S12によって画成される矩形状領域に位置している。この場合、光ファイバケーブル21は、構造用鉄筋S1に沿った配線ではないため、鉄筋籠からは離間した状態で配線された状態となる。
The positions of the two predetermined points may be two predetermined points on different reinforcing bars. FIG. 4 is a cross-sectional view of a concrete structure in which a measuring device according to a modified example is embedded. FIG. 5 is a cross-sectional view of the measuring device of FIG. 4. As shown in FIGS. 4 and 5, the measuring
コンクリートS3中に埋設される光ファイバケーブル21は、細い線材であるため、施工の衝撃等でファイバが切れる恐れがある。そこで、光ファイバケーブル21は、例えば棒材23Bに貼り付けられている。棒材23Bとしては、計測されるコンクリートS3の挙動を阻害しない程度の弾性を有する材料(コンクリートS3に対しては弾性係数が小さい材料)であって光ファイバケーブル21よりも高剛性な材料のものが好適である。棒材23Bは、例えば、アクリル製の棒材を採用し得る。すなわち、光ファイバ保持部23は、異なる配力鉄筋S12上の所定の2点P3,P4を結ぶように架け渡された樹脂製の棒材23Bを含む。棒材23Bの断面形状は、特に限定されず、例えば、矩形断面、円形断面等の形状であってもよい。棒材23Bの表面には、棒材23Bの周囲のコンクリートS3との密着性を向上させる凹部(図示省略)が設けられていてもよい。棒材23Bの材質は、アクリルの他、例えば、ガラス繊維又は炭素繊維等であってもよい。このような棒材23Bを光ファイバ保持部23として用いる構成により、異なる配力鉄筋S12の間に位置するコンクリートS3に生じる収縮ひずみを取得することができる。
Since the
続いて、図2の余長部28の変形例について説明する。図6(a)は、図4の計測装置の余長部を示す側面図である。図6(a)の例では、応力抑制容器26の両端部において、棒材23Bに光ファイバケーブル21が螺旋状に配置されるのに代わる他の例として、応力抑制容器26の端面26aの内側に隔壁26eが追加されて二重底状に構成され、端面26aと隔壁26eとの間の空間にて光ファイバケーブル21が弛んだ状態とされている(余長部)。端面26aと隔壁26eとの間の空間は、空洞であってもよいし、フィルタ27等の緩衝材が充填されていてもよい。
Next, a modified example of the
図6(b)は、余長部の変形例を示す側面図である。図6(b)の例では、光ファイバケーブル21の長さを増加させるような余長部を設けるのに代えて、光ファイバケーブル21が棒材23Bに貼り付けられていない区間28Aが設けられていてもよい。区間28Aは、応力抑制容器26の内部と外部との境界を含む。更に、区間28Aでは、光ファイバケーブル21の表面にグリース等の潤滑性を有する被膜又はコーティングが施されていてもよい。あるいは、区間28Aでは、光ファイバケーブル21を覆うように、光ファイバケーブル21が挿通される筒状部材が配置されていてもよい。このように、光ファイバケーブル21を区間28Aのみ接着すること、及び/又は、光ファイバケーブル21の表面を被覆することで、応力抑制容器26の外部のコンクリートS2に生じるひずみが応力抑制容器26の内部のコンクリートS3に作用しづらくなるように縁切りすることができる。なお、棒材23Bの表面にも、同様の被膜等を設けてもよい。
6(b) is a side view showing a modified example of the excess part. In the example of FIG. 6(b), instead of providing an excess part that increases the length of the
図6(c)は、余長部の他の変形例を示す側面図である。図6(c)の例では、棒材23Bの表面に棒材23Bの周囲のコンクリートS3との密着性を向上させる凹部が形成されていない区間28Bが設けられている。その他の区間の棒材23Bの表面には、凹部が設けられている。区間28Bは、応力抑制容器26の内部と外部との境界を含む。このように、棒材23Bの周囲のコンクリートS3との密着性を区間28Bのみ低下させることで、応力抑制容器26の外部のコンクリートS2に生じるひずみが応力抑制容器26の内部のコンクリートS3に作用しづらくなるように縁切りすることができる。特に、図6(c)の例において、応力抑制容器26の外部で凹部が形成されている区間では、拘束及び外力による弾性ひずみ、クリープひずみ、収縮ひずみ、及び温度ひずみの総和を、同一の光ファイバケーブル21を用いて計測することができる。その計測値から、応力抑制容器26の内部の光ファイバケーブル21で計測されるコンクリートS3の収縮ひずみ及び同じく光ファイバケーブル21で検知できる温度で評価される温度ひずみを差し引くことにより、拘束及び外力による弾性ひずみ、クリープひずみを抽出することが可能になる。その結果、弾性ひずみ及びクリープひずみに着目した解析等、計測データの有効な活用が期待される。
6(c) is a side view showing another modified example of the excess length portion. In the example of FIG. 6(c), a
