JP3439113B2 - 橋脚洗掘監視装置 - Google Patents
橋脚洗掘監視装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は橋梁等の構造物の河
床洗掘現象を監視する橋脚洗掘監視装置に関し、水の濁
りや水中の浮遊物等に影響せず、橋脚下の河床土の洗掘
状態を正確に監視できるようにしたものである。 【０００２】 【従来の技術】従来から鉄橋等の安全性確認の必要性か
ら鉄橋を管理する鉄道会社、自治体、政府機関、公共公
団等では光学、超音波等を引用したセンシング方式が試
みられているが、センシングの対象物が土及び濁水流中
で使用するものであり、このような厳しい使用条件によ
り安全性の確認を確実に監視できる装置は未だ開発、実
用化されていないのが実情である。従来試みられた監視
方法について図６により説明する。 【０００３】図６は従来の橋梁等の監視装置の一例を示
し、図６（ａ）は橋脚下の河水の河床土が正常な状態、
図６（ｂ）は河床土が異常な状態をそれぞれ示す側面図
である。これら図において、１は橋桁、２はその橋脚で
あり、３は河水、４は河床土、５は岩盤である。このよ
うに橋脚２は岩盤５に下端を固定し、橋桁１を所定の間
隔を支持している。 【０００４】６は発信器、７は受信器であり、橋桁１の
下面に取付けられ、下方の河水３の下の河床土４に向け
て発信器６から送信波８、即ち光学式の場合には光波
を、超音波式の場合は超音波を発信し、受信器７により
その反射波９を受信する。 【０００５】上記の構成で、橋桁１に設置した発信器６
から河床土４に向けて光又は超音波の送信波８を発信す
る。発信された送信波８は河水３を透過して河床土４の
表面で反射し、その反射波９は受信器７で受信される。
これらの発信波８と受信波９の発信から図示省略の制御
部において受信までの時間差で河床土４までの距離を算
出し、河床土のレベルが正常か否かを調べ、洗掘状態を
監視している。 【０００６】今、図６（ａ）に示すように河床土４が洗
掘されてなく正常な状態である時には、算出した距離も
正常な範囲にあり、図６（ｂ）に示すように河床土４が
洗掘された状態にあると、その算出した距離も長くな
り、ある基準値を越えて長くなると橋脚２周囲の河床土
４が洗掘されて危険な状態であると判断する。このよう
にして河床土４の洗掘状態を検知し、監視することが試
みられていた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の橋
脚１まわりの河床土４の洗掘状態を、発信器６から光又
は超音波を発信し、受信器７でその反射波９を受信し、
河床土４までの距離を算出して河床土４の洗掘状態を監
視しているが、このような方法は、次の理由で実用化さ
れてなかった。 【０００８】１）河床土４の洗掘は主に河川の増水時
で、流速が速くなったことで発生する。この場合、河水
は濁流となり、又、上流からの浮遊物も多量であり、光
や超音波はこれらの異物から反射して河床土４まで到達
しなく検知不能である。 【０００９】２）又、仮に河床土４まで到達したとして
も洗掘される河床土４の表層はスラリ状であって境界が
明確でなく、従って反射率も低い。 【００１０】３）上記１），２）の要因により、この従
来の監視方式は河床土の洗掘監視装置としては不適当で
あると判断され、仲々実用化されなかった。 【００１１】一方、橋脚等の監視装置は、１）河川増水
時の河床土の状態を早期に検知して、橋脚の安全性を確
認することにある。従って増水、増速流、濁水流時にも
確実に監視できることが望まれる。 【００１２】又、誤検知による不正確な判断で橋梁の使
用停止（交通遮断）となった場合には、社会的、経済的
に大きな被害が発生するため、その判定は迅速、確実で
なければならない。 【００１３】そこで本発明は、河川の濁流や浮遊物があ
っても、従来のようにこれらに影響されて洗掘の状態を
検知できないようなことがなく、橋脚等の河床土の洗掘
状態を正確に、かつ定量的に検知でき、構造が簡単で保
守が容易な高信頼性を有する橋脚洗掘監視装置を提供す
ることを課題としてなされたものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。 【００１５】橋脚に近接し同橋脚下周囲の河床土に下端
部を埋設した検知本体と、同検知本体の長さ方向表面で
互いに所定の間隔を有し、かつ河床土に埋設する位置に
配設され、周囲を音響絶縁体により前記検知本体から絶
縁された少くとも２個の感応部と、同感応部にそれぞれ
直結したＡＥセンサと、同ＡＥセンサが前記感応部から
