JP6956242B1 - 古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法 - Google Patents

Abstract

【課題】古い橋梁に埋設されたケーブル内のプレストレス及び索体材料に対して、安全な抗張力リフトオフ検査を行うことができる、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法を提供すること。【解決手段】ジャッキ、電動油圧ポンプ、伸長量測定器を備える検査機構を利用し、古い橋梁ケーブル内部のプレストレスケーブル線材を引張端からリフトオフし、プレストレスケーブル線材の降伏点範囲内において段階的に引張力を上げることで、古い橋梁ケーブルに逐一の検査を行ない、橋梁ケーブルの健全性を確実に把握することにより、古い橋梁ケーブルの使用上の安全性を確保する。【選択図】図３

Description

本発明は、古い橋梁ケーブルのケーブルとプレストレス線材に対し、その材料の抗張力が安全値を満たしているかを検査する、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法に関する。

従来の斜張橋、吊り橋、アーチ橋等のプレストレスは、図１に示すように、橋梁１００の上方に主塔１０１が豎立され、さらに数本のケーブル１０２をそれぞれ主塔１０１の上端と桁に連結し、吊って桁を平衡状態にしている。

従来の橋梁ケーブルのプレストレスは、主にケーブルの内部にプレストレスＰＣ鋼より線（ＰＣ−Ｓｔｒａｎｄ）を埋設してプレストレスケーブルを構成し、１本のＰＣ鋼より線、または複数本のＰＣ鋼より線を束ねて使用することで、異なる作業環境の張力条件に対応しており、ＰＣ鋼より線に錆や腐蝕が発生しないようにするために、ケーブルの外部を通常さらに一層の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ−Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）管、アルミ合金管、またはその他の保護管で被覆している。

橋梁ケーブルは、設計の段階でシミュレーションまたは実務経験を通じてその負荷強度を高めることができるが、その設置場所が海風や強風、豪雨等の気候環境または車体の衝撃等の要因によりその使用寿命に影響を生じやすく、橋梁に対する定期検査・修理はその安全性の維持と使用寿命に欠かすことができない。

従来の橋梁の使用上の安全性を向上する方法は、例えば特許文献１に開示されるように、橋梁下方に警告システムを設置して、橋梁に傾斜の変化が発生したとき即時に警告を発することができるものがある。
あるいは、特許文献２に開示されるように、ケーブルのＰＣ鋼より線に圧着グリップを固定し、該圧着グリップをアンカーソケット内部の定着板に固定して、密着係合方式でＰＣ鋼より線のゆるみを防止し、その安全性を高めるものがある。
しかしながら、古い橋梁に対するメンテナンスはケーブル線材の防錆グリースの交換しか行われていないことが多く、使用して１０年や２０年以上経過した古い橋梁については、ケーブル引張力の実態が不明なことが多く、不安がある。

台湾特許出願第Ｍ４０７９２５号明細書 台湾特許出願第４０６６８３号明細書

本発明の目的は、古い橋梁に埋設されたケーブル内のプレストレス及び索体材料に対して、安全な抗張力リフトオフ検査を行うことができる、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法を提供することにある。

