JP6531984B2 - Displacement response calculation method using acceleration recording - Google Patents

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Description

本発明は加速度記録を用いた変位応答算出法、特に外力が作用した際の構造物の変位応答を、中央加速度センサによって得られた加速度記録を用いて算出する「加速度記録を用いた変位応答算出法」に関する。   The present invention calculates a displacement response calculation method using acceleration recording, in particular, calculates a displacement response of a structure when an external force is applied using an acceleration recording obtained by a central acceleration sensor. On the law.

橋梁等の構造物の保全上、損傷原因となる局部的な応力を引き起こす部材の変位を特定することは重要で、特に、外力によって生じる変位応答が疲労損傷の支配的要因になっていることから、この変位応答を把握することが必要になっている。このとき、レーザー変位計等を用いて変位を直接計測しようとすると、設置場所や不動点の確保等の制約があるため、中央加速度センサによって計測された加速度記録(加速度データ)から、外力に対する応答を算出する方法が提案されている。すなわち、加速度記録を二階数値積分することによって、理論的には変位応答が算出されるからである。
しかしながら、中央加速度センサによって計測された加速度記録に含まれる測定誤差が、数値積分結果に大きな影響を与えること、また、測定誤差とは別に、数値積分を行う際の境界条件も、数値積分結果に大きな影響を与えることが明らかになっている。
そこで、数値積分の際の境界条件において、速度の時間平均値が0(ゼロ)になるという仮定を用いて橋梁の変位応答を算出する「初期速度推定法(Initial velocity estimation method)」が開示されている(例えば、非特許文献1参照)。
For maintenance of structures such as bridges, it is important to identify the displacement of members causing local stress causing damage, especially because displacement response caused by external force is the dominant factor of fatigue damage. It is necessary to grasp this displacement response. At this time, when it is going to measure displacement directly using a laser displacement meter etc., there is a constraint such as securing the installation place and fixed point, so from the acceleration recording (acceleration data) measured by the central acceleration sensor, the response to external force A method of calculating is proposed. That is, by second-order numerical integration of the acceleration record, theoretically, the displacement response is calculated.
However, the measurement error included in the acceleration record measured by the central acceleration sensor greatly affects the numerical integration result, and the boundary conditions when performing numerical integration separately from the measurement error are also included in the numerical integration result. It has been shown to have a major impact.
Therefore, the "initial velocity estimation method" is disclosed, which calculates the displacement response of the bridge using the assumption that the time average value of velocity is 0 (zero) under boundary conditions in numerical integration. (See, for example, Non-Patent Document 1).

Ki-Tae Park、外3名、“The determination of bridge displacement using measured acceleration”、Engineering Structures、Vol.27、pp.371-378、2005年Ki-Tae Park, 3 others, "The determination of bridge displacement using measured acceleration", Engineering Structures, Vol. 27, pp. 371-378, 2005

非特許文献1に開示された橋梁における「初期速度推定法」は、初期変位が0(ゼロ)であるという仮定、および車両が橋梁に進入する瞬間や退出する瞬間を検知可能であるという仮定が成り立つ場合に限って、比較的精度の良い変位応答を算出可能である。
しかしながら、供用中の橋梁等の構造物は常に振動しているため、初期変位は必ずしも0にならないことから、数値積分の境界条件が妥当でないという問題があった。
また、構造物に外力が作用する時間帯(以下「強制振動区間」と称す)の開始時刻や終了時刻にそれぞれ相当する、車両が橋梁に進入する瞬間(以下「車両進入時刻」と称す)や退出する瞬間(以下「車両退出時刻」と称す)を検知する方法が開示されていないため、数値積分の積分区間を特定することに問題があった。
The “initial velocity estimation method” in the bridge disclosed in Non-Patent Document 1 assumes that the initial displacement is zero and that it can detect the moment when the vehicle enters or leaves the bridge. Relatively accurate displacement responses can be calculated only if they hold.
However, since a structure such as a bridge in service always vibrates, the initial displacement does not always become 0, and there is a problem that the boundary condition of numerical integration is not appropriate.
In addition, the moment when the vehicle enters the bridge (hereinafter referred to as “vehicle entry time”), which corresponds to the start time and end time of the time zone during which external force acts on the structure (hereinafter referred to as “forced vibration section”) Since a method for detecting the moment of departure (hereinafter referred to as "vehicle leaving time") is not disclosed, there is a problem in specifying the integration interval of numerical integration.

本発明は、かかる問題を解消するものであって、中央加速度センサによって計測された加速度記録を用いて、外力が作用した際の構造物の変位応答を精度良く算出可能にする「加速度記録を用いた変位応答算出法」を提供することにある。   The present invention solves such a problem, and it is possible to accurately calculate the displacement response of the structure when an external force is applied, using the acceleration recording measured by the central acceleration sensor. It is to provide “a displacement response calculation method” that

本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、外力が作用した際の構造物の変位応答を算出する加速度記録を用いた変位応答算出法であって、
前記構造物に設置された中央加速度センサによって測定された加速度記録である原波形に基づいて、前記構造物への外力の作用が始まる時刻である初期時刻および前記構造物への外力の作用が終了する時刻である末期時刻を特定し、前記初期時刻から前記末期時刻までの時間帯を強制振動区間とする第1ステップと、
前記原波形に対してフーリエ変換を行い、周波数領域における加速度波形を算出する第2ステップと、
前記周波数領域における加速度波形について低周波数帯を取り除き、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形を算出する第3ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した加速度波形に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した加速度波形を算出し、前記時間領域における自由振動に対応した加速度波形について、前記初期時刻よりも前の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分開始時刻と、前記末期時刻よりも後の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分終了時刻とを特定する第4ステップと、
前記時間領域における自由振動に対応した加速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として一階数値積分して、時間領域における自由振動に対応した速度波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した速度波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における速度をそれぞれ初期速度および末期速度として特定する第5ステップと、
前記時間領域における自由振動に対応した速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として一階数値積分して、時間領域における自由振動に対応した変位波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した変位波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における変位をそれぞれ初期変位および末期変位として特定する第6ステップと、
前記原波形を、前記初期時刻から前記末期時刻までを積分区間として一階数値積分して、強制振動区間を含む区間の速度波形を算出する第7ステップと、
前記強制振動区間を含む区間の速度波形のうち、強制振動区間の速度波形からドリフト成分を差し引いて、強制振動区間の速度波形の前記初期時刻および前記末期時刻における速度が、それぞれ前記初期速度および前記末期速度になるように補正して、強制振動区間を含む区間の補正速度波形を算出する第8ステップと、
前記強制振動区間を含む区間の補正速度波形を、前記初期時刻から前記末期時刻までを積分区間として一階数値積分して、強制振動区間を含む区間の変位波形を算出する第9ステップと、
前記強制振動区間を含む区間の変位波形のうち、強制振動区間の変位波形からドリフト成分を差し引いて、強制振動区間の変位波形の前記初期時刻および前記末期時刻における変位が、それぞれ前記初期変位および前記末期変位になるように補正して、強制振動区間の補正変位波形を算出する第10ステップとを有することを特徴とする加速度記録を用いた変位応答算出法。
The displacement response calculation method using acceleration recording according to the present invention is a displacement response calculation method using acceleration recording, which calculates a displacement response of a structure when an external force is applied,
Based on the original waveform which is an acceleration record measured by the central acceleration sensor installed in the structure, the initial time that is the time when the action of the external force on the structure starts and the action of the external force on the structure end A first step of specifying an end time which is a time to be performed, and setting a time zone from the initial time to the end time as a forced vibration section;
A second step of performing Fourier transform on the original waveform to calculate an acceleration waveform in a frequency domain;
A third step of removing a low frequency band of the acceleration waveform in the frequency domain and calculating an acceleration waveform corresponding to a free vibration in the frequency domain;
The inverse Fourier transform is performed on the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain to calculate the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain, and the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain is the initial time Specifying an integration start time at which acceleration becomes 0 (zero) at a time before time and an integration end time at which acceleration becomes 0 (zero) at a time later than the end time With 4 steps,
The acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain is first-order numerically integrated with the integration interval from the integration start time to the integration end time to calculate a velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain, A fifth step of specifying the velocity at the initial time and the end time as an initial velocity and an end velocity, respectively, for the velocity waveform corresponding to the free vibration of the region;
The velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is first-order numerically integrated with the integration interval from the integration start time to the integration end time, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated. A sixth step of identifying displacements at the initial time and the end time as the initial displacement and the end displacement, respectively, for a displacement waveform corresponding to a free vibration of the region;
A seventh step of calculating a velocity waveform of a section including a forced vibration section by first-order numerical integration of the original waveform as an integral section from the initial time to the terminal time;
Among the velocity waveforms in the section including the forced vibration section, the drift component is subtracted from the velocity waveform in the forced vibration section, and the velocity at the initial time and the end time of the velocity waveform in the forced vibration section is respectively the initial velocity and the velocity. An eighth step of calculating a corrected velocity waveform of a section including a forced vibration section by performing correction so as to obtain an end velocity;
A ninth step of calculating a displacement waveform of a section including a forced vibration section by first-order numerical integration of the corrected velocity waveform of the section including the forced vibration section, with the interval from the initial time to the end time as an integral section;
Of the displacement waveform of the section including the forced vibration section, the drift component is subtracted from the displacement waveform of the forced vibration section, and the displacement at the initial time and the end time of the displacement waveform of the forced vibration section is respectively the initial displacement and the displacement correcting the so end-stage displacement, displacement response calculating method using the acceleration record and having a tenth step of calculating a correction displacement waveform of the forced vibration region.

また、本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、前記第4ステップの後に、前記第5ステップおよび前記第6ステップに代えて、
前記周波数領域における自由振動に対応した加速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として積分して、周波数領域における自由振動に対応した速度波形を算出する第21ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として積分して、周波数領域における自由振動に対応した変位波形を算出する第22ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した速度波形に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した速度波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した速度波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における速度をそれぞれ初期速度および末期速度として特定する第23ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した変位波形に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した変位波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した変位波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における変位をそれぞれ初期変位および末期変位として特定する第24テップと、を有し、
前記第24ステップの後に、前記第7ステップから前記第10ステップを順次実行することを特徴とする。
In the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention, after the fourth step, instead of the fifth step and the sixth step,
21. A 21st step of integrating an acceleration waveform corresponding to free vibration in the frequency domain as an integration section from the integration start time to the integration end time to calculate a velocity waveform corresponding to free vibration in the frequency domain;
A speed step of integrating a velocity waveform corresponding to free vibration in the frequency domain as an integral section from the integration start time to the integration end time to calculate a displacement waveform corresponding to free vibration in the frequency domain;
The inverse Fourier transform is performed on the velocity waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain, the velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated, and the velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is the initial time And 23) specifying the velocity at the end time as an initial velocity and an end velocity, respectively.
The inverse Fourier transform is performed on the displacement waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is the initial time And 24th step for identifying the displacement at the end time as the initial displacement and the end displacement, respectively.
After the twenty-fourth step, the seventh to tenth steps are sequentially performed.

また、本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、前記加速度記録から低周波数帯を除去したものを、前記自由振動における加速度波形にすることを特徴とする。   The displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention is characterized in that an acceleration waveform in the free vibration is obtained by removing the low frequency band from the acceleration recording.