受信する音の信号を入力し、同各ＡＥセンサの受信する
信号を監視し、同信号の状態から前記河床土の洗掘の程
度を判定する信号処理部とを備えてなることを特徴とす
る橋脚洗掘監視装置。 【００１６】本発明の橋脚洗掘監視装置は、検知本体に
少くとも２個のＡＥセンサを備え、洗掘の発生してない
正常時には、これらＡＥセンサは土中に埋設されてお
り、この状態ではＡＥセンサが直結している感応部は水
流による水中の固形物との摩擦がないのでＡＥセンサの
信号は無く、洗掘が発生し、進行してＡＥセンサが水中
にさらされるとその感応部は水流中の固形物による摩擦
作用により超音波を発生し、ＡＥセンサがこれを検知
し、この場合にはセンサ部が水流にさらされた状態とな
る。このようなＡＥセンサからの検知信号の状態によ
り、信号処理部において、洗掘のない安全な状態、洗掘
が始まった状態、洗掘が進行し、危険な状態がそれぞれ
正確に判定することができる。従って従来のように濁水
や浮遊物で検知できないようなことがなく、高感度で正
確な監視ができる。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置の橋脚への設置状態
を示す側面図である。図において、従来例と同様に橋桁
１は橋脚２に支持されており、橋脚２は岩盤５上に設置
され、周囲は河床土４で支持されている。河床土４の上
面には河水３が流れている。 【００１８】１０は検知ユニットであり、橋脚２に近接
して上下方向に設置され、その下端は河床土４内に埋設
し、固定されている。この検知ユニット１０の内部には
後述するように超音波を受信するＡＥ（Acoustic Emiss
ion)センサが長手方向に２個取付けられており、その上
端は河水３上に位置している。１１は信号処理部であ
り、橋桁１の下面に取付けられている。１５は信号ケー
ブルであり、この信号ケーブル１５は検知ユニット１０
内部のＡＥセンサと信号処理部１１間を接続し、信号を
伝達するものである。 【００１９】図２は上記に説明の検知ユニット１０の構
造を示す拡大断面図であり、２０は検知部本体であり、
金属製のパイプからなっている。なお検知部本体２０の
形状はパイプ状でなく角状であっても良いものである。
１２は感応部であり、金属製で、例えば円形状をしてお
り、その周囲には音響絶縁体１３で検知部本体２０から
音響的に絶縁されている。この音響絶縁体は、例えばゴ
ム系のＯリング等が用いられる。 【００２０】１４はＡＥセンサであり、感応部１２に取
付けられ、感応部１２での河水の流れによる摩擦音や振
音による超音波を検出するものである。この感応部１２
とＡＥセンサ１４は、所定の間隔ｄを保って音響絶縁体
１３を介して検知部本体２０の長手方向に２個取付けら
れており、それぞれ信号ケーブル１５で信号処理部１５
へ接続されている。なお、このＡＥセンサは２個でなく
てこれよりも多く配置しても良いものである。 【００２１】図３は信号の系統図である。図においてＡ
Ｅセンサ１４と信号処理部１１との間は信号ケーブル１
５でそれぞれ接続されており、ＡＥセンサ１４にはプリ
アンプ２４が一緒に組み込まれている。信号処理部１１
ではＡＥセンサ１４からの信号を主増幅器２１に入力
し、処理判定部２２においてＡＥセンサ１４の検出信号
の状態を後述するように、河床土の洗掘状態が安全であ
るか、危険状態にあるかを判定し、その結果を信号処理
部１１が取付けている橋桁１から見やすい場所に設置し
た表示部２３に表示する。 【００２２】図４は河床土の洗掘の検知状態の説明図で
あり、図において検知ユニット１０は岩盤５に固設され
ると共に河床土４に下部が埋設しており、ＡＥセンサ１
４は上部に〈Ａ〉、下部に〈Ｂ〉がそれぞれ取付けられ
ている。河床土４は洗掘の状態によりその表面が変化す
るが、図ではその変化の状態を（４）−Ａ，（４）−
Ｂ，（４）−Ｃで３段階で表しており、（４）−Ａが洗
掘が発生してない時の正常な河床土のレベル、（４）−
Ｂは洗掘が始まったレベル、（４）−Ｃが洗掘が進行し
て危険レベルの状態をそれぞれ示している。 【００２３】上記の状態をＡＥセンサ１４との関係で説
明すると、河床土が（４）−Ａの状態では、ＡＥセンサ
１４は２個共河床土内に完全に埋設しており、（４）−
Ｂの状態では上部のＡＥセンサ〈Ａ〉１４が河床土から
露出して河水に接する状態であり、下部のＡＥセンサ
〈Ｂ〉１４は依然として完全に埋設されている。（４）
−Ｃの状態になると、上部のＡＥセンサ〈Ａ〉１４は完
全に河床土から露出して河水に完全に接し、下部のＡＥ
