JP2002296252A - Method and system for diagnosing fatigue of cantilevered or arch-shaped structure, and amplitude-measuring instrument used for diagnosis - Google Patents
Method and system for diagnosing fatigue of cantilevered or arch-shaped structure, and amplitude-measuring instrument used for diagnosisInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、振動環境下に設
置された片持ち状又は門型状の構造物(例えば高速道路
の標識柱や照明柱など)の疲労診断を行う方法及び診断
するシステム並びに該診断に用いる振幅計測器に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and system for diagnosing fatigue of a cantilevered or portal-shaped structure (for example, a signpost or a lighting pole on a highway) installed in a vibration environment. And an amplitude measuring instrument used for the diagnosis.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば高速道路に設置された標識柱は、
走行車両からの応力振動や風によって繰返し荷重を受
け、疲労損傷を起こす場合がある。これにより、突然倒
壊した事例も報告されており、保守点検の重要な課題と
なっている。最近、疲労試験データや構造設計手法によ
る疲労設計を行うことも検討されているが、車両の走行
量や風の強さなどは設置場所によって異なり、すべての
疲労要因を網羅する設計基準の確立には至っていない。
そこで、実際の現場では、標識柱において疲労損傷が予
想される危険断面部にひずみゲージを貼付し、このひず
みゲージに動ひずみ計測器を接続し、その計測結果に基
づいてレインフローなどによる応力頻度分布解析を行
い、疲労破壊までの残存寿命を推定していた。2. Description of the Related Art For example, a signpost installed on a highway is
The vehicle may be repeatedly subjected to a load by stress vibration or wind from a traveling vehicle, causing fatigue damage. As a result, cases of sudden collapse have been reported, and this has become an important issue for maintenance and inspection. Recently, fatigue design using fatigue test data and structural design methods has been considered, but the amount of vehicle travel and wind strength differ depending on the installation location, and establishing a design standard that covers all fatigue factors Has not been reached.
Therefore, at actual sites, a strain gauge is attached to a dangerous cross section where fatigue damage is expected on a signpost, a dynamic strain gauge is connected to this strain gauge, and the stress frequency due to rain flow etc. is determined based on the measurement result. Distribution analysis was performed to estimate the remaining life up to fatigue failure.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ひずみゲージ
を貼付するには標識柱にグラインダーをかけなければな
らない。また、動ひずみ計測器の設置場所を確保した
り、計測器用の電源を準備したりする必要があり、現場
計測のために多大な労力と費用がかかっている。したが
って、計測は道路の限られた箇所の限られた本数になら
ざるを得ず、高速道路などの多数の標識柱を全てチェッ
クするのは困難である。また、計測対象の決定には学識
経験者などの判断が必要なため、汎用性や簡易性に欠け
る。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、標識柱などのように、振動環
境下に設置された片持ち状又は門型状の構造物の疲労を
簡易な手段によって診断できるようにすることであり、
ひいては同時に多数(複数)の構造物を簡易かつ安価に
疲労診断できるようにすることにある。However, in order to attach a strain gauge, a grind must be applied to the sign post. In addition, it is necessary to secure an installation place for the dynamic strain measuring instrument and to prepare a power supply for the measuring instrument, and much labor and cost are required for on-site measurement. Therefore, the measurement has to be limited to a limited number of limited places on the road, and it is difficult to check all of a large number of signposts such as a highway. In addition, the determination of the measurement target requires judgment of an experienced person or the like, and thus lacks versatility and simplicity. The present invention has been made in view of the above circumstances,
The purpose is to enable simple means to diagnose fatigue of cantilevered or portal-shaped structures installed in a vibrating environment, such as signposts,
In addition, it is an object of the present invention to enable a simple and inexpensive fatigue diagnosis of many (plural) structures at the same time.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の第1の特徴は、振動環境下に設置された
片持ち状又は門型状の構造物の疲労診断方法に係る。ま
ず、上記構造物の所定部位に振幅計測器を設ける。この
振幅計測器により上記所定部位の振動時の変位振幅の大
きさと発生数を一定期間にわたって計測する。この計測
結果に基づいて上記構造物の疲労診断を行う。この第1
の特徴での「疲労診断」には、後述する「疲労度」の診
断だけでなく、構造物が疲労し易い箇所に設置されてい
るかどうかを診断する場合をも含む。In order to solve the above-mentioned problems, a first feature of the present invention relates to a method for diagnosing fatigue of a cantilevered or portal-shaped structure installed in a vibration environment. . First, an amplitude measuring device is provided at a predetermined portion of the structure. The amplitude measuring device measures the magnitude and the number of occurrences of the displacement amplitude during vibration of the predetermined portion over a certain period. Based on the measurement result, a fatigue diagnosis of the structure is performed. This first
The "fatigue diagnosis" in the feature of "1" includes not only the diagnosis of the "fatigue degree" to be described later but also the diagnosis of whether or not the structure is installed in a place where fatigue is likely.
