JP2008256375A - 超音波埋設長さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】施工管理、完成検査に最適な、防護柵支柱、照明支柱、矢板、金属管等の埋設状態根入れ長さ計測方法を提供する。
【解決手段】測長方向に直角な測定穴１に接触面と近似した表面形状の探触子１２と超音波送受信装置１３、表示記録装置１４を具備して埋設鋼管支柱５の先端６の反射信号を捉え、高感度の長さ計測を可能にした。
利用可能な測定穴が無い場合は、丸穴を後加工し空ボルトをネジ止めする。
探触子と測定支柱との音響結合損失を最小にする手段は、蒲鉾型音響中間媒体を用いる他、円弧曲面振動子、あるいは、集成短冊振動子を用いた。送信パルスにはバースト波を用いた。
【選択図】図１２

Description

本発明は、土中あるいは、コンクリート中に埋設された防護柵支柱、矢板、金属管などの長さ計測に関するものである。

主として、道路側縁に設けられる防護柵は進行方向を誤った車両の逸脱を防止すると共に、乗車人員の傷害と積み荷の損傷、車両本体の損傷を最小限にとどめる事を目的として設置される。
また、落石防止のための防護柵、遮音壁、人、家畜、野生動物、の進入、横断を防止する用途においても利用され、その用途において、高さ、強度が勘案されて、種々の物が用いられている。

その構造は、土中または、コンクリートに埋設された鋼管支柱と、この支柱に取り付けられ、横方向に接続された、ビームにより構成され、衝突による衝撃はビームのたわみと、支柱の倒れ込みによって吸収、緩和される。

支柱とビームの取り付けは、支柱に開けられた穴と、ビームの取り付け穴が、ボルトによって結合され、支柱が土中、コンクリートに埋設後、ビームが組み付けられる。補修取り替えを考慮した構造である。

取り付け穴はボルト締結のため、丸穴であり、支柱断面形状は円、四角、Ｈ、であるが、曲げ強度の強い、円形管状の利用が多数をしめている。
特開２００４−２０５２３２号公報

一度設置された埋設鋼管、防護柵支柱、の長さ計測を行うには、引き上げ工法によるほか無く、特に開通、使用中の道路での引き上げは、復旧埋設、交通の一時遮断を必要として、交通阻害をまねき、多額の費用を要する。
アンカーボルト、ロックボルトなどの比較的大きい断面積を持った鋼棒は、特許文献１で実現している。しかし埋設された、鋼管、防護柵支柱、鋼矢板、地中タンクなどの探触子と接触断面積の小さい、板状構造体の長さ計測手法は未だ実現していない。

本発明は、超音波探触子と測定対象物の接触面が曲面であり、音響結合開口面が大きくとれず、支柱先端面からの反射信号を捉えるに、充分な送受信感度がえられない欠点を解消するために、探触子接触面に考案を施したものである。

探触子表面を接触曲面に合わせて、整形することにより、密着面積の確実な増大が計れ、大きな音響減衰をもたらす、空気層を確実に除去することができ、超音波送受信感度の減少を最小限に出来る。
この効果により、埋設金属支柱の長さが非破壊で計測可能となり、新設完成検査に再現性のある検査手法が提供できる他、支柱の挫屈など、設置後の土中内部施行状態も管理が出来、既設支柱の状態把握も可能となり、公共工事の品質確保に大きな効果が得られる。

測長方向に直角方向に開けられた計測穴、防護柵においては、横ビーム取り付けボルト穴の半径Ｒと近似する部分円筒曲面に合わせて、探触子表面を整形した。
送信パルスにバースト波を用いた。

図１は、最も多く用いられている、標準型防護柵の構造を示す図である、鋼管支柱５を土中埋設、あるいはコンクリート埋設４された後、板状横ビーム３がボルト穴１によって組み付けられる、支柱頭部にはキャップ２が溶接されている。
埋設後、先端面６からの反射信号を捉えて、埋設長さを計測する試みがなされている。１方法は斜角振動子を支柱５に装着する方法であるが、斜角であるので先端面６と音軸がずれて送受信感度が著しく減少する、また入射した縦波が管壁で振動モードが変換しエネルギーの大半が表面波に変換してしまい、このため測長に至らない。

他の１方法はＳＨ波を用いる方法である、支柱に装着された探触子により２次的に発生した表面波で先端面６からの反射信号を捉えようとするものであるが、埋設しない鋼管柱の反射信号は得られるものの、埋設支柱の内外壁は拘束されるため表面波振動は原理的に存在できず、短い埋設管で、土砂による不完全な緩い拘束条件で一部計測できるのみである。

本発明は、長尺２．５ｍ以上の埋設防護柵支柱で、数ｍｍの厚み鋼管中を効率よく縦波を高感度で送受信するために、支柱と横ビーム取り付けボルト穴に注目して考案を行った。

図６は従来探触子を測定穴１に応用したものである、接触媒質１０で音響結合を行うものの、接触面が曲面であるため、空気層を追い出し、完全な音響結合を行うことが困難である。

