JP7144021B2 - Building monitoring system, building monitoring method - Google Patents

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JP7144021B2 JP2017083025A JP2017083025A JP7144021B2 JP 7144021 B2 JP7144021 B2 JP 7144021B2 JP 2017083025 A JP2017083025 A JP 2017083025A JP 2017083025 A JP2017083025 A JP 2017083025A JP 7144021 B2 JP7144021 B2 JP 7144021B2
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Description

本発明は、橋梁やビル、鉄塔等の建造物をモニタリングするシステム等に関する。 The present invention relates to a system and the like for monitoring structures such as bridges, buildings, and steel towers.

日本国の橋梁は70万橋を超える。その中でも特に橋長15mを超える橋梁は15万橋以上存在しており、その50%以上に相当する7.9万橋を超える橋梁が、2020年に、橋齢40年を超える。 There are more than 700,000 bridges in Japan. Among them, there are more than 150,000 bridges with a bridge length exceeding 15m, and more than 79,000 bridges, equivalent to more than 50% of them, will be over 40 years old in 2020.

橋梁は経年劣化のみならず、様々な原因によって、構造上の安全性が保てなくなる場合がある。安全性が損なわれると、人々の日常生活や経済活動に大きな影響を与える。これは、災害時の国土の脆弱性を高める大きな要因となる。 Structural safety of bridges may not be maintained due to not only deterioration over time but also various other causes. When safety is compromised, people's daily lives and economic activities are greatly affected. This is a major factor that increases the vulnerability of the national land during disasters.

一方、日本国では、今後の5年間で労働人口が5%減少し、更なる5年で更に5%減少することが明らかとなっている。つまり、今後の10年間で労働人口が1割減少する上、2030年には、高齢化が一層進行して全人口の38.7%に達すると同時に、労働人口は50%を下回ると予測される。 On the other hand, in Japan, it is clear that the working population will decrease by 5% in the next five years, and will decrease by another 5% in another five years. In other words, the working population is expected to decrease by 10% over the next 10 years, and in 2030, the aging population will further progress to reach 38.7% of the total population, while the working population is expected to fall below 50%. be.

このような状況において、日本国内の全ての橋梁を安全に保とうとすると、日々の継続的な点検や監視が重要となり、仮に、一つの橋梁に対して一人が点検保守管理を担うとすると、労働人口の1.2%がこの業務に占有されてしまう。これでは、高コスト構造の社会インフラとなってしまい、非現実的となる。以上の通り、橋梁をはじめとする様々な建造物(例えば、ビル、道路、空港、港湾)の維持管理を低コストで実現することが求められている。 Under these circumstances, if all bridges in Japan are to be kept safe, continuous daily inspection and monitoring will become important. 1.2% of the population will be occupied by this work. This would result in a social infrastructure with a high-cost structure, which would be unrealistic. As described above, there is a demand for low-cost maintenance and management of various structures including bridges (for example, buildings, roads, airports, and harbors).

なお、本出願人は、建造物の状況を客観的に測定可能にする測定手法を既に提案している(以下、特許文献1参照)。 The applicant of the present application has already proposed a measurement method that enables objective measurement of the situation of a building (see Patent Document 1 below).

特許第6042854号Patent No. 6042854

新設の橋梁等の建造物の場合、建設段階で各部にセンサ類を付設することが可能であり、橋梁の供用に伴って経時的にセンサからデータを取得できる。このデータの変遷を監視すれば異常検知も可能となる。しかしながら、既設の橋梁に対して事後的にセンサを設置して、経時的にセンサからデータを取得しても、過去の経年データが存在しないので、現在の異常性を判断することができない。 In the case of a new building such as a bridge, it is possible to attach sensors to each part at the construction stage, and data can be acquired from the sensors over time as the bridge is put into service. Abnormalities can be detected by monitoring changes in this data. However, even if a sensor is installed on an existing bridge after the fact and data is acquired from the sensor over time, the current abnormality cannot be determined because there is no past secular data.

また、長期にわたって徐々に劣化が進行する建造物では、劣化要因の予測すら難しい場合がある。例えば、建造物において、過去に想定できていない新たな劣化要因が発見された場合、同種の全建造物に関して一斉点検を行い、事後的に対策を施さなければならないという問題があった。 In addition, it may be difficult to even predict the cause of deterioration in a building that gradually deteriorates over a long period of time. For example, when a new deterioration factor that could not be assumed in the past is discovered in a building, there is a problem that all the buildings of the same type must be inspected simultaneously and countermeasures must be taken after the fact.

本発明は、斯かる実情に鑑み、橋梁等の社会インフラとなる建造物の継続的な監視を低コストで実現でき、建造物の劣化に起因する潜在的な危険の回避が可能となる上、適切なメンテナンスによって、建造物の長寿命化を達成できる建造物のモニタリングシステムを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention enables continuous monitoring of buildings that serve as social infrastructure, such as bridges, at low cost, and enables avoidance of potential dangers caused by deterioration of buildings. It is an object of the present invention to provide a building monitoring system capable of extending the life of a building through appropriate maintenance.

上記目的を達成する本発明は、計算機によって実行される建造物のモニタリングシステムであって、健全度合いが高いであろう既設健全建造物における構造部材の経時的な挙動を測定して得られる健全経時的挙動データが蓄積される、健全データ保存部と、上記既設健全建造物と同種且つ健全度合いが低いであろう既設不健全建造物における構造部材の経時的な挙動測定して得られる不健全経時的挙動データが蓄積される、不健全データ保存部と、上記健全経時的挙動データと上記不健全経時的挙動データを比較処理して、上記不健全要因毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する、挙動パターン抽出処理部と、上記挙動パターン抽出処理部によって算出された、不健全要因別挙動パターンデータが蓄積される、挙動パターン保存部と、モニタリング対象建造物における構造部材の経時的な測挙を動定して得られる評価対象経時的挙動データが蓄積される、評価対象データ保存部と、上記評価対象経時的挙動データと上記不健全要因別挙動パターンデータを照合し、上記モニタリング対象建造物の不健全度合いを算出する、健全性評価処理部と、を備えることを特徴とする建造物モニタリングシステムである。 To achieve the above object, the present invention provides a building monitoring system executed by a computer, which measures the behavior of structural members over time in an existing sound building that is likely to be in a high degree of soundness. A healthy data storage unit in which behavior data is accumulated, and an unhealthy behavior over time obtained by measuring the behavior over time of structural members in an existing unhealthy building that is of the same type as the existing unhealthy building and whose degree of soundness is likely to be low. An unsound data storage unit, in which data is accumulated, compares and processes the sound chronological behavior data and the unsound chronological behavior data, and obtains chronological behavior patterns of structural members specific to each of the unsound factors. a behavior pattern extraction processing unit that calculates, a behavior pattern storage unit that accumulates the behavior pattern data for each unhealthy factor calculated by the behavior pattern extraction processing unit; An evaluation target data storage unit in which evaluation target chronological behavior data obtained by moving measurement behavior is accumulated; and a soundness evaluation processing unit that calculates the degree of unsoundness of the building.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記健全データ保存部には、建設時から現在に亘って、不健全要因が生じている程度が小さい前記既設健全建造物の前記健全経時的挙動データが蓄積されることを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, the sound data storage unit accumulates the sound chronological behavior data of the existing sound building with a small degree of unsound factors from the time of construction to the present. characterized by being

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記不健全データ保存部には、建設時から現在に亘って、不健全要因が生じている程度が高い前記既設不健全建造物の前記不健全経時的挙動データが蓄積されることを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, the unsound data storage unit stores the unsound chronological behavior of the existing unsound building with a high degree of unsound factors from the time of construction to the present. Data is accumulated.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記不健全要因が複数設定されており、前記不健全データ保存部には、複数の前記不健全要因の中の1つの前記不健全要因が限定的に生じている程度が高い前記既設不健全建造物の前記不健全経時的挙動データが、上記複数の不健全要因別に、それぞれ蓄積されることを特徴とする。 A plurality of unsound factors are set in relation to the building monitoring system, and one unsound factor among the plurality of unsound factors is limitedly generated in the unsound data storage unit. The unsound chronological behavior data of the existing unsound building with a high degree of unsoundness is accumulated for each of the plurality of unsound factors.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記不健全要因として、地震、塩害、活荷重の少なくとも何れかを含むことを特徴とする。 The building monitoring system is characterized in that at least one of earthquake, salt damage, and live load is included as the unsound factor.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記不健全要因として、構造部材の腐食、疲労、亀裂、破断、変形、変位、歪みの少なくとも何れかを含むことを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, the unsound factor includes at least one of corrosion, fatigue, crack, breakage, deformation, displacement, and distortion of structural members.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記健全データ保存部には、構造種別、形式種別、大きさ種別の少なくとも何れかの建造物の分類において、異種類の複数の前記既設健全建造物の前記健全経時的挙動データが蓄積され、前記不健全データ保存部には、構造種別、形式種別、大きさ種別の少なくとも何れかの建造物の分類において、異種類の複数の前記既設不健全建造物の前記不健全経時的挙動データが蓄積されることを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, the sound data storage unit stores a plurality of existing sound buildings of different types in at least one of the building classifications of structure type, type type, and size type. Sound chronological behavior data is accumulated, and in the unsound data storage unit, a plurality of existing unsound buildings of different types are stored in at least one of the building classifications of structure type, type type, and size type. The unhealthy chronological behavior data is accumulated.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記建造物の分類には、前記建造物が延在する方位を含むことを特徴とする。 In relation to the above building monitoring system, the building classification includes an orientation in which the building extends.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記健全経時的挙動データ及び/又は前記不健全経時的挙動データには、前記既設健全建造物及び/又は前記既設不健全建造物に対して、強制的に外力を印加した際の挙動の計測データを含むことを特徴とする。 In connection with the building monitoring system, the healthy behavior data over time and/or the unhealthy behavior data over time may include, for the existing healthy building and/or the existing unhealthy building: It is characterized by including measurement data of behavior when an external force is applied.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記健全データ保存部には、前記健全経時的挙動データと同時に測定された、前記既設健全建造物の周囲の環境データが蓄積され、前記不健全データ保存部には、前記不健全経時的挙動データと同時に測定された、前記既設不健全建造物の周囲の環境データが蓄積されることを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, the sound data storage unit accumulates environmental data around the existing sound building measured at the same time as the sound chronological behavior data, and the unsound data storage unit is characterized by accumulating environment data around the existing unsound building measured simultaneously with the unsound chronological behavior data.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記建造物は橋梁であり、前記健全経時的挙動データ及び前記不健全経時的挙動データには、上記橋梁における、桁の変位量、及び、支承部に作用する応力又は、歪み、変位方向、変位量の何れか一つ以上を含むことを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, the building is a bridge, and the sound chronological behavior data and the unsound chronological behavior data include the amount of displacement of the girder and the It is characterized by including any one or more of stress or strain, displacement direction, and displacement amount.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、前記モニタリング対象建造物に対するメンテナンス行為に関するメンテナンス情報を蓄積するメンテナンス履歴保存部と、前記メンテナンス行為の実行前の前記評価対象経時的挙動データと、前記メンテナンス行為の実行後の前記評価対象経時的挙動データを比較処理して、前記メンテナンス行為毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する、メンテナンス別挙動パターン抽出処理部と、前記メンテナンス別挙動パターン抽出処理部によって算出された、メンテナンス別挙動パターンデータが蓄積される、メンテナンス別挙動パターン保存部と、を備えることを特徴とする。 In relation to the building monitoring system, a maintenance history storage unit for accumulating maintenance information related to maintenance actions on the building to be monitored, the temporal behavior data to be evaluated before execution of the maintenance action, and the maintenance action a maintenance-specific behavior pattern extraction processing unit that compares the evaluation object chronological behavior data after execution and calculates a chronological behavior pattern of a structural member specific to each maintenance action; and the maintenance-specific behavior pattern extraction unit. and a maintenance-specific behavior pattern storage unit that stores the maintenance-specific behavior pattern data calculated by the processing unit.