【0005】本発明の第2の特徴では、上記第1の特徴
と同様にして行った振幅計測器による計測結果に基づい
て、上記構造物の危険断面部に上記一定期間中に作用し
た応力振幅の大きさと発生数を算出し、ひいては上記危
険断面部の疲労度を診断する。ここで、「疲労度」と
は、構造物の疲労損傷の進行の程度が、疲労破断に至る
損傷度に対してどのくらいの割合に相当するかを示した
ものであり、「疲労度を診断する」とは、構造物の供用
開始から上記疲労破断に至るまでの疲労寿命、及び疲労
寿命から供用期間を差し引いた残存寿命を求めることを
含む。According to a second feature of the present invention, a stress amplitude acting on a dangerous cross section of the structure during the certain period is determined based on a measurement result of an amplitude measuring device performed in the same manner as the first feature. The size and the number of occurrences are calculated, and the fatigue level of the dangerous cross section is diagnosed. Here, the "fatigue degree" indicates how much the degree of progress of fatigue damage of a structure corresponds to the degree of damage leading to fatigue fracture, and "diagnosing the degree of fatigue""" Includes obtaining a fatigue life from the start of service of the structure to the above-mentioned fatigue rupture, and a remaining life obtained by subtracting the service period from the fatigue life.
【0006】本発明の第3の特徴は、振動環境下に設置
された片持ち状又は門型状の構造物の疲労診断を行うシ
ステムに係る。この診断システムは、振幅計測器と、解
析装置とを備えている。振幅計測器は、上記構造物の所
定部位に設けられ、この所定部位の振動時の変位振幅の
大きさと発生数を計測する。解析装置は、振幅計測器の
一定期間にわたる計測結果に基づいて当該期間中に上記
構造物の危険断面部に作用した応力振幅の大きさと発生
数を算出し、ひいては上記危険断面部の疲労寿命を推定
する。A third feature of the present invention relates to a system for diagnosing fatigue of a cantilevered or portal-shaped structure installed in a vibration environment. This diagnostic system includes an amplitude measuring device and an analyzer. The amplitude measuring device is provided at a predetermined portion of the structure, and measures the magnitude and the number of generated displacement amplitudes of the predetermined portion during vibration. The analysis device calculates the magnitude and the number of occurrences of the stress amplitude acting on the dangerous cross section of the structure during the period based on the measurement result of the amplitude measuring device over a certain period, and thus calculates the fatigue life of the dangerous cross section. presume.
【0007】本発明の第4の特徴では、上記第1〜第3
の特徴における振幅計測器が、上記所定部位の実際の変
位振幅を予め設定した複数の変位振幅のうちの何れかと
して感知する感知部と、感知した回数を上記設定変位振
幅ごとにカウントするカウント手段とを備えている。[0007] In a fourth aspect of the present invention, the first to third aspects are described.
Wherein the amplitude measuring device according to the feature of (1) senses the actual displacement amplitude of the predetermined portion as any of a plurality of preset displacement amplitudes, and counting means for counting the number of times of sensing for each of the set displacement amplitudes And
【0008】本発明の第5の特徴では、上記第1〜第3
の特徴における振幅計測器が、互いに異なる設定以上の
変位振幅を感知する複数の感知部と、各感知部の感知回
数をカウントするカウント手段とを備えている。第4、
第5の特徴において、上記振幅計測器が、上記構造物に
着脱自在な取付部を有しているのが望ましい(本発明の
第6の特徴)。According to a fifth feature of the present invention, the first to third aspects are described.
The amplitude measuring device according to the first aspect includes a plurality of sensing units for sensing displacement amplitudes equal to or greater than different settings, and counting means for counting the number of times each sensing unit senses. Fourth,
In the fifth aspect, it is preferable that the amplitude measuring instrument has a mounting portion that is detachable from the structure (a sixth aspect of the present invention).
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面を参照して説明する。図1において、符号1は、高速
道路用の高架橋である。その欄干2には、鋼製の標識柱
3(片持ち状長尺構造物)が立設されている。標識柱3
は、柱本体3Xを備え、この柱本体3Xの上端部からア
ーム5が水平に延び、このアーム5に標識板4が吊り下
げられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 is a viaduct for an expressway. On the balustrade 2, a steel signpost 3 (a cantilevered long structure) is erected. Signpost 3
Has a pillar body 3X, an arm 5 extends horizontally from the upper end of the pillar body 3X, and the sign board 4 is suspended from the arm 5.
【0010】標識柱3は、走行車両や風など、設置箇所
固有の要因によって疲労していく。図2は、この疲労度
を診断するための疲労診断システムSを示したものであ
る。疲労診断システムSは、振幅計測器10とデータ解
析装置20とを備えている。The signpost 3 becomes fatigued due to factors specific to the installation location, such as the traveling vehicle and the wind. FIG. 2 shows a fatigue diagnosis system S for diagnosing the degree of fatigue. The fatigue diagnosis system S includes an amplitude measuring device 10 and a data analysis device 20.
