南アフリカ：橋梁健全性監視システム 一体型橋梁を採用した新しい建設工法を採用

2022年4月にクワズール・ナタール州を襲った壊滅的な洪水を受け、エテクウィニ都市圏自治体は、南アフリカのダーバンにある2つの流失した橋を一体構造の橋梁に架けるプロジェクトを開始しました。一体構造の橋梁は、橋脚と橋台に接続された完全なモノリシック構造の床版を備えており、高水位の洪水に対して非常に堅牢なソリューションを提供します。この設計により、従来の支承やジョイントで支えられた床版で起こり得る、床版の浮力による支持台からの浮き上がりを防ぎます。

一体型橋梁は非常に複雑な構造であるため、エテクウィニ都市圏自治体とプレトリア大学の代表者は、新しく建設された2つの一体型橋梁の長期的な挙動を監視することを決定しました。このプロジェクトでは、Campbell Scientific社の信頼性の高い計測システムを用いた新しい建設手法を採用し、橋梁の経年的な健全性監視に不可欠なデータを提供します。

Campbell Scientificはジオ・インスタレーションズと協力し、2つの橋梁に最先端の橋梁健全性監視システムを納入しました。橋梁センサーは建設段階に設置されました。

課題

従来のジョイント式橋梁の設計では、橋床板の可動範囲を温度変化や経年変化に対応させるための伸縮ジョイントが組み込まれています。しかし、これらのジョイントと支承は頻繁なメンテナンスが必要であり、長期的にはコストがかかります。

ダーバンでは、新しい橋は一体構造となっており、伸縮継手は完全に排除されています。橋床版は橋脚と橋台に直接接続されているため、構造物にさらなる環境ストレスがかかります。これは、2022年に壊滅的な被害をもたらした洪水など、この地域が極端な気象現象に対して脆弱であることを考えると、増加した応力と橋全体の挙動を経時的に監視する必要があるという、特有の設計課題をもたらしました。これらの新しい橋の安全性と耐久性を確保するには、正確で長期的な監視が不可欠です。

解決策

包括的な橋梁健全性監視システムには以下が含まれます。

• 橋梁床版に設置されたバイブレーティングワイヤー（VW）ひずみゲージは、内部のひずみと変形を測定
• 温度変動を監視するためにブリッジデッキに設置されたサーミスタストリング
• 横方向の動きを監視するために橋脚内に設置された形状加速度アレイ（SAA）
• 橋梁の両橋台に設置された土圧セルは、構造物に作用する土圧を測定
• 橋梁の性能との相関関係を調べるために地域の環境データを提供するために設置された気象観測所

Campbell Scientificの機器は、正確なデータ取得を保証するだけでなく、橋梁のリアルタイム性能分析も可能にします。データは自動的に収集され、安全に保存され、エンジニアや関係者と容易に共有できるため、継続的なモニタリングが可能になります。当社の機器は使いやすさと長期的な信頼性を備えており、モニタリングシステムは今後何年にもわたって効率的に機能することを保証します。

メリット

橋梁健全性監視システムは数多くの利点をもたらし、関係者が構造の挙動をよりよく理解するのに役立ちます。

• 安全性と信頼性の向上： 橋梁の構造性能を継続的に監視することで、エンジニアは潜在的な問題を深刻化する前に検出することができます。この積極的なアプローチは、構造上の欠陥を防ぐのに役立ちます。
• 費用対効果の高いソリューション： 伸縮継手をなくすことで、従来の橋梁に伴うメンテナンスコストを削減できます。Campbell Scientificのモニタリングシステムは自動化されているため、手作業による介入を最小限に抑え、長期的なモニタリングにかかる​​総コストを削減します。
• 橋梁挙動に関する長期的な知見： 当システムを通じて収集されたデータは、これらの新しいタイプの一体型橋梁が様々な環境条件下でどのように挙動するかに関する貴重な知見を提供します。この知見は、将来の橋梁設計と建設の実践を導き、南アフリカ全土のインフラのレジリエンスを向上させることができます。
• 持続可能なインフラ：このプロジェクトで採用された革新的な建設手法と当社の高度なモニタリングシステムを組み合わせることで、より耐久性と復元力に優れた橋梁の開発が可能になります。この持続可能性は、インフラが復旧と安定に重要な役割を果たす洪水多発地域において特に重要です。

Campbell Scientificは、信頼性、拡張性、効率性に優れたモニタリングソリューションを提供することで、構造・地盤工学分野における不確実性を低減し、地球上の生活の質の向上に貢献することに尽力しています。このプロジェクトを通じて、インフラのレジリエンスを最優先とするエンジニアリング手法の発展に貢献しています。