上記建造物モニタリングシステムに関連して、上記評価対象経時的挙動データと上記メンテナンス別挙動パターンデータを照合し、上記モニタリング対象建造物のメンテナンスの必要度合いを算出する、メンテナンス必要度評価処理部と、を備えることを特徴とする。 a maintenance necessity level evaluation processing unit that, in relation to the building monitoring system, compares the evaluation target chronological behavior data with the maintenance-specific behavior pattern data, and calculates the level of maintenance necessity of the monitoring target building; characterized by comprising

上記目的を達成する本発明は、建造物のモニタリング方法であって、健全度合いが高いであろう既設健全建造物における構造部材の経時的な挙動を測定して得られる健全経時的挙動データを蓄積する、健全データ保存ステップと、上記既設健全建造物と同種且つ健全度合いが低いであろう既設不健全建造物における構造部材の経時的な挙動測定して得られる不健全経時的挙動データを蓄積する、不健全データ保存ステップと、上記健全経時的挙動データと上記不健全経時的挙動データを比較処理して、上記不健全要因毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する、挙動パターン抽出ステップと、上記挙動パターン抽出ステップによって算出された、不健全要因別挙動パターンデータを蓄積する、挙動パターン保存ステップと、モニタリング対象建造物における構造部材の経時的な測挙を動定して得られる評価対象経時的挙動データを蓄積する、評価対象データ保存ステップと、上記評価対象経時的挙動データと上記不健全要因別挙動パターンデータを照合し、上記モニタリング対象建造物の不健全度合いを算出する、健全性評価ステップ、を備えることを特徴とする建造物モニタリング方法である。 To achieve the above object, the present invention is a building monitoring method, which accumulates sound chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in an existing sound building that is likely to have a high degree of soundness. , a step of storing sound data, and storing unsound chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in an existing unsound building that is of the same type as the existing unsound building and likely to have a lower degree of soundness; a healthy data storage step; and a behavior pattern extraction step of comparing the healthy behavior data over time and the unhealthy behavior data over time to calculate a behavior pattern over time of the structural member specific to each unhealthy factor. , a behavior pattern storage step for accumulating the behavior pattern data for each unhealthy factor calculated by the behavior pattern extraction step; an evaluation target data storage step of accumulating target chronological behavior data; and comparing the evaluation target chronological behavior data with the behavior pattern data by unhealthy factor to calculate the degree of unsoundness of the monitoring target building, healthy and a property evaluation step.

本発明によれば、建造物による安心・安全な社会インフラの持続が達成される。 According to the present invention, the continuation of safe and secure social infrastructure by buildings is achieved.

本発明の実施形態にモニタリングシステムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole monitoring system composition to an embodiment of the present invention. 同モニタリングシステムのモニタリング装置の(A)ハード構成を示すブロック図であり、(B)機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing (A) a hardware configuration of a monitoring device of the monitoring system, and (B) is a block diagram showing a functional configuration. 同モニタリングシステムの測定対象となる橋梁の(A)斜視図、(B)正面図である。It is the (A) perspective view of the bridge used as the measurement object of the monitoring system, (B) is a front view. (A)及び(B)は同橋梁の支承部を拡大して示す側面図である。(A) and (B) are side views showing enlarged support portions of the bridge. (A)及び(B)は同橋梁の側面図である。(A) and (B) are side views of the same bridge.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に本発明の実施形態に係る建造物モニタリングシステム(以下、モニタリングシステム)1の全体構成を示す。なお、ここでは建造物として、橋梁をモニタリングする場合を例示するが、建造物の種類は特に限定されず、ビル、道路、空港、港湾等の様々な建造物に適用できる。 FIG. 1 shows the overall configuration of a building monitoring system (hereinafter referred to as monitoring system) 1 according to an embodiment of the present invention. Here, a case of monitoring a bridge as a building is exemplified, but the type of building is not particularly limited, and the present invention can be applied to various buildings such as buildings, roads, airports, and harbors.

モニタリングシステム1は、既設の複数の健全橋梁10から成る既設健全橋梁群10Gと、既設の複数の不健全橋梁20から成る既設不健全橋梁群20Gと、モニタリング対象となる既設の複数の橋梁(以下、モニタ対象建造物)30から成る既設モニタ対象橋梁群30Gと、これらの橋梁(上部工及び/又は下部工)の各部に設置される各種センサSと、このセンサSに対して有線又は無線によって接続される計算機となるモニタリング装置100を備えて構成される。なお、本発明では、センサSがモニタリング装置100に接続されていることが必須要件ではなく、センサSから得られる測定データを一時的に何らかの記憶媒体に保存し、この記録媒体を介して、モニタリング装置100に測定データが蓄積される場合を含む。 The monitoring system 1 includes an existing sound bridge group 10G consisting of a plurality of existing sound bridges 10, an existing unsound bridge group 20G consisting of a plurality of existing unsound bridges 20, and a plurality of existing bridges to be monitored (hereinafter , monitoring target building) 30, various sensors S installed in each part of these bridges (superstructure and/or substructure), and the sensor S by wire or wirelessly It is configured with a monitoring device 100 serving as a connected computer. In addition, in the present invention, it is not an essential requirement that the sensor S is connected to the monitoring device 100, but the measurement data obtained from the sensor S is temporarily stored in some storage medium, and the monitoring device is monitored via this storage medium. This includes the case where measurement data is accumulated in the device 100 .

図2(A)にモニタリング装置100のハード構成を示す。このモニタリング装置100は、所謂サーバであり、中央演算処理装置となるCPU、一時的なデータを読み書きするための高速メモリRAMと、マザーボードプログラムを格納するために使用する読み出し専用メモリROMと、データを格納するために書き込み可能なハードディスクHDD等の記憶媒体と、外部の通信制御を行うインタフェースと、センサSと無線通信するアンテナを有する。なお、このアンテナは、モニタリング装置100のハードウエアを構成するサーバ内に配置されている場合に限られず、各橋梁の近辺に配置された中継アンテナであっても良い。 FIG. 2A shows the hardware configuration of the monitoring device 100. As shown in FIG. This monitoring device 100 is a so-called server, and includes a CPU serving as a central processing unit, a high-speed memory RAM for reading and writing temporary data, a read-only memory ROM used for storing motherboard programs, and data. It has a storage medium such as a writable hard disk HDD for storing, an interface for controlling external communication, and an antenna for wireless communication with the sensor S. Note that this antenna is not limited to the case where it is arranged in the server that constitutes the hardware of the monitoring device 100, and it may be a relay antenna that is arranged near each bridge.

図2(B)にモニタリング装置100のモニタリングプログラム構成を示す。ここで示すのは、モニタリングプログラムがCPUで実行されることにより実現される機能構成となる。モニタリング装置100は、機能構成として、健全データ保存部110と、不健全データ保存部120と、挙動パターン抽出処理部130と、挙動パターン保存部140と、評価対象データ保存部150と、健全性評価処理部160と、メンテナンス履歴保存部170と、メンテナンス別挙動パターン抽出処理部175と、メンテナンス別挙動パターン保存部180と、メンテナンス必要度評価処理部190を備える。 FIG. 2B shows the configuration of the monitoring program of the monitoring device 100. As shown in FIG. The functional configuration shown here is realized by executing the monitoring program on the CPU. The monitoring device 100 has a functional configuration including a healthy data storage unit 110, an unhealthy data storage unit 120, a behavior pattern extraction processing unit 130, a behavior pattern storage unit 140, an evaluation target data storage unit 150, and a health evaluation. A processing unit 160 , a maintenance history storage unit 170 , a maintenance-specific behavior pattern extraction processing unit 175 , a maintenance-specific behavior pattern storage unit 180 , and a maintenance necessity evaluation processing unit 190 are provided.

健全データ保存部110は、健全度合いが高いであろう既設健全橋梁群10Gに対して、構造部材の経時的な挙動を測定し、その結果として得られる健全経時的挙動データが蓄積される。なお、健全経時的挙動データには、既設健全橋梁群10Gにおける、桁の変位量、及び、支承部に作用する応力を含む。この健全度合いが高いであろう既設健全橋梁群10Gは、建設時から現在に亘って、不健全要因が生じている程度が小さい地域に存在する既設橋梁から選定される。 The sound data storage unit 110 measures the temporal behavior of the structural members of the existing sound bridge group 10G, which is likely to have a high degree of soundness, and accumulates the sound temporal behavior data obtained as a result. The healthy behavior data over time includes the amount of girder displacement and the stress acting on the bearings in the existing healthy bridge group 10G. The group of existing healthy bridges 10G, which is likely to have a high degree of soundness, is selected from existing bridges existing in areas where the degree of unsoundness is small from the time of construction to the present.

また、この健全データ保存部110には、健全経時的挙動データと同時に測定された、既設健全橋梁群10Gの周囲の環境データが蓄積される。これらの健全経時的挙動データと環境データを合わせて、健全建造物測定データと称する。 In addition, environmental data around the existing healthy bridge group 10G, which is measured at the same time as the healthy behavior data over time, is stored in the healthy data storage unit 110 . Together, these healthy behavior data over time and environmental data are referred to as healthy building measurement data.

なお、既設健全橋梁群10Gを選定する際は、上記地域以外に、構造種別、形式種別、大きさ種別の少なくとも何れかの建造物分類において、各分類内で異種類の橋梁を選定する。これは、測定対象となる健全橋梁のバリエーションを豊富にすることを意味する。好ましくは、構造種別で複数種類、形式種別で複数種類、大きさ種別で複数種類を組み合わせて選択する。より好ましくは、健全橋梁の分類として、健全橋梁10が延在する方位を含める。 When selecting the existing healthy bridge group 10G, different types of bridges are selected within each classification in at least one of the building classifications of structure classification, type classification, and size classification in addition to the above areas. This means enriching the variations of sound bridges to be measured. Preferably, multiple types of structures, multiple types of types, and multiple types of sizes are selected in combination. More preferably, the healthy bridge classification includes the direction in which the healthy bridge 10 extends.