【0011】振幅計測器10は、例えば5つ(複数)の
計測部11A〜11Eを一列に連ねた構造になってい
る。これら計測部11A〜11Eの裏面に、永久磁石製
の取付板19(取付部)が設けられており、この取付板
19が、鋼製(磁性体)の標識柱3に磁力で着脱できる
ようになっている。The amplitude measuring device 10 has, for example, a structure in which five (plural) measuring units 11A to 11E are connected in a line. A mounting plate 19 (attaching portion) made of a permanent magnet is provided on the back surface of each of the measuring units 11A to 11E so that the attaching plate 19 can be attached to and detached from the steel (magnetic) marker pillar 3 by magnetic force. Has become.
【0012】各計測部11A〜11Eは、ケース12を
有している。ケース12の内部に、ばね(図示せず)で
支持された振動子13(本発明の第5の特徴の「感知
部」)と、カウント回路14(カウント手段)が収容さ
れている。ケース12に入力された振動は、ばねを介し
て振動子13に伝わり、振動子13が振動する。この振
動子13が、一往復するごとにカウント回路14の接点
に接触して、カウントアップ信号が出力され、カウント
回路14のカウント値が1ずつ加算されるようになって
いる。カウント値は、ケース12の表板に設けられた液
晶ディスプレイ15に表示される。Each of the measuring units 11A to 11E has a case 12. Inside the case 12, a vibrator 13 (a "sensing section" of the fifth feature of the present invention) supported by a spring (not shown) and a counting circuit 14 (counting means) are housed. The vibration input to the case 12 is transmitted to the vibrator 13 via a spring, and the vibrator 13 vibrates. Each time the vibrator 13 makes one reciprocation, it comes into contact with the contact point of the count circuit 14 to output a count-up signal, and the count value of the count circuit 14 is incremented by one. The count value is displayed on a liquid crystal display 15 provided on a front plate of the case 12.
【0013】計測部11A〜11Eが感応する変位振幅
のしきい値(レベル)δ1〜δ5は、互いに異なってい
る。すなわち、計測部11Aの振動子13は、ケース1
2の変位振幅がδ1(レベル1)以上のときカウントア
ップ信号を出力させるようになっている。同様にして、
計測部11Bの振動子13は、δ2(レベル2)以上、
計測部11Cの振動子13は、δ3(レベル3)以上、
計測部11Dの振動子13は、δ4(レベル4)以上、
計測部11Eの振動子13は、δ5(レベル5)以上の
変位振幅に対してそれぞれカウントアップ信号を出力さ
せる。そして、δ1<δ2<δ3<δ4<δ5になって
いる。これら5つの振動子13の感応の有無及び回数を
総合することによって、ケース12に入力された変位振
幅の大きさとその変位振幅の発生数を計測することがで
きる。The displacement amplitude threshold values (levels) δ 1 to δ 5 to which the measuring units 11 A to 11 E respond are different from each other. That is, the vibrator 13 of the measuring unit 11A is
When the displacement amplitude of No. 2 is equal to or greater than δ 1 (level 1), a count-up signal is output. Similarly,
The vibrator 13 of the measurement unit 11B has δ 2 (level 2) or more,
The vibrator 13 of the measuring unit 11C has δ 3 (level 3) or more,
The vibrator 13 of the measuring unit 11D has δ 4 (level 4) or more,
The transducer 13 of the measuring unit 11E outputs a count-up signal for each displacement amplitude equal to or greater than δ 5 (level 5). Then, δ 1 <δ 2 <δ 3 <δ 4 <δ 5 holds. By synthesizing the presence / absence and the number of times of sensitivity of these five transducers 13, the magnitude of the displacement amplitude input to the case 12 and the number of occurrences of the displacement amplitude can be measured.
【0014】データ解析装置20は、例えばパーソナル
コンピュータで構成され、上記振幅センサ10の計測結
果などを入力する入力部21と、入力データに基づいて
疲労解析を行う処理部22と、記憶部23と、解析結果
を表示するCRT24(表示部)とを有している。記憶
部23には、標識柱3を構成する鋼材のS−N(応力−
繰返し)線図データなどの疲労解析に必要な材料データ
が予め記憶されている。The data analysis device 20 is composed of, for example, a personal computer, and has an input unit 21 for inputting a measurement result of the amplitude sensor 10 and the like, a processing unit 22 for performing a fatigue analysis based on the input data, and a storage unit 23. And a CRT 24 (display unit) for displaying the analysis result. The storage unit 23 stores the SN (stress-
Material data necessary for fatigue analysis such as (repeated) diagram data is stored in advance.