センサ〈Ｂ〉１４も露出の状態にある。 【００２４】図５は上記に説明した図４に示す河床土の
（４）−Ａ，（４）−Ｂ，（４）−Ｃの各レベルでのＡ
Ｅセンサの検知信号図であり、（ａ）では河床土が
（４）−Ａの状態の時のＡＥセンサの信号で、ＡＥセン
サ１４は〈Ａ〉，〈Ｂ〉共に河床土中に埋没しているの
でＡＥセンサ１４は〈Ａ〉，〈Ｂ〉共超音波信号を検知
していない。 【００２５】（ｂ）では河床土が（４）−Ｂの状態であ
り、上部のＡＥセンサ〈Ａ〉１４は感応部１２を介して
河水の流れによる摩擦で発生する超音波を検知し始める
が、下部のＡＥセンサ〈Ｂ〉１４は依然として河床土中
にあるので超音波信号は検出していない。 【００２６】（ｃ）では河床土が（４）−Ｃの状態にあ
り、上部ＡＥセンサ〈Ａ〉１４、下部ＡＥセンサ〈Ｂ〉
１４共感応部１２を介して河水の流れによる摩擦によっ
て生ずる超音波を検出している。これらの（ａ），
（ｂ），（ｃ）図に示した各ＡＥセンサ１４の超音波信
号の検出状態により河床土の洗掘によるレベルが検出で
きるので、信号処理部１１において洗掘状態の判定を行
うことができる。 【００２７】次に、上記構成の橋脚洗掘監視装置の作用
を更に詳しく説明する。まず、検知ユニット１０の検知
部本体２０にはＡＥセンサ１４が長さ方向に所定の距離
ｄで配置されており、ＡＥセンサ１４が取付けられた感
応部１２は検知部本体２０の管壁とは音響絶縁体１３で
音響的に絶縁されており、このような検知ユニット１０
を図１に示すように河床に打ち込む。 【００２８】ＡＥセンサは１４河床土の洗掘の状況に応
じて図４，図５で説明したように感応部１２と水流中に
固形物（土砂，石等）との摩擦で発生する超音波も検知
する。土中内のＡＥセンサ１４は、図５に示す（４）−
Ａや（４）−Ｂのセンサ〈Ｂ〉のように摩擦作用が無い
状態のため超音波の発生がなく、出力信号は「０」であ
り、洗掘が始まれば土中のＡＥセンサ１４は徐々に水流
にさらされ、このためＡＥセンサ１４は、図５の（４）
−Ｂや（４）−Ｃに示すように水流中の土砂（いわゆる
濁水）による摩擦作用により超音波を発生するようにな
る。 【００２９】発生信号のレベルは濁水濃度（土砂量が多
量）が高く、流速が速い程高出力となる。この発生音響
信号は当初土中にあったＡＥセンサが水流にさらされた
ことを意味し、洗掘開始と判断される。従って、検知ユ
ニット１０を設置する場合、ＡＥセンサ１４の位置と土
中深さをあらかじめ規定しておくことにより、ＡＥセン
サ１４の感応信号の発生状態とそのセンサ位置から洗掘
の有無と洗掘の深さが判定できる。 【００３０】上記のように２個のＡＥセンサ〈Ａ〉１４
とＡＥセンサ〈Ｂ〉１４からの検出信号は、電気信号に
変換され、図３に示す系統図において、信号ケーブル１
５により信号処理部１１に導かれ、信号処理部１１では
主増幅器２１で増幅され、処理判定部２２で上記に説明
したように洗掘状態を判定する。判定は図５に示すよう
に２個のＡＥセンサ１４からの検出信号が図５（ａ）の
状態であれば「安全」、図５（ｂ）の状態であれば「警
報」、図５（ｃ）の状態であれば「危険警報」と判定
し、表示部２３に表示する。 【００３１】以上説明の実施の形態によれば、河水が濁
流であったり、浮遊物が多量に存在する状態において
も、これらの悪条件にかかわりなく、ＡＥセンサ１４を
２個組み込んだ検知ユニット１０、信号ケーブル１５、
信号処理部１１からなる小型で簡単な構成の装置を用い
ることにより、河床土４の洗掘状態が高感度で正確に監
視でき、洗掘発生時には警報を出すことができるもので
ある。 【００３２】 【発明の効果】本発明の橋脚洗掘監視装置は、橋脚に近
接し同橋脚下周囲の河床土に下端部を埋設した検知本体
と、同検知本体の長さ方向表面で互いに所定の間隔を有
し、かつ河床土に埋設する位置に配設され、周囲を音響
絶縁体により前記検知本体から絶縁された少くとも２個
の感応部と、同感応部にそれぞれ直結したＡＥセンサ
と、同ＡＥセンサが前記感応部から受信する音の信号を
入力し、同各ＡＥセンサの受信する信号を監視し、同信
号の状態から前記河床土の洗掘の程度を判定する信号処
理部とを備えてなることを特徴としている。このような
構成により、信号処理部において河床土の洗掘状態をＡ
Ｅセンサを用いて洗掘のない安全な状態、洗掘の開始、
洗掘が進行した状態、等を小型の装置で高感度で正確に
監視でき、従来のように濁水や浮遊物の影響で検知がで
きないようなことがなく、洗掘監視の信頼性が向上する
ものである。
床洗掘現象を監視する橋脚洗掘監視装置に関し、水の濁
りや水中の浮遊物等に影響せず、橋脚下の河床土の洗掘
