JP6845434B2 - Condition inspection method, equipment and program for columnar structures - Google Patents

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この発明は、例えば電柱やコンクリートポール等の柱状構造物の状態を検査するための柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a method, an apparatus and a program for inspecting the state of a columnar structure such as a utility pole or a concrete pole.

従来、電柱やコンクリートポール等のような、鉄筋コンクリート部材やプレストレストコンクリート部材により構成される柱状構造物(以後コンクリート柱部材と称する)の維持管理に必要な点検作業および健全性の診断作業では、作業者が検査対象のコンクリート柱部材の設置場所まで赴き、所定の点検フローに則り一本ずつ点検する手法がとられている。しかし、この手法は、一連の作業が手作業により行われるため、作業に多くの時間と手間を要する。 Conventionally, workers have been involved in inspection work and soundness diagnosis work required for maintenance of columnar structures (hereinafter referred to as concrete pillar members) composed of reinforced concrete members and prestressed concrete members such as utility poles and concrete poles. The method is to go to the place where the concrete pillar members to be inspected are installed and inspect them one by one according to the prescribed inspection flow. However, this method requires a lot of time and labor because a series of operations are performed manually.

一方、検査車両に3次元レーザスキャナ(3Dレーザ測量機)、カメラ、GPS、IMU(慣性計測装置)、およびオドメータ(走行距離計)を搭載し、路上を走行しながら周囲の建物、道路、橋梁等を含む屋外構造物の3次元測量を網羅的に行い、当該屋外構造物の表面上の多数の点の3次元座標を収集することにより、屋外構造物の3次元形状を取得するモービルマッピングシステム(Mobile Mapping System:MMS)が知られている(例えば非特許文献1を参照)。このシステムは、屋外構造物の表面に当てるレーザ光により、その照射された地点の絶対的な3次元座標を点群データ(以下、点群データ)として取得するものであり、照射点が多いほど、精密な3次元形状を再現することができる。 On the other hand, the inspection vehicle is equipped with a 3D laser scanner (3D laser surveying instrument), camera, GPS, IMU (inertial measuring device), and odometer (mileage meter), and while traveling on the road, surrounding buildings, roads, and bridges. A mobile mapping system that comprehensively performs 3D survey of an outdoor structure including, etc., and acquires the 3D shape of the outdoor structure by collecting the 3D coordinates of a large number of points on the surface of the outdoor structure. (Mobile Mapping System: MMS) is known (see, for example, Non-Patent Document 1). In this system, the absolute three-dimensional coordinates of the irradiated point are acquired as point cloud data (hereinafter referred to as point cloud data) by the laser beam shining on the surface of the outdoor structure, and the more irradiation points there are, the more. , A precise three-dimensional shape can be reproduced.

“三菱モービルマッピングシステム 高精度GPS移動計測装置”、[online]、平成25年7月、三菱電機株式会社、[平成25年9月24日検索]、インターネット<URL:http://www.mitsubishielectric.co.jp/mms/>"Mitsubishi Mobile Mapping System High Precision GPS Mobile Measuring Device", [online], July 2013, Mitsubishi Electric Corporation, [Search on September 24, 2013], Internet <URL: http://www.mitsubishielectric .co.jp/mms/>

ところが、電柱やコンクリートポール等のコンクリート柱部材の検査を行う場合、従来の手法には以下のような解決すべき課題があった。
すなわち、コンクリート柱部材は、基本的に地面に対して鉛直に設置されている。当該柱部材の変位には、その鉛直方向との角度が生じる「傾き」と部材自体が湾曲する「たわみ」があり、従来の点検作業および健全性の診断作業では当該変位を測定するために非接触型変位計やトータルステーションが使用される。しかし、この傾きとたわみを分離するためには、多くの点での測定が必要である。また、当該柱部材の直径が大きい場合や断面変化(テーパ)がある場合には、その測定精度は低下する。
However, when inspecting concrete pillar members such as utility poles and concrete poles, the conventional method has the following problems to be solved.
That is, the concrete column members are basically installed vertically with respect to the ground. The displacement of the column member includes a "tilt" that creates an angle with the vertical direction and a "deflection" that causes the member itself to bend, and conventional inspection work and soundness diagnosis work are not used to measure the displacement. Contact type displacement meters and total stations are used. However, in order to separate this inclination and deflection, it is necessary to measure at many points. Further, when the diameter of the column member is large or when there is a cross-sectional change (taper), the measurement accuracy is lowered.

さらに、コンクリート柱部材には全方向の荷重が作用するため、たわみと傾きは3次元的(全方向)に発生する。非接触型変位計では、レーザを使って変位計自体から柱部材までの距離を得ることができる。しかしながら、レーザの方向性から計測が一方向であること、変位計の機械を設置し基準点を設けなければならず、車道側からの計測や障害物がある場合の計測が容易でない。また、計測する点を精密に固定するためには、あらかじめターゲット(目印)を取り付けておく必要がある。さらに、断面が円形の柱部材の中心軸における位置を把握することができない。 Further, since the load acts on the concrete column member in all directions, the deflection and the inclination occur three-dimensionally (all directions). In the non-contact displacement meter, a laser can be used to obtain the distance from the displacement meter itself to the column member. However, the measurement is unidirectional due to the directionality of the laser, and a displacement meter machine must be installed to set a reference point, which makes it difficult to measure from the roadway side or when there is an obstacle. In addition, in order to precisely fix the point to be measured, it is necessary to attach a target (mark) in advance. Further, it is not possible to grasp the position of the column member having a circular cross section on the central axis.

加えて、従来の点検作業および健全性の診断作業では、ひび割れの有無やひび割れ幅を点検作業者が直接クラックスケール等を用いて目視で測らなければならならない。このため、多くの作業者が必要であると同時に、見落としや判断の誤りが発生する可能性があり、点検および診断の精度のばらつきが大きい。さらに、ひび割れ幅や錆汁の有無等の表面的な状態のみでコンクリート柱部材の交換を判断しているため、内部にある鉄筋ひずみやコンクリートひずみに起因した構造的な危険を見逃すおそれがある。 In addition, in the conventional inspection work and soundness diagnosis work, the presence or absence of cracks and the crack width must be visually measured by the inspection worker directly using a crack scale or the like. For this reason, many workers are required, and at the same time, oversights and mistakes in judgment may occur, and the accuracy of inspection and diagnosis varies widely. Furthermore, since the replacement of the concrete column member is determined only by the superficial condition such as the crack width and the presence or absence of rust juice, there is a risk of overlooking the structural danger caused by the internal reinforcing bar strain and concrete strain.

また、点検作業および健全性の診断作業の結果、電柱に規定以上の傾き、たわみ又はひび等が存在することが検出された場合には、新しい電柱に交換することで、たわみや老朽化による劣化損傷又は倒壊を回避している。しかしながら、荷重条件(作用荷重等)や基礎地盤条件を診断しないままで、同形式の柱部材を設置しているため、数年後に同様の劣化損傷や倒壊が発生する懸念は依然として解決されない。 In addition, as a result of inspection work and soundness diagnosis work, if it is detected that the utility pole is tilted, bent or cracked more than specified, it can be replaced with a new utility pole to deteriorate it due to bending or aging. Avoiding damage or collapse. However, since the column members of the same type are installed without diagnosing the load conditions (acting load, etc.) and the foundation ground conditions, the concern that similar deterioration damage and collapse will occur several years later is still unsolved.

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようにし、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図った柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムを提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and the purpose of the present invention is to make it possible to accurately estimate the acting load applied to the columnar structure, thereby improving the efficiency of inspection work and soundness diagnosis work. It is an object of the present invention to provide a method, an apparatus and a program for state inspection of a columnar structure with improved accuracy.

