JP7752995B2 - Method for detecting tension of linear member for structure, linear member for structure, and sensor installation jig for linear member - Google Patents

Method for detecting tension of linear member for structure, linear member for structure, and sensor installation jig for linear member

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Description

本発明は、例えば橋梁等の構造物の線状部材に作用している張力を検出する張力検出方法と、構造物に用いられる構造物用線状部材、及び、線状部材にセンサを設置するための線状部材用センサ設置治具に関する。 The present invention relates to a tension detection method for detecting tension acting on a linear member of a structure such as a bridge, a linear member for use in the structure, and a sensor installation jig for linear members for installing a sensor on the linear member.

従来より、斜張橋のケーブルの張力を測定する方法として、ケーブルに振動センサを設置し、このケーブルに衝撃を与えたときの振動センサの検出情報に基づいて、上記ケーブルの張力を算出するものが提案されている(特許文献1参照)。この方法では、振動センサで検出された振動の周波数分析を行い、ケーブルの曲げ剛性の影響が支配的となる周波数領域に存在する複数の固有振動数から、張力のかかっている状態でのケーブルの曲げ剛性を求める。これにより求めた曲げ剛性と固有振動数とに基づいて、ケーブルの張力を算出している。 A conventional method for measuring the tension in a cable of a cable-stayed bridge involves installing a vibration sensor on the cable and calculating the tension in the cable based on the information detected by the vibration sensor when an impact is applied to the cable (see Patent Document 1). This method involves frequency analysis of the vibrations detected by the vibration sensor, and determining the bending stiffness of the cable under tension from multiple natural frequencies that exist in a frequency range where the influence of the cable's bending stiffness is dominant. The cable tension is then calculated based on the bending stiffness and natural frequencies thus determined.

上記ケーブルの張力の測定方法に使用可能な振動センサとしては、振動子を内蔵し、上記振動子に作用する加速度を電気的に検出して振動数を出力する加速度式振動センサが普及している。 A commonly used vibration sensor that can be used to measure the tension of the cable is an acceleration vibration sensor, which has a built-in vibrator and electrically detects the acceleration acting on the vibrator and outputs the frequency of the vibration.

一方、プレストレストコンクリート構造体を構成し、コンクリート部分に圧縮力を作用させて補強するために使用されるPC(Prestressed Concrete)鋼撚り線の張力を測定するため、ひずみ測定用光ファイバを内蔵したPC鋼撚り線が提案されている(特許文献2参照)。この光ファイバ付きPC鋼撚り線は、芯材を構成する鋼製の撚り線にひずみ測定用光ファイバが撚り合わされており、PC鋼撚り線に作用する張力によって生じるひずみを、上記ひずみ測定用光ファイバで直接測定するように構成されている。 Meanwhile, a PC steel strand with a built-in optical fiber for strain measurement has been proposed to measure the tension of PC (Prestressed Concrete) steel strands, which are used to construct prestressed concrete structures and reinforce concrete by applying compressive force to the concrete (see Patent Document 2). This PC steel strand with optical fiber has a strain measurement optical fiber twisted into the steel strand that makes up the core material, and is configured so that the strain caused by the tension acting on the PC steel strand is directly measured by the optical fiber for strain measurement.

特許第3313028号公報Patent No. 3313028 特開2019-70593号公報JP 2019-70593 A

しかしながら、上記従来のケーブルの張力の測定方法は、張力の測定を行う度に、振動センサの設置と撤去を行うが、上記振動センサは、振動を正確に測定するためにケーブルに強固に固定する必要がある。したがって、振動センサの設置と撤去の作業に、手間と時間がかかる不都合がある。また、振動センサとして普及している加速度式振動センサは、可動部である振動子を内蔵するため、耐候性が比較的悪く、長期にわたる測定には向かない不都合がある。 However, with the above-mentioned conventional method of measuring cable tension, a vibration sensor must be installed and removed each time tension is measured, and the vibration sensor must be firmly fixed to the cable to accurately measure vibration. This has the disadvantage of being time-consuming and labor-intensive to install and remove the vibration sensor. Furthermore, acceleration-type vibration sensors, which are commonly used as vibration sensors, have a built-in vibrator, which is a moving part, and therefore are relatively poorly weather-resistant, making them unsuitable for long-term measurements.

一方、上記従来の光ファイバ付きPC鋼撚り線は、張力によって生じるPC鋼撚り線の延在方向のひずみを、ひずみ測定用光ファイバで直接測定するものである。上記PC鋼撚り線の延在方向のひずみの値は微量であるから、上記ひずみ測定用光ファイバは、微量のひずみの値を検出するために、鋼撚り線に強固に固定される必要がある。このため、上記光ファイバ付きPC鋼撚り線は、光ファイバを、樹脂製のフィラーで包んだ状態で撚り線と撚り合わせて製造している。したがって、上記光ファイバ付きPC鋼撚り線は、製造に手間がかかる不都合がある。また、ひずみ測定用光ファイバで測定するPC鋼撚り線の軸方向のひずみの値は、測定位置の温度の影響を受けるので、ひずみの温度補正を行う必要がある。このため、上記光ファイバ付きPC鋼撚り線は、温度測定用の光ファイバを鋼撚り線と共に撚り合わせており、構造が複雑であると共に、張力を検出するための解析が複雑であるという不都合がある。 On the other hand, the conventional PC steel strand with optical fiber directly measures the strain in the extension direction of the PC steel strand caused by tension using a strain-measuring optical fiber. Because the strain in the extension direction of the PC steel strand is very small, the strain-measuring optical fiber must be firmly fixed to the steel strand in order to detect even small strain values. For this reason, the PC steel strand with optical fiber is manufactured by twisting the optical fiber with the strand while it is wrapped in a resin filler. Therefore, the PC steel strand with optical fiber is disadvantageous in that it is time-consuming to manufacture. Furthermore, the axial strain value of the PC steel strand measured with the strain-measuring optical fiber is affected by the temperature at the measurement location, so temperature compensation for the strain is necessary. For this reason, the PC steel strand with optical fiber has the temperature-measuring optical fiber twisted together with the steel strand, resulting in a complex structure and complicated analysis for detecting tension.

そこで、本発明の課題は、少ない手間で実行できる構造物用線状部材の張力検出方法を提供することにある。また、長期にわたって実行できる構造物用線状部材の張力検出方法を提供することにある。また、比較的簡易な構造で、張力の検出が可能な構造物用線状部材を提供することにある。また、比較的簡易な解析により、張力の検出が可能な構造物用線状部材を提供することにある。 The present invention aims to provide a method for detecting tension in a linear member for a structure that can be implemented with minimal effort. It also aims to provide a method for detecting tension in a linear member for a structure that can be implemented over a long period of time. It also aims to provide a linear member for a structure that can detect tension with a relatively simple structure. It also aims to provide a linear member for a structure that can detect tension through relatively simple analysis.

上記課題を解決するため、本発明の構造物用線状部材の張力検出方法は、構造物に使用された線状部材に作用している張力を検出する張力検出方法であって、
光ファイバ式ひずみセンサにより、上記線状部材のひずみの変動を測定するひずみ変動測定工程と、
上記ひずみ変動測定工程で測定されたひずみの変動に基づいて、上記線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動周波数の分布を検出する変動周波数分布検出工程と、
上記変動周波数分布検出工程で検出されたひずみの変動周波数分布に基づいて、上記線状部材の固有振動数を特定する固有振動数特定工程と、
上記固有振動数特定工程で特定された固有振動数に基づいて、上記線状部材の張力を算出する張力算出工程と
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the tension detection method for a linear member for a structure of the present invention is a tension detection method for detecting a tension acting on a linear member used in a structure,
a strain fluctuation measuring step of measuring a strain fluctuation of the linear member using an optical fiber strain sensor;
a fluctuation frequency distribution detection step of detecting a distribution of fluctuation frequencies of strain caused by vibration of the linear member in the axis-perpendicular direction based on the fluctuation of strain measured in the strain fluctuation measurement step;
a natural frequency specifying step of specifying a natural frequency of the linear member based on the strain fluctuation frequency distribution detected in the fluctuation frequency distribution detecting step;
The method is characterized by further comprising a tension calculation step of calculating a tension of the linear member based on the natural frequency identified in the natural frequency identification step.

上記構成によれば、ひずみ変動測定工程で、光ファイバ式ひずみセンサにより、線状部材のひずみの変動が測定される。ここで、光ファイバ式ひずみセンサは、光ファイバ中に伝達される光の物理的特徴に基づいて、ひずみを測定するものを広く採用できる。また、測定の対象である線状部材のひずみの変動とは、時系列におけるひずみの変化であり、ひずみそのものの値は高精度に測定する必要がない。続いて、変動周波数分布検出工程で、上記ひずみ変動測定工程で測定されたひずみの変動に基づいて、上記線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動周波数の分布が検出される。ここで、ひずみの変動周波数の分布は、光ファイバ式ひずみセンサの測定値を、例えば高速フーリエ変換等を行うことにより、求めることができる。続いて、固有振動数特定工程で、上記変動周波数分布検出工程で検出されたひずみの変動周波数分布に基づいて、上記線状部材の固有振動数が特定される。この後、張力算出工程で、上記固有振動数特定工程で特定された固有振動数に基づいて、上記線状部材の張力が算出される。上記固有振動数に基づく線状部材の張力の算出方法は、公知の種々の算出式を利用できる。 According to the above configuration, in the strain fluctuation measurement process, the strain fluctuation of the linear member is measured using an optical fiber strain sensor. Here, optical fiber strain sensors that measure strain based on the physical characteristics of light transmitted through optical fibers can be widely used. Furthermore, the strain fluctuation of the linear member being measured refers to the change in strain over time, and the value of the strain itself does not need to be measured with high precision. Next, in the fluctuation frequency distribution detection process, the distribution of strain fluctuation frequencies caused by vibrations perpendicular to the axis of the linear member is detected based on the strain fluctuation measured in the strain fluctuation measurement process. Here, the distribution of strain fluctuation frequencies can be determined by, for example, performing a fast Fourier transform on the measured values of the optical fiber strain sensor. Next, in the natural frequency identification process, the natural frequency of the linear member is identified based on the strain fluctuation frequency distribution detected in the fluctuation frequency distribution detection process. Then, in the tension calculation process, the tension of the linear member is calculated based on the natural frequency identified in the natural frequency identification process. Various known calculation formulas can be used to calculate the tension of the linear member based on the natural frequency.

上記構成の構造物用線状部材の張力検出方法によれば、ひずみ変動測定工程で測定を行う対象が、線状部材のひずみの変動であるので、光ファイバ式ひずみセンサは、構造用線状部材に、ひずみの変動を測定可能な程度に設置すればよく、ひずみそのもの値を測定する場合のようにセンサを強固に固定する必要がない。したがって、光ファイバ式ひずみセンサの構造用線状部材への固定構造を簡易にできる。その結果、光ファイバ式ひずみセンサを構造用線状部材に後付けして測定する場合に、測定の手間を少なくできる。また、光ファイバ式ひずみセンサを構造用線状部材に予め内蔵する場合に、光ファイバ式ひずみセンサ付きの構造用線状部材を容易に製造できる。また、ひずみ変動測定工程で測定する対象が、線状部材のひずみの変動であり、ひずみそのもの値を高精度に測定する必要が無いので、光ファイバ式ひずみセンサの測定値は温度補正が不要である。したがって、ひずみ変動測定工程で温度を測定する必要が無いので、測定の手間を少なくできる。また、張力算出工程で張力を算出する際に温度を考慮する必要が無いので、少ない手間で解析を行うことができる。また、ひずみ変動測定工程で光ファイバ式ひずみセンサを用いるので、光ファイバ式ひずみセンサは耐久性が高いから、従来のように線状部材の振動を測定するために加速度式振動センサを用いるよりも、長期にわたって構造用線状部材の張力を検出できる。本発明において、構造物とは、橋梁、トンネル、ダム、水門、擁壁、堤防及びタンク等の土木構造物や、屋根と柱又は壁を有する建築物等が該当する。また、線状部材とは、素線を撚り合わせたワイヤロープ又はPC鋼撚り線や、素線を平行に束ねた平行線ケーブルや、丸棒や、角棒等が該当し、その材料は限定されない。また、線状部材は、芯材と、この芯材を被覆する保護材とを含むもの等のように、複数の材料で形成されてもよい。 In the above-described tension detection method for a structural linear member, since the object of measurement in the strain fluctuation measurement process is the strain fluctuation of the linear member, the optical fiber strain sensor need only be installed on the structural linear member to the extent that strain fluctuations can be measured; the sensor does not need to be firmly fixed, as is the case when measuring the strain value itself. Therefore, the structure for fixing the optical fiber strain sensor to the structural linear member can be simplified. As a result, when the optical fiber strain sensor is retrofitted to the structural linear member for measurement, the measurement effort can be reduced. Furthermore, when the optical fiber strain sensor is pre-installed in the structural linear member, a structural linear member equipped with an optical fiber strain sensor can be easily manufactured. Furthermore, since the object of measurement in the strain fluctuation measurement process is the strain fluctuation of the linear member and the strain value itself does not need to be measured with high precision, the measurement value of the optical fiber strain sensor does not need to be temperature corrected. Therefore, since there is no need to measure temperature in the strain fluctuation measurement process, the measurement effort can be reduced. Furthermore, since temperature does not need to be taken into consideration when calculating tension in the tension calculation process, analysis can be performed with minimal effort. Furthermore, since an optical fiber strain sensor is used in the strain fluctuation measurement process, the optical fiber strain sensor's high durability allows for longer-term detection of the tension of a structural linear member than conventional methods that use acceleration-type vibration sensors to measure the vibration of linear members. In this invention, "structures" refer to civil engineering structures such as bridges, tunnels, dams, water gates, retaining walls, levees, and tanks, as well as buildings with roofs and columns or walls. Furthermore, "linear members" refer to wire ropes or PC steel strands made of stranded wires, parallel cables made of bundled wires, round bars, square bars, etc., and are not limited by material. Furthermore, linear members may be made of multiple materials, such as those including a core material and a protective material covering the core material.

一実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、上記ひずみ変動測定工程では、上記線状部材の周面の近傍に、断面において互いに90°又は180°の角度を置いて配置された複数の光ファイバ式ひずみセンサにより、ひずみの変動を測定する。 In one embodiment of the tension detection method for a linear member for a structure, the strain fluctuation measurement step measures strain fluctuations using multiple optical fiber strain sensors arranged near the circumferential surface of the linear member at 90° or 180° angles to each other in cross section.