状態を正確に監視できるようにしたものである。 【０００２】 【従来の技術】従来から鉄橋等の安全性確認の必要性か
ら鉄橋を管理する鉄道会社、自治体、政府機関、公共公
団等では光学、超音波等を引用したセンシング方式が試
みられているが、センシングの対象物が土及び濁水流中
で使用するものであり、このような厳しい使用条件によ
り安全性の確認を確実に監視できる装置は未だ開発、実
用化されていないのが実情である。従来試みられた監視
方法について図６により説明する。 【０００３】図６は従来の橋梁等の監視装置の一例を示
し、図６（ａ）は橋脚下の河水の河床土が正常な状態、
図６（ｂ）は河床土が異常な状態をそれぞれ示す側面図
である。これら図において、１は橋桁、２はその橋脚で
あり、３は河水、４は河床土、５は岩盤である。このよ
うに橋脚２は岩盤５に下端を固定し、橋桁１を所定の間
隔を支持している。 【０００４】６は発信器、７は受信器であり、橋桁１の
下面に取付けられ、下方の河水３の下の河床土４に向け
て発信器６から送信波８、即ち光学式の場合には光波
を、超音波式の場合は超音波を発信し、受信器７により
その反射波９を受信する。 【０００５】上記の構成で、橋桁１に設置した発信器６
から河床土４に向けて光又は超音波の送信波８を発信す
る。発信された送信波８は河水３を透過して河床土４の
表面で反射し、その反射波９は受信器７で受信される。
これらの発信波８と受信波９の発信から図示省略の制御
部において受信までの時間差で河床土４までの距離を算
出し、河床土のレベルが正常か否かを調べ、洗掘状態を
監視している。 【０００６】今、図６（ａ）に示すように河床土４が洗
掘されてなく正常な状態である時には、算出した距離も
正常な範囲にあり、図６（ｂ）に示すように河床土４が
洗掘された状態にあると、その算出した距離も長くな
り、ある基準値を越えて長くなると橋脚２周囲の河床土
４が洗掘されて危険な状態であると判断する。このよう
にして河床土４の洗掘状態を検知し、監視することが試
みられていた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の橋
脚１まわりの河床土４の洗掘状態を、発信器６から光又
は超音波を発信し、受信器７でその反射波９を受信し、
河床土４までの距離を算出して河床土４の洗掘状態を監
視しているが、このような方法は、次の理由で実用化さ
れてなかった。 【０００８】１）河床土４の洗掘は主に河川の増水時
で、流速が速くなったことで発生する。この場合、河水
は濁流となり、又、上流からの浮遊物も多量であり、光
や超音波はこれらの異物から反射して河床土４まで到達
しなく検知不能である。 【０００９】２）又、仮に河床土４まで到達したとして
も洗掘される河床土４の表層はスラリ状であって境界が
明確でなく、従って反射率も低い。 【００１０】３）上記１），２）の要因により、この従
来の監視方式は河床土の洗掘監視装置としては不適当で
あると判断され、仲々実用化されなかった。 【００１１】一方、橋脚等の監視装置は、１）河川増水
時の河床土の状態を早期に検知して、橋脚の安全性を確
認することにある。従って増水、増速流、濁水流時にも
確実に監視できることが望まれる。 【００１２】又、誤検知による不正確な判断で橋梁の使
用停止（交通遮断）となった場合には、社会的、経済的
に大きな被害が発生するため、その判定は迅速、確実で
なければならない。 【００１３】そこで本発明は、河川の濁流や浮遊物があ
っても、従来のようにこれらに影響されて洗掘の状態を
検知できないようなことがなく、橋脚等の河床土の洗掘
状態を正確に、かつ定量的に検知でき、構造が簡単で保
守が容易な高信頼性を有する橋脚洗掘監視装置を提供す
ることを課題としてなされたものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。 【００１５】橋脚に近接し同橋脚下周囲の河床土に下端
部を埋設した検知本体と、同検知本体の長さ方向表面で
互いに所定の間隔を有し、かつ河床土に埋設する位置に
配設され、周囲を音響絶縁体により前記検知本体から絶
縁された少くとも２個の感応部と、同感応部にそれぞれ
直結したＡＥセンサと、同ＡＥセンサが前記感応部から
受信する音の信号を入力し、同各ＡＥセンサの受信する
信号を監視し、同信号の状態から前記河床土の洗掘の程
度を判定する信号処理部とを備えてなることを特徴とす
る橋脚洗掘監視装置。 【００１６】本発明の橋脚洗掘監視装置は、検知本体に
少くとも２個のＡＥセンサを備え、洗掘の発生してない
正常時には、これらＡＥセンサは土中に埋設されてお