本願請求項１に係る発明は、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法であって、ジャッキ、電動油圧ポンプ、伸長量測定器を備える検査機構を利用し、古い橋梁ケーブル内部のプレストレスケーブル線材を引張端からリフトオフし、該プレストレスケーブル線材の降伏点範囲内において段階的に引張力を上げることで、古い橋梁ケーブルに逐一の検査を行ない、橋梁ケーブルの健全性を確実に把握することにより、古い橋梁ケーブルの使用上の安全性を確保することを特徴とする、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本願請求項２に係る発明は、橋梁ケーブルの端部に設けられた保護キャップを取り外してプレストレスケーブル線材を露出させる、保護キャップ取り外し工程と、外部に露出されたプレストレスケーブル線材の腐蝕・錆防止グリースを除去する、グリース除去工程と、１本のプレストレスケーブル線材を選択し、該プレストレスケーブル線材と、プレストレスケーブル線材が挿通された定着具とを結合する固定部材を緩める、ケーブル線材選定工程と、前記定着具の外部にジャッキを設置し、該ジャッキのヘッド端と選択したプレストレスケーブル線材を結合させ、該ジャッキがオイルパイプを介して電動油圧ポンプに連接される、検査機構取り付け工程と、引っ張られるプレストレスケーブル線材の降伏点範囲において、前記電動油圧ポンプを起動して、前記ジャッキのプレストレスケーブル線材に対する引っ張りを制御し、段階的に引張力を増加しつつ、引っ張られるプレストレスケーブル線材の弾性限度を測定し、その伸長量を換算して、引っ張られるプレストレスケーブル線材の抗張力が安全値の範囲にあるか否かを確認する、抗張力検査工程と、をこの順で含むことを特徴とする、請求項１に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本願請求項３に係る発明は、前記検査機構取り付け工程において、固定ラックを使用してジャッキ（プレストレスケーブルプラー）を前記ケーブル線材に取り付ける、または固定ラックを使用せずに、直接シングルストランドジャッキを前記ケーブル線材に取り付ける、ことを特徴とする、請求項２に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本願請求項４に係る発明は、前記固定ラックを使用しないとき、前記定着具の表面に設けられたクリップを開いて、シングルストランドジャッキのクリップヘッドで前記プレストレスケーブル線材の一端を挟持し、該シングルストランドジャッキがオイルパイプを介して電動油圧ポンプに連接され、該電動油圧ポンプの一端に予め較正済みの油圧計が設置され、該シングルストランドジャッキの後端部に伸長量測定器が設置され、前記プレストレスケーブル線材の設定された引張力下における伸長量の変化を測定する、ことを特徴とする、請求項３に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本願請求項５に係る発明は、前記伸長量測定器の後端部にさらに圧力センサーと、圧力センサーの圧力強度を表示できる圧力表示器を設置し、これにより、前記プレストレスケーブル線材の伸長量の変化を測定するとき、その抗張力強度を確認することができる、ことを特徴とする、請求項４に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本願請求項６に係る発明は、前記ケーブル線材選定工程において、ケーブルが、集束型ＰＣ鋼より線ケーブルであり、かつ複数組のＰＣ鋼より線より成るプレストレスケーブル線材で構成されているとき、中心から外側へ時計回り方向に選択することを特徴とする請求項２に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本願請求項７に係る発明は、前記抗張力検査工程において、前記橋梁ケーブルがワイヤロープであるとき、ワイヤロープ全体に対して同時に引っ張り試験を行う、ことを特徴とする、請求項２に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法である。

本発明によれば、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル線材を逐一検査するため、各線材のケーブル内部における引張能力をはっきりと確認でき、橋梁メンテナンスの参考となり、索体材料の健全性を詳細に把握し、古い橋梁の使用上の安全性を確保できる。

従来の斜張橋の概略図である。 本発明の実施形態に係るケーブルの断面図である。 本発明の実施形態を示す検査工程のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る検査機構の概略図である。 本発明の別の実施形態に係る検査機構の概略図である。 本発明の実施形態に係る集束型ＰＣ鋼より線ケーブルの断面図である。 本発明の実施形態に係るワイヤロープケーブルの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。

図２に示すように、本発明の実施形態において、橋梁ケーブル２００は、固定端３００と引張端４００の間に外套管５００が設置される。
外套管５００の内部はプレストレスケーブル（図示しない）であり、固定端３００と引張端４００の定着部３００Ａ、４００Ａに保護キャップ３０１、４０１、緩み防止板３０２、４０２、定着具３０３、４０３、定着具リング３０４、４０４がそれぞれ設置される。定着具３０３、４０３に挿通されたプレストレスケーブル線材の外部はエポキシ樹脂塗装を施す、またはＨＤＰＥ套管を被せて、その内部にグリースを注入する方式で錆や腐蝕を防止し、保護キャップ３０１、４０１を被せる。

本発明の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法は、主に、ケーブルを構成するプレストレスケーブル線材、例えばＰＣ鋼より線、ワイヤロープ、耐疲労性ケーブルまたは炭素繊維ケーブル等を逐一リフトオフして各プレストレスケーブル線材の抗張力が安全値の範囲に合致しているかを検査する。

