JP2004316216A

JP2004316216A - 入力波算出システム、及び入力波算出方法

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Publication number: JP2004316216A
Application number: JP2003110828A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kojima; 小嶋英治; Shinichi Kuwayama; 桑山晋一
Original assignee: Geotop Corp
Current assignee: Geotop Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-15
Also published as: JP4382383B2

Abstract

【課題】棒状体に付与された入力波を正確に求めること。
【解決手段】棒状体端部１１に付与した力によって、棒状体端部１１から所定距離離れた位置ｘ_０に生じた進行波と後退波を求め、棒状体端部１１まで該進行波を戻した端部進行波と棒状体端部１１まで該後退波を進めた端部後退波とを求め、該端部進行波と該端部後退波を合成し、棒状体端部１１の入力波を算出する算出装置５とを備えている、入力波算出システム、及び入力波算出方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭などの棒状体に力を作用したときに棒状体に発生する入力波に関するものである。特に、本発明は、基礎杭などの載荷試験、基礎杭及び構造物の健全試験などに使用する入力波に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、杭の鉛直載荷試験は、杭の鉛直支持力を実験から確認する方法で、（社）地盤工学会の「杭の鉛直載荷試験方法・同解説（平成１４年５月）」では、以下の６通りの方法、Ａ）押込み試験方法、Ｂ）先端載荷試験方法、Ｃ）引抜き試験方法、Ｄ）鉛直交番載荷試験方法、Ｅ）急速載荷試験方法、Ｆ）衝撃載荷試験方法が、明記されている。この内のＡ）〜Ｄ）は静的試験方法で、Ｅ）、Ｆ）は動的載荷試験方法である。
【０００３】
本発明に特に関係する上記Ｆ）の衝撃載荷試験の手順は、ａ）杭頭からｘ_０離れた位置の軸方向力（軸力）と速度（粒子速度）を求める、ｂ）軸方向力Ｆ（ｘ_０、ｔ）を進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）と後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）とに分離する、ｃ）軸方向力の後退波から、波形マッチングを行い、杭の抵抗を同定し杭の支持力を算定する。
【０００４】
上記波形マッチングとは、杭と地盤をモデル化し、波動論に基づいて算定した計算波形が測定波形と一致するように地盤の抵抗・減衰定数などを同定し、杭先端や周面の支持力を求める方法である。衝撃載荷試験方法は他の試験方法に比べ、実験準備が容易で、経費が低価格で、手軽に行える載荷試験方法である。
【０００５】
以下に、参考文献を列挙する。
１）地盤工学会：杭鉛直載荷試験方法・同解説、ｐｐ．２２７−２４４，２００２．５。
２）松本樹典：波動理論の杭への応用における理論的背景、杭の打ち込み性および波動理論の杭への応用。
に関するシンポジウム発表論文集、土質工学会、ｐｐ．７−２１、１９８９。
３）境友昭：波動理論の基礎−杭打ち解析のプログラム−杭の打ち込み性および波動理論の杭への応用に関するシンポジウム発表論文集、土質工学会、ｐｐ．２３−３３、１９８９。
４）西村真二：衝撃載荷試験におけるシグナルマッチング解析の要件、第３６回地盤工学研究発表会講演集、ｐｐ．１６４５−１６４６，２００１。
５）小嶋英治・二見智子・本間裕介・桑山晋一・渡辺基弘：縦方向に断面の変化のある杭に適用できる衝撃載荷試験の基礎的研究、その１〜その３、第３８回地盤工学研究発表会講演集に投稿、２００３。
【０００６】
従来、衝撃載荷試験における入力波（打撃力）の評価方法は、主に二通りの方法が採用されている。このどちらの方法も、満足な結果を得ることができなかった。
【０００７】
（１）測定点の軸方向力の進行波を入力波として評価する方法