上記目的を達成するためにこの発明の第1の形態は、計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における3次元座標を表す3次元点群データを取得し、当該3次元点群データをもとに前記柱状構造物の状態を検査する装置が実行する柱状構造物の状態を検査する方法又は装置において、前記3次元点群データをもとに前記柱状構造物を3次元モデル化した3次元モデルデータを作成し、前記作成された3次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物のたわみを検出し、前記検出されたたわみと前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定し、前記作成された3次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出し、当該算出された傾斜角と前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出するようにしたものである。 First embodiment of the present invention in order to achieve the above object, obtains the 3D point group data representing the three-dimensional coordinates definitive multiple points on the surface of the pillar-like structures that are measured by the measuring unit, the 3 in to that way or apparatus checks the state of the columnar structure to perform a device for inspecting a state of the original on the columnar structure dimensions point cloud data, the columnar structure on the basis of the 3D point group data Is created as a three-dimensional model, the deflection of the columnar structure is detected based on the created three-dimensional model data, and information representing the detected deflection and the format of the columnar structure. Based on the above, the acting load applied to the columnar structure is estimated , the inclination angle of the columnar structure with respect to the ground surface is calculated based on the created three-dimensional model data, and the calculated inclination angle is calculated. The amount of ground deformation of the columnar structure is calculated based on the estimated acting load .

この発明の第2の態様は、前記柱状構造物が鉄筋を有するコンクリート部材により構成される場合に、前記推定された作用荷重に基づいて前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、さらに算出するようにしたものである。 In the second aspect of the present invention, when the columnar structure is composed of a concrete member having reinforcing bars, the reinforcing bar strain and the concrete strain of the columnar structure are further calculated based on the estimated acting load. It was made like this.

この発明の第3の形態は、前記算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみに基づいて、前記柱状構造物のひび割れの有無の判定およびひび割れ幅の算出をそれぞれ行い、前記ひび割れ幅を予め設定された割れ幅の閾値と比較し、前記柱状構造物の交換時期を判断するようにしたものである。 Third aspect of the invention, on the basis of the calculated rebar strain and concrete strain, have each line calculation of determination and crack width of the presence or absence of cracks of the columnar structure, preset the crack width The replacement time of the columnar structure is determined by comparing with the crack width threshold .

この発明の第1の態様によれば、柱状構造物の3次元モデルデータに基づいて、柱状構造物のたわみが検出され、当該たわみと上記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて柱状構造物に加わる作用荷重が推定される。このため、非接触型変位計を使用する場合に比べ、柱状構造物のたわみを簡単かつ精度良く検出でき、さらにこのたわみをもとに柱状構造物に加わる作用荷重を推定することができる。さらに、作成された3次元モデルデータに基づいて柱状構造物の地盤面に対する傾斜角が算出され、当該算出された傾斜角と上記作用荷重とに基づいて、柱状構造物の地盤変形量が算出される。このため、基礎地盤条件を定量的に診断することが可能となり、これにより地盤改良や高強度基礎の要否等をより的確に判断することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the deflection of the columnar structure is detected based on the three-dimensional model data of the columnar structure, and the columnar structure is based on the deflection and the information indicating the type of the columnar structure. The acting load applied to the object is estimated. Therefore, as compared with the case of using a non-contact type displacement meter, the deflection of the columnar structure can be detected easily and accurately, and the acting load applied to the columnar structure can be estimated based on this deflection. Further, the inclination angle of the columnar structure with respect to the ground surface is calculated based on the created three-dimensional model data, and the amount of ground deformation of the columnar structure is calculated based on the calculated inclination angle and the above-mentioned acting load. To. Therefore, it is possible to quantitatively diagnose the foundation ground conditions, which makes it possible to more accurately determine the necessity of ground improvement and high-strength foundation.

この発明の第2および第3の態様によれば、上記推定された作用荷重に基づいて柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみが算出され、さらにこの算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとに柱状構造物のひび割れの有無が判定されると共に、ひび割れがある場合にそのひび割れ幅が算出される。このため、ひび割れの有無やひび割れ幅を、点検作業者の目視による測定作業に頼ることなく確認することができ、これにより見落としや判断誤りの発生を軽減して点検および診断の精度のばらつきを減らすことができる。また、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとに柱状構造物の構造的な危険の度合いを精度良く把握できるようになり、これにより適切なタイミングで柱状構造物の交換等を実施することが可能となる。 According to the second and third aspects of the present invention, the reinforcing bar strain and concrete strain of the columnar structure are calculated based on the estimated acting load, and further based on the calculated reinforcing bar strain and concrete strain. The presence or absence of cracks in the columnar structure is determined, and if there are cracks, the crack width is calculated. Therefore, the presence or absence of cracks and the width of cracks can be confirmed without relying on the visual measurement work of the inspection worker, thereby reducing the occurrence of oversights and judgment errors and reducing the variation in inspection and diagnosis accuracy. be able to. In addition, it becomes possible to accurately grasp the degree of structural danger of the columnar structure based on the reinforcing bar strain and the concrete strain, which makes it possible to replace the columnar structure at an appropriate timing. ..

すなわちこの発明によれば、柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようになり、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図った柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムを提供することができる。 That is, according to the present invention, it becomes possible to accurately estimate the acting load applied to the columnar structure, thereby improving the efficiency and accuracy of the inspection work and the soundness diagnosis work. , Devices and programs can be provided.

図1は、この発明の一実施形態に係る柱状構造物の検査方法を実施するシステムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system for carrying out an inspection method for a columnar structure according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示したシステムで使用される演算装置の詳細な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of an arithmetic unit used in the system shown in FIG. 図3は、図2に示した演算装置における検査制御の処理の流れと処理の内容を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a flow of inspection control processing and the content of the processing in the arithmetic unit shown in FIG. 図4は、図3に示した検査制御のうち抽出処理部の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure and processing contents of the extraction processing unit among the inspection controls shown in FIG. 図5は、コンクリート柱部材に加わる作用荷重をパラメータとしたときのコンクリート柱部材のたわみ量と高さとの関係の一例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of deflection and the height of the concrete column member when the acting load applied to the concrete column member is used as a parameter. 図6(a),(b)は、地盤バネによる解析モデルを適用した地盤変形量算出方法の一例を説明するための図である。6 (a) and 6 (b) are diagrams for explaining an example of a method for calculating the amount of ground deformation to which an analysis model using a ground spring is applied. 図7(a),(b)は、地盤バネによる解析モデルを適用した地盤変形量算出方法の一例を説明するための図である。7 (a) and 7 (b) are diagrams for explaining an example of a method for calculating the amount of ground deformation to which an analysis model using a ground spring is applied. 図8(a),(b)は、地盤バネによる解析モデルを適用した地盤変形量算出方法の他の例を説明するための図である。8 (a) and 8 (b) are diagrams for explaining another example of the ground deformation amount calculation method to which the analysis model using the ground spring is applied.