図７は従来振動子の欠点を解消するため、計測穴半径Ｒの曲面に近似した、図８かまぼこ型音響中間媒体を探触子９の表面に接着して実施した例である、接触面から空気層を完全に追い出すことができ、接触媒質の使用量も最小に出来る利点も得られる。

図８かまぼこ型音響中間媒体の材質は、減衰の小さなものが要求され、樹脂であればポリスチレン等、また、金属であってもよく、支柱材と同一の鋼も利用できる。

図２は景観配慮型パイプ防護柵の構造を示す図である、同様にボルト穴１が計測に利用可能である。

図１１は本考案の探触子の詳細構造であるが、電気音響変換素子、そのものを図９の形状に整形しても同様の効果が得られ、図１０で示す様に、３枚の短冊を合成接合しても同様の効果が得られる。

電気音響変換素子は、圧電セラミックが構造が単純であり最適である。磁歪型、電磁型、も使用可能であるが、構造が複雑であり、大きくなるため、適さない。

図１２は、本考案による計測方法全体を表したものである、本考案による探触子１２、を支柱計測穴１に接触媒質を塗布して音響結合し、超音波送受信装置１３により得られた先端面６からの反射時間を計測して、表示記録装置１４により計測穴と支柱先端との長さを計測する。超音波送受信装置は特許文献１のバースト波によるものが最適であるが、通常の探傷機に多用されるインパルス波も利用可能である。超音波送受信装置の詳細はすでに公知であるので、説明は特許文献１を示すことによって省略する。

図３は照明柱、落石防止防護柵、遮音壁、の柱に対する計測方法である。
計測穴１は通常無い場合では、支柱をあらかじめ設置前に穴加工しておくか、設置後に穴加工する必要がある。穴形状は丸がドリルの使用ができて好適であるが、△□形状の型打ち抜きも利用できる、また図３の８に示すように、キャップでの保護が考えられ、図４に示すように、貫通穴を後加工して、空ボルトとナットを装着すると、穴加工による強度低下防止と雨水浸入防止キャップをかねることも可能である。

新たに設ける計測穴は地面４に近い地表に設けるのが、縦波が表面波にモード変換し、地表面位置から反射してしまうことを最小にして、先端６に到達するエネルギーを大きくすることに有効である。

これに反して、地表面近くに穴を設けると、支柱曲げ強度を弱くする欠点が発生する。この欠点を解消したのが図４による空ボルト装着方法である、施行の容易さ、最適の計測位置、曲げ強度の低下の相反する欠点が解消できる。

図５は矢板の根入れ長さ計測に応用した図である。計測穴１は引き抜きクランプの固定穴がある場合は、同様にこれが利用できる。無い場合は、新たに設ける必要があるが、そのときは、地面４に近い位置に設けるのが表面波へモード変換するエネルギーロスが最小となるため、最適である。

厚さ数ｍｍの金属板曲げ加工、溶接合成構造からなる、鋼管柱、地中タンク等の埋設状態での長さ計測に広く応用可能。
鋼管柱を好例に示したが、測定対象は金属に限らず、コンクリート管であっても、周波数を選定し、探触子を大きくすることにより、同様に応用が可能であり、対象の形態材質によらず適応可能である。

標準型防護柵での計測位置説明図である。（実施例１） 景観配慮型パイプ防護柵での計測位置説明図である。（実施例１） 照明柱、遮音壁柱、落石防護壁支柱での計測位置説明図である。（実施例２） 支柱に貫通穴を設け空ボルトを装着した説明図である。（実施例２） 矢板での計測位置説明図である。（実施例３） 従来型探触子での使用説明図である。 蒲鉾型音響中間媒質１１での使用説明図である。（実施例１、２、３） 蒲鉾型音響中間媒質の斜図である。（実施例１、２、３） 円弧曲面振動子の斜図である。（実施例１、２、３） 集成型短冊振動子の斜図である。（実施例１，２，３） 蒲鉾型音響中間媒体を用いた探触子の構造斜図である。（実施例１，２，３） 本考案による支柱計測の図である。（実施例１，２，３）

符号の説明

１ 計測穴（ボルト穴）
２ 頭部キャップ
３ 標準型板状横ビーム
４ 地面、コンクリート面
５ 支柱
５Ａ 矢板
６ 埋設拘束部位先端
７ パイプ防護柵横ビーム
８ 保護キャップ
９ 探触子
１０ 接触媒質
１１ 音響中間媒体
１２ 本考案による探触子
１３ 超音波送受信装置
１４ 表示記録装置
１５ 探触子支持体
１６ バッキング
１７ 電気音響変換素子
１８ 蒲鉾型音響中間媒体
１９ 空ボルト

Claims (3)

1. 超音波送受信手段と電気音響変換手段を具備し、測長方向に直角な測定穴と、前記電気音響変換手段の測定穴接触面を測定穴接触面と近似形状にしたことを特徴とする埋設物長さ測定装置。
2. 請求項１の計測装置を用いた、測定穴が丸である、防護柵支柱、金属管、矢板、地中タンクの測定方法。
3. 請求項１の計測装置を用い、後加工を施した測定穴と、測定穴にボルト締を施し、測定時にボルトを着脱する防護柵支柱、金属管、矢板、の測定方法。

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