オランダ応用科学研究所建設工学研究所（ＴＮＯ）の動的載荷システム（ＦＰＤＳ−３）では、測定点の、軸方向力を進行波と後退波に分離し、進行波を入力波と評価していた。地盤工学会の基準（参考文献１参照）はこの方法を採用している（参考文献４を参照）。
【０００８】
（２）測定点の軸方向力を入力波と評価する方法
動的載荷システムｄＷＡＶＥ（（有）ソフト・プライム製）では、測定点の軸方向力を入力波と評価していた。杭頭のひずみおよび加速度の測定はできないので、工学的判断で、何メートルあるいは何十メートルの杭に対して、杭頭から若干下の距離の軸方向力を入力波としても大差ないと考えられていた。
【０００９】
従来の衝撃載荷試験では、杭頭に発生した入力波に基づき振動方程式を解くが、肝心の杭頭の入力波が次の理由で測定することが出来ない。ｉ）杭頭では荷重の分布が一様になっていない。ｉｉ）センサが取り付けられない（ひずみゲージが貼れない。また、加速度計が破壊する恐れがある。）。そこで、杭頭から所定距離ｘ_０離れた点を測定点とする。（社）地盤工学会の学会基準では、杭頭から杭径の１．５倍以上離れたところを測定点とするように推奨している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
＜イ＞本発明は、棒状体に付与された入力波を正確に求めることにある。
＜ロ＞また、本発明は、棒状体に付与された入力波を正確に求めるシステム、又は方法を提供することにある。
＜ハ＞また、本発明は、杭に入力された入力波を正確に求めることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、棒状体に付与する力によって生じる入力波を算出する入力波算出システムにおいて、棒状体端部に付与する力によって棒状体端部から所定距離離れた位置に生じた進行波と後退波を求め、棒状体端部まで該進行波を戻した端部進行波と棒状体端部まで該後退波を進めた端部後退波とを求め、該端部進行波と該端部後退波を合成して棒状体端部の入力波を算出する算出装置を備えていることを特徴とする、入力波算出システムにある。
【００１２】
また、本発明は、棒状体に付与する力によって生じる入力波を算出する入力波算出方法において、棒状体端部に付与する力によって、棒状体端部から所定距離離れた位置に生じた進行波と後退波を求めるステップと、棒状体端部まで該進行波を戻した端部進行波と棒状体端部まで該後退波を進めた端部後退波とを算出するステップと、該端部進行波と該端部後退波を合成し、棒状体端部の入力波を算出するステップと、からなることを特徴とする、入力波算出方法にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
＜イ＞入力波算出システム、又は入力波算出方法
入力波算出システム、又は入力波算出方法は、杭、柱、コンクリート構造物などの棒状体に力を付与した時に棒状体に入力される力、即ち入力波を求めることができるものを含んだシステム、又は方法である。棒状体に付与する力の方向は、棒状体の軸方向、軸方向に直交する方向、棒状体の曲げ方向、又は、棒状体のねじれ方向がある。軸方向の場合、棒状体に縦波が発生し、軸方向に直交する方向の場合、棒状体に横波が発生する。棒状体の曲げ方向は、軸方向に直交する方向に力をかけて、軸が曲がる方向である。棒状体のねじれ方向は、軸を回転して棒状体をねじる方向である。棒状体に付与する力の種類は、衝撃力、打撃力、引張力、発破などによる爆破力、起振機による繰り返し力など、棒状体に入力波が発生するものなら良い。
【００１５】
入力波算出システム、又は入力波算出方法は、棒状体に入力された入力波を求めることができるものであれば、どのようなものでもよい。入力波算出システム、又は入力波算出方法は、例えば、基礎杭などの杭の衝撃載荷試験、急速載荷試験、また、構造物の健全試験などの解析に適用することができる。この解析の例としては、有限要素法、薄層要素法、境界要素法、差分解析法、特性曲線に基づく波動伝播解析法、骨組み解析法、質点系などの数値解析法などがある。
【００１６】
本発明は、入力波算出システム、又は入力波算出方法の他に、プログラムで表現されてコンピュータで実施することができる。そのプログラムは、記録媒体に格納されて流通可能である。
【００１７】
＜ロ＞測定装置による測定
