JP2009198366A - Soundness diagnosis method of structure - Google Patents

Soundness diagnosis method of structure Download PDF

Info

Publication number
JP2009198366A
JP2009198366A JP2008041241A JP2008041241A JP2009198366A JP 2009198366 A JP2009198366 A JP 2009198366A JP 2008041241 A JP2008041241 A JP 2008041241A JP 2008041241 A JP2008041241 A JP 2008041241A JP 2009198366 A JP2009198366 A JP 2009198366A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
natural frequency
soundness
value
retaining wall
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008041241A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5087425B2 (en
Inventor
Masahiro Shinoda
昌弘 篠田
Hiroshi Haneya
洋 羽矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP2008041241A priority Critical patent/JP5087425B2/en
Publication of JP2009198366A publication Critical patent/JP2009198366A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5087425B2 publication Critical patent/JP5087425B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soundness diagnosis method of a structure having a foundation on the back. <P>SOLUTION: A structure such as a retaining wall 3 is vibrated in a horizontal direction which is vertical to the retaining wall direction by an exciter 7, and the vibration is measured by a sensor 11. Measured vibration data are recorded by a data collection processing device 15, and a characteristic frequency measured value is determined by comparing an input value with a response value. The characteristic frequency measured value is compared with a characteristic frequency measured value determined beforehand, to thereby diagnose soundness of the structure. Further, the structure is modeled, and a characteristic frequency analysis value is determined by characteristic value analysis of the model, and the result is compared with the characteristic frequency measured value, to thereby diagnose soundness of the structure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、背後に地盤を有する構造物に振動を加え、構造物の健全度を診断する方法に関する。   The present invention relates to a method for diagnosing the soundness of a structure by applying vibration to the structure having a ground behind it.

従来、鉄道橋において、構造物を重錘により水平方向に打撃し、その衝撃による振動応答を収録、解析することにより構造物の固有振動数を測定し、鉄道橋の健全度を診断する方法が提案されている(非特許文献1参照)。   Conventionally, in a railway bridge, there is a method of diagnosing the soundness of a railway bridge by hitting the structure horizontally with a weight and measuring the natural frequency of the structure by recording and analyzing the vibration response due to the impact. It has been proposed (see Non-Patent Document 1).

西村昭彦、棚村史郎、「既設橋梁橋脚の健全度判定法に関する研究」、鉄道総研報告、鉄道総合技術研究所、1989年8月、第3巻、第8号、p41-49Akihiko Nishimura, Shiro Tanamura, “Study on soundness judgment method for existing bridge piers”, Railway Research Institute report, Railway Technical Research Institute, August 1989, Volume 3, Issue 8, p41-49

しかしながら、重錘は重く、作業上、重錘の設置に問題があった。また、図9に示すように、従来の方法を、背面に盛土がある擁壁や橋台などの背後に地盤を有する構造物およびコンクリート法面に適用した際には、重錘27による打撃が、擁壁3の背面方向(図中矢印方向)のみであり、背面の地盤が衝撃を吸収してしまうため、有意義な振動を検出することができず、健全度を把握することが困難であるという問題があった。   However, the weight is heavy, and there is a problem in installing the weight in work. Further, as shown in FIG. 9, when the conventional method is applied to a structure having a ground behind a retaining wall or an abutment having a banking on the back and an abutment and a concrete slope, hitting by the weight 27 is It is only in the back direction of the retaining wall 3 (in the direction of the arrow in the figure), and the ground on the back side absorbs the impact, so that significant vibration cannot be detected and it is difficult to grasp the soundness level. There was a problem.

本発明は、前述した問題を鑑みてなされたもので、その目的は、橋台や擁壁等の背後に地盤を有する構造物の健全度を評価可能な健全度診断方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a soundness diagnosis method capable of evaluating the soundness of a structure having a ground behind an abutment or a retaining wall.

前述した目的を達成するために、第1の発明は、背後に地盤を有する構造物の天端に設置された起振機が、前記建造物を水平方向に振動する工程(a)と、前記構造物に発生する振動データを計測する工程(b)と、前記振動データから前記構造物の固有振動数実測値を算定する工程(c)と、前記固有振動数実測値を基にして、前記構造物の健全度を評価する工程(d)と、を具備することを特徴とする構造物の健全度診断方法である。   In order to achieve the above-described object, the first invention includes a step (a) in which a vibrator installed at the top of a structure having a ground behind vibrates the building in a horizontal direction, The step (b) of measuring vibration data generated in the structure, the step (c) of calculating the actual natural frequency value of the structure from the vibration data, and the actual natural frequency measurement value, And (d) for evaluating the soundness of the structure. A method for diagnosing the soundness of the structure.

また、前記工程(d)は、前記工程(c)により算定された前記固有振動数実測値と、以前に算定した同一の前記構造物についての固有振動数実測値を比較し、前記固有振動数実測値が、前記以前の固有振動数実測値よりも小さい場合に、前記構造物の健全度が悪化していると判断することが好ましい。   In the step (d), the measured natural frequency calculated in the step (c) is compared with the measured natural frequency of the same structure previously calculated, and the natural frequency is compared. When the actual measurement value is smaller than the previous natural frequency actual measurement value, it is preferable to determine that the soundness of the structure is deteriorated.

