JP2800056B2 - 埋設配管系の非破壊応力推定法 - Google Patents
埋設配管系の非破壊応力推定法Info
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- JP2800056B2 JP2800056B2 JP4957090A JP4957090A JP2800056B2 JP 2800056 B2 JP2800056 B2 JP 2800056B2 JP 4957090 A JP4957090 A JP 4957090A JP 4957090 A JP4957090 A JP 4957090A JP 2800056 B2 JP2800056 B2 JP 2800056B2
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- pipe
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、埋設配管系に対して地盤沈下や地滑り等が
生じた場合に、部分的な小掘削を行って露出した配管部
の非破壊応力測定により、地盤変位領域における埋設部
配管に生じる応力値を推定する埋設配管系の非破壊応力
推定法に関するものである。
生じた場合に、部分的な小掘削を行って露出した配管部
の非破壊応力測定により、地盤変位領域における埋設部
配管に生じる応力値を推定する埋設配管系の非破壊応力
推定法に関するものである。
［従来の技術］ 埋設配管系においては、道路陥没等の局所的な地盤沈
下や地滑り等を受けた場合、これらの影響による配管系
の応力値又は歪値を定量的に評価したいという要望は従
来より生じていた。
下や地滑り等を受けた場合、これらの影響による配管系
の応力値又は歪値を定量的に評価したいという要望は従
来より生じていた。
第８図は埋設配管系の配管変位の一例を示す図であ
り、図においては、当初パイプラインが一定の深さの地
中に埋設されていたが、その後地盤沈下があり、この沈
下による配管変位が生じた状態を示している。またパイ
プラインの二点鎖線は埋設時の変位前の状態を示し、実
線は地盤沈下により変位した状態を示している。一般に
地盤変位量d1とこの沈下による配管変位量d2も不明であ
る。従来第８図のような埋設配管系の地盤変位部に生じ
た応力値又は歪値を測定するには、埋設管路のかなり長
い延長を掘削して露出させた配管部を多くの箇所にスト
レンゲージ等の歪センサを取付け、歪測定器の初期値を
ゼロに調整しておく。次に配管の一部を切断し、応力を
解放することによって得られる切断前後における歪測定
値の差分を当該配管系が受けていた歪値として定量的評
価を行っていた。
り、図においては、当初パイプラインが一定の深さの地
中に埋設されていたが、その後地盤沈下があり、この沈
下による配管変位が生じた状態を示している。またパイ
プラインの二点鎖線は埋設時の変位前の状態を示し、実
線は地盤沈下により変位した状態を示している。一般に
地盤変位量d1とこの沈下による配管変位量d2も不明であ
る。従来第８図のような埋設配管系の地盤変位部に生じ
た応力値又は歪値を測定するには、埋設管路のかなり長
い延長を掘削して露出させた配管部を多くの箇所にスト
レンゲージ等の歪センサを取付け、歪測定器の初期値を
ゼロに調整しておく。次に配管の一部を切断し、応力を
解放することによって得られる切断前後における歪測定
値の差分を当該配管系が受けていた歪値として定量的評
価を行っていた。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の埋設配管系の応力値又は歪値の測
定方法では、埋設配管路のかなり長い部分の掘削及び配
管の切断という大規模な工事が必要であるという問題点
があった。
定方法では、埋設配管路のかなり長い部分の掘削及び配
管の切断という大規模な工事が必要であるという問題点
があった。
またこの方法では、最大応力が発生している箇所が特
定しにくいのみならず、配管の切断前後における配管系
の応力状態の相対値は評価できるが、絶対値は評価する
ことが困難であるという問題点があった。
定しにくいのみならず、配管の切断前後における配管系
の応力状態の相対値は評価できるが、絶対値は評価する
ことが困難であるという問題点があった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、埋設配管路の大規模な掘削及び配管の切断という工
事を要さずに、地盤変位領域における埋設配管系の応力
値又は歪値を推定できる埋設配管系の非破壊応力推定法
を得ることを目的とする。
で、埋設配管路の大規模な掘削及び配管の切断という工
