JP5604760B2 - 緊張部材 - Google Patents
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緊張素線は、緊張部材に付与される緊張力を負担する。そのため、この緊張素線には、PC鋼撚り線を構成する素線が好適に利用される。緊張素線は、防食被覆のない裸素線であってもよいし、防食被覆を備えるものであってもよい。また、緊張素線の中空体への配置形態は、縦添えでも構わないが、螺旋状に巻回することが好ましい。緊張素線の具体的な組成、断面積、本数は、緊張部材に導入する緊張力に応じて適宜選択すればよい。
中空体は、光ファイバを収納し、その光ファイバを外力から保護する機能を有する。本発明の緊張部材は、支圧面に定着具で定着される。そのため、定着に伴って緊張素線が外周から圧縮された場合でも、中空体が圧壊されないような材質、厚みなどを選択すればよい。中空体の材質として鋼などの金属が好適であるが、強度上の支障がなければ樹脂製の中空体でも構わない。
光ファイバは、緊張部材に作用する歪を検知するセンサとして利用される。より具体的には、OTDR装置などの歪検知装置に接続されて利用される。このOTDR装置に利用できれば、特に種類、構成、材質は問わない。
充填剤は、中空体への充填後に硬化し、硬化後には緊張部材に加わる歪が光ファイバに十分に伝えられる程度の硬度を有するものが好適である。より具体的には、樹脂材料、特にエポキシ樹脂(例えば2液混合型)が好適である。その他、現場で施工するグラウトを充填剤として利用することも考えられる。
(緊張素線と中空体の複合)
上記の緊張部材は、緊張素線、中空体、光ファイバ、充填剤など構成部材の準備し、まず、素線と中空体の複合を行う。この複合の前後又は複合時に、必要に応じて、緊張素線と中空体の少なくとも一方への防食被覆の形成を伴う。防食被覆の形成は、公知の静電粉体塗装法などが好適に利用できる。具体的な複合の形態例としては、次のものが挙げられる。以下の形態例では、防食被覆のない緊張素線を裸素線、防食被覆のある緊張素線を被覆素線、防食被覆のない中空体を裸中空体、防食被覆のある中空体を被覆中空体という。
この場合、緊張素線と中空体の双方が防食構造となっていないため、緊張部材の外側がグラウトなどで覆われる構造体に利用することが好ましい。
この場合、各緊張素線が個々に防食構造となっており、素線の防食性に優れた構造とできる。
この場合、中空体自体が、その内部は充填剤で、外部は防食被覆に保護され、防食性に優れた構成となる。
この場合、各緊張素線と中空体自体が個別に防食構造とされるため、緊張部材全体として、きわめて高い防食特性を有することができる。
この場合、緊張素線と中空体との間には防食被覆が形成されない可能性が高いが、緊張素線群の外表面には防食被覆が形成されるため、各素線の内側への環境水の浸入を阻止し、高い防食性を実現できる。
この場合、個々の素線が防食被覆で覆われると共に、中空体も防食被覆で覆われ、さらに素線の防食被覆と中空体の防食被覆が一体化した構造となる。そのため、各素線と中空体との間には隙間が形成されず、非常に高い防食性を実現できる。
緊張素線と中空体とを複合したら、この中空体の内部に光ファイバを挿入する。この挿入の具体例としては、引き込み、送り出し、気体による圧送などが考えられる。引き込みは、予め中空体の作製時などに、その内部にガイド材を挿入して中空体の両端部から露出させておき、このガイド材の一端に光ファイバを接続し、ガイド材の他端側を引っ張ることで、光ファイバを中空体内に挿入する。この方法は、中空体の形態に関らず容易で実用的な手法である。送り出しは、中空体の一端側から光ファイバを中空体の他端側に向けて繰り出しローラなどで送り出す。この方法は、中空体が比較的短尺の場合やストレートパイプの場合に有効であると思われる。気体による圧送は、中空体の一端にエア導入装置を接続し、このエアの流れを利用して光ファイバを中空体内に送り込む。この方法も、中空体が比較的短尺の場合やストレートパイプの場合に有効であると思われる。
光ファイバを中空体内に挿入したら、中空体と光ファイバの間に充填剤を充填する。この場合、光ファイバに張力を付与して、できるだけ中空体と同軸となるようにしてから充填することが好ましい。これにより、光ファイバを中空体の内面からほぼ等しい位置に保持することができ、光ファイバへの歪の伝達の不均一を抑制することができる。光ファイバの中空体への挿入方法として引き込みを利用する場合、この引き込みに伴って必然的に光ファイバに張力が付与されるため、そのまま引き続いて充填剤の充填を行いやすい。充填剤が中空体内に充填されたら、この充填剤を硬化させ、光ファイバを中空体内に保持させる。
緊張部材をアンカーなどに用いる場合、光ファイバの一端側は地中内に埋設される。その場合、光ファイバの埋設側端部を中空体の端部から露出しないようにしたり、中空体の端部から光ファイバを露出させることが考えられる。いずれの場合も、適宜なキャップを緊張部材の端部に被せるなどして光ファイバの埋設側端部の保護を図ることが好ましい。