一方、前記工程(c)と前記工程(d)の間に、前記構造物の設計情報によるモデルから前記構造物の固有振動数解析値を算定する工程(e)を更に具備し、前記工程(d)は、前記固有振動数実測値と前記固有振動数解析値を比較し、前記固有振動数実測値が、前記固有振動数解析値よりも小さい場合に、前記構造物の健全度が悪化していると判断することを特徴とする請求項1記載の構造物の健全度診断方法。   On the other hand, the method further includes a step (e) of calculating a natural frequency analysis value of the structure from a model based on the design information of the structure between the step (c) and the step (d). d) comparing the measured natural frequency value with the analyzed natural frequency value, and when the measured natural frequency value is smaller than the analyzed natural frequency value, the soundness of the structure deteriorates. 2. The method for diagnosing the soundness level of a structure according to claim 1, wherein it is determined that the structure is in good condition.

本発明の構造物の健全度診断方法により、背後に地盤を有する構造物の健全度を診断することが可能になり、構造物の補修・補強実施の目安を得ることが可能になる。   According to the structural soundness diagnosis method of the present invention, it is possible to diagnose the soundness of a structure having a ground behind it, and it is possible to obtain a guideline for repair / reinforcement of the structure.

以下、図面に基づいて本発明の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る健全度診断システム1を示す図である。地盤5を押さえる擁壁3の天端に、起振機7を設ける。起振機7は、制御装置9により制御され、擁壁3を、背面方向と前面方向の両方(図中矢印方向)に加振する。また、擁壁3の天端にはセンサ11を設け、センサ11で受振した振動は、ケーブル13を介して、データ収集処理装置15により収集・処理される。   FIG. 1 is a diagram showing a soundness diagnosis system 1 according to an embodiment of the present invention. A vibration generator 7 is provided at the top end of the retaining wall 3 that holds the ground 5. The vibrator 7 is controlled by the control device 9 and vibrates the retaining wall 3 in both the back direction and the front direction (arrow direction in the figure). A sensor 11 is provided at the top end of the retaining wall 3, and vibrations received by the sensor 11 are collected and processed by the data collection processing device 15 via the cable 13.

起振機7は、重錘27に比べて、持ち運びと設置が容易である。また、起振機7は、擁壁3の背面方向と前面方向の両方に加振するため、重錘27による擁壁3の背面方向のみへの打撃に比べて、擁壁3の固有振動数の特定が容易である。   The vibrator 7 is easier to carry and install than the weight 27. Further, since the vibrator 7 vibrates both in the back direction and in the front direction of the retaining wall 3, the natural frequency of the retaining wall 3 is compared with the impact of the weight 27 only in the back direction of the retaining wall 3. Is easy to identify.

なお、センサ11は、複数設置しても良く、擁壁3の法面に、単数又は複数設置しても良い。   A plurality of sensors 11 may be installed, or a single sensor or a plurality of sensors 11 may be installed on the slope of the retaining wall 3.

これらのセンサ11の計測データを解析するために、データ収集処理装置15を設置する。センサ11は例えばケーブル13を介してデータ収集処理装置15に接続されている。また、センサ11に無線送信機能、データ収集処理装置15に無線受信機能を設けることにより、ケーブル13により接続することなく、無線通信により計測データの送受信を行ってもよい。   In order to analyze the measurement data of these sensors 11, a data collection processing device 15 is installed. The sensor 11 is connected to the data collection processing device 15 via, for example, a cable 13. Further, by providing the sensor 11 with a wireless transmission function and the data collection processing device 15 with a wireless reception function, measurement data may be transmitted and received by wireless communication without being connected by the cable 13.

次に、起振機7および制御装置9のハードウエア構成を説明する。
起振機7は、擁壁3を水平方向へ加振を行うことのできる起振機であれば、通常用いられる起振機、加振器を用いることができる。例えば、永久磁石と可動コイルとの組み合わせによるものを用いることができる。起振機7は、構造物を振動させる性能を確保でき、小型で軽量であることが好ましい。
Next, the hardware configuration of the vibrator 7 and the control device 9 will be described.
As long as the vibrator 7 can vibrate the retaining wall 3 in the horizontal direction, a commonly used vibrator and vibrator can be used. For example, a combination of a permanent magnet and a moving coil can be used. The vibrator 7 can ensure the performance of vibrating the structure, and is preferably small and lightweight.

また、制御装置9は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータシステムで構成できる。制御装置9は、起振機7と通信可能であり、起振機7の振動の加振力、変位、速度、加速度、周波数などを制御する。   The control device 9 can be configured by a computer system such as a personal computer. The control device 9 can communicate with the exciter 7 and controls the excitation force, displacement, speed, acceleration, frequency, and the like of the vibration of the exciter 7.