以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
[一実施形態]
(構成)
図1は、この発明の一実施形態に係る柱状構造物の状態検査方法を実施するためのシステムの概略構成図である。
本実施形態に係るシステムは、例えば、3次元レーザスキャナ1と、カメラ2と、GPS(Global Positioning System)受信機3と、慣性計測装置としてのIMU4と、走行距離計としてのオドメータ5と、記憶媒体10と、検査装置11とを備える。これらはいずれも検査車両MBに搭載されている。なお、検査装置11を建屋内に設置し、検査車両MBの記憶媒体10に格納された計測データを、無線回線を介して検査装置へ伝送するようにしてもよい。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[One Embodiment]
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system for carrying out a state inspection method for a columnar structure according to an embodiment of the present invention.
The system according to this embodiment includes, for example, a three-dimensional laser scanner 1, a camera 2, a GPS (Global Positioning System) receiver 3, an IMU 4 as an inertial measurement unit, an odometer 5 as a mileage meter, and a memory. The medium 10 and the inspection device 11 are provided. All of these are mounted on the inspection vehicle MB. The inspection device 11 may be installed in the building, and the measurement data stored in the storage medium 10 of the inspection vehicle MB may be transmitted to the inspection device via a wireless line.

本実施形態に係るシステムは、検査車両MBの走行中に、3次元レーザスキャナ1、カメラ2、GPS受信機3、IMU4およびオドメータ5を用いて、検査対象の柱状構造物である鉄筋コンクリート製のコンクリート柱部材6の表面に対し3次元測量を行う。例えば、上記3次元レーザスキャナ1、カメラ2、GPS受信機3、IMU4およびオドメータ5から出力された各計測データを、それぞれ屋外構造物までの3次元距離データ、画像データ、車両の位置座標データ、車両の加速度データおよび車両の走行距離データとして、計測時刻に関連付けて記憶媒体10に格納する。この結果記憶媒体10には、コンクリート柱部材6の表面の複数の点における3次元(XYZ)座標を表す3次元点群データと、コンクリート柱部材6の表面の画像データが記憶される。 The system according to the present embodiment uses a three-dimensional laser scanner 1, a camera 2, a GPS receiver 3, an IMU 4, and an odometer 5 while the inspection vehicle MB is running, and uses reinforced concrete concrete, which is a columnar structure to be inspected. A three-dimensional survey is performed on the surface of the column member 6. For example, each measurement data output from the above three-dimensional laser scanner 1, camera 2, GPS receiver 3, IMU 4, and odometer 5 can be used as three-dimensional distance data to an outdoor structure, image data, vehicle position coordinate data, and the like. The vehicle acceleration data and the vehicle mileage data are stored in the storage medium 10 in association with the measurement time. As a result, the storage medium 10 stores three-dimensional point cloud data representing three-dimensional (XYZ) coordinates at a plurality of points on the surface of the concrete column member 6 and image data of the surface of the concrete column member 6.

図2は、図1に示したシステムのうち、検査装置11の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
検査装置11は、例えばパーソナルコンピュータ又はサーバコンピュータからなり、ハードウェアとして、例えば中央処理ユニット(Central Processing Unit:CPU)と、記憶ユニットと、入出力および通信のためのインタフェースユニットとを備えている。またソフトウェアとして、抽出処理部12と、演算処理部13と、安全度診断処理部14とを備えている。なお、これらの処理部12,13,14は、いずれも図示しない記憶ユニット内のプログラムメモリに格納されたプログラムを上記CPUに実行させることにより実現される。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the inspection device 11 among the systems shown in FIG.
The inspection device 11 is composed of, for example, a personal computer or a server computer, and includes, for example, a central processing unit (CPU), a storage unit, and an interface unit for input / output and communication as hardware. Further, as software, an extraction processing unit 12, an arithmetic processing unit 13, and a safety diagnosis processing unit 14 are provided. Note that these processing units 12, 13 and 14 are all realized by causing the CPU to execute a program stored in a program memory in a storage unit (not shown).

抽出処理部12は、3Dモデル化部121およびたわみ等算出部122を有する。3Dモデル化部121は、上記記憶媒体10に格納された3次元点群データをもとに、コンクリート柱部材6の3次元モデルデータを作成する処理を行う。たわみ等算出部122は、上記3Dモデルデータが持つ3次元座標情報をもとに、コンクリート柱部材6の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を定量的に算出する処理を行う。 The extraction processing unit 12 has a 3D modeling unit 121 and a deflection or the like calculation unit 122. The 3D modeling unit 121 performs a process of creating 3D model data of the concrete column member 6 based on the 3D point cloud data stored in the storage medium 10. The deflection and the like calculation unit 122 quantitatively calculates the "position", "thickness", "inclination angle" and "deflection" of the concrete column member 6 based on the three-dimensional coordinate information possessed by the above 3D model data. Perform processing.

演算処理部13は、作用荷重算出部131と、ひずみ算出部132と、ひび割れ判定部133と、地盤変形量算出部134とを有する。作用荷重算出部131は、上記抽出処理部12により算出された「たわみ」と、記憶ユニットに事前に記憶されているコンクリート柱部材の形式を示すデータ(形状寸法、物性値および直径)とに基づいて、コンクリート柱部材6に加わっている「作用荷重」を算出する処理を行う。 The arithmetic processing unit 13 includes an acting load calculation unit 131, a strain calculation unit 132, a crack determination unit 133, and a ground deformation amount calculation unit 134. The acting load calculation unit 131 is based on the "deflection" calculated by the extraction processing unit 12 and the data (shape dimension, physical property value and diameter) indicating the type of the concrete column member stored in advance in the storage unit. Then, the process of calculating the "working load" applied to the concrete column member 6 is performed.

ひずみ算出部132は、上記作用荷重算出部131により算出された「作用荷重」と、上記記憶ユニットに記憶された柱部材の形式データとに基づいて、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出する処理を行う。これらのひずみの算出には、鉄筋コンクリート断面のつり合い計算法等が用いられる。 The strain calculation unit 132 performs a process of calculating the reinforcing bar strain and the concrete strain based on the “working load” calculated by the working load calculating unit 131 and the type data of the column member stored in the storage unit. .. To calculate these strains, a reinforced concrete cross-section balance calculation method or the like is used.

ひび割れ判定部133は、上記ひずみ算出部132により算出されたコンクリートひずみをもとに引張応力を算出し、この引張応力の算出値を、上記柱部材の形式を示すデータに含まれる引張強度と比較することにより、ひび割れの有無を判定する。また、ひび割れの間隔に鉄筋とコンクリートのひずみ差を乗じることにより、ひび割れの幅を算出する処理を行う。 The crack determination unit 133 calculates the tensile stress based on the concrete strain calculated by the strain calculation unit 132, and compares the calculated value of the tensile stress with the tensile strength included in the data indicating the type of the column member. By doing so, the presence or absence of cracks is determined. Further, the width of the crack is calculated by multiplying the interval between the cracks by the strain difference between the reinforcing bar and the concrete.

地盤変形量算出部134は、上記たわみ等算出部122により算出されたコンクリート柱部材6の傾斜角と、上記作用荷重算出部131により算出された作用荷重とをもとに、記憶ユニットに事前に記憶された基礎地盤形式を示すデータを用いて、地盤の変形量を算出する処理を行う。なお、基礎地盤形式を示すデータには、基礎地盤条件および圧密条件が含まれる。 The ground deformation amount calculation unit 134 stores the concrete column member 6 in advance based on the inclination angle of the concrete column member 6 calculated by the deflection calculation unit 122 and the action load calculated by the action load calculation unit 131. The process of calculating the amount of deformation of the ground is performed using the data indicating the stored foundation ground type. The data indicating the foundation ground type includes the foundation ground condition and the consolidation condition.

安全度診断処理部14は、作用荷重の偏り・超過判定部141と、構造上の安全度診断部142と、劣化に対する安全度診断部143と、基礎地盤に対する安全度診断部144とを有している。 The safety diagnosis processing unit 14 has a bias / excess determination unit 141 for the acting load, a structural safety diagnosis unit 142, a safety diagnosis unit 143 for deterioration, and a safety diagnosis unit 144 for the foundation ground. ing.

