JP2004317137A - 構造物の変位測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工事影響範囲が長い距離にわたる場合や構造物が湾曲しているような場合でも構造物の変位を精度良く測定する。
【解決手段】基準点２、２間に構造物１の長手方向に沿って複数の計測線４を相互に複数の測定点３を重複させて順次張架し、一端側の計測線４の一端の基準点２と次の測定点３は変位を生じない領域に配置し、この次の測定点３の計測変位量と基準点２との間の距離及び基準点２とこの計測線４と次の計測線４の重複する測定点までの距離とから重複する測定点３の変位量を演算し、同様に順次当該計測線４とその次の計測線４の重複する測定点３の変位量を他端側の計測線４の他端の基準点２に到達するまで演算し、各測定点３でそれぞれの計測線４の位置を計測してその変位量を演算するようにした。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接工事による影響を受けて鉄道や車道用の橋脚などの構造物に生じる変位を測定する構造物の変位測定方法に関し、特に長い距離にわたって影響を受ける場合に好適に適用できる構造物の変位測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道用高架橋などが近接工事に伴う影響により沈下したり、沈下する恐れがある場合に、その沈下量を測定する方法として、工事影響範囲内外にわたって各橋脚に互いに連通された水位計を固定して測定していたが、沈下、すなわち鉛直方向の変位しか測定できず、水平方向の変位は測定できないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解消する測定方法として、構造物の長手方向と直交する鉛直方向と水平方向の変位を測定するため、構造物の２点の基準点間に計測線を張架し、基準点間に設定した測定点に配置した位置測定センサにて計測線の位置を計測することにより各測定点における構造物の変位を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３０４８６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記測定方法によって精度良く測定するには、計測線が完全な直線状態で張架される必要があるが、計測線として軽量かつ高張力のポリエチレン、アラミド系の高機能繊維より成る高張力線を用いても、１００ｍ以上、最大限でも２００ｍを越えるような距離になると計測線の直線状態を確保して精度の良い測定を行うことができず、長い距離にわたって工事影響を受けるような場合に適用できず、また構造物の軸線が湾曲しているような場合も精度の良い測定が困難になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、工事影響範囲が長い距離にわたる場合や構造物が湾曲しているような場合でも構造物の変位を精度良く測定することができる構造物の変位測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の構造物の変位測定方法は、構造物の変位を生じない領域に設定した基準点間に計測線を張架し、基準点間に設定した測定点に配置した位置測定器にて計測線の位置を計測することにより各測定点における構造物の変位を測定する構造物の変位測定方法において、基準点間に構造物の長手方向に沿って複数の計測線を相互に複数の測定点を重複させて順次張架し、一端側の計測線の一端の基準点と次の測定点は変位を生じない領域に配置し、この次の測定点の計測変位量と基準点との間の距離及び基準点とこの計測線と次の計測線の重複する測定点までの距離とから重複する測定点の変位量を演算し、同様に順次当該計測線とその次の計測線の重複する測定点の変位量を他端側の計測線の他端の基準点に到達するまで演算し、各測定点でそれぞれの計測線の位置を計測してその変位量を演算するものである。
【０００８】
この構成によれば、複数の計測線を複数の測定点を重複させて順次張架するとともに、一端側の計測線の一端の基準点と次の測定点を変位を生じない領域に配置することで、各計測線の変位量を順次演算することができ、基準点間に設定された各測定点で各々の計測線の位置を計測することで各測定点での構造物の変位量を演算して求めることができ、工事影響範囲が長い距離にわたる場合や構造物が湾曲しているような場合でも、構造物の変位を精度良く測定することができる。
【０００９】
また、他端側の計測線における他端の基準点の変位の演算値が０でない場合に、その演算値を一端の基準点から各測定点までの距離に応じて比例配分して各測定点の計測変位量を補正することにより、複数の計測線を用いることによる累積誤差を補正によって解消でき、精度の良い測定ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構造物の変位測定方法の一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１１】
まず、計測線を用いた変位測定方法の基本構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１において、Ａは近接工事の位置を示し、Ｂは近接工事Ａの工事影響範囲を示している。１は鉄道用高架橋などの構造物で、本体１ｐと複数の橋脚１ａ〜１ｅにて構成されている。２は近接工事Ａの影響を受けない橋脚１ａ、１ｅに設置された基準点、３は工事影響範囲Ｂの内外にある橋脚１ｂ〜１ｄの変位を測定する測定点である。４は計測線で、基準点２、２間に構造物１の長手方向（Ｘ方向）張架されている。
【００１２】
基準点２には、計測線４をＸ方向と直交する水平方向（Ｙ方向）と鉛直方向（Ｚ方向）に位置規制する位置規制手段５が配設されている。６は計測線４の一端に設けた巻取装置、７は計測線４に張力を付与するため計測線４の他端に取付けた重錘である。
【００１３】
測定点３には、図２に示すように、それぞれの橋脚１ｂ〜１ｄに固定された架台８にＺ方向位置測定器１０とＹ方向位置測定器１１が配設され、計測線４のＹ方向位置とＺ方向位置を検出することで、橋脚１ｂ〜１ｄの変位量を検出するように構成されている。これら位置測定器１０、１１は、投光器９ａと１次元ＣＣＤを備えた受光器９ｂにて構成された透光型のレーザセンサ９にて構成されている。
【００１４】
かくして、図３に示すように、構造物１上に両端の基準点２を含めて各測定点３にｎ＋１個（ｎ＝０、１、２・・ｉ・・ｎ−１、ｎ）の位置測定器が取り付けられているとすると、ｉ番目の測定点３の変位量Ｄｉは、位置測定器にて検出した変位量Ｓ_ｉ に等しく、Ｄ_ｉ ＝Ｓ_ｉ で与えられる。勿論、ｉ＝０とｉ＝ｎの基準点２における変位量Ｄ_０ 、Ｄ_ｎ は共に０である。
【００１５】
次に、本実施形態における複数の計測線４（１）、４（２）、４（３）を用いた構造物１の変位測定方法について、図４〜図８を参照して説明する。図４において、工事影響範囲Ｂの領域外に設定した基準点２、２間に構造物１の長手方向に沿って複数の計測線４（１）、４（２）、４（３）を相互に複数の測定点３を重複させて順次張架している。一端側の１番目の計測線４（１）の一端の基準点２と次の測定点３は、工事影響範囲Ｂの外部領域に配置している。１番目の計測線４（１）の他端は工事影響範囲Ｂ内に位置しているため変位するが、その変位量を演算で求めることができるので、仮定的に基準点とする仮定基準点２ａとすることができる。同様に２番目の計測線４（２）はその両端が仮定基準点２ａとなり、３番目の計測線４（３）の一端は仮定基準点２ａで、他端は基準点２である。
【００１６】
以下、以上の構成における構造物１の各測定点３における変位量を求める方法について説明する。
【００１７】
まず、１番目の計測線４（１）においては、図５に示すように、一端のｉ＝０番目の基準点２とその次のｉ＝１番目の測定点３は、工事影響範囲Ｂの外部領域に位置しているので、その絶対変位量Ｄ１_０ 、Ｄ１_１ は、０となる。他端の仮定基準点２ａであるｉ＝ｎ番目の絶対変位量Ｄ１_ｎ は、ｉ＝１番目の測定点３において測定した測定変位量−Ｓ１_１ に基づいて、基準点２との間の距離に応じて比例関係から、次の（１）式によって求められる。ここで、ｉ＝０の基準点２からｉ番目の測定点３までの距離をｌ１_ｉ とする。
【００１８】
【数１】