次に、図2に沿って、センサ11およびデータ収集処理装置15のハードウエア構成を説明する。
センサ11は、速度計31、アンプ33、A/D変換機35および通信インタフェース37からなる。速度計31は、起振機7による擁壁3の振動を速度信号として計測する。計測された速度信号はアンプ33により増幅され、A/D変換機35により量子化される。デジタルデータに変換された振動データは、通信インタフェース37、ケーブル13を介してデータ収集処理装置15に送られる。
Next, the hardware configuration of the sensor 11 and the data collection processing device 15 will be described with reference to FIG.
The sensor 11 includes a speedometer 31, an amplifier 33, an A / D converter 35, and a communication interface 37. The speedometer 31 measures the vibration of the retaining wall 3 by the vibrator 7 as a speed signal. The measured speed signal is amplified by the amplifier 33 and quantized by the A / D converter 35. The vibration data converted into digital data is sent to the data collection processing device 15 via the communication interface 37 and the cable 13.

一方、データ収集処理装置15は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムで構成できる。一例として、制御部39、記憶部41、通信制御部43、印刷部45、入力部47、表示部49、メディア入出力部51等よりなり、それらがシステム・バス53に接続された構成である。   On the other hand, the data collection processing device 15 can be configured by a computer system such as a personal computer. As an example, the control unit 39, the storage unit 41, the communication control unit 43, the printing unit 45, the input unit 47, the display unit 49, the media input / output unit 51, and the like are connected to the system bus 53. .

制御部39は、中央制御装置(CPU)、RAM(randam access memory)、ROM(read only memory)等よりなり、ROMあるいは記憶部41に記憶されているプログラムを実行する。記憶部41は、ハードディスク装置等であり、プログラムやデータ等が記憶される。通信制御部43は、外部との通信インタフェースであり、RS−232C入出力や、無線通信、モデム等の通信インタフェースよりなる。また、印刷部45はプリンタを備える。
さらに、入力部47はキーボードやマウス等の入力装置を備え、表示部49はディスプレイ装置を備え、メディア入出力部51は、CD−ROM、メモリーカード等の入出力装置を備える。
The control unit 39 includes a central control unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and the like, and executes a program stored in the ROM or the storage unit 41. The storage unit 41 is a hard disk device or the like, and stores programs, data, and the like. The communication control unit 43 is a communication interface with the outside, and includes a communication interface such as RS-232C input / output, wireless communication, and a modem. The printing unit 45 includes a printer.
Further, the input unit 47 includes an input device such as a keyboard and a mouse, the display unit 49 includes a display device, and the media input / output unit 51 includes an input / output device such as a CD-ROM and a memory card.

本実施の形態の擁壁3の健全度診断システム1におけるデータ収録およびデータ解析、健全度診断に使用するプログラムは、例えば、CD−ROM等のメディアにより供給され、データ収集処理装置15のメディア入出力部51より入力され、記憶部41に格納されて、制御部39により実行される。
また、センサ11で測定された振動データは、センサ11の通信インタフェース37、ケーブル13を介してデータ収集処理装置15に送信され、通信制御部43を介して記憶部41に格納され、後述するデータ解析用のプログラムにより解析される。
A program used for data recording, data analysis, and soundness diagnosis in the soundness diagnosis system 1 of the retaining wall 3 according to the present embodiment is supplied by a medium such as a CD-ROM, for example. Input from the output unit 51, stored in the storage unit 41, and executed by the control unit 39.
The vibration data measured by the sensor 11 is transmitted to the data collection processing device 15 via the communication interface 37 of the sensor 11 and the cable 13, stored in the storage unit 41 via the communication control unit 43, and described later. It is analyzed by a program for analysis.

このとき、センサ11の通信インタフェース37を無線通信インタフェースとし、データ収集処理装置15の通信制御部43の無線通信制御を使用することにより、ケーブル13を使用せずに、無線通信により振動データを送受信することも可能である。   At this time, by using the communication interface 37 of the sensor 11 as a wireless communication interface and using the wireless communication control of the communication control unit 43 of the data collection processing device 15, vibration data is transmitted and received by wireless communication without using the cable 13. It is also possible to do.

図3は、データ収集処理装置15のソフトウエア構成を示す図である。
センサ11により計測された振動データをケーブル13または無線により受信し、記憶部41に格納するデータ収集手段55と、データ収集手段55により記憶部41に格納された振動データに関して固有振動数の実測値を算定する固有振動数実測値算定手段56、固有振動数実測値算定手段56により求めた固有振動数実測値を記憶部41に格納する固有振動数実測値格納手段57、固有振動数実測値から健全度を評価する健全度評価手段59、擁壁3等の構造物をモデル化し、そのモデルから構造物の固有振動数の解析値を算定するモデルによる固有振動数解析値算定手段58からなる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a software configuration of the data collection processing device 15.
The vibration data measured by the sensor 11 is received by the cable 13 or wirelessly, and stored in the storage unit 41. The data collection unit 55 stores the vibration data stored in the storage unit 41 by the data collection unit 55. From the natural frequency actual value calculation means 56, the natural frequency actual value storage means 57 for storing the natural frequency actual value obtained by the natural frequency actual value calculation means 56 in the storage unit 41, and the natural frequency actual value. A soundness evaluation means 59 for evaluating soundness and a structure such as a retaining wall 3 are modeled, and a natural frequency analysis value calculation means 58 based on a model for calculating an analysis value of the natural frequency of the structure from the model.