上記実施形態によれば、線状部材の周面の近傍に、断面において互いに90°又は180°の角度を置いて配置された複数の光ファイバ式ひずみセンサにより、ひずみの変動を測定する。これらのひずみの変動は、線状部材の軸方向に作用する荷重に起因するものは互いに同一である一方、線状部材の軸直角方向の振動に起因するものは互いに異なる。したがって、上記複数の光ファイバ式ひずみセンサの測定値に基づいて、振動に起因するひずみの変動を、良好な精度で検出することができる。 In the above embodiment, strain fluctuations are measured using multiple optical fiber strain sensors arranged near the circumferential surface of the linear member at 90° or 180° angles from each other in cross section. These strain fluctuations caused by loads acting in the axial direction of the linear member are identical, while those caused by vibrations perpendicular to the axis of the linear member are different. Therefore, strain fluctuations caused by vibrations can be detected with high accuracy based on the measurements of the multiple optical fiber strain sensors.

一実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、上記変動周波数分布検出工程では、上記光ファイバ式ひずみセンサのうちの2つによる測定値の差分に基づいて、線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出する。 In one embodiment of the tension detection method for a linear member for a structure, the fluctuation frequency distribution detection process detects strain fluctuations caused by vibrations perpendicular to the axis of the linear member based on the difference between the measured values from two of the optical fiber strain sensors.

上記実施形態によれば、2つの光ファイバ式ひずみセンサによる測定値の差分を求めることにより、線状部材の軸方向に作用する荷重に起因するひずみ変動を消去し、線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみ変動のみを抽出することができる。 According to the above embodiment, by calculating the difference between the measurements from the two optical fiber strain sensors, it is possible to eliminate strain fluctuations caused by loads acting in the axial direction of the linear member and extract only strain fluctuations caused by vibrations perpendicular to the axis of the linear member.

一実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、上記光ファイバ式ひずみセンサが、上記線状部材に予め内蔵されている。 In one embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure, the optical fiber strain sensor is pre-installed in the linear member.

上記実施形態によれば、構造物の線状部材に予め内蔵された光ファイバ式ひずみセンサを用いることにより、少ない手間で線状部材の張力を検出できる。また、構造物の線状部材に予め内蔵された光ファイバ式ひずみセンサを用いることにより、線状部材の張力を、長期にわたって測定することができる。例えば、構造物の製造時の施工管理から、構造物が完成した後の保守管理まで、長期にわたる種々の目的で、線状部材の張力を検出することができる。 According to the above embodiment, the tension of a linear member of a structure can be detected with minimal effort by using an optical fiber strain sensor that is pre-installed in the linear member of the structure. Furthermore, by using an optical fiber strain sensor that is pre-installed in the linear member of the structure, the tension of the linear member can be measured over a long period of time. For example, the tension of a linear member can be detected for a variety of long-term purposes, from construction management during the manufacture of a structure to maintenance management after the structure is completed.

一実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、上記光ファイバ式ひずみセンサが、上記線状部材のひずみを増幅する治具を介して、上記線状部材の表面に後付けされたものである。 In one embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure, the optical fiber strain sensor is attached to the surface of the linear member via a jig that amplifies the strain of the linear member.

上記実施形態によれば、構造物の線状部材の表面に、この線状部材のひずみを増幅する治具を介して光ファイバ式ひずみセンサを後付けすることにより、線状部材の張力を良好な精度で検出することができる。また、張力の検出機能が予め設けられていない構造物の線状部材に、治具で光ファイバ式ひずみセンサを後付けすることにより、上記線状部材の張力の検出を可能にできる。 According to the above embodiment, by retrofitting an optical fiber strain sensor to the surface of a linear member of a structure via a jig that amplifies the strain of the linear member, it is possible to detect the tension of the linear member with high accuracy. Furthermore, by retrofitting an optical fiber strain sensor using a jig to a linear member of a structure that is not previously equipped with a tension detection function, it is possible to detect the tension of the linear member.

一実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、上記光ファイバ式ひずみセンサが、上記線状部材の表面に粘着テープで後付けされたものである。 In one embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure, the optical fiber strain sensor is attached to the surface of the linear member using adhesive tape.

上記実施形態によれば、構造物の線状部材の表面に、粘着テープで光ファイバ式ひずみセンサを後付けすることにより、少ない手間で線状部材の張力を検出することができる。ここで、光ファイバ式ひずみセンサで測定を行う対象は、線状部材のひずみの変動であるので、粘着テープを用いた固定により、線状部材の張力の検出に十分な測定を行うことができる。 According to the above embodiment, the optical fiber strain sensor can be attached to the surface of a linear component of a structure using adhesive tape, allowing the tension of the linear component to be detected with minimal effort. Here, the object measured by the optical fiber strain sensor is the strain fluctuation of the linear component, so fixing it using adhesive tape allows for measurements sufficient to detect the tension of the linear component.

一実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、上記光ファイバ式ひずみセンサが、FBGセンサである。 In one embodiment of the method for detecting tension in a linear structural member, the optical fiber strain sensor is an FBG sensor.

上記実施形態によれば、光ファイバ式ひずみセンサとして、FBG(Fiber Bragg Grating)センサを用いることにより、構造物の線状部材のひずみの変動を、良好な精度で測定することができる。 In the above embodiment, by using an FBG (Fiber Bragg Grating) sensor as an optical fiber strain sensor, strain fluctuations in linear components of a structure can be measured with high accuracy.

本発明の他の側面による構造物用線状部材は、張力を受け持つために構造物に使用される線状部材であって、
張力を伝達する芯材と、
上記芯材の表面の近傍に両端が固定された保護容器と、
上記保護容器内に収容され、上記保護容器の両端の固定部分の近傍で、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が上記保護容器に各々固定され、この線状部材のひずみの変動を検出するFBGセンサと、
上記芯材と、上記FBGセンサが収容された保護容器とを被覆する保護材と
を備えることを特徴としている。
A linear member for a structure according to another aspect of the present invention is a linear member used in a structure to bear tension, comprising:
A core material that transmits tension;
a protective container having both ends fixed near the surface of the core material;
an FBG sensor housed within the protective container, with both sides of a strain detection unit sandwiched between them fixed to the protective container near fixed portions at both ends of the protective container, and detecting a change in strain of the linear member;
The sensor is characterized by including a protective material that covers the core material and the protective container in which the FBG sensor is housed.

上記構成によれば、張力を受け持つために構造物に使用される線状部材は、張力を伝達する芯材を備え、この芯材の表面の近傍に、保護容器の両端が固定されている。この保護容器は、例えば、芯材に沿って延在する細長の円筒形状や、細長の直方体形状に形成することができる。上記保護容器内に、この線状部材のひずみの変動を検出するFBGセンサが収容されている。このFBGセンサは、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が、上記保護容器の両端の固定部分の近傍で、この保護容器に各々固定されている。上記芯材と、上記FBGセンサが収容された保護容器とが、保護材で被覆されている。このような構成により、FBGセンサにより、線状部材のひずみの変動を測定することができる。また、FBGセンサを使用すると共に、FBGセンサを保護容器と保護材で保護しているので、長期にわたって安定して張力を検出することができる。 According to the above configuration, a linear member used in a structure to support tension includes a core material that transmits tension, and both ends of a protective container are fixed near the surface of the core material. The protective container can be formed, for example, in the shape of an elongated cylinder extending along the core material or an elongated rectangular parallelepiped. An FBG sensor that detects strain fluctuations in the linear member is housed within the protective container. Both sides of the FBG sensor, sandwiching the strain detection unit, are fixed to the protective container near the fixed portions at both ends of the protective container. The core material and the protective container housing the FBG sensor are covered with a protective material. This configuration allows the FBG sensor to measure strain fluctuations in the linear member. Furthermore, the use of an FBG sensor and its protection by the protective container and protective material allows for stable tension detection over a long period of time.

本発明の他の側面による構造物用線状部材は、張力を受け持つために構造物に使用される線状部材であって、
張力を伝達する芯材と、
上記芯材の表面の近傍に両端が固定された固定部と、これらの固定部の間に設けられ、長手方向に伸縮可能に形成された伸縮部とを有する保護容器と、
上記保護容器内に収容され、上記保護容器の両端の固定部分よりも内側の位置で、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が上記保護容器に固定され、この線状部材のひずみの変動を検出するFBGセンサと、
上記芯材と、上記FBGセンサが収容された保護容器を被覆する保護材と
を備えることを特徴としている。
A linear member for a structure according to another aspect of the present invention is a linear member used in a structure to bear tension, comprising:
A core material that transmits tension;
a protective container having fixed portions whose both ends are fixed near the surface of the core material, and an expandable portion provided between the fixed portions and formed to be expandable in the longitudinal direction;
an FBG sensor housed within the protective container, with both sides of a strain detection unit sandwiched between them fixed to the protective container at positions inside fixed portions at both ends of the protective container, and which detects strain fluctuations in the linear member;
The sensor is characterized by comprising the core material and a protective material that covers the protective container in which the FBG sensor is housed.

上記構成によれば、張力を受け持つために構造物に使用される線状部材は、張力を伝達する芯材を備え、この芯材の表面の近傍に、保護容器の両端が固定されている。この保護容器は、例えば、芯材に沿って延在する細長の円筒形状や、細長の直方体形状に形成することができる。上記保護容器内に、この線状部材のひずみの変動を検出するFBGセンサが収容されている。このFBGセンサは、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が、上記保護容器の両端の固定部分よりも内側の位置で、この保護容器に各々固定されている。この保護容器は、FBGセンサの両側部分が固定された位置の間に、伸縮部が形成される。伸縮部は、互いに摺動可能に重なり合って形成された複数の筒状の部材で構成されてもよく、あるいは、蛇腹状の部材で構成されてもよい。また、上記保護容器には、上記芯材の表面の近傍に固定された固定部分と、FBGセンサの両側部分が固定された位置との間の部分は伸縮部が形成されず、固定部分の変位を実質的に変化させずにFBGセンサの両側部分へ伝達させる。上記芯材と、上記FBGセンサが収容された保護容器とが、保護材で被覆されている。このような構成により、FBGセンサにより、線状部材のひずみの変動を測定することができる。また、FBGセンサは、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が、上記保護容器の両端の固定部分よりも内側の位置で保護容器に各々固定されているので、上記保護容器の両端の固定部分の間の距離と、上記FBGセンサの両側部分の相互間の距離との比率に応じて、線状部材のひずみが増幅される。したがって、線状部材のひずみの変動を、良好な精度で測定することができる。また、FBGセンサを使用すると共に、FBGセンサを保護容器と保護材で保護しているので、長期にわたって安定して張力を検出することができる。 According to the above configuration, a linear member used in a structure to support tension includes a core material that transmits tension, and both ends of a protective container are fixed near the surface of the core material. The protective container can be formed, for example, in the shape of an elongated cylinder extending along the core material or an elongated rectangular parallelepiped. An FBG sensor that detects strain fluctuations in the linear member is housed within the protective container. Both sides of the FBG sensor, sandwiching a strain detection unit, are fixed to the protective container at positions inside the fixed portions at both ends of the protective container. The protective container has an expandable section between the positions where both sides of the FBG sensor are fixed. The expandable section may be composed of multiple cylindrical members that are slidably overlapped with each other, or may be composed of a bellows-shaped member. Furthermore, the protective container does not have an expandable section between the fixed portion fixed near the surface of the core material and the positions where both sides of the FBG sensor are fixed, allowing displacement of the fixed portion to be transmitted to both sides of the FBG sensor without substantially changing it. The core material and the protective container housing the FBG sensor are covered with a protective material. This configuration allows the FBG sensor to measure strain fluctuations in a linear member. Furthermore, the FBG sensor is fixed to the protective container at both ends of the protective container, with both sides of the strain detection unit sandwiched between them at positions inside the fixed portions at both ends of the protective container. This amplifies the strain in the linear member in accordance with the ratio between the distance between the fixed portions at both ends of the protective container and the distance between the two ends of the FBG sensor. Therefore, strain fluctuations in the linear member can be measured with high accuracy. Furthermore, by using an FBG sensor and protecting it with a protective container and protective material, tension can be detected stably over a long period of time.

本発明の他の側面による構造物用線状部材は、張力を受け持つために構造物に使用される線状部材であって、
張力を伝達する芯材と、
上記芯材の表面部分に粘着テープで張り付けられたFBGセンサと、
上記芯材と、上記FBGセンサを張り付けた粘着テープを被覆する保護材と
を備えることを特徴としている。
A linear member for a structure according to another aspect of the present invention is a linear member used in a structure to bear tension, comprising:
A core material that transmits tension;
an FBG sensor attached to a surface of the core material with adhesive tape;
The device is characterized by comprising the core material and a protective material that covers the adhesive tape to which the FBG sensor is attached.

上記構成によれば、張力を受け持つために構造物に使用される線状部材は、張力を伝達する芯材を備え、この芯材の表面部分に、FBGセンサが粘着テープで張り付けられている。上記芯材と、上記FBGセンサを張り付けた粘着テープが、保護材で被覆されている。このような構成により、FBGセンサにより、線状部材のひずみの変動を測定することができる。上記FBGセンサは、線状部材の張力を検出するためには、線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を測定すればよい。したがって、FBGセンサを粘着テープで芯材に張り付けて保護材で保護するという比較的簡易な構造で、張力を検出可能な構造物用線状部材が得られる。 According to the above configuration, a linear member used in a structure to support tension has a core material that transmits tension, and an FBG sensor is attached to the surface of this core material with adhesive tape. The core material and the adhesive tape with the FBG sensor attached are covered with a protective material. With this configuration, the FBG sensor can measure fluctuations in strain in the linear member. To detect the tension in a linear member, the FBG sensor simply measures fluctuations in strain caused by vibrations perpendicular to the axis of the linear member. Therefore, a linear member for a structure capable of detecting tension can be obtained with a relatively simple structure in which the FBG sensor is attached to the core material with adhesive tape and protected with a protective material.

一実施形態の構造物用線状部材は、端部の近傍に、上記FBGセンサに接続するためのコネクタが設けられている。 In one embodiment, the linear component for structures has a connector near its end for connecting to the FBG sensor.

上記実施形態によれば、構造物用線状部材の端部の近傍に設けられたコネクタに、FBGセンサの測定器を接続することにより、上記線状部材に内蔵されたFBGセンサによるひずみの変動の測定を、少ない手間で迅速に行うことができる。 According to the above embodiment, by connecting an FBG sensor measuring device to a connector provided near the end of the linear component for a structure, strain fluctuations can be measured quickly and with little effort using the FBG sensor built into the linear component.

