バックルプレート床版の輪荷重走行における AE モニタリングの適用性
首都大学東京 学生会員 ○古川歩，正会員 大野健太郎 首都大学東京 正会員 宇治公隆，正会員 上野敦 東京都土木技術支援・人材育成センター 正会員 関口幹夫，正会員 大石雅登
1. はじめに
東京都が管理する橋梁は高齢化が進んでおり、都は、「橋梁に関する中長期計画」1)を策定した。その計画 において国の重要文化財である清洲橋、永代橋は長寿命化橋梁に区分され、それらの橋梁にはバックルプレー ト床版（以下、BP床版）が採用されている。しかし、BP床版に関する耐荷性能や疲労耐久性について十分解 明されていないのが現状である。本研究では、輪荷重による損傷を受けるBP 床版を対象に、AE計測を実施 し、BP床版へのAEモニタリングの適用性について考察した。
2. 実験概要
2.1 供試体および AE センサ配置
供試体の寸法および AE センサ配置を図-1 に示す。プレートの材質は一般構造用鋼材 SS400で、板厚は設計値7.9mm相当の8.0mm である。コンクリートは 2 種人工軽量コンク リートであり、設計基準強度は21N/mm2であ る。AE計測には、60kHz共振のAEセンサを 16個使用した。また、しきい値は、後述する 輪荷重走行時では75dB、静的載荷時では40dB とした。
2.2 実験内容
図-2に示すように、実験対象のBP 床版には、あ らかじめ129万回の輪荷重走行が実施され、その後、
AE計測を行った。実験は、1）240kN の輪荷重走行 下でのAE計測（5万回）、2）0～240kNまでの段階 的な載荷試験（静的載荷試験、床版中央部にて載荷）
下でのAE 計測および橋軸直角方向のたわみ測定、3）無載荷での弾性波モニタリン グ（別報²））およびコンクリートひび割れの把握、打音検査によるコンクリートと鋼
板の浮きや剥離領域の特定の3ステップにて構成され、実験フローを図-3に示す。また、このサイクルを188 万回走行後まで繰り返し行った。
3. 実験結果および考察
3.1 輪荷重走行試験による AE 源位置標定結果
図-4に153万回～158万回走行後のAE源位置標定結果、図-5、図-6に158万回走行後の鋼板剥離図とコン クリートひび割れ図を示す。図-4から走行範囲よりも外側の位置にAE源が多く、AE計測では、表面ひび割 れよりも内部損傷を検出していると考えられる。また、図-4と図-5 から丸で示す剥離の位置が対応している ため、AE源位置標定によりコンクリートと鋼板の剥離が把握可能であるといえる。
また、AE源位置標定結果から各走行回数におけるAEイベント数を図-7に示す。この図から148万回から キーワード バックルプレート床版，輪荷重走行試験，AE法，損傷検出
連絡先 〒192-0397 東京都八王子市南大沢1-1 TEL：042-677-2775
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150
荷重(kN)
走行回数(万回) AEAE計測開始計測開始 図-2 載荷プログラム
200
1800 1500
1780 1780
276
1800
CH1 CH2
CH15
CH13 CH14 CH16
CH12 CH11
CH1 CH2
CH12 CH11
CH3 CH4 CH5 CH6
CH7 CH8 CH9 CH10
底面
バックルプレート
（1500×1780×8）
スタッドφ16 TCB M22
たわみ測定位置 タイヤ走行位置 AEセンサ
[単位:mm]
横支桁
上面
図-1 供試体寸法およびセンサ配置
輪荷重走行（
5万回
）：
AE計測 静的載荷：AE計測、たわみ測定 無載荷：弾性波モニタリング
188万回まで繰り返し行う
²⁾
図-3 実験フロー 土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月)
‑195‑
Ⅴ‑098
153万回走行中に検出されたAEイベント数が最も多いことがわかった。
さらに、静的載荷試験から得られたたわみ測定結果（図-8）との比較 から、たわみの大きな変化に起因してAEイベント数が増加したと考え られる。
3.2 静的載荷によるたわみ測定と AE 計測の結果
静的載荷試験において240kN時に検出されたAEヒット数を240kN の保持時間で除したものを単位時間当たりの AE ヒット
数（/s）とし、走行回数ごとにまとめたものを図-9 に示 す。148万回走行後の鋼板のAEヒット数が著しく増加し、
損傷の進行が大きくなったことが推測される。また、た わみ測定結果の図-8と比較すると148万回の次のサイク ルである 153 万回でたわみが大きく変化した。このこと から、148万回で微細ひび割れ等の損傷が集積し、次のサ イクルでたわみに大きな変化をもたらしたと考えられる。
さらに、静的載荷試験で検出されたAEヒット数をセンサごと に整理した結果を図-10に示す。図-10より、鋼板に貼付したCH13
～16では、いずれも同程度のAE発生頻度となっているが、コン クリートに貼付したCH1～12では、センサ位置によってAE発生 頻度が異なっている。このことから、BP床版の輪荷重走行下では、
コンクリートは局所的に損傷が進行するのに対し、鋼板ではその ような傾向は認められなかった。
4. まとめ
本研究の結果から、輪荷重走行試験では、AE 源位置標定 によって床版内部のひび割れおよびコンクリートと鋼板の 剥離位置が把握可能であることが示された。静的載荷試験で は、たわみ測定よりもAE計測の方が早く損傷を検出できる 可能性が示された。よって、輪荷重走行を受けるBP床版に AE計測を適用することにより、損傷の進行を把握できる。
参考文献
1) 東京都建設局：橋梁の管理に関する中長期計画（概要版）2009.4
2) 大野健太郎、古川歩、宇治公隆、上野敦、関口幹夫、大石雅登：輪荷重走行を受けるバックルプレート床 版の弾性波速度トモグラフィ法による損傷評価、土木学会第69回年次学術講演会講演概要集、2014
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
AEイベント数
走行回数（万回）
図-7 イベント数の推移
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
0 300 600 900 1200 1500
たわみ(mm)
距離(mm)
129万回 133万回 138万回 141.6万回
148万回 153万回 159.3万回 163万回
168万回 173万回 178万回 183万回
188万回
148万回 153万回
図-8 たわみ測定結果
0 5 10 15 20 25 30 35
単位時間当たりのAEヒット数(/s)
走行回数(万回) Plate側
Concrete側
図-9 各走行回数における AE ヒット数
コンクリートに貼付 鋼板に貼付
0 5 10 15 20 25 30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
単位時間当たりのAEヒット数(/s)
CH
129 130 133 138 141.6 148 153
159.3 163 168 173 178 183 188
図-10 センサ別の AE ヒット数
0 0.1 0.2
00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.911.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
y(m)
x(m) 0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
Z(m)
x(m)
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8 0 0.1 0.2
Z(m)
y(m)
1,780
1,800
1,600
1,200
6
図-4 AE 源位置標定 図-5 剥離図 図-6 ひび割れ図 土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月)
‑196‑
Ⅴ‑098