また、本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、前記第1ステップの後に、前記第2ステップから前記第6ステップに代えて、
前記原波形を、低周波数帯を除去するフィルタによってフィルタリングして、自由振動に対応した加速度波形を算出する第31ステップと、
前記自由振動に対応した加速度波形に対応して一階数値積分して、自由振動に対応した速度波形を算出し、該自由振動に対応した速度波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における速度をそれぞれ初期速度および末期速度として特定する第32ステップと、
前記自由振動に対応した速度波形に対して一階数値積分して、自由振動に対応した変位波形を算出し、該自由振動に対応した変位波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における変位をそれぞれ初期変位および末期変位として特定する第33テップとを有し、
前記第33ステップの後に、前記第7ステップから前記第10ステップを順次実行することを特徴とする。
Further, in the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention, after the first step, the second step to the sixth step are substituted,
Calculating an acceleration waveform corresponding to a free vibration by filtering the original waveform with a filter for removing a low frequency band;
The first-order numerical integration is performed corresponding to the acceleration waveform corresponding to the free vibration, the velocity waveform corresponding to the free vibration is calculated, and the velocity waveform at the initial time and the end time is calculated for the velocity waveform corresponding to the free vibration. A thirty-second step of identifying the initial velocity and the terminal velocity respectively;
The displacement waveform corresponding to the free vibration is calculated by first-order numerical integration of the velocity waveform corresponding to the free vibration, and the displacement at each of the initial time and the terminal time is calculated for the displacement waveform corresponding to the free vibration. And 33rd step identified as initial displacement and end displacement,
After the thirty-third step, the seventh to tenth steps are sequentially performed.

また、本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、前記第31ステップにおいて、前記初期時刻よりも前の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分開始時刻と、前記末期時刻よりも後の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分終了時刻とを特定し、
前記第32ステップおよび前記第33ステップにおける一階数値積分は、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間とすることを特徴とする。
In the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention, in the 31st step, an integration start time which is a time when an acceleration becomes 0 (zero) at a time before the initial time, and the end time Identify the integration end time which is the time when the acceleration becomes 0 (zero) at a time later than the time,
The first-order numerical integration in the thirty-second step and the thirty-third step is characterized in that an interval from the integration start time to the integration end time is an integration interval.

また、本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、前記初期時刻および末期時刻をそれぞれ、前記加速度記録における加速度が変化する時刻にすることを特徴とする。   Further, the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention is characterized in that the initial time and the end time are respectively set to times at which the acceleration in the acceleration recording changes.

さらに、本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、前記中央加速度センサは、前記変位波形を算出するための加速度記録を測定する中央加速度センサと、前記初期時刻および前記末期時刻を特定するための加速度記録を測定する中央加速度センサとによって構成されることを特徴とする。   Furthermore, in the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention, the central acceleration sensor specifies a central acceleration sensor that measures an acceleration recording for calculating the displacement waveform, and specifies the initial time and the end time. And a central acceleration sensor for measuring an acceleration record.

本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、加速度記録(原波形)に基づいて強制振動区間を特定すると共に、加速度記録(原波形)に基づいて算出された自由振動に対応した加速度に基づいて、速度の境界条件および変位の境界条件を特定し、原波形から算出された強制振動区間を含む区間の速度波形を、前記速度の境界条件を満たす補正速度波形に補正し、さらに、かかる補正速度波形から算出された強制振動区間を含む区間の変位波形を、前記変位の境界条件を満たす補正変位波形に補正するものである。
したがって、測定対象の構造物において、変位応答を知りたい部位に中央加速度センサを設置するだけで、当該部位の変位応答を知ることができる。すなわち、変位センサやひずみゲージの設置を不要にするから、測定が簡素になると共に、測定対象となる構造物の制約が緩和される。
また、加速度波形から速度波形や変位波形を算定する際の積分区間を、それぞれ自由振動に対応した加速度が0(ゼロ)である積分開示時刻から積分終了時刻までとしているから、積分の精度が高い。
そして、強制振動区間における補正変位波形は、実質的に自由振動における変位波形を含み、実際の状態に近い変位波形になっている。すなわち、外力による変位応答が高精度に把握可能になるから、外力による局部的な応力の推定精度が向上することで、構造物に対する保全情報の精度および構造物に対する信頼性の向上に寄与する。
The displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention specifies the forced vibration section based on the acceleration recording (original waveform), and an acceleration corresponding to the free vibration calculated based on the acceleration recording (original waveform). Based on the velocity boundary condition and the displacement boundary condition, and correcting the velocity waveform of the section including the forced vibration segment calculated from the original waveform to a corrected velocity waveform satisfying the velocity boundary condition; The displacement waveform of the section including the forced vibration section calculated from the corrected velocity waveform is corrected to a corrected displacement waveform satisfying the boundary of the displacement.
Therefore, in the structure to be measured, the displacement response of the part can be known only by installing the central acceleration sensor in the part where the displacement response is desired to be known. That is, since the installation of the displacement sensor and the strain gauge is unnecessary, the measurement is simplified and the restriction of the structure to be measured is alleviated.
Also, since the integration interval when calculating the velocity waveform and displacement waveform from the acceleration waveform is from the integration disclosure time when the acceleration corresponding to the free vibration is 0 (zero) to the integration end time, the integration accuracy is high. .
The corrected displacement waveform in the forced vibration section substantially includes a displacement waveform in free vibration, and is a displacement waveform close to an actual state. That is, since the displacement response due to the external force can be grasped with high accuracy, the estimation accuracy of the local stress due to the external force is improved, which contributes to the improvement of the accuracy of the maintenance information for the structure and the reliability for the structure.

本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を実施するための変位応答算出装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the displacement response calculation device for enforcing the displacement response calculation method using acceleration recording concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、接触式変位計が検知した信号を示す変位記録である。It is for demonstrating the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: It is a displacement recording which shows the signal which the contact-type displacement meter detected. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、中央加速度センサが検知した信号(原波形)の高周波成分(25Hz以上)を示す加速度記録である。An acceleration recording indicating a high frequency component (25 Hz or more) of a signal (original waveform) detected by a central acceleration sensor, for explaining a displacement response calculation method using the acceleration recording according to the first embodiment of the present invention. It is. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、中央加速度センサが検知した信号を示す加速度記録である。It is for describing the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: It is an acceleration recording which shows the signal which the central acceleration sensor detected. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、レーザー変位計が検知した信号を示す変位記録の一例である。It is for demonstrating the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: It is an example of the displacement recording which shows the signal which the laser displacement meter detected. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、複数の橋梁における変位記録12秒間を二階微分して得られた加速度スペクトルの一例である。It is for demonstrating the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: It is an example of the acceleration spectrum obtained by carrying out the second-order differentiation of displacement recording 12 seconds in several bridges. . 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための測定記録および算出結果の関係を示す相関図である。FIG. 8 is a correlation diagram showing the relationship between measurement records and calculation results for supplementarily explaining the flowchart shown in FIG. 7; 図7に示されたフローチャートを補足説明するための原波形を示す加速度記録である。It is an acceleration recording which shows the original waveform for supplementary explanation of the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための周波数領域における加速度波形である。It is an acceleration waveform in the frequency domain for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための周波数領域における自由振動に対応した加速度波形である。It is an acceleration waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための時間領域における自由振動に対応した加速度波形である。It is an acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための時間領域における自由振動に対応した速度波形である。It is a velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための時間領域における自由振動に対応した変位波形である。It is a displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための強制振動区間を含む区間の速度波形である。It is a velocity waveform of the area including the forced oscillation area for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形である。FIG. 8 is a corrected velocity waveform of a section including a forced vibration section that satisfies a boundary condition for supplementarily describing the flowchart shown in FIG. 7. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための強制振動区間を含む区間の変位波形である。It is a displacement waveform of the area containing the forced oscillation area for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 図7に示されたフローチャートを補足説明するための境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正変位波形である。It is a correction | amendment displacement waveform of the area including the forced oscillation area which satisfy | fills the boundary conditions for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明する実施例であって、中央加速度センサAによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)である。It is an Example explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: The displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform by central acceleration sensor A It is. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明する実施例であって、中央加速度センサBによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)である。It is an Example explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: The displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform by the central acceleration sensor B It is. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明する実施例であって、中央加速度センサCによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)である。It is an Example explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: The displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform by the central acceleration sensor C It is. 本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明する実施例であって、中央加速度センサDによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)である。It is an Example explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 1 of this invention, Comprising: The displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform by the central acceleration sensor D It is. 本発明の実施の形態2に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図23に示されたフローチャートを補足説明するための測定記録および算出結果の関係を示す関係図である。FIG. 24 is a relationship diagram showing a relationship between measurement records and calculation results for supplementarily explaining the flowchart shown in FIG. 23; 図23に示されたフローチャートを補足説明するための周波数領域における自由振動に対応した速度波形である。It is a velocity waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain for supplementarily explaining the flowchart shown in FIG. 図23に示されたフローチャートを補足説明するための周波数領域における自由振動に対応した変位波形である。It is a displacement waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain for supplementarily explaining the flowchart shown by FIG. 本発明の実施の形態3に係る加速度記録を用いた変位応答算出法(以下「自由振動仮定法その3」と称す)を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the displacement response calculation method (Hereinafter, "the free vibration assumption method 3" is called) using the acceleration recording which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図27に示されたフローチャートを補足説明するための測定記録および算出結果の関係を示す関係図である。FIG. 28 is a relationship diagram showing a relationship between measurement records and calculation results for supplementarily explaining the flowchart shown in FIG. 27.

[実施の形態1]
次に、本発明に係る実施の形態1を、構造物として橋梁を例にして、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の図面は模式的に描かれたものであり、本発明は描かれた形態に限定されるものではなく、また、フローチャートに示された各ステップを実行する順番は適宜変更可能であり、さらに、橋梁以外の構造物であってもよい。
First Embodiment
Next, a first embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking a bridge as an example of a structure. The following drawings are schematically drawn, and the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and the order of executing the steps shown in the flowchart can be changed as appropriate. Furthermore, it may be a structure other than a bridge.

(変位応答算出装置)
図1は、本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を実施するための変位応答算出装置を説明するブロック図である。
図1において、加速度記録を用いた変位応答算出法(以下「自由振動仮定法その1(Free vibration method-1)と称す)を実施するための変位応答算出装置100は、橋梁に設置された中央加速度センサ10と、中央加速度センサ10が検知した信号(以下「原波形」と称す)が入力され、原波形を記録するデータレコーダ20と、データレコーダ20に記録された原波形(A/D変換されている)に基づいて所定の演算をする演算部(CPUに同じ)30と、演算部30の演算結果を表示する表示部40とを有している。
(Displacement response calculation device)
FIG. 1 is a block diagram for explaining a displacement response calculation device for implementing a displacement response calculation method using acceleration recording according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a displacement response calculation apparatus 100 for implementing a displacement response calculation method using acceleration recording (hereinafter referred to as “free vibration method 1”) is a center installed on a bridge. An acceleration sensor 10 and a signal detected by the central acceleration sensor 10 (hereinafter referred to as "original waveform") are input, and a data recorder 20 for recording the original waveform, and an original waveform (A / D conversion) recorded in the data recorder 20 And a display unit 40 for displaying the calculation result of the calculation unit 30. The calculation unit 30 is the same as the CPU.