これらの手段は、プログラムであり、データ収集処理装置15の記憶部41に記憶され、制御部39により実行される。モデルによる固有振動数解析値算定手段58は、起振機7の擁壁3等の構造物への振動試験とは別に、構造物の設計図を元にしたモデルをデータとして実行しておくことが可能である。   These means are programs, which are stored in the storage unit 41 of the data collection processing device 15 and executed by the control unit 39. The natural frequency analysis value calculation means 58 based on the model should execute a model based on the design drawing of the structure as data separately from the vibration test on the structure such as the retaining wall 3 of the vibrator 7. Is possible.

健全度評価手段59は、固有振動数実測値算定手段56で求めた固有振動数実測値と、固有振動数実測値格納手段57により以前に記憶部41に格納された以前の固有振動数実測値とを比較することにより健全度を評価する方法と、擁壁3等の構造物をモデル化したモデルによる固有振動数解析値算定手段58により求めた固有振動数解析値と固有振動数実測値とを比較することにより健全度を評価する方法がある。
以上の方法の処理の流れの詳細については後述する。
The soundness level evaluation means 59 includes the natural frequency actual measurement value obtained by the natural frequency actual measurement value calculation means 56 and the previous natural frequency actual measurement value previously stored in the storage unit 41 by the natural frequency actual measurement value storage means 57. And the natural frequency analysis value and the natural frequency actual measurement value obtained by the natural frequency analysis value calculation means 58 based on a model obtained by modeling a structure such as the retaining wall 3. There is a method for evaluating the soundness level by comparing.
Details of the processing flow of the above method will be described later.

図4は、衝撃振動試験による健全度診断処理の流れを示すフローチャートである。同図に示す処理では、今回の固有振動数実測値を求める方法について説明する。
まず、大まかな処理の流れを説明する。
衝撃振動試験に先立ち、起振機7の設置と制御装置9のセットアップと、センサ11の設置およびデータ収集処理装置15のセットアップを行う。その後、起振機7が発振し、センサ11で計測された振動データが、データ収集処理装置15のデータ収集手段55により受信され、記憶部41に格納される。測定はN回(例えば10回)行い、各回の振動データが記憶部41に格納される(ステップ101〜107)。
なお、起振機7は、構造物の固有振動数に左右されずに振動を生じることが好ましい。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of soundness diagnosis processing by an impact vibration test. In the process shown in the figure, a method for obtaining the actual measured actual frequency value will be described.
First, a rough processing flow will be described.
Prior to the impact vibration test, installation of the vibrator 7 and setup of the control device 9, installation of the sensor 11 and setup of the data collection processing device 15 are performed. Thereafter, the vibration generator 7 oscillates, and vibration data measured by the sensor 11 is received by the data collection means 55 of the data collection processing device 15 and stored in the storage unit 41. The measurement is performed N times (for example, 10 times), and vibration data of each time is stored in the storage unit 41 (steps 101 to 107).
In addition, it is preferable that the vibrator 7 generates vibration without being influenced by the natural frequency of the structure.

次に、固有振動数実測値算定手段56により、記憶部41に格納された振動データを基に、固有振動数実測値を算定する(ステップ108〜111)。求めた固有振動数実測値は、固有振動数実測値格納手段57により記憶部41に格納される(ステップ112)。
次に、後述する処理Aまたは処理Bを行う(ステップ113)。
Next, the natural frequency actual value calculation means 56 calculates the natural frequency actual value based on the vibration data stored in the storage unit 41 (steps 108 to 111). The obtained natural frequency actual value is stored in the storage unit 41 by the natural frequency actual value storage means 57 (step 112).
Next, process A or process B described later is performed (step 113).

次に、各ステップの処理を説明する。
まず、データ収集手段55では、振動データの測定回数nを1とする(ステップ101)。そして、起振機7により構造物へ加振する(ステップ102)。起振機7により構造物に生じた水平方向の振動は、センサ11の速度計31により測定され、アンプ33で増幅され、A/D変換器35によりデジタルデータに変換されて通信インタフェース37、ケーブル13を介してデータ収集処理装置15に送られる(ステップ103)。データ収集手段55は、通信制御部43を介して受信した振動データを記憶部41に格納する(ステップ104)。
Next, processing of each step will be described.
First, in the data collection means 55, the vibration data measurement count n is set to 1 (step 101). And it vibrates to a structure with the vibrator 7 (step 102). The horizontal vibration generated in the structure by the vibrator 7 is measured by the speedometer 31 of the sensor 11, amplified by the amplifier 33, converted into digital data by the A / D converter 35, the communication interface 37, the cable. 13 to the data collection processing device 15 (step 103). The data collection means 55 stores the vibration data received via the communication control unit 43 in the storage unit 41 (step 104).