り、この状態ではＡＥセンサが直結している感応部は水
流による水中の固形物との摩擦がないのでＡＥセンサの
信号は無く、洗掘が発生し、進行してＡＥセンサが水中
にさらされるとその感応部は水流中の固形物による摩擦
作用により超音波を発生し、ＡＥセンサがこれを検知
し、この場合にはセンサ部が水流にさらされた状態とな
る。このようなＡＥセンサからの検知信号の状態によ
り、信号処理部において、洗掘のない安全な状態、洗掘
が始まった状態、洗掘が進行し、危険な状態がそれぞれ
正確に判定することができる。従って従来のように濁水
や浮遊物で検知できないようなことがなく、高感度で正
確な監視ができる。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置の橋脚への設置状態
を示す側面図である。図において、従来例と同様に橋桁
１は橋脚２に支持されており、橋脚２は岩盤５上に設置
され、周囲は河床土４で支持されている。河床土４の上
面には河水３が流れている。 【００１８】１０は検知ユニットであり、橋脚２に近接
して上下方向に設置され、その下端は河床土４内に埋設
し、固定されている。この検知ユニット１０の内部には
後述するように超音波を受信するＡＥ（Acoustic Emiss
ion)センサが長手方向に２個取付けられており、その上
端は河水３上に位置している。１１は信号処理部であ
り、橋桁１の下面に取付けられている。１５は信号ケー
ブルであり、この信号ケーブル１５は検知ユニット１０
内部のＡＥセンサと信号処理部１１間を接続し、信号を
伝達するものである。 【００１９】図２は上記に説明の検知ユニット１０の構
造を示す拡大断面図であり、２０は検知部本体であり、
金属製のパイプからなっている。なお検知部本体２０の
形状はパイプ状でなく角状であっても良いものである。
１２は感応部であり、金属製で、例えば円形状をしてお
り、その周囲には音響絶縁体１３で検知部本体２０から
音響的に絶縁されている。この音響絶縁体は、例えばゴ
ム系のＯリング等が用いられる。 【００２０】１４はＡＥセンサであり、感応部１２に取
付けられ、感応部１２での河水の流れによる摩擦音や振
音による超音波を検出するものである。この感応部１２
とＡＥセンサ１４は、所定の間隔ｄを保って音響絶縁体
１３を介して検知部本体２０の長手方向に２個取付けら
れており、それぞれ信号ケーブル１５で信号処理部１５
へ接続されている。なお、このＡＥセンサは２個でなく
てこれよりも多く配置しても良いものである。 【００２１】図３は信号の系統図である。図においてＡ
Ｅセンサ１４と信号処理部１１との間は信号ケーブル１
５でそれぞれ接続されており、ＡＥセンサ１４にはプリ
アンプ２４が一緒に組み込まれている。信号処理部１１
ではＡＥセンサ１４からの信号を主増幅器２１に入力
し、処理判定部２２においてＡＥセンサ１４の検出信号
の状態を後述するように、河床土の洗掘状態が安全であ
るか、危険状態にあるかを判定し、その結果を信号処理
部１１が取付けている橋桁１から見やすい場所に設置し
た表示部２３に表示する。 【００２２】図４は河床土の洗掘の検知状態の説明図で
あり、図において検知ユニット１０は岩盤５に固設され
ると共に河床土４に下部が埋設しており、ＡＥセンサ１
４は上部に〈Ａ〉、下部に〈Ｂ〉がそれぞれ取付けられ
ている。河床土４は洗掘の状態によりその表面が変化す
るが、図ではその変化の状態を（４）−Ａ，（４）−
Ｂ，（４）−Ｃで３段階で表しており、（４）−Ａが洗
掘が発生してない時の正常な河床土のレベル、（４）−
Ｂは洗掘が始まったレベル、（４）−Ｃが洗掘が進行し
て危険レベルの状態をそれぞれ示している。 【００２３】上記の状態をＡＥセンサ１４との関係で説
明すると、河床土が（４）−Ａの状態では、ＡＥセンサ
１４は２個共河床土内に完全に埋設しており、（４）−
Ｂの状態では上部のＡＥセンサ〈Ａ〉１４が河床土から
露出して河水に接する状態であり、下部のＡＥセンサ
〈Ｂ〉１４は依然として完全に埋設されている。（４）
−Ｃの状態になると、上部のＡＥセンサ〈Ａ〉１４は完
全に河床土から露出して河水に完全に接し、下部のＡＥ
センサ〈Ｂ〉１４も露出の状態にある。 【００２４】図５は上記に説明した図４に示す河床土の
（４）−Ａ，（４）−Ｂ，（４）−Ｃの各レベルでのＡ
Ｅセンサの検知信号図であり、（ａ）では河床土が
（４）−Ａの状態の時のＡＥセンサの信号で、ＡＥセン
サ１４は〈Ａ〉，〈Ｂ〉共に河床土中に埋没しているの
でＡＥセンサ１４は〈Ａ〉，〈Ｂ〉共超音波信号を検知
していない。 【００２５】（ｂ）では河床土が（４）−Ｂの状態であ