なお、中央加速度センサ10は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)中央加速度センサであって、橋軸中央の主桁の下フランジに設置されているが(図示しない)、本発明はMEMSに限定されるものでなく、中央加速度センサであれば何れであってもよく、また、設置場所は外力による変位応答を把握したい位置が適宜選定されるものである。なお、変位応答を把握する目的とは別に、車両検知のための中央加速度センサを、例えば橋端部垂直補剛材に設置してもよい。
また、橋梁は桁橋構造に限定するものではなく、コンクリート構造であってもよい。
さらに、データレコーダ20、演算部(CPU)30および表示部40は、変位応答算出装置100専用の機器である必要はなく、それぞれ汎用性を有するものであって、自由振動仮定法を実施する際に限って変位応答算出装置100を構成するものであってもよい。また、各機器間の信号(情報)の伝達要領は限定されるものではない。
Although the central acceleration sensor 10 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) central acceleration sensor and is installed on the lower flange of the main girder at the center of the bridge axis (not shown), the present invention is limited to the MEMS It may be any central acceleration sensor, and the installation location may be any position where the user wishes to grasp the displacement response due to external force. Aside from the purpose of grasping the displacement response, a central acceleration sensor for vehicle detection may be installed, for example, on the bridge end vertical stiffener.
In addition, the bridge is not limited to the girder bridge structure, and may be a concrete structure.
Furthermore, the data recorder 20, the arithmetic unit (CPU) 30 and the display unit 40 do not need to be devices dedicated to the displacement response calculation device 100, and have versatility, respectively, and when performing the free vibration assumption method The displacement response calculation device 100 may be configured only in the above. Moreover, the transmission point of the signal (information) between each apparatus is not limited.

(車両検知)
国内における道路橋の70%以上は桁橋構造で、支間長さ30m〜40mの桁橋が一般的である。かかる一般的な桁橋の橋軸端部の補剛材に中央加速度センサを設置して、加速度記録が得られている。さらに,橋軸中央部の下フランジに接触式変位計を設置して,変位記録が得られている。
図2および図3は、本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、図2は一般的な桁橋の橋軸中央部の下フランジに設置された接触式変位計が検知した信号を示す変位記録、図3は一般的な桁橋の橋軸端部の補剛材に設置された中央加速度センサが検知した信号(原波形)の高周波成分(25Hz以上)を示す加速度記録である。
図3より、1013.17[秒](Taにて示す)において、加速度の変化が初めて生じ、車両の進入が確認される。その後間隔を空けて2回、同様の加速度の変化が測定されている。また、間隔を空けて2回加速度が変化した後、1015.82[秒](Tbにて示す)における加速度の変化を最後に、加速度の変化が測定されていないことから、車両の退出が確認される。時刻(初期時刻に相当する、以下「車両侵入時刻」と称す)Taおよび時刻(末期時刻に相当する、以下「車両退出時刻Tb」と称す)Tbにおける加速度の変化は、車両のタイヤが橋端部垂直補剛材の直上を通過する時に発生したものであり、図2に示す接触式変位計の検知結果における変位(梁のたわみ)の開始時刻および終了時刻に対応している。
したがって、本発明では、加速度の変化を利用することによって車両検知を実施する(強制振動区間を特定する)。
(Vehicle detection)
More than 70% of the road bridges in the country are girder bridges, with girder bridges measuring 30m to 40m in length. A central acceleration sensor is installed on the stiffener at the end of the bridge shaft of such a general girder bridge, and acceleration recording is obtained. Furthermore, a contact-type displacement gauge was installed on the lower flange of the central part of the bridge shaft, and a displacement record was obtained.
FIGS. 2 and 3 are for explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is below the center of the bridge shaft of a general girder bridge. A displacement record showing the signal detected by the contact type displacement gage installed on the flange, Fig. 3 is a signal (original waveform) detected by the central acceleration sensor installed on the stiffener at the end of the bridge shaft of a general girder bridge Acceleration recording showing a high frequency component (25 Hz or more) of
From FIG. 3, in 1013.17 [seconds] (shown as Ta), the change of acceleration occurs for the first time, and the approach of the vehicle is confirmed. A similar change in acceleration is then measured twice at intervals. In addition, after the acceleration changes twice at intervals, the change of the acceleration at 1015.82 [seconds] (indicated by Tb) is finally confirmed, and the change of the acceleration is not measured, so the departure of the vehicle is confirmed. Be done. The change in acceleration at time (corresponding to the initial time, hereinafter referred to as “vehicle entry time”) Ta and time (corresponding to the end time, hereinafter referred to as “vehicle exit time Tb”) Tb This occurs when passing directly above the vertical stiffener, and corresponds to the start time and end time of the displacement (deflection of the beam) in the detection result of the contact type displacement gauge shown in FIG.
Therefore, in the present invention, vehicle detection is performed by using a change in acceleration (a forced vibration section is specified).

(外力による振動数)
図4〜図6は本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を説明するためのものであって、図4は一般的な桁橋の橋軸中央部の下フランジに設置された中央加速度センサが検知した信号(原波形)を示す加速度記録の一例、図5は一般的な桁橋の橋軸中央部の下フランジに設置されたレーザー変位計が検知した信号を示す変位記録の一例、図6は複数の一般的な桁橋の橋軸中央部の下フランジに設置されたレーザー変位計が検知した変位記録12秒間を二階微分して得られた加速度スペクトルの一例である。
図5に示す変位記録から車両によるたわみ波形が確認され、かかるたわみ波形は、応答時間が2.0秒程度であり、振動数にすると0.5Hz程度である。また、図6に示す加速度スペクトルからも、0.4Hz〜0.8Hz付近に外力による卓越振動数を確認することができる。
したがって、本発明では、1.0Hz以下の「低周波数帯」の振動を外力による応答振動(強制振動)としている。なお、図6に示す加速度スペクトルにおいて、2.0Hz〜4.0Hz付近にある卓越振動数は、橋梁の固有振動数等である。
なお、低周波数帯を1.0Hz以下としたのは、構造物が橋梁である場合であって、低周波数帯は、構造物毎に相違するものである。
(Frequency due to external force)
4 to 6 are for explaining the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a lower flange of a central bridge axis of a general girder bridge. An example of an acceleration record showing the signal (original waveform) detected by the central acceleration sensor installed in the center. Figure 5 shows the signal detected by a laser displacement meter installed on the lower flange of the central bridge axis of a general girder bridge. 6 shows an example of an acceleration spectrum obtained by second-order differentiation of 12 seconds of displacement records detected by a laser displacement meter installed at the lower flange of the central part of the bridge axis of a plurality of general girder bridges It is.
The deflection waveform by the vehicle is confirmed from the displacement recording shown in FIG. 5. The response waveform has a response time of about 2.0 seconds and a frequency of about 0.5 Hz. Also, from the acceleration spectrum shown in FIG. 6, the dominant frequency due to the external force can be confirmed in the vicinity of 0.4 Hz to 0.8 Hz.
Therefore, in the present invention, the vibration of the “low frequency band” of 1.0 Hz or less is the response vibration (forced vibration) by the external force. In the acceleration spectrum shown in FIG. 6, the dominant frequency in the vicinity of 2.0 Hz to 4.0 Hz is the natural frequency of the bridge, and the like.
The low frequency band is set to 1.0 Hz or less when the structure is a bridge, and the low frequency band is different for each structure.

(自由振動仮定法その1)
図7〜図19は本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法(自由振動仮定法その1)を説明するものであって、図7はフローチャート、図8は図7に示されたフローチャートを補足説明するための測定記録および算出結果の関係を示す関係図、図9は原波形を示す加速度記録、図10は周波数領域における加速度波形、図11は周波数領域における自由振動に対応した加速度波形、図12は時間領域における自由振動に対応した加速度波形、図13は時間領域における自由振動に対応した速度波形、図14は時間領域における自由振動に対応した変位波形、図15は強制振動区間を含む区間の速度波形、図16は境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形、 図17は強制振動区間を含む区間の変位波形、図18は境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正変位波形である。
(Free vibration assumption method 1)
FIGS. 7 to 19 illustrate the displacement response calculation method (free vibration assumption method 1) using the acceleration recording according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart, and FIG. 9 is an acceleration record showing the original waveform, FIG. 10 is an acceleration waveform in the frequency domain, and FIG. 11 is a free vibration in the frequency domain. Fig. 12 is an acceleration waveform corresponding to free vibration in the time domain, Fig. 13 is a velocity waveform corresponding to free vibration in the time domain, Fig. 14 is a displacement waveform corresponding to free vibration in the time domain, 16 is the velocity waveform of the section including the forced vibration section, FIG. 16 is the corrected velocity waveform of the section including the forced vibration section satisfying the boundary condition, FIG. 17 is the displacement waveform of the section including the forced vibration section, FIG. 18 is a corrected displacement waveform of a section including a forced vibration section which satisfies the boundary condition.

図7および図8において、自由振動仮定法その1は、車両進入前および車両退出後においても橋梁が自由振動していることに着目して、車両通行中の橋梁の振動(以下「強制振動区間の振動」に同じ)における変位応答を算出するものである。すなわち、強制振動区間における速度および変位についての初期条件および末期条件(車両の車両進入時刻および車両退出時刻それぞれの速度および変位を、以下、まとめて「境界条件」と称す)を特定する前半ステップと、かかる境界条件を満たすように原波形から補正変位波形を算出する後半ステップとを有している。以下、各ステップ(以下「S」と略記する)について説明する。   In Figs. 7 and 8, the method of assuming free vibration No. 1 focuses on the fact that the bridge vibrates freely before entering the vehicle and after leaving the vehicle. (The same as in the vibration of That is, a first half step of specifying initial and final conditions (velocity and displacement of each of the vehicle entering time and leaving time of the vehicle will be collectively referred to as “boundary condition” hereinafter) of velocity and displacement in the forced vibration section And the latter half step of calculating the corrected displacement waveform from the original waveform so as to satisfy the boundary condition. Hereinafter, each step (hereinafter, abbreviated as “S”) will be described.

(S1:強制振動区間の特定)
まず、中央加速度センサ10が検知した加速度記録(以下「原波形」と称す)を利用して「車両検知」を実施する(S1、図3参照)。すなわち、加速度の変化から車両の車両進入時刻Taおよび車両退出時刻Tbを特定し、車両進入時刻Taから車両退出時刻Tbまでの時間を「強制振動区間」とする。したがって、車両進入時刻Taは強制振動区間の開始時刻(初期時刻に相当する)に、車両退出時刻Tbは強制振動区間の終了時刻(末期時刻に相当する)に同じである。なお、これを除く区間(車両進入時刻Taまでの時間および車両退出時刻Tbからの時間)は「自由振動区間」になる。(図9参照)。
(S1: Identification of forced vibration section)
First, "vehicle detection" is performed using acceleration recording (hereinafter referred to as "original waveform") detected by the central acceleration sensor 10 (S1, see FIG. 3). That is, the vehicle approach time Ta and the vehicle exit time Tb of the vehicle are specified from the change of the acceleration, and the time from the vehicle approach time Ta to the vehicle exit time Tb is taken as a "forced vibration section". Therefore, the vehicle entry time Ta is the same as the start time (corresponding to the initial time) of the forced vibration section, and the vehicle exit time Tb is the same as the finish time (corresponding to the end time) of the forced vibration section. In addition, the area (Time to vehicle approach time Ta and time from vehicle exit time Tb) except this becomes a "free vibration area". (See Figure 9).

(S2、S3:周波数領域における加速度の算出)
次に、原波形(図9参照)に対してフーリエ変換を行い、周波数領域における加速度波形を算出する(S2、図10参照)。
そして、外力に対する応答の影響を除去するため、周波数領域における加速度について低周波数帯(1.0Hz以下)および直流成分(重力成分)を取り除き、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形を算出する(S3、図11参照)。
(S2, S3: Calculation of acceleration in frequency domain)
Next, Fourier transformation is performed on the original waveform (see FIG. 9) to calculate an acceleration waveform in the frequency domain (S2, see FIG. 10).
Then, in order to remove the influence of the response to the external force, the low frequency band (1.0 Hz or less) and the direct current component (gravity component) are removed from the acceleration in the frequency domain, and the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain is calculated S3, see FIG. 11).