また、選定された既設健全橋梁群10Gから計測される健全経時的挙動データには、既設健全橋梁群10Gに対して強制的に外力を印加して、それによって生じる挙動を測定した挙動データ(強制挙動データ)を含めることが好ましい。強制的な外力とは、例えば、重車両を走行させたり、構造部材をハンマーで殴打したり、加振機によって周期的振動を加えたり、加熱・冷却装置によって構造部材に熱膨張や熱収縮を与えたりすること等が代表的である。 In addition, the sound chronological behavior data measured from the selected existing healthy bridge group 10G includes behavior data (forced behavioral data). Forced external forces include, for example, running heavy vehicles, hitting structural members with a hammer, applying periodic vibrations with a vibrator, and thermally expanding or contracting structural members with heating and cooling devices. Giving is typical.

不健全データ保存部120には、既設健全橋梁群10Gと同種であって且つ健全度合いが低いであろう既設不健全橋梁群20Gにおける構造部材の経時的な挙動を測定し、その結果として得られる不健全経時的挙動データが蓄積される。なお、不健全経時的挙動データには、既設不健全橋梁群10Gにおける、桁の変位量、及び、支承部に作用する応力や歪み、変位方向、変位量、変形度合い等の何れか一つ以上を含む。 In the unsound data storage unit 120, the behavior over time of the structural members in the existing unsound bridge group 20G, which is of the same type as the existing unsound bridge group 10G and whose degree of soundness is likely to be low, is measured, and the unsound data obtained as a result is measured. Healthy behavioral data over time is accumulated. In the unsound chronological behavior data, any one or more of the amount of displacement of the girder, the stress and strain acting on the bearing, the direction of displacement, the amount of displacement, the degree of deformation, etc. in the existing unsound bridge group 10G. including.

また、不健全データ保存部120には、不健全経時的挙動データと同時に測定された、既設不健全橋梁群20Gの周囲の環境データが蓄積される。これらの不健全経時的挙動データと環境データを合わせて、不健全建造物測定データと称する。 Further, the unsound data storage unit 120 accumulates environmental data around the existing unsound bridge group 20G, which is measured at the same time as the unsound behavior data over time. Together, these unhealthy behavioral data over time and environmental data are referred to as unhealthy building measurement data.

健全度合いが低いであろう既設不健全橋梁群20Gは、建設時から現在に亘って、不健全要因が生じている程度が高い地域に存在する既設橋梁から選択することが出来る。この不健全要因には、建造物を劣化させる複数種類が存在しており、結果、不健全経時的挙動データは、不健全要因別(毎)に分類されて蓄積される。不健全要因別(毎)にデータ収集する為には、計測対象となる不健全橋梁20を選定する際に、複数の不健全要因の中の一つの不健全要因が限定的に生じている程度が高い地域に存在する既設橋梁から選択することが大切となる。即ち、不健全要因別(毎)に対象地域を特定し、そこに架設されている橋梁の中から、適した橋梁を選択すれば良い。 The group of existing unsound bridges 20G whose degree of soundness is likely to be low can be selected from existing bridges existing in areas where the degree of unsoundness is high from the time of construction to the present. There are a plurality of types of unsound factors that degrade the building, and as a result, the unsound chronological behavior data are classified and accumulated according to each unsound factor. In order to collect data for each (each) unsound factor, when selecting an unsound bridge 20 to be measured, the extent to which one unsound factor out of a plurality of unsound factors occurs in a limited manner It is important to select from existing bridges in areas with high That is, it is sufficient to specify a target area for each (each) unhealthy factor, and select a suitable bridge from among the bridges constructed there.

また、不健全経時的挙動データの分類となる複数の不健全要因には、地震、塩害、活荷重の少なくとも何れか(好ましくは全て)を含む。これらの不健全要因は、橋梁に劣化を生じさせ得る不健全外部要因と定義することが可能である。 In addition, the plurality of unsound factors classified as unsound chronological behavior data include at least one (preferably all) of earthquake, salt damage, and live load. These unhealthy factors can be defined as unhealthy external factors that can cause deterioration of the bridge.

更に不健全経時的挙動データの分類となる複数の不健全要因には、構造部材の腐食、疲労、破断、変形の少なくとも何れか(好ましくは全て)を含む。これらの不健全要因は、橋梁に実際に生じた劣化態様であり、不健全内部要因と定義することができる。この不健全内部要因は、不健全外部要因によって導かれることが多いが、外部要因が無くても、施工ミス、設計ミス、製造時不具合などによって生じる場合もある。 Furthermore, the plurality of unhealthy factors classified as unhealthy chronological behavior data include at least one (preferably all) of corrosion, fatigue, fracture, and deformation of structural members. These unsound factors are deterioration aspects actually occurring in the bridge, and can be defined as unsound internal factors. These unsound internal factors are often led by unsound external factors, but may also be caused by construction errors, design errors, manufacturing defects, etc., even if there are no external factors.

更に既設不健全橋梁群20Gを選定する際は、上記地域以外に、構造種別、形式種別、大きさ種別の少なくとも何れかの建造物の分類において、各分類内で異種類の不健全橋梁を選定する。これは、測定対象となる不健全橋梁のバリエーションを豊富にすることを意味する。好ましくは、構造種別で複数種類、形式種別で複数種類、大きさ種別で複数種類を組み合わせて選択する。より好ましくは、不健全橋梁の分類として、不健全橋梁20が延在する方位を含める。 Furthermore, when selecting the existing unsound bridge group 20G, in addition to the above areas, in at least one of the building classifications of structure type, type type, and size type, select different types of unsound bridges within each classification. do. This means enriching the variation of unhealthy bridges to be measured. Preferably, multiple types of structures, multiple types of types, and multiple types of sizes are selected in combination. More preferably, the classification of unsound bridges includes the direction in which the unsound bridges 20 extend.

また、選定された既設不健全橋梁群20Gから計測される不健全経時的挙動データには、既設不健全橋梁群20Gに対して強制的に外力を印加して、それによって生じる挙動を測定した挙動データ(強制挙動データ)を含めることが好ましい。強制的な外力とは、例えば、重車両を走行させたり、構造部材をハンマーで殴打したり、加振機によって周期的振動を加えたり、加熱・冷却装置によって構造部材に熱膨張や熱収縮を与えたりすること等が代表的である。 In addition, in the unsound temporal behavior data measured from the selected existing unsound bridge group 20G, the behavior obtained by forcibly applying an external force to the existing unsound bridge group 20G and measuring the behavior caused thereby It is preferable to include data (forced behavior data). Forced external forces include, for example, running heavy vehicles, hitting structural members with a hammer, applying periodic vibrations with a vibrator, and thermally expanding or contracting structural members with heating and cooling devices. Giving is typical.

挙動パターン抽出処理部130は、健全経時的挙動データと不健全経時的挙動データを比較処理して、不健全要因毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する。算出される挙動パターンの形態には、例えば、各測定項目の変化、他の測定項目との比較(相関)から得られる比較(相関)データ(差分データ・相関データ)の変化、振動モードや周期変化、周波数変化等が有り得る。なお、変化としては、長期的な変化の他に、時間変化、日間変化、月間変化、不規則変化等が挙げられる。これらの挙動パターンが生じると、橋梁に何らかの劣化が生じていることを意味する。 The behavior pattern extraction processing unit 130 compares the healthy behavior data over time and the unhealthy behavior data over time, and calculates the behavior pattern over time of the structural member specific to each unsound factor. Examples of behavior patterns that are calculated include changes in each measurement item, changes in comparison (correlation) data (difference data/correlation data) obtained from comparison (correlation) with other measurement items, vibration mode and period Changes, frequency changes, etc. are possible. In addition to long-term changes, changes include hourly changes, daily changes, monthly changes, irregular changes, and the like. When these behavior patterns occur, it means that some deterioration has occurred in the bridge.

挙動パターン保存部140は、挙動パターン抽出処理部130によって算出された、不健全要因別挙動パターンデータが蓄積される。 The behavior pattern storage unit 140 accumulates the behavior pattern data for each unhealthy factor calculated by the behavior pattern extraction processing unit 130 .

評価対象データ保存部150は、既設モニタ対象橋梁群30Gにおける構造部材の経時的な測挙を動定して得られる評価対象経時的挙動データが蓄積される。 The evaluation target data storage unit 150 accumulates evaluation target chronological behavior data obtained by moving the chronological measurement behavior of structural members in the existing monitor target bridge group 30G.

健全性評価処理部160は、評価対象データ保存部150に蓄積された評価対象経時的挙動データと、挙動パターン保存部140に蓄積された不健全要因別挙動パターンデータを照合し、既設モニタ対象橋梁群30Gの不健全度合いを算出する。 The soundness evaluation processing unit 160 collates the evaluation object chronological behavior data accumulated in the evaluation object data storage unit 150 with the behavior pattern data for each unsound factor accumulated in the behavior pattern storage unit 140, Calculate the degree of unsoundness of the group 30G.

メンテナンス履歴保存部170は、既設モニタ対象橋梁群30Gに対するメンテナンス行為に関する情報(メンテナンス情報)を蓄積する。このメンテナンス情報には、劣化態様と修復作業に関する情報を含めることが好ましく、劣化態様には、例えば、メンテナンス対象となる劣化事例としては、支承部や構造部材の破断、亀裂、剥離、剥落、腐食、変形、座屈、アンカーボルトやセットボルトの緩み、抜け、破断、支承部のローラ固着、腐食、偏心、軸ぶれ、亀裂、逸脱、積層ゴム変形、断裂、ゴム剥離、桁のスライド等がある。修復作業は、交換、溶接、曲げ戻し、補強、清掃、ボルトの増し締め、充填剤の補填等がある。 The maintenance history storage unit 170 accumulates information (maintenance information) regarding maintenance actions for the existing monitored bridge group 30G. This maintenance information preferably includes information on the state of deterioration and repair work. , deformation, buckling, loosening, falling out, and breakage of anchor bolts and set bolts, adhesion of bearing rollers, corrosion, eccentricity, shaft deflection, cracks, deviation, laminated rubber deformation, rupture, rubber peeling, girder sliding, etc. . Repair work includes replacement, welding, unbending, reinforcement, cleaning, retightening of bolts, filling with filler, and the like.

メンテナンス別挙動パターン抽出処理部175は、既設モニタ対象橋梁群30Gに対するメンテナンス行為の実行前の評価対象経時的挙動データと、既設モニタ対象橋梁群30Gに対するメンテナンス行為の実行後の評価対象経時的挙動データを比較処理して、メンテナンス行為毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する。 The maintenance-specific behavior pattern extraction processing unit 175 extracts evaluation target chronological behavior data before performing maintenance on the existing monitor target bridge group 30G and evaluation target chronological behavior data after performing maintenance on the existing monitor target bridge group 30G. are compared to calculate the temporal behavior pattern of the structural member specific to each maintenance action.

