光纤观察桥架是否牢固

光纤观察桥架是否牢固

Tsukidate高架桥(图片由Kajima Corporation提供)

筑地高架桥,支持震后重建

东日本大地震后的恢复交通基础设施建设正在进行中

2011年3月的东日本大地震造成了毁灭性的破坏。虽然破坏影响了广泛的领域,但铁路、公路和其他运输网络的中断尤其对当地社区产生了重大影响。道路实际上是紧急运送支援人员和救灾物资不可缺少的通道,提醒我们连接受灾地区和内陆地区的重要性。快速从地震破坏中恢复的一个主要项目是东北-中央高速公路,索马-福岛公路,住友电气为道路上的Tsukidate高架桥的建设提供了预应力钢和相关产品。

东北-中部高速索马-福岛路
东北-中部高速索马-福岛路
东北-中部高速索马-福岛路

挑战盐和冻害努力延长桥梁的使用寿命

森田幸彦先生,鹿岛公司
森田幸彦先生,鹿岛公司

Tsukidate高架桥长462米,是Soma-Fukushima路上最长的预应力混凝土桥梁之一。负责施工管理的是鹿岛株式会社的盛田幸彦先生。

“这座桥的特点之一是使用寿命长。该位置暴露在盐和冻害的高风险中,因此从长期角度来看,需要高耐久性来降低生命周期成本。除了混凝土的质量外,高度耐用的预应力钢绞线也是必不可少的。”

为了满足这种需求,住友电气提供了除普通耐腐蚀涂层外还涂有PE涂层的高耐腐蚀预应力钢绞线。为该项目提供的锚固系统也有防止盐损伤的规范,如涂环氧薄膜。

预应力钢索抗拉强度监测

光纤嵌束
光纤嵌束

住友电机还在建筑工作中引入了一项开创性的技术,即“光纤嵌入链”,其中光纤被纳入预应力钢和相关产品。这使得光纤上产生的应变的测量能够评估整个预应力钢索长度上的张力分布,这是传统技术难以实现的。光纤表面涂有环氧树脂,在施工过程中无损坏风险,可长期用于测量。该产品是由鹿岛株式会社,Hien Electric Industries, Ltd.和住友电机三家公司共同开发的。Kajima Corporation的Naoki Sogabe先生是领导开发的成员之一。

Kajima公司的Naoki Sogabe先生
Kajima公司的Naoki Sogabe先生

“对于像筑地高架桥这样的预应力混凝土桥梁的施工和维护/管理,有必要控制预应力钢索的抗拉强度。为此,我们计划实现用光纤测量抗拉强度的想法,这是鹿岛株式会社考虑了很长时间的想法。为了克服将预应力钢绞线与光纤集成的挑战,作为预应力钢及相关产品的专家,住友电机的技术不可或缺。”

预应力钢绞线与光纤一体化施工现场出现问题

Masashi Oikawa负责光纤嵌入链的开发。
Masashi Oikawa负责光纤嵌入链的开发。

住友电气负责开发的人是Masashi Oikawa。

“我们开发了一种技术,将光纤并入环氧树脂,并完全整合在一起,这样就可以增加长寿命的传感器功能,同时保持预应力钢绞线的高耐久性。另一方面,坚固的涂层使得从预应力钢绞线中取出连接到测量设备的光纤极其困难。起初,要人工切割涂层以取出纤维,这花费了大量时间,影响了施工工作的进度。”

Oikawa和其他工作人员将他们在过去的技术发展中积累的知识集中在解决问题上。由于反复考虑工具和方法,他们成功地缩短了去除涂层和取出光纤的时间,从而实现了产品的实际使用。

“利用光纤传感器管理抗拉强度是相当开创性的。未来的任务是有效地利用监测数据。我们希望与住友电气的工作人员合作,从全面的角度提高维护和管理技术的复杂性。”(上文提到的Sogabe先生)。

此外,SmART Cell™也已应用于Tsukidate高架桥,这是由住友电气开发的磁张力传感器,可精确测量拉力。除了开发和供应预应力钢绞线和锚固系统外,广泛的相关系统产品有助于提高预应力混凝土技术的可靠性。

智能手机
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测量接线
测量接线
测量工作(图片由Kajima Corporation提供)
测量工作(图片由Kajima Corporation提供)

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