(S4:積分開始時刻および積分終了時刻の特定)
次に、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形(図11参照)に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した加速度波形を算出する(S5、図12参照)。そこで、車両進入時刻Taよりも前の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻(以下「積分開始時刻」と称す)T0を特定する。また、車両退出時刻Tbよりも後の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻(以下「積分終了時刻」と称す)T1を特定する。
(S4: Specify integration start time and integration end time)
Next, the inverse Fourier transform is performed on the acceleration waveform (see FIG. 11) corresponding to the free vibration in the frequency domain to calculate the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain (S5, see FIG. 12). Therefore, a time (hereinafter referred to as “integral start time”) T0 at which the acceleration becomes 0 (zero) at a time before the vehicle entry time Ta is specified. Further, a time (hereinafter referred to as “integral end time”) T1 at which the acceleration becomes 0 (zero) at a time after the vehicle leaving time Tb is specified.

(S5、S6:境界条件の特定)
次に、時間領域における自由振動に対応した加速度波形(図12参照)を一階数値積分して、時間領域における自由振動に対応した速度波形を算出する(S5、図13参照)。そこで、速度の境界条件として、算出した自由振動に対応した速度波形における車両進入時刻Taの速度および車両退出時刻Tbの速度を特定し、それぞれ「初期速度Va」および「末期速度Vb」とする。
さらに、時間領域における自由振動に対応した速度波形を一階数値積分して、時間領域における自由振動に対応した変位波形を算出する(S6、図14参照)。そこで、変位の境界条件として、算出した変位波形における車両進入時刻Taの変位および車両退出時刻Tbの変位を特定し、それぞれ「初期変位Ua」および「末期変位Ub」とする。
このとき、前記一階数値積分の区間を、積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの区間にしているため、算出精度が高くなっている。すなわち、加速度が0(ゼロ)でない時刻によって規定された積分区間で一階数値積分をしてしまうと、誤差を含んだデータを積分することになり、精度が損なわれるからである。
このとき、積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの1つの積分区間に代えて、積分開始時刻T0から車両侵入時刻Taまでの区間と、車両退出時刻Tbから積分終了時刻T1までの区間との2つの積分区間にしてもよい。
なお、本発明は積分区間を積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの区間に限定するものではなく、車両侵入時刻Taより前の所定の時刻から、車両退出時刻Tbより後の所定の時刻までであってもよい。
(S5, S6: Identification of boundary conditions)
Next, an acceleration waveform (see FIG. 12) corresponding to the free vibration in the time domain is first-order numerically integrated to calculate a velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain (S5, see FIG. 13). Therefore, as the boundary condition of the velocity, the velocity of the vehicle entering time Ta and the velocity of the vehicle leaving time Tb in the velocity waveform corresponding to the calculated free vibration are specified, and are respectively defined as “initial velocity Va” and “end velocity Vb”.
Further, the velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is subjected to first-order numerical integration, and a displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated (S6, see FIG. 14). Therefore, as the boundary conditions of displacement, the displacement of the vehicle approach time Ta and the displacement of the vehicle exit time Tb in the calculated displacement waveform are specified, and are respectively referred to as “initial displacement Ua” and “end stage displacement Ub”.
At this time, since the section of the first-order numerical integration is from the integration start time T0 to the integration end time T1, the calculation accuracy is high. That is, if first-order numerical integration is performed in an integration interval defined by a time when acceleration is not 0 (zero), data including an error is integrated, and accuracy is lost.
At this time, instead of one integral section from integration start time T0 to integration end time T1, a section from integration start time T0 to vehicle intrusion time Ta and a section from vehicle exit time Tb to integration end time T1 It may be two integration intervals.
The present invention does not limit the integration interval to the interval from integration start time T0 to integration end time T1, but from a predetermined time before vehicle intrusion time Ta to a predetermined time after vehicle exit time Tb. It may be

(S7、S8:強制振動区間の速度の算出)
次に、原波形(加速度記録、図9参照)に対応して一階数値積分を行って、強制振動区間を含む区間の速度波形を算出する(S7、図15参照)。このとき、前記一階数値積分の区間を、車両進入時刻Taから車両退出時刻Tbまでの区間として、車両進入時刻Taにおける速度を初期速度Vaとして算出するものの、ノイズ等の影響を受けるため車両退出時刻Tbにおける速度が末期速度Vbにならない。すなわち、自由振動区間の速度波形(図13参照)に挟まれるように算出した強制振動区間の速度波形を描くと、かかる速度波形は線形成分である「ドリフト成分C」を含んでいる(図15参照)。
そこで、算出した速度波形(図15参照)からドリフト成分Cを差し引いて、速度の境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形を算出する(S8、図16参照)。
(S7, S8: Calculation of velocity of forced vibration section)
Next, first-order numerical integration is performed corresponding to the original waveform (acceleration recording, see FIG. 9) to calculate the velocity waveform of the section including the forced vibration section (S7, see FIG. 15). At this time, the section of the first floor numerical integration is a section from the vehicle entry time Ta to the vehicle exit time Tb, and although the speed at the vehicle entry time Ta is calculated as the initial velocity Va, it is affected by noise etc. The velocity at time Tb does not reach the terminal velocity Vb. That is, when the velocity waveform of the forced vibration segment calculated so as to be sandwiched by the velocity waveform of the free vibration segment (see FIG. 13) is drawn, the velocity waveform includes “drift component C” which is a linear component (FIG. 15). reference).
Therefore, the drift component C is subtracted from the calculated velocity waveform (see FIG. 15) to calculate a corrected velocity waveform of a section including a forced vibration section that satisfies the velocity boundary condition (see S8 and FIG. 16).

(S9、S10:強制振動区間の変位の算出)
次に、速度の境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形(図16)に対応して一階数値積分を行い、強制振動区間を含む区間の変位波形を算出する(S9、図17参照)。このとき、前記一階数値積分の区間を、車両進入時刻Taから車両退出時刻Tbまでの区間として、車両進入時刻Taにおける変位を初期変位Uaとして算出するものの、ノイズ等の影響を受けるため車両退出時刻Tbにおける変位が末期変位Ubにならない。
すなわち、自由振動区間の変位波形(図14参照)に挟まれるように算出した強制振動区間の変位波形を描くと、かかる変位波形は線形成分である「ドリフト成分D」を含んでいる(図17参照)。
最後に、算出した変位波形(図17参照)からドリフト成分Dを差し引いて、変位の境界条件を満たす強制振動区間の変位波形(補正変位波形)を算出する(S10、図18参照)。
(S9, S10: Calculation of displacement of forced vibration section)
Next, first-order numerical integration is performed corresponding to the corrected velocity waveform (FIG. 16) of the section including the forced vibration section that satisfies the velocity boundary condition, and the displacement waveform of the section including the forced vibration section is calculated (S9, FIG. 17). At this time, although the section of the first floor numerical integration is a section from the vehicle entry time Ta to the vehicle exit time Tb, the displacement at the vehicle entry time Ta is calculated as the initial displacement Ua, but it is affected by noise etc. The displacement at time Tb does not become the terminal displacement Ub.
That is, when the displacement waveform of the forced vibration section calculated so as to be sandwiched by the displacement waveform of the free vibration section (see FIG. 14) is drawn, the displacement waveform includes “drift component D” which is a linear component (FIG. 17). reference).
Finally, the drift component D is subtracted from the calculated displacement waveform (see FIG. 17) to calculate a displacement waveform (corrected displacement waveform) of the forced vibration section that satisfies the boundary condition of displacement (S10, see FIG. 18).

なお、図13において、強制振動区間(車両進入時刻Taから車両退出時刻Tbまで時間)を点線で描いているのは、強制振動区間における速度の自由振動成分のみを仮想したものであるからである。また、図14において、強制振動区間(車両進入時刻Taから車両退出時刻Tbまで時間)を点線で描いているのは、強制振動区間における変位の自由振動成分のみを仮想したものであるからである。なお、前記数値積分の区間を、積分開始時刻T0から車両侵入時刻Taまでの区間および車両退出時刻Tbから積分終了時刻T1までの区間にした場合には、図13および図14における点線は描かれないことになる。
また、図13、図15および図16における自由振動区間の速度波形は同一であり、図14、図17および図18における自由振動区間の変位波形は同一である。
In FIG. 13, the reason why the forced vibration section (time from vehicle entry time Ta to vehicle exit time Tb) is drawn by a dotted line is that only the free vibration component of the velocity in the forced vibration section is assumed. . Further, in FIG. 14, the reason why the forced vibration section (time from vehicle entry time Ta to vehicle exit time Tb) is drawn by a dotted line is that only the free vibration component of displacement in the forced vibration section is assumed. . The dotted lines in FIGS. 13 and 14 are drawn when the section of the numerical integration is a section from integration start time T0 to vehicle intrusion time Ta and a section from vehicle exit time Tb to integration end time T1. It will not be.
The velocity waveforms in the free vibration section in FIGS. 13, 15 and 16 are the same, and the displacement waveforms in the free vibration section in FIGS. 14, 17 and 18 are the same.

(作用効果)
本発明の自由振動仮定法その1は前記各ステップを有しているから、以下の作用効果を奏する。
(1)加速度の変化を利用することによって車両検知をするから、外力の作用している強制振動区間(車両進入時刻Taから車両退出時刻Tbまでの時間)の把握がより正確になり、境界条件の算出が正確になる。
(2)原波形をフーリエ変換して算出した周波数領域における加速度波形について、低周波数帯および直流成分を取り除いて「自由振動に対応した加速度」を算出すると共に、かかる自由振動に対応した加速度に対して逆フーリエ変換を行って「時間領域の自由振動に対応した加速度」を算出し、それぞれ加速度が0(ゼロ)である積分開始時刻および積分終了時刻を特定している。そして、特定した積分開始時刻から積分終了時刻までの区間を一階数値積分の区間にしているため、自由振動に対応した速度波形および変位波形を正確に算出することができ、さらに、これらに基づいて速度および変位の境界条件を特定するから、正確な境界条件が得られる。よって、外力の作用している時間(強制振動区間)における変位応答を算出するものでありながら、外力の作用していない自由振動に着目し、しかも、積分誤差をもたらす低周波数帯が取り除かれているから、仮に低周波数帯を含んでいたら生じたであろう積分誤差が排除されている。
(3)強制振動区間を含む区間における原波形を一階数値積分して得られた速度波形を、前記境界条件を満たすように補正し、さらに、補正された速度波形を一階数値積分して得られた変位波形を、前記境界条件を満たすように補正して、補正後の変位波形を算出するから、高精度の変位波形(補正変位波形)が得られる。
(Action effect)
Since the free vibration hypothesis method 1 of the present invention includes the above-described steps, the following effects can be obtained.
(1) Since the vehicle is detected by using the change in acceleration, the grasp of the forced vibration section (time from the vehicle entry time Ta to the vehicle exit time Tb) on which the external force is acting becomes more accurate and the boundary condition The calculation of will be accurate.
(2) With regard to the acceleration waveform in the frequency domain calculated by Fourier transforming the original waveform, the low frequency band and the DC component are removed to calculate "acceleration corresponding to free vibration", and for the acceleration corresponding to such free vibration Inverse Fourier transform is performed to calculate “acceleration corresponding to free vibration in the time domain”, and the integration start time and integration end time at which the acceleration is 0 (zero) are specified. And since the section from the specified integration start time to the integration end time is made the section of the first-order numerical integration, the velocity waveform and displacement waveform corresponding to the free vibration can be accurately calculated, and furthermore, based on these Since the velocity and displacement boundary conditions are identified, accurate boundary conditions can be obtained. Therefore, while calculating the displacement response in the time during which the external force is acting (forced vibration section), attention is paid to the free vibration in which the external force is not acting, and the low frequency band causing the integration error is removed. Therefore, the integration error that would have occurred if the low frequency band were included is eliminated.
(3) The velocity waveform obtained by first-order numerical integration of the original waveform in the section including the forced vibration section is corrected to satisfy the boundary condition, and further, the first-order numerical integration of the corrected velocity waveform is performed The obtained displacement waveform is corrected so as to satisfy the boundary condition, and the corrected displacement waveform is calculated, so that a highly accurate displacement waveform (corrected displacement waveform) can be obtained.