【0015】上記のように構成された疲労診断システム
を用いて標識柱3の疲労診断を行う方法を説明する。標
識柱3において疲労破壊が予想されるのは、主に柱本体
3Xの基端(固定端)の危険断面部3a(図1)であ
る。この危険断面部3aから上に距離Hだけ離れた被計
測部位3b(所定部位)に、振幅計測器10を取り付け
る。このとき、取付板19を標識柱3に当てがうだけ
で、両者が磁力でくっ付き、取付作業を極めて簡単かつ
迅速に行うことができる。A description will be given of a method of performing a fatigue diagnosis of the signpost 3 using the fatigue diagnostic system configured as described above. It is mainly at the dangerous cross section 3a (FIG. 1) at the base end (fixed end) of the pillar main body 3X that the fatigue fracture is expected in the signpost 3. The amplitude measuring device 10 is attached to the measurement site 3b (predetermined site) that is separated from the dangerous cross section 3a by a distance H. At this time, only by attaching the mounting plate 19 to the signpost 3, the two stick together by magnetic force, and the mounting operation can be performed extremely simply and quickly.
【0016】走行車両や風で標識柱3が振動すると、そ
れと一緒に振幅計測器10も振動する。そして、被計測
部位3bの変位振幅が例えばδ5以上であれば、5つす
べての計測部11A〜11Eの振動子13が感応し、こ
れら計測部11A〜11Eのカウント値が振動の一往復
ごとに1つカウントアップされる。変位振幅がδ4以上
であれば、計測部11A〜11Dがカウントアップされ
る。変位振幅がδ3以上であれば、計測部11A〜11
Cがカウントアップされる。変位振幅がδ2以上であれ
ば、計測部11A,11Bがカウントアップされる。変
位振幅がδ1以上であれば、1つの計測部11Aだけが
カウントアップされる。そして、各計測部11A〜11
Eの液晶ディスプレイ15に、その計測部11A〜11
Eがカウントした変位振幅の累積数が表示される。な
お、被計測部位3bの変位振幅がδ1未満のときは、5
つの計測部11A〜11Eの何れも感応しないが、この
δ1未満の変位振幅時に危険断面部3aに作用する応力
振幅は、疲労限未満であり、疲労診断に影響を与えるこ
とはない。When the signpost 3 vibrates due to the running vehicle or the wind, the amplitude measuring device 10 also vibrates together with it. Then, if the displacement amplitude of the measured region 3b, for example, [delta] 5 above, all five of the transducer 13 is sensitive to the measurement unit 1 IA to, each one reciprocation of the count values of the measuring unit 1 IA to vibration Is incremented by one. If the displacement amplitude [delta] 4 or more, the measurement unit 11A~11D is counted up. If the displacement amplitude [delta] 3 or more, the measuring unit 11A~11
C is counted up. If the displacement amplitude [delta] 2 or more, the measurement unit 11A, 11B is counted up. If the displacement amplitude [delta] 1 or more, only one measurement unit 11A is counted up. And each measurement part 11A-11
E on the liquid crystal display 15 with the measuring units 11A to 11
The cumulative number of displacement amplitudes counted by E is displayed. Incidentally, when the displacement amplitude of the measured region 3b is less than [delta] 1 is 5
One of the measuring part is both insensitive of 1 IA to, stress amplitudes acting on the dangerous cross section 3a during displacement amplitude of the δ less than 1, less than the fatigue limit, does not affect the fatigue diagnosis.
【0017】こうして、例えば2ヶ月間にわたって計測
を行う。2ヶ月経過時の計測部11A〜11Eの累積カ
ウント値は、例えば、計測部11AがN1、計測部11
BがN2、計測部11CがN3、計測部11DがN4、
計測部11EがN5であるものとする。In this way, the measurement is performed over, for example, two months. The accumulated count values of the measuring units 11A to 11E after two months have passed are, for example, N 1 for the measuring unit 11A,
B is N 2 , the measurement unit 11C is N 3 , the measurement unit 11D is N 4 ,
Measuring unit 11E is assumed to be N 5.
【0018】この計測期間終了後、振幅計測器10を標
識柱3から取り外す。そして、5つの計測部11A〜1
1Eの液晶ディスプレイ15に表示されたカウント値N
1〜N5や、計測部11A〜11Eのしきい値δ1〜δ
5や、危険断面部3aと被計測部位3bとの間の距離H
や、計測期間T=2ヶ月などの計測データをデータ解析
装置20の入力部21に入力する。また、標識柱3が高
架橋1に設定されてから現在までの供用期間なども入力
する。After the measurement period, the amplitude measuring device 10 is removed from the marker pillar 3. And five measuring units 11A-1
The count value N displayed on the liquid crystal display 15 of 1E
1 to N 5 and, in the measuring unit 11A~11E threshold δ 1 ~δ
5 , the distance H between the dangerous cross-section 3a and the measurement site 3b
Alternatively, measurement data such as a measurement period T = 2 months is input to the input unit 21 of the data analysis device 20. In addition, the operating period from the time when the signpost 3 is set to the viaduct 1 to the present is also input.
