JP6736007B2 - Method for detecting deterioration of structures, etc. and vibration absorber used therefor - Google Patents
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Description
この発明は、構造物等の劣化検知方法およびそれに使用する感振器に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting deterioration of a structure or the like and a vibration sensor used for the method.
昨今において、鉄道用などの配電用、通信用の支柱が倒れて大きな事故となり兼ねない傾向が指摘されている。それは車両が通過することによって、その振動が伝わり劣化した支柱が倒壊に至る、または経年劣化などでその劣化が進むとその固有振動数が変化(低下)し、より低周波の振動で振動するに至る。ここで一例として、鉄道会社所有の線路脇の支柱の固有振動数は3〜4Hzであるが、経年劣化などで固有振動数が1.5〜2Hzとなる。このようにこれらの支柱などは当初は固有振動数が高く、それは叩いたときに高い音を発するが、劣化に伴いその固有振動数が低下すると、低い音となることが知られている。従来、これらの支柱などの経年劣化を知る方策としては、熟練した作業員がハンマーなどで叩いて、その音が低音になることから、その異常を検知、確認することが行われている。 In recent years, it has been pointed out that there is a tendency that columns for power distribution such as railroad and communication may fall and cause a serious accident. When a vehicle passes by, its vibrations are transmitted and the deteriorated pillars collapse, or as the deterioration progresses due to deterioration over time, its natural frequency changes (decreases), causing vibrations at lower frequency. Reach Here, as an example, the natural frequency of the pillar beside the track owned by the railway company is 3 to 4 Hz, but the natural frequency is 1.5 to 2 Hz due to deterioration over time. As described above, these struts and the like have a high natural frequency at the beginning and emit a high sound when hit, but it is known that when the natural frequency decreases due to deterioration, the sound becomes low. Conventionally, as a measure for knowing the aged deterioration of these stanchions and the like, a skilled worker hits with a hammer or the like and the sound becomes a low sound, so that the abnormality is detected and confirmed.
この発明は、コンクリート製などを主材とする構造物、たとえば鉄道線路脇の支柱などの構造物の固有振動数が、その劣化に伴い減少することに着目して、その劣化を検知する方法およびそれに使用する有効な機械的感振器を提供することを目的とする。 The present invention focuses on the fact that the natural frequency of a structure mainly made of concrete, for example, a structure such as a pillar on the side of a railroad track, decreases with its deterioration, and a method for detecting the deterioration, The purpose is to provide an effective mechanical vibration absorber for use therein.
函B内に、磁力が調整された磁石Mによって吸着垂下された落下型または非落下型の感知体1、1’を設けた設定周波数1.5〜2Hz程度の感振器A、A’を構造物に取り付け、外部からの振動が与えられたとき、前記構造物の強度が正常ならば、その構造物が共振しても、感知体1,1’は落下せず、また感知体1’は、感知体1’の真下に設けたリードスイッチの眞上を、感知体1’の感知体用磁石が移動して、リードスイッチのon−offを繰り返し、前記構造物が劣化すると、前記構造物は前記設定周波数で振動するようになり、前記感振器A,A’は共振して感知体1が落下し、感知体1’はリードスイッチのon−offを中止し、これらの感知体1,1’の動きを外部に伝えるようにしたことを特徴とする構造物の劣化検知方法、