(実施例)
次に、一般的な桁橋の橋軸中央部の下フランジにレーザー変位計(Laser displacement meter)および4種類のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)中央加速度センサA、B、C、D(以下「中央加速度センサA、B、C、D」と称す。表1参照)を設置して、中央加速度センサA、B、C、Dが測定した加速度記録(原波形)を用いて、車両検知(車両通過時間)を得ると共に、本発明の「自由振動仮定法その1」による変位応答を求めた。
すなわち、中央加速度センサA、B、C、DをL字型の鋼製治具に設置し、かかる鋼製治具をG2桁中央部下フランジに固定している。この際、方向によって感度が異なることに注意して、中央加速度センサA、B、C、Dの水平方向が重力方向になるように設置している(図示しない)。
また、比較のため、非特許文献1に開示された「初期速度推定法」による変位応答を求め、さらに、中央加速度センサA、B、C、Dと同じ位置にレーザー変位計ターゲットを設置して、サンプリング頻度500Hzで垂直変位を計測している。
(Example)
Next, a laser displacement meter and four types of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) central acceleration sensors A, B, C, D (hereinafter referred to as “central It is called “acceleration sensor A, B, C, D”. See Table 1), and vehicle detection (vehicle passage using the acceleration record (original waveform) measured by central acceleration sensors A, B, C, D) The time) was obtained, and the displacement response according to the "free vibration assumption method 1" of the present invention was determined.
That is, the central acceleration sensors A, B, C, and D are installed in an L-shaped steel jig, and the steel jig is fixed to the G2 girder central lower flange. At this time, noting that the horizontal acceleration of the central acceleration sensors A, B, C, and D is the gravity direction (not shown), attention is paid to the fact that the sensitivity differs depending on the direction.
Also, for comparison, the displacement response is determined by the “initial velocity estimation method” disclosed in Non-Patent Document 1, and a laser displacement meter target is installed at the same position as the central acceleration sensors A, B, C, D. The vertical displacement is measured at a sampling frequency of 500 Hz.

(中央加速度センサのノイズレベル)
表1は、4種類の中央加速度センサA、B、C、Dのメーカーによる仕様値である。
また、実際に同一条件下における「静置試験」を行ってノイズレベルを把握している。静置試験は、実橋梁に設置する場合と同様に、床の上に静置されたL字型の鋼製治具に中央加速度センサA、B、C、Dを固定して、100秒間測定した。このとき、完全に静置された状態では検知されないはずの信号が検知されたことで、静置状態に含まれる外的な要因およびA/D変換性能を含む中央加速度センサシステムとしてのノイズを、各中央加速度センサのノイズレベルと考える。
(Noise level of central acceleration sensor)
Table 1 shows the specifications of the four types of central acceleration sensors A, B, C, D by the manufacturer.
Also, the noise level is grasped by actually performing the "stationary test" under the same conditions. In the stationary test, the central acceleration sensors A, B, C, and D are fixed to an L-shaped steel jig placed on the floor and measured for 100 seconds, as in the case of installation on an actual bridge. did. At this time, by detecting a signal that should not be detected in the completely stationary state, noise as a central acceleration sensor system including external factors included in the stationary state and A / D conversion performance, Consider the noise level of each central acceleration sensor.


Figure 0006531984
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そして、静置試験によって得られた加速度データをフーリエ変換して、フーリエ変換結果が周波数分解能に依存しないように、単位周波数幅当たりのパワー値を表すパワースペクトル密度(μG/√Hz)を縦軸に用いている(図示しない)。
このとき、中央加速度センサA、C、Dは、周波数1.0Hzにおけるパワースペクトル密度の値が表1のノイズ密度の値(仕様値)とほぼ同水準になっていた。
また、5.0Hz以下の低周波数帯においては、中央加速度センサA、B、C、D毎にノイズレベルは大きく異なり、中央加速度センサBのノイズレベルは、中央加速度センサA、C、Dに比べ、約20分の1以下になっていた。
なお、中央加速度センサBのノイズ密度が表1のノイズ密度の値(仕様値)より大きな値を示したのは、測定を行った場所の常時微動を測定しているためだと考えられる。
Then, the acceleration data obtained by the stationary test is subjected to Fourier transformation, and the power spectral density (μG / √Hz) representing the power value per unit frequency width is taken along the vertical axis so that the Fourier transformation result does not depend on the frequency resolution. (Not shown).
At this time, in the central acceleration sensors A, C, and D, the value of the power spectral density at a frequency of 1.0 Hz was substantially the same as the value (specification value) of the noise density in Table 1.
Also, in the low frequency band of 5.0 Hz or less, the noise levels of the central acceleration sensors A, B, C, D differ greatly, and the noise levels of the central acceleration sensor B are lower than those of the central acceleration sensors A, C, D , Was about 1/20 or less.
The reason why the noise density of the central acceleration sensor B shows a value larger than the noise density value (specification value) in Table 1 is considered to be because of the constant micromotion of the place where the measurement was performed.

図19〜図22は、本発明の実施の形態1に係る加速度記録を用いた変位応答算出法(自由振動仮定法その1)を説明する実施例であって、図19は中央加速度センサAによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)、図20は中央加速度センサBによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)、図21は中央加速度センサCによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)、図22は中央加速度センサDによる原波形を利用して得られた変位応答算出結果(補正変位波形)である。
なお、図19〜図22には、比較のために、中央加速度センサA、B、C、Dによる原波形を利用して得られた車両通過時間(強制振動区間に同じ)を積分区間とし、非特許文献1に開示された「初期速度推定法」によって得られた変位応答算出結果と、レーザー変位計が測定した変位の測定結果とを示す。
19 to 22 show an embodiment for explaining the displacement response calculation method (free vibration assumption method 1) using the acceleration recording according to the first embodiment of the present invention, and FIG. The displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform, FIG. 20 is the displacement response calculation result obtained using the original waveform by the central acceleration sensor B (corrected displacement waveform), FIG. The displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform by the acceleration sensor C, FIG. 22 shows the displacement response calculation result (corrected displacement waveform) obtained using the original waveform by the central acceleration sensor D is there.
In FIGS. 19 to 22, for comparison, the vehicle passing time (same as the forced vibration section) obtained using the original waveform by the central acceleration sensors A, B, C, D is regarded as an integral section, The displacement response calculation result obtained by the "initial velocity estimation method" disclosed by the nonpatent literature 1 and the measurement result of the displacement which the laser displacement meter measured are shown.

図19において、中央加速度センサAによって測定された原波形を用いて算出された自由振動仮定法による補正変位波形(破線にて示す)の方が、初期速度仮定法によって算出された変位応答結果(点線にて示す)に比べてレーザー変位計の測定結果(実線にて示す)に近づいている。すなわち、自由振動仮定法を用いことによって、初期速度仮定法を用いる場合よりも、測定誤差の影響が補正されることが示される(これについては、後記(測定誤差の影響)において検討する)。   In FIG. 19, the displacement response result (shown by a broken line) calculated by the free vibration assumption method calculated using the original waveform measured by the central acceleration sensor A is the displacement response result calculated by the initial velocity assumption method ( The measurement results of the laser displacement meter (indicated by a solid line) are closer than those indicated by a dotted line). That is, it is shown that the effect of the measurement error is corrected by using the free vibration assumption method than in the case of using the initial velocity assumption method (this will be discussed later (the effect of the measurement error)).

図20において、中央加速度センサBによって測定された原波形を用いて算出された自由振動仮定法による補正変位波形(破線にて示す)と初期速度仮定法によって算出された変位応答結果(点線にて示す)とに大きな差がなく、何れもレーザー変位計の測定結果(実線にて示す)に略重なっている。
このことは、中央加速度センサBが静置試験によってノイズレベルが低い(特に、5.0Hz以下の低周波数帯においてノイズレベルが低い)ことが明らかになっていることから、車両進入時刻および車両退出時刻が同じで、測定時の初期変位が0(ゼロ)に近いことに加え、測定誤差が微小な場合には、それぞれの手法による変位応答結果に大きな差異が生じることなく、正確な値が算出されることを示している。
In FIG. 20, a corrected displacement waveform (indicated by a broken line) calculated by the free vibration assumption method calculated using the original waveform measured by the central acceleration sensor B and a displacement response result calculated by the initial velocity assumption method (indicated by a dotted line) There is no big difference between the two), and they almost overlap the measurement results (shown by solid lines) of the laser displacement meter.
This is because the central acceleration sensor B was found to have a low noise level (in particular, a low noise level in a low frequency band of 5.0 Hz or less) by a stationary test. In addition to the fact that the time is the same and the initial displacement at the time of measurement is close to 0 (zero) and the measurement error is small, accurate values can be calculated without causing a large difference in the displacement response results by each method. It shows that it will be.

図21および図22において、中央加速度センサC、Dによって測定された原波形を用いて算出された自由振動仮定法による補正変位波形(破線にて示す)と初期速度仮定法によって算出された変位応答結果(点線にて示す)とは何れも、レーザー変位計の測定結果(実線にて示す)から大きく離れている。すなわち、中央加速度センサC、Dは静置試験の結果からもノイズレベルが高いことが明らかになったもので、それぞれの原波形に低周波数帯の成分をより多く含むためである。
このことは、自由振動仮定法を用いた場合でも(当然、初期速度推定法を用いた場合も)、比較的低いノイズレベルの中央加速度センサを用いる必要があることを示唆している。
In FIGS. 21 and 22, a corrected displacement waveform (indicated by a broken line) calculated by the free vibration assumption method calculated using the original waveform measured by the central acceleration sensors C and D and a displacement response calculated by the initial velocity assumption method All the results (shown by dotted lines) are far from the measurement results (shown by solid lines) of the laser displacement meter. That is, the central acceleration sensors C and D have been found to have high noise levels also from the results of stationary tests, and each original waveform contains more components of the low frequency band.
This implies that it is necessary to use a central acceleration sensor with a relatively low noise level, even when using the free vibration assumption method (of course, also using the initial velocity estimation method).

