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Sep 26, 2023

橋梁建設中の一時的なケーブル力モニタリング技術

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7689 (2022) この記事を引用 1749 アクセス 3 引用 メトリクスの詳細 この記事では、現在のケーブル力モニタリングの比較分析を扱います

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7689 (2022) この記事を引用

1749 アクセス

3 引用

メトリクスの詳細

この記事では、現在のケーブル力監視技術の比較分析を扱います。 さらに、建設段階での 3 つのケーブル応力モニタリング技術の経験が含まれます: (a) ケーブルのアクティブ固定部へのロード セルの設置、(b) 一方向ひずみゲージの設置、および (c) 評価加速度計の設置による振動ワイヤ技術を適用したケーブル内の応力の測定。 分析された各技術の主な利点と欠点は、スペインで最近建設された最も特異な高架橋の 1 つであるタホ高架橋の建設プロセスの文脈で強調されています。

大径間を克服するために土木技術者が提案した解決策の 1 つは、斜張橋または吊り橋を使用することです。 これらの構造の重要な要素は、周期的な交通荷重、風荷重、その他の運用負荷などの動的荷重や環境影響 2 によって引き起こされる疲労や腐食 1 に関連する問題や損傷に対するケーブルの脆弱性にあります。 構造健全性監視システム (SHMS) は、構造物のメンテナンスに非常に役立つツールです。 SHMS 設計の主な段階の 1 つは、構造の動作を定義するパラメータを特定することです 3、4。 建設段階の一時的な吊り下げケーブルにも同じ問題があり、この記事で詳しく説明するのはこの段階です。

使用中のケーブルの応力、疲労、腐食損傷を評価するための最も重要なパラメータは、これらの構造要素の経時的な軸応力の履歴記録です。 このパラメータは、橋梁の支持ケーブルおよび吊り下げケーブルの安全状態による損傷の有用な指標として認識されており、この指標のリアルタイム監視は、これらの構造要素の疲労損傷の可能性を評価するために不可欠となっています。 このため、構造性能の監視と評価は、斜張構造または吊り下げ構造の安全性と耐久性を確保するための標準的な手法となっています6、7、8、9。

橋梁の支柱ケーブルの安全状態を診断するために 9、超音波検査、磁束漏れ検出技術 10、X 線など、いくつかの種類の非破壊検査が使用されています。 これらの手法は効果的ではありますが、サービス停止期間の評価により適しています。

一方で、ロードセル9、10、11、12、13、14、15、光ファイバーブラッググレーティングセンサー16、または弾性磁気ひずみセンサー17、18など、橋梁ケーブルのひずみを直接測定するためのさまざまなデバイスが開発されています。

これらのセンサーは、その特殊なテクノロジーのおかげで、ケーブルが受ける応力を正確に判断することができ、構造監視システム (SMS) に接続すると、ケーブル応力の長期履歴記録を作成することもできます。遠隔地からリアルタイムでこのデータにアクセスできるようになります。

一方、橋梁ケーブルの応力を迅速に評価するための最も一般的な間接的な方法は、振動ワイヤ技術です。 この方法は、ケーブル応力とその振動周波数の関係に基づいており、サスペンション ケーブルの自由振動中の加速度の記録から正確に特定できます19、20、21、22、23、24。 この方法を適用するには、自由振動領域中の振動周波数を特定することにより、橋梁の吊り下げケーブルの応力をリアルタイムで決定できるスペクトル分解技術の使用が必要です25、26、27、28、29、30。 31.

それぞれの測定技術には多くの種類のセンサーがあります32、33、34、35。

電子センサーは、測定値 (測定対象のパラメーター) を電圧、電流、抵抗、静電容量、またはインダクタンスの変化に変換します。 電気センサーにはさまざまな種類があり、多くの場合、データロガー システムとのインターフェースが非常に簡単です。 例としては、ポテンショメータ変位センサ、抵抗ひずみゲージ、ロードセル、MEMS36 傾斜計、圧電センサなどがあります。 電気センサーは多くの場合比較的安価ですが、ドリフトの影響を受けやすく、電力線などの電磁障害の影響を受けたり損傷したりする可能性があります。