本発明の他の側面による構造物用線状部材用センサ設置治具は、張力が作用している構造物用の線状部材に、この線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出するFBGセンサを設置するためのセンサ設置治具であって、
上記線状部材の表面に、この線状部材の軸方向に所定間隔をおいて固定される2つの固定部材と、
基端が上記2つの固定部材に各々固定され、上記線状部材と平行に延在すると共に、先端が互いに接近する方向に延びる2つの延在部材と、
上記2つの延在部材の先端に各々設けられ、FBGセンサのひずみ検出部の両側を固定する2つのセンサ固定体と
を備えることを特徴としている。
A sensor installation jig for a linear component for a structure according to another aspect of the present invention is a sensor installation jig for installing an FBG sensor on a linear component for a structure to which tension is applied, the FBG sensor detecting a variation in strain caused by vibration of the linear component in a direction perpendicular to the axis of the linear component,
two fixing members fixed to the surface of the linear member at a predetermined interval in the axial direction of the linear member;
two extending members whose base ends are fixed to the two fixing members, extend parallel to the linear member, and whose tip ends extend in directions approaching each other;
The FBG sensor is characterized by comprising two sensor fixing bodies provided at the tips of the two extension members, respectively, for fixing both sides of the strain detection portion of the FBG sensor.

上記構成によれば、張力が作用している構造物用の線状部材にFBGセンサを設置するためのセンサ設置治具は、上記FBGセンサで線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出し、検出した情報に基づいて線状部材の張力を検出するために用いられる。このセンサ設置治具は、2つの固定部材が、上記線状部材の表面に、この線状部材の軸方向に所定間隔をおいて固定される。これらの固定部材に、上記線状部材と平行に延在すると共に、先端が互いに接近する方向に延びる2つの延在部材が、各々設置される。これらの2つの延在部材の先端に、FBGセンサのひずみ検出部の両側を固定するセンサ固定体が各々設けられる。このような構成により、上記2つの固定部材の間の距離と、上記2つのセンサ固定体の間の距離との比率に応じて、線状部材のひずみが増幅される。したがって、このセンサ設置治具で線状部材に後付けしたFBGセンサにより、線状部材のひずみの変動を良好な精度で測定することができ、その結果、線状部材に作用する張力を良好な精度で検出できる。 According to the above configuration, a sensor installation jig for installing an FBG sensor on a linear member of a structure under tension uses the FBG sensor to detect strain fluctuations caused by vibrations of the linear member in the direction perpendicular to its axis, and detects the tension of the linear member based on the detected information. In this sensor installation jig, two fixing members are fixed to the surface of the linear member at a predetermined distance in the axial direction of the linear member. Two extension members are attached to each of these fixing members, extending parallel to the linear member and with their tips approaching each other. A sensor fixing body is provided at the tip of each of these two extension members, fixing both sides of the strain detection unit of the FBG sensor. With this configuration, the strain of the linear member is amplified in accordance with the ratio between the distance between the two fixing members and the distance between the two sensor fixing bodies. Therefore, by using this sensor installation jig to retrofit an FBG sensor to a linear member, it is possible to measure fluctuations in the strain of the linear member with high accuracy, and as a result, it is possible to detect the tension acting on the linear member with high accuracy.

本発明の実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法を、橋梁のケーブルに適用する様子を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing how a tension detection method for a linear member for a structure according to an embodiment of the present invention is applied to a cable of a bridge. FIG. 本発明の実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing a method for detecting tension in a linear member for use in a structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の構造物用線状部材の端部を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an end portion of a linear member for use in structures according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す横断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a first embodiment; 第1実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す縦断面図である。1 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a first embodiment; 第2実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a second embodiment. 第2実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a second embodiment. 第3実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a third embodiment. 第4実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a fourth embodiment. 第5実施形態の構造物用線状部材を模式的に示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a linear member for use in structures according to a fifth embodiment. 第6実施形態の構造物用線状部材が備える保護容器と光ファイバ式ひずみセンサを模式的に示す縦断面図である。FIG. 13 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a protective container and an optical fiber strain sensor provided in a linear member for use in a structure according to a sixth embodiment. 第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す平面図である。13 is a plan view showing an optical fiber strain sensor installed on a linear member for a structure in a method for detecting tension of a linear member for a structure according to a seventh embodiment. FIG. 第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す側面図である。13 is a side view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the seventh embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure. FIG. 第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す断面図である。13 is a cross-sectional view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the seventh embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure. FIG. 第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す平面図である。13 is a plan view showing an optical fiber strain sensor installed on a linear member for a structure in the method for detecting tension of a linear member for a structure according to the eighth embodiment. FIG. 第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す側面図である。13 is a side view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the method for detecting tension of a linear member for a structure according to the eighth embodiment. FIG. 第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す断面図である。13 is a cross-sectional view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the method for detecting tension of a linear member for a structure according to the eighth embodiment. FIG. 第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す平面図である。13 is a plan view showing an optical fiber strain sensor installed on a linear member for a structure in a method for detecting tension of a linear member for a structure according to a ninth embodiment. FIG. 第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す側面図である。A side view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the ninth embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure. 第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す断面図である。A cross-sectional view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in a method for detecting tension of a linear member for a structure according to a ninth embodiment. 第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す平面図である。10. FIG. 11 is a plan view showing an optical fiber strain sensor installed on a linear member for a structure in the method for detecting tension of a linear member for a structure according to the tenth embodiment. 第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す側面図である。A side view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the method for detecting tension of a linear member for a structure of the tenth embodiment. 第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、構造物用線状部材に2つの光ファイバ式ひずみセンサを設置した様子を示す断面図である。A cross-sectional view showing two optical fiber strain sensors installed on a linear member for a structure in the method for detecting tension of a linear member for a structure of the tenth embodiment.

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 The present invention will now be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図1は、本発明の実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法を、橋梁用ケーブルに適用する様子を示す模式図である。本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、構造物としての橋梁に使用されている線状部材としてのケーブルに作用する張力を検出するものである。 Figure 1 is a schematic diagram showing how a tension detection method for a linear member for a structure according to an embodiment of the present invention is applied to a bridge cable. The tension detection method for a linear member for a structure according to this embodiment detects the tension acting on a cable, which is a linear member used in a bridge, which is a structure.

図1に示すように、本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、橋梁用のケーブル1に、光ファイバ式ひずみセンサ2を設置する。光ファイバ式ひずみセンサ2は、FBGセンサを用いるのが好ましい。この光ファイバ式ひずみセンサ2は、予め橋梁用ケーブル1に内蔵されていてもよく、あるいは、測定を行う際に橋梁用ケーブル1に後付けしてもよい。この光ファイバ式ひずみセンサ2により、矢印Aで示すように橋梁用ケーブル1の軸直角方向に変位する振動に起因するひずみの変動を測定する。光ファイバ式ひずみセンサ2としてFBGセンサを用いた場合、このFBGセンサは、光ファイバのコアの所定位置に回折格子が形成されてなるひずみ検出部2aを有し、このひずみ検出部2aの回折格子における光の反射波長の変化に基づいて、ひずみを検出する。光ファイバ式ひずみセンサ2は、FBG測定器3に接続されている。 As shown in FIG. 1, this embodiment of the method for detecting tension in a linear structural member involves installing an optical fiber strain sensor 2 in a bridge cable 1. The optical fiber strain sensor 2 is preferably an FBG sensor. This optical fiber strain sensor 2 may be pre-installed in the bridge cable 1, or may be retrofitted to the bridge cable 1 when measurements are performed. The optical fiber strain sensor 2 measures strain fluctuations caused by vibrations that displace the bridge cable 1 in a direction perpendicular to its axis, as indicated by arrow A. When an FBG sensor is used as the optical fiber strain sensor 2, the FBG sensor has a strain detection unit 2a in which a diffraction grating is formed at a predetermined position in the core of an optical fiber. The FBG sensor detects strain based on changes in the wavelength of light reflected by the diffraction grating of the strain detection unit 2a. The optical fiber strain sensor 2 is connected to an FBG measuring instrument 3.

上記FBG測定器3は、光ファイバ式ひずみセンサ2に光信号を送出すると共にひずみ検出部2aからの反射光を受光し、これらの送出光と反射光の差に基づいて、ひずみ検出部2aで検出されたひずみに関する情報を出力する。FBG測定器3は、パーソナルコンピュータ4に接続されており、このパーソナルコンピュータ4は、FBG測定器3から受け取ったひずみに関する情報を記憶すると共に、ひずみに関する情報の解析を行って橋梁用ケーブル1の張力を検出する。 The FBG measuring device 3 sends an optical signal to the optical fiber strain sensor 2 and receives reflected light from the strain detection unit 2a. Based on the difference between the sent and reflected light, it outputs information about the strain detected by the strain detection unit 2a. The FBG measuring device 3 is connected to a personal computer 4, which stores the strain information received from the FBG measuring device 3 and analyzes the strain information to detect the tension in the bridge cable 1.

図2は、本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法を示すフロー図である。図2のフロー図に示すように、本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法では、まず、光ファイバ式ひずみセンサ2としてのFBGセンサにより、橋梁用ケーブル1のひずみの変動を測定する(ステップS1)。橋梁用ケーブル1のひずみの変動を測定するとき、加振器等を用いて橋梁用ケーブル1に振動を与えてひずみの変動を生じさせてもよいが、風荷重や活荷重等の種々の荷重によって橋梁用ケーブル1に生じる常時微振動に起因するひずみの変動を測定してもよい。ここで、光ファイバ式ひずみセンサ2で測定されるひずみの変動には、橋梁用ケーブル1の軸方向に作用する荷重の変動に起因するひずみの変動と、橋梁用ケーブル1の軸直角方向の振動Aに起因するひずみの変動とが重なっている。上記橋梁用ケーブル1の軸方向に作用する荷重としては、この橋梁用ケーブル1が支持する床版上を走行する車両の荷重が挙げられる。 2 is a flow diagram showing a tension detection method for a linear structural member according to this embodiment. As shown in the flow diagram of FIG. 2, in this embodiment, the strain detection method for a linear structural member first measures strain fluctuations in the bridge cable 1 using an FBG sensor as the optical fiber strain sensor 2 (step S1). When measuring strain fluctuations in the bridge cable 1, strain fluctuations may be generated by vibrating the bridge cable 1 using a vibrator or the like. However, strain fluctuations caused by constant micro-vibrations that occur in the bridge cable 1 due to various loads, such as wind loads and live loads, may also be measured. Here, the strain fluctuations measured by the optical fiber strain sensor 2 overlap strain fluctuations caused by load fluctuations acting in the axial direction of the bridge cable 1 and strain fluctuations caused by vibration A in the direction perpendicular to the axis of the bridge cable 1. An example of a load acting in the axial direction of the bridge cable 1 is the load of a vehicle traveling on the deck supported by the bridge cable 1.

続いて、光ファイバ式ひずみセンサ2によるひずみの測定値にFFT(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)処理を行い、ひずみの変動周波数の分布を検出する(ステップS2)。このFFT処理は、FBG測定器3とパーソナルコンピュータ4のいずれで行ってもよい。 Next, the strain measurement value from the optical fiber strain sensor 2 is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) processing to detect the distribution of strain fluctuation frequencies (step S2). This FFT processing can be performed by either the FBG measuring instrument 3 or the personal computer 4.

この後、ステップS2で検出したひずみの変動周波数の分布に基づいて、橋梁用ケーブル1の軸直角方向の振動Aに起因する固有振動数を特定する(ステップS3)。橋梁用ケーブル1の軸直角方向の振動Aに起因する固有振動数は、ひずみの変動周波数分布のうち、周波数帯域に基づいて特定することができる。あるいは、橋梁用ケーブル1の複数の異なる周方向位置で同時に測定したひずみの変動の差分を取り、この差分にFFT処理を行って周波数分布を検出した結果に基づいて、固有振動数を特定してもよい。ここで、橋梁用ケーブル1には、軸方向に作用する荷重に起因するひずみの変動と、橋梁用ケーブル1の軸直角方向の振動Aに起因するひずみの変動とが重なっており、これらのうち、軸方向の荷重に起因するひずみの変動は、橋梁用ケーブル1のいずれの位置においても互いに同一である。したがって、橋梁用ケーブル1の異なる周方向位置で同時に測定された複数のひずみの変動の差分を取ることにより、軸方向の荷重に起因するひずみの変動を相殺し、橋梁用ケーブル1の軸直角方向の振動Aに起因するひずみの変動のみを抽出することができる。 Then, based on the strain fluctuation frequency distribution detected in step S2, the natural frequency caused by the vibration A in the transverse direction of the bridge cable 1 is identified (step S3). The natural frequency caused by the vibration A in the transverse direction of the bridge cable 1 can be identified based on the frequency band of the strain fluctuation frequency distribution. Alternatively, the natural frequency can be identified based on the results of taking the difference between the strain fluctuations measured simultaneously at multiple different circumferential positions of the bridge cable 1 and performing FFT processing on this difference to detect the frequency distribution. Here, the bridge cable 1 experiences overlapping strain fluctuations caused by the axial load and strain fluctuations caused by the vibration A in the transverse direction of the bridge cable 1, and of these, the strain fluctuations caused by the axial load are identical at all positions on the bridge cable 1. Therefore, by taking the difference between multiple strain fluctuations measured simultaneously at different circumferential positions on the bridge cable 1, it is possible to cancel out strain fluctuations caused by axial loads and extract only strain fluctuations caused by vibration A perpendicular to the axis of the bridge cable 1.

この後、上記ステップS3で特定した橋梁用ケーブル1の固有振動数に基づいて、橋梁用ケーブル1に作用する張力を算出する(ステップS4)。固有振動数を用いた橋梁用ケーブル1の張力の算出は、次の関係式(1)を利用することができる。
ここで、Tは橋梁用ケーブル1の張力、wは橋梁用ケーブル1の単位重量、gは重力加速度、fnはn次の固有振動数、Lは橋梁用ケーブル1の長さ、nは固有振動数の次数、Cは定数である。この定数Cは、次の関係式(2)によって求められる。
ここで、E・Iは橋梁用ケーブル1の曲げ剛性である。
Thereafter, the tension acting on the bridge cable 1 is calculated based on the natural frequency of the bridge cable 1 identified in step S3 (step S4). The following relational expression (1) can be used to calculate the tension of the bridge cable 1 using the natural frequency.
Here, T is the tension of the bridge cable 1, w is the unit weight of the bridge cable 1, g is the gravitational acceleration, fn is the nth-order natural frequency, L is the length of the bridge cable 1, n is the order of the natural frequency, and C is a constant. This constant C can be calculated using the following relational expression (2).
Here, E·I is the bending rigidity of the bridge cable 1.