棒状体１の端部で軸方向に力ｆを作用する例を図１に示す。力ｆが作用した棒状体端部１１の作用位置（ｘ＝０）に生じた入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）は、力の分布が一様でないなどの理由により、直接測定することができない。そこで、力の作用位置から離れた位置で、力の分布がほぼ均一になった位置（ｘ_０）で発生する波を測定する。この波は、作用位置から棒状体１中を遠ざかる進行波Ｆ_ｄと、作用位置へ戻る後退波Ｆ_ｕがある。ここで、力の分布がほぼ均一とは、測定精度によって均一の程度が異なるが、棒状体１のある位置の断面（棒状体の軸に直交する面）において、力の分布（力の方向及び大きさ）がほぼ揃っている状態である。
【００１８】
なお、棒状体１とは、力の伝播が放射状に広がらず、ほぼ一定の向に伝播するような物体であり、例えば、柱状体、中空の筒状体、多数の穴を有する柱状体などがある。棒状体１の断面は、どのような形状でもよく、例えば円形、楕円形、角形、多角形などがある。また、棒状体１の材質は、力が伝播するものであれば良く、コンクリート、鋼材、プラスチック、無機材料など、また、これらが混合した物体がある。
【００１９】
進行波Ｆ_ｄと後退波Ｆ_ｕの測定は、種々の測定方法があり、加加速度計、加速度計、速度計、変位計、歪み加速度計、歪み速度計、歪み計などの測定装置を同一種類、複数個組み合わせたり、又は、複数種類を組み合わせて行うことができる。例えば、歪みセンサなどの歪み測定装置と速度センサなどの速度測定装置の組み合わせ、歪み測定装置と加速度センサなどの加速度測定装置の組み合わせ、又は、歪みを複数箇所で測定する歪み測定装置の組み合わせがある。測定装置は、棒状体１に直接取り付けて測定するもの、又は、棒状体１から離間して間接的に測定するものなどがある。
【００２０】
測定装置の組み合わせの例として、同一種類の測定装置を複数個組み合わせる場合と複数種類の測定装置を組み合わせる場合がある。同一種類の測定装置を複数個組み合わせる場合は、複数の測定装置は棒状体１の軸方向に沿って所定間隔を開けて配置され、好ましくは、軸に平行な同一線上に配置される。又は、複数種類の測定装置を組み合わせる場合は、複数種類の測定装置は、棒状体端部１１から同一距離で、好ましくは、近傍に配置される。
【００２１】
同一種類の測定装置を複数個組み合わせる場合において、好ましくは、棒状体端部１１から同一距離に複数の同一種類の測定装置を配置する。これらの同一種類の測定装置は、好ましくは、棒状体１の周囲に均等な間隔を開けて配置される。例えば、２つの同一種類の測定装置は、棒状体１の軸対称の位置に配置される。これらの測定装置の測定値は、平均される。
【００２２】
複数種類の測定装置を組み合わせる場合において、好ましくは、複数の同一種類の測定装置は、棒状体端部１１から同一距離の棒状体１の周囲に均等な間隔を開けて配置される。例えば、２つの同一種類の測定装置は、棒状体１の軸対称の位置に配置される。これらの測定装置の測定値は、平均される。
【００２３】
＜ハ＞進行波と後退波の算出
棒状体端部１１で軸方向に力ｆを作用した場合の進行波と後退波の測定の一例として、歪み測定装置と加速度測定装置が使用される。進行波と後退波の算出の手順は、まず、（Ｉ）棒状体端部１１に力ｆを作用する。（ＩＩ）棒状体１の測定位置（例えば棒状体端部から所定距離ｘ_０だけ離間した位置）において、歪み測定装置により軸方向力Ｆ（ｘ_０、ｔ）＝Ａ_ｐ・Ｅ・ε（ｘ_０、ｔ）を求め、また、加速度測定装置により加速度αを求め、加速度αを積分して速度Ｖ（ｘ_０、ｔ）を求める。（ＩＩＩ）測定して求めた軸方向力Ｆ（ｘ_０、ｔ）とＺ・Ｖ（ｘ_０、ｔ）から式１、式２のように、進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）と後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）を算出する。式中のＡ_ｐは測定位置での棒状体の断面積を示し、Ｅは測定位置での棒状体１のヤング係数を示し、ε（ｘ_０、ｔ）は測定位置での歪みを示し、Ｚはインピーダンスを示している。なお、本明細書において、力や速度などのベクトルの表記は、ベクトル表記が望ましいが、表記を簡単にするために、１次元として表記している。なお、棒状体端部１１で軸方向に直交する力ｆを付与する場合、軸方向に直交する方向力Ｆ（ｘ_０、ｔ）＝Ａ_ｐ・Ｇ・ε（ｘ_０、ｔ）とする。ここでＧは、せん断弾性係数である。
【００２４】
【式１】

