SmARTストランド®張力センサ技術
光ファイバでPC・グラウンドアンカーの張力分布を見える化
プレストレストコンクリート（PC）構造やグラウンドアンカーは、それぞれPCケーブルやテンドンと呼ばれる緊張材に張力を与え、コンクリートや地山に圧縮力を作用させる構造です。設計で想定した性能を確保するためには、施工時に確実に張力が導入され、供用期間中にも維持されていることが求められます。しかし、従来の技術では、コンクリートや地山内部の張力を計測することはできず、また供用期間中の計測にも課題がありました。
「SmARTストランド®張力センサ技術」は、全長にわたるひずみ分布を計測可能な光ファイバセンサを応用し、PCケーブルやテンドンに作用する張力を全長、かつ長期にわたって計測可能とした世界初の技術です。
平成28年度プレストレストコンクリート工学会賞 技術開発部門
NETIS KT-230142-A
特許登録済
光ファイバ組込み式PCストランド「SmARTストランド」
- キーワード
- プレストレストコンクリート構造、グラウンドアンカー、緊張管理、維持管理、張力分布、光ファイバ
「SmARTストランド張力センサ技術」の概要
「SmARTストランド張力センサ技術」では、PCストランドの全長にわたって光ファイバセンサを組み込み、ストランドを緊張した際に光ファイバに生じるひずみを計測することで張力分布を評価します。SmARTストランドは、裸線のPCストランドの表面に直接、光ファイバを組み込んだ「裸線型」と、内部充てん型エポキシ樹脂被覆PCストランドの被覆内に光ファイバを埋設した「ECF型」の2種類を開発しています。
両タイプ共に橋梁やグラウンドアンカーへの適用を想定した各種実験により、その計測性能を確認しています。なお、本技術は、鹿島、住友電気工業、ヒエン電工が共同で開発したものであり、その普及を目的とした「SmARTストランド張力センサ技術研究会」が設立されています。
SmARTストランドのラインナップ
裸線型
ECF型
「SmARTストランド張力センサ技術」の概要
特長・メリットココがポイント
PC構造物の張力分布を全長にわたって見える化
PC構造物に配置されたPCケーブルの張力分布を計測することで、任意の位置において導入された張力と設計値を直接的に比較することが可能です。その結果を長期的なプレストレスの変化や、地震等による損傷の有無や程度の評価に用いることで、施工管理だけでなく維持管理やBCPにも役立てることができます。
PC橋梁での計測結果の事例
グラウンドアンカーの健全性と地山の変状を評価
光ファイバは高耐久であり、張力管理用に設置された荷重計が故障した場合でも、グラウンドアンカー頭部をジャッキで再緊張するリフトオフ試験に比べて、安価かつ安全に張力を計測できます。また、アンカー体を含む地山内のグラウンドアンカーの張力分布の変化を分析することで、張力の変動だけでなく、その原因となる地山の変状なども推定でき、その結果を保全、補修に活かすことができます。
グラウンドアンカーの張力分布計測
再計測が可能
人が安全に立ち入れる場所まで光ファイバを延伸しておくことで、施工時および供用時において安全に再計測を行うことが可能です。また、計測器と光ファイバの切替装置からなる計測システムによって、自動的に複数のSmARTストランドを連続計測することもできます。
SmARTストランドの連続計測システム
適用実績
月舘高架橋
場所：福島県伊達市
竣工年：2016年10月
発注者：国土交通省東北地方整備局
規模：内ケーブル6本 外ケーブル2本
赤谷地区グラウンドアンカー
場所：奈良県五條市
竣工年：2017年12月
発注者：国土交通省近畿地方整備局
規模：グラウンドアンカー6本
吉野川サンライズ大橋
場所：徳島県徳島市
竣工年：2022年7月
発注者：西日本高速道路
規模：外ケーブル30本 内ケーブル2本
東名高速道路
上石山地区切土のり面補強用
グラウンドアンカー
場所：神奈川県足柄上郡山北町
竣工年：2023年5月
発注者：中日本高速道路
規模：グラウンドアンカー21本
学会論文発表実績
- 「緊張管理・維持管理に適用可能な光ファイバを用いたPC張力計測技術の開発」，土木学会，論文集E2，Vol.76，No.1，2020年
- 「光ファイバを用いた引張り力分布計測技術のグラウンドアンカーへの適用」，土木学会，論文集A1，Vol.76，No.1，2020年
- 「光ファイバを用いたPC張力計測技術」，コンクリート工学，Vol.56，No.1，2018年
- 「光ファイバを用いた長大橋のPCケーブルのヘルスモニタリングシステム」，土木学会，第77回年次学術講演会，2022年
- 「光ファイバによるグラウンドアンカーの張力分布の常時計測」，土木学会，第75回年次学術講演会，2020年