メンテナンス別挙動パターン保存部180は、メンテナンス別挙動パターン抽出処理部175によって算出された、メンテナンス別挙動パターンデータが蓄積される。 The maintenance-specific behavior pattern storage unit 180 stores the maintenance-specific behavior pattern data calculated by the maintenance-specific behavior pattern extraction processing unit 175 .

メンテナンス必要度評価処理部190は、評価対象経時的挙動データとメンテナンス別挙動パターンデータを照合して、既設モニタ対象橋梁群30Gのメンテナンスの必要度合いを算出する。 The maintenance necessity evaluation processing unit 190 collates the evaluation object chronological behavior data with the maintenance-specific behavior pattern data, and calculates the necessity degree of maintenance of the existing monitored bridge group 30G.

次に、モニタリングシステム1の動作(準備工程を含む)等について説明する。 Next, the operation of the monitoring system 1 (including preparatory steps) and the like will be described.

<健全経時的挙動データ(基準データ)の取得> <Acquisition of healthy chronological behavior data (reference data)>

健全経時的挙動データは、本モニタリングシステム1における基準データとなる。基準データを取得するためには、健全性の高い既設橋梁(既設健全橋梁群10G)を選定しなければならない。このためには、先に、健全性を損なわせる原因(外部要因と内部要因)を整理分類する必要があり、その整理事例を表1に示す。表1は、橋梁で想定される構造部材等の劣化(部位と劣化の様相)とそれらの原因をまとめたものとなる。

Figure 0007144021000001
Healthy behavior data over time serves as reference data in the monitoring system 1 . In order to acquire reference data, existing bridges with high soundness (existing healthy bridge group 10G) must be selected. For this purpose, it is first necessary to organize and classify the causes (external factors and internal factors) that impair soundness. Table 1 summarizes the deterioration of structural members, etc. assumed for bridges (parts and aspects of deterioration) and their causes.
Figure 0007144021000001

表1の通り、橋梁の劣化原因は多様であるが、健全な橋梁とは、これらの影響を殆ど受けていないことを意味する。このためには、劣化原因が生じていないか、そのレベルが低い地域を特定し、その地域に架設される橋梁を選択することが好ましい。つまり、過去に、(1)地震が無く、(2)土砂災害が起きておらず、(3)風が少なく、(4)雪が殆ど降らず、(5)交通量も多くなく、(6)塩害が無く、(7)水災害が無く、(8)降水量が少なく、(9)気温が安定的な地域の橋梁を選定することが重要となる。なお、地域性ではなく、偶然にも、そのような受けていない橋梁(例えば、最近架設されたばかりの橋梁)が存在すれば、それを採用しても良い。勿論、新設橋梁の場合は、一般的な経時的劣化によって生じる挙動を織り込むことができないので、既設である程度の年数を経過した橋梁は勿論、後述する不健全橋梁と同程度の年数を経た健全橋梁を選択しても良い。 As shown in Table 1, there are various causes of bridge deterioration, but a sound bridge means that it is hardly affected by these factors. For this purpose, it is preferable to identify an area where the cause of deterioration is not occurring or the level of deterioration is low, and select a bridge to be constructed in that area. In other words, (1) no earthquakes, (2) no landslides, (3) little wind, (4) almost no snow, (5) not much traffic, and (6) It is important to select a bridge in an area where there is no salt damage, (7) no water damage, (8) little precipitation, and (9) stable temperature. It should be noted that if there is a bridge (for example, a bridge that has just been constructed recently) that has not received such approval by chance, it may be adopted. Of course, in the case of new bridges, the behavior caused by general deterioration over time cannot be incorporated, so it is necessary to consider not only existing bridges that have passed a certain number of years, but also healthy bridges that have passed the same number of years as the unsound bridges described later. may be selected.

東日本大震災以前は、巨大地震がそれ程無く、中規模の地震の回数も多くなかったが、東日本大震災以降は中規模余震等が著しく増大している。このことから、気象庁震度データベースを利用して、例えば、2014年~2016年の三年間で最も地震の影響が少ない地域を割り出すと、富山県、三重県、山梨県等を抽出できる。これらの地域では、土砂災害が殆ど記録されていないが、その中でも海沿いの地域は風や塩害の影響が著しい。また、日本海側では降雪の影響も大きいと考えられる。また、山岳盆地は、風が少なく、降雪、降雨が少ない上、塩害が生じにくい。従って、これらの条件に最も適合するのは山梨県内の盆地となる。 Before the Great East Japan Earthquake, there were not so many large earthquakes and there were not many medium-sized earthquakes, but after the Great East Japan Earthquake, the number of medium-sized aftershocks has increased remarkably. For this reason, using the Japan Meteorological Agency's seismic intensity database, for example, when determining the areas least affected by earthquakes in the three years from 2014 to 2016, Toyama Prefecture, Mie Prefecture, Yamanashi Prefecture, etc. can be extracted. In these areas, almost no sediment-related disasters have been recorded, but coastal areas are particularly affected by wind and salt damage. In addition, it is thought that the influence of snowfall is large on the Sea of Japan side. In addition, mountain basins have less wind, less snowfall and less rainfall, and less prone to salt damage. Therefore, basins in Yamanashi Prefecture are the most suitable for these conditions.

また、交通荷重は、活荷重として最も大きな劣化要因であることから、都市よりも郊外地域の方が、健全性が高いと考えられる。結果、これらの全ての条件に適合する最適地域として、例えば、広域には山梨県、より狭域には山梨県韮崎市が挙げられる。なお、韮崎市が管理する橋梁は240橋となり、その中から、基準橋として最も相応しい橋梁を、橋梁の種別毎に選定すれば良い。なお、山梨県の日照時間の長さは、平均2335時間/年となり、都道府県別で第三位であり、同県の盆地エリアになると、その日照時間の長さは更に延長される。日照時間が長いということは、橋梁の構造部材に対する日射と温度の影響を日変化で観測できることを意味し、健全な橋梁の場合は、設計通りの熱膨張収縮を繰り返すので、この挙動を計測することで、健全な橋梁のデータ変動(挙動)を抽出することが可能となり、また、健全な橋梁がどのように挙動するかを明らかにできる。 In addition, since the traffic load is the largest deterioration factor of the live load, it is considered that the soundness is higher in the suburban area than in the city. As a result, the optimum area that meets all these conditions is, for example, Yamanashi Prefecture in a wide area and Nirasaki City in Yamanashi Prefecture in a narrower area. The number of bridges managed by Nirasaki City is 240, and from among them, the most suitable bridge as a reference bridge can be selected for each type of bridge. Yamanashi Prefecture averages 2,335 hours of sunshine per year, ranking third among prefectures. The long hours of sunshine mean that the effects of solar radiation and temperature on the structural members of a bridge can be observed in terms of diurnal changes. In the case of a sound bridge, thermal expansion and contraction repeat as designed, so this behavior is measured. This makes it possible to extract data fluctuations (behavior) of healthy bridges and clarify how healthy bridges behave.

<不健全経時的挙動データ> <Unhealthy chronological behavior data>

次に、不健全と考えられる橋梁(既設不健全橋梁群20G)の選定について説明する。表1の中でも、健全性を著しく損なわせる主因としては、(1)地震、(2)塩害、(3)活荷重が想定される。そこで。これらの影響を最も受けたであろう既設不健全橋梁群20Gを抽出するにあたって、これらの(1)~(3)を、地域性から選定することが合理的となる。 Next, selection of bridges considered to be unsound (existing unsound bridge group 20G) will be described. Among Table 1, the main factors that significantly impair the soundness are (1) earthquakes, (2) salt damage, and (3) live loads. Therefore. In extracting the group of existing unsound bridges 20G that would have been most affected by these factors, it is rational to select (1) to (3) from the regional characteristics.

(1)の地震について、それが既設橋梁に対してどのように悪影響を与えているかを検証するには、地震の影響を最も受けていて、且つ、他の(2)塩害、(3)活荷重の影響をあまり受けていない地域を選定することが好ましい。また、大震度の地震の入力は、橋梁の構造部材の破断や降伏の影響が著しく、中~大規模地震の頻繁な入力は、構造部材の疲労に大きな影響を与える。そこで、2011年~2016年の6年間で最も大規模地震が起こった地域と、最も中規模地震の回数が多かった地域をそれぞれ選出する。大規模地震の影響が大きいのは熊本県であり、最も中規模地震の回数が多かったのは福島県である。またこれらの地域のうち、断層帯上の地域を選定すれば、その地震の影響を受けたであろう確実性が高められ、また、沿岸部から離れた地域を選定すれば塩害の影響を排除でき、また、交通量の少ない地域を選定すれば、活荷重の影響を低減できる。つまり、地震のみの純粋な影響を抽出しやすくなる。 Regarding the (1) earthquake, in order to examine how it adversely affects the existing bridges, the most affected by the earthquake and the other (2) salt damage, (3) active bridges It is preferable to choose an area that is less affected by loads. In addition, the input of large seismic intensity earthquakes has a significant effect on the fracture and yielding of structural members of bridges, and the frequent input of medium to large scale earthquakes has a great effect on the fatigue of structural members. Therefore, we will select the region where the most large-scale earthquakes occurred in the six years from 2011 to 2016, and the region where the number of medium-scale earthquakes was the highest. Kumamoto Prefecture was most affected by large-scale earthquakes, while Fukushima Prefecture experienced the most moderate-scale earthquakes. Among these areas, selecting an area on the fault zone will increase the certainty that the earthquake will have affected the area, and selecting an area away from the coast will eliminate the effects of salt damage. and selecting areas with low traffic can reduce the effects of live loads. In other words, it becomes easier to extract the pure effect of the earthquake alone.

(2)の塩害について、甚大な影響を受けている地域としては、日本海側が代表的であり、且つ、他の(1)地震の影響を最も受けていないのは、2014年~2016年の3年間で最も地震の少ない富山県(震度4以上0回、震度3が1回、震度2が10回、震度1が16回)が挙げられる。また、海水に水没した橋梁が複数存在するのは、太平洋側の東北地方であって、中でも岩手県や宮城県等は、水没した影響によって著しく橋梁の劣化が進行している。 Regarding (2) salt damage, the Sea of Japan side is representative of the areas that have been severely affected. Toyama Prefecture, which has had the fewest earthquakes over the past three years (0 earthquakes with an intensity of 4 or higher, 1 earthquake with an intensity of 3, 10 earthquakes with an intensity of 2, and 16 earthquakes with an intensity of 1). Moreover, there are a number of bridges submerged in seawater in the Tohoku region on the Pacific Ocean side. Among them, bridges in Iwate Prefecture and Miyagi Prefecture, etc. are significantly degraded due to the effects of submergence.

