JP4863129B2

JP4863129B2 - 変位計測装置

Info

Publication number: JP4863129B2
Application number: JP2009089390A
Authority: JP
Inventors: 修大本; 博史虎井
Original assignee: Pacific Consultants Co Ltd
Current assignee: Pacific Consultants Co Ltd
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: JP2010242317A

Description

本発明は、沈埋工法における沈埋函の継手部の変形にともなう変位量を計測するための変位計測装置に関する。

水底下（海峡、運河など）に構造物を構築する方法として沈埋工法がある。これは複数の函体を地上にて製作するとともに、水底の所定位置にトレンチを掘っておき、函体を順次曳航沈設し、さらに連結した後埋め戻して構造物を完成させるものである。こうして設けられた構造物は完成後、長期にわたる不等沈下や地震等の自然現象によって変形が起こり、やがては損壊が発生することが多々ある。よって事前に函体の継手部の構造を可撓性部材を用いる等伸縮自在な性能を具備するようになっているが、この継手部の変位状況を長期にわたって的確に把握して継手部の性能限界を見合わせ適宜対策していくことが求められる。函体継手部の変位を計測する方法としては、継手部を介して相互に対向位置する函体端部の一方にレーザ変位計、超音波変位計等の非接触型センサを取付け、他方に反射ターゲットを取付けるものが、一般的なものとして考えられる。

上記に述べた一般的に考えられる方法は、非接触型の電気的精密機器を用いるため、電源が必要であり、悪環境下（停電、埃、高湿度）での長期耐久性に劣り、さらにはデータを収録するための計測器も必要となり、コスト高になるだけでなく、メンテナンスにも多大な労力がかかる。なによりも大きな問題としては、非接触センサを利用した場合、視覚的にセンサの不良発生を確認し難いということがある。安全を確実に維持し続けるためには致命的な問題といえよう。

上記課題を解決するために、本発明では沈埋工法により設けられた沈埋函において、継手構造を介して対向する函体の一方に設置されたガイド基体と、ガイド基体を走行するアーム走行体と、アーム走行体の先端に構成されるマーカと、アーム走行体を先端方向に常時押圧する押圧手段と、函体の他方に設置され上記マーカが面に当接するように位置したターゲット板とからなる変位計測装置を提案する。

またアーム走行体を先端方向に常時押圧する押圧手段として、ガイド基体の先端側に固定してアーム走行体を引張る定加重バネを構成するようにした上記の変位計測装置を提案する。

本発明は比較的単純な機械的構造をとっているため、電源の必要もなく、埃、高湿度の環境下でも長期にわたって損傷することもなく、データの収録用計測器も不要であり、低コスト化が実現できるとともにメンテナンスも容易となる。さらには、変位計測装置自身の不良が万が一発生したとしても、マーカとターゲット板の関係状況を視覚的に簡単に確認できるため、速やかな対策が講じられるという効果を奏する。

本発明による変位計測装置の平面図本発明による変位計測装置の正面図本発明によるターゲットパネルを示す平面図本発明による変位計測装置の動作説明図本発明による変位計測装置の取付状態を示す平面断面図本発明による変位計測装置の取付状態を示す正面図

以下、この発明を実施するための形能を実施例として説明する。

図１および図２に従って本発明による変位計測装置本体の構造を説明する。図中１は変位計測装置本体であり、次のような構成となっている。２はたとえば高剛性のベアリング用シャフトからなるガイド基体であり、このガイド基体２の一端部には後述する変位計測装置本体用取付アームに固定されるエンド部３が設けられている。ガイド基体２の両測部には軸方向に沿ってガイド溝４が設けられている。５はガイド基体２に嵌合してガイド溝４に係合してガイド基体２の長手方向にスライド自在なスライドユニットである。６はスライドユニット５上に補強部材７を介して一端部を載設固定されたたとえばアルミ角材からなる走行アームである。
スライドユニット５と走行アーム６とにより、アーム走行体８が構成されている。走行アーム６の他端（先端）部にはマーカ９たとえば超鋼製のケガキ針が装備されている。ガイド基体の他端には押圧手段９たとえば引き込むワイヤ１１にその繰り出し量にかかわらず一定の引張力を有する定荷重バネが固定されている。ワイヤ１１の先端はスライドユニット５の前端面に固定されている。これによって、アーム走行体８は常時ガイド基体２の先端に向かって一定荷重で引張られている。