作用荷重の偏り・超過判定部141は、上記作用荷重算出部131により算出された作用荷重と、上記コンクリート柱部材の形式データに含まれる荷重の許容値とを比較することによって、作用荷重が許容値に対して超過又は偏りがあるかどうかを判定する処理を行う。そして、超過又は偏りがあると判定された場合には、コンクリート柱部材6に設置された付加装置、例えばトランスやクロージャ8、ケーブル7の取り付け位置および荷重の見直しを指示するためのメッセージ情報を生成し出力する。 The bias / excess determination unit 141 of the acting load allows the acting load by comparing the acting load calculated by the acting load calculating unit 131 with the allowable value of the load included in the form data of the concrete column member. Performs processing to determine whether there is an excess or bias with respect to the value. Then, when it is determined that there is excess or bias, message information for instructing the review of the mounting position and load of the additional device installed on the concrete column member 6, for example, the transformer, the closure 8, and the cable 7 is generated. And output.

構造上の安全度診断部142は、上記ひずみ算出部132により算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、それぞれ記憶ユニットに事前に記憶されたひずみの各閾値と比較することにより、構造上の安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する処理を行う。 The structural safety degree diagnosis unit 142 compares the reinforcing bar strain and the concrete strain calculated by the strain calculation unit 132 with each threshold value of the strain stored in advance in the storage unit, thereby performing the structural safety degree. To diagnose. Then, a process of outputting information representing the diagnosis result is performed.

劣化に対する安全度診断部143は、上記ひび割れ判定部133により得られたひび割れの有無の判定結果とひび割れ幅を、記憶ユニットに事前に記憶された閾値と比較することにより、劣化に対する安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する処理を行う。 The safety degree diagnosis unit 143 for deterioration diagnoses the safety degree for deterioration by comparing the determination result of the presence or absence of cracks and the crack width obtained by the crack determination unit 133 with the threshold value stored in advance in the storage unit. To do. Then, a process of outputting information representing the diagnosis result is performed.

基礎地盤に対する安全度診断部144は、上記地盤変形量算出部134により算出された地盤の変形量を、記憶ユニットに事前に記憶された許容値と比較する。そして、算出された地盤の変形量が許容値を超えたときに「安全ではない」と診断し、その診断結果を示す情報を出力する処理を行う。 The safety level diagnosis unit 144 for the foundation ground compares the amount of deformation of the ground calculated by the above-mentioned unit for calculating the amount of deformation of the ground 134 with the permissible value stored in advance in the storage unit. Then, when the calculated amount of deformation of the ground exceeds the permissible value, it is diagnosed as "unsafe", and a process of outputting information indicating the diagnosis result is performed.

(動作)
次に、以上のように構成された検査装置11による動作を説明する。図3はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
(motion)
Next, the operation by the inspection device 11 configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure and the processing content.

検査車両MBでは、MMSを構成する各計測部1,2,3,4,5により、それぞれコンクリート柱部材6の表面の複数の点における3次元距離データ、車両の位置座標データ、車両の加速度データおよび車両の走行距離データが計測される。そして、これらの計測データにより表される上記各点における3次元(XYZ)座標が、3次元点群データとして記憶媒体10に格納される。 In the inspection vehicle MB, three-dimensional distance data, vehicle position coordinate data, and vehicle acceleration data at a plurality of points on the surface of the concrete column member 6 are used by the measurement units 1, 2, 3, 4, and 5 constituting the MMS, respectively. And the mileage data of the vehicle is measured. Then, the three-dimensional (XYZ) coordinates at each of the above points represented by these measurement data are stored in the storage medium 10 as three-dimensional point cloud data.

(1)抽出処理部12による処理
検査装置11は、ステップS10において、記憶媒体10から3D点群データを読み込む。そして抽出処理部12が、先ずステップS11において、3Dモデル化部121の制御の下で、上記3次元点群データからコンクリート柱部材6の3次元モデルデータを作成する。続いてステップS12において、たわみ等算出部122の制御の下、上記3Dモデルデータが持つ3次元座標情報をもとに、コンクリート柱部材6の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を定量的に算出する。
(1) Processing by the extraction processing unit 12 The inspection device 11 reads the 3D point cloud data from the storage medium 10 in step S10. Then, in step S11, the extraction processing unit 12 first creates 3D model data of the concrete column member 6 from the 3D point cloud data under the control of the 3D modeling unit 121. Subsequently, in step S12, under the control of the deflection and the like calculation unit 122, the “position”, “thickness”, “inclination angle” and the “inclination angle” of the concrete column member 6 are based on the three-dimensional coordinate information of the above 3D model data. Quantitatively calculate "deflection".

図4は、上記抽出処理部12における処理手順と処理内容の具体例を示すフローチャートである。
図4に示すように、抽出処理部12は、ステップS31により記憶媒体10から点群データを読み込む。そして、3Dモデル化部121の制御の下、先ずステップS32により上記点群データの持つ位置情報等からレーザスキャナの走査線ごとにクラスタ化したものをスキャンラインとする。続いてステップS33において、同一スキャンライン上の点群データが有する位置情報(XYZ座標)から、照射された物体の形状を推測する。そして、この形状の推測結果からポール状の物体を検索する。次にステップS34において、同一高度の点群をもとに円を作成することによりコンクリート柱部材の候補を絞り込み、ステップS35において上記コンクリート柱部材の候補に対して鉛直方向に円を重ね、ステップS36において上記重ねた円の中心を連結して不自然な形状な候補を除外し、残った候補をコンクリート柱部材6の3次元モデルデータとする。つまり、コンクリート柱部材6の外形上の特徴に基づいて、その3次元モデルデータを作成する。
FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the processing procedure and the processing content in the extraction processing unit 12.
As shown in FIG. 4, the extraction processing unit 12 reads the point cloud data from the storage medium 10 in step S31. Then, under the control of the 3D modeling unit 121, first, in step S32, the scan lines are clustered for each scan line of the laser scanner from the position information and the like of the point cloud data. Subsequently, in step S33, the shape of the irradiated object is estimated from the position information (XYZ coordinates) of the point cloud data on the same scan line. Then, a pole-shaped object is searched from the estimation result of this shape. Next, in step S34, candidates for concrete column members are narrowed down by creating a circle based on a point cloud of the same altitude, and in step S35, circles are overlapped vertically with respect to the candidates for concrete column members, and step S36. In, the centers of the overlapped circles are connected to exclude the candidates having an unnatural shape, and the remaining candidates are used as the three-dimensional model data of the concrete column member 6. That is, the three-dimensional model data is created based on the external features of the concrete column member 6.

次に抽出処理部12は、たわみ等算出部122の制御の下、ステップS37において、上記作成されたコンクリート柱部材6の3Dモデルデータにおいて、当該モデルを構成する複数の円の中心における座標情報から、コンクリート柱部材6の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を算出する。 Next, under the control of the deflection or the like calculation unit 122, the extraction processing unit 12 uses the coordinate information at the centers of the plurality of circles constituting the model in the 3D model data of the concrete column member 6 created above in step S37. , "Position", "thickness", "inclination angle" and "deflection" of the concrete column member 6.

