JP2008145356A - 埋設ロッド部材の張力測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】既設の埋設ロッド部材の振動弦長を露出させることなく、振動弦長の数値が未知であっても、限定的な露出長さから張力を測定する方法であって、 測定対象であるロッド部材の振動弦長の内の振動可能な長さ分である一部を掘削・はつり等の手段により露出させ、該露出部分に振動センサーを配設し、該露出部分をハンマーの如き打撃手段による打撃により振動させ、前記振動センサーで検出した振動より固有振動数(fi)を求め、振動モード次数(i)と固有振動数(fi)の関係から、前記ロッド部材の見かけの振動弦長(L)を求め、張力(T)を求めることを特徴とする埋設ロッド部材の張力測定方法である。
【選択図】図1
Description
(1)埋設されているタイロッドやPC鋼材等の埋設状態にある既設ロッド部材の振動弦長を露出させることなく、振動弦長の数値が未知であっても、限定的な露出長さがあれば、張力推定を可能とすること。
(2)固有振動数の計測は、小型のハンマーなどによる打撃といった簡易な手法で行うことができ、また、短時間での実施を可能とすること。
(3)上記を、パソコンを利用した入力と演算という、簡便な手法によって実現可能とすること。
測定対象である前記ロッド部材の振動弦長の内の振動可能な長さ分である一部を掘削・はつり等の手段により露出させ、該露出部分に振動センサーを配設し、該露出部分をハンマーの如き打撃手段による打撃により振動させ、前記振動センサーで検出した振動より固有振動数(fi)を求め、振動モード次数(i)と固有振動数(fi)の関係から、振動モード次数(i)の2乗と固有振動数(fi)の2乗を多項式で表し、振動モード次数(i)の4乗に相当する前記ロッド部材の見かけの振動弦長(L)を求め、振動モード次数(i)の2乗に相当する項より張力(T)を求めることを特徴とする埋設ロッド部材の張力測定方法。
測定対象である前記ロッド部材の振動弦長の内の振動可能な長さ分である一部を掘削・はつり等の手段により露出させ、該露出部分に振動センサーを配設し、該露出部分をハンマーの如き打撃手段による打撃により振動させ、前記振動センサーで検出した振動をデータロガーにより固有振動数(fi)を計測し、
前記ロッド部材の密度(ρ)と断面積(A)の値を与え、
前記ロッド部材の曲げ剛性(EI)の値を与え、
前記ロッド部材の振動端点間長である振動弦長(L)を、前記固有振動数(fi)、前記密度(ρ)、前記断面積(A)、前記曲げ剛性(EI)を元に算出して求め、
固有振動数(fi)、密度(ρ)、断面積(A)、曲げ剛性(EI)、振動弦長(L)を下記式(I)に代入して算出することで前記ロッド部材の張力を測定することを特徴とする埋設ロッド部材の張力測定方法。
E=2.0×106kg/cm2
I=π×d4/64(cm4)
(1)固有振動数fiは実測で得られる数値である。
(2)密度ρ、(3)断面積Aは、計測しようとする部材によって決まる数値である。
例えば、密度ρは、ステンレス鋼等のような特別鋼材を用いた場合を除き、一般的な鉄の単位体積質量である7.85kg/cm3を用いることができる。特別鋼材の場合には適宜適した単位体積質量を用いる。断面積Aは、計測しようとする部材を実測することで求めることができる。また、腐食等により断面欠損が生じている場合、欠損の割合が少ない場合はそのままの値を用い、欠損の割合の多い場合は適宜現状を反映した値に調整して用いる。
(5)曲げ剛性EIは、鋼材のヤング係数Eと円形の断面二次モーメント(I)から求めた値を用いる。
E=2.0×106kg/cm2
I=π×d4/64(cm4)
尚、EI:曲げ剛性は、測定すべきロッド部材が多数有る場合等では、現場において切断しても最も影響の少ない位置にある少なくとも1本をサンプルとして選択して切断して実測することで、曲げ剛性TIを実測することもできる。
(4)L:振動弦長は、振動端点間長であり、剛性項の係数より求められる値となる。