【００２５】
【式２】

【００２６】
＜ニ＞棒状体端部の軸方向力の算出
棒状体端部１１の軸方向力Ｆ（０、ｔ）は、棒状体端部（ｘ＝０）における進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ＋ｔ_０）と後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ−ｔ_０）を合成したものである。端部進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ＋ｔ_０）は、測定位置（ｘ_０）における進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）を棒状体端部（ｘ＝０）まで戻したものである。端部後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ−ｔ_０）は、測定位置（ｘ_０）における後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）を棒状体端部（ｘ＝０）まで進めたものである。即ち、棒状体端部（ｘ＝０）から所定距離（ｘ_０）離れた棒状体内部の位置に生じた進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）と後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）を求め、棒状体端部１１まで進行波を戻した端部進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ＋ｔ_０）と棒状体端部１１まで後退波を進めた端部後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ−ｔ_０）とを求め、端部進行波と端部後退波を合成し、式３から棒状体端部（ｘ＝０）の軸方向力Ｆ（０、ｔ）を算出する。
【００２７】
棒状体端部１１のインピーダンスと速度による力の波形は、式４のようにして求められる。ここで、Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ＋ｔ_０）は、所定距離ｘ_０にある進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）を棒状体端部１１に戻した波であり、Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ−ｔ_０）は、後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）を棒状体端部１１に進めた波である。ここで、ｔ_０＝ｘ_０／Ｖ_Ｌであり、Ｖ_Ｌは棒状体１中を伝播する伝播速度である。なお、式３と式４の代わりに、ｔ⇒ｔ＋αとした式５と式６を使用しても良い。ここでαは、任意の値である。
【００２８】
【式３】

【００２９】
【式４】

【００３０】
【式５】

【００３１】
【式６】

【００３２】
＜ホ＞入力波の算出
入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）は、棒状体端部（ｘ＝０）に力ｆを作用し、力が棒状体１中に入力したものであり、式７のように、入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）は、棒状体端部１１の軸方向力Ｆ（０、ｔ）と等しくなる。これは、棒状体端部１１が自由面であるから、後退波が棒状体端部１１で全反射し進行波となる時に逆位相となり、後退波と進行波が打ち消し合い、棒状体端部１１には、入力波しか存在しなくなる。このようにして、棒状体端部（ｘ＝０）に力ｆが作用し、棒状体端部１１から所定距離（ｘ_０）離れた測定位置における進行波と後退波が求まると、棒状体端部１１から入射した入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）を算出することができる。
【００３３】
【式７】