以上の処理により起振機7の1回分の加振による構造物の振動データが記憶部41に格納される。一般的に、ノイズ等を排除するため、加振と振動データの収集は複数回(N回)、例えばN=10実施される。よって、ステップ102〜106の処理がN回繰り返される。これによりN回分の振動データが記憶部41に格納される。   Through the above processing, vibration data of the structure by one excitation of the vibrator 7 is stored in the storage unit 41. Generally, in order to eliminate noise and the like, excitation and vibration data collection are performed a plurality of times (N times), for example, N = 10. Therefore, the process of steps 102-106 is repeated N times. As a result, vibration data for N times is stored in the storage unit 41.

次に、N回分の振動データの重ね合わせ処理を実行する(ステップ107)。時系列として得られているN回分の振動データを重ね合わせることにより、1回の加振においてのみ生じたようなノイズ成分を抑制する効果がある。重ね合わせ処理後の振動データを表示部49に表示するとともに、記憶部41に格納する(ステップ108)。   Next, N times of vibration data overlay processing is executed (step 107). By superimposing vibration data for N times obtained as a time series, there is an effect of suppressing a noise component that occurs only in one vibration. The vibration data after the overlay processing is displayed on the display unit 49 and stored in the storage unit 41 (step 108).

次に、固有振動数実測値算定手段56により、重ね合わせ処理後の振動データの固有振動数を求める。
すなわち、記憶部41に格納されている重ね合わせ処理後の振動データを読み出し、入力データと比較し、応答倍率を求める(ステップ109)。求めた応答倍率は、表示部49に表示される(ステップ110)。
Next, the natural frequency actual value calculation means 56 obtains the natural frequency of the vibration data after the overlay processing.
That is, the vibration data after the overlay processing stored in the storage unit 41 is read out and compared with the input data to obtain a response magnification (step 109). The obtained response magnification is displayed on the display unit 49 (step 110).

図5は、振動データについての共振曲線の一例である。この共振曲線から固有振動数実測値を算定する(ステップ111)。固有振動数実測値17は、応答倍率がピーク19を示す周波数として求めることが可能であり、また、振動データから位相を求め、位相の変化点を示す周波数を合わせて考慮することにより求めることが可能である。算定された固有振動数実測値は、固有振動数実測値格納手段57により記憶部41に格納される。   FIG. 5 is an example of a resonance curve for vibration data. A natural frequency actual measurement value is calculated from this resonance curve (step 111). The natural frequency actual measurement value 17 can be obtained as a frequency at which the response magnification shows the peak 19. Further, the natural frequency measurement value 17 can be obtained by obtaining the phase from the vibration data and considering the frequency indicating the phase change point. Is possible. The calculated actual natural frequency value is stored in the storage unit 41 by the natural frequency actual value storage means 57.

以上の処理により、起振機7の振動による構造物の固有振動数実測値が求められた。次に、健全度評価手段59による健全度の評価を行う。
図6は、以前の測定の固有振動数実測値格納手段57により格納されている以前の固有振動数実測値と、今回の固有振動数実測値を比較する健全度診断処理(処理A)のフローチャートである。
Through the above processing, the actual natural frequency measurement value of the structure due to the vibration of the vibrator 7 was obtained. Next, the soundness level is evaluated by the soundness level evaluation means 59.
FIG. 6 is a flowchart of soundness diagnosis processing (Process A) for comparing the previous natural frequency actual measurement value stored by the previous natural frequency actual measurement value storage means 57 with the current natural frequency actual measurement value. It is.

まず、記憶部41から、今回の固有振動数実測値を読み出す(ステップ201)。次に、以前の衝撃振動試験により求めた固有振動数実測値を呼び出す(ステップ202)。次に、今回求めた固有振動数実測値と以前に求めた固有振動数実測値の大きさを比較する(ステップ203)。今回の固有振動数実測値が以前の固有振動数実測値よりも大きいか、あるいは同程度である場合(ステップ203のyes)、健全度は悪化していないと判断する。一方、今回求めた固有振動数実測値が以前の固有振動数実測値よりも小さい場合(ステップ203のno)、健全度が悪化していると判断する。   First, the current measured natural frequency value is read from the storage unit 41 (step 201). Next, the measured natural frequency obtained by the previous shock vibration test is called (step 202). Next, the measured natural frequency value obtained this time is compared with the measured natural frequency value obtained previously (step 203). When the current natural frequency actual measurement value is greater than or equal to the previous natural frequency actual measurement value (Yes in Step 203), it is determined that the soundness level has not deteriorated. On the other hand, when the actual frequency measurement value obtained this time is smaller than the previous natural frequency measurement value (No in step 203), it is determined that the soundness level has deteriorated.