事を要さずに、地盤変位領域における埋設配管系の応力
値又は歪値を推定できる埋設配管系の非破壊応力推定法
を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る埋設配管系の非破壊応力推定方法は、
パイプラインを地中に埋設した埋設配管系が地盤変位を
受けたときに、該地盤変位の影響の範囲内で局所的な小
掘削を行ない、該小掘削により露出した配管部における
応力を非破壊測定方式により測定する非破壊応力測定手
段と、該非破壊応力測定手段から得られた応力測定結果
により地盤変位領域における埋設部配管モデルの応力変
形解析を行い、前記応力測定値と一致する応力解析結果
が得られる地盤変位量を算出し、該算出された地盤変位
量に基づき前記地盤変位領域における埋設部配管に生ず
る応力値又は歪値を推定する信号処理手段とを備えたも
のである。
パイプラインを地中に埋設した埋設配管系が地盤変位を
受けたときに、該地盤変位の影響の範囲内で局所的な小
掘削を行ない、該小掘削により露出した配管部における
応力を非破壊測定方式により測定する非破壊応力測定手
段と、該非破壊応力測定手段から得られた応力測定結果
により地盤変位領域における埋設部配管モデルの応力変
形解析を行い、前記応力測定値と一致する応力解析結果
が得られる地盤変位量を算出し、該算出された地盤変位
量に基づき前記地盤変位領域における埋設部配管に生ず
る応力値又は歪値を推定する信号処理手段とを備えたも
のである。
［作用］ 本発明においては、パイプラインを地中に埋設した埋
設配管系が地盤変位を受けたときに、該地盤変位の影響
の範囲内で局所的な小掘削を行ない、該小掘削により露
出した配管部における応力を非破壊応力測定手段（例え
ばＸ線、磁気歪法、音弾性法による非破壊方式の応力測
定装置）により測定し、信号処理手段（例えばデジタル
計算機、マイクロコンピュータ）により、前記非破壊応
力測定手段から得られた応力測定結果により地盤変位領
域における埋設部配管モデルの応力変形解析を行い、前
記応力測定値と一致する応力解析結果が得られる地盤変
位量を算出し、該算出された地盤変位量に基づき前記地
盤変位領域における埋設部配管に生ずる応力値又は歪値
を推定する。
設配管系が地盤変位を受けたときに、該地盤変位の影響
の範囲内で局所的な小掘削を行ない、該小掘削により露
出した配管部における応力を非破壊応力測定手段（例え
ばＸ線、磁気歪法、音弾性法による非破壊方式の応力測
定装置）により測定し、信号処理手段（例えばデジタル
計算機、マイクロコンピュータ）により、前記非破壊応
力測定手段から得られた応力測定結果により地盤変位領
域における埋設部配管モデルの応力変形解析を行い、前
記応力測定値と一致する応力解析結果が得られる地盤変
位量を算出し、該算出された地盤変位量に基づき前記地
盤変位領域における埋設部配管に生ずる応力値又は歪値
を推定する。
［実施例］ 本発明は、埋設配管系に対する地盤沈下や地滑り等の
影響を埋設配管系の非破壊応力推定法により定量評価せ
んとするものである。
影響を埋設配管系の非破壊応力推定法により定量評価せ
んとするものである。
最初に本発明に係る非破壊応力推定方法の骨子を以下
に説明する。
に説明する。
（１）まず埋設配管系の地盤沈下等の影響の範囲内で、
単数又は複数の局所的な小掘削を行い、露出した配管部
の応力測定を行なう。
単数又は複数の局所的な小掘削を行い、露出した配管部
の応力測定を行なう。
この応力測定は、露出した埋設配管の現状の曲げ応力
を非破壊で測定できる応力測定装置により行う。例えば
Ｘ線による応力測定装置、磁気歪法による応力測定装
置、音弾性法による応力測定装置のいずれかの装置で行
えばよい。この非破壊方式の応力測定により従来のスト
レンゲージ測定器のように配管の切断は不要となる。
を非破壊で測定できる応力測定装置により行う。例えば
Ｘ線による応力測定装置、磁気歪法による応力測定装
置、音弾性法による応力測定装置のいずれかの装置で行
えばよい。この非破壊方式の応力測定により従来のスト
レンゲージ測定器のように配管の切断は不要となる。
（２）次に（１）項で行った露出部配管の応力測定結果
に基づき、埋設部配管の応力推定を、応力変形解析法に
より行う。この方法により従来のように大規模な埋設配
管路の掘削及び配管の切断という工事は不要となる。
に基づき、埋設部配管の応力推定を、応力変形解析法に
より行う。この方法により従来のように大規模な埋設配
管路の掘削及び配管の切断という工事は不要となる。
以下非破壊方式の応力測定装置の実施例と、この応力
測定結果に基づく応力変形解析法の実施例について詳細
に説明する。
測定結果に基づく応力変形解析法の実施例について詳細
に説明する。
この実施例においては、局所的な小掘削を行って露出
した配管部の曲げ応力を非破壊で測定する装置例とし
て、磁歪応力測定装置の場合について述べる。
した配管部の曲げ応力を非破壊で測定する装置例とし
て、磁歪応力測定装置の場合について述べる。
鋼材又は鋼製構造物等の応力及び残留応力を非破壊で
測定する方法として、Ｘ線や超音波のほかに磁歪センサ
による方法がある。この磁歪センサを用いて磁化可能な
丸棒、パイプ等円柱材料の応力を測定する方法としては
先に出願した特願昭63−153622号公報に示された磁歪応
力測定法がある。
測定する方法として、Ｘ線や超音波のほかに磁歪センサ
による方法がある。この磁歪センサを用いて磁化可能な
丸棒、パイプ等円柱材料の応力を測定する方法としては
先に出願した特願昭63−153622号公報に示された磁歪応
力測定法がある。
磁歪応力測定法は、磁性材料に荷重が作用すると透磁
率に異方性が生じ、荷重方向の透磁率が大きくなり、反
対に荷重方向と直角方向の透磁率が小さくなるので、両
透磁率の差を励磁コイルと検出コイルを持つ磁歪センサ
（磁気異方性センサともいう）によって検出することに
より、主応力の方向および大きさを測定する方法であ
る。この測定方法によると、一点の測定時間が10〜100m
secですみ、取扱いもきわめて便宜である。
率に異方性が生じ、荷重方向の透磁率が大きくなり、反
対に荷重方向と直角方向の透磁率が小さくなるので、両
透磁率の差を励磁コイルと検出コイルを持つ磁歪センサ
（磁気異方性センサともいう）によって検出することに
より、主応力の方向および大きさを測定する方法であ
る。この測定方法によると、一点の測定時間が10〜100m
secですみ、取扱いもきわめて便宜である。
ところが、従来の磁歪応力測定法は、一般に磁歪セン
サを被測定面に接触させて行うものであるため、被測定
面の状態によって接触面における磁気抵抗が大きく異な
る。そのため、測定誤差が大きくなるという欠点があっ
た。
サを被測定面に接触させて行うものであるため、被測定
面の状態によって接触面における磁気抵抗が大きく異な
る。そのため、測定誤差が大きくなるという欠点があっ
た。
そこで、非接触状態、すなわち磁歪センサを被測定面
から一定の距離だけ離した状態で測定するという考え方
が出てくるわけであるが、この場合は磁歪感度が低下す
るため、磁歪センサの設定にありきわめて微妙な調整が
必要であるという別の問題があった。
から一定の距離だけ離した状態で測定するという考え方
が出てくるわけであるが、この場合は磁歪感度が低下す
るため、磁歪センサの設定にありきわめて微妙な調整が
必要であるという別の問題があった。
前記先願の発明においては、前記非接触計測における
問題点を解決し、磁化可能な丸棒、パイプ等の円柱材料
に対する磁歪応力測定法を非接触方式で実施できる装置
を開発し、その測定装置を使用して円柱材料の円周方向
の応力分布を従来よりも精度良く測定できる方法を提供
した。
問題点を解決し、磁化可能な丸棒、パイプ等の円柱材料
に対する磁歪応力測定法を非接触方式で実施できる装置
を開発し、その測定装置を使用して円柱材料の円周方向
の応力分布を従来よりも精度良く測定できる方法を提供
した。
第１図は先の出願に係る磁歪応力測定法を説明する図
であり、同図（ａ）は円柱材料１に曲げ荷重を加えて、
円柱材料１の上側に引張り応力＋σ、下側に圧縮応力−
σが働いている状態を示す。また同図（ｂ）は円柱材料
１の中心軸に対して垂直に、且つその外周面と一定の距
離ｈのリフト・オフ（ギャップのこと）を保ちながら、
磁歪センサ２を円柱材料１の最上点即ち０゜の角度位置
より時計廻り方向に円周方向に沿って１回転させて、磁
歪センサ２が０゜〜360゜間のそれぞれの角度位置にお
いて検出する磁歪信号を連続的に測定する方法を示して
いる。
であり、同図（ａ）は円柱材料１に曲げ荷重を加えて、
円柱材料１の上側に引張り応力＋σ、下側に圧縮応力−
σが働いている状態を示す。また同図（ｂ）は円柱材料
１の中心軸に対して垂直に、且つその外周面と一定の距
離ｈのリフト・オフ（ギャップのこと）を保ちながら、
磁歪センサ２を円柱材料１の最上点即ち０゜の角度位置
より時計廻り方向に円周方向に沿って１回転させて、磁
歪センサ２が０゜〜360゜間のそれぞれの角度位置にお
いて検出する磁歪信号を連続的に測定する方法を示して
いる。
第２図は第１図の磁歪応力測定法によるSIN近似法を
説明する図であり、同図（ａ）は磁歪センサ２が円柱材
料１の外周上の方位を示す角度とその応力分布を示し、
角度０゜（即ち円柱材料１の真上）において最大引張り
応力が、角度180゜（即ち円柱材料１の真下）において
最大圧縮応力が発生することから、応力分布はSINθ曲
線に近似して分布する。
説明する図であり、同図（ａ）は磁歪センサ２が円柱材
料１の外周上の方位を示す角度とその応力分布を示し、
角度０゜（即ち円柱材料１の真上）において最大引張り
応力が、角度180゜（即ち円柱材料１の真下）において
最大圧縮応力が発生することから、応力分布はSINθ曲
線に近似して分布する。
第２図（ｂ）は−20kg/mm2の荷重を円柱材料に加えた
ときの、歪ゲージによる応力の実測値とSINθ近似値と
を示している。この図から実際の応力分布とSINθ曲線
とはかなり近似していることが判る。
ときの、歪ゲージによる応力の実測値とSINθ近似値と
を示している。この図から実際の応力分布とSINθ曲線
とはかなり近似していることが判る。
従ってこのSINθ近似値と歪ゲージ等により実測した
応力値とを対応させた較正曲線をあらかじめ用意してお
くことにより、曲げ応力の絶対値を磁歪応力測定法によ
り測定することができる。
応力値とを対応させた較正曲線をあらかじめ用意してお
くことにより、曲げ応力の絶対値を磁歪応力測定法によ
り測定することができる。
以上により磁歪応力測定法の説明を終了し、次に磁歪
応力測定装置について説明する。
応力測定装置について説明する。
第３図は本発明に係る露出配管部における管の曲げ応
力を測定する装置例としての磁歪応力測定装置のブロッ
ク図である。図において10は走行装置部であり、磁気異
方性センサ11及び走行台車12を内蔵する。磁気異方性セ
ンサ11は非接触により管材の円周方向の磁気異方性を検
出するためのセンサであり、例えば直交する励磁コイル
と検出コイルとを備え、励磁コイルに一定の励振電流を
流して、応力の作用によって生じる磁気異方性を検出コ
イルから得られる電圧信号として検出するものである。
走行台車12は例えば管外周上に設けられたレール又は／
及びギヤ上を走行し、磁気異方性センサ11を管の円周方
向に移動させ計測を行わせるための走行機構である。13
は磁歪測定部であり、磁気異方性センサ11の励磁コイル
に定電流を供給し、同時に該センサ11の検出コイルより
得られる検出信号を増幅し、磁気異方性に比例した電圧
信号として出力する磁歪測定部である。14はモータ・ド
ライバであり、走行台車12に走行駆動信号を供給し走行
させ、その走行結果の位置情報としてエンコーダ信号が
帰還される。15はA/D変換器、16は例えばRS232C等のイ
ンタフェース、17はパーソナル・コンピュータ（以下パ
ソコンという）、18はCRT又は液晶等を用いたデータ表
示部である。
力を測定する装置例としての磁歪応力測定装置のブロッ
ク図である。図において10は走行装置部であり、磁気異
方性センサ11及び走行台車12を内蔵する。磁気異方性セ
ンサ11は非接触により管材の円周方向の磁気異方性を検
出するためのセンサであり、例えば直交する励磁コイル
と検出コイルとを備え、励磁コイルに一定の励振電流を
流して、応力の作用によって生じる磁気異方性を検出コ
イルから得られる電圧信号として検出するものである。
走行台車12は例えば管外周上に設けられたレール又は／
及びギヤ上を走行し、磁気異方性センサ11を管の円周方
向に移動させ計測を行わせるための走行機構である。13
は磁歪測定部であり、磁気異方性センサ11の励磁コイル
に定電流を供給し、同時に該センサ11の検出コイルより
得られる検出信号を増幅し、磁気異方性に比例した電圧
信号として出力する磁歪測定部である。14はモータ・ド
ライバであり、走行台車12に走行駆動信号を供給し走行
させ、その走行結果の位置情報としてエンコーダ信号が
帰還される。15はA/D変換器、16は例えばRS232C等のイ
ンタフェース、17はパーソナル・コンピュータ（以下パ
ソコンという）、18はCRT又は液晶等を用いたデータ表
示部である。
第３図の動作を説明する。管材の円周方向の応力を測
定するには、例えば管材の中心軸に対する垂直面上の管
材外周面に、図示されないレール又は／及びギヤを取付
け、このレール又は／及びギヤ上にホルダを介して走行
装置部10を走行可能に取付ける。次にパソコン17はイン
タフェース16を介してモータ・ドライバ14に１回転の走
行指令を与え、モータ・ドライバ14は前記レール又は／
及びギヤ上の走行装置10を管周に沿って１回転走行させ
る。この走行中に、磁気異方性センサ11（磁歪センサ２
と同一のもの）が第１図（ｂ）に示される管材外周面上
の０゜〜360゜間の各角度位置において、該センサ11か
らそれぞれ検出された各検出信号は磁歪測定部13により
信号増幅後出力され、さらに該出力はA/D変換器15によ
り量子化され、パソコン17に供給される。パソコン17は
磁気異方性センサ11の管材外周上の方位を示す各角度に
対する磁歪測定部13からの測定値、又は／及びこの測定
値をSIN近似曲線により近似した応力計測データを、図
形もしくは数値表示形式により、データ表示部18に表示
させ、必要の場合図示されないプリンタによりハードコ
ピーを出力する。本測定装置のデータ表示部18に表示さ
れた応力計測データ又はプリンタにより出力されたハー
ドコピーデータに基づき、次の信号処理である埋設部配
管系の非破壊応力推定処理を行うことができる。
定するには、例えば管材の中心軸に対する垂直面上の管
材外周面に、図示されないレール又は／及びギヤを取付
け、このレール又は／及びギヤ上にホルダを介して走行
装置部10を走行可能に取付ける。次にパソコン17はイン
タフェース16を介してモータ・ドライバ14に１回転の走
行指令を与え、モータ・ドライバ14は前記レール又は／
及びギヤ上の走行装置10を管周に沿って１回転走行させ
る。この走行中に、磁気異方性センサ11（磁歪センサ２
と同一のもの）が第１図（ｂ）に示される管材外周面上
の０゜〜360゜間の各角度位置において、該センサ11か
らそれぞれ検出された各検出信号は磁歪測定部13により
信号増幅後出力され、さらに該出力はA/D変換器15によ
り量子化され、パソコン17に供給される。パソコン17は
磁気異方性センサ11の管材外周上の方位を示す各角度に
対する磁歪測定部13からの測定値、又は／及びこの測定
値をSIN近似曲線により近似した応力計測データを、図
形もしくは数値表示形式により、データ表示部18に表示
させ、必要の場合図示されないプリンタによりハードコ
ピーを出力する。本測定装置のデータ表示部18に表示さ
れた応力計測データ又はプリンタにより出力されたハー
ドコピーデータに基づき、次の信号処理である埋設部配
管系の非破壊応力推定処理を行うことができる。
また上記実施例においては、露出配管部に働いている
管の曲げ応力を非破壊で測定する装置として磁歪応力測
定装置の例を示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、Ｘ線による応力測定装置や音弾性法による応
力測定装置等の非破壊方式で応力を測定できる装置であ
れば、いずれの装置によってもよい。
管の曲げ応力を非破壊で測定する装置として磁歪応力測
定装置の例を示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、Ｘ線による応力測定装置や音弾性法による応
力測定装置等の非破壊方式で応力を測定できる装置であ
れば、いずれの装置によってもよい。
上記いずれかの応力測定装置を用いて、局所的小掘削
を行って露出した埋設配管部の所要数箇所について応力
測定を行う。
を行って露出した埋設配管部の所要数箇所について応力
測定を行う。
第７図は埋設配管系の一部を小掘削し、その露出配管
部の応力測定を行う状態を説明する図である。同図の矢
印で示される露出配管部の測定箇所について測定を行
い、その応力測定値σ1,σ2,σ３…等を得る。
部の応力測定を行う状態を説明する図である。同図の矢
印で示される露出配管部の測定箇所について測定を行
い、その応力測定値σ1,σ2,σ３…等を得る。
次に前記露出配管部の応力測結果に基づく埋設配管系
の応力推定法につき説明する。
の応力推定法につき説明する。
第４図は本発明に係る埋設配管系の応力推定処理の流
れ図である。
れ図である。
第５図は第４図の配管応力変形解析に使用する解析モ
デルの一例を示す図である。
デルの一例を示す図である。
第５図を参照し第４図の説明を行う。第４図の流れ図
による応力推定処理は、例えばデジタル計算機やマイク
ロコンピュータ等の信号処理手段を用いて実施する。同
図のステップS1においては、前記応力測定装置から得ら
れた露出配管部の所要位置についての応力測定データを
信号処理手段に入力する。この応力測定データは絶対値
として計測されたものである。次にステップS2におい
て、配管解析モデルを設定し、この設定データを同様に
信号処理手段に入力する。
による応力推定処理は、例えばデジタル計算機やマイク
ロコンピュータ等の信号処理手段を用いて実施する。同
図のステップS1においては、前記応力測定装置から得ら
れた露出配管部の所要位置についての応力測定データを
信号処理手段に入力する。この応力測定データは絶対値
として計測されたものである。次にステップS2におい
て、配管解析モデルを設定し、この設定データを同様に
信号処理手段に入力する。
第５図はこの配管解析モデルの一例を示す図であり、
同図においては、パイプラインは地表面より深さ1600mm
に埋設されており、パイプラインの途中に設けられたバ
ルブを含む部分を局所的に小掘削し、応力測定点J1にお
ける応力値を測定している。また解析条件としては、例
えば管径×管厚データとして200Aの管径216.3φ×管厚
5.8mm、地盤変位領域長ｌは5m、応力測定点J1と最大歪
発生推定ポイント間の距離は3500mm、地盤変位量は最小
5cmから5cmピッチ毎に最大40cmまで、などのデータを信
号処理手段に入力する。
同図においては、パイプラインは地表面より深さ1600mm
に埋設されており、パイプラインの途中に設けられたバ
ルブを含む部分を局所的に小掘削し、応力測定点J1にお
ける応力値を測定している。また解析条件としては、例
えば管径×管厚データとして200Aの管径216.3φ×管厚
5.8mm、地盤変位領域長ｌは5m、応力測定点J1と最大歪
発生推定ポイント間の距離は3500mm、地盤変位量は最小
5cmから5cmピッチ毎に最大40cmまで、などのデータを信
号処理手段に入力する。
第４図のステップS3において、前記埋設部地盤を非線
形バネとし、埋設部に基準沈下量（例えば前記5cmから5
cmピッチ毎に40cmまで）を与えて配管応力変形解析を行
う。一般に配管解析モデルと地盤沈下量が与えられる
と、配管系の応力変形を非線形有限要素解析プログラム
等により解析する技術は既に公知である。例えば土木学
会第44回年次学術講演会講演概要集（第Ｉ部）、平成元
年10月、“地盤の永久変位による埋設パイプラインの変
形挙動”舛田ほか、p.1138〜1139、同学会第43回年次学
術講演会講演概要（第Ｉ部）、昭和63年10月、“埋設管
路の非線形挙動の無次元表示”鈴木ほか、p.1138〜1139
の文献などにその技術内容が開示されている。
形バネとし、埋設部に基準沈下量（例えば前記5cmから5
cmピッチ毎に40cmまで）を与えて配管応力変形解析を行
う。一般に配管解析モデルと地盤沈下量が与えられる
と、配管系の応力変形を非線形有限要素解析プログラム
等により解析する技術は既に公知である。例えば土木学
会第44回年次学術講演会講演概要集（第Ｉ部）、平成元
年10月、“地盤の永久変位による埋設パイプラインの変
形挙動”舛田ほか、p.1138〜1139、同学会第43回年次学
術講演会講演概要（第Ｉ部）、昭和63年10月、“埋設管
路の非線形挙動の無次元表示”鈴木ほか、p.1138〜1139
の文献などにその技術内容が開示されている。
第４図のステップS4においては、ステップS1にて応力
測定データを入力した測定位置（以下節点という）にお
いて、応力測定値とステップS3にて配管応力変形解析に
より求めた応力値又は歪値が等しくなるように信号処理
手段を用いてコンピュータシミュレーションを行ない、
地盤変位領域における埋設配管系の他の節点の沈下量を
算出する。即ちこのシミュレーションにより得られる沈
下量に基づき配管解析モデルの節点において解析された
応力解析値と、実測された応力測定値とが一致するよう
に地盤の変位量（入力条件）を逆に求めるわけである。
ステップS5においては、ステップS4にて応力の解析値と
実測値とが一致するようにして求めた沈下量を入力条件
として、この沈下量に基づき地盤変位領域における埋設
配管系の他の節点の応力値又は歪値を推定値として算出
する。ステップS6においては、ステップS5にて推定した
配管系全体の外力と各節点の応力値又は歪値を信号処理
手段より記録器又は表示器を介して出力する。
測定データを入力した測定位置（以下節点という）にお
いて、応力測定値とステップS3にて配管応力変形解析に
より求めた応力値又は歪値が等しくなるように信号処理
手段を用いてコンピュータシミュレーションを行ない、
地盤変位領域における埋設配管系の他の節点の沈下量を
算出する。即ちこのシミュレーションにより得られる沈
下量に基づき配管解析モデルの節点において解析された
応力解析値と、実測された応力測定値とが一致するよう
に地盤の変位量（入力条件）を逆に求めるわけである。
ステップS5においては、ステップS4にて応力の解析値と
実測値とが一致するようにして求めた沈下量を入力条件
として、この沈下量に基づき地盤変位領域における埋設
配管系の他の節点の応力値又は歪値を推定値として算出
する。ステップS6においては、ステップS5にて推定した
配管系全体の外力と各節点の応力値又は歪値を信号処理
手段より記録器又は表示器を介して出力する。
第６図は第５図の解析モデルにより埋設配管系の歪値
を推定した結果を示す図である。
を推定した結果を示す図である。
同図は第５図の解析モデル及び解析条件に基づき地盤
変位量を最小5cmから5cmピッチ毎に最大40cmとして与え
た結果として得られた図である。同図によると、△印で
示される応力測定点J1では応力値σ＝17kg/mm2、（歪値
ε＝0.08％）が測定で確認されており、この場合の丸印
で示される配管解析による沈下量は15cmとなる。ここで
入力沈下量ｄ＝15cmを与え、この解析モデルにより埋設
配管系の応力値又は歪値の推定を行った結果、地盤変位
領域内の最大歪発生位置（第５図で示された地盤変位領
域の中心）で得られる最大歪値ε＝0.75％が得られる。
この値が解析モデルにおける推定歪値であり、このよう
にしてその他の節点の応力値又は歪値を推定値として算
出することができる。
変位量を最小5cmから5cmピッチ毎に最大40cmとして与え
た結果として得られた図である。同図によると、△印で
示される応力測定点J1では応力値σ＝17kg/mm2、（歪値
ε＝0.08％）が測定で確認されており、この場合の丸印
で示される配管解析による沈下量は15cmとなる。ここで
入力沈下量ｄ＝15cmを与え、この解析モデルにより埋設
配管系の応力値又は歪値の推定を行った結果、地盤変位
領域内の最大歪発生位置（第５図で示された地盤変位領
域の中心）で得られる最大歪値ε＝0.75％が得られる。
この値が解析モデルにおける推定歪値であり、このよう
にしてその他の節点の応力値又は歪値を推定値として算
出することができる。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、パイプラインを地中
に埋設した埋設配管系が地盤変位を受けたときに、該地
盤変位の影響の範囲内で局所的な小掘削を行ない、該小
掘削により露出した配管部における応力非破壊応力測定
手段により測定し、該応力測定結果により地盤変位領域
における埋設部配管モデルの応力変形解析を行って算出
された地盤変位量に基づき、前記地盤変位領域における
埋設部配管に生ずる応力値又は歪値を推定するようにし
たので、埋設配管系の応力状態を非破壊且つ部分的小掘
削で推定することができ、安全対策の要否やその順位付
け等の予防保全が簡易に行えるようになったという効果
が得られる。
に埋設した埋設配管系が地盤変位を受けたときに、該地
盤変位の影響の範囲内で局所的な小掘削を行ない、該小
掘削により露出した配管部における応力非破壊応力測定
手段により測定し、該応力測定結果により地盤変位領域
における埋設部配管モデルの応力変形解析を行って算出
された地盤変位量に基づき、前記地盤変位領域における
埋設部配管に生ずる応力値又は歪値を推定するようにし
たので、埋設配管系の応力状態を非破壊且つ部分的小掘
削で推定することができ、安全対策の要否やその順位付
け等の予防保全が簡易に行えるようになったという効果
が得られる。
第１図（ａ）及び（ｂ）は先願に係る磁歪応力測定法を
説明する図、第２図（ａ）及び（ｂ）は第１図の磁歪応
力測定法によるSIN近似法を説明する図、第３図は本発
明に係る露出配管部における管の曲げ応力を測定する装
置例としての磁歪応力測定装置のブロック図、第４図は
本発明に係る埋設配管系の応力推定処理の流れ図、第５
図は第４図の配管応力変形解析に使用する解析モデルの
一例を示す図、第６図は第５図の解析モデルにより埋設
配管系の歪値を推定した結果を示す図、第７図は埋設配
管系の一部を小掘削し、その露出配管部の応力測定を行
う状態を説明する図、第８図は埋設配管系の配管変位の
一例を示す図である。 図において、１は円柱材料、２は磁歪センサ、10は走行
装置部、11は磁気異方性センサ、12は走行台車、13は磁
歪測定部、14はモータ・ドライバ、15はA/D変換器、16
はインタフェース、17はパソコン、18はデータ表示部で
ある。
説明する図、第２図（ａ）及び（ｂ）は第１図の磁歪応
力測定法によるSIN近似法を説明する図、第３図は本発
明に係る露出配管部における管の曲げ応力を測定する装
置例としての磁歪応力測定装置のブロック図、第４図は
本発明に係る埋設配管系の応力推定処理の流れ図、第５
図は第４図の配管応力変形解析に使用する解析モデルの
一例を示す図、第６図は第５図の解析モデルにより埋設
配管系の歪値を推定した結果を示す図、第７図は埋設配
管系の一部を小掘削し、その露出配管部の応力測定を行
う状態を説明する図、第８図は埋設配管系の配管変位の
一例を示す図である。 図において、１は円柱材料、２は磁歪センサ、10は走行
装置部、11は磁気異方性センサ、12は走行台車、13は磁
歪測定部、14はモータ・ドライバ、15はA/D変換器、16