(3)の活荷重について、大きな影響を受けて劣化が進行しているのは、早くから建設が成され、且つ、交通量が著しく多く、過積載を含めて大重量の積載車が多く通行している地域であり、しかも、他の(1)地震、(2)塩害の影響が小さい地域が好ましい。これらに相当するのは沿岸部ではない都市部となり、東京都が挙げられる。既設不健全橋梁群20Gが存在し得る地域と、劣化原因と、劣化様相の関係を以下の表2にまとめる。

Figure 0007144021000002
Regarding (3) live load, it has been greatly affected and deteriorated because it was constructed early, and the traffic volume is remarkably large, and many heavy vehicles including overloaded vehicles pass through. It is preferable to choose an area that is less affected by (1) earthquakes and (2) salt damage. The cities corresponding to these are non-coastal areas, such as Tokyo. Table 2 below summarizes the relationship between areas where the existing unhealthy bridge group 20G may exist, causes of deterioration, and aspects of deterioration.
Figure 0007144021000002

<橋梁の選定> <Selection of bridge>

既設健全橋梁群10G及び既設不健全橋梁群20Gが存在する想定地域の選定が完了したら、次に、計測対象とすべき実際の橋梁を実際に選定する。重要な観点として、あまり特殊な構造や形式の橋梁を選定しないことである。つまり、特殊な橋梁は避け、各地域で多用される一般的な種類を選定することで、モニタリング対象に含めることができる橋梁数を増やすことが好ましい。また、このようにすることで、同様な構造種の健全/不健全橋梁間で計測データを比較することができるようになり、精度の高い、不健全要因別挙動パターンデータを生成しやすくなる。 After completing the selection of the assumed area where the existing sound bridge group 10G and the existing unsound bridge group 20G exist, next, the actual bridges to be measured are actually selected. An important point is not to select bridges with very special structures or types. In other words, it is preferable to increase the number of bridges that can be monitored by avoiding special bridges and selecting common types that are frequently used in each region. In addition, by doing so, it becomes possible to compare the measurement data between healthy and unsound bridges of similar structural types, making it easier to generate highly accurate behavior pattern data for each unsound factor.

また、橋梁の選定は、不健全性を生じさせる外部原因の入力に応じた物理量の変化が検出可能な規模であることが望ましく、あまり小規模な橋梁は対象としないことが好ましい。このような条件について、鋼橋とPC橋のそれぞれに関して、対象とすべき橋梁を表3に示す。

Figure 0007144021000003
In addition, it is desirable to select bridges of a scale that allows detection of changes in physical quantities in response to input of external causes that cause unsoundness, and it is preferable not to target bridges that are too small. Under these conditions, Table 3 shows bridges to be targeted for steel bridges and PC bridges.
Figure 0007144021000003

橋梁を選定する際の他の考慮すべき要素として、温度の日変化の影響も重要となる。このためには対象とすべき橋梁の架設方位を可能な限り統一する。同じ理由で、日照の影響を明確にするためには、各地域で例えば東西方向と南北方向の二種類の橋梁のデータを収集できれば、より信頼性の高い健全性の判別が可能となる。 Another important factor to consider when selecting a bridge is the effect of diurnal changes in temperature. For this purpose, the construction directions of target bridges should be unified as much as possible. For the same reason, in order to clarify the effects of sunlight, it would be possible to determine the soundness of bridges with higher reliability by collecting data on two types of bridges in each region, for example, east-west direction and north-south direction.

また、例えば、選定された地域毎に、橋梁構造の観点から大別した鋼橋とPC橋の二種を選定し、更に、劣化を最も促進し得る支承部の構造の観点から代表的な二種(ピン/ローラ型、積層ゴム型)を選定し、また更に、気温影響と日射影響を比較検証する為に、橋梁の架設方向として東西方向と南北方向の二種を選定する。これらの組み合わせの全てを満たすためには、表4に示す合計48橋の橋梁を同時計測するのが好ましい。

Figure 0007144021000004
In addition, for each selected area, for example, two types of bridges, steel bridges and PC bridges, are selected from the viewpoint of bridge structure. In order to select the type (pin/roller type, laminated rubber type), and to compare and verify the effects of temperature and solar radiation, two types of bridge construction directions, east-west direction and north-south direction, are selected. In order to satisfy all of these combinations, it is preferable to simultaneously measure a total of 48 bridges shown in Table 4.
Figure 0007144021000004

なお、作業性の観点では、測定機材のセットが容易であり、また、測定中の管理人が立ち寄りやすい立地が望ましいが、防犯上は、関係者以外の立ち入りを制限する必要がある。なお、機材の設置スペースと電源等があることも必須であり、望ましくは通信回線が通っている橋梁を選定する。これによれば、遠隔地でのデータ確認を日々行うことが可能となる。なお、機材の設置スペースが確保できない場合は、付近に計測小屋を仮設する必要がある。 From the standpoint of workability, it is desirable to have a location where it is easy to set up the measurement equipment and where it is easy for the manager to stop by during the measurement. In addition, it is essential to have space for equipment installation and power supply, etc., and it is desirable to select a bridge that has a communication line. According to this, it becomes possible to check data at a remote location on a daily basis. If it is not possible to secure the installation space for the equipment, it will be necessary to build a temporary measurement hut nearby.

<挙動データの実測> <Actual measurement of behavior data>

次に、橋梁の挙動の実測手法について説明する。この測定手法は、既設健全橋梁群10G、既設不健全橋梁群20G、既設モニタ対象橋梁群30Gに対して共通の手法を採用する。測定の基本的な考え方としては、橋梁が、常に、周囲の環境条件の影響を受けていることから、その環境データも事前に又は同時に取得することが好ましい。この環境データに加えて、橋梁の経時的な挙動について、支承部や構造部材から経時的な挙動データを取得する。これらの測定項目を以下の表5に示す。これらの測定項目が、健全経時的挙動データ、不健全経時的挙動データ、不健全要因別挙動パターンデータ、評価対象経時的挙動データ、メンテナンス別挙動パターンデータのデータテーブルとなる。

Figure 0007144021000005
Next, a method for actually measuring the behavior of a bridge will be described. This measuring method adopts a common method for the group of existing sound bridges 10G, the group of existing unsound bridges 20G, and the group of existing monitored bridges 30G. The basic concept of measurement is that the bridge is always affected by the surrounding environmental conditions, so it is preferable to acquire the environmental data in advance or at the same time. In addition to this environmental data, behavior data over time is acquired from bearings and structural members regarding the behavior of the bridge over time. These measurements are shown in Table 5 below. These measurement items form a data table of healthy behavior data over time, unhealthy behavior data over time, behavior pattern data by unhealthy factor, behavior data over time to be evaluated, and behavior pattern data by maintenance.
Figure 0007144021000005

表5に示すように、環境データは、予め取得したり、別の情報源から取得したりすることもできる。例えば、位置データは橋梁を選択した際に取得でき、気象データは、その地域の気象情報データから収集できる。交通量は、過去の交通量調査データから取得できる。勿論、橋梁近辺にセンサ等を設置して、挙動データと同時に環境データを収集しても良い。 As shown in Table 5, environmental data can be pre-obtained or obtained from another source. For example, location data can be obtained when a bridge is selected, and weather data can be gathered from weather information data for that area. Traffic volume can be obtained from past traffic volume survey data. Of course, sensors or the like may be installed in the vicinity of the bridge to collect environmental data at the same time as the behavior data.

また、橋梁の経時的挙動データには、構造部材の変位・変形・温度等の構造データと、構造部材同士を連結する接合部や、桁等の構造部材を支えたり保持したりする支承部、支承部や伸縮装置等のように桁に付帯する設備を連結する接合部等に生じる力(外力や内部応力)に関するデータ(これらを支承部・接合部データと呼ぶ)が含まれる。 In addition, the temporal behavior data of bridges includes structural data such as displacement, deformation, and temperature of structural members, joints that connect structural members, bearings that support and hold structural members such as girders, Data related to forces (external force and internal stress) generated at joints that connect equipment attached to girders such as bearings and expansion devices (these are called bearing/joint data) are included.

この支承部・接合部データは、橋梁の挙動が反映され得る二大測定対象といっても過言ではない。支承部には、橋梁自身と橋梁にかかる外部荷重を合わせた全荷重が集中する。構造部材間の接合部(これを構造部材間接合部と呼ぶ)には、橋梁(特に主桁や横桁、縦桁等)に作用する様々な応力が集中的に分布する。付帯設備接合部は、例えば、主桁と支承部(付帯設備の一種)を接合する部分となるが、ここにも応力が集中する。従って、橋梁の健全性を判断する際には、支承部の物理的変化と、構造部材の物理的変化を、支承部と各接合部の応力状態や歪み度合い、変形度合い、変位方向や変形量によって計測しつつ、これらを構造データと比較することで、その相関性を抽出しつつ、更に、環境条件データとの整合を分析する。結果、支承部と接合部の計測デバイスのみで橋梁の健全性をモニタリング・判別することも可能になる。更に、付帯設備接合部のモニタリングによって、橋梁本体のみならず、付帯設備に及ぶ健全性のモニタリング・判別も行うことが可能となる。 It is no exaggeration to say that the bearing/joint data are the two major measurement objects that can reflect the behavior of the bridge. All loads, including the bridge itself and the external loads acting on the bridge, are concentrated on the bearings. Various stresses acting on bridges (especially main girders, cross girders, vertical girders, etc.) are concentrated and distributed at joints between structural members (this is called joints between structural members). Ancillary equipment joints are, for example, parts where main girders and bearings (a type of ancillary equipment) are joined, and stress is also concentrated here. Therefore, when judging the soundness of a bridge, the physical changes in the bearings and the physical changes in the structural members must be taken into consideration as the stress state, degree of strain, degree of deformation, direction of displacement, and amount of deformation of the bearings and each joint. By comparing these with the structural data, extracting the correlation, and further analyzing the matching with the environmental condition data. As a result, it is possible to monitor and determine the soundness of bridges using only measurement devices for bearings and joints. Furthermore, by monitoring joints of ancillary facilities, it is possible to monitor and determine the soundness of not only the bridge itself but also the ancillary facilities.

次に橋梁における測定箇所について説明する為に、橋梁の基本構造を図3に示す。なお、ここではI桁橋(鋼橋)を例示し、図3(A)の構造と、図3(B)の構造は、対傾構や上横構の有無等で多少構造が異なる。 Next, the basic structure of a bridge is shown in FIG. 3 in order to explain the measurement points on the bridge. Note that an I-girder bridge (steel bridge) is exemplified here, and the structure shown in FIG. 3A and the structure shown in FIG.