り、上部のＡＥセンサ〈Ａ〉１４は感応部１２を介して
河水の流れによる摩擦で発生する超音波を検知し始める
が、下部のＡＥセンサ〈Ｂ〉１４は依然として河床土中
にあるので超音波信号は検出していない。 【００２６】（ｃ）では河床土が（４）−Ｃの状態にあ
り、上部ＡＥセンサ〈Ａ〉１４、下部ＡＥセンサ〈Ｂ〉
１４共感応部１２を介して河水の流れによる摩擦によっ
て生ずる超音波を検出している。これらの（ａ），
（ｂ），（ｃ）図に示した各ＡＥセンサ１４の超音波信
号の検出状態により河床土の洗掘によるレベルが検出で
きるので、信号処理部１１において洗掘状態の判定を行
うことができる。 【００２７】次に、上記構成の橋脚洗掘監視装置の作用
を更に詳しく説明する。まず、検知ユニット１０の検知
部本体２０にはＡＥセンサ１４が長さ方向に所定の距離
ｄで配置されており、ＡＥセンサ１４が取付けられた感
応部１２は検知部本体２０の管壁とは音響絶縁体１３で
音響的に絶縁されており、このような検知ユニット１０
を図１に示すように河床に打ち込む。 【００２８】ＡＥセンサは１４河床土の洗掘の状況に応
じて図４，図５で説明したように感応部１２と水流中に
固形物（土砂，石等）との摩擦で発生する超音波も検知
する。土中内のＡＥセンサ１４は、図５に示す（４）−
Ａや（４）−Ｂのセンサ〈Ｂ〉のように摩擦作用が無い
状態のため超音波の発生がなく、出力信号は「０」であ
り、洗掘が始まれば土中のＡＥセンサ１４は徐々に水流
にさらされ、このためＡＥセンサ１４は、図５の（４）
−Ｂや（４）−Ｃに示すように水流中の土砂（いわゆる
濁水）による摩擦作用により超音波を発生するようにな
る。 【００２９】発生信号のレベルは濁水濃度（土砂量が多
量）が高く、流速が速い程高出力となる。この発生音響
信号は当初土中にあったＡＥセンサが水流にさらされた
ことを意味し、洗掘開始と判断される。従って、検知ユ
ニット１０を設置する場合、ＡＥセンサ１４の位置と土
中深さをあらかじめ規定しておくことにより、ＡＥセン
サ１４の感応信号の発生状態とそのセンサ位置から洗掘
の有無と洗掘の深さが判定できる。 【００３０】上記のように２個のＡＥセンサ〈Ａ〉１４
とＡＥセンサ〈Ｂ〉１４からの検出信号は、電気信号に
変換され、図３に示す系統図において、信号ケーブル１
５により信号処理部１１に導かれ、信号処理部１１では
主増幅器２１で増幅され、処理判定部２２で上記に説明
したように洗掘状態を判定する。判定は図５に示すよう
に２個のＡＥセンサ１４からの検出信号が図５（ａ）の
状態であれば「安全」、図５（ｂ）の状態であれば「警
報」、図５（ｃ）の状態であれば「危険警報」と判定
し、表示部２３に表示する。 【００３１】以上説明の実施の形態によれば、河水が濁
流であったり、浮遊物が多量に存在する状態において
も、これらの悪条件にかかわりなく、ＡＥセンサ１４を
２個組み込んだ検知ユニット１０、信号ケーブル１５、
信号処理部１１からなる小型で簡単な構成の装置を用い
ることにより、河床土４の洗掘状態が高感度で正確に監
視でき、洗掘発生時には警報を出すことができるもので
ある。 【００３２】 【発明の効果】本発明の橋脚洗掘監視装置は、橋脚に近
接し同橋脚下周囲の河床土に下端部を埋設した検知本体
と、同検知本体の長さ方向表面で互いに所定の間隔を有
し、かつ河床土に埋設する位置に配設され、周囲を音響
絶縁体により前記検知本体から絶縁された少くとも２個
の感応部と、同感応部にそれぞれ直結したＡＥセンサ
と、同ＡＥセンサが前記感応部から受信する音の信号を
入力し、同各ＡＥセンサの受信する信号を監視し、同信
号の状態から前記河床土の洗掘の程度を判定する信号処
理部とを備えてなることを特徴としている。このような
構成により、信号処理部において河床土の洗掘状態をＡ
Ｅセンサを用いて洗掘のない安全な状態、洗掘の開始、
洗掘が進行した状態、等を小型の装置で高感度で正確に
監視でき、従来のように濁水や浮遊物の影響で検知がで
きないようなことがなく、洗掘監視の信頼性が向上する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の設置状態を示す側面図である。 【図２】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の検知ユニットの部分拡大断面図である。 【図３】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の信号系統図である。 【図４】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の検知の説明図である。 【図５】図４における河床土レベルに対応するＡＥセン