前記した山極らの非特許文献2では、曲げ剛性がそのケーブルの張力状態により変化するため、曲げ剛性と張力とを同時に推定する方法を採用している。この方法では、振動弦長(L)は一定値とし、例えばケーブルなどの部材固定間長が用いられている。
即ち、a=8.1924であるから、
即ち、b=316.57であるから、
以下、実験例により、本発明に係る既設タイロッドの張力測定法を実証する。
A.使用したタイロッド
全体の長さが17.50m、直径が38mm(設計値)の市販品を用い、両端部を固定した状態(取付固定分は両端夫々50cmずつ)で埋設した。
B.タイロッドの掘り起こし(露出)
埋設したタイロッドの端部から本工事の施工上最低限必要な幅である、約5mを掘削し、タイロッドの掘り出しを行った。
C.タイロッドの曲げ剛性(EI)を算出した。
D.打撃によりタイロッドを励起させ、タイロッドの固有振動数を測定し、モード次数:i、モード次数iに対する固有振動数:fi、密度:ρ、断面積:A、振動弦長:L、曲げ剛性:EIの各値を計算式に代入して張力:Tを算定する。
E.各タイロッドに掛かった張力と、本発明の張力測定方法によって算定した張力(T)の結果は極めて近似した値を示すことが判った。
20 データロガー
30 パソコン
40 タイロッド
41 護岸構造
42 アンカー
Claims (4)
- 埋設されているタイロッドやPC鋼材の如き埋設状態にある既設の埋設ロッド部材の振動弦長を露出させることなく、振動弦長の数値が未知であっても、限定的な露出長さから張力を測定する埋設ロッド部材の張力測定方法であって、
測定対象である前記ロッド部材の振動弦長の内の振動可能な長さ分である一部を掘削・はつり等の手段により露出させ、該露出部分に振動センサーを配設し、該露出部分をハンマーの如き打撃手段による打撃により振動させ、前記振動センサーで検出した振動より固有振動数(fi)を求め、振動モード次数(i)と固有振動数(fi)の関係から、振動モード次数(i)の2乗と固有振動数(fi)の2乗を多項式で表し、振動モード次数(i)の4乗に相当する前記ロッド部材の見かけの振動弦長(L)を求め、振動モード次数(i)の2乗に相当する項より張力(T)を求めることを特徴とする埋設ロッド部材の張力測定方法。 - 埋設されているタイロッドやPC鋼材の如き埋設状態にある既設の埋設ロッド部材の振動弦長を露出させることなく、振動弦長の数値が未知であっても、限定的な露出長さから張力を測定する埋設ロッド部材の張力測定方法であって、
測定対象である前記ロッド部材の振動弦長の内の振動可能な長さ分である一部を掘削・はつり等の手段により露出させ、該露出部分に振動センサーを配設し、該露出部分をハンマーの如き打撃手段による打撃により振動させ、前記振動センサーで検出した振動をデータロガーにより固有振動数(fi)を計測し、
前記ロッド部材の密度(ρ)と断面積(A)の値を与え、
前記ロッド部材の曲げ剛性(EI)の値を与え、
前記ロッド部材の振動端点間長である振動弦長(L)を、前記固有振動数(fi)、前記密度(ρ)、前記断面積(A)、前記曲げ剛性(EI)を元に算出して求め、
固有振動数(fi)、密度(ρ)、断面積(A)、曲げ剛性(EI)、振動弦長(L)を下記式(I)に代入して算出することで前記ロッド部材の張力を測定することを特徴とする埋設ロッド部材の張力測定方法。
fi:モード次数に対応する固有振動数
ρ:密度
A:断面積
L:振動弦長
EI:曲げ剛性
T:張力(軸力) - 得られた複数の固有振動数(fi)の2乗の値とモード次数(i)の2乗の値を最小2乗近似を行い、近似曲線のモード次数(i)の4乗の係数から前記振動弦長(L)を算定することを特徴とする請求項1又は2に記載の埋設ロッド部材の張力測定方法。
- 前記曲げ剛性(EI)が、鋼材のヤング係数(E)と円形の断面二次モーメント(I)から求めた値を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の埋設ロッド部材の張力測定方法。
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