以上に説明した構造物の健全度を診断する方法は、固有振動数実測値を以前に測定した固有振動数実測値と比較して、健全度の変化の状態を評価することより、健全度を診断する方法である。   The method for diagnosing the soundness of the structure described above compares the measured natural frequency with the measured natural frequency previously measured, and evaluates the state of change in the soundness. It is a method of diagnosis.

次に、構造物のモデルをもとに固有振動数を解析し、この固有振動数解析値と固有振動数実測値を比較することにより、構造物の健全度を診断する方法を説明する。
すなわち、図3において、モデルによる固有振動数解析値算定手段58により構造物の固有振動数解析値を求め、これと、固有振動数実測値算定手段56で求めた固有振動数実測値を基に、健全度評価手段59が健全度を評価する方法である。
Next, a method for diagnosing the soundness of the structure by analyzing the natural frequency based on the model of the structure and comparing the natural frequency analysis value with the natural frequency actual measurement value will be described.
That is, in FIG. 3, the natural frequency analysis value of the structure is obtained by the natural frequency analysis value calculation means 58 based on the model, and based on the natural frequency measurement value obtained by the natural frequency measurement value calculation means 56. The soundness evaluation means 59 is a method for evaluating the soundness.

図7は、モデルの固有振動数による健全度診断処理(処理B)のフローチャートである。
まず、モデルによる固有振動数解析値算定手段58により構造物の固有振動数解析値を求める(ステップ301〜303)。
その後、健全度評価手段59により、固有振動数実測値と固有振動数解析値を比較することにより構造物の健全度を評価する(ステップ304〜307)。
FIG. 7 is a flowchart of the soundness level diagnosis process (process B) based on the natural frequency of the model.
First, the natural frequency analysis value of the structure is obtained by the model natural frequency analysis value calculation means 58 (steps 301 to 303).
Thereafter, the soundness evaluation means 59 evaluates the soundness of the structure by comparing the measured natural frequency and the analyzed natural frequency (steps 304 to 307).

まず、擁壁3の設計図面から擁壁3のモデルを作成する(ステップ301)。
図8は、擁壁3のモデル化の概念図である。
図8(a)に示すように、擁壁3は、地盤5より下部にある基礎部17とその上に構築された擁壁3よりなる。
First, a model of the retaining wall 3 is created from the design drawing of the retaining wall 3 (step 301).
FIG. 8 is a conceptual diagram of modeling of the retaining wall 3.
As shown to Fig.8 (a), the retaining wall 3 consists of the base part 17 in the lower part from the ground 5, and the retaining wall 3 constructed | assembled on it.

このような擁壁3は、図8(b)に示すように、複数の質点とそれをつなぐ弾塑性梁要素、基礎部分の地盤ばね等からなる多質点系の解析モデルにモデル化することができる。すなわち、各擁壁の設計図から、擁壁3にかかる各部分の荷重配分を各質点に置き、それをつなぐ弾塑性梁要素は、擁壁3の曲げ剛性EI(Eはコンクリート等のヤング率、Iは断面2次モーメントI)とし、地盤ばねは地盤調査のN値より求め、基礎部17の種類(杭基礎、ケーソン基礎、直接基礎等)により予め決めた係数をかけたものを用いる。   As shown in FIG. 8 (b), such a retaining wall 3 can be modeled into an analysis model of a multi-mass system consisting of a plurality of mass points, elasto-plastic beam elements connecting them, ground springs of the foundation portion, and the like. it can. That is, based on the design drawing of each retaining wall, the load distribution of each part applied to the retaining wall 3 is placed at each mass point, and the elastic-plastic beam element connecting them is the bending rigidity EI of the retaining wall 3 (E is the Young's modulus of concrete or the like) , I is the cross-sectional secondary moment I), and the ground spring is obtained from the N value of the ground survey, and multiplied by a coefficient determined in advance according to the type of the foundation portion 17 (pile foundation, caisson foundation, direct foundation, etc.).

以上のように、擁壁3の各部分の死荷重を質点に設定したモデルを用いて固有値解析を行うことにより、擁壁3の固有振動数解析値を算出する(ステップ302)。この固有値解析は、記憶部41および制御部39に格納されている既存の固有値解析プログラムを実行することにより行う。   As described above, the natural frequency analysis value of the retaining wall 3 is calculated by performing the eigenvalue analysis using the model in which the dead load of each part of the retaining wall 3 is set as the mass point (step 302). This eigenvalue analysis is performed by executing an existing eigenvalue analysis program stored in the storage unit 41 and the control unit 39.

次に、ステップ302により求まった構造物の固有振動数解析値と、図4のステップ101〜111で求めた同じ構造物の固有振動数の実測値を比較し、健全度を評価する処理を行う。   Next, a process for evaluating the soundness is performed by comparing the natural frequency analysis value of the structure obtained in step 302 with the actually measured natural frequency value of the same structure obtained in steps 101 to 111 in FIG. .