および函B内において、支持台5の中心部に取り付けた磁石Mの中心に、上方部において逆円錘形の大徑部2を有し、それに続く小徑部3の下方部に、錘り部4を取り付けた落下型の感知体1が吸着垂下され、一方、函内の上方から下方に向って取り付けた支持ロッド7を設け、それに連結する作動板8を前記感知体1の下部に配置して設け、前記構造物に取り付け外部からの振動が与えられたとき、その構造物の強度が正常ならば、その構造物が共振しても、感知体1よりも高周波での共振なので感知体1は共振せず、前記構造物が劣化して設定周波数で振動したとき、感知体1はそれに共振するので揺れが大きくなり、磁石Mより離れて落下し、それによって作動板8を作動させ、この作動板8の動きは伝達手段により、外部に伝えるようにしたことを特徴とする前記記載の劣化検知方法に用いられる落下型感振器A、
函B内において、磁石Mの中心部に、上方部において半球状の大徑部2’を有し、それに続く小徑部3の下方部に、錘り部4を取り付けた非落下型の感知体1’が吸着垂下されたことを特徴とする前記記載の劣化検知方法に用いられる非落下型感振器A’、
函B内において、環状の金具rを介して磁石Mの中心部に、上方部において逆円錘形状の大徑部2を有し、それに続く小徑部3の下方部に、錘り部4を取り付けた非落下型の感知体1’が吸着垂下されたことを特徴とする前記記載の劣化検知方法に用いられる非落下型感振器A’、
下面が半球状の磁石Mと、上方部において逆円錘形状の大徑部2を有する感知体1’からなることを特徴とする前記記載の非落下型感振器A’、
磁石Mと、逆円錘形状の大徑部2を有する感知体1’間に、下面が半球状の磁性材の支持金具kを配置したことを特徴とする前記記載の劣化検知方法に用いられる非落下型感振器A’とする。In the box B, the vibration absorbers A and A'having a set frequency of about 1.5 to 2 Hz, in which the drop type or non-fall
In the box B, the magnet M attached to the center of the
In the box B, a non-falling type sensing in which a hemispherical
Inside the box B, a
The non-falling type vibration sensor A′ described above, characterized in that it comprises a magnet M having a hemispherical bottom surface and a
It is used in the above-described deterioration detecting method, characterized in that a support metal fitting k made of a magnetic material having a hemispherical lower surface is arranged between a magnet M and a
この発明は、コンクリート製などを主材とする構造物、たとえば鉄道線路脇の支柱、鉄枠製の支柱などの構造物の固有振動数が、その劣化に伴い減少することに着目して、その劣化診断検査のための検知方法およびそれに使用する有効な機械的感振器を提供することができる。それは人が近寄り難いところでも、そこに当初、この発明の感振器を設置しておけば、自動的に構造物などの劣化を判定し、適宜の表示・警報により、常時監視できる構造物等の経年劣化検知方法となり、それに使用する感振器は機械的構成なので堅牢であり、動作が確実に行われる。そしてとくに大掛かりな電源、配線などの必要はない。これにより従来、人手による打音検査に頼っていた経年劣化の判定、判断に代わって、それが確実で容易となり、また長期間、継続的に監視が行われることとなる。 The present invention focuses on the fact that the natural frequency of a structure mainly made of concrete, for example, a railroad track side strut, a structure such as an iron frame strut, decreases with its deterioration. It is possible to provide a detection method for deterioration diagnosis inspection and an effective mechanical vibration detector used therefor. Even if it is difficult for people to get close to it, if you install the vibration absorber of this invention at the beginning, you can automatically determine the deterioration of the structure etc. This is a method for detecting deterioration over time, and the vibration absorber used for it has a mechanical structure, so it is robust and operates reliably. And there is no need for a large-scale power supply or wiring. As a result, instead of the judgment and judgment of aging deterioration which has hitherto relied on a manual tapping sound inspection, this can be done reliably and easily, and continuous monitoring is carried out for a long period of time.
