JP2007033139A - 健全度診断システム及び健全度診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過法により正確に構造物の健全度を診断する。
【解決手段】 健全度診断システム１において、超音波探傷の対象となる橋台５のフーチング７部分に送信探触子９が埋設される。埋設された送信探触子９は超音波を発信する。発信された超音波は、橋台５の躯体内を透過し、受信探触子１３−１、１３−２等によって受信される。受信探触子１３で受信した信号は、受信部１９において信号処理され、躯体中の超音波の伝播速度等によって橋台５の健全度が判定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、構造物の健全度診断システム及び健全度診断方法に関するものである。

従来、橋台等の構造物の健全度を診断する方法として、超音波探触子を設置し、超音波探触子から発信した超音波（弾性波）を試験物中に伝播させ、その超音波の反射波を解析して、健全度を診断する方法がある。即ち、超音波探触子によって超音波を発生させ、その反射波の速度等によって構造物の健全度を診断していた。

ところで、超音波探触子による診断法には超音波を送信した超音波探触子と同一の超音波探触子で受信する反射法と、異なる超音波探触子で受信する透過法がある。

橋台のように片面にしか超音波探触子を設置できないような構造物に対して超音波法による健全度診断を行うには、超音波探触子を設置できる箇所に制約があり、反射法によらざるを得なかった（例えば、［特許文献１］参照）。

特開２００３−２５４９４４号公報

しかしながら、反射法の場合、送信する超音波探触子と受信する超音波探触子が同一であるために、受信される反射波に送信波のノイズが重なり合って複数の反射波を形成し、躯体境界面からの反射波の識別が困難な場合がある。また、躯体境界面までの距離を折り返すことにより構造物中を超音波が進む距離が２倍となる。そのために、波が減衰し、反射波を正確に測定することは困難となり、構造物の材質の劣化や、構造物中の傷を判別するには不十分であるという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は透過法により正確に構造物の健全度を診断することを可能とすることである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、送信側又は受信側となる１対の超音波探触子のうちの１方を構造物に埋め込み、他方を前記構造物に取り付け、送信側の超音波探触子から超音波を前記構造物内に向けて発し、又は前記構造物内より発し、受信側の超音波探触子で受信し、前記受信側の超音波探触子で受信した信号を処理して前記構造物の健全度を診断することを特徴とする構造物の健全度診断システムである。

超音波探触子が発信する弾性波は、Ｐ波、Ｓ波のいずれかである。

１方の超音波探触子は、構造物が新設される際に構造物に埋め込まれるか、或いは既設の構造物内に埋め込まれる。埋め込まれる超音波探触子は、構造物が土と接する側に埋め込まれてもよい。送信側又は受信側の超音波探触子は、それぞれ複数個あり、数箇所で測定されてもよい。

第２の発明は、送信側又は受信側となる１対の超音波探触子のうちの１方を構造物に埋め込み、他方を前記構造物に取り付け、送信側の超音波探触子から超音波を前記構造物内に向けて発し、又は前記構造物内より発し、受信側の超音波探触子で受信し、前記受信側の超音波探触子で受信した信号を処理して前記構造物の健全度を診断することを特徴とする構造物の健全度診断方法である。

本発明の健全度診断システムにより、透過法により、正確に構造物の健全度を診断することを可能とする。

以下添付図面に基づいて、本発明に係る健全度診断システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することによって重複説明を省略することにする。

最初に、図１を参照しながら本発明の第１の実施形態に係る健全度診断システム１について説明する。図１は、健全度診断システム１を有する構造物の概観を示す図であり、図２は、健全度診断システム１の構成を示したブロック図である。尚、構造物としては、コンクリート、モルタル、煉瓦等で構成された構造物を対象とする。構造物として、ここでは橋台５をとりあげて説明を行う。

橋台５は、超音波探傷の対象となる構造物であり、側面の片側は地盤３に接している。フーチング７は、橋台５の底部の面積の広い基礎部分である。フーチング７部分は、地盤３中にある。