上記式(1)及び(2)に基づく橋梁用ケーブル1の張力の算出は、パーソナルコンピューター4で行う。ここで、固有振動数を用いた橋梁用ケーブル1の張力の算出式は、上記式(1)及び(2)に限定されず、いわゆる振動法として提案される種々の式を用いることができる。 The calculation of the tension of the bridge cable 1 based on the above formulas (1) and (2) is performed by a personal computer 4. Here, the formula for calculating the tension of the bridge cable 1 using the natural frequency is not limited to the above formulas (1) and (2), and various formulas proposed as so-called vibration methods can be used.

このように、本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法によれば、光ファイバ式ひずみセンサ2により橋梁用ケーブル1のひずみの変動を測定し、このひずみの変動の測定結果から橋梁用ケーブル1の固有振動数を特定し、特定した固有振動数に基づいて橋梁用ケーブル1の張力を検出する。したがって、光ファイバ式ひずみセンサ2は、橋梁用ケーブル1のひずみの値を正確に測定する必要が無いので、橋梁用ケーブル1に、ひずみの変動を測定可能な程度の強度で固定されていればよい。すなわち、例えば従来の光ファイバ付きPC鋼撚り線のように、PC鋼撚り線の張力をPC鋼撚り線の軸方向のひずみの値から検出することを目的とし、ひずみ測定用光ファイバのひずみを鋼撚り線のひずみと一致させるために、ひずみ測定用光ファイバをフィラーで包むと共に鋼撚り線に撚り合わせて強固に固定する必要が無い。したがって、本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法では、橋梁用ケーブル1に簡易な固定構造で容易に取り付けた光ファイバ式ひずみセンサ2を用いることができ、その結果、張力の検出のための準備や作業を従来よりも簡易にできる。 In this way, according to the tension detection method for a linear member for a structure of this embodiment, the optical fiber strain sensor 2 measures strain fluctuations in the bridge cable 1, identifies the natural frequency of the bridge cable 1 from the strain fluctuation measurement results, and detects the tension of the bridge cable 1 based on the identified natural frequency. Therefore, the optical fiber strain sensor 2 does not need to accurately measure the strain value of the bridge cable 1; it need only be attached to the bridge cable 1 with enough strength to measure strain fluctuations. That is, unlike conventional PC steel strands with optical fiber, which aim to detect the tension of the PC steel strands from the axial strain value of the PC steel strands, there is no need to wrap the strain measurement optical fiber in a filler and twist it tightly to the steel strands to match the strain of the strain measurement optical fiber to the strain of the steel strands. Therefore, the tension detection method for structural linear members of this embodiment can use an optical fiber strain sensor 2 that can be easily attached to a bridge cable 1 using a simple fixing structure, making the preparation and work required for tension detection easier than ever before.

本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、橋梁用ケーブル1に光ファイバ式ひずみセンサ2を後付けしてひずみの変動を測定してもよいが、光ファイバ式ひずみセンサ2を予め内蔵したセンサ内蔵型橋梁用ケーブル1を用いるのが、測定作業を容易にできる点で好ましい。光ファイバ式ひずみセンサ2が予め内蔵されたセンサ内蔵型橋梁用ケーブル1としては、例えば、芯材の外周側に保護管を添えた状態で保護材を被覆し、上記保護管の内側に光ファイバ式ひずみセンサ2を挿入した後、上記保護管内に接着剤等の固定用樹脂を注入して形成することができる。このような簡易な構造で光ファイバ式ひずみセンサ2を内蔵した橋梁用ケーブル1を使用できるので、張力の検出が可能な橋梁用ケーブル1を低コストで製造することができる。 In the method for detecting tension in a linear structural member of this embodiment, although an optical fiber strain sensor 2 may be retrofitted to a bridge cable 1 to measure strain fluctuations, using a sensor-embedded bridge cable 1 with an optical fiber strain sensor 2 already built in is preferable because it simplifies the measurement process. A sensor-embedded bridge cable 1 with an optical fiber strain sensor 2 already built in can be formed, for example, by covering the outer periphery of a core material with a protective tube, inserting the optical fiber strain sensor 2 inside the protective tube, and then injecting a fixing resin such as an adhesive into the protective tube. Because a bridge cable 1 with an optical fiber strain sensor 2 built in can be used with such a simple structure, bridge cables 1 capable of detecting tension can be manufactured at low cost.

図3は、本発明の構造物用線状部材の張力検出方法を適用可能な第1実施形態の構造物用線状部材としての橋梁用のケーブルの端部を示す断面図である。第1実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11は、光ファイバ式ひずみセンサ2が予め内蔵されている。このセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11は、斜張橋等の橋梁で桁等を吊り下げて支持するために用いられる。このセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11は、張力を伝達する芯材14を備え、この芯材14は、高張力鋼の亜鉛メッキ鋼で形成された複数の素線が平行に配列して形成されている。この芯材14の外側には、芯材14を保護する保護材としての保護膜15が被覆されている。保護膜15は、ポリエチレンで形成されるのが好ましいが、他の材料で形成されてもよい。センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の端部には、芯材14と保護膜15が内挿された外とう管16が設けられており、この外とう管16の先端側に、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の端部を桁等の他の部材に連結するためのソケット部12が設けられている。 Figure 3 is a cross-sectional view showing the end of a bridge cable as a first embodiment of a linear structural member to which the tension detection method for a linear structural member of the present invention can be applied. The sensor-embedded bridge cable 11 of the first embodiment has an optical fiber strain sensor 2 pre-installed. This sensor-embedded bridge cable 11 is used to suspend and support girders, etc., on bridges such as cable-stayed bridges. This sensor-embedded bridge cable 11 has a core material 14 that transmits tension, and this core material 14 is formed by arranging multiple strands made of high-tensile zinc-plated steel in parallel. The outside of this core material 14 is covered with a protective film 15 that serves as a protective material to protect the core material 14. The protective film 15 is preferably formed of polyethylene, but may be formed of other materials. The end of the sensor-embedded bridge cable 11 is provided with a jacket tube 16 into which a core material 14 and a protective film 15 are inserted, and a socket portion 12 is provided at the tip of this jacket tube 16 for connecting the end of the sensor-embedded bridge cable 11 to another component such as a girder.

本実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11は、上記芯材14の外側面に沿うように、光ファイバ式ひずみセンサ2が配置されている。この光ファイバ式ひずみセンサ2は、FBGセンサであり、全長にわたって延びる光ファイバの先端側の部分に、回折格子が形成されてなるひずみ検出部2aを有する。このひずみ検出部2aが、芯材14の外側面に接すると共に保護膜15で被覆された位置に配置されている。光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aよりも基端側の部分は、芯材14の表面に沿ってソケット部12に向かって延在しており、ソケット部12の先端の近傍で、外部に引き出されている。光ファイバ式ひずみセンサ2の基端には、FBG測定器3に接続するためのコネクタ20が設けられている。 In the sensor-embedded bridge cable 11 of this embodiment, the optical fiber strain sensor 2 is arranged along the outer surface of the core material 14. This optical fiber strain sensor 2 is an FBG sensor and has a strain detection unit 2a, which is made up of a diffraction grating, formed on the tip end of the optical fiber extending along its entire length. This strain detection unit 2a is arranged in a position that contacts the outer surface of the core material 14 and is covered with a protective film 15. The portion of the optical fiber strain sensor 2 closer to the base end than the strain detection unit 2a extends along the surface of the core material 14 toward the socket portion 12 and is pulled out near the tip of the socket portion 12. A connector 20 is provided at the base end of the optical fiber strain sensor 2 for connection to the FBG measuring device 3.

図4Aは、第1実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11の横断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aにおける断面を模式的に示す横断面図である。図4Bは、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の縦断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aの周辺部分を模式的に示す縦断面図である。図4A及び4Bにおいて、芯材14と保護膜15との間の隙間の形状と、保護膜15の形状は、模式的に示したものであり、実際の隙間と保護膜15の形状は異なる。図4A及び4Bに示すように、芯材14の外周面に接するように光ファイバ式ひずみセンサ2を配置し、これらの芯材14と光ファイバ式ひずみセンサ2の外側を保護膜15で被覆するという簡易な構造で、光ファイバ式ひずみセンサ2をセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11に内蔵させることができる。このような簡易な構造で内蔵された光ファイバ式ひずみセンサ2により、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11のひずみの変動を測定することで、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の軸直角方向の振動に起因する変動周波数の分布を検出して固有振動数を特定し、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の張力を検出することができる。ここで、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11は、軸直角方向の断面において、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aがセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11の上端に位置するように配置されるのが好ましい。センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の上端に位置する光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aにより、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11に卓越して発生する上下方向の振動に起因するひずみの変動を、効果的に測定することができる。また、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aは、軸直角方向の断面において、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の下端に位置するように配置されてもよい。また、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11に生じる振動に応じて、他の位置に光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aを配置してもよい。また、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11に配置される光ファイバ式ひずみセンサ2の数は、1個に限定されず、2個以上でもよい。また、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11に光ファイバ式ひずみセンサ2を2個以上配置する場合、センサ内蔵型橋梁用ケーブル11の軸直角断面において、互いに90°又は180°の角度を置いて配置するのが好ましい。 Figure 4A is a cross-sectional view of the first embodiment of the sensor-embedded bridge cable 11, showing a cross section of the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. Figure 4B is a longitudinal cross-sectional view of the sensor-embedded bridge cable 11, showing a cross section of the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. In Figures 4A and 4B, the shape of the gap between the core material 14 and the protective film 15 and the shape of the protective film 15 are shown only for illustrative purposes; the actual shapes of the gap and the protective film 15 are different. As shown in Figures 4A and 4B, the optical fiber strain sensor 2 can be embedded in the sensor-embedded bridge cable 11 with a simple structure: the optical fiber strain sensor 2 is positioned in contact with the outer peripheral surface of the core material 14, and the outside of the core material 14 and the optical fiber strain sensor 2 are covered with the protective film 15. By measuring strain fluctuations in the sensor-embedded bridge cable 11 using the optical fiber strain sensor 2 built in with such a simple structure, it is possible to detect the distribution of fluctuating frequencies caused by vibrations in the transverse direction of the sensor-embedded bridge cable 11, identify the natural frequency, and detect the tension of the sensor-embedded bridge cable 11. Preferably, the sensor-embedded bridge cable 11 is arranged so that the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2 is located at the upper end of the sensor-embedded bridge cable 11 in the cross section transverse to the axis. The strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2 located at the upper end of the sensor-embedded bridge cable 11 can effectively measure strain fluctuations caused by predominant vertical vibrations in the sensor-embedded bridge cable 11. Alternatively, the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2 may be arranged so that it is located at the lower end of the sensor-embedded bridge cable 11 in the cross section transverse to the axis. The strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2 may also be placed in other positions depending on the vibrations occurring in the sensor-embedded bridge cable 11. The number of optical fiber strain sensors 2 placed in the sensor-embedded bridge cable 11 is not limited to one, and may be two or more. When two or more optical fiber strain sensors 2 are placed in the sensor-embedded bridge cable 11, it is preferable to place them at angles of 90° or 180° from each other in the cross section perpendicular to the axis of the sensor-embedded bridge cable 11.

また、第1実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11は、このセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11の端部のソケット部12に、光ファイバ式ひずみセンサ2のコネクタ20を備えるので、作業者は、コネクタ20にFBG測定器3を接続すれば、ひずみの測定作業を容易かつ迅速に行うことができる。ここで、光ファイバ式ひずみセンサ2は、ソケット部12の端面からケーブル11の外側に引き出されてもよく、あるいは、ソケット部12以外の位置からケーブル11の外側に引き出されてもよい。また、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aの位置は、ケーブル11の軸方向において、端部でも中央部でもよく、任意の位置に配置することができる。 Furthermore, the sensor-embedded bridge cable 11 of the first embodiment is equipped with a connector 20 for the optical fiber strain sensor 2 in the socket portion 12 at the end of the sensor-embedded bridge cable 11. Therefore, simply connecting the FBG measuring device 3 to the connector 20 allows the operator to easily and quickly measure strain. The optical fiber strain sensor 2 may be pulled out from the end face of the socket portion 12 to the outside of the cable 11, or may be pulled out from a position other than the socket portion 12 to the outside of the cable 11. Furthermore, the strain detection portion 2a of the optical fiber strain sensor 2 may be located at either the end or the center in the axial direction of the cable 11, and can be placed at any position.

図5Aは、第2実施形態の構造物用線状部材としてのセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21の横断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aにおける断面を模式的に示す横断面図である。図5Bは、センサ内蔵型橋梁用ケーブル21の縦断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aの周辺部分を模式的に示す縦断面図である。図5A及び5Bにおいて、芯材14とテープ固定部23との間の隙間の形状と、テープ固定部23の形状と、テープ固定部23と外とう管22との間の隙間の形状は、模式的に示したものであり、実際の各々の隙間とテープ固定部23の形状は異なる。 Figure 5A is a cross-sectional view of a sensor-embedded bridge cable 21 as a linear component for structures according to the second embodiment, showing a cross section at the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. Figure 5B is a longitudinal cross-sectional view of the sensor-embedded bridge cable 21, showing a cross section at the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. In Figures 5A and 5B, the shape of the gap between the core material 14 and the tape fixing unit 23, the shape of the tape fixing unit 23, and the shape of the gap between the tape fixing unit 23 and the outer tube 22 are shown only schematically; the actual shapes of the gaps and the tape fixing unit 23 will differ.