次に図３により変位記録を録るための部材を説明する。
図中１２は変位計測装置本体１のマーカ９に面部を当接して変位軌跡を記録するためのターゲットパネルである。中央部裏面には後述するターゲットパネル用取付アームに固定される締付部１３が設けられている。１４は記録面であり、たとえば表面には青ニスが塗布されている。

次に図４により変位計測装置本体１の動作について説明する。図４ではアーム走行体８が最も先端側にスライドした位置関係を示し、任意の計測部位に取付する場合はアーム走行体８のスライドユニット５が中間部に位置するようにセットする。各部の説明は図１，２ですでに述べたので同一番号を付して説明を省略する。

さらに、本発明による変位計測装置の取付状況を図５、図６を参照しながら説明する。図中２１は沈埋函であり、函体２２と函体２３の継手部２４の壁部を平面的に断面したものである。函体２２の一端部は継手部２４を介して函体２３の一端と連結されている。函体２２の一端部にはブロック２５が突設され、函体２３の一端部にはブロック２５に対向位置するブロック２６が突設されている。ブロック２５−２６間の外側隙間には一次止水可撓材２７が液密に設置されているとともに、ブロック２５−２６間の内側の隙間には二次止水可撓材２８が液密に設置されている。２９は函体２２と函体２３を連結保持する耐力バーである。耐力バー２９は函体２２と函体２３の相互の変形に追従して伸縮およびその方向を変化させ対応するようになっている。また、一次止水可撓材２７と二次止水可撓材２８も函体２２と函体２３との相互の変形に追従し、継手部２４の損傷を抑制するものである。３０は外面カバープレート、３１は内面カバープレートである。

函体２２の端部内側壁面にたとえば角パイプ構造をなす変位計測装置本体用取付アーム３２の一端が固定されており、この変位計測装置本体用取付アーム３２は中間で折れ曲がり函体２３方向に向いている。また函体２３の端部内側壁面にたとえば角パイプ構造をなすターゲットパネル用取付アーム３３の一端が固定されており、この変位計測装置本体用取付アーム３３は中間で折れ曲がり函体２２方向に向いている。ターゲットパネル用取付アーム３３の先端部にはターゲットパネル１２が記録面１４を上に向ける方向で着脱自在に固定されている。変位計測装置本体用取付アーム３２の先端部には変位計測装置本体１が下方向に向かってエンド固定部３が取付られており、マーカ９はターゲットパネル１２の記録面１４の中央に当接位置している。ここで、アーム走行体８のスライドユニット５の位置はそのストローク量の中間位置付近にある。

次に図３、図４、図５、図６を参照しながら作用を説明する。たとえば、地震が起こり、函体２２と函体２３との間で相対的な変形が発生したとする。図５中矢印aで示す方向に函体２２が変位した場合、この函体２２の壁面に固定された変位計測装置本体取付アーム３２も同様に矢印a方向に変位する。すなわち、変位計測装置本体取付アーム３２の先端部に固定された変位計測装置本体１のマーカ９がターゲットパネル１２の記録面１４上を移動する。ここで、マーカ９はターゲットパネル１２の記録面１４に押圧手段１０によって一定圧力で押圧されているため記録面１４に青ニスが削り取られた状態で、その移動軌跡を描く（図３でライン１５で表示）。さらに函体２２が図５中矢印ｂで示す方向に変位した場合、この函体２２の壁面に固定された変位計測装置本体取付アーム３２も同様に矢印ｂ方向に変位する。すなわち、変位計測装置本体取付アーム３２の先端部に固定された変位計測装置本体１のマーカ９がターゲットパネル１２の記録面１４上を移動する。前述と同様に記録面１４にその移動軌跡を描く（図３でライン１６で表示）。基本的な動きとして説明したが、本来は3次元の変位が複合されて起こるものであり、前述の矢印a,b方向の変位とともに鉛直方向の動きが複合されたものとなる。すなわち変位計測装置本体１とターゲットパネル１２との間が接近または離間する方向に働く。変位計測装置本体１のアーム走行体８は前述したように伸縮自在の構成であるため、鉛直方向の変位に追従し、変位計測装置本体１とターゲットパネル１２の間隙の変化に拘わらずマーカ９が一定荷重でターゲットパネル１２の記録面１４に当接し続け、変位計測装置本体１の損傷も防ぐようになっている。