送信探触子９は、橋台５のフーチング７の部分に埋設される。送信探触子９は、管１１ａ、管１１ｂ中を通るケーブル１５−５を介して、送信部１７と接続される。

送信探触子９、管１１ａは、橋台５が新設されるときに埋め込まれる。管１１ｂは、健全度診断システム１により、橋台５の健全度を診断する際、地盤３を掘削し、管１１ａとつながれる。送信部１７、受信部１９は、地盤３上に設置された台２０に据え付けられる。

受信探触子１３は、橋台５の上面、又は側面に設置されており、上面に設置された受信探触子１３−１は、ケーブル１５−１を介して受信部１９に接続される。また、側面に設置された受信探触子１３−２、受信探触子１３−３，受信探触子１３−４はそれぞれケーブル１５−２、ケーブル１５−３，ケーブル１５−４を介して、同様に受信部１９に接続される。

図２に示すように、健全度診断システム１は、送信探触子９、受信探触子１３、送信部１７、受信部１９から構成される。

送信部１７は、信号発生器２１、信号増幅部（アンプ）２３等から構成される。信号発生器２１は所定の信号を発生する。信号増幅部（アンプ）２３は、信号発生器２１で発生した信号を増幅する。

送信探触子９は、圧電振動子（図示せず）を備え、信号増幅部（アンプ）２３から信号が送られると圧電振動子が振動し、橋台５内部に超音波を送信する。

受信探触子１３は、圧電振動子（図示せず）を備え、橋台５内部を伝わる超音波を受信すると、この超音波に応じた電圧を発生する。

受信部１９は、信号増幅部（アンプ）２５、オシロスコープ２７、パソコン２９等から構成される。信号増幅部（アンプ）２５は、受信探触子１３の出力信号を増幅する。オシロスコープ２７は、信号増幅部（アンプ）２５の出力信号の波形を表示する。パソコン２９は信号増幅部（アンプ）２５の出力信号を処理し、各種分析を行う。

次に、健全度診断システム１の診断手順について説明する。送信部１７の信号発生器２１から信号が発生すると、送信探触子９は橋台５内部に向けて超音波を発する。受信探触子１３−１、１３−２、・・・１３−４は橋台５内部を伝播する超音波を受信し、受信された信号は受信部１９の信号増幅部（アンプ）２５、オシロスコープ２７等に送られる。そして、パソコン２９等を用いて、橋台５内を伝わる超音波の伝播速度等が算出され、その伝播速度等を用いて橋台５の健全度を判定する。

健全度は、躯体の中の超音波の平均的な伝播速度を算出して、それによって判定される。伝播速度が速いほど、構造物の強度が高いと判定される。尚、本出願人は、超音波の速度を用いて構造物の健全度を診断している（［非特許文献１］参照）。

財団法人 鉄道総合技術研究所"レンガ・石積み、無筋コンクリート構造物の補修、補強の手引き"

本実施形態では、送信探触子９から発せられる超音波が、受信探触子１３−１、１３−２、１３−３、１３−４で受信され、それぞれの伝播速度が算出され、橋台５の健全度が診断される。

この場合、例えば、送信探触子９と受信探触子１３−１の間は、超音波の伝播速度が遅く、送信探触子９と受信探触子１３−２の間は超音波の伝播速度が速かったとすれば、送信探触子９と受信探触子１３−１との間にクラック等の発生が懸念される。

このように本実施の形態によれば、新設あるいは既設の構造物中に超音波探触子を埋設することにより、透過法による診断が可能となり、反射波により生じる測定誤差を防ぎ、正確な診断が可能となる。

尚、前述した実施の形態では、送信探触子９は橋台５内に予め埋め込まれていたが、既設の構造物に対しては後付を行うこともできる。即ち、既設の橋台５について、周辺の地盤を掘削し、穴をあける（コアボーリング）。橋台５中に送信探触子９を埋設し、後からモルタル等で埋め込むのである。