(2)演算処理部13による処理
次に検査装置11は、演算処理部13の制御の下で、以下の各種演算処理を実行する。
(2−1)作用荷重の算出
演算処理部13は、作用荷重算出部131の制御の下、ステップS13において、上記抽出処理部12のたわみ等算出部122により算出された「たわみ」と、記憶ユニットの柱部材形式データベース135に事前に記憶されているコンクリート柱部材6の形式データ(形状寸法、物性値および直径)とに基づいて、コンクリート柱部材6に加わっている「作用荷重」を算出する。
(2) Processing by the arithmetic processing unit 13 Next, the inspection device 11 executes the following various arithmetic processes under the control of the arithmetic processing unit 13.
(2-1) Calculation of acting load Under the control of acting load calculation unit 131, the arithmetic processing unit 13 stores the “deflection” calculated by the deflection and the like calculation unit 122 of the extraction processing unit 12 in step S13. The "acting load" applied to the concrete column member 6 is calculated based on the form data (shape dimension, physical property value and diameter) of the concrete column member 6 stored in advance in the column member type database 135 of the unit. ..

図5は、上記作用荷重の算出に使用するたわみ曲線の一例を示すものである。このたわみ曲線は、コンクリート柱部材6の形式データ(形状寸法、物性値および直径)に基づいて、2.25kN、2.50kN、2.75kNの荷重を掛けた場合のコンクリート柱部材6の高さとたわみ量との関係を凸関数で示したものである。 FIG. 5 shows an example of the deflection curve used for calculating the acting load. This deflection curve is the height of the concrete column member 6 when a load of 2.25 kN, 2.50 kN, or 2.75 kN is applied, based on the form data (shape dimensions, physical property values, and diameter) of the concrete column member 6. The relationship with the amount of deflection is shown by a convex function.

作用荷重算出部131は、上記抽出処理部12のたわみ等算出部122により実際に算出されたたわみ量を上記たわみ曲線上にプロットし、最も形状が近似する曲線(凸関数)を選択する。例えば、いま実際に算出されたたわみ量が図5の○で示す点にプロットされたとすると、この場合は2.50kNのたわみ曲線に略一致することから当該たわみ曲線が選択され、作用荷重は2.50kNと推定される。 The acting load calculation unit 131 plots the amount of deflection actually calculated by the deflection or the like calculation unit 122 of the extraction processing unit 12 on the deflection curve, and selects a curve (convex function) having the closest shape. For example, if the amount of deflection actually calculated now is plotted at the points indicated by ○ in FIG. 5 , in this case, the deflection curve is selected because it substantially matches the deflection curve of 2.50 kN, and the acting load is 2. Estimated to be .50 kN.

なお、たわみ曲線(凸関数)の形状は、鉄筋コンクリート構造の理論を用いて、全断面有効領域、鉄筋コンクリート領域および塑性領域に区分して決定するとよい。ここで、柱部材形式は、検査車両MBを走行させる路線ごとに、予めデータベース化してこれを記憶ユニットに格納しておき、実際の計測時に走行した路線に対応するデータベースを選択して上記作用荷重の算出に使用するとよい。また、コンクリート柱部材の形状寸法と物性値についても、形式ごとに予めデータベース化してこれを記憶ユニットに格納し、計測対象となるコンクリート柱部材に対応するデータベースを選択して上記作用荷重の算出に使用するとよい。 The shape of the deflection curve (convex function) may be determined by dividing it into an effective region of the entire cross section, a reinforced concrete region, and a plastic region by using the theory of the reinforced concrete structure. Here, for the pillar member type, a database is created in advance for each route on which the inspection vehicle MB is traveled, and this is stored in the storage unit, and a database corresponding to the route traveled during actual measurement is selected to select the above-mentioned acting load. It is good to use it for the calculation of. In addition, regarding the shape dimensions and physical property values of concrete column members, a database is created in advance for each type and stored in the storage unit, and the database corresponding to the concrete column member to be measured is selected to calculate the above acting load. Good to use.

(2−2)鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみの算出
演算処理部13は、ひずみ算出部132の制御の下、ステップS14において、上記作用荷重算出部131により算出された「作用荷重」と、上記記憶ユニットに記憶された柱部材の形式データとに基づいて、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを以下のように算出する。
(2-2) Calculation of Reinforcing Bar Strain and Concrete Strain The calculation processing unit 13, under the control of the strain calculation unit 132, in step S14, the “working load” calculated by the working load calculating unit 131 and the storage unit. Reinforcing bar strain and concrete strain are calculated as follows based on the type data of the pillar members stored in.

すなわち、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみは、鉄筋コンクリート断面内のコンクリートの力のつり合いを解くことにより算出される。例えば、コンクリート断面の形状寸法、断面における鉄筋の配置位置、鉄筋とコンクリートの強度と弾性係数、作用モーメント(またはひずみ)を入力とし、上記つり合い計算を行うことで鉄筋ひずみ、鉄筋応力、コンクリートひずみ、およびコンクリート応力が算出され、出力される。なお、鉄筋コンクリート断面のつり合い計算法については、梅原秀哲監修、「コンクリートを学ぶ−構造編−」、理工図書株式会社発行、p.40〜43に詳しく記載されている。 That is, the reinforcing bar strain and the concrete strain are calculated by unbalancing the forces of the concrete in the reinforced concrete cross section. For example, by inputting the shape and dimensions of the concrete cross section, the position of the reinforcing bar in the cross section, the strength and elastic coefficient of the reinforcing bar and concrete, and the acting moment (or strain), and performing the above balance calculation, the reinforcing bar strain, the reinforcing bar stress, the concrete strain, And concrete stress is calculated and output. The calculation method for the balance of reinforced concrete cross sections is described in detail in "Learn Concrete-Structure-", published by Riko Tosho Co., Ltd., pp. 40-43, supervised by Hidetetsu Umehara.

(2−3)ひび割れの判定
演算処理部13は、ひび割れ判定部133の制御の下、ステップS15において、上記ひずみ算出部132により算出されたコンクリートひずみに基づいて、以下のようにひび割れの有無を判定する。
すなわち、ひび割れは、引張応力(作用力)が引張強度(抵抗力)を上回ることで発生する。そこで、上記算出されたコンクリートひずみεt から、
σt =Ec ×εt
により引張応力σtを算出し、この引張応力σtを引張強度ftと比較する。そして、σt >ft のとき、ひび割れが発生していると判定する。但し、Ec はコンクリートのヤング率である。
(2-3) Determining cracks Under the control of the crack determination unit 133, the arithmetic processing unit 13 determines the presence or absence of cracks as follows based on the concrete strain calculated by the strain calculation unit 132 in step S15. judge.
That is, cracks occur when the tensile stress (acting force) exceeds the tensile strength (resistive force). Therefore, from the concrete strain ε t calculated above,
σ t = Ec × ε t
Calculating the tensile stress sigma t by, compared with the tensile stress sigma t tensile strength f t. Then, when sigma t> f t, it determines that the crack has occurred. However, Ec is the Young's modulus of concrete.

続いて、ひび割れ判定部133は、ひび割れの幅を以下のように算出する。すなわち、ひび割れの幅をwとすると、
ひび割れ幅w=ひび割れ間隔L×(鉄筋ひずみεs −コンクリートひずみεcsh
のように、ひび割れ間隔Lに鉄筋とコンクリートのひずみ差を乗じることにより算出される。
Subsequently, the crack determination unit 133 calculates the width of the crack as follows. That is, if the width of the crack is w,
Crack width w = Crack interval L × (Reinforcing bar strain ε s − Concrete strain ε csh )
As described above, it is calculated by multiplying the crack interval L by the strain difference between the reinforcing bar and concrete.