図３に示すように、本発明の検査工法は、以下の検査工程を含む。
まず、保護キャップ取り外し工程６０１で、橋梁ケーブル２００の端部に設けられた保護キャップを取り外し、プレストレスケーブル線材を外部に露出させる。
次に、グリース除去工程６０２で、外部に露出されたプレストレスケーブル線材の腐蝕・錆防止グリースを除去する。
次いで、ケーブル線材選定工程６０３で、１本のプレストレスケーブル線材を選択し、その１本のプレストレスケーブル線材と、プレストレスケーブル線材が挿通された定着具とを結合する固定部材を緩める。
次の検査機構取り付け工程６０４で、定着具の外部に固定ラック６Ａ（図４参照）を取り付ける。さらにジャッキ（プレストレスケーブルプラー）６Ｂを固定ラック６Ａ上に設置し、ジャッキ（プレストレスケーブルプラー）のヘッド端とプレストレスケーブル線材を結合させる。この結合には、プレストレスケーブル線材の直径に応じて結合部材を選択して用いることができる。ジャッキ（プレストレスケーブルプラー）はオイルパイプを介して電動油圧ポンプに連接され、電動油圧ポンプによりジャッキ（プレストレスケーブルプラー）を駆動してプレストレスケーブル線材を引っ張らせる。
その後、抗張力検査工程６０５で、引っ張られるプレストレスケーブル線材の降伏点範囲において、電動油圧ポンプを起動して、ジャッキ（プレストレスケーブルプラー）のプレストレスケーブル線材に対するリフトオフの引っ張りを制御し、段階的に引張力を増加しつつ、引っ張られるケーブル線材の弾性限度を測定し、その伸長量を換算して、引っ張られるケーブル線材の抗張力が安全値の範囲にあるか否かを確認し、索体材料が健全であるか否かを証明する。

検査機構取り付け工程６０４において、引張端の現場環境に応じて、固定ラックを使用してジャッキ（プレストレスケーブルプラー）をプレストレスケーブル線材に取り付けるか、または固定ラックを使用せずに、直接シングルストランドジャッキをＰＣ鋼より線等のプレストレスケーブル線材に取り付けるかを選択することができる。

図５に示すように、検査機構７００を取り付けるには、ケーブルの定着具７１の外部に直接ジャッキ（シングルストランドジャッキ７３）を設置し、定着具７１の表面に設けたクリップ７２を開いた後、直接シングルストランドジャッキ７３のクリップヘッドでＰＣ鋼より線７４の一端を挟持する。
シングルストランドジャッキ７３はオイルパイプを介して電動油圧ポンプ７５に連接され、電動油圧ポンプ７５の一端に予め較正済みの油圧計７６が設置される。これにより電動油圧ポンプ７５を起動したとき、シングルストランドジャッキ７３を駆動して所定の引張力でＰＣ鋼より線７４を引っ張ることができる。

シングルストランドジャッキ７３の後端部には伸長量測定器７７を設置することができる。伸長量測定器７７はＰＣ鋼より線７４の設定された引張力下における伸長量の変化を測定し、ＰＣ鋼より線７４が受ける力の強度が安全範囲に適合しているか否かを判断するために用いることができる。
また、伸長量測定器７７の後端部にさらに圧力センサー７８と、圧力センサー７８の圧力強度を表示できる圧力表示器７９を設置することもできる。これにより、ＰＣ鋼より線７４の伸長量の変化を測定するとき、同時にその抗張力強度を確認することができる。

第一段階の線材引張試験を終えた後、別の１本のプレストレスケーブル線材を選択しなおし、再度ジャッキ（プレストレスケーブルプラー）で別のプレストレスケーブル線材に対して抗張力検査を行う。
各プレストレスケーブル線材が、いずれも２２-１５ ０.２ｍｍФの高引張力ＰＣ鋼より線である場合を例とすると、初期設計時、ケーブルは０.４ｆｓまでしか使用せず、ｆｓは極限強度=１９ｔ／ｃｍ^２であり、０.７ｆｓの範囲内で何度も繰り返し試験することができ、一旦古いケーブルが負荷に耐えられない、または伸長量が安全範囲を超過することが分かった場合、直ちに修理を行う必要があると判定する。

本発明の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法は、ケーブル線材選定工程６０３において、図６に示すような集束型鋼より線ケーブル８００を例とすると、２１組のＰＣ鋼より線より成るプレストレスケーブル線材で構成されており、検査時は中心から外側へ時計回り方向にプレストレスケーブル線材を逐一選択することが好ましい。
図７に示すようなワイヤロープ９００を例とすると、ケーブル線材選定工程６０３でワイヤロープ９００を１本のプレストレスケーブル線材を選択してから、検査機構取り付け工程６０４においてワイヤロープ９００にジャッキを結合し、さらに後続の抗張力検査工程６０５を行ない、抗張力検査工程６０５において、ワイヤロープ９００全体に対して同時に引っ張り試験を行うことが好ましい。