図1(a)は、この発明の落下型の感振器Aの内部を示す図で、それは作動前の状態であって、函B内において、磁性材からなる感知体1が、函B内部上面に支持台5を介して取り付けてある(磁力が適正に選択された)磁石Mによって吸着垂下されている。6は取り付け台である。すなわち支持台5の中心部に取り付けた円形の磁石Mの中心に、上方部において逆円錘形の大徑部2を有し、それに続く小徑部3の下方部に、錘り部4を取り付けた感知体1が吸着垂下されている。ここで7は函Bの上方部から下方に向かって取り付けた支持ロッドであり、8はそれに連結する作動板である。 図1(b)は、感知体1が共振して落下し、作動板8を作動させる状態を示している。 FIG. 1(a) is a view showing the inside of the drop type vibration detector A of the present invention, which is in a state before operation, and in the box B, the
このような感知体1の全体の長さを定め、設定周波数[一例として1.5〜2.5Hz程度の固有振動数とする]を感知し、作動するように設計した感振器Aを、図3は構造物としてコンクリート、鉄パイプ製などの支柱Cにバンドbなどで取り付けた状態であり、図4は鉄枠製の支柱C’に適宜の手段(接着,鋲着など)で取り付けた状態を示す。図1(a)、図1(b)において、外部からの振動が与えられられたとき、前記した構造物の強度が正常ならば、これら構造物などが振動しても、感知体1よりも高周波での共振なので感知体1は共振しない。そして感知体1は落下せず、感振器Aは作動しない。そして前記構造物が劣化すると構造物は除々に低周波で振動するようになり、感振器Aの設定周波数に近づき、この設定した低周波の設定周波数で振動するようになる。ここで感知体1は共振するので揺れが大きくなり[共振周波数で揺れ]、遂には磁石Mより離れて落下する。その際、図1(b)に示すように作動板8を作動させる。作動板8の動きは別途設置する機械的、電気的手段(スイッチなど)に伝えられ、その動きを外部に知らせることとなる。なお感知体1の形状、構成は、たとえば全体が円筒状など自由である。前記支持台5において、磁石Mの外れるところには図示するように突状部5’を設け、感知体1の横滑りを防止する。この例は、磁石Mに面接触している感知体1が落下することで、この落下した感知体1が作動板8を押し下げるものであり、別途、リセット機能を付加する。 The vibration sensor A designed to determine the entire length of the
図2(a)は、この発明の非落下型の感振器A’の原型を示す図で、感知体1’の大徑部2’は上側が半球状(円錐状なども可)をなし、磁石Mに原理的には点接触で吸着して揺れる作動によるものであり、点接触で磁石Mと接触している感知体1’は小さい力(摩擦力、エネルギー)で揺れることができる。 FIG. 2(a) is a diagram showing a prototype of the non-falling type vibration sensor A'of the present invention, in which the upper part 2'of the sensing body 1'has an upper hemispherical shape (a conical shape or the like is also possible). In principle, this is due to the operation of attracting to the magnet M by point contact and swaying, and the
図2(b)はこの発明の非落下型の感振器A’‐1を示す図で、上記のように感知体1’の大径部2’は上側が半球状をなし、磁石Mに原理的には点接触で吸着して揺れる作動によるものであり、点接触で磁石Mと接触している感知体1’は小さい力で揺れることができる。そして図示のように、支持台5中央に設けた磁石Mと感知体1’の間に環状の金具rを配置することにより、感知体1’の揺れに制限を生じさせ、それによって感知体1’を揺れ難くし、揺れを生じるのに必要な力を大きくし、共振する周波数帯で揺れるように設計できる。感知体1’は、磁石Mと円環状の線接触となり、この環状の金具rを追加するとか、その厚さを加減すること又は径を変える、とりわけ環状の金具rの内径の大きさにより揺れる周波数帯の巾が調節できる。環状の金具rの内径が小さいと揺れに必要な力が小さくなる。このようにして吸着力を加減し、揺れる周波数帯を狭く厳密に設定でき、求める周波数検出がより一層正確とすることができる。このような非落下型感振器A’−1の作動としては、感知体1’の真下にリードスイッチ[図示せず]を設け、感知体1’が共振して大きく揺れたとき、感知体1’の錘り部4に取り付けた感知用磁石[図示せず]が、前記リードスイッチの真上を移動し、リードスイッチのon−offを繰り返すことで検知する。なお小径部3の周囲に止め具sを設け、感知体1’が或る一定振幅以上に揺れることを制限し、感知体1’が磁石Mからの不本意な落下を防ぐ。FIG. 2(b) is a view showing the non-falling type vibration sensor A'-1 of the present invention. As described above, the large diameter portion 2'of the sensing body 1'has a hemispherical upper side and a magnet M In principle, this is due to the operation of attracting and swinging by point contact, and the