【0019】データ入力を受けた処理部22は、標識柱
3の疲労度の診断を行う。すなわち、計測期間T中に被
計測部3bの変位振幅がδ1になった回数Nδ1は、 Nδ1=N1−(N2+N3+N4+N5) として求めることができる。同様にして、変位振幅δ2
の回数Nδ2は、 Nδ2=N2−(N3+N4+N5)、 として求めることができ、変位振幅δ3の回数N
δ3は、 Nδ3=N3−(N4+N5)、 として求めることができ、変位振幅δ4の回数N
δ4は、 Nδ4=N4−N5、 として求めることができ、変位振幅δ5の回数N
δ5は、 Nδ5=N5 として求めることができる。標識柱3が振動して被計測
部位3bが変位するたびに、危険断面部3aには、応力
が作用するので、上記の変位振幅δ1〜δ5の発生回数
Nδ1〜Nδ5は、危険断面部3aでの応力振幅σ1〜
σ5の発生回数にもなる。Upon receiving the data input, the processing section 22
Diagnose the degree of fatigue of 3. That is, during the measurement period T,
The displacement amplitude of the measuring unit 3b is δ1N timesδ1Is Nδ1= N1− (N2+ N3+ N4+ N5). Similarly, the displacement amplitude δ2
Number of times Nδ2Is Nδ2= N2− (N3+ N4+ N5), And the displacement amplitude δ3Number of times N
δ3Is Nδ3= N3− (N4+ N5), And the displacement amplitude δ4Number of times N
δ4Is Nδ4= N4-N5, And the displacement amplitude δ5Number of times N
δ5Is Nδ5= N5 Can be sought. Signpost 3 vibrates and is measured
Each time the part 3b is displaced, a stress is applied to the dangerous section 3a.
Acts, the above displacement amplitude δ1~ Δ5Occurrences
Nδ1~ Nδ5Is the stress amplitude σ at the dangerous cross section 3a1~
σ5Also occurs.
【0020】そして、被計測部位3bの変位振幅がδ1
のときの危険断面部3aに作用する応力振幅σ1、変位
振幅δ2のときの応力振幅σ2、変位振幅δ3のときの
応力振幅σ3、変位振幅δ4のときの応力振幅σ4、変
位振幅δ5のときの応力振幅σ5を、有限要素法などに
よる応力解析手法を用いて求めることができる。The displacement amplitude of the measured portion 3b is δ 1
Stress amplitude sigma 4 when dangerous cross section stress amplitude sigma 1 acting 3a, displacement amplitude [delta] stress amplitude sigma 2 when the 2, displacement amplitude [delta] 3 stress amplitude sigma 3 when the, the displacement amplitude [delta] 4 in the case of , The stress amplitude σ 5 at the displacement amplitude δ 5 can be obtained by using a stress analysis method such as a finite element method.
【0021】このようにして、計測期間T中に危険断面
部3aに発生した応力振幅の大きさσ1〜σ5と発生回
数Nδ1〜Nδ5とを算出できる。図3に示すように、
この算出結果は、CRT24に応力頻度分布図として表
示することができる。In this manner, the magnitudes σ 1 to σ 5 and the number of occurrences N δ1 to N δ5 of the stress amplitude generated in the dangerous cross section 3a during the measurement period T can be calculated. As shown in FIG.
This calculation result can be displayed on the CRT 24 as a stress frequency distribution diagram.
【0022】その後、公知の解析手法を使うことによ
り、上記算出結果と、上記記憶部23に格納されたS−
N線図などの材料データとに基づいて、計測期間T中に
危険断面部3aが疲労した度合いを推定でき、ひいて
は、危険断面部3aの疲労寿命を推定することができ
る。そして、疲労寿命から標識柱3の供用期間を差し引
くことにより、疲労破壊に至るまでの残存寿命を求める
ことができる。得られた疲労寿命や残存寿命は、CRT
24に表示される。これにより、標識柱3の寿命が尽き
て倒壊する前に、補強、補修したり、新たなものに設置
し直したりするなどの対策をとることができる。Thereafter, by using a known analysis method, the calculation result and the S-value stored in the storage unit 23 are stored.
Based on material data such as an N diagram, it is possible to estimate the degree of fatigue of the dangerous cross section 3a during the measurement period T, and thus to estimate the fatigue life of the dangerous cross section 3a. Then, by subtracting the service period of the sign post 3 from the fatigue life, the remaining life up to the fatigue failure can be obtained. The obtained fatigue life and remaining life are measured by CRT
24 is displayed. Thus, before the signpost 3 is over and its life has expired, it is possible to take measures such as reinforcing and repairing it or installing it again on a new one.