なお、ひび割れ幅を算出するための一般的な式は、「コンクリート標準示方書[設計編]」、土木学会 コンクリート委員会 p.223(下段)〜226に、またコンクリート柱の式は、「持続載荷を受けた遠心成形コンクリート柱のひび割れ特性の評価」、コンクリート工学年次論文集、Vol.37,No1,2015 p.405(左欄)に詳しく記載されている。 The general formula for calculating the crack width is "Concrete Standard Specification [Design]", JSCE Concrete Committee p.223 (lower) -226, and the formula for concrete columns is "Continued". "Evaluation of cracking characteristics of loaded centrifugal concrete columns", Annual Proceedings of Concrete Engineering, Vol.37, No1, 2015 p.405 (left column).

(2−4)地盤変形量の算出
演算処理部13は、地盤変形量算出部134の制御の下、ステップS16において、上記たわみ等算出部122により算出されたコンクリート柱部材6の傾斜角と、上記作用荷重算出部131により算出された作用荷重とに基づいて、記憶ユニットの基礎地盤形式データベース136に事前に記憶された基礎地盤形式を示すデータを用いて、以下のように地盤の変形量を算出する。
(2-4) Calculation of Ground Deformation Amount The calculation processing unit 13 determines the inclination angle of the concrete pillar member 6 calculated by the deflection and the like calculation unit 122 in step S16 under the control of the ground deformation amount calculation unit 134. Based on the acting load calculated by the acting load calculation unit 131, the amount of deformation of the ground is calculated as follows using the data indicating the foundation ground format stored in advance in the foundation ground format database 136 of the storage unit. calculate.

すなわち、地盤変形量は、地盤バネを用いた解析により、地盤が傾斜(回転)した時の力のつり合いを解くことで求めることができる。
例えば、図6(a),(b)に示すようにコンクリート柱部材6が地盤9内に直接植設された状態で、荷重Pの印加により地盤変位δが発生した場合には、図7(a),(b)に示すように地盤バネの変位として説明できる。このときの地盤変位(地盤変形量)δは、地盤応力[N/mm3]をσ、地盤反力係数(バネ定数[N/mm3])をkとするとき、
σ=k×δ
と定義される。但し、荷重Pは、地盤バネの支配面積としての断面積[mm2]をAとするとき、
P=σA
と表され、また地盤反力係数kは、地盤バネの硬さとしての地盤の変形係数(弾性係数[N/mm2])をE、固定境界までの距離[mm]をLとするとき、
k=E/L
と表される。なお、地盤反力係数kは、地盤の種類とN値で概ね決まる。kの決め方は、各種あり、道路橋示方書、港研方式が一般的である。
That is, the amount of ground deformation can be obtained by unbalancing the forces when the ground tilts (rotates) by analysis using a ground spring.
For example, when the concrete column member 6 is directly planted in the ground 9 as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) and the ground displacement δ is generated by applying the load P, FIG. 7 ( It can be explained as the displacement of the ground spring as shown in a) and (b). The ground displacement (ground deformation amount) δ at this time is when the ground stress [N / mm 3 ] is σ and the ground reaction force coefficient (spring constant [N / mm 3 ]) is k.
σ = k × δ
Is defined as. However, the load P is when the cross-sectional area [mm 2 ] as the controlled area of the ground spring is A.
P = σA
The ground reaction force coefficient k is when the deformation coefficient of the ground (elastic modulus [N / mm 2 ]) as the hardness of the ground spring is E and the distance to the fixed boundary [mm] is L.
k = E / L
It is expressed as. The ground reaction force coefficient k is generally determined by the type of ground and the N value. There are various ways to determine k, and the road bridge specification and the Minatoken method are common.

一方、コンクリート柱部材の地中部分の構造が異なる場合、例えば図8(a),(b)に示すように、地盤9中に基礎部分9Aが設置され、この基礎部分9Aにコンクリート柱部材6が植設されて固定される場合には、基礎部分9Aに対する地盤バネとして地盤変形量が定義される。 On the other hand, when the structure of the underground portion of the concrete column member is different, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the foundation portion 9A is installed in the ground 9, and the concrete column member 6 is installed in the foundation portion 9A. Is planted and fixed, the amount of ground deformation is defined as a ground spring with respect to the foundation portion 9A.

なお、以上の説明のうち、地盤反力については、「改訂 鉄道構造物等設計標準・同解説(基礎構造物)」、一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会、インターネット<URL:www.jaspp.com/shiryou/pdf/sekkeikeisanrei_1603.pdf>に、また道路橋示方書に従った計算例については、「3章 杭基礎の設計」、インターネット<URL:http://www.forum8.co.jp/product/uc1/douro/gamen/syaonrei03.htm>に、さらに水平荷重作用時の挙動については、中瀬明男外、「分かりやすい基礎工法 第4章杭基礎」、鹿島出版会、p.89〜94に、それぞれ詳しく記載されている。 Of the above explanations, regarding the ground reaction force, "Revised Railway Structure Design Standards / Explanation (Foundation Structure)", Steel Pipe Pile / Steel Sheet Sheet Technology Association, Internet <URL: www.jaspp For calculation examples according to .com / shiryou / pdf / sekkeikeisanrei_1603.pdf> and the Road Bridge Specification, see "Chapter 3 Pile Foundation Design", Internet <URL: http://www.forum8.co.jp /product/uc1/douro/gamen/syaonrei03.htm> For the behavior when a horizontal load is applied, see Akio Nakase, "Easy-to-understand foundation construction method Chapter 4 Pile foundation", Kashima Publishing Co., Ltd., pp. 89-94 Each is described in detail in.

(3)安全度診断処理部14による処理
次に検査装置は、安全度診断処理部14の制御の下で、以下の判定および各種診断処理を実行する。
(3−1)作用荷重の偏り・超過の判定
安全度診断処理部14は、作用荷重の偏り・超過判定部141の制御の下、ステップS17において、上記作用荷重算出部131により算出された作用荷重を、記憶ユニットの荷重許容値記憶部145に記憶された荷重許容値と比較することによって、上記算出された作用荷重が荷重許容量に対して超過又は偏っているかどうかを判定する。荷重許容値は、コンクリート柱部材の形式データにより定義されているものを使用する。そして、超過又は偏りがあると判定された場合には、ステップS18において、コンクリート柱部材6に付加的に設置されている各種装置の設置状態の見直しを指示するメッセージ情報を生成し出力する。
(3) Processing by the Safety Degree Diagnosis Processing Unit 14 Next, the inspection device executes the following determination and various diagnostic processes under the control of the safety degree diagnosis processing unit 14.
(3-1) Judgment of bias / excess of acting load The safety diagnosis processing unit 14 has an action calculated by the working load calculation unit 131 in step S17 under the control of the bias / excess determination unit 141 of the acting load. By comparing the load with the load tolerance stored in the load tolerance storage unit 145 of the storage unit, it is determined whether or not the calculated acting load exceeds or is biased with respect to the load tolerance. For the load capacity, use the one defined by the type data of the concrete column member. Then, when it is determined that there is excess or bias, in step S18, message information instructing the review of the installation state of various devices additionally installed on the concrete column member 6 is generated and output.

上記メッセージ情報を確認することで保守作業者等は、コンクリート柱部材ごとに、例えばトランス、クロージャ8、又はケーブル7の取り付け位置および荷重の見直しを行うことができる。 By confirming the above message information, the maintenance worker or the like can review the mounting position and load of, for example, the transformer, the closure 8, or the cable 7 for each concrete column member.