続いて、応力抑制容器26の変形例について説明する。応力抑制容器26は、矩形以外の断面の有蓋容器であってもよい。図7(a)は、応力抑制容器の変形例を示す断面図である。図7(b)は、応力抑制容器の他の変形例及びその蓋部の開閉態様を示す断面図である。図7(c)は、応力抑制容器の他の変形例及びその蓋部の開閉態様の変形例を示す断面図である。図7(a)の例では、応力抑制容器26の断面形状は、U字状である。図7(b)及び(c)の例では、応力抑制容器26の断面形状は、半円形である。また、蓋部26dは、図7(b)の例のように、蓋部26dをスライドさせて開口26cを塞ぐように構成されてもよいし、図7(c)の例のように、蓋部26dの一端を蝶番等で支店として開閉自在として開口26cを塞ぐように構成されてもよい。また、単に蓋部26dを嵌め込むことで固定して開口26cを塞ぐように構成されてもよい。
Next, modified examples of the
上記実施形態及び変形例では、余長部28、区間28A、又は区間28Bが設けられていたが、これらは必須ではない。
In the above embodiment and modified example, the
上記実施形態及び変形例では、鉄筋上の所定の2点を結ぶように延在する光ファイバ保持部が、鉄筋に平行となっていたが、これに限定されない。主鉄筋S11及び配力鉄筋S12のいずれにも平行とならないねじれの関係となるような方向に光ファイバ保持部が延在していてもよい。 In the above embodiment and modified example, the optical fiber holding part extending to connect two specific points on the reinforcing bar is parallel to the reinforcing bar, but this is not limited to this. The optical fiber holding part may extend in a direction that is not parallel to either the main reinforcing bar S11 or the distribution reinforcing bar S12, but is twisted in a direction that is not parallel to either the main reinforcing bar S11 or the distribution reinforcing bar S12.
上記実施形態及び変形例では、光ファイバ保持部として筒状部材23A及び棒材23Bを例示したが、これらに限定されない。上述した光ファイバ保持部の機能を有するものであればよい。
In the above embodiment and modified example, the
光ファイバ保持部の表面に、光ファイバ保持部の周囲のコンクリートとの密着性を向上させる凹部が設けられていなくてもよい。 The surface of the optical fiber holding part does not need to have a recess that improves adhesion to the concrete surrounding the optical fiber holding part.
応力抑制容器では、必ずしも蓋部側のスリットの端部が側面の縁に達する開口端となっていなくてもよい。他の縁に達していてもよいし、いずれの縁にも達しなくてもよい。応力抑制容器は、スリットを含む一対の端面と、一対の端面を接続する一対の側面と、端面及び側面で画成される開口を塞ぐ蓋部と、を有する構成に限定されない。応力抑制容器は、例えば軸方向に2分割されたような容器であってもよいし、その他上述の応力抑制容器の機能を有するものであれば、種々の容器を用いることができる。 In a stress suppression container, the end of the slit on the lid side does not necessarily have to be an opening end that reaches the edge of the side surface. It may reach other edges, or it may not reach any edges. A stress suppression container is not limited to a configuration having a pair of end faces including a slit, a pair of side faces connecting the pair of end faces, and a lid that closes the opening defined by the end faces and side faces. The stress suppression container may be, for example, a container that is divided into two in the axial direction, and various other containers can be used as long as they have the functions of the stress suppression container described above.