サの検知信号図であり、（ａ）は安全な状態、（ｂ）は
洗掘が開始された状態、（ｃ）は洗掘が進み危険な状態
をそれぞれ示す。 【図６】従来の橋脚洗掘監視装置を示し、（ａ）は洗掘
のない状態、（ｂ）は洗掘が発生した状態を示す。 【符号の説明】 １ 橋桁 ２ 橋脚 ３ 河水 ４ 河床土 ５ 岩盤 １０ 検知ユニット １１ 信号処理部 １２ 感応部 １３ 音響絶縁体 １４ ＡＥセンサ １５ 信号ケーブル ２０ 検知部本体 ２１ 主増幅器 ２２ 処理判定部 ２３ 表示部
の設置状態を示す側面図である。 【図２】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の検知ユニットの部分拡大断面図である。 【図３】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の信号系統図である。 【図４】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の検知の説明図である。 【図５】図４における河床土レベルに対応するＡＥセン
サの検知信号図であり、（ａ）は安全な状態、（ｂ）は
洗掘が開始された状態、（ｃ）は洗掘が進み危険な状態
をそれぞれ示す。 【図６】従来の橋脚洗掘監視装置を示し、（ａ）は洗掘
のない状態、（ｂ）は洗掘が発生した状態を示す。 【符号の説明】 １ 橋桁 ２ 橋脚 ３ 河水 ４ 河床土 ５ 岩盤 １０ 検知ユニット １１ 信号処理部 １２ 感応部 １３ 音響絶縁体 １４ ＡＥセンサ １５ 信号ケーブル ２０ 検知部本体 ２１ 主増幅器 ２２ 処理判定部 ２３ 表示部
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フロントページの続き
(72)発明者 根岸 裕
愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４
号 東海旅客鉄道株式会社内
(72)発明者 野中 光之
長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号
三菱重工業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 吉田 博久
長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号
三菱重工業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 馬場 智義
長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号
三菱重工業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 盛脇 保昌
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社長崎造船所内
(72)発明者 佐藤 勝彦
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社長崎造船所内
(56)参考文献 特開 昭48−43762（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−163817（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−128426（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 13/00
G01F 23/28
G01B 17/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 橋脚に近接し同橋脚下周囲の河床土に下
端部を埋設した検知本体と、同検知本体の長さ方向表面
で互いに所定の間隔を有し、かつ前記河床土に埋設する
位置に配設され、周囲を音響絶縁体により前記検知本体
から絶縁された少くとも２個の感応部と、同感応部にそ
れぞれ直結したＡＥセンサと、同ＡＥセンサが前記感応
部から受信する音の信号を入力し、同各ＡＥセンサの受
信する信号を監視し、同信号の状態から前記河床土の洗
掘の程度を判定する信号処理部とを備えてなることを特