図2(c)は、この発明の非落下型の感振器A’‐2を示す図で、磁石Mの下面は半球状にし、感知体1’の大徑部2の上側は平面にしたもので、感知体1’を磁石Mに直接配置して点接触にするものである。 FIG. 2(c) is a view showing a non-falling type vibration sensor A'-2 of the present invention, in which the lower surface of the magnet M is hemispherical and the upper side of the
図2(d)は、この発明の非落下型の感振器A’‐3を示す図で、感知体1’と磁石Mの間に磁性材の支持金具kを配置して、この支持金具kの接触面を半球状にし、感知体1’の大徑部2の上側は平面にしたものである。これも点接触で吸着して揺れる作動によるものであり、前述の 図2(c)とも点接触で接触している感知体1’は小さい力で揺れることができる。また共振周波数の揺れを与えられると感知体1’はとくに大きく揺れる。このような感知体1’の全体の長さを適宜設計した設定周波数の感振器A’‐1〜3を、前述の図3、図4に示すように構造物に同様に取り付ける。なお感知体1’の形状、構成は、たとえば全体が円筒状など自由である。 FIG. 2(d) is a view showing a non-falling type vibration absorber A'-3 of the present invention, in which a support bracket k made of a magnetic material is arranged between the sensing body 1'and the magnet M. The contact surface of k is hemispherical, and the upper side of the
同タイプの感知体(落下型ならばそれら)を二体一組で 感振器の函に入れ構造物に取り付ける。すなわち正常時に作動する感知体と劣化したときに作動する感知体(正常時よりも低い周波数で共振するように設計したもの)を組み合わせ、正常時から劣化時の振動の変化を検知することもできる。強風や地震などによる低周波の強い振動が広域に与えられた場合、構造物が正常であっても、取り付けた感振器が偶然作動することがある、その際は周辺に設置した他の感振器も同様に作動するので誤作動とみなすことができる。この発明は、強風、地震などの理由が無い条件で、作動を繰り返す構造物は、劣化の虞のあるものとして対象とし、自動的に検閲して警告を発するための有効な劣化検知方法および感振器となる。この発明の劣化検知方法およびその感振器は、橋脚、ビル、ダム、トンネルなどの構造物においても同様に広く利用できる。 Put two sensors of the same type (if they are the drop type) in a box of a vibration absorber and attach it to the structure. In other words, it is possible to combine a sensor that operates during normal operation and a sensor that operates during deterioration (designed to resonate at a lower frequency than normal) to detect changes in vibration from normal to deterioration. .. When strong low-frequency vibrations are applied to a wide area due to strong winds or earthquakes, even if the structure is normal, the attached vibration absorber may operate accidentally. Since the shaker operates in the same manner, it can be regarded as a malfunction. The present invention is intended for a structure that repeats operation under conditions without strong reasons such as strong winds, earthquakes, etc., as a risk of deterioration, and an effective deterioration detection method and sensor for automatically censoring and issuing a warning. Become a shaker. The deterioration detecting method and the vibration sensor thereof according to the present invention can be widely used for structures such as piers, buildings, dams, and tunnels.
A,A’感振器
B 函
C 支柱
C’ 鉄枠製の支柱
M 磁石
1,1’感知体
2,2’大徑部
3 小徑部
4 錘り部
5 支持台
5’ 突状部
6 取り付け台
7 支持ロッド
8 作動板
k 支持金具
r 環状の金具
s 止め具A, A'Vibrator B Box C Column C'Steel frame
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