緊張部材の定着構造は、通常、緊張部材の一端側が緊張側、他端側が固定側となる。具体的な定着構造は、緊張部材を利用する対象に応じて幾つかの構成が選択できる。例えば、アンカー構造では、緊張側が緊張部材の自由長部の端部となり、固定側が定着長部となる。また、橋桁に用いられる外ケーブルでは、一端が緊張側定着構造、他端側が固定側定着構造となる。
本発明緊張部材を用いて歪監視を行うには、定着構造を構成する緊張部材の光ファイバに歪検知装置を接続する。歪検知装置としては、OTDR装置が好適に利用できる。OTDR装置は、光ファイバの一端から光パルスを入射し、光ファイバの途中から戻ってくる後方散乱光のうち、ブリルアン散乱光の発生波長を測定するものである。緊張部材自身や、地中内など、緊張部材の周辺に変動が起こった場合、緊張部材内の光ファイバに応力が加わり、その応力に応じたブリルアン散乱光が発生する。そのため、OTDR装置により光ファイバ沿いのブリルアン散乱光の発生波長を監視すれば、緊張部材自身或いは緊張部材の周辺環境に変動があったことを検知できる。また、光パルスを入射してから後方散乱光が戻ってくるまでの時間を測定して、歪み発生点までの距離を計測することができる。
本発明の緊張部材は、種々の分野に適用することが期待される。具体的には、橋梁における緊張部材、例えば、斜張橋の斜材、外ケーブル工法の橋桁(エクストラドーズド橋も含む)にプレストレスを与える外ケーブル又は内ケーブル工法の橋桁にプレストレスを与える内ケーブル、グランドアンカーなどの各種アンカー、ダムの堤体の補強用緊張材などが挙げられる。
図1(A)は、本例の緊張部材を示す部分断面斜視図を、(B)は(A)のA−A断面図を示す。緊張部材1は、図1(B)に示すように、横断面においてコルゲート管(中空体)11を取り囲むように緊張素線12が配置された構造である。より具体的には、本例の緊張部材1は、コルゲート管11と、コルゲート管11の外周に撚り合された9本の素線12とを有する。もちろん、素線の数は、9本に限定されず、例えば、5、7本の素線をコルゲート管の外周に撚り合わせた緊張部材としても良い。素線本数が9本の場合、各素線間の合計間隔は、約2mmとする。
以上説明したような緊張部材1を使用してPC構造物を形成する。図2は、ポストテンションでPC構造物を形成する方法を示す工程説明図である。PC構造物を形成するためには、まず初めに、型枠20を設置し(同図の(A)を参照)、次いで、型枠20の緊張部材1を配置する部分にあらかじめアンカープレートP1,P2をはめ込んでおくと共に、型枠20内に埋設管BPを配置しておく(同図の(B)を参照)。図示していないが、アンカープレートP2には、埋設管BPの途中に連通するグラウト注入口が、アンカープレートP1には、埋設管BPの途中に連通するグラウト注入口が形成されている。
実施例1では、緊張素線もコルゲート管も防食被覆のない構成としたが、これらの少なくとも一方にエポキシ樹脂などの防食被覆を形成しても良い。それにより、一層防食特性に優れた定着構造を実現できる。
40 充填剤 50 キャップ 60 OTDR装置
13 シース 14 止水部 20 型枠
CB コンクリートブロック BP 埋設管
G 地山 C コンクリート H 削孔
AD1 固定側定着具 AD2 緊張側定着具
P1,P2,P3 アンカープレート D1,D2,D3 アンカーディスク
W1,W2,W3 ウェッジ
Claims (7)
- 緊張力が付与された状態で支圧面上に定着されることで荷重を支圧面に付与するための緊張部材であって、
コルゲート管又は螺旋体の中空体と、
前記中空体の内部に収納されて歪センサとして用いられる光ファイバと、
前記中空体と光ファイバとの間に充填されて中空体内での光ファイバの位置を保持する充填剤と、
前記中空体の外周を取り囲むように撚り合わされ、前記緊張力を負担する複数の緊張素線とを備え、
前記充填剤がエポキシ樹脂であることを特徴とする緊張部材。 - 前記中空体の外周に防食被覆を備えることを特徴とする請求項1に記載の緊張部材。
- 前記緊張素線群の外表面を一括して覆う防食被覆を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の緊張部材。
- 個々の緊張素線の外周に防食被覆を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の緊張部材。
- 前記防食被覆に付着される固体粒子を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の緊張部材。
- 隣接する緊張素線間の隙間は合計で0.2mm以上であり、前記中空体の外径より小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の緊張部材。
- 前記光ファイバは前記中空体と同軸状に保持されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の緊張部材。
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