【0023】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図4に示すように、この実施形態では、振幅計測器1
0’が、上記第1実施形態における複数の振動子13と
複数のカウンタ回路14とに代えて、例えば1つの圧電
素子16と1つの処理回路17とを有している。圧電素
子16は、ケース12ひいては標識柱3の変位振幅を感
知して電圧に変換する。処理回路17は、感知回路部1
7aとカウント回路部17b(カウント手段)とを有し
ている。感知回路部17aは、圧電素子16と協働して
本発明の第4の特徴の「感知部」を構成している。この
感知回路部17aは、上記変換された電圧を、その大き
さに応じて、予め設定した複数の電圧のうちの何れかに
補正し(感知部が、実際の変位振幅を予め設定した複数
の変位振幅のうちの何れかとして感知し)、カウント回
路部17bに入力する。カウント回路部17bは、この
電圧の入力回数(すなわち変位振幅の回数)を、入力電
圧の大きさ(すなわち設定変位振幅)ごとにカウントす
る。カウント結果は、設定変位振幅ごとに液晶ディスプ
レイ15に表示される。この実施形態によれば、計測器
10’をよりコンパクトにすることができる。また、設
定変位振幅の数を多くすることができ、より細かい疲労
診断を行うことができる。Next, another embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the amplitude measuring device 1
0 ′ has, for example, one piezoelectric element 16 and one processing circuit 17 instead of the plurality of oscillators 13 and the plurality of counter circuits 14 in the first embodiment. The piezoelectric element 16 detects the displacement amplitude of the case 12 and thus the sign post 3 and converts it into a voltage. The processing circuit 17 includes the sensing circuit unit 1
7a and a counting circuit 17b (counting means). The sensing circuit portion 17a cooperates with the piezoelectric element 16 to constitute a "sensing portion" according to the fourth feature of the present invention. The sensing circuit unit 17a corrects the converted voltage to one of a plurality of preset voltages according to the magnitude thereof (the sensing unit detects the actual displacement amplitude by a plurality of preset voltages). This is sensed as one of the displacement amplitudes) and input to the count circuit unit 17b. The count circuit unit 17b counts the number of times of inputting the voltage (ie, the number of displacement amplitudes) for each magnitude of the input voltage (ie, the set displacement amplitude). The count result is displayed on the liquid crystal display 15 for each set displacement amplitude. According to this embodiment, the measuring instrument 10 'can be made more compact. Further, the number of set displacement amplitudes can be increased, and more detailed fatigue diagnosis can be performed.
【0024】本発明は、上記実施形態に限定されず、種
々の改変が可能である。例えば、疲労診断の対象となる
構造物は、標識柱のほか、照明柱や背高のポールなどの
ように垂直に延びる片持ち柱状のものは勿論、水平に延
びる片持ち梁状のものや斜めに延びる片持ち状にものに
も適用できる。また、片持ち状ではなく、2つの柱部と
それらの先端部間に架け渡された梁部とからなる門型状
の構造物にも適用できる。この場合、例えば柱部の中間
部に本発明に係る振幅計測器を設けることによって、こ
の柱部の基端部(危険断面部)の疲労診断を行うことが
でき、梁部の中間部に本発明に係る振幅計測器を設ける
ことによって、この梁部の両端部(危険断面部)の疲労
診断を行うことができる。図1の標識柱3において、ア
ーム5の所定部位に振幅計測器10,10’を設け、こ
のアーム5の危険断面部である基端部(柱本体3Xとの
連結部)の疲労診断を行うこともできる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the target structures for fatigue diagnosis are not only signposts, but also vertically cantilevered pillars such as lighting poles and tall poles, as well as horizontally cantilevered beams and oblique beams. The present invention can also be applied to a cantilever shape extending in the direction. Further, the present invention is not limited to a cantilever shape, and can be applied to a gate-shaped structure including two pillar portions and a beam portion bridged between their tip portions. In this case, for example, by providing the amplitude measuring device according to the present invention in the middle of the pillar, fatigue diagnosis of the base end (dangerous cross section) of the pillar can be performed, and By providing the amplitude measuring device according to the present invention, it is possible to perform a fatigue diagnosis of both ends (dangerous cross section) of the beam. In the sign post 3 shown in FIG. 1, amplitude measuring devices 10 and 10 'are provided at predetermined portions of the arm 5, and a fatigue diagnosis of a base end portion (a connection portion with the column main body 3X) which is a dangerous cross section of the arm 5 is performed. You can also.
【0025】危険断面部は、片持ち状又は門型状構造物
の固定端付近の一箇所だけとは限らない。1つの構造物
に複数の危険断面部が存在する場合もある。各危険断面
部について本発明の疲労診断を行うことができる。The dangerous cross section is not limited to a single location near the fixed end of the cantilever or portal structure. A single structure may have more than one dangerous cross section. The fatigue diagnosis of the present invention can be performed for each dangerous cross section.
【0026】振幅計測器10,10’にメモリカードな
どの記憶手段を格納し、この記憶手段に変位振幅のカウ
ント値を記憶させ、記憶した情報をデータ解析装置20
で読み取ることができるようにしてもよい。記憶手段の
記憶容量は、小さくても十分である。また、振幅計測器
10,10’に疲労診断のための解析機能を内蔵しても
よい。A storage means such as a memory card is stored in the amplitude measuring devices 10 and 10 ', the count value of the displacement amplitude is stored in the storage means, and the stored information is stored in the data analyzer 20.