(測定誤差の影響)
次に、本発明の自由振動仮定法その1と非特許文献1に開示された初期速度推定法との双方における測定誤差に起因する誤差について検討する。
今、サンプリングレートfs[Hz](測定間隔dt=1/fs[秒])でT秒間の測定を行い、n=T・fsの測定点において加速度を測定した時を考える。そうすると、i番目の測定点で測定された加速度aiは、i番目の測定点での真の加速度Aiに、i番目の測定点での加速度の測定誤差Eiを加えたものである(ai=Ai+Ei、i=1、2、3・・・n)。なお、測定誤差Eiは標準偏差σの正規分布に従って発生するランダムノイズであるとする。
そうすると、i番目の測定点で測定された加速度aiに対して、初期速度推定法または自由振動仮定法その1によって境界条件(初期条件および末期条件)を満たすように矩形則に従って二階数値積分を行うと、それぞれの手法による変位式が得られる。このとき、計算結果には、加速度に含まれるノイズを源とする誤差、仮定した境界条件に起因する誤差、および数値積分時に発生する積分誤差が含まれるが、数値積分時に発生する積分誤差を検討することがここでの目的では無いため、数値積分誤差は考慮しない。
(Influence of measurement error)
Next, errors due to measurement errors in both the free vibration hypothesis method 1 of the present invention and the initial velocity estimation method disclosed in Non-Patent Document 1 will be examined.
Now, measurement for T seconds is performed at a sampling rate fs [Hz] (measurement interval dt = 1 / fs [seconds]), and it is assumed that acceleration is measured at a measurement point of n = T · fs. Then, the acceleration ai measured at the i-th measurement point is obtained by adding the measurement error Ei of the acceleration at the i-th measurement point to the true acceleration Ai at the i-th measurement point (ai = Ai + Ei , I = 1, 2, 3 ... n). The measurement error Ei is assumed to be random noise generated according to a normal distribution of the standard deviation σ.
Then, with respect to the acceleration ai measured at the i-th measurement point, second-order numerical integration is performed according to the rectangular law so as to satisfy the boundary conditions (initial conditions and terminal conditions) by the initial velocity estimation method or free vibration hypothesis method 1 And the displacement formula by each method is obtained. At this time, the calculation results include an error originating from noise contained in the acceleration, an error originating from the assumed boundary conditions, and an integration error generated at the time of numerical integration, but the integration error generated at the time of numerical integration is considered The numerical integration error is not taken into consideration, as this is not the purpose here.

そして、車両が橋梁に進入してから退出するまでの時間がT秒間であったとすると、車両が橋梁の中央にいる時(T/2秒の時)に変位が最大になるため、この時に測定誤差も最大になると考えられる。
そして、それぞれの手法によって得られた変位式を独立の変数の和に書き改め、誤差の分散を求めると、初期速度推定法における誤差の分散は「T/(192・fs)」に比例し、自由振動仮定法その1における誤差の分散は「T/(48・fs)」に比例する式が得られる(式の導出過程の記載を省略する)。
すなわち、誤差は、誤差の分散の平方根であるから、初期速度推定法その1における誤差は、自由振動仮定法における誤差の1/2(=√(48/192))になることが明らかになる。
And if the time from the vehicle entering and leaving the bridge is T seconds, the displacement will be maximum when the vehicle is at the center of the bridge (at T / 2 seconds), so measure at this time The error is also considered to be the largest.
Then, when the displacement formula obtained by each method is rewritten as the sum of independent variables and the variance of the error is determined, the variance of the error in the initial velocity estimation method is proportional to “T 3 / (192 · fs)”. An equation is obtained in which the variance of the error in the free vibration assumption method 1 is proportional to "T 3 / (48 · fs)" (description of the derivation process of the equation is omitted).
That is, since the error is the square root of the variance of the error, it becomes clear that the error in the initial velocity estimation method 1 becomes 1/2 (= √ (48/192)) of the error in the free vibration hypothesis method .

そうすると、本発明の自由振動仮定法その1は、非特許文献1に開示された初期速度推定法と比較して、前記のように数値積分の積分区間(強制振動区間)や境界条件が、より正確であることに加え、ここで検討したように中央加速度センサの測定誤差の影響を、より受け難い優れた手法であると言うことができる。   Then, as compared with the initial velocity estimation method disclosed in Non-Patent Document 1, the free oscillation assumption method 1 of the present invention is more effective for the integration interval (forced vibration interval) and the boundary condition of numerical integration as described above. In addition to being accurate, the effects of measurement errors of the central acceleration sensor as discussed here can be said to be a better approach that is less susceptible.

[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を、構造物として橋梁を例にして、図面を参照して具体的に説明する。
図23〜図26は本発明の実施の形態2に係る加速度記録を用いた変位応答算出法(以下「自由振動仮定法その2(Free vibration method-2)」と称す)を説明するものであって、図23はフローチャート、図24は図23に示されたフローチャートを補足説明するための測定記録および算出結果の関係を示す関係図、図25は周波数領域における自由振動に対応した速度波形、図26は周波数領域における自由振動に対応した変位波形である。
なお、実施の形態1(自由振動仮定法その1)と同じ内容のステップおよび図面には、同じ番号および図番を付し、説明を一部省略する。
Second Embodiment
Next, the displacement response calculation method using the acceleration recording according to the second embodiment of the present invention will be specifically described by taking a bridge as an example of a structure and referring to the drawings.
FIGS. 23 to 26 illustrate a displacement response calculation method using acceleration recording according to a second embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “free vibration method 2”). FIG. 23 is a flowchart, FIG. 24 is a relationship diagram showing the relationship between measurement records and calculation results for supplementarily explaining the flowchart shown in FIG. 23, FIG. 25 is a velocity waveform corresponding to free vibration in the frequency domain, Reference numeral 26 denotes a displacement waveform corresponding to free vibration in the frequency domain.
The same reference numerals and reference numerals are given to steps and drawings having the same contents as the first embodiment (the free vibration assumption method 1), and the description will be partially omitted.

(S1:強制振動区間の特定)
まず、中央加速度センサ10が検知した原波形を利用して「車両検知」を実施し、する(S1、図3参照)。すなわち、加速度の変化から車両の車両進入時刻Taおよび車両退出時刻Tbを特定し、強制振動区間と自由振動区間とに分ける(図9参照)。
(S1: Identification of forced vibration section)
First, "vehicle detection" is performed using the original waveform detected by the central acceleration sensor 10 (S1, see FIG. 3). That is, the vehicle approach time Ta and the vehicle exit time Tb of the vehicle are specified from the change in acceleration, and divided into a forced vibration section and a free vibration section (see FIG. 9).

(S2、S3:周波数領域における加速度の算出)
次に、原波形(図9参照)に対してフーリエ変換を行い、周波数領域における加速度波形を算出する(S2、図10参照)。
そして、低周波数帯(1.0Hz以下)および直流成分(重力成分)を取り除き、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形を算出する(S3、図11参照)。
(S2, S3: Calculation of acceleration in frequency domain)
Next, Fourier transformation is performed on the original waveform (see FIG. 9) to calculate an acceleration waveform in the frequency domain (S2, see FIG. 10).
Then, the low frequency band (1.0 Hz or less) and the direct current component (gravity component) are removed, and an acceleration waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain is calculated (S3, see FIG. 11).

(S4:積分開始時刻および積分終了時刻の特定)
次に、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形(図11参照)に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動区間の振動である自由振動に対応した加速度波形を算出する(S5、図12参照)。そこで、積分開始時刻T0および積分終了時刻T1を特定する。
(S4: Specify integration start time and integration end time)
Next, the inverse Fourier transform is performed on the acceleration waveform (see FIG. 11) corresponding to the free vibration in the frequency domain to calculate the acceleration waveform corresponding to the free vibration which is the vibration of the free vibration section in the time domain (S5, See Figure 12). Therefore, the integration start time T0 and the integration end time T1 are specified.

(S21、S22:周波数領域における速度および変位の算出)
次に、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形(図11参照)を積分して、周波数領域における自由振動に対応した速度波形を算出する(S21、図25参照)。
そして、周波数領域における自由振動に対応した速度波形(図12参照)を積分して、周波数領域における自由振動に対応した変位波形を算出する(S22、図26参照)。
このとき、前記積分の区間を、積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの区間にしているため、算出精度が高くなっている。すなわち、加速度が0(ゼロ)でない時刻によって規定された積分区間において積分してしまうと、誤差を含んだデータを積分することになり、精度が損なわれるからである。
このとき、積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの1つの区間に代えて、積分開始時刻T0から車両侵入時刻Taまでの区間と、車両退出時刻Tbから積分終了時刻T1までの区間との2つの区間にしてもよい。
なお、本発明は積分区間を積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの区間に限定するものではなく、車両侵入時刻Taより前の所定の時刻から、車両退出時刻Tbより後の所定の時刻までであってもよい。
(S21, S22: Calculation of velocity and displacement in the frequency domain)
Next, the acceleration waveform (see FIG. 11) corresponding to the free vibration in the frequency domain is integrated to calculate the velocity waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain (S21, see FIG. 25).
Then, the velocity waveform (see FIG. 12) corresponding to the free vibration in the frequency domain is integrated to calculate a displacement waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain (S22, see FIG. 26).
At this time, since the section of the integration is a section from the integration start time T0 to the integration end time T1, the calculation accuracy is high. That is, if integration is performed in an integration interval defined by a time when acceleration is not 0 (zero), data including an error is integrated, and accuracy is lost.
At this time, instead of one section from the integration start time T0 to the integration end time T1, 2 of a section from the integration start time T0 to the vehicle intrusion time Ta and a section from the vehicle exit time Tb to the integration end time T1 It may be one section.
The present invention does not limit the integration interval to the interval from integration start time T0 to integration end time T1, but from a predetermined time before vehicle intrusion time Ta to a predetermined time after vehicle exit time Tb. It may be

(S23、S24:境界条件の特定)
次に、周波数領域における自由振動に対応した速度波形(図25参照)に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動区間の振動である自由振動に対応した速度波形を算出する(S23、図13参照)。そこで、速度の境界条件として、算出した速度波形における進入時刻Taの速度および退出時刻Tbの速度を特定し、それぞれ「初期速度Va」および「末期速度Vb」とする。
さらに、周波数領域における自由振動に対応した変位波形(図26参照)に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した変位波形を算出する(S24、図14参照)。そこで、変位の境界条件として、算出した変位波形における進入時刻Taの変位および退出時刻Tbの変位を特定し、それぞれ「初期変位Ua」および「末期変位Ub」とする。
(S23, S24: Identification of boundary conditions)
Next, inverse Fourier transform is performed on the velocity waveform (see FIG. 25) corresponding to the free vibration in the frequency domain to calculate the velocity waveform corresponding to the free vibration which is the vibration of the free vibration section in the time domain (S23, See Figure 13). Therefore, as the boundary condition of the velocity, the velocity of the entering time Ta and the velocity of the leaving time Tb in the calculated velocity waveform are specified, and are respectively defined as the “initial velocity Va” and the “end velocity Vb”.
Furthermore, the inverse Fourier transform is performed on the displacement waveform (see FIG. 26) corresponding to the free vibration in the frequency domain, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated (S24, see FIG. 14). Therefore, as the boundary conditions of displacement, the displacement of the entering time Ta and the displacement of the leaving time Tb in the calculated displacement waveform are specified, and are respectively referred to as an “initial displacement Ua” and an “end displacement Ub”.

(S7、S8:強制振動区間の速度の算出)
次に、強制振動区間の原波形(加速度記録、図9参照)に対応して一階数値積分を行って、強制振動区間を含む区間の速度波形を算出する(S7、図15参照)。
さらに、算出した速度波形(図15参照)からドリフト成分Cを差し引いて、速度の境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形を算出する(S8、図16参照)。
(S7, S8: Calculation of velocity of forced vibration section)
Next, first-order numerical integration is performed corresponding to the original waveform (acceleration recording, see FIG. 9) of the forced vibration section, and the velocity waveform of the section including the forced vibration section is calculated (S7, see FIG. 15).
Furthermore, the drift component C is subtracted from the calculated velocity waveform (see FIG. 15) to calculate a corrected velocity waveform of a section including a forced vibration section that satisfies the velocity boundary condition (see S8 and FIG. 16).