第2実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21は、光ファイバ式ひずみセンサ2が予め内蔵されている。図5A及び5Bに示すように、第2実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21は、芯材14が外とう管22内に収容されて形成されている。このセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21は、平行に配列された素線からなる芯材14と、この芯材14の外周面に接するように配置された光ファイバ式ひずみセンサ2と、この光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aの近傍部分と上記芯材14を取り巻くように配置されたテープ固定部23を備える。テープ固定部23は、樹脂製の粘着テープを巻回して形成されている。上記芯材14と光ファイバ式ひずみセンサ2とテープ固定部23が外とう管22内に収容されている。上記芯材14と光ファイバ式ひずみセンサ2とテープ固定部23と、外とう管22との間には、保護材として、防錆剤を注入してなる防錆層24が形成されている。このように、芯材14の外周面に、テープ固定部23で光ファイバ式ひずみセンサ2を固定するという簡易な構造で、光ファイバ式ひずみセンサ2を内蔵したセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21を構成できる。このような簡易な構造で内蔵された光ファイバ式ひずみセンサ2により、センサ内蔵型橋梁用ケーブル21のひずみの変動を測定し、ひずみ変動に基づいて固有振動数を特定し、センサ内蔵型橋梁用ケーブル21の張力を検出することができる。ここで、テープ固定部23は、粘着テープを芯材14の全周を巻回して形成されたものに限定されず、芯材14の周方向の一部に粘着テープを貼付して形成されてもよい。テープ固定部23は、粘着テープで光ファイバ式ひずみセンサ2を芯材14に張り付けたものであれば、その形状は特に限定されない。 The sensor-embedded bridge cable 21 of the second embodiment has an optical fiber strain sensor 2 pre-installed. As shown in Figures 5A and 5B, the sensor-embedded bridge cable 21 of the second embodiment is formed by housing a core material 14 within a jacket tube 22. This sensor-embedded bridge cable 21 includes a core material 14 made of parallelly arranged wires, an optical fiber strain sensor 2 arranged in contact with the outer surface of the core material 14, and a tape fixing portion 23 arranged to surround the core material 14 and the portion near the strain detection portion 2a of the optical fiber strain sensor 2. The tape fixing portion 23 is formed by winding a resin adhesive tape. The core material 14, the optical fiber strain sensor 2, and the tape fixing portion 23 are housed within the jacket tube 22. A rust-preventive layer 24 made by injecting an anti-rust agent is formed as a protective material between the core material 14, the optical fiber strain sensor 2, the tape fixing portion 23, and the jacket tube 22. In this way, a sensor-embedded bridge cable 21 incorporating an optical fiber strain sensor 2 can be constructed with a simple structure in which the optical fiber strain sensor 2 is fixed to the outer surface of the core material 14 with the tape fixing portion 23. The optical fiber strain sensor 2 built in with such a simple structure can measure strain fluctuations in the sensor-embedded bridge cable 21, identify the natural frequency based on the strain fluctuations, and detect the tension of the sensor-embedded bridge cable 21. Here, the tape fixing portion 23 is not limited to being formed by wrapping adhesive tape around the entire circumference of the core material 14, but may also be formed by attaching adhesive tape to a portion of the circumference of the core material 14. The shape of the tape fixing portion 23 is not particularly limited as long as the optical fiber strain sensor 2 is attached to the core material 14 with adhesive tape.

図6は、第3実施形態の構造物用線状部材としてのセンサ内蔵型橋梁用ケーブル31の横断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aにおける断面を模式的に示す横断面図である。第3実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル31は、光ファイバ式ひずみセンサ2の固定部材26を設けた点が、第1実施形態の橋梁用ケーブル11と異なる。第3実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル31において、第1実施形態の橋梁用ケーブル11と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 6 is a cross-sectional view of a third embodiment of a sensor-embedded bridge cable 31 as a linear component for structures, showing a cross section of the strain detection section 2a of the optical fiber strain sensor 2. The sensor-embedded bridge cable 31 of the third embodiment differs from the bridge cable 11 of the first embodiment in that it is provided with a fixing member 26 for the optical fiber strain sensor 2. In the sensor-embedded bridge cable 31 of the third embodiment, components similar to those of the bridge cable 11 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

第3実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル31は、光ファイバ式ひずみセンサ2が予め内蔵されており、この光ファイバ式ひずみセンサ2は、固定部材26を介して芯材14の表面に設置されている。固定部材26は、光ファイバ式ひずみセンサ2の直径よりも広い幅を有する帯状の板状体であり、樹脂や金属により形成することができる。芯材14と、固定部材26を介して芯材14に取り付けられた光ファイバ式ひずみセンサ2は、保護膜15によって被覆されている。第3実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル31は、固定部材26を介して芯材14に接する光ファイバ式ひずみセンサ2により、ひずみの変動を効果的に測定することができる。 The sensor-embedded bridge cable 31 of the third embodiment has an optical fiber strain sensor 2 pre-installed, and this optical fiber strain sensor 2 is installed on the surface of the core material 14 via a fixing member 26. The fixing member 26 is a strip-shaped plate with a width wider than the diameter of the optical fiber strain sensor 2, and can be made of resin or metal. The core material 14 and the optical fiber strain sensor 2 attached to the core material 14 via the fixing member 26 are covered by a protective film 15. The sensor-embedded bridge cable 31 of the third embodiment can effectively measure strain fluctuations using the optical fiber strain sensor 2 that contacts the core material 14 via the fixing member 26.

図7は、第4実施形態の構造物用線状部材としてのセンサ内蔵型橋梁用ケーブル41の横断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aにおける断面を模式的に示す横断面図である。第4実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル41は、光ファイバ式ひずみセンサ2の固定部材26を設けた点が、第2実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21と異なる。第4実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル41において、第2実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル21と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 7 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of a sensor-embedded bridge cable 41 as a linear component for structures, showing a cross section of the strain detection section 2a of the optical fiber strain sensor 2. The fourth embodiment of the sensor-embedded bridge cable 41 differs from the second embodiment of the sensor-embedded bridge cable 21 in that it is provided with a fixing member 26 for the optical fiber strain sensor 2. In the fourth embodiment of the sensor-embedded bridge cable 41, components similar to those of the second embodiment of the sensor-embedded bridge cable 21 are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

第4実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル41は、光ファイバ式ひずみセンサ2が予め内蔵されており、芯材14の表面に、固定部材26を介して光ファイバ式ひずみセンサ2が設置されている。固定部材26は、光ファイバ式ひずみセンサ2の直径よりも広い幅を有する帯状の板状体であり、樹脂や金属により形成することができる。芯材14と、固定部材26を介して芯材14に取り付けられた光ファイバ式ひずみセンサ2は、ひずみ検出部2aの近傍部分が、テープ固定部23で被覆されている。第4実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル41は、固定部材26を介して芯材14に接する光ファイバ式ひずみセンサ2により、ひずみの変動を効果的に測定することができる。 The sensor-embedded bridge cable 41 of the fourth embodiment has an optical fiber strain sensor 2 pre-installed, and the optical fiber strain sensor 2 is installed on the surface of the core material 14 via a fixing member 26. The fixing member 26 is a strip-shaped plate with a width wider than the diameter of the optical fiber strain sensor 2, and can be made of resin or metal. The core material 14 and the optical fiber strain sensor 2 attached to the core material 14 via the fixing member 26 are covered with a tape fixing portion 23 near the strain detection unit 2a. The sensor-embedded bridge cable 41 of the fourth embodiment can effectively measure strain fluctuations using the optical fiber strain sensor 2 that contacts the core material 14 via the fixing member 26.

図8は、第5実施形態の構造物用線状部材としてのセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51の縦断面図であって、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aの周辺部分を模式的に示す縦断面図である。第5実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51は、光ファイバ式ひずみセンサ2を内蔵したセンサ内蔵型のケーブルである。このセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51は、光ファイバ式ひずみセンサ2が保護容器に収容され、この光ファイバ式ひずみセンサ2を収容した保護容器が、芯材14を被覆する保護材の中に埋設されている点が、第1実施形態の橋梁用ケーブル11と異なる。第5実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51において、第1実施形態の橋梁用ケーブル11と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 8 is a vertical cross-sectional view of a fifth embodiment of a sensor-embedded bridge cable 51 as a linear component for structures, showing a schematic view of the area surrounding the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. The fifth embodiment of the sensor-embedded bridge cable 51 is a sensor-embedded cable incorporating the optical fiber strain sensor 2. This sensor-embedded bridge cable 51 differs from the bridge cable 11 of the first embodiment in that the optical fiber strain sensor 2 is housed in a protective container, and the protective container housing the optical fiber strain sensor 2 is embedded in a protective material that covers the core material 14. In the fifth embodiment of the sensor-embedded bridge cable 51, components similar to those of the bridge cable 11 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

図8に示すように、第5実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51は、芯材14と、芯材14の表面の近傍に配置されて光ファイバ式ひずみセンサ2を収容した保護容器36と、上記芯材14と保護容器36とを被覆する保護材としての保護層35を備える。ここで、図8は、芯材14の寸法を、保護容器36と保護層35の寸法に対して過小に表した模式図である。保護容器36は、ステンレス鋼で形成された円筒管であり、光ファイバ式ひずみセンサ2を略同軸に収容している。保護容器36は、芯材14の表面の近傍に、芯材14と平行に配置された状態で、保護層35内に埋没されている。保護容器36の外側面には、保護層35に固定される2つの固定部37A,37Bが設けられている。これらの固定部37A,37Bは、保護容器36の径方向外側に突出した突起で形成され、保護層35と噛み合うことで、保護層35に対して軸方向に移動不可に固定される。保護容器36の内側面には、上記固定部37A,37Bが設けられた軸方向位置と略同一の軸方向位置に、光ファイバ式ひずみセンサ2を固定する光ファイバ固定体38A,38Bが各々設けられている。これらの2つの光ファイバ固定体38A,38Bは、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aを挟んだ両側に各々配置されており、光ファイバ式ひずみセンサ2の固定部分を、軸方向に移動不可に各々固定している。保護層35は、ポリエチレンで形成されている。このセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51は、芯材14の表面側に保護容器36が配置された状態で、溶融したポリエチレン材料が塗布されることにより、芯材14と保護容器36を被覆して保護容器36を内部に埋没させた保護層35が作製されている。ここで、保護層35は、芯材14と保護容器36を被覆して保護する機能を有していれば、他の材料で形成されてもよい。 As shown in Figure 8, the fifth embodiment of the sensor-embedded bridge cable 51 comprises a core material 14, a protective container 36 that is positioned near the surface of the core material 14 and houses the optical fiber strain sensor 2, and a protective layer 35 that serves as a protective material covering the core material 14 and protective container 36. Figure 8 is a schematic diagram in which the dimensions of the core material 14 are understated relative to the dimensions of the protective container 36 and protective layer 35. The protective container 36 is a cylindrical tube made of stainless steel and houses the optical fiber strain sensor 2 approximately coaxially. The protective container 36 is embedded in the protective layer 35, positioned parallel to the core material 14 near the surface of the core material 14. Two fixing portions 37A and 37B that are fixed to the protective layer 35 are provided on the outer surface of the protective container 36. These fixing portions 37A, 37B are formed as protrusions projecting radially outward from the protective container 36 and engage with the protective layer 35, thereby immobilizing the protective layer 35 in the axial direction. Optical fiber fixing bodies 38A, 38B for fixing the optical fiber strain sensor 2 are provided on the inner surface of the protective container 36 at axial positions substantially identical to the axial positions at which the fixing portions 37A, 37B are provided. These two optical fiber fixing bodies 38A, 38B are disposed on both sides of the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2, respectively, and fix the fixing portion of the optical fiber strain sensor 2 so as not to move in the axial direction. The protective layer 35 is formed of polyethylene. In this sensor-embedded bridge cable 51, the protective container 36 is disposed on the surface side of the core material 14, and then a molten polyethylene material is applied to form the protective layer 35 that covers the core material 14 and the protective container 36 and embeds the protective container 36 inside. Here, the protective layer 35 may be formed from other materials as long as it has the function of covering and protecting the core material 14 and protective container 36.

第5実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51は、軸方向の荷重や、軸直角方向の振動に起因するひずみの変動が、光ファイバ式ひずみセンサ2の検出部2aによって測定される。ここで、検出部2aで測定されるひずみεは、図8に示す2つの光ファイバ固定体38A,38Bの相互間の距離Lに対してΔLの変位が生じた場合、ε=ΔL/Lと表すことができる。本実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51は、光ファイバ式ひずみセンサ2が、固定部37A,37Bで保護層35に固定された保護容器36内に収容されると共に、保護容器36に固定された光ファイバ固定体38A,38Bで固定されているので、センサ内蔵型橋梁用ケーブル51に生じるひずみの変動を、安定して良好な精度で測定することができる。 In the sensor-embedded bridge cable 51 of the fifth embodiment, strain fluctuations caused by axial loads and vibrations in the direction perpendicular to the axis are measured by the detecting unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. Here, the strain ε0 measured by the detecting unit 2a can be expressed as ε0 = ΔL/ L0 when a displacement of ΔL occurs with respect to the distance L0 between the two optical fiber fixtures 38A, 38B shown in Figure 8. In the sensor-embedded bridge cable 51 of this embodiment, the optical fiber strain sensor 2 is housed in the protective container 36 fixed to the protective layer 35 by fixing units 37A, 37B, and is fixed by the optical fiber fixtures 38A, 38B fixed to the protective container 36. Therefore, strain fluctuations occurring in the sensor-embedded bridge cable 51 can be measured stably and with good accuracy.

図9は、第6実施形態の構造物用線状部材としてのセンサ内蔵型橋梁用ケーブルが備える保護容器43と光ファイバ式ひずみセンサ2を模式的に示す縦断面図である。第6実施形態の橋梁用ケーブルは、光ファイバ式ひずみセンサ2を収容する保護容器が伸縮可能に形成される点と、光ファイバ式ひずみセンサ2の光ファイバ固定体38A,38Bの設置位置が、第5実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51と異なる。第6実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブルにおいて、第5実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブル51と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 9 is a vertical cross-sectional view schematically showing the protective container 43 and optical fiber strain sensor 2 provided in a sixth embodiment of a sensor-embedded bridge cable serving as a linear component for structures. The bridge cable of the sixth embodiment differs from the sensor-embedded bridge cable 51 of the fifth embodiment in that the protective container housing the optical fiber strain sensor 2 is formed to be expandable and contractible, and in the installation positions of the optical fiber fixators 38A, 38B of the optical fiber strain sensor 2. In the sixth embodiment of the sensor-embedded bridge cable, components similar to those of the sensor-embedded bridge cable 51 of the fifth embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions will be omitted.