まず、記憶部41より固有振動数実測値を読み出し(ステップ304)、この値を固有振動数解析値と比較する(ステップ305)。固有振動数実測値が固有振動数解析値よりも大きい場合(ステップ305のyes)は、構造物の健全度は十分であると判定する(ステップ306)。一方、固有振動数実測値が固有振動数解析値よりも小さい場合(ステップ305のno)は、構造物の健全度が十分ではないと判定する(ステップ307)。   First, the measured natural frequency value is read from the storage unit 41 (step 304), and this value is compared with the natural frequency analysis value (step 305). When the measured natural frequency is larger than the natural frequency analysis value (yes in step 305), it is determined that the soundness of the structure is sufficient (step 306). On the other hand, when the actual natural frequency measurement value is smaller than the natural frequency analysis value (no in step 305), it is determined that the soundness of the structure is not sufficient (step 307).

以上に説明した構造物の健全度診断方法により、擁壁3等の構造物の健全度を判定可能になる。   The soundness of the structure such as the retaining wall 3 can be determined by the structure soundness diagnostic method described above.

尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能であり、それらも、本発明の技術範囲に含まれる。例えば、本実施の形態の構造物の健全度診断方法では、擁壁3を構造物の例として説明したが、健全度を診断する対象は擁壁に限ることなく、その他の構造物も含まれる。例えば、橋台であってもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications are possible, and these are also included in the technical scope of the present invention. For example, in the structure soundness diagnosis method of the present embodiment, the retaining wall 3 has been described as an example of the structure. However, the object for diagnosing the soundness is not limited to the retaining wall, and includes other structures. . For example, it may be an abutment.

本発明の実施の形態にかかる健全度診断システム1の構成図。The block diagram of the soundness diagnostic system 1 concerning embodiment of this invention. 健全度診断システム1のセンサ11およびデータ収集処理装置15のハードウエア構成図。The hardware block diagram of the sensor 11 and the data collection processing apparatus 15 of the soundness diagnostic system 1. FIG. データ収集処理装置15の概念構成図。The conceptual block diagram of the data collection processing apparatus 15. FIG. 健全度診断処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a soundness diagnostic process. 振動データのフーリエスペクトルを説明する図。The figure explaining the Fourier spectrum of vibration data. 以前の固有振動数実測値による健全度診断処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the soundness diagnosis process by the previous natural frequency actual value. モデルの固有振動数による健全度診断処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the soundness diagnostic process by the natural frequency of a model. 擁壁3のモデル化の概念を説明する図。The figure explaining the concept of modeling of the retaining wall. 重錘による従来の衝撃振動試験を説明する図。The figure explaining the conventional impact vibration test by a weight.

符号の説明Explanation of symbols

1………構造物診断システム
3………擁壁
5………地盤
7………起振機
9………制御装置
11………センサ
13………ケーブル(又は無線)
15………データ収集処理装置
17………固有振動数
19………ピーク
21………基礎部
23………質点
25………地盤ばね
27………重錘
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Structure diagnostic system 3 ......... Retaining wall 5 ......... Ground 7 ......... Vibrator 9 ......... Control device 11 ... …… Sensor 13 ......... Cable (or wireless)
15 ......... Data collection processing device 17 ......... Natural frequency 19 ......... Peak 21 ......... Base 23 ...... Mass 25 ......... Ground spring 27 ......... Weight

Claims (3)

背後に地盤を有する構造物の天端に設置された起振機を用いて、前記建造物を水平方向に振動させる工程(a)と、
前記構造物に発生する振動データを計測する工程(b)と、
前記振動データから前記構造物の固有振動数実測値を算定する工程(c)と、
前記固有振動数実測値を基にして、前記構造物の健全度を評価する工程(d)と、
を具備することを特徴とする構造物の健全度診断方法。
(A) vibrating the building in a horizontal direction using a vibrator installed at the top of the structure having a ground behind;
A step (b) of measuring vibration data generated in the structure;
A step (c) of calculating a measured natural frequency value of the structure from the vibration data;
A step (d) of evaluating the soundness of the structure based on the measured natural frequency; and
A method for diagnosing the degree of soundness of a structure, comprising:
前記工程(d)は、前記工程(c)により算定された前記固有振動数実測値と、以前に算定した同一の前記構造物についての固有振動数実測値を比較し、前記固有振動数実測値が、前記以前の固有振動数実測値よりも小さい場合に、前記構造物の健全度が悪化していると判断することを特徴とする請求項1記載の構造物の健全度診断方法。   In the step (d), the actual frequency actual value calculated in the step (c) is compared with the natural frequency actual value calculated for the same structure previously calculated, and the natural frequency actual value is compared. 2. The structural soundness diagnosis method according to claim 1, wherein the structural soundness of the structure is deteriorated when the measured natural frequency is smaller than the previous natural frequency measurement value. 前記工程(c)と前記工程(d)の間に、前記構造物の設計情報によるモデルから前記構造物の固有振動数解析値を算定する工程(e)を更に具備し、
前記工程(d)は、前記固有振動数実測値と前記固有振動数解析値を比較し、前記固有振動数実測値が、前記固有振動数解析値よりも小さい場合に、前記構造物の健全度が悪化していると判断することを特徴とする請求項1記載の構造物の健全度診断方法。
A step (e) of calculating a natural frequency analysis value of the structure from a model based on design information of the structure between the step (c) and the step (d);
The step (d) compares the natural frequency actual measurement value with the natural frequency analysis value, and when the natural frequency actual measurement value is smaller than the natural frequency analysis value, the soundness of the structure 2. The method for diagnosing the soundness of a structure according to claim 1, wherein it is determined that the condition is deteriorated.
JP2008041241A 2008-02-22 2008-02-22 Structure health diagnosis method Expired - Fee Related JP5087425B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008041241A JP5087425B2 (en) 2008-02-22 2008-02-22 Structure health diagnosis method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008041241A JP5087425B2 (en) 2008-02-22 2008-02-22 Structure health diagnosis method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009198366A true JP2009198366A (en) 2009-09-03
JP5087425B2 JP5087425B2 (en) 2012-12-05