【００３４】
＜ヘ＞入力波算出システムの構成
入力波算出システムは、例えば図２に示すように、歪みセンサ２２からの信号を受信する歪み形アンプ５２と、加速度センサ２１からの信号を受信する加速度アンプ５１と、これらのアンプをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５３、５４、これらＡ／Ｄ変換器からのデータをデータライン５５を介してＦＩＦＯメモリ５７又はＦＰＧＡロジック５８に入れ、ＣＰＵ５９でデータ処理する算出装置５を備えている。算出装置５は、測定された進行波を測定位置から棒状体端部１１付近まで戻した端部進行波と、測定された後退波を測定位置から棒状体端部１１付近まで進めた端部後退波とを求め、該端部進行波と該端部後退波を合成して棒状体端部１１の入力波を算出する。
【００３５】
＜ト＞入力波算出プログラムと記録媒体
入力波算出プログラムは、算出装置で入力波を算出するものであり、例えば図３に示すように、杭を例に取ると、杭頭から下方の位置ｘ_０で測定した歪みと加速度からＦ（ｘ_０、ｔ）とＺ・Ｖ（ｘ_０、ｔ）を求める（Ｓ１）。Ｆ（ｘ_０、ｔ）とＺ・Ｖ（ｘ_０、ｔ）から進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）と後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）の分離を行う（Ｓ２）。これから杭頭から位置ｘ_０の測定後退波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）を求める（Ｓ３）。また、入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）を求める（Ｓ４）。杭仕様、杭長、断面積、ヤング係数などを入力する（Ｓ１１）。杭体のモデル化を行う（Ｓ１２）。地盤条件を入力する（Ｓ１３）。地盤のモデル化を行う（Ｓ１４）。杭−地盤系のモデル化を行う（Ｓ１５）。測定入力波と杭−地盤系のモデルにより、波動伝播計算を行う（Ｓ１６）。杭頭から位置ｘ_０の計算後退波Ｆ’_ｕ（ｘ_０、ｔ）を求める（Ｓ１７）。測定後退波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）と計算後退波Ｆ’_ｕ（ｘ_０、ｔ）の波形を比較する（Ｓ１８）。一致しない場合、地盤パラメータを修正し（Ｓ１９）、ステップＳ１６に飛ぶ。一致すると、静的抵抗成分を評価する（Ｓ２０）。静的な荷重変位量曲線を求める（Ｓ２１）。杭の差分モデルは、例えば図４のようなモデルとする。この入力波算出プログラムをＣＤ、ハードディスク、メモリカードなどの記録媒体に記録する。このモデルは、動的抵抗成分をダッシュポット３２で、また、静的抵抗成分をばね３３とスライダ３４で、モデル化したものである。なお、図３のフローチャートにおいて、本発明は、ステップＳ４の測定入力波として、Ｆ_Ｉ（ｔ）を使用する。それに対して、従来の「測定点の軸方向力の進行波を入力波として評価する方法（地盤工学会の基準）」では、Ｆ（ｘ_０、ｔ）を使用し、従来の「測定点の軸方向力を入力波と評価する方法」では、Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）を使用する点で本発明と相違している。
【００３６】
以下、杭における入力波算出の実施例を説明する。
【００３７】
＜イ＞測定条件
杭頭（棒状体端部）に力ｆを付与して、杭に発生する進行波と後退波、及び杭頭に発生した入力波を確認するために、図５に示すようにシンプルなモデルを製作した。杭３の周面を自由面とするために、地盤４中に先端を閉鎖した鋼管４１をソイルセメント埋設工法で打設し、その中に杭３を立て込んだ。杭３と鋼管４１の間には空洞４２が形成されている。杭頭に力ｆを付与する衝撃装置には、重錘３ｋＮのものを用い、落下高さは８００ｍｍとした。また、杭３は杭長８ｍのＢ種の直杭（Φ４００）を用い、歪センサ２２と加速度センサ２１のセンサ２の配置は杭頭から８００ｍｍ（ｘ_０）離れた位置とした。センサ２からの測定信号は、アンプ５１、５２に入力され、Ａ／Ｄ変換器５３、５４を介してＣＰＵ５９で処理され、進行波、後退波及び入力波が求められた。
【００３８】
＜ロ＞後退波と進行波の算出
後退波と進行波の算出は、歪センサ２２と加速度センサ２１による測定値から軸方向力Ｆ（ｘ_０、ｔ）と速度Ｖ（ｘ_０、ｔ）を求める。この測定値から式１、式２のようにして進行波（下降波）と後退波（上昇波）を算出する。直接測定できない杭頭の軸方向力は、杭頭の位置での進行波と後退波を足し合わせたもので、式３のようにして求められる。杭頭の入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）は、杭頭の軸方向力Ｆ（０、ｔ）と等しいので、式７から求めることができる。
【００３９】
＜ハ＞測定波形
測定位置ｘ_０で測定した波形を図６に示す。測定した軸方向力Ｆ（ｘ_０、ｔ）は、図６（Ａ）に示す。分離した進行波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）は、図６（Ｂ）に示す。分離した後退波Ｆ_ｕ（ｘ_０、ｔ）は、図６（Ｃ）に示す。杭頭の入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）は、図６（Ｄ）に示す。