It may be made to be able to read by. A small storage capacity of the storage means is sufficient. In addition, an analysis function for fatigue diagnosis may be built in the amplitude measuring devices 10 and 10 ′.
【0027】振幅計測器を構造物に着脱自在に取り付け
るための取付部は、周方向の一箇所が切欠された環状を
なし、この環状体を構造物の外周に嵌めた後、ねじなど
で切欠部を狭めることにより、構造物に取り付けられる
ようになっていてもよい。また、構造物に巻き付けられ
るバンドであってもよい。The mounting portion for detachably attaching the amplitude measuring instrument to the structure has an annular shape with one notch in the circumferential direction. After this annular body is fitted on the outer periphery of the structure, it is notched with a screw or the like. By narrowing the portion, it may be possible to attach to a structure. Further, the band may be wound around a structure.
【0028】多数の片持ち状又は門型状構造物(例えば
1つの橋梁に設置された全ての標識柱や照明柱)にそれ
ぞれ振幅計測器を取り付け、その計測結果から各構造物
が疲労し易い(例えば大きな変位振幅の発生数が多い)
箇所に設置されているかどうかを判断(疲労診断)する
ことにより、特に疲労し易く危険であると考えられる数
個(例えば2、3個)の構造物を特定し、その特定され
た構造物についてのみ従来のひずみゲージによる詳細な
測定を行うことにしてもよい。危険と考えられるものの
特定は、例えば大きな変位振幅の発生数が多いものを選
べばよいので、ひずみ計測の専門家でなくても容易に行
うことができる。この場合、本発明の振幅計測器による
疲労診断は、粗診断として位置付けられる。この粗診断
によって、工数のかかるひずみ計測(精密診断)の対象
を多数の中から僅かな数に絞り込むことができる。An amplitude measuring device is attached to each of a large number of cantilever-like or portal-type structures (for example, all signposts and lighting poles installed on one bridge). (For example, many large displacement amplitudes occur)
By judging whether or not it is installed in a place (fatigue diagnosis), several (for example, two or three) structures that are particularly likely to be fatigued and considered dangerous are specified, and the specified structures are determined. Only a detailed measurement using a conventional strain gauge may be performed. Since what is considered to be dangerous may be specified, for example, the one having a large number of large displacement amplitudes may be selected, it can be easily performed even by a specialist in strain measurement. In this case, the fatigue diagnosis by the amplitude measuring device of the present invention is positioned as a rough diagnosis. By this rough diagnosis, it is possible to narrow down the targets of strain measurement (precision diagnosis) that require many steps to a small number from many.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1〜3
の特徴によれば、振動環境下に設置された片持ち状又は
門型状構造物の疲労診断を簡単に行うことができ、計測
のための費用や作業工数を大幅に低減できる。本発明の
第4の特徴によれば、振幅計測器をコンパクトにするこ
とができる。本発明の第5の特徴によれば、振幅計測器
を簡単な構成にすることができる。本発明の第6の特徴
によれば、振幅計測器を診断対象の構造物に簡単に取り
付けたり取り外したりすることができる。As described above, the first to third aspects of the present invention are described.
According to the feature of (1), fatigue diagnosis of a cantilevered or portal-shaped structure installed in a vibration environment can be easily performed, and the cost for measurement and the number of man-hours can be significantly reduced. According to the fourth aspect of the present invention, the amplitude measuring instrument can be made compact. According to the fifth aspect of the present invention, the amplitude measuring instrument can have a simple configuration. According to the sixth aspect of the present invention, the amplitude measuring instrument can be easily attached to and detached from the structure to be diagnosed.
【図1】高架橋の標識柱に振幅計測器を取り付けた状態
における本発明の一実施形態に係る正面図である。FIG. 1 is a front view according to an embodiment of the present invention in a state where an amplitude measuring instrument is attached to a marker pillar of a viaduct.
【図2】上記一実施形態に係る疲労診断システムの概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fatigue diagnosis system according to the embodiment.
【図3】疲労度の解析途中で得られる応力振幅の大きさ
と発生回数の関係を示す応力頻度分布図である。FIG. 3 is a stress frequency distribution diagram showing the relationship between the magnitude of stress amplitude and the number of occurrences obtained during the analysis of the degree of fatigue.
【図4】本発明の他の実施形態に係る振幅計測器の正面
図である。FIG. 4 is a front view of an amplitude measuring instrument according to another embodiment of the present invention.