同様に、ｉ番目の測定点３の絶対変位量Ｄ１_ｉ は、各測定点３における計測線４（１）の位置にその測定点３の測定変位量Ｓ１_ｉ を足した値となるので、次の（２）式によって求められる。
【００１９】
【数２】

次に、２番目の計測線４（２）においては、図６に示すように、一端のｉ＝０番目の仮定基準点２ａとその次のｉ＝１番目の測定点３の絶対変位量Ｄ２_０ 、Ｄ２_１ は、Ｄ２_０ ＝Ｄ１_ｎ−１ 、Ｄ２_１ ＝Ｄ１_ｎ である。他端の仮定基準点２ａであるｉ＝ｎ番目の絶対変位量Ｄ２_ｎ は、ｉ＝１番目の測定点３において測定した測定変位量−Ｓ２_１ に基づいて求められる。すなわち、ｉ＝０番目の仮定基準点２ａとｉ＝１番目の測定点３との絶対変位量の差Ｄ’２_１ は、
Ｄ’２_１ ＝Ｄ１_ｎ −Ｄ１_ｎ−１ −Ｓ２_１ ・・・（３）
となる。
【００２０】
かくして、図７に示すように、２番目の計測線４（２）におけるｉ＝ｎ番目の測定点３の絶対変位量Ｄ２_ｎ は、Ｄ’２_１ とｌ２_１ とｌ２_ｎ との比例関係と、ｉ＝０番目の絶対変位量が、Ｄ２_０ であることから、次の（４）式によって求められる。
【００２１】
【数３】

同様に、ｉ番目の測定点３の絶対変位量Ｄ２_ｉ は、各測定点３における計測線４（２）の位置にその測定点３の測定変位量Ｓ２_ｉ を足した値となるので、次の（５）式によって求められる。
【００２２】
【数４】