【００４０】
＜ニ＞波形マッチング解析
波形マッチング解析は、杭と地盤をモデル化し、波動理論に基づいて算出した計算波形が測定波形と一致するように解析の入力定数を同定し、杭先端や周囲の抵抗などを求める解析方法である。この波動理論に入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）を入れて求めた計算後退波を図６（Ｅ）の実線に示す。測定位置（ｘ_０）における測定後退波形を図６（Ｅ）の破線で示す。この図６（Ｅ）から、計算後退波と測定後退波（図６（Ｅ）の破線）とを比較すると、殆ど完全に一致していることが示されている。この結果から、測定値から算出した杭頭の入力波は、正確な値であると考えられる。
【００４１】
＜ホ＞波形マッチングの参考例
従来の二通りの評価方法（「測定点の軸方向力の進行波を入力波として評価する方法」と「測定点の軸方向力を入力波と評価する方法」）で得られた入力波を用いてマッチングを行った例を示す。
【００４２】
１つは、「測定点の軸方向力の進行波を入力波として評価する方法（地盤工学会の基準）」であり、測定位置（ｘ_０）での進行波を入力波と評価する方法であり、この入力波から計算した計算後退波を図７（Ａ）に示す。この図のように、計算後退波は、時間の経過と共に波形が大きくなり、測定後退波とマッチングさせることができない。その理由は、入力波として反射して戻ってくる波を含めた図６（Ｂ）の波を使用していることによる。それに対して、本発明は、入力波として図６（Ｄ）の一波を利用している。
【００４３】
他の１つは、「測定点の軸方向力を入力波と評価する方法」であり、この入力波から計算した計算後退波を図７（Ｂ）に示す。この図でも、計算後退波は、時間の経過と共に波形が大きくなり、測定後退波とマッチングさせることができない。その理由は、上記と同様に、入力波として反射して戻ってくる波を含めた図６（Ａ）の波を使用していることによる。
【００４４】
それに対して、本発明は、図６（Ｅ）に示すように、複数の山と谷でマッチングが取れており、従来の衝撃載荷試験においてマッチングが取れなかった原因が解明できた。
【００４５】
＜ヘ＞杭を地中に埋設した際の波形
本発明の実施例では、図５に示すようにシンプルなモデルを用いたので、測定波形が図６や図７のように明確になるが、実際には、測定波が図８のように明確にならない。このように、実際の図８の波形を見ただけでは、マッチングが合っているように見えていた。図８（Ａ）は、地中に埋設した杭を本発明の方法で測定して求めた入力波Ｆ_Ｉ（ｔ）であり、本発明の実施例の測定波である図６（Ｄ）に対応する。図８（Ｂ）は、地中に埋設した杭を従来の測定点の軸力の進行波を打撃力として評価する方法（地盤工学会の基準）で使用する入力波Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）であり、本発明の実施例の測定波である図７（Ａ）に対応する。
【００４６】
このように、１回しか打撃しない場合でも、従来の方法では、入力波に反射して戻ってきた波が加わり、図８（Ｂ）の波形になっていると考えられる。これを明確にするために図５のシンプルなモデルで実験を行った。
【００４７】
図８で使用した杭は、節杭（Φ６００−４５０、Ｌ＝７ｍ）をソイルセメント埋設工法で打設したものである。杭頭は衝撃装置で打撃して、杭に入力波を付与している。
【００４８】
従来の図８（Ｂ）の入力波の曲線Ｆ_ｄ（ｘ_０、ｔ）は、０．０２秒付近で、かなり大きな負の値になっており、引張力が働いていることを示している。しかし、入力波は、杭頭を打撃して得られたものであるので、引張力が働くことは不自然である。それに対して、本発明の図８（Ａ）の入力波の曲線Ｆ_Ｉ（ｔ）は、常に正であり、自然法則に合っていると考えられる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞本発明は、棒状体に付与された入力波を正確に求めることができる。
＜ロ＞また、本発明は、棒状体に付与された入力波を正確に求めるシステム、又は方法を提供することができる。
＜ハ＞また、本発明は、杭に入力された入力波を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】入力波の測定の原理図
【図２】入力波算出システムの説明図
【図３】入力波算出プログラムの説明図
【図４】杭の差分モデルの説明図
【図５】杭のモデルによる入力波の測定図
【図６】杭のモデルにおける波形図
【図７】従来の入力波と測定波のマッチングの説明図
【図８】参考ための本発明と従来の実際の入力波の対比説明図
【符号の説明】
１・・・棒状体
１１・・棒状体端部
２・・・センサ
２１・・加速度センサ
２２・・歪みセンサ
３・・・杭
３１・・杭頭
４・・・地盤
４１・・鋼管
４２・・空洞
５・・・算出装置
５１・・加速度アンプ
５２・・歪み計アンプ
５３、５４・・Ａ／Ｄ変換器
５９・・ＣＰＵ