以上の説明は本発明の最良の具体的な実施例であり、本発明の要旨を逸脱しない改変はすべて本発明の権利範囲内に含まれる。

１００ 橋梁
１０１ 主塔
１０２ ケーブル
２００ 橋梁ケーブル
３００ 固定端
４００ 引張端
５００ 外套管
３００Ａ、４００Ａ 定着部
３０１、４０１ 保護キャップ
３０２、４０２ 緩み防止板
３０３、４０３ 定着具
３０４、４０４ 定着具リング
６０１ 保護キャップ取り外し工程
６０２ グリース除去工程
６０３ ケーブル線材選定工程
６０４ 検査機構取り付け工程
６０５ 抗張力検査工程
６Ａ 固定ラック
６Ｂ ジャッキ（プレストレスケーブルプラー）
７００ 検査機構
７１ 定着具
７２ クリップ
７３ シングルストランドジャッキ
７４ ＰＣ鋼より線
７５ 電動油圧ポンプ
７６ 油圧計
７７ 伸長量測定器
７８ 圧力センサー
７９ 圧力表示器
８００ 集束型ＰＣ鋼より線ケーブル
９００ ワイヤロープ

Claims (7)

1. 古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法であって、ジャッキ、電動油圧ポンプ、伸長量測定器を備える検査機構を利用し、古い橋梁ケーブル内部のプレストレスケーブル線材を引張端からリフトオフし、該プレストレスケーブル線材の降伏点範囲内において段階的に引張力を上げることで、古い橋梁ケーブルに逐一の検査を行い、橋梁ケーブルの健全性を確実に把握することにより、古い橋梁ケーブルの使用上の安全性を確保することを特徴とする、古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。
2. 橋梁ケーブルの端部に設けられた保護キャップを取り外してプレストレスケーブル線材を露出させる、保護キャップ取り外し工程と、
   外部に露出されたプレストレスケーブル線材の腐蝕・錆防止グリースを除去する、グリース除去工程と、
   １本のプレストレスケーブル線材を選択し、プレストレスケーブル線材と、プレストレスケーブル線材が挿通された定着具とを結合する固定部材を緩める、ケーブル線材選定工程と、
   前記定着具の外部にジャッキを設置し、該ジャッキのヘッド端と選択したプレストレスケーブル線材を結合させ、該ジャッキがオイルパイプを介して電動油圧ポンプに連接される、検査機構取り付け工程と、
   引っ張られるプレストレスケーブル線材の降伏点範囲において、前記電動油圧ポンプを起動して、前記ジャッキのプレストレスケーブル線材に対する引っ張りを制御し、段階的に引張力を増加しつつ、引っ張られるプレストレスケーブル線材の弾性限度を測定し、その伸長量を換算して、引っ張られるプレストレスケーブル線材の抗張力が安全値の範囲にあるか否かを確認する、抗張力検査工程と、
   をこの順で含むことを特徴とする、請求項１に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。
3. 前記検査機構取り付け工程において、固定ラックを使用してジャッキ（プレストレスケーブルプラー）を前記ケーブル線材に取り付ける、または固定ラックを使用せずに、直接シングルストランドジャッキを前記ケーブル線材に取り付ける、ことを特徴とする、請求項２に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。
4. 前記固定ラックを使用しないとき、前記定着具の表面に設けられたクリップを開いて、シングルストランドジャッキのクリップヘッドで前記プレストレスケーブル線材の一端を挟持し、該シングルストランドジャッキがオイルパイプを介して電動油圧ポンプに連接され、該電動油圧ポンプの一端に予め較正済みの油圧計が設置され、該シングルストランドジャッキの後端部に伸長量測定器が設置され、前記プレストレスケーブル線材の設定された引張力下における伸長量の変化を測定する、ことを特徴とする、請求項３に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。
5. 前記伸長量測定器の後端部にさらに圧力センサーと、圧力センサーの圧力強度を表示できる圧力表示器を設置し、これにより、前記プレストレスケーブル線材の伸長量の変化を測定するとき、その抗張力強度を確認することができる、ことを特徴とする、請求項４に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。
6. 前記ケーブル線材選定工程において、前記橋梁ケーブルが、集束型ＰＣ鋼より線ケーブルであり、かつ複数組のＰＣ鋼より線より成るプレストレスケーブル線材で構成されているとき、中心から外側へ時計回り方向にプレストレスケーブル線材を選択する、ことを特徴とする、請求項２に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。
7. 前記抗張力検査工程において、前記橋梁ケーブルがワイヤロープであるとき、ワイヤロープ全体に対して同時に引っ張り試験を行う、ことを特徴とする、請求項２に記載の古い橋梁ケーブルのプレストレスケーブル検査工法。

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