1…計測装置、21…光ファイバケーブル(光ファイバ)、22…収縮ひずみ取得部、23…光ファイバ保持部、23A…筒状部材(光ファイバ保持部)、23B…棒材(光ファイバ保持部)、24…固定部分、25…緩衝材、26…応力抑制容器、26a…端面、26b…側面、26c…開口、26d…蓋部、28…余長部、S…コンクリート構造物(コンクリート部材)、S2,S3…コンクリート(コンクリート部材)、SL…スリット。 1...measuring device, 21...optical fiber cable (optical fiber), 22...shrinkage strain acquisition unit, 23...optical fiber holding unit, 23A...tubular member (optical fiber holding unit), 23B...rod (optical fiber holding unit), 24...fixing portion, 25...buffer material, 26...stress suppression container, 26a...end face, 26b...side face, 26c...opening, 26d...lid, 28...excess length, S...concrete structure (concrete member), S2, S3...concrete (concrete member), SL...slit.
Claims (5)
前記コンクリート部材の内部において同一又は異なる鉄筋上の所定の2点を結ぶように延在する光ファイバ保持部と、
前記光ファイバ保持部に沿って配置され、少なくとも一部が前記光ファイバ保持部に固定された光ファイバと、
前記光ファイバと前記光ファイバ保持部との固定部分を収容し、外部のコンクリートから内部のコンクリートへの応力の伝達を抑制する応力抑制容器と、
前記光ファイバのひずみに基づいて、前記応力抑制容器の内部の前記コンクリートの収縮ひずみを取得する収縮ひずみ取得部と、を備え、
前記光ファイバ保持部は、同一の前記鉄筋上の所定の2点を結んで延在し、前記鉄筋からの力の伝達を抑制する緩衝材を介して前記鉄筋に挿通された筒状部材を含む、計測装置。 A measuring device embedded in a concrete member,
an optical fiber holding portion extending so as to connect two predetermined points on the same or different reinforcing bars inside the concrete member;
an optical fiber arranged along the optical fiber holding part and at least a portion of the optical fiber fixed to the optical fiber holding part;
a stress suppression container that houses a fixed portion of the optical fiber and the optical fiber holding portion and suppresses the transmission of stress from the external concrete to the internal concrete;
a shrinkage strain acquisition unit that acquires a shrinkage strain of the concrete inside the stress suppression container based on the strain of the optical fiber ,
The optical fiber holding portion of the measuring device includes a tubular member extending between two specified points on the same reinforcing bar and inserted into the reinforcing bar via a cushioning material that suppresses the transmission of force from the reinforcing bar .
前記コンクリート部材の内部において同一又は異なる鉄筋上の所定の2点を結ぶように延在する光ファイバ保持部と、an optical fiber holding portion extending so as to connect two predetermined points on the same or different reinforcing bars inside the concrete member;
前記光ファイバ保持部に沿って配置され、少なくとも一部が前記光ファイバ保持部に固定された光ファイバと、an optical fiber arranged along the optical fiber holding part and at least a portion of the optical fiber fixed to the optical fiber holding part;
前記光ファイバと前記光ファイバ保持部との固定部分を収容し、外部のコンクリートから内部のコンクリートへの応力の伝達を抑制する応力抑制容器と、a stress suppression container that houses a fixed portion of the optical fiber and the optical fiber holding unit and suppresses the transmission of stress from the external concrete to the internal concrete;
前記光ファイバのひずみに基づいて、前記応力抑制容器の内部の前記コンクリートの収縮ひずみを取得する収縮ひずみ取得部と、を備え、a shrinkage strain acquisition unit that acquires a shrinkage strain of the concrete inside the stress suppression container based on the strain of the optical fiber,
前記応力抑制容器は、前記光ファイバが挿通されるスリットを含む一対の端面と、一対の前記端面を接続する一対の側面と、前記端面及び前記側面で画成される開口を塞ぐ蓋部と、を有し、the stress suppression container has a pair of end faces including a slit through which the optical fiber is inserted, a pair of side faces connecting the pair of end faces, and a lid portion closing an opening defined by the end faces and the side faces,
前記蓋部側の前記スリットの端部は、前記側面の縁に達する開口端となっている、計測装置。A measuring device, wherein the end of the slit on the lid side is an open end that reaches the edge of the side surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021159149A JP7655830B2 (en) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | Measurement equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021159149A JP7655830B2 (en) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | Measurement equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023049422A JP2023049422A (en) | 2023-04-10 |
| JP7655830B2 true JP7655830B2 (en) | 2025-04-02 |
Family
ID=85802321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021159149A Active JP7655830B2 (en) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | Measurement equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7655830B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107122A (en) | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Ntt Infranet Co Ltd | Optical fiber strain sensor and strain measuring device using this sensor |
| JP2003262556A (en) | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Railway Technical Res Inst | Structure external force detecting device and structure external force detecting method |
| JP2012154052A (en) | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Hns Co Ltd | Sediment disaster detection system |