(S9、S10:強制振動区間の変位の算出)
次に、速度の境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形(図16)に対応して一階数値積分を行い、強制振動区間を含む区間の変位波形を算出する(S9、図17参照)。
最後に、算出した変位波形(図17参照)からドリフト成分Dを差し引いて、変位の境界条件を満たす強制振動区間の変位波形(補正変位波形)を算出する(S10、図18参照)。
(S9, S10: Calculation of displacement of forced vibration section)
Next, first-order numerical integration is performed corresponding to the corrected velocity waveform (FIG. 16) of the section including the forced vibration section that satisfies the velocity boundary condition, and the displacement waveform of the section including the forced vibration section is calculated (S9, FIG. 17).
Finally, the drift component D is subtracted from the calculated displacement waveform (see FIG. 17) to calculate a displacement waveform (corrected displacement waveform) of the forced vibration section that satisfies the boundary condition of displacement (S10, see FIG. 18).

(作用効果)
以上のように自由振動仮定法その2は、周波数領域において速度および変位を算出する点(S21、S22)が、周波数領域において速度および変位を算出しない自由振動仮定法その1と相違するものの、これを除く点は自由振動仮定法その1に同じである。
したがって、自由振動仮定法その2によると、自由振動仮定法その1の作用効果と同じように、高精度の変位波形(補正変位波形)が得られる。
なお、自由振動仮定法その2による算定結果は、自由振動仮定法その1による算定結果と同じである(厳密には相違する場合がある)ため、自由振動仮定法その1による算定結果を示す図12〜図18を流用している。
(Action effect)
As described above, the free vibration assumption method 2 differs in the points (S21, S22) for calculating the velocity and displacement in the frequency domain from the free vibration assumption method 1 in which the velocity and displacement are not calculated in the frequency domain. The points except for are the same as the free vibration assumption method 1.
Therefore, according to the free vibration assumption method 2, as with the effect of the free vibration assumption method 1, a highly accurate displacement waveform (corrected displacement waveform) is obtained.
Note that the calculation result by the free vibration assumption method 2 is the same as the calculation result by the free vibration assumption method 1 (it may be strictly different), so the figure showing the calculation result by the free vibration assumption method 1 12 to 18 are used.

[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3に係る加速度記録を用いた変位応答算出法を、構造物として橋梁を例にして、図面を参照して具体的に説明する。
図27および図28は本発明の実施の形態3に係る加速度記録を用いた変位応答算出法(以下「自由振動仮定法その3(Free vibration method-3)」と称す)を説明するものであって、図27はフローチャート、図28は図27に示されたフローチャートを補足説明するための測定記録および算出結果の関係を示す関係図である。
Third Embodiment
Next, a displacement response calculation method using acceleration recording according to the third embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking a bridge as an example of a structure.
FIG. 27 and FIG. 28 illustrate the displacement response calculation method using acceleration recording according to the third embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the free vibration assumption method 3”). FIG. 27 is a flowchart, and FIG. 28 is a relationship diagram showing the relationship between measurement records and calculation results for supplementarily explaining the flowchart shown in FIG.

図27および図28において、自由振動仮定法その3は以下のステップを有する。なお、自由振動仮定法その3は、実施の形態1において説明した自由振動仮定法その1と同様に、強制振動における速度および変位についての境界条件を特定する前半ステップと、かかる境界条件を満たすように原波形から補正変位波形を算出する後半ステップとを有している。
但し、実施の形態3における境界条件を特定する前半ステップは、原波形をフィルタリングする点が、フーリエ変換および逆フーリエ変換を用いる実施の形態1と相違しているものの、これを除くステップは実施の形態1に同じであるから、同じ内容のステップおよび図面には、同じ番号および図番を付し、説明を一部省略する。
In FIGS. 27 and 28, the free vibration assumption method 3 has the following steps. In the free vibration assumption method 3, as in the free vibration assumption method 1 described in the first embodiment, the first half step of specifying the boundary conditions for the velocity and displacement in forced vibration and the boundary conditions are satisfied. And the second half step of calculating the corrected displacement waveform from the original waveform.
However, in the first half step of specifying the boundary conditions in the third embodiment, although the point of filtering the original waveform is different from that of the first embodiment using the Fourier transform and the inverse Fourier transform, the steps other than this are the steps. Since the steps are the same as in the first embodiment, the same steps and drawings have the same reference numerals and reference numerals, and a part of the description will be omitted.

(S1:強制振動区間の特定)
まず、中央加速度センサ10が検知した原波形を利用して「車両検知」を実施する(S21)と共に、車両進入時刻Taおよび車両退出時刻Tbを特定し、強制振動区間と自由振動区間とに分ける(図9参照)。
(S1: Identification of forced vibration section)
First, the vehicle detection time Ta and the vehicle exit time Tb are specified together with "vehicle detection" using the original waveform detected by the central acceleration sensor 10 (S21), and divided into a forced vibration section and a free vibration section (See Figure 9).

(S31:自由振動の加速度の算出および積分開始時刻および積分終了時刻の特定)
そして、低周波数帯を除去する(1.0Hz超えを通過させる)フィルタ(Highpass Filter)によって原波形(図9参照)をフィルタリングし、自由振動に対応した加速度波形を算出する(S31、図12参照)。そこで、車両進入時刻Ta(初期時刻に相当する)よりも前の時刻において加速度が0(ゼロ)になる積分開始時刻T0と、車両退出時刻Tb(末期時刻に相当する)よりも後の時刻において加速度が0(ゼロ)になる積分終了時刻T1とを特定する。
(S31: Calculation of acceleration of free vibration and identification of integration start time and integration end time)
Then, the original waveform (see FIG. 9) is filtered by a filter (highpass filter) that removes low frequency bands (passes over 1.0 Hz), and an acceleration waveform corresponding to free vibration is calculated (S31, see FIG. 12) ). Therefore, at integration start time T0 at which the acceleration becomes 0 (zero) at a time before vehicle entry time Ta (corresponding to the initial time) and at a time later than vehicle exit time Tb (corresponding to the end time) The integration end time T1 at which the acceleration becomes 0 (zero) is specified.

(S32、S33:境界条件の特定)
次に、自由振動に対応した加速度波形(図9参照)を一階数値積分して、自由振動に対応した速度波形を算出する(S32、図13参照)。そこで、速度の境界条件として、車両進入時刻Taおよび車両退出時刻Tbにおける速度を、それぞれ初期速度Vaおよび末期速度Vbとして特定する。
さらに、自由振動に対応した速度波形を一階数値積分して、自由振動に対応した変位波形を算出する(S33、図14参照)。そこで、変位の境界条件として、車両進入時刻Taおよび車両退出時刻Tbにおける変位を、それぞれ初期変位Uaおよび末期変位Ubとして特定する。
このとき、前記一階数値積分の積分区間を、積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの区間にしているため、算出精度が高くなっている。なお、積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの1つの区間に代えて、積分開始時刻T0から車両侵入時刻Taまでの区間と、車両退出時刻Tbから積分終了時刻T1までの区間との2つの区間にしてもよい。
なお、本発明は積分区間を積分開始時刻T0から積分終了時刻T1までの区間に限定するものではなく、車両侵入時刻Taより前の所定の時刻から、車両退出時刻Tbより後の所定の時刻までであってもよい。
(S32, S33: Identification of boundary conditions)
Next, the acceleration waveform (see FIG. 9) corresponding to the free vibration is first-order numerically integrated to calculate the velocity waveform corresponding to the free vibration (S32, see FIG. 13). Therefore, the speeds at the vehicle entry time Ta and the vehicle exit time Tb are specified as the initial speed Va and the end speed Vb, respectively, as the speed boundary conditions.
Further, the velocity waveform corresponding to the free vibration is subjected to first-order numerical integration, and a displacement waveform corresponding to the free vibration is calculated (S33, see FIG. 14). Therefore, the displacement at the vehicle entry time Ta and the vehicle exit time Tb is specified as an initial displacement Ua and an end displacement Ub, respectively, as boundary conditions of displacement.
At this time, since the integration interval of the first-order numerical integration is from the integration start time T0 to the integration end time T1, the calculation accuracy is high. It should be noted that instead of one section from integration start time T0 to integration end time T1, two sections from integration start time T0 to vehicle intrusion time Ta and two sections from vehicle exit time Tb to integration end time T1 It may be a section.
The present invention does not limit the integration interval to the interval from integration start time T0 to integration end time T1, but from a predetermined time before vehicle intrusion time Ta to a predetermined time after vehicle exit time Tb. It may be

(S7、S8:強制振動区間の速度の算出)
次に、強制振動区間の原波形(加速度記録、図9参照)に対応して一階数値積分を行って、強制振動区間を含む区間の速度波形を算出する(S7、図15参照)。
さらに、算出した速度波形(図15参照)からドリフト成分Cを差し引いて、速度の境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形を算出する(S8、図16参照)。
(S7, S8: Calculation of velocity of forced vibration section)
Next, first-order numerical integration is performed corresponding to the original waveform (acceleration recording, see FIG. 9) of the forced vibration section, and the velocity waveform of the section including the forced vibration section is calculated (S7, see FIG. 15).
Furthermore, the drift component C is subtracted from the calculated velocity waveform (see FIG. 15) to calculate a corrected velocity waveform of a section including a forced vibration section that satisfies the velocity boundary condition (see S8 and FIG. 16).

(S9、S10:強制振動区間の変位の算出)
次に、速度の境界条件を満たす強制振動区間を含む区間の補正速度波形(図16参照)に対応して一階数値積分を行い、強制振動区間を含む区間の変位波形を算出する(S9、図17参照)。
最後に、算出した変位波形(図17参照)からドリフト成分Dを差し引いて、変位の境界条件を満たす強制振動区間の変位波形(補正変位波形)を算出する(S10、図18参照)。
(S9, S10: Calculation of displacement of forced vibration section)
Next, first-order numerical integration is performed corresponding to the corrected velocity waveform (see FIG. 16) of the section including the forced vibration section satisfying the velocity boundary condition, and the displacement waveform of the section including the forced vibration section is calculated (S9, See Figure 17).
Finally, the drift component D is subtracted from the calculated displacement waveform (see FIG. 17) to calculate a displacement waveform (corrected displacement waveform) of the forced vibration section that satisfies the boundary condition of displacement (S10, see FIG. 18).

(作用効果)
以上のように自由振動仮定法その3は、フィルタリングによって自由振動の加速度を算出するステップ(S31)を実行する点が、フーリエ変換およびフーリエ逆変換をよって自由振動の加速度を算出するステップ(S2〜S4)を実行する自由振動仮定法その1と相違するものの、これを除くステップは自由振動仮定法その1に同じである。
したがって、自由振動仮定法その3は、フーリエ変換およびフーリエ逆変換を行わないから、算出が簡素で、迅速に変位波形(補正変位波形)を得ることができという作用効果を奏する共に、自由振動仮定法その1と同じ作用効果を奏する。
なお、自由振動仮定法その3による算定結果は、自由振動仮定法その1による算定結果と同じである(厳密には相違する場合がある)ため、自由振動仮定法その1による算定結果を示す図12〜図18を流用している。
(Action effect)
As described above, the free vibration assumption method 3 executes the step of calculating the acceleration of free vibration by filtering (S31), the step of calculating the acceleration of free vibration by Fourier transform and inverse Fourier transform (S2 to S2) The free vibration hypothesis method for carrying out S4) is the same as step 1 except for the free vibration hypothesis method 1 except for this.
Therefore, since the free vibration assumption method 3 does not perform the Fourier transform and the inverse Fourier transform, the calculation is simple, and it has an operation effect that the displacement waveform (corrected displacement waveform) can be obtained quickly, and the free vibration assumption It produces the same effect as the first part of the law.
Note that the calculation result by the free vibration assumption method No. 3 is the same as the calculation result by the free vibration assumption method No. 1 (it may be strictly different), so the figure showing the calculation result by the free vibration assumption method no. 12 to 18 are used.