橋梁500は、上部構造部600と下部構造部700に分かれる。下部構造部700は、地中に固定される基礎(図示省略)と、基礎の上に設置される橋脚(橋台)部710を備える。なお、橋台は、橋梁の両端に位置して、一般道路と橋梁を接続し、上部構造部700からの荷重や法面の土砂を支持する役割を担う。橋脚とは、橋梁の中間に設けられ、上部構造部700の荷重を支える。基礎は、橋脚部710を下で支えて、その荷重を地盤に伝える。 The bridge 500 is divided into an upper structure 600 and a lower structure 700 . The lower structure section 700 includes a foundation (not shown) fixed in the ground and a pier (abutment) section 710 installed on the foundation. The abutments are located at both ends of the bridge, connect the general road and the bridge, and play the role of supporting the load from the upper structure 700 and the earth and sand on the slope. A bridge pier is provided in the middle of the bridge and supports the load of the superstructure 700 . The foundation supports the abutment 710 underneath and transfers its load to the ground.

上部構造部600は、橋梁本体610と、付帯設備650に分かれれる。橋梁本体610は、主桁612、横桁614、縦桁616、対傾構618(図3(B)参照)、下横構620、ガセット622等を備える。主桁612は、橋台や橋脚の間に縦方向(橋梁の長手方向)に複数本渡されて、道路等の床版上の通行車両等の荷重を支え、その力を橋台や橋脚に伝達する。横桁614は、横方向(橋梁の幅方向)に配置されて、主桁612同士を連結する。縦桁616は、縦方向に配置されて横桁614に渡され、道路を構成する床版(図示省略)の荷重を受け止めて、横桁614を介して主桁612に伝達する役割を担う。対傾構618は、風や地震等の横荷重に抵抗するため、隣接する主桁612同士を相互に縦方向(結果として斜め方向となる)に連結する部材である。下横構620は、風や地震等の横荷重に抵抗するため、隣接する主桁612の下フランジ同士を相互に水平方向に連結する部材である。なお、対傾構618や下横構620はPC橋には存在しない場合が多い。ガセット622は、主桁612、横桁614、縦桁616、対傾構618、下横構620等を互いに連結する接合部に配置され、この接合部に集まる部材同士をボルト(リベット)によって連結接合する際の補強用鋼板となる。このガセット622やボルト等を接合部と称する。なお、主桁612は、断面がI又はH形状となる鋼材であり、鉛直方向の伸びる腹板(ウエブ)と、ウエブの上縁に沿って水平方向に延びる上フランジと、ウエブの下縁に沿って水平方向に延びる下フランジを有する。ここでは、ウエブが一つとなってI型又はH型となる場合を例示しているが、二本のウエブを上フランジと下フランジで連結した箱構造の場合もある。 The superstructure 600 is divided into a bridge body 610 and ancillary facilities 650 . The bridge body 610 includes a main girder 612, a horizontal girder 614, a vertical girder 616, a tilting structure 618 (see FIG. 3(B)), a lower horizontal structure 620, a gusset 622, and the like. A plurality of main girders 612 are stretched between the abutments and piers in the longitudinal direction (longitudinal direction of the bridge) to support the load of passing vehicles on the floor slabs of roads, etc., and transmit the force to the abutments and piers. The cross beams 614 are arranged in the horizontal direction (the width direction of the bridge) and connect the main girders 612 together. The longitudinal girders 616 are arranged in the longitudinal direction and span across the horizontal girders 614 to receive the load of the floor slab (not shown) that constitutes the road and transmit it to the main girders 612 via the horizontal girders 614 . The opposing tilting structure 618 is a member that connects adjacent main girders 612 together in a vertical direction (resulting in a diagonal direction) in order to resist lateral loads such as wind and earthquakes. The lower horizontal structure 620 is a member that horizontally connects the lower flanges of adjacent main girders 612 to each other in order to resist lateral loads such as wind and earthquakes. In many cases, the tilting structure 618 and the lower horizontal structure 620 do not exist in PC bridges. The gussets 622 are arranged at the joints that connect the main girder 612, the horizontal girder 614, the vertical girder 616, the opposing tilting structure 618, the lower horizontal structure 620, etc., and the members gathered at these joints are connected and joined by bolts (rivets). It becomes a steel plate for reinforcement when doing. These gussets 622, bolts, etc. are referred to as joints. The main girder 612 is made of steel having an I- or H-shaped cross section, and includes a web that extends vertically, an upper flange that extends horizontally along the upper edge of the web, and an upper flange that extends horizontally along the upper edge of the web. It has a lower flange extending horizontally along it. Here, a case in which the webs are united to form an I-shape or an H-shape is exemplified, but there is also a case of a box structure in which two webs are connected by an upper flange and a lower flange.

付帯設備650は、橋梁本体610に設置される設備であり、例えば、支承部660、伸縮装置(図示省略)、落下防止装置(図示省略)を含む。支承部660は、主桁612の下フランジの裏面に配置されて橋梁本体610を支え、上部構造部600の荷重を下部構造部700に伝達する役割を担う。なお、伸縮装置は、温度等の影響による主桁612の伸縮を吸収して、道路の隙間を最小限にする装置となる。落橋防止装置は、仮に地震によって主桁612が大きく移動して下部構造(橋台または橋脚)から離脱しても、橋梁本体610が落下するのを防止する設置であり、ワイヤロープ等を利用した構造が多い。 The ancillary equipment 650 is equipment installed on the bridge body 610, and includes, for example, a bearing 660, an expansion device (not shown), and a fall prevention device (not shown). The bearing portion 660 is arranged on the back surface of the lower flange of the main girder 612 to support the bridge body 610 and play a role of transmitting the load of the upper structure portion 600 to the lower structure portion 700 . The expansion device absorbs the expansion and contraction of the main girder 612 due to the influence of temperature and the like, and serves as a device that minimizes the gaps in the road. The bridge fall prevention device is installed to prevent the bridge body 610 from falling even if the main girder 612 moves greatly due to an earthquake and separates from the lower structure (abutment or pier). There are many.

支承部660の構造には様々なものが存在しており、図4(A)に示すピン/ローラタイプの支承部660と、図4(B)に示す積層ゴムタイプの支承部660が代表的である。 There are various structures of the bearing portion 660, and the pin/roller type bearing portion 660 shown in FIG. 4(A) and the laminated rubber type bearing portion 660 shown in FIG. 4(B) are typical. is.

図4(A)のピン/ローラタイプの支承部660は、主桁612の下面(下フランジ)にセットボルト664で固定される上側保持部662と、橋脚部710の天面にセットボルト668で固定される下側保持部666と、上側保持部662に配置されて主桁612の角度変化を許容する回動ピン670と、回動ピン670の下側に配置され、上側保持部662と下側保持部666が長手方向に相対移動することを許容する転動ローラ672を備える。 The pin/roller type bearing 660 shown in FIG. a fixed lower holding portion 666; a rotating pin 670 arranged on the upper holding portion 662 to allow the angle change of the main girder 612; A rolling roller 672 is provided to allow the side holding portion 666 to relatively move in the longitudinal direction.

図4(B)の積層ゴムタイプの支承部660は、上側保持部662と下側保持部666の間に積層ゴム674が配置されて構成され、積層ゴム674の変形によって、主桁612の角度変化や、上側保持部662と下側保持部666の水平移動を許容する The laminated rubber type bearing 660 shown in FIG. Allows for change and horizontal movement of upper retainer 662 and lower retainer 666

ここで、本実施形態における「構造部材」とは、橋梁本体610を構成する部材を意味しており、主桁612、横桁614、縦桁616、対傾構618、下横構620を含む。また「構造部材間接合部」とは、ガセット622やそこに配置されるボルト(リベット)などを含む。「付帯設備接合部」とは、支承部660等の付帯設備と、構造部材との接合部となるガセットやボルト(リベット)などを含む。 Here, the “structural member” in this embodiment means a member constituting the bridge body 610 , including the main girder 612 , cross girder 614 , vertical girder 616 , opposite tilting structure 618 , and lower horizontal structure 620 . Also, the “joint between structural members” includes the gusset 622 and bolts (rivets) arranged there. The term "accessory equipment joint" includes gussets, bolts (rivets), and the like that serve as joints between incidental equipment such as the support 660 and structural members.

なお、橋梁の種類には、図5(A)に示すように、橋梁本体610の長手方向の全てに、単一の主桁612が延びる連続桁構造と、図5(B)に示すように、複数の主桁612に分割されてる単純桁構造の双方が存在する。 The types of bridges include, as shown in FIG. , and simple girder structures that are divided into a plurality of main girder 612 are present.

橋梁の経時的挙動データを測定する箇所は、主桁612(支承部660含む)と、主桁612以外の全体的部分(橋脚710を含む)に分かれており、温度の差異による構造部材の挙動や、支承部の動作差異の影響を把握する。 The location where the behavior data over time of the bridge is measured is divided into the main girder 612 (including the bearing portion 660) and the entire portion (including the pier 710) other than the main girder 612. Also, grasp the influence of the difference in the operation of the bearing part.

主桁612については、橋梁本体610に多数存在する主桁のうち、所謂耳桁(幅方向の両側に位置する一対の主桁)と、耳桁間となる幅員中央に近い主桁の三桁を選定する。これよりも少ないと、定期的、定量的な判定が困難となり、反対にこれよりも多過ぎると、データ量が増えて好ましい反面、測定コストが高額となる。また、主桁612以外にも、橋梁全体としての測定箇所も必要となる。橋梁毎の測定対象を以下の表6に示すが、合計297か所となる。

Figure 0007144021000006
Regarding the main girder 612, among the many main girders present in the bridge body 610, there are three girders: a so-called edge girder (a pair of main girders located on both sides in the width direction) and a main girder near the center of the width between the edge girder. to select. If the amount is smaller than this, periodic and quantitative determination becomes difficult. On the other hand, if the amount is larger than this, the amount of data increases, which is desirable, but the cost of measurement becomes high. In addition to the main girder 612, measurement points for the entire bridge are also required. The measurement targets for each bridge are shown in Table 6 below, with a total of 297 locations.
Figure 0007144021000006

なお、支承部660のセットボルト668や、ガゼット622のガセットボルトに設置される「接合部計測センサ」は、例えば、ボルトそのものをセンサ化した構造を採用しても良い。これらのボルトの構造例ついては、本出願人の特許第6042854号等を参照されたい。 The "joint portion measurement sensor" installed on the set bolt 668 of the support portion 660 and the gusset bolt of the gusset 622 may adopt a structure in which the bolt itself is made into a sensor, for example. For structural examples of these bolts, see Japanese Patent No. 6042854 of the present applicant.

<挙動パターンの抽出処理> <Extraction processing of behavior patterns>

上述のステップを経て、次に、既設健全橋梁群10Gから測定された健全建造物測定データと、既設不健全橋梁群20Gから測定された不健全建造物測定データを比較処理又は差分処理する。結果、健全性を損なわせる原因別の特徴的な挙動パターンデータを生成できる。この挙動パターンデータは、外部要因別(例えば、地震、塩害、活荷重)であっても良いし、内部要因別(例えば、構造部材や接合部や支承部の破断、降伏、疲労、腐食、固着、強度低下、支承部の錆固着や埋設等による動作不具合)であっても良い。何れにしろ、不健全要因別挙動パターンデータは、何らかの不健全性を予期し得る挙動パターンデータとなる。この挙動パターンデータは、不健全要因別に複数蓄積されることになる。 After the above steps, the sound structure measurement data measured from the existing sound bridge group 10G and the unsound structure measurement data measured from the existing unsound bridge group 20G are compared or difference processed. As a result, it is possible to generate characteristic behavior pattern data for each cause that impairs soundness. This behavior pattern data may be for each external factor (e.g., earthquake, salt damage, live load) or for each internal factor (e.g., fracture, yield, fatigue, corrosion, adhesion of structural members, joints, and bearings). , deterioration in strength, rust adherence of the support, operation failure due to embedding, etc.). In any case, the behavior pattern data for each unsoundness factor is behavior pattern data that can predict some unsoundness. A plurality of behavior pattern data are accumulated for each unhealthy factor.