(3−2)構造上の安全度の診断
安全度診断処理部14は、次に構造上の安全度診断部142の制御の下、ステップS19において、上記ひずみ算出部132により算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、それぞれ記憶ユニットのひずみ閾値記憶部146に予め記憶されているひずみの各閾値と比較することにより、構造上の安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する。上記ひずみの閾値は、設計時のひずみや初期建設時のひずみに対して、例えば1.1〜1.5倍の値に設定される。なお、経過年数を圧縮側コンクリートのクリープひずみとして加味することも可能である。
(3-2) Structural Safety Diagnosis The safety diagnosis processing unit 14 then, under the control of the structural safety diagnosis unit 142, reinforces strain calculated by the strain calculation unit 132 in step S19. And the concrete strain is compared with each threshold of the strain stored in advance in the strain threshold storage unit 146 of the storage unit to diagnose the structural safety. Then, the information representing the diagnosis result is output. The strain threshold is set to, for example, 1.1 to 1.5 times the strain at the time of design or the strain at the time of initial construction. It is also possible to add the number of years elapsed as the creep strain of the concrete on the compression side.

上記診断結果に基づいて、保守作業者等はコンクリート柱部材6の内部に発生している鉄筋ひずみやコンクリートひずみに起因した構造的な危険を見逃すことなく、補強や交換の要否を判断することが可能となる。 Based on the above diagnosis results, maintenance workers, etc. shall determine the necessity of reinforcement or replacement without overlooking the structural danger caused by the reinforcing bar strain and concrete strain generated inside the concrete column member 6. Is possible.

(3−3)劣化に対する安全度の診断
安全度診断処理部14は、また劣化に対する安全度診断部143の制御の下、ステップS20において、上記ひび割れ判定部133により得られたひび割れの有無の判定結果とひび割れ幅を、記憶ユニットのひび割れ幅閾値記憶部147に予め記憶されたひび割れ幅の閾値と比較することにより、劣化に対する安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する。上記ひび割れ幅の閾値は、コンクリート柱部材6の交換の目安となるひび割れ幅(例えば0.2mm)に対して、例えば0.5〜2.0倍の値に設定される。
上記診断結果に基づいて、保守作業者等はコンクリート柱部材6の交換時期等を的確に判断することが可能となる。
(3-3) Diagnosis of Safety for Deterioration The safety diagnosis processing unit 14 also determines the presence or absence of cracks obtained by the crack determination unit 133 in step S20 under the control of the safety diagnosis unit 143 for deterioration. By comparing the result and the crack width with the crack width threshold stored in advance in the crack width threshold storage unit 147 of the storage unit, the degree of safety against deterioration is diagnosed. Then, the information representing the diagnosis result is output. The threshold value of the crack width is set to, for example, 0.5 to 2.0 times the crack width (for example, 0.2 mm) which is a guideline for replacing the concrete column member 6.
Based on the above diagnosis result, the maintenance worker or the like can accurately determine the replacement time of the concrete column member 6.

(3−4)基礎地盤に対する安全度の診断
安全度診断処理部14は、さらに基礎地盤に対する安全度診断部144の制御の下、ステップS21において、上記地盤変形量算出部134により算出された地盤の変形量を、記憶ユニットの地盤変形量許容値記憶部148に予め記憶されている地盤変形量の許容値と比較する。そして、算出された地盤の変形量が上記許容値を超えた場合には、地盤の硬度が不足し今後倒壊の可能性があるため、地盤は「安全ではない」と診断し、その診断結果を示す情報を出力する。この診断結果に基づいて、保守作業者は地盤改良や高強度基礎の使用を検討することが可能となる。
(3-4) Diagnosis of safety level for the foundation ground The safety level diagnosis processing unit 14 further controls the ground level of the foundation ground by the safety level diagnosis unit 144, and in step S21, the ground is calculated by the ground deformation amount calculation unit 134. The amount of deformation of is compared with the permissible value of the amount of ground deformation stored in advance in the storage unit 148 of the permissible value of the amount of ground deformation of the storage unit. Then, if the calculated amount of deformation of the ground exceeds the above allowable value, the hardness of the ground is insufficient and there is a possibility of collapse in the future, so the ground is diagnosed as "unsafe" and the diagnosis result is used. Output the information shown. Based on this diagnosis result, maintenance workers can consider ground improvement and use of high-strength foundations.

(効果)
以上詳述したように一実施形態では、コンクリート柱部材6の表面の複数の点における3次元座標からなる3次元点群データを取得し、当該3次元点群データをもとにコンクリート柱部材6の3次元モデルデータを作成する。そして、作成した3次元モデルデータに基づいてコンクリート柱部材6のたわみを検出し、このたわみと上記コンクリート柱部材6の形式データとに基づいて、上記コンクリート柱部材6に加わる作用荷重を推定する。また、この作用荷重をもとに、コンクリート柱部材6の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出し、その結果をもとにコンクリート柱部材6のひび割れの有無を判定すると共に、ひび割れが確認された場合にはそのひび割れの幅を算出する。さらに、3次元モデルデータに基づいてコンクリート柱部材6の地盤面に対する傾斜角を算出し、この傾斜角と上記作用荷重とからコンクリート柱部材6の地盤変形量を算出し、地盤の安全度を診断するようにしている。
(effect)
As described in detail above, in one embodiment, three-dimensional point cloud data consisting of three-dimensional coordinates at a plurality of points on the surface of the concrete pillar member 6 is acquired, and the concrete pillar member 6 is based on the three-dimensional point cloud data. Create 3D model data of. Then, the deflection of the concrete column member 6 is detected based on the created three-dimensional model data, and the acting load applied to the concrete column member 6 is estimated based on the deflection and the form data of the concrete column member 6. Further, based on this acting load, the reinforcing bar strain and the concrete strain of the concrete column member 6 are calculated, and based on the result, the presence or absence of cracks in the concrete column member 6 is determined, and when the cracks are confirmed. Calculates the width of the crack. Further, the inclination angle of the concrete column member 6 with respect to the ground surface is calculated based on the three-dimensional model data, and the amount of ground deformation of the concrete column member 6 is calculated from the inclination angle and the above-mentioned acting load to diagnose the safety level of the ground. I try to do it.

従って、コンクリート柱部材6の3次元モデルデータを使用してコンクリート柱部材6のたわみを検出することで、非接触型変位計を使用する場合に比べ、コンクリート柱部材6のたわみを簡単かつ精度良く検出でき、さらにこのたわみをもとにコンクリート柱部材6に加わる作用荷重を定量的に推定することができる。 Therefore, by detecting the deflection of the concrete column member 6 using the three-dimensional model data of the concrete column member 6, the deflection of the concrete column member 6 can be easily and accurately performed as compared with the case of using the non-contact type displacement meter. It can be detected, and the acting load applied to the concrete column member 6 can be quantitatively estimated based on this deflection.

また、上記推定された作用荷重に基づいてコンクリート柱部材6内の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみが算出され、さらにこの算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとにコンクリート柱部材6のひび割れの有無の判定とひび割れ幅の算出が行われる。このため、ひび割れの有無やひび割れ幅を、点検作業者の目視による測定作業に頼ることなく測定することができ、これにより見落としや判断誤りの発生を軽減して点検および診断の精度のばらつきを減らすことができる。また、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとにコンクリート柱部材6の構造的な危険の度合いを精度良く把握できるようになり、これにより適切なタイミングでコンクリート柱部材6の交換等を実施することが可能となる。 Further, the reinforcing bar strain and the concrete strain in the concrete pillar member 6 are calculated based on the estimated acting load, and further, the presence or absence of cracks in the concrete pillar member 6 is determined based on the calculated reinforcing bar strain and the concrete strain. And the crack width is calculated. Therefore, the presence or absence of cracks and the width of cracks can be measured without relying on the visual measurement work of the inspection worker, thereby reducing the occurrence of oversights and judgment errors and reducing the variation in inspection and diagnosis accuracy. be able to. In addition, the degree of structural danger of the concrete column member 6 can be accurately grasped based on the reinforcing bar strain and the concrete strain, so that the concrete column member 6 can be replaced at an appropriate timing. It becomes.