Claims

棒状体に付与する力によって生じる入力波を算出する入力波算出システムにおいて、
棒状体端部に付与する力によって棒状体端部から所定距離離れた位置に生じた進行波と後退波を求め、棒状体端部まで該進行波を戻した端部進行波と棒状体端部まで該後退波を進めた端部後退波とを求め、該端部進行波と該端部後退波を合成して棒状体端部の入力波を算出する算出装置を備えていることを特徴とする、入力波算出システム。
棒状体に付与する力によって生じる入力波を算出する入力波算出システムにおいて、
センサと算出装置を備え、
センサは、棒状体端部から所定距離離れた位置に取り付けられ、
算出装置は、棒状体端部に付与する力によって生じたセンサの測定値から進行波と後退波を求め、該進行波をセンサの位置から棒状体端部付近まで戻した端部進行波と、該後退波をセンサの位置から棒状体端部付近まで進めた端部後退波とを求め、該端部進行波と該端部後退波を合成して棒状体端部の入力波を算出することを特徴とする、入力波算出システム。
請求項１又は２に記載の入力波算出システムにおいて、
棒状体端部に付与する力は、棒状体のほぼ軸方向、棒状体の軸方向とほぼ直交する方向、棒状体の曲げ方向、又は、棒状体のねじれ方向とすることを特徴とする、入力波算出システム。
棒状体に付与する力によって生じる入力波を算出する入力波算出方法において、
棒状体端部に付与する力によって、棒状体端部から所定距離離れた位置に生じた進行波と後退波を求めるステップと、
棒状体端部まで該進行波を戻した端部進行波と棒状体端部まで該後退波を進めた端部後退波とを算出するステップと、
該端部進行波と該端部後退波を合成し、棒状体端部の入力波を算出するステップと、からなることを特徴とする、入力波算出方法。
棒状体端部から所定距離離れた位置にセンサが取り付けられ、棒状体に付与する力によって生じる入力波を算出する入力波算出方法において、
棒状体端部に付与する力によって生じたセンサの測定値から進行波と後退波を求めるステップと、
該進行波をセンサの位置から棒状体端部まで戻した端部進行波と該後退波をセンサの位置から棒状体端部まで進めた端部後退波とを算出するステップと、
該端部進行波と該端部後退波を合成し、棒状体端部の入力波を算出するステップと、からなることを特徴とする、入力波算出方法。