<健全性評価処理> <Soundness evaluation processing>

次に、健全性評価として、不健全要因別挙動パターンデータと、既設モニタ対象橋梁群30Gから測定された評価対象経時的挙動データをマッチング処理によって比較検証し、評価対象経時的挙動データ内に、不健全要因別挙動パターンデータに近い成分が含まれているか否かを判定する。その近似度合いを、所望閾値を利用してレベル判定(例えば、高・中・低)することで、既設モニタ対象橋梁30毎に、不健全要因別のリスク判定結果を生成する。例えば、不健全要因の「地震」に対して、レベル「高」と判定された場合は、その既設モニタ対象橋梁30が、既に地震の影響を受けて何らかの劣化が生じており、速やかに点検やメンテナンスを行わなければならないこと意味する。 Next, as soundness evaluation, the behavior pattern data for each unsound factor and the evaluation target temporal behavior data measured from the existing monitored bridge group 30G are compared and verified by matching processing, and the evaluation target temporal behavior data includes: It is determined whether or not a component close to behavior pattern data for each unhealthy factor is included. The degree of approximation is level-determined (for example, high, medium, or low) using a desired threshold to generate a risk determination result for each unhealthy factor for each existing monitored bridge 30 . For example, if the unhealthy factor "earthquake" is determined to be at a level of "high", the existing monitored bridge 30 has already been affected by the earthquake and has suffered some kind of deterioration. This means that maintenance must be performed.

<メンテナンス履歴の蓄積> <Accumulation of maintenance history>

健全性評価によって、既設モニタ対象橋梁30に対して健全性評価が出力され、その結果が不健全な場合は、その橋梁30に対してメンテナンスが行われる。そこで、本モニタリングシステム1では、既設モニタ対象橋梁30に実際に施されたメンテナンス情報を登録する。このメンテナンス情報には、劣化態様と修復行為に関する情報を含める。劣化態様には、支承部や構造部材の破断、亀裂、剥離、剥落、腐食、変形、座屈、アンカーボルトやセットボルトの抜け、破断、支承部のローラ固着、腐食、偏心、軸ぶれ、亀裂、逸脱、積層ゴム変形、断裂、ゴム剥離、桁のスライド等がある。修復行為は、交換、溶接、曲げ戻し、補強、桁移動等がある。 The soundness evaluation outputs the soundness evaluation to the existing monitored bridge 30, and if the result is unsound, the bridge 30 is maintained. Therefore, in this monitoring system 1, maintenance information actually performed on the existing monitored bridge 30 is registered. This maintenance information includes information on deterioration mode and restoration action. Degradation modes include breakage, cracks, peeling, flaking, corrosion, deformation, buckling of bearings and structural members, pull-out and breakage of anchor bolts and set bolts, adhesion of rollers to bearings, corrosion, eccentricity, axial runout, and cracks. , deviation, laminated rubber deformation, rupture, rubber peeling, girder sliding, etc. Restoration actions include replacement, welding, bending back, reinforcement, girder movement, and the like.

<メンテナンス別挙動パターンデータ(新たな挙動パターン)の蓄積> <Accumulation of maintenance-specific behavior pattern data (new behavior patterns)>

既設健全橋梁群10Gから測定された健全経時的挙動データや、既設不健全橋梁群20Gから測定された不健全経時的挙動データは、評価判定基準となる不健全要因別挙動パターンデータを生成する為に取得されたものであり、その後は、原則として利用されない。また、既設不健全橋梁群20Gの橋梁数を膨大にすることは、測定コストの観点からも現実的ではないことから、不健全要因別挙動パターンデータの不健全要因の数にも限界がある。即ち、顕著な劣化を誘引しやすい不健全要因別に限定して、挙動パターンデータを抽出している。従って、本モニタリングシステム1では、その後、自律的に、不健全要因別挙動パターンデータの精度を高めたり、挙動パターンデータの不健全要因の種別を増やしたりすることが望まれる。 The healthy behavior data over time measured from the group of existing healthy bridges 10G and the unhealthy behavior data over time measured from the group of existing unsound bridges 20G are used to generate behavior pattern data for each unhealthy factor that serves as evaluation criteria. After that, as a general rule, it is not used. In addition, since it is not realistic from the viewpoint of measurement cost to increase the number of bridges in the group of existing unsound bridges 20G, there is a limit to the number of unsound factors in behavior pattern data for each unsound factor. That is, the behavior pattern data is extracted by limiting to unhealthy factors that tend to induce significant deterioration. Therefore, in the monitoring system 1, after that, it is desirable to autonomously improve the accuracy of the behavior pattern data by unhealthy factor and increase the types of unhealthy factors of the behavior pattern data.

そこで本実施形態では、既設モニタ対象橋梁30のメンテナンス施工前(即ち、特定の不健全要因が生じている状態のとき)と、メンテナンス施工後(即ち、特定の不健全要因が改善された状態のとき)の評価対象経時的挙動データを比較処理することで、メンテナンス別挙動パターンデータを生成する。このメンテナンス別挙動パターンデータは、特定の不健全性要因特有の挙動パターンとなることから、不健全要因別挙動パターンデータと同目的で永続的に活用することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, before maintenance work on the existing monitored bridge 30 (i.e., when a specific unhealthy factor is occurring) and after maintenance work (i.e., when the specific unhealthy factor is improved). Behavior pattern data for each maintenance is generated by comparing and processing the evaluation target chronological behavior data. Since this behavior pattern data by maintenance becomes a behavior pattern peculiar to a specific unhealthy factor, it becomes possible to permanently utilize it for the same purpose as the behavior pattern data by unhealthy factor.

<メンテナンス必要度評価> <Maintenance necessity evaluation>

メンテナンス性評価として、蓄積されたメンテナンス別挙動パターンデータと、既設モニタ対象橋梁群30Gから測定された評価対象経時的挙動データを更にマッチング処理によって比較検証し、評価対象経時的挙動データ内に、メンテナンス別挙動パターンデータに近い成分が含まれているか否かを判定する。その近似度合いを、所望閾値を利用してレベル判定(例えば、高・中・低)することで、既設モニタ対象橋梁30毎に、メンテナンス別の必要レベルを生成できる。例えば、メンテナンス行為の「支承部のセットボルト交換」に対してレベル「高」と判定された場合は、その既設モニタ対象橋梁30が、支承部のセットボルトに不具合が生じており、速やかに点検やメンテナンスを行わなければならないこと意味する。このように、モニタリングシステム1を長期間に亘って運用すればするほど、メンテナンス実績が蓄積され、結果、メンテナンス別挙動パターンデータが膨大となり、メンテナンス必要性評価の精度を自律的に高めることが可能となる。 As a maintainability evaluation, the accumulated behavior pattern data by maintenance and the temporal behavior data to be evaluated measured from the existing monitored bridge group 30G are further compared and verified by matching processing, and the maintenance behavior data is included in the temporal behavior data to be evaluated. It is determined whether or not a component close to another behavior pattern data is included. By performing level determination (for example, high, medium, or low) on the degree of approximation using a desired threshold value, a required level for each maintenance can be generated for each existing monitored bridge 30 . For example, if the level is determined to be "high" for the maintenance action "replacement of set bolts of bearings", the existing monitor target bridge 30 has trouble with the set bolts of the bearings, and it should be inspected immediately. or maintenance must be performed. In this way, the longer the monitoring system 1 is operated, the more maintenance results are accumulated. As a result, the behavior pattern data for each maintenance becomes huge, and the accuracy of the maintenance necessity evaluation can be improved autonomously. becomes.

以上の通り、本メンテナンスシステム1によれば、橋梁の代表的な劣化要因となる大震度地震による構造部材等の損傷、頻繁な中震度地震による構造部材等の疲労、塩害による構造部材の腐食やこれに伴う強度低下、塩害の加速試験に相当するような海水水没による構造部材の腐食・断裂、活荷重としての重車両の走行や大交通量等の交通荷重による構造部材の劣化や付帯設備の不具合を、地域性を持たせた測定データを収集する。また、健全な橋梁の測定データも同時(同時期)収集しておき、劣化後の測定データと差分を抽出することで、基本となる評価データ(不健全要因別挙動パターンデータ)を生成することが可能となっている。即ち、新設の橋梁ではなく、既設の橋梁を利用して基本となる評価データを生成することが可能となる。結果、メンテナンスシステム1の稼働当初から、既設モニタ対象橋梁群30Gに対して、高精度な不健全性の評価を実行できる。なお、新設の橋梁を利用して、本メンテナンスシステム1を稼働させようとすると、新設の橋梁が実際に劣化するまで、数十年経過しなければ、評価データを生成できないことになる。なお、本来の計測は6か月ではなく、日射は気温が最高温度に達する夏季から、最低温度に達する冬季を含む7月から2月までの8か月以上の計測期間が望ましい。 As described above, according to this maintenance system 1, damage to structural members due to large-scale earthquakes, fatigue of structural members due to frequent medium-scale earthquakes, corrosion of structural members due to salt damage, etc., which are typical deterioration factors of bridges, Corrosion and rupture of structural members due to submersion in seawater equivalent to accelerated salt damage tests, deterioration of structural members due to traffic loads such as heavy vehicle running as a live load and heavy traffic, and incidental facilities Collect measurement data with regional characteristics for faults. In addition, by collecting measurement data of healthy bridges at the same time (at the same time) and extracting the difference between the measurement data after deterioration and the difference, it is possible to generate basic evaluation data (behavior pattern data for each unhealthy factor). is possible. That is, it is possible to generate basic evaluation data using an existing bridge instead of a newly constructed bridge. As a result, from the beginning of operation of the maintenance system 1, highly accurate evaluation of unsoundness can be executed for the existing monitored bridge group 30G. If the maintenance system 1 is to be operated using a newly constructed bridge, evaluation data cannot be generated until several decades have passed until the newly constructed bridge actually deteriorates. It should be noted that the original measurement period is not six months, but a measurement period of eight months or more from July to February, which includes the summer when the temperature reaches the highest temperature and the winter season when the temperature reaches the lowest, is desirable.