さらに、コンクリート柱部材6の3次元モデルデータに基づいて地盤面に対するコンクリート柱部材6の傾斜角が算出され、この傾斜角と作用荷重とに基づいて地盤変形量が算出される。このため、基礎地盤条件を定量的に診断することが可能となり、これにより地盤改良や高強度基礎の要否等をより適切に判断することが可能となる。 Further, the inclination angle of the concrete column member 6 with respect to the ground surface is calculated based on the three-dimensional model data of the concrete column member 6, and the amount of ground deformation is calculated based on the inclination angle and the acting load. Therefore, it is possible to quantitatively diagnose the foundation ground conditions, which makes it possible to more appropriately determine the necessity of ground improvement and high-strength foundation.

[他の実施形態]
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、柱状構造物としては電柱や電信柱等に限らず、照明用のポールや、カメラ等が設置された監視用のポールであってもよい。また検査装置の機能をクラウドコンピュータに設けてもよい。
その他、検査装置の構成や設置場所、各処理の手順と処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the columnar structure is not limited to a utility pole, a telegraph pole, or the like, and may be a pole for lighting or a pole for monitoring in which a camera or the like is installed. Further, the function of the inspection device may be provided in the cloud computer.
In addition, the configuration and installation location of the inspection device, the procedure of each treatment, the treatment content, and the like can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components from different embodiments may be combined as appropriate.

1…3次元レーザスキャナ、2…カメラ、3…GPS受信機、4…慣性計測装置としてのIMU、5…走行距離計としてのオドメータ、6…コンクリート柱部材、7…ケーブル、8…クロージャ、10…記憶媒体、11…演算装置、12…抽出処理部、13…演算処理部、14…安全度診断処理部、121…3Dモデル化部、122…たわみ等算出部、131…作用荷重算出部、132…ひずみ算出部、133…ひび割れ判定部、134…地盤変形量算出部、141…作用荷重の偏り・超過判定部、142…構造上の安全度診断部、143…劣化に対する安全度診断部、144…基礎地盤に対する安全度診断部、145…荷重許容値記憶部、146…ひずみ閾値記憶部、147…ひび割れ幅閾値記憶部、148…地盤変形量許容値記憶部。 1 ... 3D laser scanner, 2 ... camera, 3 ... GPS receiver, 4 ... IMU as inertial measurement unit, 5 ... odometer as mileage meter, 6 ... concrete pillar member, 7 ... cable, 8 ... closure, 10 ... storage medium, 11 ... arithmetic unit, 12 ... extraction processing unit, 13 ... arithmetic processing unit, 14 ... safety diagnosis processing unit, 121 ... 3D modeling unit, 122 ... deflection calculation unit, 131 ... acting load calculation unit, 132 ... Strain calculation unit, 133 ... Crack determination unit, 134 ... Ground deformation amount calculation unit, 141 ... Working load bias / excess determination unit, 142 ... Structural safety diagnosis unit, 143 ... Safety degree diagnosis unit for deterioration, 144 ... Safety diagnosis unit for foundation ground, 145 ... Load tolerance storage unit, 146 ... Strain threshold storage unit, 147 ... Crack width threshold storage unit, 148 ... Ground deformation allowance storage unit.

Claims (5)

計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における3次元座標を表す3次元点群データを取得し、当該3次元点群データをもとに前記柱状構造物の状態を検査する装置が実行する柱状構造物の状態検査方法であって、
前記3次元点群データをもとに、前記柱状構造物を3次元モデル化した3次元モデルデータを作成する過程と、
前記作成された3次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物のたわみを検出する過程と、
前記検出されたたわみと前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定する過程と、
前記作成された3次元モデルデータに基づいて、前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出する過程と、
前記算出された傾斜角と、前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出する過程と、
を具備する柱状構造物の状態検査方法。
Get the 3D point group data representing the three-dimensional coordinates of definitive multiple points on the surface of the pillar-like structures that are measured by the measuring unit, checks the state of the columnar structure on the basis of the 3D point group data It is a method of inspecting the condition of columnar structures executed by the equipment to be used.
Based on the three-dimensional point cloud data, a process of creating a three-dimensional model data three-dimensional model of the columnar structure,
The process of detecting the deflection of the columnar structure based on the created three-dimensional model data, and
A process of estimating the acting load applied to the columnar structure based on the detected deflection and information representing the type of the columnar structure, and
The process of calculating the inclination angle of the columnar structure with respect to the ground surface based on the created three-dimensional model data, and
A process of calculating the amount of ground deformation of the columnar structure based on the calculated inclination angle and the estimated acting load, and
A method for inspecting the state of a columnar structure comprising.
前記柱状構造物が、鉄筋を有するコンクリート部材により構成される場合に、
前記推定された作用荷重に基づいて、前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをそれぞれ算出する過程を、
さらに具備する請求項1に記載の柱状構造物の状態検査方法。
When the columnar structure is composed of a concrete member having reinforcing bars,
The process of calculating the reinforcing bar strain and concrete strain of the columnar structure based on the estimated acting load, respectively.
The method for inspecting the state of a columnar structure according to claim 1, further comprising.
前記算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみに基づいて、前記柱状構造物のひび割れの有無の判定およびひび割れ幅の算出をそれぞれ行う過程と、
前記ひび割れ幅を予め設定された割れ幅の閾値と比較し、前記柱状構造物の交換時期を判断する過程と、
を、さらに具備する請求項2に記載の柱状構造物の状態検査方法。
Based on the calculated reinforcing bar strain and concrete strain, the process of determining the presence or absence of cracks in the columnar structure and calculating the crack width, respectively.
The process of comparing the crack width with a preset threshold of the crack width to determine the replacement time of the columnar structure, and
The method for inspecting the state of a columnar structure according to claim 2, further comprising.
計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における3次元座標を表す3次元点群データを取得する取得部と、
前記3次元点群データをもとに、前記柱状構造物を3次元モデル化した3次元モデルデータを作成する3次元モデル作成部と、
前記作成された3次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物の変位を検出するたわみ検出部と、
前記検出された変位と、前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定する推定部と、
前記作成された3次元モデルデータに基づいて、前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出する傾斜角算出部と、
前記算出された傾斜角と、前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出する地盤変形量算出部と、
を具備する柱状構造物の状態検査装置。
An acquisition unit that acquires 3D point cloud data representing 3D coordinates at a plurality of points on the surface of a columnar structure measured by the measurement unit.
Based on the 3D point cloud data, a 3D model creation unit that creates 3D model data that is a 3D model of the columnar structure, and
A deflection detection unit that detects the displacement of the columnar structure based on the created three-dimensional model data, and
An estimation unit that estimates the acting load applied to the columnar structure based on the detected displacement and information representing the type of the columnar structure.
An inclination angle calculation unit that calculates an inclination angle with respect to the ground surface of the columnar structure based on the created three-dimensional model data.
A ground deformation amount calculation unit that calculates the ground deformation amount of the columnar structure based on the calculated inclination angle and the estimated acting load.
A condition inspection device for a columnar structure comprising.
請求項1乃至のいずれかに記載の柱状構造物の状態検査方法が具備する各過程に対応する処理をプロセッサに実行させるプログラム。 A program that causes a processor to execute a process corresponding to each process included in the method for inspecting the state of a columnar structure according to any one of claims 1 to 3.
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