| JP2019109164A (en) | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 太平洋セメント株式会社 | Stress monitoring sensor and stress monitoring 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 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3725215B2 (en) * | 1995-09-29 | 2005-12-07 | 株式会社フジクラ | Optical fiber connector |
| JPH10176965A (en) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Underground anomaly observation sensor and observation system |
-
2021
- 2021-09-29 JP JP2021159149A patent/JP7655830B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107122A (en) | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Ntt Infranet Co Ltd | Optical fiber strain sensor and strain measuring device using this sensor |
| JP2003262556A (en) | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Railway Technical Res Inst | Structure external force detecting device and structure external force detecting method |
| JP2012154052A (en) | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Hns Co Ltd | Sediment disaster detection system |
| JP2019109164A (en) | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 太平洋セメント株式会社 | Stress monitoring sensor and stress monitoring 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 株式会社東横エルメス,無応力容器 SC-10 (WaybackMachine)[online],[2024年11月1日検索], インターネット<http://web.archive.org/web/20200923230822/https://www.elmes.co.jp/product/hizumi/hizumi02> |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023049422A (en) | 2023-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Leung | Fiber optic sensors in concrete: the future? | |
| Wan et al. | Investigation of the strain transfer for surface-attached optical fiber strain sensors | |
| US10612947B2 (en) | Distributed pressure, temperature, strain sensing cable using metal wires with slot grooves and optical fibers in the slot grooves | |
| JP6997186B2 (en) | Methods for Determining Bending and / or Strain of Optical Waveguides | |
| US20110058778A1 (en) | Cable including strain-free fiber and strain-coupled fiber | |
| US10876831B2 (en) | Force sensing in a distal region of an instrument including single-core or multi-core optical fiber | |
| JP2010185729A (en) | Distributed optical fiber pressure sensor cable | |
| SA515360326B1 (en) | Fibre optic cable for acoustic/seismic sensing | |
| US10620018B2 (en) | Method for measuring the displacement profile of buildings and sensor therefor | |
| WO2015181155A1 (en) | Optical sensor for measuring humidity, strain and temperature | |
| CN109196394A (en) | Displacement detection device using fiber grating sensor and method for adjusting its sensitivity and durability | |
| JP2013160756A (en) | Optical force sensing element and microsurgical instrument | |
| JP2018159927A (en) | Flat profile fiber optic cable for distributed sensing applications | |
| JP7655830B2 (en) | Measurement equipment | |
| NO20160455A1 (en) | Optical Cable, Downhole System Having Optical Cable, and Method Thereof | |
| KR101504028B1 (en) | Apparatus using fiber bragg grating sensors | |
| NL2022593B1 (en) | Fibre Optic Accelerometer | |
| JP4954687B2 (en) | Fiber optic sensor cable | |
| JP3939081B2 (en) | Fiber optic cable | |
| KR100812309B1 (en) | Optical cable for component distribution strain measurement, strain direction using it, and system and method for measuring curvature thereof | |
| US20100002982A1 (en) | Arrangement for monitoring a stressed body and method for the production thereof | |
| JP7523071B2 (en) | Optical fiber twisting period calculation system, optical fiber twisting period calculation method, optical fiber twisting period calculation device, and optical fiber twisting period calculation program | |
| JP7542807B2 (en) | Optical fiber bending direction calculation system, optical fiber bending direction calculation method, optical fiber bending direction calculation device, and optical fiber bending direction calculation program | |
| JP7655831B2 (en) | Measuring device and method for installing the measuring device | |
| JP2024037479A (en) | Optical cable and shape sensing method using it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240125 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241023 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241112 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250107 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250311 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250321 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7655830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |