JP3354259B2 - 構造体の曲げモーメント計測装置 - Google Patents
構造体の曲げモーメント計測装置Info
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- JP3354259B2 JP3354259B2 JP34136693A JP34136693A JP3354259B2 JP 3354259 B2 JP3354259 B2 JP 3354259B2 JP 34136693 A JP34136693 A JP 34136693A JP 34136693 A JP34136693 A JP 34136693A JP 3354259 B2 JP3354259 B2 JP 3354259B2
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- measuring
- pipe
- retaining wall
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地表を掘り下げて道路
等を建設する際、道路の両側にできる側部山の土留め壁
やこれを支える梁を設けるが、この土留め壁の曲げモー
メントや橋梁の曲げモーメント等、構造体の曲げモーメ
ントを計測する計測装置に関する。
等を建設する際、道路の両側にできる側部山の土留め壁
やこれを支える梁を設けるが、この土留め壁の曲げモー
メントや橋梁の曲げモーメント等、構造体の曲げモーメ
ントを計測する計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記土留め壁の強度が充分か否かを計測
して安全管理に寄与させたり、これを支える梁の適数を
判断したりするために、該土留め壁の近傍に計測管を埋
設したり、土留め壁に直接に計測管を取り付けて、この
計測管の変位、即ち側部山並びに土留め壁の変位又は橋
梁の変位と共に、該計測管の曲げモーメントをモニター
して土留め壁や橋梁の曲げモーメントを代用している。
このモニターの結果を予測解析値等と比較して、土木建
設作業中の安全管理等にフィードバックするのである。
して安全管理に寄与させたり、これを支える梁の適数を
判断したりするために、該土留め壁の近傍に計測管を埋
設したり、土留め壁に直接に計測管を取り付けて、この
計測管の変位、即ち側部山並びに土留め壁の変位又は橋
梁の変位と共に、該計測管の曲げモーメントをモニター
して土留め壁や橋梁の曲げモーメントを代用している。
このモニターの結果を予測解析値等と比較して、土木建
設作業中の安全管理等にフィードバックするのである。
【０００３】このモニター手法として従来は、計測管表
面に歪ゲージを内蔵したセンサユニットを溶接して歪を
計測し、これによって計測管の曲げ応力や曲げモーメン
トを算出している。また他の手法として、計測管に傾斜
計を挿入して各位置における傾斜角度を計測して計測管
の変形状態を計測し、この傾斜角度を微分することによ
って計測管に作用する曲げモーメントを算出している
（曲げモーメントが判れば曲げ応力は容易に算出でき
る）。
面に歪ゲージを内蔵したセンサユニットを溶接して歪を
計測し、これによって計測管の曲げ応力や曲げモーメン
トを算出している。また他の手法として、計測管に傾斜
計を挿入して各位置における傾斜角度を計測して計測管
の変形状態を計測し、この傾斜角度を微分することによ
って計測管に作用する曲げモーメントを算出している
（曲げモーメントが判れば曲げ応力は容易に算出でき
る）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、特に道路
等の長い掘削では土留め壁も長くなり、これに伴って計
測管も多数埋設される。上記歪ゲージによる手法では、
これら全ての計測管にセンサユニットをそれぞれ複数個
ずつ固定するが、計測管に沿って連続的に歪（曲げ応
力、曲げモーメント）を計測するには、各計測管に固定
する歪ゲージを多くする必要が有り、全体としても多数
の歪ゲージを必要としてコスト高となる。
等の長い掘削では土留め壁も長くなり、これに伴って計
測管も多数埋設される。上記歪ゲージによる手法では、
これら全ての計測管にセンサユニットをそれぞれ複数個
ずつ固定するが、計測管に沿って連続的に歪（曲げ応
力、曲げモーメント）を計測するには、各計測管に固定
する歪ゲージを多くする必要が有り、全体としても多数
の歪ゲージを必要としてコスト高となる。
【０００５】また、傾斜計を使用する手法では、計測の
度に傾斜計を停止させて計測しなければならず時間と手
間を要する他、微分して曲げモーメントを精度良く求め
るためには計測点を多くする必要が有る。これでは尚更
多くの時間と手間を要し、現実的でない。
度に傾斜計を停止させて計測しなければならず時間と手
間を要する他、微分して曲げモーメントを精度良く求め
るためには計測点を多くする必要が有る。これでは尚更
多くの時間と手間を要し、現実的でない。
【０００６】依って本発明は、土留め壁や橋梁の曲げモ
ーメントを連続的に簡便に計測する計測装置の提供を目
的とする。
ーメントを連続的に簡便に計測する計測装置の提供を目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて本発明
は、掘削溝側部山の土留め壁や橋梁に取り付けた計測管
と、該計測管内を該計測管に沿って走行可能であって、
ジャイロスコープを搭載した走行センサと、該走行セン
サの走行速度を計測する速度計と、該速度計の出力する
速度と前記ジャイロスコープの出力する角速度とを入力
して前記計測管に作用する曲げモーメントを算出する演
算装置とを具備することを特徴とする構造体の曲げモー
メント計測装置を提供する。
は、掘削溝側部山の土留め壁や橋梁に取り付けた計測管
と、該計測管内を該計測管に沿って走行可能であって、
ジャイロスコープを搭載した走行センサと、該走行セン
サの走行速度を計測する速度計と、該速度計の出力する
速度と前記ジャイロスコープの出力する角速度とを入力
して前記計測管に作用する曲げモーメントを算出する演
算装置とを具備することを特徴とする構造体の曲げモー
メント計測装置を提供する。
【０００８】
【作用】計測管は土留め壁や橋梁に取り付けられている
ため、土圧や橋梁構造等による計測管の曲げモーメント
は土留め壁や橋梁自体の曲げモーメントと見なすことが
できる。この計測管にジャイロスコープを搭載した走行
センサを走行させてジャイロスコープの出力する角速度
と、速度計によって計測した走行速度とを使用すれば、
計測管に作用する連続的な曲げモーメントが演算装置に
よって簡便に算出できる。
ため、土圧や橋梁構造等による計測管の曲げモーメント
は土留め壁や橋梁自体の曲げモーメントと見なすことが
できる。この計測管にジャイロスコープを搭載した走行
センサを走行させてジャイロスコープの出力する角速度
と、速度計によって計測した走行速度とを使用すれば、
計測管に作用する連続的な曲げモーメントが演算装置に
よって簡便に算出できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
き、更に詳細に説明する。図２は本発明に係る土留め壁
の曲げモーメント計測装置の全体外観図である。地盤１
０の表面１０Ｓを掘り下げて道路等を建設する溝１１を
掘削した際に、溝１１の側部山１０Ａの崩れを防止する
上下方向の土留め壁１２と、これを梁１４で支えた状態
を示す。
き、更に詳細に説明する。図２は本発明に係る土留め壁
の曲げモーメント計測装置の全体外観図である。地盤１
０の表面１０Ｓを掘り下げて道路等を建設する溝１１を
掘削した際に、溝１１の側部山１０Ａの崩れを防止する
上下方向の土留め壁１２と、これを梁１４で支えた状態
を示す。
【００１０】この側部山１０Ａの土圧等による土留め壁
１２の曲げモーメントを計測する代りに、該土留め壁１
２やその近傍に横断面が一定の、例えば角管の計測管１
６を溶接によって取り付けたり埋設したりして、この計
測管の曲げモーメントを計測する。このため本発明では
計測管１６内を図１に示す走行センサ１８を走行させ
る。計測管１６を土留め壁１２に直接に溶接等によって
取り付けられれば、離隔させて埋設するよりも計測精度
向上の観点から好ましいが、溶接できない事情等によっ
ては埋設でもよい。
１２の曲げモーメントを計測する代りに、該土留め壁１
２やその近傍に横断面が一定の、例えば角管の計測管１
６を溶接によって取り付けたり埋設したりして、この計
測管の曲げモーメントを計測する。このため本発明では
計測管１６内を図１に示す走行センサ１８を走行させ
る。計測管１６を土留め壁１２に直接に溶接等によって
取り付けられれば、離隔させて埋設するよりも計測精度
向上の観点から好ましいが、溶接できない事情等によっ
ては埋設でもよい。
【００１１】即ち、ジャイロスコープ２０を搭載し、計
測管１６内を走行し易いように車輪等を有する走行セン
サ１８を地表から牽引ロープ２２で吊して適宜な速度ｖ
で走行させる。当初計測管１６と土留め壁１２を鉛直に
埋設しても、側部山１０Ａの土圧等により該計測管１６
が曲り、この曲った計測管１６を走行センサ１８が走行
すると、この曲り状態と走行速度ｖに応じて走行センサ
内のジャイロスコープ２０が角速度ωを出力する。速度
ｖは牽引ロープ２２を繰出す速度であるため、所要時間
と牽引ロープ２２の繰出し長さから容易に求まる。
測管１６内を走行し易いように車輪等を有する走行セン
サ１８を地表から牽引ロープ２２で吊して適宜な速度ｖ
で走行させる。当初計測管１６と土留め壁１２を鉛直に
埋設しても、側部山１０Ａの土圧等により該計測管１６
が曲り、この曲った計測管１６を走行センサ１８が走行
すると、この曲り状態と走行速度ｖに応じて走行センサ
内のジャイロスコープ２０が角速度ωを出力する。速度
ｖは牽引ロープ２２を繰出す速度であるため、所要時間
と牽引ロープ２２の繰出し長さから容易に求まる。
【００１２】計測管１６の埋設方向の鉛直方向にｘ軸を
採り、これに直角の水平方向に計測管１６の変位を示す
ｙ軸を採ると、この計測管１６に作用する各ｘ座標位置
における曲げモーメントＭ（ｘ）は以下の如く表現され
る。 Ｍ（ｘ）＝ＥＩ・ ｄ（ｄｙ／ｄｘ）／ｄｘ ・・・（１） ここで、ＥＩは計測管１６の曲げ剛性であり、計測管固
有の値を有する。
採り、これに直角の水平方向に計測管１６の変位を示す
ｙ軸を採ると、この計測管１６に作用する各ｘ座標位置
における曲げモーメントＭ（ｘ）は以下の如く表現され
る。 Ｍ（ｘ）＝ＥＩ・ ｄ（ｄｙ／ｄｘ）／ｄｘ ・・・（１） ここで、ＥＩは計測管１６の曲げ剛性であり、計測管固
有の値を有する。
【００１３】計測管１６を最初に埋設した方向であるｘ
軸に対する計測管１６（の各位置）の傾斜角度をθとす
れば、下記の式が成立する。 ｄｙ／ｄｘ＝ｔａｎθ ・・・（２） ここで本発明の計測は、計測管１６の傾斜角度θが小さ
な範囲において行うことを前提としているため、 ｔａｎθ＝θ である。従って式（２）は下記の式（３）になる。 ｄｙ／ｄｘ＝θ ・・・（３）
軸に対する計測管１６（の各位置）の傾斜角度をθとす
れば、下記の式が成立する。 ｄｙ／ｄｘ＝ｔａｎθ ・・・（２） ここで本発明の計測は、計測管１６の傾斜角度θが小さ
な範囲において行うことを前提としているため、 ｔａｎθ＝θ である。従って式（２）は下記の式（３）になる。 ｄｙ／ｄｘ＝θ ・・・（３）
【００１４】式（１）と式（３）とから次の式（４）が
得られる。 Ｍ（ｘ）＝ＥＩ・（ｄθ／ｄｘ） ・・・（４）
得られる。 Ｍ（ｘ）＝ＥＩ・（ｄθ／ｄｘ） ・・・（４）
【００１５】ここで、走行センサ１８の走行速度をｖ
（必ずしも一定速度である必要性は無い）とすると、傾
斜角度θは走行センサ１８側から見れば時間ｔの関数と
見ることができるため、下記の式（５）が成立する。 ｄθ／ｄｔ＝（ｄθ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ） ＝（ｄθ／ｄｘ）・ｖ ・・・（５） 従って、下記の式（６）が得られる。 ｄθ／ｄｘ＝（１／ｖ）・（ｄθ／ｄｔ） ・・・（６） 式（６）を式（４）に代入すると、下記の式（７）が得
られる。 Ｍ（ｘ）＝ＥＩ・（１／ｖ）・（ｄθ／ｄｔ） ・・・（７）
（必ずしも一定速度である必要性は無い）とすると、傾
斜角度θは走行センサ１８側から見れば時間ｔの関数と
見ることができるため、下記の式（５）が成立する。 ｄθ／ｄｔ＝（ｄθ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ） ＝（ｄθ／ｄｘ）・ｖ ・・・（５） 従って、下記の式（６）が得られる。 ｄθ／ｄｘ＝（１／ｖ）・（ｄθ／ｄｔ） ・・・（６） 式（６）を式（４）に代入すると、下記の式（７）が得
られる。 Ｍ（ｘ）＝ＥＩ・（１／ｖ）・（ｄθ／ｄｔ） ・・・（７）
【００１６】走行センサ１８に搭載されているジャイロ
スコープ２０は計測管１６の傾斜変動による角速度ωを
出力するが、上記式（７）のｄθ／ｄｔはこの角速度ω
であるため、ジャイロスコープ２０の出力ωと、走行セ
ンサ１８の走行速度ｖとから計測管１６に作用する曲げ
モーメントＭ（ｘ）が算出される。この算出は、例えば
マイクロコンピュータから成る演算装置２４によって行
うことができる。
スコープ２０は計測管１６の傾斜変動による角速度ωを
出力するが、上記式（７）のｄθ／ｄｔはこの角速度ω
であるため、ジャイロスコープ２０の出力ωと、走行セ
ンサ１８の走行速度ｖとから計測管１６に作用する曲げ
モーメントＭ（ｘ）が算出される。この算出は、例えば
マイクロコンピュータから成る演算装置２４によって行
うことができる。
【００１７】またこの曲げモーメントＭ（ｘ）から計測
管１６に発生する曲げ応力σ（ｘ）を求めたい場合には
下記の式を使用する。 σ（ｘ）＝Ｍ（ｘ）／Ｓ ここでＳは断面係数であり、曲げ剛性ＥＩと同様に計測
管１６が定まれば決定できる値である。
管１６に発生する曲げ応力σ（ｘ）を求めたい場合には
下記の式を使用する。 σ（ｘ）＝Ｍ（ｘ）／Ｓ ここでＳは断面係数であり、曲げ剛性ＥＩと同様に計測
管１６が定まれば決定できる値である。
【００１８】このようにしてジャイロスコープ２０の出
力と、走行センサ１８の走行速度とから計測管１６に対
する曲げモーメントや曲げ応力が連続的に非常に短時間
でしかも簡便に求まり、これらの値を工事の事前の予測
解析値等と比較検討することにより、当該工事の土留め
壁１２の安全管理、即ちこの土留め壁１２を支える梁１
４の数や位置の見直しや、即座に本数の追加等を行う非
常時の判断が容易になる。
力と、走行センサ１８の走行速度とから計測管１６に対
する曲げモーメントや曲げ応力が連続的に非常に短時間
でしかも簡便に求まり、これらの値を工事の事前の予測
解析値等と比較検討することにより、当該工事の土留め
壁１２の安全管理、即ちこの土留め壁１２を支える梁１
４の数や位置の見直しや、即座に本数の追加等を行う非
常時の判断が容易になる。
【００１９】また、以上の説明では計測管１６は鉛直方
向に埋設しているが、傾斜方向に埋設していても、この
傾斜方向にｘ軸を採り、これに直角の方向にｙ軸を採れ
ば、以上の説明が成り立ち、本発明はこうした傾斜方向
の場合も含む。更には、以上のことは橋梁の曲げモーメ
ント等の構造体一般の曲げモーメントについても同様で
ある。
向に埋設しているが、傾斜方向に埋設していても、この
傾斜方向にｘ軸を採り、これに直角の方向にｙ軸を採れ
ば、以上の説明が成り立ち、本発明はこうした傾斜方向
の場合も含む。更には、以上のことは橋梁の曲げモーメ
ント等の構造体一般の曲げモーメントについても同様で
ある。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、計測管を走行しつつ連続的に角速度を計測して
曲げモーメントを算出できるため、該計測管を設けた土
留め壁や橋梁等の曲げモーメントを連続的に簡便に求め
ることができる。従って、土木建設工事の安全管理に大
きく寄与できる。
よれば、計測管を走行しつつ連続的に角速度を計測して
曲げモーメントを算出できるため、該計測管を設けた土
留め壁や橋梁等の曲げモーメントを連続的に簡便に求め
ることができる。従って、土木建設工事の安全管理に大
きく寄与できる。
【図１】図１は本発明に係る計測装置の図である。
【図２】図２は図１の計測装置を使用した掘削工事の断
面図である。
面図である。
１０Ａ 側部山 １２ 土留め壁 １４ 梁 １６ 計測管 １８ 走行センサ ２０ ジャイロスコープ ２２ 牽引ロープ ２４ 演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−306933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−52027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 5/00 E02D 17/08 E21D 9/06 301 G01C 19/00 G01L 1/00
Claims (2)
- 【請求項１】 掘削溝側部山の土留め壁や橋梁に取り付
けた計測管と、 該計測管内を該計測管に沿って走行可能であって、ジャ
イロスコープを搭載した走行センサと、 該走行センサの走行速度を計測する速度計と、 該速度計の出力する速度と前記ジャイロスコープの出力
する角速度とを入力して前記計測管に作用する曲げモー
メントを算出する演算装置とを具備することを特徴とす
る構造体の曲げモーメント計測装置。 - 【請求項２】 掘削溝側部山の土留め壁の近傍に埋設し
た計測管と、 該計測管内を該計測管に沿って走行可能であって、ジャ
イロスコープを搭載した走行センサと、 該走行センサの走行速度を計測する速度計と、 該速度計の出力する速度と前記ジャイロスコープの出力
する角速度とを入力して前記計測管に作用する曲げモー
メントを算出する演算装置とを具備することを特徴とす
る構造体の曲げモーメント計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34136693A JP3354259B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-12-10 | 構造体の曲げモーメント計測装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25000493 | 1993-09-10 | ||
| JP5-250004 | 1993-09-10 | ||
| JP34136693A JP3354259B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-12-10 | 構造体の曲げモーメント計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128160A JPH07128160A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3354259B2 true JP3354259B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=26539597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34136693A Expired - Fee Related JP3354259B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-12-10 | 構造体の曲げモーメント計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3354259B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107100171A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-29 | 中国水利水电第四工程局有限公司 | 一种基坑施工方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105332379B (zh) * | 2014-08-15 | 2017-05-03 | 上海骋浩机械有限公司 | 一种基坑水平支撑系统 |
| CN105446276B (zh) * | 2014-08-15 | 2018-03-23 | 上海骋浩机械有限公司 | 一种基坑轴力监测补偿方法 |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP34136693A patent/JP3354259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107100171A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-29 | 中国水利水电第四工程局有限公司 | 一种基坑施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07128160A (ja) | 1995-05-19 |
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