はインタフェース、17はパソコン、18はデータ表示部で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神浦 秋帆 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 鈴木 信久 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 的場 有治 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 境 禎明 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−52027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−198029（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 5/00 G01L 1/00 G01N 3/00 E03F 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】パイプラインを地中に埋設した埋設配管系
が地盤変位を受けたときに、該地盤変位の影響の範囲内
で局所的な小掘削を行ない、該小掘削により露出した配
管部における応力を非破壊応力測定手段により測定し、
該応力測定結果により地盤変位領域における埋設部配管
モデルの応力変形解析を行い、前記応力測定値と一致す
る応力解析結果が得られる地盤変位量を算出し、該算出
された地盤変位量に基づき前記地盤変位領域における埋
設部配管に生ずる応力値又は歪値を推定することを特徴
とする埋設配管系の非破壊応力推定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4957090A JP2800056B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 埋設配管系の非破壊応力推定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4957090A JP2800056B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 埋設配管系の非破壊応力推定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03252538A JPH03252538A (ja) | 1991-11-11 |
| JP2800056B2 true JP2800056B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=12834871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4957090A Expired - Lifetime JP2800056B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 埋設配管系の非破壊応力推定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2800056B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06288841A (ja) * | 1993-03-30 | 1994-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | 地中埋設管の応力測定方法 |
| JP5578773B2 (ja) * | 2008-07-16 | 2014-08-27 | 東京瓦斯株式会社 | 曲管の応力評価方法 |
| JP6261365B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2018-01-17 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | 配管の曲げひずみ推定方法およびその方法を用いた配管の安全率評価方法 |
| JP6320892B2 (ja) * | 2014-10-08 | 2018-05-09 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | バルブ応力検知方法、該方法を利用したバルブ寿命予測方法 |
-
1990
- 1990-03-02 JP JP4957090A patent/JP2800056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03252538A (ja) | 1991-11-11 |
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