徴とする橋脚洗掘監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07752198A JP3439113B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 橋脚洗掘監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07752198A JP3439113B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 橋脚洗掘監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271057A JPH11271057A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3439113B2 true JP3439113B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=13636283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07752198A Expired - Fee Related JP3439113B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 橋脚洗掘監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439113B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010080993A2 (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Sensor, methods of calibrating a sensor, methods of operating a sensor |
| CN102486374B (zh) * | 2010-12-01 | 2014-06-11 | 财团法人国家实验研究院 | 桥墩底床高程的伸缩探针式监测系统 |
| CN103411649A (zh) * | 2013-08-24 | 2013-11-27 | 丁勇 | 传热桥式冲淤传感器及其制作安装方法 |
| CN104457634B (zh) * | 2014-12-25 | 2017-01-25 | 西南大学 | 基于地脉动测量的桥墩冲刷监测系统及监测方法 |
| CN105890663A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-24 | 哈尔滨共阳科技咨询有限公司 | 一种桥梁形变实时监测系统 |
| CN106989721B (zh) * | 2017-05-05 | 2023-04-28 | 中铁十六局集团第三工程有限公司 | 一种河床冲刷观测装置 |
| CN108193606B (zh) * | 2017-12-30 | 2019-10-11 | 桂林理工大学 | 一种桥墩局部冲刷的防护方法 |
| KR102140963B1 (ko) * | 2019-12-31 | 2020-08-04 | 김상일 | 인프라의 위험상태 검사방법 |
| CN112885050A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-01 | 湖南联智科技股份有限公司 | 一种用于河床或海床冲刷的监测预警装置及方法 |
| CN112989681B (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 广东电网有限责任公司湛江供电局 | 一种用于海底电缆路由区的海床冲淤预测分析系统和方法 |
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| CN114263225A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-01 | 中交第一航务工程局有限公司 | 水工结构基础底部冲刷淘空实时监测方法 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP07752198A patent/JP3439113B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11271057A (ja) | 1999-10-05 |
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