以上、本発明を、構造物として橋梁を例にして、実施の形態1〜実施の形態3をもとに説明したが、これらは例示であり、構造物の選定や、それらの各構成要素(各ステップ)の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the first to third embodiments, taking a bridge as an example of a structure as an example, but these are exemplifications, and the selection of the structure and the respective components thereof It will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made by combining the respective steps) and such modifications are also within the scope of the present invention.

本発明に係る加速度記録を用いた変位応答算出法は、構造物に作用する外力による変位応答を高い精度で把握可能であるから、橋梁に限定されることなく、各種構造物の外力による変位応答を算出する手法として広く利用することができる。   The displacement response calculation method using the acceleration recording according to the present invention can grasp the displacement response due to the external force acting on the structure with high accuracy, so the displacement response due to the external force of various structures is not limited to the bridge. It can be widely used as a method of calculating

10 中央加速度センサ
20 データレコーダ
30 演算部(CPU)
40 表示部
100 変位応答算出装置
10 central acceleration sensor 20 data recorder 30 arithmetic unit (CPU)
40 Display Unit 100 Displacement Response Calculation Device

Claims (7)

外力が作用した際の構造物の変位応答を算出する加速度記録を用いた変位応答算出法であって、
前記構造物に設置された中央加速度センサによって測定された加速度記録である原波形に基づいて、前記構造物への外力の作用が始まる時刻である初期時刻および前記構造物への外力の作用が終了する時刻である末期時刻を特定し、前記初期時刻から前記末期時刻までの時間帯を強制振動区間とする第1ステップと、
前記原波形に対してフーリエ変換を行い、周波数領域における加速度波形を算出する第2ステップと、
前記周波数領域における加速度波形について低周波数帯を取り除き、周波数領域における自由振動に対応した加速度波形を算出する第3ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した加速度波形に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した加速度波形を算出し、前記時間領域における自由振動に対応した加速度波形について、前記初期時刻よりも前の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分開始時刻と、前記末期時刻よりも後の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分終了時刻とを特定する第4ステップと、
前記時間領域における自由振動に対応した加速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として一階数値積分して、時間領域における自由振動に対応した速度波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した速度波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における速度をそれぞれ初期速度および末期速度として特定する第5ステップと、
前記時間領域における自由振動に対応した速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として一階数値積分して、時間領域における自由振動に対応した変位波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した変位波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における変位をそれぞれ初期変位および末期変位として特定する第6ステップと、
前記原波形を、前記初期時刻から前記末期時刻までを積分区間として一階数値積分して、強制振動区間を含む区間の速度波形を算出する第7ステップと、
前記強制振動区間を含む区間の速度波形のうち、強制振動区間の速度波形からドリフト成分を差し引いて、強制振動区間の速度波形の前記初期時刻および前記末期時刻における速度が、それぞれ前記初期速度および前記末期速度になるように補正して、強制振動区間を含む区間の補正速度波形を算出する第8ステップと、
前記強制振動区間を含む区間の補正速度波形を、前記初期時刻から前記末期時刻までを積分区間として一階数値積分して、強制振動区間を含む区間の変位波形を算出する第9ステップと、
前記強制振動区間を含む区間の変位波形のうち、強制振動区間の変位波形からドリフト成分を差し引いて、強制振動区間の変位波形の前記初期時刻および前記末期時刻における変位が、それぞれ前記初期変位および前記末期変位になるように補正して、強制振動区間の補正変位波形を算出する第10ステップとを有することを特徴とする加速度記録を用いた変位応答算出法。
A displacement response calculation method using acceleration recording, which calculates a displacement response of a structure when an external force acts,
Based on the original waveform which is an acceleration record measured by the central acceleration sensor installed in the structure, the initial time that is the time when the action of the external force on the structure starts and the action of the external force on the structure end A first step of specifying an end time which is a time to be performed, and setting a time zone from the initial time to the end time as a forced vibration section;
A second step of performing Fourier transform on the original waveform to calculate an acceleration waveform in a frequency domain;
A third step of removing a low frequency band of the acceleration waveform in the frequency domain and calculating an acceleration waveform corresponding to a free vibration in the frequency domain;
The inverse Fourier transform is performed on the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain to calculate the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain, and the acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain is the initial time Specifying an integration start time at which acceleration becomes 0 (zero) at a time before time and an integration end time at which acceleration becomes 0 (zero) at a time later than the end time With 4 steps,
The acceleration waveform corresponding to the free vibration in the time domain is first-order numerically integrated with the integration interval from the integration start time to the integration end time to calculate a velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain, A fifth step of specifying the velocity at the initial time and the end time as an initial velocity and an end velocity, respectively, for the velocity waveform corresponding to the free vibration of the region;
The velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is first-order numerically integrated with the integration interval from the integration start time to the integration end time, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated. A sixth step of identifying displacements at the initial time and the end time as the initial displacement and the end displacement, respectively, for a displacement waveform corresponding to a free vibration of the region;
A seventh step of calculating a velocity waveform of a section including a forced vibration section by first-order numerical integration of the original waveform as an integral section from the initial time to the terminal time;
Among the velocity waveforms in the section including the forced vibration section, the drift component is subtracted from the velocity waveform in the forced vibration section, and the velocity at the initial time and the end time of the velocity waveform in the forced vibration section is respectively the initial velocity and the velocity. An eighth step of calculating a corrected velocity waveform of a section including a forced vibration section by performing correction so as to obtain an end velocity;
A ninth step of calculating a displacement waveform of a section including a forced vibration section by first-order numerical integration of the corrected velocity waveform of the section including the forced vibration section, with the interval from the initial time to the end time as an integral section;
Of the displacement waveform of the section including the forced vibration section, the drift component is subtracted from the displacement waveform of the forced vibration section, and the displacement at the initial time and the end time of the displacement waveform of the forced vibration section is respectively the initial displacement and the displacement correcting the so end-stage displacement, displacement response calculating method using the acceleration record and having a tenth step of calculating a correction displacement waveform of the forced vibration region.
前記第4ステップの後に、前記第5ステップおよび前記第6ステップに代えて、
前記周波数領域における自由振動に対応した加速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として積分して、周波数領域における自由振動に対応した速度波形を算出する第21ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した速度波形を、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間として積分して、周波数領域における自由振動に対応した変位波形を算出する第22ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した速度波形に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した速度波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した速度波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における速度をそれぞれ初期速度および末期速度として特定する第23ステップと、
前記周波数領域における自由振動に対応した変位波形に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域における自由振動に対応した変位波形を算出し、該時間領域の自由振動に対応した変位波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における変位をそれぞれ初期変位および末期変位として特定する第24テップと、を有し、
前記第24ステップの後に、前記第7ステップから前記第10ステップを順次実行することを特徴とする請求項1記載の加速度記録を用いた変位応答算出法。
After the fourth step, instead of the fifth step and the sixth step,
21. A 21st step of integrating an acceleration waveform corresponding to free vibration in the frequency domain as an integration section from the integration start time to the integration end time to calculate a velocity waveform corresponding to free vibration in the frequency domain;
A speed step of integrating a velocity waveform corresponding to free vibration in the frequency domain as an integral section from the integration start time to the integration end time to calculate a displacement waveform corresponding to free vibration in the frequency domain;
The inverse Fourier transform is performed on the velocity waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain, the velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated, and the velocity waveform corresponding to the free vibration in the time domain is the initial time And 23) specifying the velocity at the end time as an initial velocity and an end velocity, respectively.
The inverse Fourier transform is performed on the displacement waveform corresponding to the free vibration in the frequency domain, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is calculated, and the displacement waveform corresponding to the free vibration in the time domain is the initial time And 24th step for identifying the displacement at the end time as the initial displacement and the end displacement, respectively.
The displacement response calculation method using acceleration recording according to claim 1, wherein the seventh step to the tenth step are sequentially executed after the twenty-fourth step.
前記加速度記録から低周波数帯を除去したものを、前記自由振動における加速度波形にすることを特徴とする請求項1記載の加速度記録を用いた変位応答算出法。   The displacement response calculation method using acceleration recording according to claim 1, wherein an acceleration waveform in the free vibration is obtained by removing a low frequency band from the acceleration recording. 前記第1ステップの後に、前記第2ステップから前記第6ステップに代えて、
前記原波形を、低周波数帯を除去するフィルタによってフィルタリングして、自由振動に対応した加速度波形を算出する第31ステップと、
前記自由振動に対応した加速度波形に対応して一階数値積分して、自由振動に対応した速度波形を算出し、該自由振動に対応した速度波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における速度をそれぞれ初期速度および末期速度として特定する第32ステップと、
前記自由振動に対応した速度波形に対して一階数値積分して、自由振動に対応した変位波形を算出し、該自由振動に対応した変位波形について、前記初期時刻および前記末期時刻における変位をそれぞれ初期変位および末期変位として特定する第33テップとを有し、
前記第33ステップの後に、前記第7ステップから前記第10ステップを順次実行することを特徴とする請求項1記載の加速度記録を用いた変位応答算出法。
After the first step, instead of the second step to the sixth step,
Calculating an acceleration waveform corresponding to a free vibration by filtering the original waveform with a filter for removing a low frequency band;
The first-order numerical integration is performed corresponding to the acceleration waveform corresponding to the free vibration, the velocity waveform corresponding to the free vibration is calculated, and the velocity waveform at the initial time and the end time is calculated for the velocity waveform corresponding to the free vibration. A thirty-second step of identifying the initial velocity and the terminal velocity respectively;
The displacement waveform corresponding to the free vibration is calculated by first-order numerical integration of the velocity waveform corresponding to the free vibration, and the displacement at each of the initial time and the terminal time is calculated for the displacement waveform corresponding to the free vibration. And 33rd step identified as initial displacement and end displacement,
The displacement response calculation method using acceleration recording according to claim 1, wherein the seventh step to the tenth step are sequentially executed after the thirty-third step.
前記第31ステップにおいて、前記初期時刻よりも前の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分開始時刻と、前記末期時刻よりも後の時刻において加速度が0(ゼロ)になる時刻である積分終了時刻とを特定し、
前記第32ステップおよび前記第33ステップにおける一階数値積分は、前記積分開始時刻から前記積分終了時刻までを積分区間とすることを特徴とする請求項4記載の加速度記録を用いた変位応答算出法。
In the 31st step, an integration start time at which the acceleration becomes 0 (zero) at a time before the initial time, and a time at which the acceleration becomes 0 (zero) at a time after the end time Identify an integration end time,
5. The displacement response calculation method using acceleration recording according to claim 4, wherein the first-order numerical integration in the 32nd step and the 33rd step takes an integration interval from the integration start time to the integration end time. .
前記初期時刻および末期時刻をそれぞれ、前記加速度記録における加速度が変化する時刻にすることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の加速度記録を用いた変位応答算出法。   The displacement response calculation method using the acceleration recording according to any one of claims 1 to 5, wherein the initial time and the end time are respectively set to times at which the acceleration in the acceleration recording changes. 前記中央加速度センサは、前記変位波形を算出するための加速度記録を測定する中央加速度センサと、前記初期時刻および前記末期時刻を特定するための加速度記録を測定する中央加速度センサとによって構成されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の加速度記録を用いた変位応答算出法。   The central acceleration sensor is configured by a central acceleration sensor that measures an acceleration record for calculating the displacement waveform, and a central acceleration sensor that measures an acceleration record for identifying the initial time and the end time. The displacement response calculation method using the acceleration recording according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
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