用光纤测量建筑钢筋的张力

2016-11-010阅读0

  鹿岛2016年10月27日宣布,运用基于光纤的应变测量技术,开发出了测量预应力混凝土(PC)中PC钢筋张力的技术。使用该技术对日本国道115号公路上的月馆高架桥(福岛县伊达市)上部工程的内部及外部钢筋进行了测量,结果显示,该方法能够在现场高精度测量预应力钢筋拉伸作业时的张力,以及固定后及施工结束后的导入张力(压缩混凝土的力)分布。

  

日本国道115号月馆高架桥上部工程使用了此次开发的技术

  2016年1月拍摄(照片出自鹿岛新闻发布资料)

  要想确保PC构件的品质和耐久性,重要的是要在施工时使所规定的张力准确导入PC钢筋,同时在供用中还要保持必要的导入张力。以前在测量张力时只在施工時根据油压泵的压力值和PC钢筋的拉伸度来间接实施评测,而且一直未能确立在固定后对PC钢筋全长实施测量的手段。

  

计测技术的示意图

  (图片出自鹿岛新闻发布资料)

  此次着眼于拥有20年以上经验的光纤应变计测技术,通过将光纤与PC钢筋一体化,开发出了可在任意位置对PC钢筋的张力直接实施测量的技术。只要事先将光纤延伸至人无法出入的场所,在供用后也可随时测量导入张力,还可为提高PC构件在维护管理上的水平及效率做出贡献。

  

裸线型(左)和ECF型(右)光纤嵌入式PC钢筋

  (照片出自鹿岛新闻发布资料)

  射入光纤内的光在传播的同时向所有方向散射。该散射光的波长会随着光纤产生的应变而发生变化,因此只要分析散射光,便可掌握光纤在何处发生了多大程度的应变,确定其位置和大小。此次开发了向PC钢筋直接嵌入光纤的“裸线型”,以及在内部填充型环氧树脂覆层PC钢筋的覆层中埋设光纤的“ECF(Epoxy Coated and Filled)型”两种。

  

测量结果的示例

  (图片出自鹿岛新闻发布资料)

  在月馆高架桥上部工程中,此次在P1桥墩的内部钢筋(延長約13m)及P1-P2间的中央连接下床板钢筋(延长约36m)中使用了裸线型钢筋,在P2-P4间的外部钢筋(延長約183m)中使用了ECF型钢筋。鹿岛确认两种钢筋均可在PC钢筋全长高精度测量张力分布。另外还确认,P1桥墩的内部钢筋在将光纤从固定部延长至箱梁后实施再测量时,能够在PC钢缆全长测量导入张力的分布,还可用于维护管理。

  

利用光纤嵌入式PB钢筋的测量情况

  (照片出自鹿岛新闻发布资料)

  此次的技术由鹿岛与住友电工Steel Wire 、HIEN电工共同开发。今后还将瞄准用于防止斜面及斜坡崩塌的地锚用途,继续推进开发。(特约撰稿人:工藤 宗介)

  (全文完)