Family

ID=41142005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008041241A Expired - Fee Related JP5087425B2 (en) 2008-02-22 2008-02-22 Structure health diagnosis method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5087425B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149751A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Railway Technical Research Institute Method of diagnosing slope protection work and soundness diagnosing device
JP2011149752A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Railway Technical Research Institute Method of diagnosing cavity below roadbed and method of repairing roadbed
JP2011220003A (en) * 2010-04-09 2011-11-04 Railway Technical Research Institute Quality control method for pile
JPWO2016092869A1 (en) * 2014-12-10 2017-09-28 原子燃料工業株式会社 Method for evaluating the condition of members
JP2018141663A (en) * 2017-02-27 2018-09-13 日本電信電話株式会社 Condition measurement device, condition measurement system, and condition measurement method
JP2019143433A (en) * 2018-02-23 2019-08-29 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Safety factor calculation method and device for structure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322644A (en) * 2002-05-07 2003-11-14 Kansai Tlo Kk Method and apparatus for detecting flaw in structure
JP2007051873A (en) * 2005-08-15 2007-03-01 Railway Technical Res Inst Soundness diagnostic method for structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322644A (en) * 2002-05-07 2003-11-14 Kansai Tlo Kk Method and apparatus for detecting flaw in structure
JP2007051873A (en) * 2005-08-15 2007-03-01 Railway Technical Res Inst Soundness diagnostic method for structure

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149751A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Railway Technical Research Institute Method of diagnosing slope protection work and soundness diagnosing device
JP2011149752A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Railway Technical Research Institute Method of diagnosing cavity below roadbed and method of repairing roadbed
JP2011220003A (en) * 2010-04-09 2011-11-04 Railway Technical Research Institute Quality control method for pile
JPWO2016092869A1 (en) * 2014-12-10 2017-09-28 原子燃料工業株式会社 Method for evaluating the condition of members
JP2018141663A (en) * 2017-02-27 2018-09-13 日本電信電話株式会社 Condition measurement device, condition measurement system, and condition measurement method
JP2019143433A (en) * 2018-02-23 2019-08-29 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Safety factor calculation method and device for structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP5087425B2 (en) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5459970B2 (en) Structure monitoring system
US8577628B2 (en) System and method for modal identification using smart mobile sensors
JP5087425B2 (en) Structure health diagnosis method
EP2444787A1 (en) Method and device for bridge state evaluation using dynamic method
JP4992084B2 (en) Structure damage diagnostic system and method
Marulanda et al. Modal identification using mobile sensors under ambient excitation
KR101075854B1 (en) Safety assessment system for bridge structures, and its method
JP5586890B2 (en) Method for adjusting damping device
Ndambi et al. Comparison of techniques for modal analysis of concrete structures
JP2007051873A (en) Soundness diagnostic method for structure
JP3837099B2 (en) Structure damage estimation system and program
JP2017044614A (en) System for highly accurate evaluation of transfer function of structure, earthquake response estimation and deterioration diagnosis thereof, and its method
JP2003322585A (en) Building soundness diagnosing method based on continuous micromotion measurement
Atamturktur et al. Full-scale modal testing of vaulted gothic churches: lessons learned
JP2016061573A (en) Device, system, and method for estimating structure soundness, and computer program
JP5014761B2 (en) Method for measuring tension of buried rod member
JP6997431B2 (en) How to determine the amount of displacement of a building due to an earthquake
Patel et al. A study on efficacy of wavelet transform for damage identification in reinforced concrete buildings
JPWO2020044565A1 (en) Diagnostic equipment, diagnostic methods, and programs
JP4863813B2 (en) Method for evaluating the soundness of foundation structures
WO2020240800A1 (en) Weight estimation device, weight estimation method, and computer-readable storage medium
JP5378093B2 (en) Rail axial force measuring device and rail axial force measuring method
KR101557270B1 (en) Simple measurement system based Embedded Software Technology for maintenance of smart structure
JP3326562B2 (en) Building dynamic characteristics evaluation method
JP4704848B2 (en) Ground improvement evaluation device and ground improvement evaluation program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120228

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120423

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees