JP2018169385A - Method of nondestructively diagnosing barrier fences - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路に設置されている防護柵、特に、基礎となる支柱を非破壊診断して、その健全性を評価する防護柵の非破壊診断方法に関する。 The present invention relates to a protective fence installed on a road, and more particularly to a non-destructive diagnostic method for a protective fence that performs non-destructive diagnosis on a base column and evaluates its soundness.
一般道路および高速道路などには防護柵として、進行方向を誤った車両が路外、対向車線または歩道等に逸脱するのを防ぐと共に、車両乗員の傷害および車両の破損を最小限に留めて、車両を正常な進行方向に復元させることを目的とした車両用防護柵や、歩行者および自転車の転落、もしくはみだりな横断を抑制することなどを目的とした歩行者自転車用柵が設けられている。 For general roads and highways, as a protective fence, prevent a vehicle with the wrong traveling direction from deviating outside the road, on the opposite lane or sidewalk, etc., while minimizing vehicle occupant injury and vehicle damage, There are protective fences for vehicles intended to restore the vehicle in the normal direction of travel, and fences for pedestrian bicycles intended to prevent pedestrians and bicycles from falling or undesirably crossing. Yes.
これらの防護柵は、基礎となる鋼管製の支柱を土やコンクリートに埋め込んで固定した後、支柱の地上に現れた部分にガードレールなどの防護材を取り付けることにより設置されている。 These protective fences are installed by embedding and fixing a steel pipe column as a foundation in soil or concrete, and then attaching a protective material such as a guard rail to the portion of the column that appears on the ground.
このように、防護柵は屋外で支柱の先端が埋め込まれることにより設置される部材であるため、設置後はその環境に応じて支柱が経年劣化していく。例えば、支柱の地際部（地中と地上の境目）では、大気中に含まれる酸素の存在と雨水の滞留、融雪剤などの影響により腐食が進行して経年劣化していく。そして、この腐食の進行に合わせて支柱の強度が低下するため、適宜、防護柵における腐食の程度を検査して、防護柵としての健全性が十分に維持管理されていることを確認する必要があるが、一般的には、その設備の数量の多さから目視点検のみによって、防護材の表面や支柱表面の腐食状態を確認するに留まっているのが現状である。 Thus, since the protective fence is a member installed by embedding the tip of the support column outdoors, the support column deteriorates over time according to the environment after installation. For example, at the border part of the support (between the ground and the ground), corrosion progresses due to the presence of oxygen contained in the atmosphere, the retention of rainwater, the snow melting agent, etc., and deteriorates over time. And as the strength of the struts decreases as the corrosion progresses, it is necessary to inspect the degree of corrosion in the protective fence as appropriate to confirm that the soundness of the protective fence is sufficiently maintained. However, in general, due to the large number of facilities, the current state is that only the visual inspection is used to confirm the corrosion state of the surface of the protective material and the surface of the support column.
しかし、目視点検では防護材の表面や支柱表面の腐食状態を確認することはできるものの、内部でどの程度まで腐食が進行しているのかを把握することはできない。 However, the visual inspection can confirm the corrosion state of the surface of the protective material and the surface of the support column, but cannot grasp how much corrosion has progressed inside.
また、施工不良等により、設計通りに支柱の埋め込みがなされず、根入れ長（地面から埋め込まれた先端までの距離）が不足している場合や土中に埋め込む際に地中内部で支柱が曲がってしまう場合があるが、このような地中内部の支柱状態も目視点検では把握することができない。 Also, due to construction failure, etc., the struts are not embedded as designed, and the struts are embedded inside the ground when they are not deep enough (the distance from the ground to the embedded tip) or when they are embedded in the soil. Although it may bend, such a state of the strut inside the ground cannot be grasped by visual inspection.
そこで、従来より、超音波法を用いて防護柵の経年劣化（腐食）及び施工不良（根入れ長不足や曲りなどの地中内部の支柱状態）を把握することが行われているが、この方法の場合、高度な専門知識を有する技術者が調査する必要があること、超音波が入射しやすいように表面をやすり等で平滑化させる必要があることなど、様々な要件があり、コストや工期の面を考慮すると、大規模な本数を超音波法にて調査することは現実として困難であり、短時間で防護柵の経年劣化および施工不良をスクリーニングする検査技術が望まれている。 Therefore, conventionally, it has been carried out to grasp the secular deterioration (corrosion) and construction failure (underground state of the underground such as insufficient rooting length and bending) of the protective fence using the ultrasonic method. In the case of the method, there are various requirements such as that it is necessary to investigate by an engineer with advanced expertise, and that it is necessary to smooth the surface with a file so that the ultrasonic wave is likely to be incident. Considering the construction period, it is actually difficult to investigate a large number by the ultrasonic method, and an inspection technique for screening for aged deterioration and construction failure of a protective fence in a short time is desired.
このような状況下、本発明者は、ＡＥセンサを用いた打音検査で得られた振動波形における固有振動に着目することにより、ガードレール支柱の経年劣化を短時間に把握する検査技術（非特許文献１、２）や、ガードレールを含む鋼棒や鋼管、コンクリートを打撃して得られた振動特性から各種劣化を瞬時に判断して診断する検査技術（特許文献１）を提案している。
Under such circumstances, the present inventor has inspected the secular deterioration of the guardrail support in a short time by paying attention to the natural vibration in the vibration waveform obtained by the hammering test using the AE sensor (non-patented).
しかしながら、これらの検査技術は従来の超音波法に比べれば短時間での検査が可能であるものの、経年劣化（腐食）のみを評価するものであり、施工不良（根入れ長不足）については評価していないため、未だ、防護柵の健全性を評価する検査技術として十分とは言えない。 However, although these inspection techniques can be inspected in a shorter time than conventional ultrasonic methods, they evaluate only aging (corrosion) and evaluate poor construction (insufficient rooting length). As a result, it is still not sufficient as an inspection technique for evaluating the soundness of protective fences.
上記背景の下、本発明は、経年劣化や施工不良に伴う防護柵の状態、具体的には腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束を短時間でスクリーニング検査する防護柵の非破壊診断方法を提供することを課題とする。 Under the above-mentioned background, the present invention is a non-destructive protection fence that performs screening inspection in a short time for the state of the protection fence due to aging and poor construction, specifically corrosion, insufficient penetration, bending, and restraint of the foundation. It is an object to provide a diagnostic method.
請求項１に記載の発明は、
防護柵の支柱部への加振により発生した振動波形から取得された振動特性に基づいて、前記防護柵の健全性を非破壊で診断する防護柵の非破壊診断方法であって、
前記振動特性の内から固有振動のデータに基づいて、前記支柱部における腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下に伴う剛性の低下あるいは固定力の低下を評価すると共に、
前記振動特性の内から衝撃弾性波のデータに基づいて、前記支柱部における根入れ長、曲り位置、腐食位置を評価し、
前記固有振動に基づく評価および衝撃弾性波に基づく評価によって、前記防護柵の健全性を診断することを特徴とする防護柵の非破壊診断方法である。
The invention described in
A non-destructive diagnostic method for a protective fence that non-destructively diagnoses the soundness of the protective fence based on vibration characteristics acquired from a vibration waveform generated by excitation to a support fence of the protective fence,
Based on the data of natural vibration from the vibration characteristics, while evaluating the corrosion in the support column, insufficient penetration length, bending, a decrease in rigidity or a decrease in fixing force due to a decrease in the restraining force of the foundation,
Based on shock elastic wave data from among the vibration characteristics, evaluate the penetration length, bending position, corrosion position in the support column,
A non-destructive diagnosis method for a protective fence, characterized by diagnosing the soundness of the protective fence by evaluation based on the natural vibration and evaluation based on an impact elastic wave.
請求項２に記載の発明は、
前記防護柵の支柱部への加振により発生した１つの振動波形を用いて、
前記固有振動のデータに基づいた評価と、前記衝撃弾性波のデータに基づいた評価とを行うことを特徴とする請求項１に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention described in
Using one vibration waveform generated by vibration to the support pillar of the protective fence,
2. The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to
請求項３に記載の発明は、
前記防護柵の支柱部への加振により発生した振動波形を用いて、前記固有振動のデータに基づいた評価を一次スクリーニングとして行い、
その後、前記一次スクリーニングにおいて支柱部における剛性の低下あるいは固定力の低下が判定された防護柵に対して、
前記防護柵の支柱部の他の箇所への加振により発生した振動波形を用いて、前記衝撃弾性波のデータに基づいた評価を二次スクリーニングとして行うことを特徴とする請求項１に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to
Using the vibration waveform generated by the vibration to the support column of the protective fence, performing an evaluation based on the data of the natural vibration as a primary screening,
Then, for the protective fence in which a decrease in rigidity or a decrease in fixing force is determined in the primary screening,
The evaluation based on the data of the shock elastic wave is performed as a secondary screening using a vibration waveform generated by vibration to other portions of the support fence post. This is a non-destructive diagnostic method for protective fences.
請求項４に記載の発明は、
前記固有振動のデータに基づいた評価が、
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵における評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to
Evaluation based on the data of the natural vibration is
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with an evaluation peak frequency in a healthy guard fence;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of
請求項５に記載の発明は、
前記固有振動のデータに基づいた評価が、
腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下がないことが予め判明している前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得、得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を判定の基準値として設定するステップと、
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、前記判定の基準値とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention described in claim 5
Evaluation based on the data of the natural vibration is
Frequency distribution is obtained by frequency analysis of the vibration waveform generated by the vibration applied to the column of the guard fence, which has been known in advance that there is no corrosion, insufficient penetration length, bending, or decrease in the binding force of the foundation. A step of setting a minimum peak frequency as a determination reference value from among the peak frequencies having an intensity exceeding a predetermined intensity as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Obtaining a frequency distribution by performing frequency analysis on the vibration waveform generated by the vibration to the column of the guard fence to be diagnosed;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with a reference value for the determination;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of
請求項６に記載の発明は、
前記固有振動のデータに基づいた評価が、
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークから、特定の振動モードにおけるピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵において同様に取得された評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention described in
Evaluation based on the data of the natural vibration is
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting a peak frequency in a specific vibration mode as an evaluation peak frequency from the natural vibration peaks of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with the evaluation peak frequency obtained in the same manner in a protective fence in a healthy state;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of
請求項７に記載の発明は、
前記固有振動のデータの取得に際して、前記支柱の地際部に近い側面にセンサを配置し、前記センサの近傍から打撃して加振することにより前記振動波形を得て、前記固有振動のデータを取得することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention described in claim 7
When acquiring the natural vibration data, a sensor is disposed on the side surface of the support column near the ground, and the vibration waveform is obtained by striking and vibrating from the vicinity of the sensor to obtain the natural vibration data. The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of
請求項８に記載の発明は、
前記固有振動データのデータに基づいた評価が、
前記支柱の上面にセンサを配置し、前記上面を打撃して加振することにより前記支柱の縦振動モードの振動波形を得るステップと、
得られた振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた周波数分布から、前記支柱の縦振動モードの固有振動数を求めるステップと、
求めた固有振動数に基づいて前記支柱の全長を求めるステップと、
求めた前記支柱の全長から地上に露出している部分の長さを差し引いて、前記支柱における根入れ長を求めるステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to
Evaluation based on the data of the natural vibration data,
Arranging a sensor on the upper surface of the support column, and striking the upper surface to vibrate to obtain a vibration waveform of the longitudinal vibration mode of the support column;
A frequency analysis of the obtained vibration waveform to obtain a frequency distribution;
From the obtained frequency distribution, obtaining the natural frequency of the longitudinal vibration mode of the column;
Determining the total length of the support based on the determined natural frequency;
4. A step of subtracting a length of a portion exposed on the ground from the obtained total length of the support to obtain a penetration depth in the support. It is a non-destructive diagnosis method for a protective fence as described in
請求項９に記載の発明は、
前記衝撃弾性波のデータに基づいた評価が、
前記振動波形から反射波を特定するステップと、
前記防護柵の支柱部への加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔と、健全な状態の防護柵における前記時間間隔とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to claim 9 is:
Evaluation based on the shock elastic wave data,
Identifying a reflected wave from the vibration waveform;
Obtaining a time interval between the vibration start time and the reflected wave observation time to the support fence post;
Comparing the obtained time interval with the time interval in a healthy guard fence;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of
請求項１０に記載の発明は、
前記衝撃弾性波のデータに基づいた評価が、
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形から反射波を特定するステップと、
特定された反射波について加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔から前記反射波が発生した反射面の位置を特定するステップと、
特定された反射面の位置に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to
Evaluation based on the shock elastic wave data,
A step of identifying a reflected wave from the vibration waveform generated by exciting the support fence of the diagnostic fence to be diagnosed;
Obtaining a time interval between the excitation start time and the reflected wave observation time for the identified reflected wave;
Identifying the position of the reflecting surface where the reflected wave is generated from the obtained time interval;
The non-protective fence according to any one of
請求項１１に記載の発明は、
前記防護柵の支柱部への加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップが、防護柵の支柱部への加振により発生した振動波形から前記時間間隔を取得するステップであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to
The step of acquiring the time interval between the excitation start time and the reflected wave observation time for the support fence post is a step of acquiring the time interval from the vibration waveform generated by the excitation to the support fence post. The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to
請求項１２に記載の発明は、
前記防護柵の支柱部への加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップが、防護柵の支柱部への加振により発生した振動波形から得られた自己相関関数の第一ピークから前記時間間隔を取得するステップであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to
The step of acquiring the time interval between the excitation start time and the reflected wave observation time of the guard fence post is a first of the autocorrelation functions obtained from the vibration waveform generated by the excitation to the guard fence post. The method according to
請求項１３に記載の発明は、
前記衝撃弾性波のデータの取得に際して、前記支柱の頭頂部近傍にセンサを配置し、前記センサの近傍から打撃して加振することにより前記振動波形を得て、前記衝撃弾性波のデータを取得することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法である。
The invention according to claim 13
When acquiring the shock elastic wave data, a sensor is arranged in the vicinity of the top of the column, and the vibration waveform is obtained by striking and vibrating from the vicinity of the sensor to acquire the shock elastic wave data. The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of
請求項１４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法に使用される防護柵の非破壊診断システムであって、
前記防護柵の支柱部への加振を行う加振手段と、
前記加振により発生した振動波形から振動特性を取得する振動特性取得手段と、
前記振動特性の内から固有振動のデータに基づいて、前記支柱部における腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下に伴う剛性の低下あるいは固定力の低下を評価する第１の評価手段と、
前記振動特性の内から衝撃弾性波のデータに基づいて、前記支柱部における根入れ長、曲り位置、腐食位置を評価する第２の評価手段と、
前記第１の評価手段および前記第２の評価手段に基づく評価によって、前記防護柵の健全性を診断する診断手段とを備えていることを特徴とする防護柵の非破壊診断システムである。
The invention according to
A non-destructive diagnostic system for a protective fence used in the non-destructive diagnostic method for a protective fence according to any one of
An excitation means for exciting the support fence post;
Vibration characteristic acquisition means for acquiring vibration characteristics from a vibration waveform generated by the excitation;
Based on data of natural vibration among the vibration characteristics, a first evaluation is made of corrosion, shortage of penetration length, bending, lowering of rigidity due to lowering of the restraining force of the foundation or lowering of fixing force. An evaluation means;
A second evaluation means for evaluating a penetration length, a bending position, and a corrosion position in the support column based on shock elastic wave data from the vibration characteristics;
A non-destructive diagnosis system for a protective fence comprising diagnostic means for diagnosing the soundness of the protective fence by evaluation based on the first evaluation means and the second evaluation means.
請求項１５に記載の発明は、
前記第１の評価手段が、
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵における評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システムである。
The invention according to claim 15 is:
The first evaluation means comprises:
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with an evaluation peak frequency in a healthy guard fence;
15. The non-destructive diagnostic system for a protective fence according to
請求項１６に記載の発明は、
前記第１の評価手段が、
腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下がないことが予め判明している前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得、得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を判定の基準値として設定するステップと、
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、前記基準値とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システムである。
The invention described in
The first evaluation means comprises:
Frequency distribution is obtained by frequency analysis of the vibration waveform generated by the vibration applied to the column of the guard fence, which has been known in advance that there is no corrosion, insufficient penetration length, bending, or decrease in the binding force of the foundation. A step of setting a minimum peak frequency as a determination reference value from among the peak frequencies having an intensity exceeding a predetermined intensity as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Obtaining a frequency distribution by performing frequency analysis on the vibration waveform generated by the vibration to the column of the guard fence to be diagnosed;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with the reference value;
15. The non-destructive diagnostic system for a protective fence according to
請求項１７に記載の発明は、
前記第１の評価手段が、
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークから、特定の振動モードにおけるピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵において同様に取得された評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システムである。
The invention described in claim 17
The first evaluation means comprises:
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting a peak frequency in a specific vibration mode as an evaluation peak frequency from the natural vibration peaks of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with the evaluation peak frequency obtained in the same manner in a protective fence in a healthy state;
15. The non-destructive diagnostic system for a protective fence according to
請求項１８に記載の発明は、
前記第１の評価手段が、
前記加振手段により前記支柱に縦振動モードの振動を発生させて、振動波形を取得するステップと、
取得した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を取得するステップと、
取得した周波数分布から、前記縦振動モードの固有振動数を取得するステップと、
取得した縦振動モードの固有振動数に基づいて前記支柱の全長を求めるステップと、
求めた前記支柱の全長から地上に露出している部分の長さを差し引いて前記支柱における根入れ長を算定するステップとを有していることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システムである。
The invention described in
The first evaluation means comprises:
Generating a vibration in a longitudinal vibration mode in the column by the vibration means to obtain a vibration waveform;
A frequency analysis of the obtained vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Obtaining the natural frequency of the longitudinal vibration mode from the obtained frequency distribution;
Obtaining the overall length of the support based on the acquired natural frequency of the longitudinal vibration mode;
15. The step of subtracting the length of the portion exposed on the ground from the obtained total length of the strut to calculate the penetration depth in the strut, It is a non-destructive diagnostic system.
請求項１９に記載の発明は、
前記第２の評価手段が、
前記振動波形から反射波を特定するステップと、
前記防護柵の支柱部への加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔と、健全な状態の防護柵における前記時間間隔とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４ないし請求項１８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断システムである。
The invention according to claim 19 is
The second evaluation means comprises:
Identifying a reflected wave from the vibration waveform;
Obtaining a time interval between the vibration start time and the reflected wave observation time to the support fence post;
Comparing the obtained time interval with the time interval in a healthy guard fence;
The method according to any one of
請求項２０に記載の発明は、
前記第２の判定手段が、
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形から反射波を特定するステップと、
特定された反射波について加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔から前記反射波が発生した反射面の位置を特定するステップと、
特定された反射面の位置に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４ないし請求項１８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断システムである。
The invention according to
The second determination means is
A step of identifying a reflected wave from the vibration waveform generated by exciting the support fence of the diagnostic fence to be diagnosed;
Obtaining a time interval between the excitation start time and the reflected wave observation time for the identified reflected wave;
Identifying the position of the reflecting surface where the reflected wave is generated from the obtained time interval;
19. The method according to any one of
請求項２１に記載の発明は、
請求項１４ないし請求項２０のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断システムの実行に使用される非破壊診断装置であって、
前記防護柵の支柱を打撃して加振による振動を発生させるハンマと、
発生した前記振動を信号として検出するセンサと、
検出された前記信号を増幅するプリアンプと、
増幅された信号をデジタル変換して振動波形として表示するデジタルオシロスコープと、
前記振動波形に基づいて前記防護柵の健全性を診断するパーソナルコンピュータとを備えており、
前記パーソナルコンピュータには、前記振動波形を固有振動および衝撃弾性波のデータに変換し、防護柵の健全性を診断するプログラムが記憶されていることを特徴とする非破壊診断装置である。
The invention according to claim 21
A non-destructive diagnostic device used for executing the non-destructive diagnostic system for a protective fence according to any one of
A hammer for striking the support fence and generating vibration by vibration;
A sensor for detecting the generated vibration as a signal;
A preamplifier for amplifying the detected signal;
A digital oscilloscope that digitally converts the amplified signal and displays it as a vibration waveform;
A personal computer for diagnosing the soundness of the protective fence based on the vibration waveform,
The personal computer stores a program for converting the vibration waveform into natural vibration and shock elastic wave data and diagnosing the soundness of the protective fence.
請求項２２に記載の発明は、
前記センサがＡＥセンサであることを特徴とする請求項２１に記載の非破壊診断装置である。
The invention described in
The non-destructive diagnostic apparatus according to claim 21, wherein the sensor is an AE sensor.
本発明によれば、経年劣化や施工不良に伴う防護柵の状態、具体的には腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束を短時間でスクリーニング検査する防護柵の非破壊診断方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a non-destructive diagnostic method for a protective fence that performs a screening inspection in a short time for the state of the protective fence accompanying aged deterioration and construction failure, specifically, corrosion, insufficient penetration length, bending, and restraint of the foundation. Can be provided.
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.
［１］本発明に至る経緯
最初に、本発明に至る経緯について説明する。
[1] Background to the Present Invention First, the background to the present invention will be described.
本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討する中で、支柱を打撃（加振）することにより得られた振動波形に基づいて得られる種々の振動特性の内から「固有振動」と「衝撃弾性波」に着目し、検討の結果、これらが経年劣化や施工不良に伴う防護柵の状態、具体的には腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力と密接に関係しており、この２つのパラメーターを適切に解析することにより、これらを短時間でスクリーニング検査して、防護柵の健全性を非破壊で診断できることを見出した。 The present inventor has intensively studied about the solution of the above-mentioned problem, and among the various vibration characteristics obtained based on the vibration waveform obtained by striking (vibrating) the column, “natural vibration” and “impact” As a result of examination focusing on `` elastic waves '', these are closely related to the state of the protective fence due to aging and poor construction, specifically corrosion, insufficient rooting length, bending, and binding force of the foundation. By appropriately analyzing these two parameters, it was found that these could be screened and tested in a short time to diagnose the integrity of the protective fence in a non-destructive manner.
即ち、「固有振動」については、腐食が進行している場合、根入れ長不足がある場合、曲りがある場合、基礎部の拘束力の低下がある場合には、支柱の剛性の低下あるいは固定力の低下を招いて健全な支柱に比べて低い固有振動となるため、この固有振動の低周波数へのシフトを知ることにより、防護柵の腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下に伴う剛性の低下や固定力の低下を評価することができる。 In other words, for “natural vibration”, when the corrosion is progressing, there is a lack of penetration length, there is a bend, or there is a decrease in the binding force of the foundation, the rigidity of the column is reduced or fixed. Since the natural vibration is lower than that of a healthy support due to a decrease in force, knowing the shift of this natural vibration to a lower frequency will result in corrosion of the protective fence, insufficient penetration, bending, and restraint of the foundation. It is possible to evaluate a decrease in rigidity and a decrease in fixing force due to a decrease in.
そして、「衝撃弾性波」については、根入れ長不足、曲りや腐食がある場合、その箇所は加振箇所との距離が短いため、加振を開始した時刻と、衝撃弾性波である反射波が観測された時刻との時間間隔が、正常な支柱において測定される時間間隔に比べて短くなる。このため、この時間間隔を知ることにより、根入れ長不足、曲りや腐食についての位置情報を得ることができる。 As for the “impact elastic wave”, when there is insufficient penetration length, bending or corrosion, since the distance from the excitation location is short, the time when the excitation was started and the reflected wave that is the impact elastic wave The time interval from the time at which is observed is shorter than the time interval measured in a normal column. For this reason, by knowing this time interval, it is possible to obtain positional information about the incomplete insertion length, bending and corrosion.
このように、本発明によれば、固有振動のデータおよび衝撃弾性波のデータに基づいて評価することによって、経年劣化や施工不良に伴う防護柵の状態、具体的には腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下を短時間でスクリーニング検査して、防護柵の健全性を非破壊で診断することができる。 Thus, according to the present invention, by evaluating based on the data of the natural vibration and the data of the shock elastic wave, the state of the protective fence due to aging and poor construction, specifically, corrosion, insufficient rooting length It is possible to perform a non-destructive diagnosis of the soundness of the protective fence by performing a screening test in a short time for bending and a decrease in the binding force of the foundation.
具体的には、例えば、腐食が根入れ長不足と同時に進行している場合、固有振動による評価では「不良」と判定され、その後の衝撃弾性波による評価で、腐食が著しい場合は腐食による反射波が観測される。この結果は、地際近傍位置に欠陥が発生していることを示しているため、支柱の取り換えが必要と判断することができる。 Specifically, for example, when corrosion is progressing simultaneously with insufficient penetration depth, it is determined as “bad” in the evaluation by natural vibration. Waves are observed. Since this result indicates that a defect has occurred at a position near the ground, it can be determined that the column needs to be replaced.
一方、腐食が進行していない場合には、衝撃弾性波のデータで、支柱端部の反射波が観測され、規定長さ以上であれば、その他の影響（基礎部の拘束状態）が推測され、規定長さでなければ根入れ長不足であると判断することができる。 On the other hand, when the corrosion has not progressed, the reflected wave at the end of the column is observed in the impact elastic wave data, and if it is longer than the specified length, other influences (constrained state of the foundation) are estimated. If the length is not the prescribed length, it can be determined that the penetration length is insufficient.
なお、支柱端部の反射波が観測されない場合があるが、これは支柱端部で反射波を形成することができないほど、著しく腐食が進行していることを示しているためであり、この場合には直ちに支柱の取り換えが必要と診断する。 In addition, the reflected wave at the end of the support column may not be observed, but this is because the corrosion has progressed so much that the reflected wave cannot be formed at the end of the support column. Diagnose that the column needs to be replaced immediately.
そして、このように、固有振動のデータおよび衝撃弾性波のデータに基づいて総合的に評価することによって、防護柵の健全性を診断することができるため、診断結果に合わせた対策を適切に策定することができる。 In this way, comprehensive evaluation based on natural vibration data and shock elastic wave data makes it possible to diagnose the health of the protective fence. can do.
具体的には、腐食が発生しているがその進行がまだ小さい場合には、塗装など、腐食の進行を遅らせるための対策を計画すればよい。 Specifically, if corrosion has occurred but the progress is still small, measures such as painting may be planned to delay the progress of the corrosion.
一方、腐食の進行が大きい場合には、支柱を引抜いて撤去し、交換する必要があるが、腐食した支柱の引抜に際して、通常の引抜作業と同様に、ガードレール固定用のボルト孔に反力棒を差し込んで支柱を引抜くという引抜方法を選択してしまうと、支柱部の断面欠損により支柱が途中で破損してしまう恐れがある。しかし、本発明においては、腐食の進行が予め定量的に診断されているため、その進行に合わせた専用の引抜方法を採用して、支柱を破損させることなく引抜いて、交換することができる。 On the other hand, if the progress of corrosion is large, it is necessary to pull out the column to remove it and replace it. However, when pulling out the corroded column, the reaction rod is attached to the bolt hole for securing the guard rail in the same way as the normal pulling out operation. If the pulling method of pulling out the column by inserting the column is selected, the column may be damaged in the middle due to a cross-sectional defect of the column part. However, in the present invention, since the progress of corrosion is quantitatively diagnosed in advance, a dedicated pulling method adapted to the progress can be adopted, and the struts can be pulled and replaced without being damaged.
なお、前記した通り、従来においても「固有振動」によって支柱の健全性を評価することが行われていたが、「固有振動」のみに基づく判定では、腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下などを識別することが難しく、これらを識別するためには、さらに、目視確認や超音波法などを用いて追加調査を行う必要があり、効率的とは言えなかった。 In addition, as described above, in the past, the soundness of the support column was evaluated by “natural vibration”. However, in the determination based only on “natural vibration”, corrosion, insufficient penetration length, bending, foundation portion It is difficult to identify a decrease in the binding force, and in order to identify these, it is necessary to conduct additional investigations using visual confirmation, an ultrasonic method, etc., which is not efficient.
［２］本発明の実施の形態
次に、本発明の実施の形態における防護柵の診断方法について、具体的な例を交えながら、詳細に説明する。
[2] Embodiment of the Present Invention Next, a diagnostic method for a protective fence in an embodiment of the present invention will be described in detail with specific examples.
本実施の形態においては、前記したように、防護柵の支柱部への加振により発生した振動波形から取得された振動特性に基づいて、防護柵の健全性を非破壊で診断している。 In this embodiment, as described above, the soundness of the protective fence is diagnosed nondestructively based on the vibration characteristics acquired from the vibration waveform generated by the vibration to the support pillar portion of the protective fence.
１．振動波形の取得
最初に、センサを診断対象の支柱に軽く抑える程度の力で接触させた状態で、ハンマなどを用いて支柱部の表面に打撃（加振）を加え、その加振により発生した振動波形をセンサにて取得する。
1. Vibration waveform acquisition First, with the sensor touching the strut to be diagnosed with sufficient force, the surface of the strut was struck (vibrated) with a hammer, etc. The vibration waveform is acquired with a sensor.
このとき、センサの設置位置と打撃位置は、防護柵の種類に応じて、図１（ａ）〜（ｄ）から適切なパターンを選択する。図１において、１はセンサ、６はハンマ、１１は防護柵（ガードレール）、１２は支柱部である。 At this time, an appropriate pattern is selected from FIGS. 1A to 1D for the sensor installation position and the striking position according to the type of the protective fence. In FIG. 1, 1 is a sensor, 6 is a hammer, 11 is a guard fence, and 12 is a support.
図１（ａ）は、支柱部の地際部に近い側面にセンサを設置し、その近傍で打撃を加えるパターンであり、地際部の腐食による「固有振動」の変化をより効果的に検知することができる。 Fig. 1 (a) shows a pattern in which a sensor is installed on the side of the support column close to the ground and strikes in the vicinity, and changes in "natural vibration" due to corrosion of the ground are detected more effectively. can do.
図１（ｂ）は、支柱頭頂部にセンサを設置し、頭頂部から打撃を加えるパターンであり、根入れ長さの変化に伴う「衝撃弾性波」の変化をより効果的に検知することができる。 Fig. 1 (b) shows a pattern in which a sensor is installed on the top of the support column and a hit is made from the top of the head, and it is possible to more effectively detect a change in the "shock elastic wave" associated with a change in the penetration length. it can.
図１（ｃ）は、支柱頭頂部に取り付けられているキャップを避けて頭頂部近傍の側面にセンサを設置し、頭頂部から打撃を加えるパターンであり、キャップの影響を低減させて、根入れ長さの変化に伴う「衝撃弾性波」の変化をより効果的に検知することができる。 Fig. 1 (c) shows a pattern in which a sensor is installed on the side surface near the top of the head, avoiding the cap attached to the top of the column, and impact is applied from the top of the head. A change in the “shock elastic wave” accompanying a change in the length can be detected more effectively.
図１（ｄ）は、図１（ｃ）の別パターンであり、支柱頭頂部に取り付けられているキャップを避けて頭頂部近傍の側面にセンサを設置し、頭頂部近傍の側面から打撃を加えるパターンである。これにより、図１（ｃ）のパターンと同様に、キャップの影響を低減させて、根入れ長さの変化に伴う「衝撃弾性波」の変化をより効果的に検知することができる。 FIG. 1 (d) is another pattern of FIG. 1 (c). A sensor is installed on the side surface near the top of the head, avoiding the cap attached to the top of the support column, and the impact is applied from the side near the top of the head. It is a pattern. Thereby, like the pattern of FIG.1 (c), the influence of a cap can be reduced and the change of the "shock elastic wave" accompanying the change of penetration depth can be detected more effectively.
本実施の形態において、ハンマ６としては、打音点検用に一般的に用いられており、重さも軽く、持ち運びに便利なテストハンマが好ましく使用されるが、プラスチックハンマ、ゴムハンマ、木ハンマ、テストハンマ以外の鉄ハンマなど、対象に振動を与えることができて振動が取得可能なハンマであれば、テストハンマに替えて使用してもよい。
In the present embodiment, a test hammer that is generally used for hammering inspection and is light in weight and convenient for carrying is preferably used as the
センサ１としては、打撃された支柱部の振動を高精度で取得するという観点から、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサを使用することが好ましいが、診断の精度によっては、振動を取得可能な加速度計などを用いてもよく、また、打撃音をマイクロフォンで取得してもよい。
As the
得られた振動波形の一例を図２に示す。図２において、横軸は、加振の開始からの経過時間（Ｔｉｍｅ（ｍｓ））であり、縦軸は振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（ｍＶ））である。図２より、振幅は時間の経過と共に減衰していき、６０ｍｓ程度で十分に減衰していることが分かる。 An example of the obtained vibration waveform is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the elapsed time (Time (ms)) from the start of excitation, and the vertical axis represents the amplitude (Amplitude (mV)). From FIG. 2, it can be seen that the amplitude is attenuated as time passes, and is sufficiently attenuated in about 60 ms.
２．固有振動の評価
次に、得られた振動波形を周波数解析して周波数分布を得、得られた周波数分布の固有振動ピークから、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小（最も低周波側）のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択する。なお、得られた周波数分布の固有振動ピークから、特定の振動モードにおけるピーク周波数を評価ピーク周波数として選択してもよい。
2. Evaluation of natural vibration Next, the obtained vibration waveform is subjected to frequency analysis to obtain a frequency distribution. From the natural vibration peak of the obtained frequency distribution, a peak frequency having an intensity exceeding a predetermined threshold is obtained. Among them, the minimum (lowest frequency side) peak frequency is selected as the evaluation peak frequency. In addition, you may select the peak frequency in a specific vibration mode as an evaluation peak frequency from the natural vibration peak of the obtained frequency distribution.
図３に得られた周波数分布の一例を示す。図３において、横軸は周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（Ｈｚ））であり、縦軸は振動の強度（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）である。図３においては、しきい値（一般的には「０．５」に設定）を超える２つの固有振動ピークのうちから、最小のピーク周波数である２６４１Ｈｚが評価ピーク周波数として採用される。 FIG. 3 shows an example of the frequency distribution obtained. In FIG. 3, the horizontal axis represents frequency (Frequency (Hz)), and the vertical axis represents vibration intensity (Magnitude). In FIG. 3, among the two natural vibration peaks exceeding the threshold (generally set to “0.5”), the minimum peak frequency of 2641 Hz is adopted as the evaluation peak frequency.
この評価ピーク周波数は、腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下によって剛性の低下あるいは固定力の低下を招いて、健全な状態の評価ピーク周波数から低波長側にシフトすることが分かっているため、評価ピーク周波数の低周波数へのシフトを知ることにより、防護柵の腐食、根入れ長、曲り、基礎部の拘束力の低下に伴う剛性の低下あるいは固定力の低下を評価することができる。 This evaluation peak frequency must be shifted from a healthy evaluation peak frequency to a lower wavelength side due to corrosion, insufficient penetration length, bending, and lowering of the restraining force of the foundation, resulting in lowering of rigidity or fixing force. Therefore, by knowing the shift of the evaluation peak frequency to a low frequency, we evaluate the deterioration of rigidity or fixing force due to corrosion of the fence, penetration length, bending, and reduction of the restraining force of the foundation. can do.
これらの関係の一例を図４に示す。図４において、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸はＭａｇｎｉｔｕｄｅであり、実線が健全な支柱、破線が根入れ長不足の支柱、一点鎖線が腐食した支柱から得られたデータである。図４に示すように、それぞれの支柱における評価ピーク周波数は異なっており、健全な支柱、根入れ長不足の支柱、腐食した支柱の順に、評価ピーク周波数が低くなっていることが分かる。 An example of these relationships is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency (Hz), the vertical axis represents Magnitude, and the solid line represents data obtained from a healthy support, the broken line represents a support with an insufficient root length, and the alternate long and short dash line represents a corroded support. As shown in FIG. 4, the evaluation peak frequencies of the respective struts are different, and it can be seen that the evaluation peak frequencies are lower in the order of healthy struts, struts with insufficient penetration length, and corroded struts.
このため、所定の周波数（図４では３３００Ｈｚ）を基準値として予め定めておくことにより、この評価ピーク周波数によって支柱が健全であるか否かを判定することができることが分かる。 For this reason, it is understood that whether or not the column is healthy can be determined based on the evaluation peak frequency by setting a predetermined frequency (3300 Hz in FIG. 4) as a reference value in advance.
なお、この基準値は、腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下がないことが予め判明している複数の防護柵について計測された固有振動のデータから得られる評価ピーク周波数に基づいて適宜設定されている。 Note that this reference value is an evaluation peak frequency obtained from natural vibration data measured for a plurality of protective fences that have been found in advance to be free of corrosion, inadequate penetration length, bending, and reduction in the binding force of the foundation. Is set appropriately based on
そして、一般的には、図４に示すように、根入れ長不足の支柱に比べて腐食した支柱の方が低く現れる（曲りが発生している支柱も同様）ため、別途、第２の基準値を根入れ長不足や曲りが発生している支柱と腐食が発生している支柱の間に定めることにより、根入れ長不足や曲りが発生している支柱と腐食が発生している支柱とを区別することが可能となるが、根入れ長不足や曲りの程度や腐食の程度によって低下量が異なり、また、根入れ長不足や曲りと、腐食の双方が同時に発生している場合などがあるため、第２の基準値のみで根入れ長不足や曲りと腐食を識別することは容易ではない。 In general, as shown in FIG. 4, the corroded struts appear lower than the struts with insufficient rooting length (the same is true for the struts that are bent). By setting the value between the struts with insufficient rooting length or bending and the struts with corrosion, the struts with insufficient rooting length or bending and the struts with corrosion However, the amount of decrease differs depending on the depth of rooting, the degree of bending, and the degree of corrosion. For this reason, it is not easy to identify the incomplete penetration length or the bending and the corrosion only by the second reference value.
その具体例として、図５に予め健全性が診断された支柱４３本（支柱番号１〜３は腐食が発生している支柱、４〜１４は根入れ長不足や曲りが発生している支柱、１５〜４３は健全支柱）について、図１（ａ）に示す条件により得られた各評価ピーク周波数を示す。なお、図５において、横軸は支柱番号、縦軸は評価ピーク周波数（Ｈｚ）である。
As a specific example thereof, FIG. 5 shows 43 struts whose health has been diagnosed in advance (strut
図５から、１〜１４の不健全な支柱と１５〜４３の健全支柱とでは、基準値（３３００Ｈｚ）を挟んで明確に識別可能であることが分かる。一方、１〜３の腐食が発生している支柱と４〜１４の根入れ長不足や曲りが発生している支柱について見ると、１、２の腐食が発生している支柱では評価ピーク周波数が明らかに低いものの、３の腐食が発生している支柱では４〜１４の根入れ長不足や曲りが発生している支柱とかなり近接した評価ピーク周波数であり、３の支柱の健全性について、腐食ではなく、根入れ長不足や曲りが発生していると診断される恐れがあることが分かる。
From FIG. 5, it can be seen that the
３．衝撃弾性波の評価
そこで、上記した固有振動の評価においては、基準値に基づいて、健全か否かの評価だけを行い（一次スクリーニング）、次いで、衝撃弾性波の評価に進み、一次スクリーニングで健全でないと評価された支柱について、根入れ長、曲り位置、腐食位置を評価する（二次スクリーニング）ことが好ましい。
3. Therefore, in the above-described evaluation of the natural vibration, only the soundness is evaluated based on the reference value (primary screening), and then the evaluation proceeds to the evaluation of the shock elastic wave. It is preferable to evaluate the penetration length, the bending position, and the corrosion position (secondary screening) for the strut evaluated as not being.
このように、一次スクリーニングにおいて大多数の健全な支柱を選別して、一次スクリーニングで健全でないと評価された支柱についてのみ二次スクリーニングを行うことにより、効率的に防護柵の診断を行うことができる。 In this way, it is possible to efficiently diagnose the protective fence by selecting the majority of the healthy columns in the primary screening and performing the secondary screening only on columns that are evaluated as unhealthy in the primary screening. .
具体的には、まず、支柱を打撃して加振を加え、得られた振動波形から端部または腐食面からの衝撃弾性波である反射波を特定し、その後、加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得する。 Specifically, first, a strut is struck to apply vibration, and a reflected wave that is an impact elastic wave from the end or corroded surface is identified from the obtained vibration waveform, and then the excitation start time and reflected wave are identified. Get the time interval from the observation time.
なお、上記において、腐食面とは腐食により断面欠損が生じている断面を指しており、断面欠損が著しい場合にはその面からの反射波が観測される。 In the above description, the corroded surface refers to a cross section in which a cross-sectional defect is caused by corrosion, and when the cross-sectional defect is significant, a reflected wave from the surface is observed.
そして、腐食面からの反射波を特定しているのは、地際部の位置で反射波が観測された場合、地際部において断面欠損が進んで著しい腐食が生じていると評価できるからである。 And, the reflected wave from the corroded surface is specified because it can be evaluated that when the reflected wave is observed at the position of the ground part, the cross-sectional defect progresses at the ground part and significant corrosion occurs. is there.
時間間隔の具体的な求め方としては、振動波形から直接取得する方法と、自己相関関数の第一ピークを取得する方法があるが、加振によって生じた衝撃弾性波が支柱部の内部を複数回往復する場合には、自己相関関数を用いた方がより正確な時間間隔を取得することができ好ましい。 There are two methods for obtaining the time interval: a method of directly acquiring from the vibration waveform and a method of acquiring the first peak of the autocorrelation function. When reciprocating times, it is preferable to use an autocorrelation function because a more accurate time interval can be obtained.
全長１ｍのガードレール支柱において、時間間隔を振動波形から直接取得した一例を図６に示し、自己相関関数の第一ピークから取得した一例を図７に示す。なお、図６、７において横軸は時間（Ｔｉｍｅ（１０−３ｓ））であり、縦軸は図９ではＡｍｐｌｉｔｕｄｅ（ａ．ｕ）、図７では自己相関関数強度（ａ．ｕ）である。 FIG. 6 shows an example in which the time interval is directly obtained from the vibration waveform in the guard rail column having a total length of 1 m, and FIG. 7 shows an example obtained from the first peak of the autocorrelation function. 6 and 7, the horizontal axis represents time (Time (10 −3 s)), the vertical axis represents Amplitude (au) in FIG. 9, and autocorrelation function strength (au) in FIG. 7. .
このとき、支柱に根入れ長不足、曲り、腐食が発生していると反射波観測時刻までの時間間隔が短くなるため、この時間間隔を評価することにより、根入れ長不足、曲り、腐食の発生を適切に識別することができる。 At this time, if there is insufficient rooting length, bending, or corrosion in the support column, the time interval until the reflected wave observation time is shortened. The occurrence can be properly identified.
具体的には、まず、予め、健全な状態であることが確認されている健全支柱についてその振動波形を取得する。 Specifically, first, the vibration waveform is acquired for a healthy strut that has been confirmed to be in a healthy state in advance.
図１（ｂ）に示す条件により打撃された健全支柱について得られた振動波形の一例を図８に示す。なお、図８において、横軸は時間（Ｔｉｍｅ（１０−３ｓ））、縦軸はＡｍｐｌｉｔｕｄｅ（ａ．ｕ）である。そして、破線の長円で囲んだピークが反射波のピークであり、反射波のピークより前にあるピークは支柱の周方向を回って帰ってくる弾性波のピークであり、除外して評価する。 FIG. 8 shows an example of the vibration waveform obtained for the healthy struts struck under the conditions shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents time (Time (10 −3 s)) and the vertical axis represents Amplitude (au). The peak enclosed by the broken ellipse is the peak of the reflected wave, and the peak before the peak of the reflected wave is the peak of the elastic wave that returns around the circumferential direction of the column, and is evaluated by excluding it. .
図８より、根入れ長が十分な健全支柱の場合には、打撃後０．８８ｍｓ程度の箇所に反射波が観測されていることが分かる。 From FIG. 8, it can be seen that in the case of a healthy support with a sufficient penetration depth, a reflected wave is observed at a position of about 0.88 ms after impact.
次に、予め、根入れ長不足であることが確認されている支柱についてその振動波形を取得する。 Next, the vibration waveform is acquired in advance for the strut that has been confirmed to have a short penetration depth.
図１（ｂ）に示す条件により打撃された根入れ長不足の支柱について得られた振動波形の一例を図９に示す。なお、図８と同様に、図９において、横軸は時間（Ｔｉｍｅ（１０−３ｓ））、縦軸はＡｍｐｌｉｔｕｄｅ（ａ．ｕ）である。そして、破線の長円で囲んだピークが反射波のピークであり、反射波のピークより前にあるピークは支柱の周方向を回って帰ってくる弾性波のピークであり、除外して評価する。 FIG. 9 shows an example of the vibration waveform obtained for the struts with insufficient depth of penetration hit under the conditions shown in FIG. As in FIG. 8, in FIG. 9, the horizontal axis represents time (Time (10 −3 s)) and the vertical axis represents Amplitude (a.u). The peak enclosed by the broken ellipse is the peak of the reflected wave, and the peak before the peak of the reflected wave is the peak of the elastic wave that returns around the circumferential direction of the column, and is evaluated by excluding it. .
図９より、根入れ長不足の支柱の場合には、打撃後０．５５ｍｓ程度の箇所に反射波が観測されていることが分かる。 From FIG. 9, it can be seen that in the case of a support having a short penetration length, a reflected wave is observed at a position of about 0.55 ms after hitting.
図８と図９の結果より、根入れ長不足の支柱では、根入れ長が十分な健全支柱に比べて、短時間で反射波が観測されていることが分かる。このため、この反射波の観測時刻までの時間間隔を知ることにより、支柱の根入れ長不足を適切に知ることができる。 From the results of FIGS. 8 and 9, it can be seen that the reflected wave is observed in a short time in the struts with insufficient penetration depth, compared to a healthy strut with sufficient penetration depth. For this reason, by knowing the time interval until the observation time of the reflected wave, it is possible to appropriately know the shortage of the support length.
なお、上記においては、「固有振動の評価」を「一次スクリーニング」、「衝撃弾性波の評価」を「二次スクリーニング」として、センサの設置位置と打撃位置を適宜選択して、段階的に評価を行っているが、センサの設置位置と打撃位置を特定して得られた１つの振動波形に基づいて、同時に評価を行ってもよい。 In the above, “Evaluation of natural vibration” is set to “Primary screening” and “Evaluation of impact elastic wave” is set to “Secondary screening”. However, the evaluation may be performed at the same time based on one vibration waveform obtained by specifying the installation position and the striking position of the sensor.
そして、防護柵によっては、支柱に腐食と根入れ長不足の双方が発生している場合もあるが、この場合には、前記のように固有振動評価と衝撃弾性波評価の双方を用いて総合的に判断する。 Depending on the protective fence, there are cases where both the corrosion and the inset length are short on the support column. In this case, as described above, both the natural vibration evaluation and the impact elastic wave evaluation are used for comprehensive evaluation. Judgment.
４．根入れ長の定量評価
本実施の形態において、根入れ長は、支柱の縦振動モードの固有振動数に基づいて定量的に評価することができる。
4). Quantitative evaluation of penetration depth In the present embodiment, the penetration depth can be quantitatively evaluated based on the natural frequency of the longitudinal vibration mode of the support.
即ち、縦振動モードは支柱が支柱軸方向に伸縮を繰り返す振動モードであり、縦振動モードの固有振動数ｆと支柱の全長との間には相関性があることが分かっているため、固有振動数ｆを計測することにより支柱の全長を知ることができる。そして、全長から地上部に露出している部分の長さを差し引くことで根入れ長を定量的に評価することができる。 That is, the longitudinal vibration mode is a vibration mode in which the support column repeatedly expands and contracts in the support shaft direction, and it is known that there is a correlation between the natural frequency f of the longitudinal vibration mode and the total length of the support column. By measuring the number f, the total length of the support can be known. Then, the insertion depth can be quantitatively evaluated by subtracting the length of the portion exposed to the ground portion from the total length.
具体的に、縦振動モードの固有振動数ｆ（Ｈｚ）は下記に示す式１によって得ることができる。但し、式１において、Ｌは支柱の長さ（ｍ）、Ｅはヤング率（Ｎ／ｍ２）、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）であり、λは境界条件と振動モードによって決まる無次元の定数（固有値）である。
Specifically, the natural frequency f (Hz) in the longitudinal vibration mode can be obtained by
上記式１に基づいて求められた支柱の長さＬと縦振動モードの固有振動数ｆとの関係を図１０に示す。なお、図１０において、横軸は支柱全長（ｍ）であり、縦軸は一次の縦振動モードにおける周波数（Ｈｚ）であり、理論値を実線で示している。
FIG. 10 shows the relationship between the column length L and the natural frequency f of the longitudinal vibration mode obtained based on
次に、具体的な支柱として、土中用ガードレール（Ａ種、外径約１４０ｍｍ）を用いて、地上部における長さが７００ｍｍで、表１に示す根入れ長さとなるようにした支柱１〜３の供試体を作製して、図１（ｂ）に示す条件で打撃、即ち、センサを支柱の上面に設置して支柱の上面を打撃することによって、３種類の振動波形を得た。なお、表１には、設計根入れ長さ（１６５０ｍｍ）に対する根入れ長さの割合を併せて記載している。
Next, as concrete struts, a guard rail for soil (type A, outer diameter of about 140 mm) is used. The
得られた振動波形より取得された周波数分布を図１１に示す。図１１に示す各周波数分布において、最も低周波側に現われた周波数ピーク（破線の丸で囲まれた部分）が縦振動の一次モードの固有振動ピークであり、この周波数が一次モードの固有振動数ｆである。図１１より、根入れ長さが短くなるにつれて、周波数ピーク（一次モードの固有振動数ｆ）が高周波数側にシフトしていることが分かる。 FIG. 11 shows the frequency distribution obtained from the obtained vibration waveform. In each frequency distribution shown in FIG. 11, the frequency peak that appears on the lowest frequency side (the part surrounded by the dotted circle) is the natural vibration peak of the primary mode of the longitudinal vibration, and this frequency is the natural frequency of the primary mode. f. From FIG. 11, it can be seen that the frequency peak (the natural frequency f of the primary mode) shifts to the higher frequency side as the penetration depth becomes shorter.
次に、各支柱における一次モードの固有振動数ｆと支柱全長とに基づいて、結果を図１０に示した理論値の曲線上にプロットしたところ、図１２に示すように、実験値が理論値とよく一致していることが分かり、根入れ長さを非破壊的に定量評価できることが確認できた。 Next, when the result is plotted on the theoretical value curve shown in FIG. 10 on the basis of the natural frequency f of the primary mode in each column and the total length of the column, as shown in FIG. It was confirmed that the penetration length can be quantitatively evaluated nondestructively.
即ち、図１２より、支柱全長が短くなるにつれて、固有振動数ｆが高い周波数となることが分かるが、地上部の長さはほぼ一定であるため、得られた固有振動数から図１２に基づいて支柱全長を求めた後、地上部長さを差し引くことにより、根入れ長さを非破壊的に定量評価することができる。 That is, from FIG. 12, it can be seen that the natural frequency f becomes a higher frequency as the overall length of the column becomes shorter, but the length of the ground portion is almost constant, so that the obtained natural frequency is based on FIG. Then, after obtaining the total length of the support, the root insertion length can be quantitatively evaluated non-destructively by subtracting the above-ground length.
５．非破壊診断システム
上記した防護柵の非破壊診断は、防護柵の支柱部への加振を行う加振手段と、加振により発生した振動波形から振動特性を取得する振動特性取得手段と、振動特性の内から固有振動に基づいて支柱部における腐食の発生または根入れ長不足を判定する第１の判定手段と、振動特性の内から衝撃弾性波に基づいて支柱部における根入れ長不足を判定する第２の判定手段と、第１の判定手段および第２の判定手段の結果に基づいて、支柱部における腐食の発生および根入れ長不足を評価して、防護柵の健全性を診断する診断手段とを備えている防護柵の非破壊診断システムを構成することにより行うことができる。
5. Non-destructive diagnosis system The non-destructive diagnosis of the guard fence described above includes vibration means for vibrating the support fence post, vibration characteristic obtaining means for obtaining vibration characteristics from the vibration waveform generated by vibration, vibration A first determination means for determining the occurrence of corrosion in the support column or insufficient rooting length based on the natural vibration from among the characteristics, and a determination of insufficient rooting length in the support column from the vibration characteristics based on the impact elastic wave Diagnosis to evaluate the soundness of the protective fence by evaluating the occurrence of corrosion in the support column and the lack of penetration length based on the results of the second determination means and the first determination means and the second determination means This can be done by configuring a non-destructive diagnostic system for a protective fence comprising means.
具体的には、支柱部における腐食の発生または根入れ長不足を判定する判定手段や、根入れ長不足を判定する判定手段において、上記した各ステップを順次実行していくように防護柵の非破壊診断システムを構成することにより行うことができる。 Specifically, in the determination means for determining the occurrence of corrosion in the struts or the insufficient penetration length, or the determination means for determining the insufficient penetration length, the non-protection fence is set so that the above steps are sequentially executed. This can be done by configuring a destructive diagnosis system.
６．非破壊診断装置
そして、このような防護柵の非破壊診断システムが設けられた非破壊診断装置として、例えば、図１３に示すような非破壊診断装置を挙げることができる。
6). Non-destructive diagnostic apparatus As a non-destructive diagnostic apparatus provided with such a non-destructive diagnostic system for a protective fence, for example, a non-destructive diagnostic apparatus as shown in FIG. 13 can be cited.
図１３において、１は振動を信号として検出するセンサ（ＡＥセンサ）、２はセンサが検出した信号を増幅するプリアンプ、３は増幅された信号をデジタル変換して振動波形として表示するするデジタルオシロスコープ、４は振動波形から「固有振動」および「衝撃弾性波」のデータに変換し、防護柵の経年劣化や施工不良を総合的に評価するプログラムが記憶されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。
In FIG. 13, 1 is a sensor (AE sensor) that detects vibration as a signal, 2 is a preamplifier that amplifies the signal detected by the sensor, 3 is a digital oscilloscope that digitally converts the amplified signal and displays it as a vibration waveform,
このような構成の非破壊診断装置を用いて、上記の手法に沿って処理することにより、防護柵の診断を短時間で、精度高く行うことができる。 By using the non-destructive diagnostic apparatus having such a configuration and processing according to the above-described method, it is possible to diagnose the protective fence in a short time and with high accuracy.
７．本実施の形態による効果
以上述べてきたように、本実施の形態によれば、支柱の根入れ長の評価に際して超音波を使用するこれまでの一般的な方法のような、診断前の事前作業（診断対象の表面の平滑化などの事前処理）や診断に際しての多大な時間が不要となるため、診断時間の大幅な削減が可能となり、大量の防護柵に対して短時間で精度高くスクリーニングすることができる。また、従来の打音システムと異なり、根入れ長についても同時に評価することができる。
7). Advantages of the present embodiment As described above, according to the present embodiment, prior work prior to diagnosis, such as the conventional method of using ultrasonic waves when evaluating the penetration length of a support, (Preliminary processing such as smoothing the surface of the diagnosis target) and a lot of time for diagnosis are not required, so the diagnosis time can be greatly reduced, and a large number of protective fences are screened with high accuracy in a short time. be able to. Further, unlike the conventional sounding system, the penetration length can be evaluated at the same time.
この結果、本実施の形態によれば、コストや労力を大きく削減して、防護柵を効率的に維持管理することが可能となる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to greatly reduce costs and labor, and to efficiently maintain and manage the protective fence.
なお、上記においては、防護柵の支柱について説明したが、同じ鋼管製の照明塔支柱や小型標識支柱などの診断においても、同様に適用することができる。 In the above description, the column of the protective fence has been described. However, the same can be applied to diagnosis of the same steel tube lighting column column or small sign column.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiment within the same and equivalent scope as the present invention.
１ センサ（ＡＥセンサ）
２ プリアンプ
３ デジタルオシロスコープ
４ ＰＣ
６ ハンマ
１１ 防護柵
１２ 支柱部
1 Sensor (AE sensor)
2
6
Claims (22)
前記振動特性の内から固有振動のデータに基づいて、前記支柱部における腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下に伴う剛性の低下あるいは固定力の低下を評価すると共に、
前記振動特性の内から衝撃弾性波のデータに基づいて、前記支柱部における根入れ長、曲り位置、腐食位置を評価し、
前記固有振動に基づく評価および衝撃弾性波に基づく評価によって、前記防護柵の健全性を診断することを特徴とする防護柵の非破壊診断方法。 A non-destructive diagnostic method for a protective fence that non-destructively diagnoses the soundness of the protective fence based on vibration characteristics acquired from a vibration waveform generated by excitation to a support fence of the protective fence,
Based on the data of natural vibration from the vibration characteristics, while evaluating the corrosion in the support column, insufficient penetration length, bending, a decrease in rigidity or a decrease in fixing force due to a decrease in the restraining force of the foundation,
Based on shock elastic wave data from among the vibration characteristics, evaluate the penetration length, bending position, corrosion position in the support column,
A non-destructive diagnosis method for a protective fence, characterized by diagnosing the soundness of the protective fence by an evaluation based on the natural vibration and an evaluation based on a shock elastic wave.
前記固有振動のデータに基づいた評価と、前記衝撃弾性波のデータに基づいた評価とを行うことを特徴とする請求項１に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Using one vibration waveform generated by vibration to the support pillar of the protective fence,
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to claim 1, wherein the evaluation based on the natural vibration data and the evaluation based on the shock elastic wave data are performed.
その後、前記一次スクリーニングにおいて支柱部における剛性の低下あるいは固定力の低下が判定された防護柵に対して、
前記防護柵の支柱部の他の箇所への加振により発生した振動波形を用いて、前記衝撃弾性波のデータに基づいた評価を二次スクリーニングとして行うことを特徴とする請求項１に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Using the vibration waveform generated by the vibration to the support column of the protective fence, performing an evaluation based on the data of the natural vibration as a primary screening,
Then, for the protective fence in which a decrease in rigidity or a decrease in fixing force is determined in the primary screening,
The evaluation based on the data of the shock elastic wave is performed as a secondary screening using a vibration waveform generated by vibration to other portions of the support fence post. Non-destructive diagnostic method for protective fences.
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵における評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Evaluation based on the data of the natural vibration is
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with an evaluation peak frequency in a healthy guard fence;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下がないことが予め判明している前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得、得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を判定の基準値として設定するステップと、
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、前記判定の基準値とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Evaluation based on the data of the natural vibration is
Frequency distribution is obtained by frequency analysis of the vibration waveform generated by the vibration applied to the column of the guard fence, which has been known in advance that there is no corrosion, insufficient penetration length, bending, or decrease in the binding force of the foundation. A step of setting a minimum peak frequency as a determination reference value from among the peak frequencies having an intensity exceeding a predetermined intensity as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Obtaining a frequency distribution by performing frequency analysis on the vibration waveform generated by the vibration to the column of the guard fence to be diagnosed;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with a reference value for the determination;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークから、特定の振動モードにおけるピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵において同様に取得された評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Evaluation based on the data of the natural vibration is
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting a peak frequency in a specific vibration mode as an evaluation peak frequency from the natural vibration peaks of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with the evaluation peak frequency obtained in the same manner in a protective fence in a healthy state;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
前記支柱の上面にセンサを配置し、前記上面を打撃して加振することにより前記支柱の縦振動モードの振動波形を得るステップと、
得られた振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた周波数分布から、前記支柱の縦振動モードの固有振動数を求めるステップと、
求めた固有振動数に基づいて前記支柱の全長を求めるステップと、
求めた前記支柱の全長から地上に露出している部分の長さを差し引いて、前記支柱における根入れ長を求めるステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Evaluation based on the data of the natural vibration data,
Arranging a sensor on the upper surface of the support column, and striking the upper surface to vibrate to obtain a vibration waveform of the longitudinal vibration mode of the support column;
A frequency analysis of the obtained vibration waveform to obtain a frequency distribution;
From the obtained frequency distribution, obtaining the natural frequency of the longitudinal vibration mode of the column;
Determining the total length of the support based on the determined natural frequency;
4. A step of subtracting a length of a portion exposed on the ground from the obtained total length of the support to obtain a penetration depth in the support. The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to item 1.