3 標識柱 3a 危険断面部 3b 被計測部位(所定部位) 10,10’ 振幅計測器 13 振動子(感知部) 14 カウンタ回路(カウント手段) 19 取付板(取付部) 20 データ解析装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Signpost 3a Dangerous cross section 3b Measured part (predetermined part) 10, 10 'Amplitude measuring device 13 Vibrator (sensing part) 14 Counter circuit (counting means) 19 Mounting plate (mounting part) 20 Data analyzer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 健太郎 愛知県名古屋市千種区田代町瓶杁22−70− C (72)発明者 小塩 達也 愛知県岩倉市東新町燈明庵1 8−505 Fターム(参考) 2D064 AA11 AA22 BA01 BA19 2G047 AA07 AB01 BA04 BC03 BC11 CA01 EA14 EA16 GG06 GG33 2G064 AA05 AB02 AB24 BA02 BA28 BD18 CC13 CC28 CC55 DD06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kentaro Yamada 22-70-C, Tashirocho, Chigusa-ku, Nagoya-shi, Aichi C-72 Reference) 2D064 AA11 AA22 BA01 BA19 2G047 AA07 AB01 BA04 BC03 BC11 CA01 EA14 EA16 GG06 GG33 2G064 AA05 AB02 AB24 BA02 BA28 BD18 CC13 CC28 CC55 DD06
Claims (6)
型状の構造物の所定部位に振幅計測器を設け、この振幅
計測器により上記所定部位の振動時の変位振幅の大きさ
と発生数を一定期間にわたって計測し、この計測結果に
基づいて上記構造物の疲労診断を行うことを特徴とする
片持ち状又は門型状構造物の疲労診断方法。An amplitude measuring device is provided at a predetermined portion of a cantilevered or portal-shaped structure installed in a vibration environment, and the amplitude measuring device generates and generates a displacement amplitude when the predetermined portion vibrates. A method for diagnosing fatigue of a cantilever or portal structure, wherein the number is measured over a certain period of time, and a fatigue diagnosis of the structure is performed based on the measurement result.
型状の構造物の疲労診断を行う方法であって、上記構造
物の所定部位に振幅計測器を設け、この振幅計測器によ
り上記所定部位の振動時の変位振幅の大きさと発生数を
一定期間にわたって計測し、この計測結果に基づいて上
記構造物の危険断面部に上記一定期間中に作用した応力
振幅の大きさと発生数を算出し、ひいては上記危険断面
部の疲労度を診断することを特徴とする片持ち状又は門
型状構造物の疲労診断方法。2. A method for diagnosing fatigue of a cantilevered or portal-shaped structure installed in a vibration environment, comprising: providing an amplitude measuring device at a predetermined portion of the structure; The magnitude of the displacement amplitude and the number of occurrences during the vibration of the predetermined portion are measured over a certain period, and the magnitude and the number of occurrences of the stress amplitude applied to the dangerous cross section of the structure during the certain period are measured based on the measurement results. A fatigue diagnosis method for a cantilever or portal-shaped structure, comprising calculating and eventually diagnosing the degree of fatigue of the dangerous cross section.
型状の構造物の疲労診断を行うシステムであって、上記
構造物の所定部位に設けられ、この所定部位の振動時の
変位振幅の大きさと発生数を計測する振幅計測器と、こ
の振幅計測器の一定期間にわたる計測結果に基づいて当
該期間中に上記構造物の危険断面部に作用した応力振幅
の大きさと発生数を算出し、ひいては上記危険断面部の
疲労寿命を推定する解析装置とを備えたことを特徴とす
る片持ち状又は門型状構造物の疲労診断システム。3. A system for diagnosing fatigue of a cantilevered or portal-shaped structure installed in a vibration environment, wherein said system is provided at a predetermined portion of said structure, and said predetermined portion is displaced during vibration. An amplitude measuring device for measuring the magnitude and the number of occurrences of the amplitude, and calculating the magnitude and the number of occurrences of the stress amplitude applied to the dangerous cross section of the structure during the period based on the measurement results of the amplitude measuring device over a certain period. And an analysis device for estimating the fatigue life of the dangerous cross-section.
法又は請求項3に記載の疲労診断システムにおける振幅
計測器であって、上記所定部位の実際の変位振幅を予め
設定した複数の変位振幅のうちの何れかとして感知する
感知部と、感知した回数を上記設定変位振幅ごとにカウ
ントするカウント手段とを備えたことを特徴とする疲労
診断用振幅計測器。4. An amplitude measuring device in the fatigue diagnosis method according to claim 1 or 2 or the fatigue diagnosis system according to claim 3, wherein a plurality of displacement amplitudes in which actual displacement amplitudes of the predetermined portion are set in advance. And a counting means for counting the number of times of detection for each of the set displacement amplitudes.
法又は請求項3に記載の疲労診断システムにおける振幅
計測器であって、互いに異なる設定以上の変位振幅を感
知する複数の感知部と、各感知部の感知回数をカウント
するカウント手段とを備えたことを特徴とする疲労診断
用振幅計測器。5. An amplitude measuring instrument in the fatigue diagnosis method according to claim 1 or 2 or the fatigue diagnosis system according to claim 3, wherein a plurality of sensing units sensing displacement amplitudes equal to or greater than different settings. An amplitude measuring instrument for fatigue diagnosis, comprising: counting means for counting the number of times of sensing by each sensing section.
いることを特徴とする請求項4又は5に記載の疲労診断
用振幅計測器。6. An amplitude measuring instrument for fatigue diagnosis according to claim 4, wherein said structure has a detachable mounting portion.
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