次に図３を参照しながら、本発明の健全度診断システムの第２の実施形態について説明を行う。図３は健全度診断システム１ａの概略構成図である。図３についても構造物として橋台５を例にとって示す。

図３の地盤３、橋台５、フーチング７は図１と同様のものである。受信探触子１３は、橋台５の上面、又は側面に設置されており、上面に設置された受信探触子１３−１は、ケーブル１５−１、ケーブル１５を介して受信部１９に接続される。

また、橋台５の地盤３に面した側面に埋設された受信探触子１３−２ａ、受信探触子１３−３ａ、受信探触子１３−４ａはそれぞれケーブル１５−２、ケーブル１５−３，ケーブル１５−４、さらにケーブル１５を介して、同様に受信部１９に接続される。

ケーブル１５−２は、橋台５の接する地盤３に設置された管１１−２内を通る。ケーブル１５−３、ケーブル１５−４も同様に管１１−２、管１１−３内を通る。

この場合も、第１の実施形態と同様に、送信部１７で信号が発生すると、送信探触子９から超音波が橋台５内部に送られ、受信探触子１３によって受信される。受信探触子１３で受信した信号はケーブル１５を経由して受信部１９に送られ、橋台５内の超音波の伝播速度等が算出され、橋台５の健全度が判定される。

以上、図１〜図３を用いて健全度診断システム１の実施形態について説明したが、送信部１７、受信部１９に関しては、機器が一体化されている場合もあるし、送信探触子９、受信探触子１３の機能を入れ替えることも可能である。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る健全度診断システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施形態である健全度診断システム１の概略を示す図 健全度診断システム１の構成を示すブロック図 第２の実施形態である健全度診断システム１ａの概略を示す図

符号の説明

１………健全度診断システム
３………地盤
５………橋台
７………フーチング
９………送信探触子
１１………管
１５………ケーブル
１７………送信部
１９………受信部

Claims (9)

1. 送信側又は受信側となる１対の超音波探触子のうちの１方を構造物に埋め込み、他方を前記構造物に取り付け、
   送信側の超音波探触子から超音波を前記構造物内に向けて発し、又は前記構造物内より発し、受信側の超音波探触子で受信し、
   前記受信側の超音波探触子で受信した信号を処理して前記構造物の健全度を診断することを特徴とする構造物の健全度診断システム。
2. 前記１方の超音波探触子は、構造物が新設される際に前記構造物に埋め込まれることを特徴とする請求項１記載の健全度診断システム。
3. 前記１方の超音波探触子は、既設の構造物内に埋め込まれることを特徴とする請求項１記載の健全度診断システム。
4. 埋め込まれる超音波探触子は、構造物が土と接する側に埋め込まれることを特徴とする請求項１記載の健全度診断システム。
5. 送信側又は受信側の超音波探触子は、それぞれ複数個あることを特徴とする請求項１記載の健全度診断システム。
6. 送信側又は受信側となる１対の超音波探触子のうちの１方を構造物に埋め込み、他方を前記構造物に取り付け、
   送信側の超音波探触子から超音波を前記構造物内に向けて発し、又は前記構造物内より発し、受信側の超音波探触子で受信し、
   前記受信側の超音波探触子で受信した信号を処理して前記構造物の健全度を診断することを特徴とする構造物の健全度診断方法。
7. 前記１方の超音波探触子は、構造物が新設される際に前記構造物に埋め込まれることを特徴とする請求項６記載の健全度診断方法。
8. 前記１方の超音波探触子は、既設の構造物内に埋め込まれることを特徴とする請求項６記載の健全度診断方法。
9. 埋め込まれる超音波探触子は、構造物が土と接する側に埋め込まれることを特徴とする請求項６記載の健全度診断方法。
   

Images