以下、同様にしてｉ本目の計測線４（ｉ）の各測定点３における絶対変位量は、図８に示すように、Ｄｉ_０ ＝Ｄ（ｉ−１）_ｎ−１ 、Ｄｉ_１ ＝Ｄ（ｉ−１）_ｎ となり、Ｄｉ_ｉ 、及びＤｉ_ｎ は、次の（６）式及び（７）式によって求められる。
【００２３】
【数５】

【００２４】
【数６】

さらに、ｎ本目の計測線４（ｎ）の他端の基準点２の絶対変位量Ｄｎ_ｎ は、次の（８）式によって与えられる。
【００２５】
【数７】

このＤｎ_ｎ の値は、本来常に０である筈であり、演算によって求めたＤｎ_ｎ が０でない場合は、誤差が発生していたことになる。
【００２６】
そこで、発生した誤差を計測線の全長に対する距離の割合で補正を行うのが好適である。ここで、計測線４の総延長をＬ、１本目の計測線４（１）のｉ＝０番目の基準点２からの各測定点までの距離をＬｉ_ｉ とし、Ｄｎ_ｎ をΔとして、補正後の絶対変位量Ｈｉ_ｉ は、次の（９）式で与えられる。
【００２７】
【数８】

以上のように、本実施形態によれば、複数の計測線４（１）、４（２）、４（３）を複数の測定点３を重複させて順次張架するとともに、一端側の計測線４（１）の一端の基準点２と次の測定点３を変位を生じない領域に配置することで、各計測線４（２）、４（３）の変位量を順次演算することができ、基準点２、２間に設定された各測定点３で各々の計測線４の位置を計測することで各測定点３での構造物１の絶対変位量を演算して求めることができ、工事影響範囲Ｂが長い距離にわたる場合や構造物１が湾曲しているような場合でも構造物１の変位を精度良く測定することができる。
【００２８】
また、他端側の計測線４（３）における他端の基準点２の変位の演算値が０でない場合に、その演算値を一端の基準点２から各測定点３までの距離に応じて比例配分して各測定点３の計測変位量を補正することにより、複数の計測線４（１）、４（２）、４（３）を用いることによる累積誤差を補正によって解消でき、精度の良い測定ができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の構造物の変位測定方法によれば、複数の計測線を複数の測定点を重複させて順次張架するとともに、一端側の計測線の一端の基準点と次の測定点を変位を生じない領域に配置することで、各計測線の変位量を順次演算することができ、基準点間に設定された各測定点で各々の計測線の位置を計測することで各測定点での構造物の変位量を演算して求めることができ、工事影響範囲が長い距離にわたる場合や構造物が湾曲しているような場合でも構造物の変位を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計測線を用いた構造物の変位測定方法の基本構成を示す斜視図である。
【図２】同計測点の構成を示す斜視図である。
【図３】変位量を求める方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における構造物の変位測定方法を示す平面図である。
【図５】同実施形態の１本目の計測線における計測ラインと各測定点の変位量を求める方法の説明図である。
【図６】同実施形態の２本目の計測線の計測ラインを求める方法の説明図である。
【図７】同実施形態の２本目の計測線における各測定点の変位量を求める方法の説明図である。
【図８】同実施形態のｉ本目の計測線における各測定点の変位量を求める方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 構造物
２ 基準点
２ａ 仮定基準点
３ 測定点
４、４（１）、４（２）、４（３） 計測線
１０ Ｚ方向位置測定器
１１ Ｙ方向位置測定器
Ｂ 工事影響範囲

Claims (2)

1. 構造物の変位を生じない領域に設定した基準点間に計測線を張架し、基準点間に設定した測定点に配置した位置測定器にて計測線の位置を計測することにより各測定点における構造物の変位を測定する構造物の変位測定方法において、基準点間に構造物の長手方向に沿って複数の計測線を相互に複数の測定点を重複させて順次張架し、一端側の計測線の一端の基準点と次の測定点は変位を生じない領域に配置し、この次の測定点の計測変位量と基準点との間の距離及び基準点とこの計測線と次の計測線の重複する測定点までの距離とから重複する測定点の変位量を演算し、同様に順次当該計測線とその次の計測線の重複する測定点の変位量を他端側の計測線の他端の基準点に到達するまで演算し、各測定点でそれぞれの計測線の位置を計測してその変位量を演算することを特徴とする構造物の変位測定方法。
2. 他端側の計測線における他端の基準点の変位の演算値が０でない場合に、その演算値を一端の基準点から各測定点までの距離に応じて比例配分して各測定点の計測変位量を補正することを特徴とする請求項１記載の構造物の変位測定方法。

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