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

1 建造物モニタリングシステム
10 既設健全橋梁
10G 既設健全橋梁群
20 既設不健全橋梁
20G 既設不健全橋梁群
30 既設モニタ対象橋梁
30G 既設モニタ対象橋梁群
100 モニタリング装置
500 橋梁
660 支承部
1 Building monitoring system 10 Existing sound bridge 10G Existing sound bridge group 20 Existing unsound bridge 20G Existing unsound bridge group 30 Existing monitored bridge 30G Existing monitored bridge group 100 Monitoring device 500 Bridge 660 Bearing part

Claims (14)

計算機によって実行される建造物のモニタリングシステムであって、
健全度合いが高いであろう既設健全建造物における構造部材の経時的な挙動を測定して得られる健全経時的挙動データが蓄積される、健全データ保存部と、
上記既設健全建造物と同種且つ健全度合いが低いであろう既設不健全建造物における構造部材の経時的な挙動測定して得られる不健全経時的挙動データが蓄積される、不健全データ保存部と、
上記健全経時的挙動データと上記不健全経時的挙動データを比較処理して、不健全要因毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する、挙動パターン抽出処理部と、
上記挙動パターン抽出処理部によって算出された、不健全要因別挙動パターンデータが蓄積される、挙動パターン保存部と、
モニタリング対象建造物における構造部材の経時的な挙動を測定して得られる評価対象経時的挙動データが蓄積される、評価対象データ保存部と、
上記評価対象経時的挙動データと上記不健全要因別挙動パターンデータを照合し、上記モニタリング対象建造物の不健全度合いを算出する、健全性評価処理部と、
を備えることを特徴とする建造物モニタリングシステム。
A computer implemented building monitoring system comprising:
a sound data storage unit that accumulates sound chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in an existing sound building that is likely to have a high degree of soundness;
an unsound data storage unit for accumulating unsound chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in an existing unsound building that is of the same type as the existing unsound building and whose degree of soundness is likely to be low; ,
a behavior pattern extraction processing unit that compares the healthy behavior data over time and the unhealthy behavior data over time and calculates a behavior pattern over time of a structural member specific to each unhealthy factor;
a behavior pattern storage unit in which the behavior pattern data for each unhealthy factor calculated by the behavior pattern extraction processing unit is accumulated;
an evaluation target data storage unit in which evaluation target chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in a monitoring target building is accumulated;
a soundness evaluation processing unit that compares the evaluation object chronological behavior data with the behavior pattern data by unsoundness factor, and calculates the degree of unsoundness of the monitoring object building;
A building monitoring system comprising:
前記健全データ保存部には、建設時から現在に亘って、不健全要因が生じている程度が小さい前記既設健全建造物の前記健全経時的挙動データが蓄積されることを特徴とする、
請求項1に記載の建造物モニタリングシステム。
The sound data storage unit accumulates the sound chronological behavior data of the existing sound building with a small degree of unsound factors occurring from the time of construction to the present,
The building monitoring system of claim 1.
前記不健全データ保存部には、建設時から現在に亘って、不健全要因が生じている程度が高い前記既設不健全建造物の前記不健全経時的挙動データが蓄積されることを特徴とする、
請求項1又は2に記載の建造物モニタリングシステム。
The unsound data storage unit is characterized in that the unsound chronological behavior data of the existing unsound building with a high degree of unsound factors is accumulated from the time of construction to the present. ,
A building monitoring system according to claim 1 or 2.
前記不健全要因が複数設定されており、
前記不健全データ保存部には、複数の前記不健全要因の中の1つの前記不健全要因が限定的に生じている程度が高い前記既設不健全建造物の前記不健全経時的挙動データが、上記複数の不健全要因別に、それぞれ蓄積されることを特徴とする、
請求項3に記載の建造物モニタリングシステム。
A plurality of unhealthy factors are set,
The unsound data storage unit stores the unsound chronological behavior data of the existing unsound building in which one unsound factor among the plurality of unsound factors is highly limited, Characterized by being accumulated for each of the above multiple unhealthy factors,
A building monitoring system according to claim 3 .
前記不健全要因として、地震、塩害、活荷重の少なくとも何れかを含むことを特徴とする、
請求項1乃至4の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
The unhealthy factor includes at least one of earthquake, salt damage, and live load,
A building monitoring system according to any one of claims 1 to 4.
前記不健全要因として、構造部材の腐食、亀裂、疲労、破断、変形、変位、歪みの少なくとも何れかを含むことを特徴とする、
請求項1乃至5の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
The unhealthy factor includes at least one of corrosion, crack, fatigue, breakage, deformation, displacement, and strain of structural members,
A building monitoring system according to any one of claims 1 to 5.
前記健全データ保存部には、構造種別、形式種別、大きさ種別の少なくとも何れかの建造物の分類において、異種類の複数の前記既設健全建造物の前記健全経時的挙動データが蓄積され、
前記不健全データ保存部には、構造種別、形式種別、大きさ種別の少なくとも何れかの建造物の分類において、異種類の複数の前記既設不健全建造物の前記不健全経時的挙動データが蓄積されることを特徴とする、
請求項1乃至6の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
The sound data storage unit accumulates the sound chronological behavior data of a plurality of different types of existing sound buildings in at least one of the building classifications of structure type, type type, and size type,
The unsound data storage unit accumulates the unsound chronological behavior data of a plurality of existing unsound buildings of different types in at least one of the building classifications of structure type, type type, and size type. characterized by being
A building monitoring system according to any one of claims 1 to 6.
前記建造物の分類には、前記建造物が延在する方位を含むことを特徴とする、
請求項7に記載の建造物モニタリングシステム。
The classification of the building includes the direction in which the building extends,
A building monitoring system according to claim 7 .
前記健全経時的挙動データ及び/又は前記不健全経時的挙動データには、前記既設健全建造物及び/又は前記既設不健全建造物に対して、強制的に外力を印加した際の挙動の計測データを含むことを特徴とする、
請求項1乃至8の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
The healthy behavior data over time and/or the unhealthy behavior data over time include measurement data of behavior when an external force is forcibly applied to the existing sound structure and/or the existing unhealthy structure. characterized by comprising
A building monitoring system according to any one of claims 1 to 8.
前記健全データ保存部には、前記健全経時的挙動データと同時に測定された、前記既設健全建造物の周囲の環境データが蓄積され、
前記不健全データ保存部には、前記不健全経時的挙動データと同時に測定された、前記既設不健全建造物の周囲の環境データが蓄積されることを特徴とする、
請求項1乃至9の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
Environmental data around the existing sound building, which is measured simultaneously with the sound behavior data over time, is accumulated in the sound data storage unit,
In the unsound data storage unit, environmental data around the existing unsound building measured simultaneously with the unsound behavior data over time is accumulated,
A building monitoring system according to any one of claims 1 to 9.
前記建造物は橋梁であり、
前記健全経時的挙動データ及び前記不健全経時的挙動データには、上記橋梁における、桁の変位量と、及び、支承部に作用する応力又は、歪み、変位方向、変位量の何れか一つ以上とを含むことを特徴とする、
請求項1乃至10の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
the structure is a bridge;
The sound chronological behavior data and the unsound chronological behavior data include any one or more of the displacement amount of the girder and the stress or strain acting on the bearing, the displacement direction, and the displacement amount in the bridge. and
A building monitoring system according to any one of claims 1 to 10.
前記モニタリング対象建造物に対するメンテナンス行為に関するメンテナンス情報を蓄積するメンテナンス履歴保存部と、
前記メンテナンス行為の実行前の前記評価対象経時的挙動データと、前記メンテナンス行為の実行後の前記評価対象経時的挙動データを比較処理して、前記メンテナンス行為毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する、メンテナンス別挙動パターン抽出処理部と、
前記メンテナンス別挙動パターン抽出処理部によって算出された、メンテナンス別挙動パターンデータが蓄積される、メンテナンス別挙動パターン保存部と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至11の何れかに記載の建造物モニタリングシステム。
a maintenance history storage unit for accumulating maintenance information related to maintenance actions for the monitoring target building;
The evaluation target chronological behavior data before execution of the maintenance action and the evaluation target chronological behavior data after execution of the maintenance action are compared and processed to determine the behavior of the structural member over time unique to each maintenance action. a maintenance-specific behavior pattern extraction processing unit that calculates a pattern;
a maintenance-specific behavior pattern storage unit for storing the maintenance-specific behavior pattern data calculated by the maintenance-specific behavior pattern extraction processing unit;
12. A building monitoring system according to any preceding claim, comprising:
上記評価対象経時的挙動データと上記メンテナンス別挙動パターンデータを照合し、上記モニタリング対象建造物のメンテナンスの必要度合いを算出する、メンテナンス必要度評価処理部と、
を備えることを特徴とする請求項12に記載の建造物モニタリングシステム。
a maintenance necessity level evaluation processing unit that compares the evaluation target chronological behavior data with the maintenance-specific behavior pattern data and calculates the level of maintenance necessity of the monitoring target building;
13. The building monitoring system of claim 12, comprising:
建造物のモニタリング方法であって、
健全度合いが高いであろう既設健全建造物における構造部材の経時的な挙動を測定して得られる健全経時的挙動データを蓄積する、健全データ保存ステップと、
上記既設健全建造物と同種且つ健全度合いが低いであろう既設不健全建造物における構造部材の経時的な挙動測定して得られる不健全経時的挙動データを蓄積する、不健全データ保存ステップと、
上記健全経時的挙動データと上記不健全経時的挙動データを比較処理して、不健全要因毎に特有の構造部材の経時的な挙動パターンを算出する、挙動パターン抽出ステップと、
上記挙動パターン抽出ステップによって算出された、不健全要因別挙動パターンデータを蓄積する、挙動パターン保存ステップと、
モニタリング対象建造物における構造部材の経時的な挙動を測定して得られる評価対象経時的挙動データを蓄積する、評価対象データ保存ステップと、
上記評価対象経時的挙動データと上記不健全要因別挙動パターンデータを照合し、上記
モニタリング対象建造物の不健全度合いを算出する、健全性評価ステップ、
を備えることを特徴とする建造物モニタリング方法。
A method of monitoring a building, comprising:
a sound data storage step of accumulating sound chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in an existing sound building whose degree of soundness is likely to be high;
an unsound data storage step of accumulating unsound chronological behavior data obtained by measuring the chronological behavior of structural members in an existing unsound building that is of the same type as the existing unsound building and likely to have a lower degree of soundness;
a behavior pattern extraction step of comparing the healthy behavior data over time and the unhealthy behavior data over time to calculate a behavior pattern over time of a structural member peculiar to each unhealthy factor;
a behavior pattern storage step for accumulating the behavior pattern data for each unhealthy factor calculated by the behavior pattern extraction step;
an evaluation target data storage step for accumulating evaluation target temporal behavior data obtained by measuring the temporal behavior of structural members in the monitoring target building;
A soundness evaluation step of comparing the chronological behavior data to be evaluated with the behavior pattern data by unsound factor to calculate the degree of unsoundness of the building to be monitored;
A building monitoring method comprising:
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