こうして経時的にターゲットパネル１２の記録面１４にマーカ９によって連続線が随時描かれることになり、よって、地震の直後等に確認することで２軸方向の最大変位量を記録として得られる。また、異なる方向に向けた２対を設けることで３軸方向の最大変位量を記録として得られるものである。

函体２２が矢印a,b方向に変位した場合の説明をしたが、函体２３が矢印a,b方向に変位した状況の場合も同一の作用を行うことは勿論である。また、この実施例では変位計測装置本体１を上から下方向に向かって、ターゲットパネル１２は記録面１４が上方向を向くようにセットしたが、このセット方法では函体２２，函体２３の水平方向の2成分方向（Z、X方向）を記録する手法となり、3次元方向の変位を賄うためには図示しないが函体２２側に固定する変位計測装置本体１を、その先端側（マーカ９側）を壁面方向に向けるとともに、函体２３に固定するターゲットパネル１２の記録面１４を壁面から直交する方向に向けてセットしておく必要がある。この場合は鉛直方向と矢印b方向の変位記録を得られると同時に矢印a方向の変位については変位計測装置本体１のアーム走行体８が伸縮して変位計測装置本体１の損傷を防止するようになっている。

ターゲットパネル１２の記録面１４の描かれる線の状況によって、締付部１３への図示しない固定ネジを操作することで任意に交換することができる。さらに、本実施例ではターゲットパネル１２の記録面１４に青ニスを塗布してマーカ９による線軌跡を明確にするようにしたが、ターゲットパネル１２の材質とマーカの形状を種々考慮することにより、記録面１３の塗装の有無は限定されるものではない。さらに、押圧手段１０としてストロークに拘わらず一定の引張荷重を維持する定荷重バネを使用したが、本発明「請求項１」では同機能のものであれば何ら限定されることはない。

１変位計測装置本体
２ガイド基体
３エンド固定部
４ガイド溝
５スライドユニット
６走行アーム
７補強部材
８アーム走行体
９マーカ
１０押圧手段（定荷重バネ）
１１ワイヤ
１２ターゲットパネル
１３締付部
１４記録面
１５ライン
１６ライン
a 矢印
b 矢印
２１沈埋函
２２、２３函体
２４継手部
２５、２６ブロック
２７一次止水可撓材
２８二次止水可撓材
２９耐力バー
３０外面カバープレート
３１内面カバープレート
３２変位計測装置本体用取付アーム
３３ターゲットパネル用取付アーム

Claims

沈埋工法により設けられた沈埋函において、継手部構造を介して対向する函体の一方に設置され、ガイド基体と、ガイド基体をスライド自在に走行するアーム走行体と、アーム走行体の先端に設けられたマーカと、ガイド基体に設けられアーム走行体を先端方向に常時押圧する押圧手段とからなる変位計測装置本体と、函体の他方に設置され上記マーカが記録面に当接するように位置したターゲットパネルとからなることを特徴とする変位計測装置。
アーム走行体を先端方向に常時押圧する押圧手段として、ガイド基体の先端側に固定してアーム走行体を引張る定加重バネを構成するようにした上記「請求項１」の変位計測装置。