前記振動波形から反射波を特定するステップと、
前記防護柵の支柱部への加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔と、健全な状態の防護柵における前記時間間隔とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Evaluation based on the shock elastic wave data,
Identifying a reflected wave from the vibration waveform;
Obtaining a time interval between the vibration start time and the reflected wave observation time to the support fence post;
Comparing the obtained time interval with the time interval in a healthy guard fence;
The non-destructive diagnosis method for a protective fence according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形から反射波を特定するステップと、
特定された反射波について加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔から前記反射波が発生した反射面の位置を特定するステップと、
特定された反射面の位置に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断方法。 Evaluation based on the shock elastic wave data,
A step of identifying a reflected wave from the vibration waveform generated by exciting the support fence of the diagnostic fence to be diagnosed;
Obtaining a time interval between the excitation start time and the reflected wave observation time for the identified reflected wave;
Identifying the position of the reflecting surface where the reflected wave is generated from the obtained time interval;
The non-protective fence according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of determining soundness of the protective fence based on the position of the specified reflecting surface. Destructive diagnostic method.
前記防護柵の支柱部への加振を行う加振手段と、
前記加振により発生した振動波形から振動特性を取得する振動特性取得手段と、
前記振動特性の内から固有振動のデータに基づいて、前記支柱部における腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下に伴う剛性の低下あるいは固定力の低下を評価する第１の評価手段と、
前記振動特性の内から衝撃弾性波のデータに基づいて、前記支柱部における根入れ長、曲り位置、腐食位置を評価する第２の評価手段と、
前記第１の評価手段および前記第２の評価手段に基づく評価によって、前記防護柵の健全性を診断する診断手段とを備えていることを特徴とする防護柵の非破壊診断システム。 A non-destructive diagnostic system for a protective fence used in the non-destructive diagnostic method for a protective fence according to any one of claims 1 to 13,
An excitation means for exciting the support fence post;
Vibration characteristic acquisition means for acquiring vibration characteristics from a vibration waveform generated by the excitation;
Based on data of natural vibration among the vibration characteristics, a first evaluation is made of corrosion, shortage of penetration length, bending, lowering of rigidity due to lowering of the restraining force of the foundation or lowering of fixing force. An evaluation means;
A second evaluation means for evaluating a penetration length, a bending position, and a corrosion position in the support column based on shock elastic wave data from the vibration characteristics;
A non-destructive diagnostic system for a protective fence comprising diagnostic means for diagnosing the soundness of the protective fence by evaluation based on the first evaluation means and the second evaluation means.
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵における評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システム。 The first evaluation means comprises:
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with an evaluation peak frequency in a healthy guard fence;
The non-destructive diagnosis system for a protective fence according to claim 14, wherein the system is configured to sequentially execute a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
腐食、根入れ長不足、曲り、基礎部の拘束力の低下がないことが予め判明している前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得、得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を判定の基準値として設定するステップと、
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークの周波数から、予めしきい値として決められた強度を超える強度を有するピーク周波数の内、最小のピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、前記基準値とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システム。 The first evaluation means comprises:
Frequency distribution is obtained by frequency analysis of the vibration waveform generated by the vibration applied to the column of the guard fence, which has been known in advance that there is no corrosion, insufficient penetration length, bending, or decrease in the binding force of the foundation. A step of setting a minimum peak frequency as a determination reference value from among the peak frequencies having an intensity exceeding a predetermined intensity as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Obtaining a frequency distribution by performing frequency analysis on the vibration waveform generated by the vibration to the column of the guard fence to be diagnosed;
Selecting the lowest peak frequency as the evaluation peak frequency from among the peak frequencies having an intensity exceeding the intensity determined in advance as a threshold from the frequency of the natural vibration peak of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with the reference value;
The non-destructive diagnosis system for a protective fence according to claim 14, wherein the system is configured to sequentially execute a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
前記振動波形を周波数解析して周波数分布を得るステップと、
得られた前記周波数分布の固有振動ピークから、特定の振動モードにおけるピーク周波数を評価ピーク周波数として選択するステップと、
選択された前記評価ピーク周波数と、健全な状態の防護柵において同様に取得された評価ピーク周波数とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システム。 The first evaluation means comprises:
A frequency analysis of the vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Selecting a peak frequency in a specific vibration mode as an evaluation peak frequency from the natural vibration peaks of the obtained frequency distribution;
Comparing the selected evaluation peak frequency with the evaluation peak frequency obtained in the same manner in a protective fence in a healthy state;
The non-destructive diagnosis system for a protective fence according to claim 14, wherein the system is configured to sequentially execute a step of determining the soundness of the protective fence based on a result of the comparison.
前記加振手段により前記支柱に縦振動モードの振動を発生させて、振動波形を取得するステップと、
取得した前記振動波形を周波数解析して周波数分布を取得するステップと、
取得した周波数分布から、前記縦振動モードの固有振動数を取得するステップと、
取得した縦振動モードの固有振動数に基づいて前記支柱の全長を求めるステップと、
求めた前記支柱の全長から地上に露出している部分の長さを差し引いて前記支柱における根入れ長を算定するステップとを有していることを特徴とする請求項１４に記載の防護柵の非破壊診断システム。 The first evaluation means comprises:
Generating a vibration in a longitudinal vibration mode in the column by the vibration means to obtain a vibration waveform;
A frequency analysis of the obtained vibration waveform to obtain a frequency distribution;
Obtaining the natural frequency of the longitudinal vibration mode from the obtained frequency distribution;
Obtaining the overall length of the support based on the acquired natural frequency of the longitudinal vibration mode;
15. The step of subtracting the length of the portion exposed on the ground from the obtained total length of the strut to calculate the penetration depth in the strut, Non-destructive diagnostic system.
前記振動波形から反射波を特定するステップと、
前記防護柵の支柱部への加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔と、健全な状態の防護柵における前記時間間隔とを比較するステップと、
比較の結果に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４ないし請求項１８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断システム。 The second evaluation means comprises:
Identifying a reflected wave from the vibration waveform;
Obtaining a time interval between the vibration start time and the reflected wave observation time to the support fence post;
Comparing the obtained time interval with the time interval in a healthy guard fence;
The method according to any one of claims 14 to 18, wherein the step of determining the soundness of the protective fence is sequentially executed based on a result of the comparison. Non-destructive diagnostic system for protective fences.
診断対象の前記防護柵の支柱部への加振により発生した前記振動波形から反射波を特定するステップと、
特定された反射波について加振開始時刻と反射波観測時刻との時間間隔を取得するステップと、
得られた前記時間間隔から前記反射波が発生した反射面の位置を特定するステップと、
特定された反射面の位置に基づいて、前記防護柵の健全性を判定するステップとを順次実行していくように構成されていることを特徴とする請求項１４ないし請求項１８のいずれか１項に記載の防護柵の非破壊診断システム。 The second determination means is
A step of identifying a reflected wave from the vibration waveform generated by exciting the support fence of the diagnostic fence to be diagnosed;
Obtaining a time interval between the excitation start time and the reflected wave observation time for the identified reflected wave;
Identifying the position of the reflecting surface where the reflected wave is generated from the obtained time interval;
19. The method according to any one of claims 14 to 18, wherein the step of determining the soundness of the protective fence is sequentially executed based on the position of the identified reflecting surface. Non-destructive diagnostic system for protective fences as described in the section.
前記防護柵の支柱を打撃して加振による振動を発生させるハンマと、
発生した前記振動を信号として検出するセンサと、
検出された前記信号を増幅するプリアンプと、
増幅された信号をデジタル変換して振動波形として表示するデジタルオシロスコープと、
前記振動波形に基づいて前記防護柵の健全性を診断するパーソナルコンピュータとを備えており、
前記パーソナルコンピュータには、前記振動波形を固有振動および衝撃弾性波のデータに変換し、防護柵の健全性を診断するプログラムが記憶されていることを特徴とする非破壊診断装置。 A non-destructive diagnostic device used for executing the non-destructive diagnostic system for a protective fence according to any one of claims 14 to 20,
A hammer for striking the support fence and generating vibration by vibration;
A sensor for detecting the generated vibration as a signal;
A preamplifier for amplifying the detected signal;
A digital oscilloscope that digitally converts the amplified signal and displays it as a vibration waveform;
A personal computer for diagnosing the soundness of the protective fence based on the vibration waveform,
A non-destructive diagnostic apparatus, wherein the personal computer stores a program for converting the vibration waveform into natural vibration and shock elastic wave data and diagnosing the soundness of the protective fence.
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