第6実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブルは、光ファイバ式ひずみセンサ2が予め内蔵されたセンサ内蔵型のケーブルである。図9に示すように、第6実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブルの保護容器43は、円筒管で形成された2つの固定容器43a,43aが、端面を互いに対向させると共に所定の間隔をおいて配置されている。これらの2つの固定容器43a,43aの端部の外側面を覆うように、円筒管で形成されて固定容器43aの外径よりも多少大きな内径を有する摺動管43bが嵌合している。この固定容器43a,43aの間であって摺動管43bに外嵌された部分が、保護容器の伸縮部に該当する。保護容器の固定容器43a,43aの内側面には、互いに対向する端面の近傍に、光ファイバ式ひずみセンサ2のひずみ検出部2aを挟んだ両側を固定する光ファイバ固定体38A,38Bが、各々設けられている。また、保護容器の固定容器43a,43aの外側面には、光ファイバ固定体38A,38Bよりも互いに遠い軸方向位置に、固定容器43a,43aを保護層35に固定するための固定部44A,44Bが設けられている。この保護容器43は、第5実施形態と同様に、芯材14の表面側に配置され、保護層35によって芯材14と共に被覆されている。 The sixth embodiment of the sensor-embedded bridge cable is a sensor-embedded cable with an optical fiber strain sensor 2 already built in. As shown in Figure 9, the protective container 43 of the sixth embodiment of the sensor-embedded bridge cable consists of two fixed containers 43a, 43a formed from cylindrical tubes, arranged with their end faces facing each other and spaced a predetermined distance apart. A sliding tube 43b formed from a cylindrical tube and having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the fixed container 43a is fitted to cover the outer surfaces of the ends of these two fixed containers 43a, 43a. The portion between these fixed containers 43a and fitted onto the sliding tube 43b corresponds to the expandable portion of the protective container. Optical fiber fixators 38A, 38B are provided on the inner surfaces of the fixed containers 43a, 43a of the protective container near the opposing end faces, respectively, to fix both sides of the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. Additionally, fixing portions 44A and 44B for fixing the fixed containers 43a and 43a to the protective layer 35 are provided on the outer surfaces of the fixed containers 43a and 43a of the protective container, at axial positions farther from each other than the optical fiber fixing bodies 38A and 38B. As in the fifth embodiment, this protective container 43 is positioned on the surface side of the core material 14 and is covered together with the core material 14 by the protective layer 35.

第6実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブルは、軸方向の荷重や、軸直角方向の振動に起因するひずみの変動が、光ファイバ式ひずみセンサ2の検出部2aによって測定される。ここで、検出部2aで測定されるひずみεは、図9に示す2つの光ファイバ固定体38A,38Bの相互間の距離Lに対してΔLの変位が生じた場合、ε=ΔL/Lと表すことができる。ここで、この変位ΔLは、固定容器の固定部44A,44Bの相互間の距離Lに対して生じる変位と同一であるため、これらの固定部44A,44Bの間で生じるひずみεは、ε=ΔL/Lと表すことができる。これらより、検出部2aで測定されるひずみεと、固定部44A,44Bの間に生じるひずみであって、センサ内蔵型橋梁用ケーブルに実際に生じるひずみεとの間には、ε=ε・(L/L)の関係が成立する。このように、第6実施形態のセンサ内蔵型橋梁用ケーブルは、伸縮可能な保護容器43の内側に、保護容器の固定部44A,44Bの相互間よりも小さい距離で配置された光ファイバ固定体38A,38Bを設けて光ファイバ式ひずみセンサ2を固定することにより、ひずみを増幅して測定することができる。すなわち、保護容器の固定部44A,44Bの相互間の変位を、固定容器43aの固定部44A,44Bよりも互いに近い側の部分を変位伝達手段として機能させて伝達し、光ファイバ固定体38A,38Bの間の検出部2aで測定することにより、光ファイバ式ひずみセンサ2で測定するひずみを増幅することができる。その結果、センサ内蔵型橋梁用ケーブルに生じるひずみの変動を、安定して良好な精度で測定することができる。 In the bridge cable with built-in sensors of the sixth embodiment, strain fluctuations caused by axial loads and vibrations in the direction perpendicular to the axis are measured by the detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. Here, when a displacement of ΔL occurs with respect to the distance L1 between two optical fiber fixed bodies 38A and 38B shown in Fig. 9, the strain ε1 measured by the detection unit 2a can be expressed as ε1 = ΔL/ L1 . Here, this displacement ΔL is the same as the displacement occurring with respect to the distance L2 between the fixed parts 44A and 44B of the fixed container, so the strain ε2 occurring between these fixed parts 44A and 44B can be expressed as ε2 = ΔL/ L2 . From these, the relationship ε1 = ε2·(L2/L1) holds between the strain ε1 measured by the detecting unit 2a and the strain ε2 actually generated in the sensor-embedded bridge cable, which is the strain generated between the fixed units 44A and 44B . As described above, the sensor-embedded bridge cable of the sixth embodiment can amplify and measure strain by fixing the optical fiber strain sensor 2 to the optical fiber fixators 38A and 38B, which are disposed inside the expandable protective container 43 at a distance smaller than the distance between the fixed units 44A and 44B of the protective container. That is, the displacement between the fixed units 44A and 44B of the protective container is transmitted by using the parts of the fixed container 43a that are closer to each other than the fixed units 44A and 44B as displacement transmitting means, and is measured by the detecting unit 2a between the optical fiber fixators 38A and 38B, thereby amplifying the strain measured by the optical fiber strain sensor 2. As a result, strain fluctuations occurring in bridge cables with built-in sensors can be measured stably and with good accuracy.

第6実施形態において、保護容器43は、2つの固定容器43aの端面の間に、この固定容器43aの端部に外嵌する摺動管43bによって伸縮部を形成したが、伸縮部は他の構造でもよい。例えば、固定容器43aの互いの端面の間に連結された蛇腹状部材や、柔軟な筒状体等によって伸縮部を形成してもよい。 In the sixth embodiment, the protective container 43 has an expandable section formed between the end faces of the two fixed containers 43a by a sliding tube 43b fitted onto the end of the fixed container 43a, but the expandable section may have other structures. For example, the expandable section may be formed by a bellows-like member or a flexible cylindrical body connected between the end faces of the fixed containers 43a.

図10Aは、第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、橋梁用ケーブル61に光ファイバ式ひずみセンサ2Aを後付けした様子を示す平面図である。図10Bは、橋梁用ケーブル61に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けした様子を示す側面図であり、図10Cは、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bが後付けされた橋梁用ケーブル61の断面図である。本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、橋梁用ケーブル61の表面に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けする点が、第1実施形態の橋梁用ケーブル11を用いた張力検出方法と異なる。第7実施形態において、第1実施形態と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 10A is a plan view showing the bridge cable 61 retrofitted with an optical fiber strain sensor 2A in the seventh embodiment of the tension detection method for linear structural members. Figure 10B is a side view showing the bridge cable 61 retrofitted with first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B, and Figure 10C is a cross-sectional view of the bridge cable 61 retrofitted with the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B. The tension detection method for linear structural members of this embodiment differs from the tension detection method using the bridge cable 11 of the first embodiment in that the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B are retrofitted to the surface of the bridge cable 61. In the seventh embodiment, components similar to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions are omitted.

第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、芯材14が保護膜15で被覆されてなる既存の橋梁用ケーブル61の表面に、2つの光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを粘着テープ53で取り付けて後付けする。これらの第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2BはFBGセンサであり、ひずみ検出部2aを含んだ軸方向の所定範囲が粘着テープ53で被覆されて、橋梁用ケーブル61の表面に張り付けられている。図10B及び10Cに示すように、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bは、橋梁用ケーブル61の軸直角断面において、上端と下端に180°の角度を置いて配置されている。 In the seventh embodiment, the tension detection method for a linear structural member involves attaching two optical fiber strain sensors 2A, 2B with adhesive tape 53 to the surface of an existing bridge cable 61, whose core material 14 is covered with a protective film 15. These first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B are FBG sensors, and a predetermined axial range including the strain detection unit 2a is covered with adhesive tape 53 and attached to the surface of the bridge cable 61. As shown in Figures 10B and 10C, the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B are positioned at an angle of 180° at the upper and lower ends of the bridge cable 61 in a cross section perpendicular to the axis.

この第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法では、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを橋梁用ケーブル61に取り付けた後に、上記第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bによって橋梁用ケーブル61の振動を測定してひずみ変動測定工程を行う。この後、変動周波数分布検出工程を行い、上記ひずみ変動測定工程で第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bによって測定されたひずみの変動に基づいて、橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動周波数の分布を検出する。ここで、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bによる測定値の差分を取ることにより、橋梁用ケーブル61の軸方向に作用する荷重に起因するひずみの変動を相殺する。これにより、橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動のみを抽出する。こうして抽出した橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動についてFFT処理を行うことにより、橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動周波数の分布を検出することができる。この後、固有振動数特定工程を行い、上記橋梁用ケーブル61のひずみの変動周波数分布に基づいて、この橋梁用ケーブル61の固有振動数を特定する。特定された固有振動数に基づいて、張力算出工程により、橋梁用ケーブル61の張力を算出する。 In this seventh embodiment of the tension detection method for a linear member for a structure, first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B are attached to a bridge cable 61, and then the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B measure the vibration of the bridge cable 61 to perform a strain fluctuation measurement process. This is followed by a fluctuation frequency distribution detection process, in which the distribution of strain fluctuation frequencies caused by the vibration of the bridge cable 61 in the transverse direction is detected based on the strain fluctuations measured by the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B in the strain fluctuation measurement process. Here, the difference between the measurements by the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B is calculated to cancel out the strain fluctuation caused by the load acting in the axial direction of the bridge cable 61. This allows only the strain fluctuation caused by the vibration of the bridge cable 61 in the transverse direction to be extracted. By performing FFT processing on the strain fluctuations caused by the vibrations of the bridge cable 61 in the direction perpendicular to its axis, it is possible to detect the distribution of the frequency fluctuations of the strain caused by the vibrations of the bridge cable 61 in the direction perpendicular to its axis. After this, a natural frequency identification process is performed to identify the natural frequency of the bridge cable 61 based on the frequency distribution of the strain fluctuations of the bridge cable 61. Based on the identified natural frequency, the tension of the bridge cable 61 is calculated in a tension calculation process.

このように、第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、2つの光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを粘着テープ53で橋梁用ケーブル61に取り付けるという簡単な作業により、橋梁用ケーブル61の張力を検出することができる。また、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを、橋梁用ケーブル61の上端と下端に、軸直角断面において180°の角度を置いて配置し、これらの第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bの測定値の差分を取るので、橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動のみを抽出できる。したがって、橋梁用ケーブル61の固有振動数を良好な精度で特定することができて、橋梁用ケーブル61の張力を良好な精度で容易に検出することができる。 In this way, the seventh embodiment of the tension detection method for linear structural members can detect the tension of a bridge cable 61 through the simple process of attaching two optical fiber strain sensors 2A, 2B to the bridge cable 61 with adhesive tape 53. Furthermore, the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B are positioned at the upper and lower ends of the bridge cable 61, separated by an angle of 180° in the cross section perpendicular to the axis, and the difference between the measurements of these first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B is taken, thereby extracting only the vibration of the bridge cable 61 in the direction perpendicular to the axis. Therefore, the natural frequency of the bridge cable 61 can be determined with high accuracy, and the tension of the bridge cable 61 can be easily detected with high accuracy.

図11Aは、第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、橋梁用ケーブル61に光ファイバ式ひずみセンサ2Aを後付けした様子を示す平面図である。図11Bは、橋梁用ケーブル61に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けした様子を示す側面図であり、図11Cは、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bが後付けされた橋梁用ケーブル61の断面図である。本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、橋梁用ケーブル61の表面に、光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを、取付治具を用いて後付けする点が、第7実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法と異なる。第8実施形態において、第7実施形態と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 11A is a plan view showing the eighth embodiment of the tension detection method for linear members for structures, in which an optical fiber strain sensor 2A is retrofitted to a bridge cable 61. Figure 11B is a side view showing the bridge cable 61 to which first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B have been retrofitted, and Figure 11C is a cross-sectional view of the bridge cable 61 to which the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B have been retrofitted. The tension detection method for linear members for structures of this embodiment differs from the seventh embodiment of the tension detection method for linear members for structures in that the optical fiber strain sensors 2A, 2B are retrofitted to the surface of the bridge cable 61 using an attachment jig. In the eighth embodiment, components similar to those in the seventh embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、既存の橋梁用ケーブル61の表面に、2つの光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを、取付治具54A,54Bを用いて、橋梁用ケーブル61の上端と下端に後付けする。橋梁用ケーブル61の上端に取り付けられる第1の光ファイバ式ひずみセンサ2Aは、第1の取付治具54Aで取り付けられる。この第1の取付治具54Aは、ひずみ検出部2aの両側に配置され、橋梁用ケーブル61の表面に接する第1及び第2のケーブル固定部材55A,55Bを有する。これらのケーブル固定部材55A,55Bの橋梁用ケーブル61から遠い側の面には、第1の光ファイバ式ひずみセンサ2Aの光ファイバの部分を固定して支持する第1及び第2の光ファイバ固定体56A,56Bが、各々配置されている。橋梁用ケーブル61の下端に第2の光ファイバ式ひずみセンサ2Bを取り付ける第2の取付治具54Bは、第1の取付治具54Aと同様の第1及び第2のケーブル固定部材55A,55Bと、第1及び第2の光ファイバ固定体56A,56Bを有する。上記第1の取付治具54Aの第1のケーブル固定部材55Aと、上記第2の取付治具54Bの第1のケーブル固定部材55Aが、固定バンド57で互いに緊結されて、橋梁用ケーブル61の表面に固定されている。また、上記第1の取付治具54Aの第2のケーブル固定部材55Bと、上記第2の取付治具54Bの第2のケーブル固定部材55Bが、固定バンド57で互いに緊結されて、橋梁用ケーブル61の表面に固定されている。固定バンド57は、樹脂製の荷締めベルトや結束ベルトや結束バンド等で形成できるが、金属で形成された帯状体を用いてもよい。 In the eighth embodiment of the method for detecting tension in a linear structural member, two optical fiber strain sensors 2A, 2B are retrofitted to the upper and lower ends of an existing bridge cable 61 using mounting jigs 54A, 54B. The first optical fiber strain sensor 2A, which is attached to the upper end of the bridge cable 61, is attached using a first mounting jig 54A. This first mounting jig 54A has first and second cable fixing members 55A, 55B, which are arranged on both sides of the strain detection unit 2a and contact the surface of the bridge cable 61. First and second optical fiber fixing bodies 56A, 56B, which fix and support the optical fiber portion of the first optical fiber strain sensor 2A, are respectively arranged on the surfaces of these cable fixing members 55A, 55B, which are located away from the bridge cable 61. The second mounting jig 54B, which mounts the second optical fiber strain sensor 2B on the lower end of the bridge cable 61, has first and second cable fixing members 55A, 55B and first and second optical fiber fixing bodies 56A, 56B similar to those of the first mounting jig 54A. The first cable fixing member 55A of the first mounting jig 54A and the first cable fixing member 55A of the second mounting jig 54B are fastened to each other with a fastening band 57 and fixed to the surface of the bridge cable 61. The second cable fixing member 55B of the first mounting jig 54A and the second cable fixing member 55B of the second mounting jig 54B are fastened to each other with a fastening band 57 and fixed to the surface of the bridge cable 61. The fastening band 57 can be formed of a resin lashing belt, bundling belt, or bundling band, but a metal strip may also be used.

この第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法では、第6実施形態と同様に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを橋梁用ケーブル61に取り付けた後に、上記光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bによって橋梁用ケーブル61の振動を測定してひずみ変動測定工程を行う。この後、変動周波数分布検出工程を行い、上記ひずみ変動測定工程で第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bによって測定されたひずみの変動の差分に基づいて、橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動周波数の分布を検出する。この橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動についてFFT処理を行い、ひずみの変動周波数の分布を検出する。この後、固有振動数特定工程を行って橋梁用ケーブル61の固有振動数を特定し、特定された固有振動数に基づいて、張力算出工程により、橋梁用ケーブル61の張力を算出する。 In the eighth embodiment of the tension detection method for a linear member for a structure, similar to the sixth embodiment, first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B are attached to the bridge cable 61, and then the vibration of the bridge cable 61 is measured using the optical fiber strain sensors 2A and 2B to perform a strain fluctuation measurement process. This is followed by a fluctuation frequency distribution detection process, in which the distribution of strain fluctuation frequencies caused by the vibration of the bridge cable 61 in the transverse direction is detected based on the difference between the strain fluctuations measured by the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B in the strain fluctuation measurement process. This strain fluctuation caused by the vibration of the bridge cable 61 in the transverse direction is subjected to FFT processing to detect the distribution of strain fluctuation frequencies. This is followed by a natural frequency identification process to identify the natural frequency of the bridge cable 61, and then a tension calculation process to calculate the tension of the bridge cable 61 based on the identified natural frequency.

このように、第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを、第1及び第2の取付治具54A,54Bを用いて、橋梁用ケーブル61に容易に固定して、橋梁用ケーブル61のひずみ変動を測定し、橋梁用ケーブル61の軸直角方向の振動に起因するひずみ変動を検出することができる。その結果、橋梁用ケーブル61の張力を、良好な精度で容易に検出することができる。 In this way, the eighth embodiment of the tension detection method for a linear structural member allows the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B to be easily fixed to the bridge cable 61 using the first and second mounting jigs 54A, 54B, measuring strain fluctuations in the bridge cable 61 and detecting strain fluctuations caused by vibrations perpendicular to the axis of the bridge cable 61. As a result, the tension in the bridge cable 61 can be easily detected with good accuracy.

図12Aは、第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、橋梁用ケーブル61に光ファイバ式ひずみセンサ2Aを後付けした様子を示す平面図である。図12Bは、橋梁用ケーブル61に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けした様子を示す側面図であり、図12Cは、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bが後付けされた橋梁用ケーブル61の断面図である。本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、橋梁用ケーブル61の表面に光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けする取付治具の構造が異なる点が、第8実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法と異なる。第9実施形態において、第8実施形態と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 12A is a plan view showing the ninth embodiment of the tension detection method for linear members for structures, in which an optical fiber strain sensor 2A is retrofitted to a bridge cable 61. Figure 12B is a side view showing the bridge cable 61 to which first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B have been retrofitted, and Figure 12C is a cross-sectional view of the bridge cable 61 to which the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B have been retrofitted. The tension detection method for linear members for structures of this embodiment differs from the eighth embodiment of the tension detection method for linear members for structures in that the structure of the mounting jig for retrofitting the optical fiber strain sensors 2A, 2B to the surface of the bridge cable 61 is different. In the ninth embodiment, components similar to those in the eighth embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、既存の橋梁用ケーブル61の表面に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを、第1及び第2の取付治具62A,62Bで各々後付けする。これらの取付治具62A,62Bは、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bのひずみの測定値を増幅する増幅型取付治具である。第1の増幅型取付治具62Aは、第1の光ファイバ式ひずみセンサ2Aを、橋梁用ケーブル61の上端に取り付ける。この第1の増幅型取付治具62Aは、ひずみ検出部2aの両側に配置され、橋梁用ケーブル61の表面に接するケーブル固定部材63A,63Bを有する。これらのケーブル固定部材63A,63Bに、橋梁用ケーブル61と平行に延在すると共に、互いに接近する方向に延びる2つの延在部材64A,64Bの基端が固定されている。延在部材64A,64Bは、棒状の材料で形成するのが好ましいが、断面形状は特に限定されない。この2つの延在部材64A,64Bの先端には、第1の光ファイバ式ひずみセンサ2Aのひずみ検出部2aの両側を固定する光ファイバ固定体65A,65Bが夫々設けられている。橋梁用ケーブル61の下端に第2の光ファイバ式ひずみセンサ2Bを取り付ける第2の増幅型取付治具62Bは、第1の増幅型取付治具62Aと同様のケーブル固定部材63A,63Bと、延在部材64A,64Bと、光ファイバ固定体65A,65Bを有する。上記第1の増幅型取付治具62Aの第1のケーブル固定部材63Aと、上記第2の増幅型取付治具62Bの第1のケーブル固定部材63Aが、固定バンド57で互いに緊結されて、橋梁用ケーブル61の表面に固定されている。また、上記第1の増幅型取付治具62Aの第2のケーブル固定部材63Bと、上記第2の増幅型取付治具62Bの第2のケーブル固定部材63Bが、固定バンド57で互いに緊結されて、橋梁用ケーブル61の表面に固定されている。 In the ninth embodiment of the method for detecting tension in a linear structural member, first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B are retrofitted to the surface of an existing bridge cable 61 using first and second mounting jigs 62A and 62B, respectively. These mounting jigs 62A and 62B are amplification-type mounting jigs that amplify the strain measurements of the first and second optical fiber strain sensors 2A and 2B. The first amplification-type mounting jig 62A mounts the first optical fiber strain sensor 2A to the upper end of the bridge cable 61. This first amplification-type mounting jig 62A is arranged on both sides of the strain detection unit 2a and has cable fixing members 63A and 63B that contact the surface of the bridge cable 61. The base ends of two extension members 64A, 64B, which extend parallel to the bridge cable 61 and approach each other, are fixed to these cable fixing members 63A, 63B. The extension members 64A, 64B are preferably formed from a rod-shaped material, but their cross-sectional shapes are not particularly limited. Optical fiber fixers 65A, 65B are provided at the tips of the two extension members 64A, 64B, respectively, to fix both sides of the strain detection unit 2a of the first optical fiber strain sensor 2A. The second amplifying type mounting jig 62B, which mounts the second optical fiber strain sensor 2B to the lower end of the bridge cable 61, has the same cable fixing members 63A, 63B as the first amplifying type mounting jig 62A, the extension members 64A, 64B, and the optical fiber fixers 65A, 65B. The first cable fixing member 63A of the first amplifying type mounting jig 62A and the first cable fixing member 63A of the second amplifying type mounting jig 62B are fastened together with a fixing band 57 and fixed to the surface of the bridge cable 61. Furthermore, the second cable fixing member 63B of the first amplifying type mounting jig 62A and the second cable fixing member 63B of the second amplifying type mounting jig 62B are fastened together with a fixing band 57 and fixed to the surface of the bridge cable 61.

第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法で使用される増幅型取付治具62Aは、光ファイバ式ひずみセンサ2の検出部2aによって測定する橋梁用ケーブル61のひずみを、増幅することができる。検出部2aで測定されるひずみε10は、図12Bに示す2つの光ファイバ固定体65A,65Bの相互間の距離Lに対してΔLの変位が生じた場合、ε10=ΔL/Lと表すことができる。ここで、この変位ΔLは、2つのケーブル固定部材63A,63Bの相互間の距離Lに対して生じる変位と同一であるため、これらのケーブル固定部材63A,63Bの間で生じるひずみε20は、ε20=ΔL/Lと表すことができる。これらより、検出部2aで測定されるひずみε10と、ケーブル固定部材63A,63Bの間に生じるひずみであって、橋梁用ケーブル61に実際に生じるひずみε20との間には、ε10=ε20・(L/L)の関係が成立する。 The amplifying mounting jig 62A used in the tension detection method for a linear member for a structure of the ninth embodiment can amplify the strain of a bridge cable 61 measured by the detecting unit 2a of the optical fiber strain sensor 2. When a displacement of ΔL occurs with respect to the distance L3 between two optical fiber fixed bodies 65A, 65B shown in Figure 12B, the strain ε10 measured by the detecting unit 2a can be expressed as ε10 = ΔL/ L3 . Here, this displacement ΔL is the same as the displacement occurring with respect to the distance L4 between two cable fixing members 63A, 63B, so the strain ε20 occurring between these cable fixing members 63A, 63B can be expressed as ε20 = ΔL/ L4 . From these, the relationship ε 10 = ε 20 · (L 4 /L 3 ) holds between the strain ε 10 measured by the detection unit 2 a and the strain ε 20 that occurs between the cable fixing members 63A , 63B and that actually occurs in the bridge cable 61.

このように、第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法で用いる増幅型取付治具62Aは、橋梁用ケーブル61の表面に接するケーブル固定部材63A,63Bに、2つの延在部材64A,64Bの基端が固定され、これらの延在部材64A,64Bの先端に設けられた光ファイバ固定体65A,65Bで光ファイバ式ひずみセンサ2Aのひずみ検出部2aの両側を固定するので、橋梁用ケーブル61のひずみを増幅して測定することができる。すなわち、ケーブル固定部材63A,63Bの間の変位を、変位伝達手段として機能する延在部材64A,64Bによって伝達し、光ファイバ固定体65A,65Bの間の検出部2aで測定することにより、光ファイバ式ひずみセンサ2で測定するひずみを増幅することができる。このようなひずみの増幅効果は、第1の増幅型取付治具62Aと第2の増幅型取付治具62Bのいずれも同様に発揮できる。その結果、橋梁用ケーブル61に生じるひずみの変動を、安定して良好な精度で測定することができる。 In this way, the amplifying mounting jig 62A used in the ninth embodiment of the method for detecting tension in a linear structural member has the base ends of two extension members 64A, 64B fixed to cable fixing members 63A, 63B that contact the surface of the bridge cable 61. The optical fiber fixing members 65A, 65B provided at the tips of these extension members 64A, 64B fix both sides of the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2A, thereby amplifying and measuring the strain in the bridge cable 61. In other words, the displacement between the cable fixing members 63A, 63B is transmitted by the extension members 64A, 64B, which function as a displacement transmission means, and measured by the detection unit 2a between the optical fiber fixing members 65A, 65B, thereby amplifying the strain measured by the optical fiber strain sensor 2. This strain amplification effect can be achieved in both the first amplifying mounting jig 62A and the second amplifying mounting jig 62B. As a result, strain fluctuations occurring in the bridge cable 61 can be measured stably and with good accuracy.

図13Aは、第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、橋梁用ケーブル61に光ファイバ式ひずみセンサ2Aを後付けした様子を示す平面図である。図13Bは、橋梁用ケーブル61に、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けした様子を示す側面図であり、図13Cは、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bが後付けされた橋梁用ケーブル61の断面図である。本実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法は、橋梁用ケーブル61の表面に光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けする取付治具の固定構造が異なる点が、第9実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法と異なる。第10実施形態において、第9実施形態と同様の構成部分には同一の符号を用いて、詳細な説明を省略する。 Figure 13A is a plan view showing the state in which an optical fiber strain sensor 2A is retrofitted to a bridge cable 61 in the tension detection method for a linear member for a structure of the tenth embodiment. Figure 13B is a side view showing the state in which first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B are retrofitted to a bridge cable 61, and Figure 13C is a cross-sectional view of the bridge cable 61 to which the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B have been retrofitted. The tension detection method for a linear member for a structure of this embodiment differs from the tension detection method for a linear member for a structure of the ninth embodiment in that the fixing structure of the mounting jig for retrofitting the optical fiber strain sensors 2A, 2B to the surface of the bridge cable 61 is different. In the tenth embodiment, the same components as in the ninth embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法では、既存の橋梁用ケーブル61に第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを後付けするため、第9実施形態と同様の第1及び第2の増幅型取付治具62A,62Bを用いる。すなわち、第1及び第2の増幅型取付治具62A,62Bは、橋梁用ケーブル61の表面に接するケーブル固定部材63A,63Bと、このケーブル固定部材63A,63Bに基端が固定された2つの延在部材64A,64Bと、これらの延在部材64A,64Bの先端に設けられて光ファイバ式ひずみセンサ2Aのひずみ検出部2aの両側を固定する2つの光ファイバ固定体65A,65Bを備える。第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法では、上記第1及び第2の増幅型取付治具62A,62Bを、固定バンド57に替えて、金属製の固定リング73,73によって互いに固定している。この固定リング73,73は、ケーブル固定部材63A,63Bが中央に各々挿通された2つの半円弧状の金属製のベルトを、橋梁用ケーブル61の表面を取り囲むように配置し、これらのボルトの端部に形成されたフランジをボルト74で互いに固定して橋梁用ケーブル61に装着されている。この固定リング73,73により、第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを橋梁用ケーブル61の表面に強固に固定することができる。その結果、橋梁用ケーブル61に生じるひずみの変動を、後付けした第1及び第2の光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bにより、安定して良好な精度で測定することができる。 In the tenth embodiment of the method for detecting tension in a linear member for a structure, first and second amplified mounting jigs 62A, 62B similar to those in the ninth embodiment are used to retrofit first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B to an existing bridge cable 61. That is, the first and second amplified mounting jigs 62A, 62B include cable fixing members 63A, 63B that contact the surface of the bridge cable 61, two extension members 64A, 64B whose base ends are fixed to the cable fixing members 63A, 63B, and two optical fiber fixing bodies 65A, 65B that are provided at the tips of the extension members 64A, 64B and fix both sides of the strain detection unit 2a of the optical fiber strain sensor 2A. In the tenth embodiment of the tension detection method for a linear structural member, the first and second amplifying mounting jigs 62A, 62B are secured to each other by metal fixing rings 73, 73, instead of the fixing band 57. These fixing rings 73, 73 are attached to the bridge cable 61 by placing two semicircular metal belts, each with a cable fixing member 63A, 63B inserted through its center, around the surface of the bridge cable 61. The flanges formed on the ends of the bolts are fastened to each other with bolts 74. These fixing rings 73, 73 firmly secure the first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B to the surface of the bridge cable 61. As a result, strain fluctuations occurring in the bridge cable 61 can be measured stably and accurately by the retrofitted first and second optical fiber strain sensors 2A, 2B.

上記第7乃至第10実施形態の構造物用線状部材の張力検出方法において、光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bを、橋梁用ケーブル61の上端と下端に配置したが、鉛直方向において互いに異なる位置であれば、他の位置に配置してもよい。また、光ファイバ式ひずみセンサ2A,2Bは、橋梁用ケーブル61の軸直角断面において180°の角度を置いて配置したが、他の角度でもよく、例えば90°の角度を置いて配置してもよい。また、橋梁用ケーブル61に配置する光ファイバセンサ2の数は、1個でもよい。 In the tension detection methods for linear structural members of the seventh to tenth embodiments, the optical fiber strain sensors 2A, 2B are placed at the upper and lower ends of the bridge cable 61, but they may be placed at other positions as long as they are different positions in the vertical direction. Furthermore, the optical fiber strain sensors 2A, 2B are placed at an angle of 180° in the cross section perpendicular to the axis of the bridge cable 61, but they may be placed at other angles, such as an angle of 90°. Furthermore, the number of optical fiber sensors 2 placed on the bridge cable 61 may be just one.

また、上記各実施形態において、光ファイバ式ひずみセンサ2はFBGセンサを用いたが、ブリルアン散乱式光ファイバセンサ等の他のひずみ測定原理を応用した光ファイバ式ひずみセンサを用いてもよい。 In addition, in each of the above embodiments, an FBG sensor is used as the optical fiber strain sensor 2, but an optical fiber strain sensor that applies other strain measurement principles, such as a Brillouin scattering optical fiber sensor, may also be used.

また、上記各実施形態において、橋梁用ケーブル1,61及びセンサ内蔵型橋梁用ケーブル11,21,31,41,51は、複数の素線を平行に配列して形成された芯材14を有したが、張力を伝達するものであれば、ケーブルの芯材の形態はこれに限定されない。例えば、本発明は、亜鉛メッキPC鋼撚り線等のように、鋼撚り線で形成された芯材を有するケーブルにも適用できる。この場合、光ファイバ式ひずみセンサ2は鋼撚り線に撚り込む必要が無く、芯材の延在方向と平行に、芯材の表面又は表面の近傍に配置すればよい。 In addition, in the above embodiments, the bridge cables 1, 61 and the sensor-embedded bridge cables 11, 21, 31, 41, and 51 have a core 14 formed by arranging multiple wires in parallel, but the shape of the cable core is not limited to this as long as it transmits tension. For example, the present invention can also be applied to cables with cores formed from steel strands, such as galvanized PC steel strands. In this case, the optical fiber strain sensor 2 does not need to be twisted into the steel strands, and can simply be placed on or near the surface of the core, parallel to the extension direction of the core.

また、上記各実施形態では、構造物としての橋梁に使用されている線状部材としてのケーブルの張力を検出したが、橋梁は、斜張橋やニールセンローゼ橋等の種々の形態のものが該当する。また、線状部材は、桁等を介して床版を吊るために使用されるもののほか、プレストレストコンクリートに関して張力を受け持つために使用されるPC鋼線やPC鋼撚り線やPC鋼棒も該当する。特に、外装型の外ケーブル補強構造を有するプレストレストコンクリートのPC鋼線やPC鋼棒の張力を測定する場合に、本発明は有効である。また、構造物は橋梁に限定されず、種々の土木構造物や建築構造物等が該当する。また、線状部材は、ケーブルに限定されず、例えば鋼線や鋼棒等、張力を受け持つために使用される線状の部材が広く該当する。 In addition, in the above embodiments, the tension of a cable, which is a linear member used in a bridge structure, is detected. However, bridges of various types, such as cable-stayed bridges and Nielsen-Lohse bridges, are applicable. Furthermore, linear members include those used to suspend deck slabs via girders, as well as PC steel wires, PC steel strands, and PC steel rods used to bear tension in prestressed concrete. The present invention is particularly effective when measuring the tension of PC steel wires and PC steel rods in prestressed concrete with an exterior-type external cable reinforcement structure. Furthermore, structures are not limited to bridges, but include various civil engineering structures and architectural structures. Furthermore, linear members are not limited to cables, but include a wide range of linear members used to bear tension, such as steel wires and steel rods.

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、多くの変形が、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications are possible within the technical scope of the present invention by those skilled in the art.

1,61 橋梁用ケーブル
11,21,31,41,51 センサ内蔵型橋梁用ケーブル
2,2A,2B 光ファイバ式ひずみセンサ
2a 光ファイバ式ひずみセンサのひずみ検出部
3 FBG測定器
4 パーソナルコンピュータ
12 ソケット部
14 芯材
15 保護膜
16,22 外とう管
20 コネクタ
23 テープ固定部
24 防錆層
26 固定部材
35 保護層
36,43 保護容器
37A,37B,44A,44B 保護容器の固定部
38A,38B,56A,56B,65A,65B 光ファイバ固定体
43a 固定容器
43b 摺動管
53 粘着テープ
54A,54B 光ファイバ式ひずみセンサの取付治具
55A,55B,63A,63B ケーブル固定部材
57 固定バンド
62A,62B 光ファイバ式ひずみセンサの増幅型取付治具
64A,64B 延在部材
73 固定リング
74 ボルト
REFERENCE SIGNS LIST 1, 61 Bridge cable 11, 21, 31, 41, 51 Sensor-embedded bridge cable 2, 2A, 2B Optical fiber strain sensor 2a Strain detection section of optical fiber strain sensor 3 FBG measuring instrument 4 Personal computer 12 Socket section 14 Core material 15 Protective film 16, 22 Outer tube 20 Connector 23 Tape fixing section 24 Anti-rust layer 26 Fixing member 35 Protective layer 36, 43 Protective container 37A, 37B, 44A, 44B Fixing section of protective container 38A, 38B, 56A, 56B, 65A, 65B Optical fiber fixing body 43a Fixing container 43b Sliding tube 53 Adhesive tape 54A, 54B Mounting jig for optical fiber strain sensor 55A, 55B, 63A, 63B Cable fixing member 57 Fixing band 62A, 62B Amplifying type mounting jig for optical fiber strain sensor 64A, 64B Extension member 73 Fixing ring 74 Bolt

Claims (12)

構造物に使用された線状部材に作用している張力を検出する張力検出方法であって、
上記線状部材に設置された光ファイバ式ひずみセンサにより、上記線状部材のひずみの変動を測定するひずみ変動測定工程と、
上記ひずみ変動測定工程で測定されたひずみの変動に基づいて、上記線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動周波数の分布を検出する変動周波数分布検出工程と、
上記変動周波数分布検出工程で検出されたひずみの変動周波数分布に基づいて、上記線状部材の固有振動数を特定する固有振動数特定工程と、
上記固有振動数特定工程で特定された固有振動数に基づいて、上記線状部材の張力を算出する張力算出工程と
を備えることを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
A tension detection method for detecting tension acting on a linear member used in a structure, comprising:
a strain fluctuation measuring step of measuring a strain fluctuation of the linear member using an optical fiber strain sensor installed on the linear member ;
a fluctuation frequency distribution detection step of detecting a distribution of fluctuation frequencies of strain caused by vibration of the linear member in the axis-perpendicular direction based on the fluctuation of strain measured in the strain fluctuation measurement step;
a natural frequency specifying step of specifying a natural frequency of the linear member based on the strain fluctuation frequency distribution detected in the fluctuation frequency distribution detecting step;
A method for detecting tension in a linear member for a structure, comprising a tension calculation step of calculating the tension in the linear member based on the natural frequency identified in the natural frequency identification step.
請求項1に記載の構造物用線状部材の張力検出方法において、
上記ひずみ変動測定工程では、上記線状部材の周面の近傍に、断面において互いに90°又は180°の角度を置いて配置された複数の光ファイバ式ひずみセンサにより、ひずみの変動を測定することを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
2. The method for detecting tension of a linear member for a structure according to claim 1,
The strain fluctuation measuring process is a method for detecting tension in a linear member for a structure, characterized in that the strain fluctuation is measured using a plurality of optical fiber strain sensors arranged near the peripheral surface of the linear member at angles of 90° or 180° to each other in cross section.
請求項2に記載の構造物用線状部材の張力検出方法において、
上記変動周波数分布検出工程では、上記光ファイバ式ひずみセンサのうちの2つによる測定値の差分に基づいて、線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出することを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
3. The method for detecting tension of a linear member for a structure according to claim 2,
The method for detecting tension in a linear member for a structure is characterized in that, in the fluctuation frequency distribution detection process, fluctuations in strain caused by vibrations perpendicular to the axis of the linear member are detected based on the difference between the measurement values obtained by two of the optical fiber strain sensors.
請求項1に記載の構造物用線状部材の張力検出方法において、
上記光ファイバ式ひずみセンサが、上記線状部材に予め内蔵されていることを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
2. The method for detecting tension of a linear member for a structure according to claim 1,
A method for detecting tension in a linear member for a structure, characterized in that the optical fiber strain sensor is built into the linear member in advance.
請求項1に記載の構造物用線状部材の張力検出方法において、
上記光ファイバ式ひずみセンサが、上記線状部材のひずみを増幅する治具を介して、上記線状部材の表面に後付けされたものであることを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
2. The method for detecting tension of a linear member for a structure according to claim 1,
A method for detecting tension in a linear member for a structure, characterized in that the optical fiber strain sensor is retrofitted to the surface of the linear member via a jig that amplifies the strain of the linear member.
請求項1に記載の構造物用線状部材の張力検出方法において、
上記光ファイバ式ひずみセンサが、上記線状部材の表面に粘着テープで後付けされたものであることを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
2. The method for detecting tension of a linear member for a structure according to claim 1,
A method for detecting tension in a linear member for a structure, characterized in that the optical fiber strain sensor is attached to the surface of the linear member with adhesive tape.
請求項1乃至6のいずれかに記載の構造物用線状部材の張力検出方法において、
上記光ファイバ式ひずみセンサが、FBGセンサであることを特徴とする構造物用線状部材の張力検出方法。
7. The method for detecting tension of a linear member for a structure according to claim 1,
A method for detecting tension in a linear member for a structure, wherein the optical fiber strain sensor is an FBG sensor.
張力を受け持つために構造物に使用される線状部材であって、
張力を伝達する芯材と、
上記芯材の表面の近傍に両端が固定された保護容器と、
上記保護容器内に収容され、上記保護容器の両端の固定部分の近傍で、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が上記保護容器に各々固定され、この線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出するFBGセンサと、
上記芯材と、上記FBGセンサが収容された保護容器とを被覆する保護材と
を備えることを特徴とする構造物用線状部材。
A linear member used in a structure to bear tension,
A core material that transmits tension;
a protective container having both ends fixed near the surface of the core material;
an FBG sensor housed within the protective container, with both sides of a strain detection unit sandwiched between them fixed to the protective container near fixed portions at both ends of the protective container, and detecting strain fluctuations caused by vibrations of the linear member in the axis-perpendicular direction ;
A linear member for a structure, comprising: a protective material that covers the core material and the protective container in which the FBG sensor is housed.
張力を受け持つために構造物に使用される線状部材であって、
張力を伝達する芯材と、
上記芯材の表面の近傍に両端が固定された固定部と、これらの固定部の間に設けられ、長手方向に伸縮可能に形成された伸縮部とを有する保護容器と、
上記保護容器内に収容され、上記保護容器の両端の固定部分よりも内側の位置で、ひずみの検出部を挟んだ両側部分が上記保護容器に固定され、この線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出するFBGセンサと、
上記芯材と、上記FBGセンサが収容された保護容器を被覆する保護材と
を備えることを特徴とする構造物用線状部材。
A linear member used in a structure to bear tension,
A core material that transmits tension;
a protective container having fixed portions whose both ends are fixed near the surface of the core material, and an expandable portion provided between the fixed portions and formed to be expandable in the longitudinal direction;
an FBG sensor housed within the protective container, with both sides of a strain detection unit sandwiched between them fixed to the protective container at positions inside fixed portions at both ends of the protective container, and which detects strain fluctuations caused by vibrations of the linear member in the axis-perpendicular direction ;
A linear member for a structure, comprising the core material and a protective material that covers a protective container in which the FBG sensor is housed.
張力を受け持つために構造物に使用される線状部材であって、
張力を伝達する芯材と、
上記芯材の表面部分に粘着テープで張り付けられ、軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出するFBGセンサと、
上記芯材と、上記FBGセンサを張り付けた粘着テープを被覆する保護材と
を備えることを特徴とする構造物用線状部材。
A linear member used in a structure to bear tension,
A core material that transmits tension;
an FBG sensor attached to a surface of the core material with adhesive tape to detect strain fluctuations caused by vibrations in the direction perpendicular to the axis ;
A linear member for a structure, comprising the core material and a protective material that covers the adhesive tape to which the FBG sensor is attached.
請求項8乃至10のいずれかに記載の構造物用線状部材において、
端部の近傍に、上記FBGセンサに接続するためのコネクタが設けられていることを特徴とする構造物用線状部材。
The linear member for a structure according to any one of claims 8 to 10,
A linear member for use in a structure, characterized in that a connector for connecting to the FBG sensor is provided near an end portion.
張力が作用している構造物用の線状部材に、この線状部材の軸直角方向の振動に起因するひずみの変動を検出するFBGセンサを設置するためのセンサ設置治具であって、
上記線状部材の表面に、この線状部材の軸方向に所定間隔をおいて固定される2つの固定部材と、
基端が上記2つの固定部材に各々固定され、上記線状部材と平行に延在すると共に、先端が互いに接近する方向に延びる2つの延在部材と、
上記2つの延在部材の先端に各々設けられ、FBGセンサのひずみ検出部の両側を固定する2つのセンサ固定体と
を備えることを特徴とする構造物用線状部材用センサ設置治具。
A sensor installation jig for installing an FBG sensor on a linear member for a structure to which tension is applied, the FBG sensor detecting a change in strain caused by vibration of the linear member in a direction perpendicular to the axis,
two fixing members fixed to the surface of the linear member at a predetermined interval in the axial direction of the linear member;
two extending members whose base ends are fixed to the two fixing members, extend parallel to the linear member, and whose tip ends extend in directions approaching each other;
A sensor installation jig for a linear member for a structure, characterized in that it comprises two sensor fixing bodies that are respectively provided at the tips of the two extension members and that fix both sides of the strain detection portion of the FBG sensor.
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