JP7235265B2 - Concrete structure diagnostic method and its diagnostic device - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリートに導体棒(例えば、アンカーボルト等)が部分的に埋め込まれたコンクリート構造物の診断方法及びその診断装置に関する。 The present invention relates to a diagnostic method and diagnostic apparatus for a concrete structure in which conductor rods (eg, anchor bolts, etc.) are partially embedded in concrete.

従来、電磁パルス法を用いて、コンクリートに部分的に埋め込まれた導体棒の固着部における劣化等の不具合や欠陥を発見する非破壊検査技術が知られている。電磁パルス法とは、弾性波(音響)を利用した検査手法の一種であり、コイルにパルス大電流を印加することにより発生する「磁気的な力」を利用し、非接触で検査対象物の導体棒自身から弾性波を発生させ、その弾性波を受信・解析することで、対象物の状態を把握する非破壊検査技術である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a non-destructive inspection technique is known, which uses an electromagnetic pulse method to discover problems such as deterioration and defects in fixed portions of conductor rods partially embedded in concrete. The electromagnetic pulse method is a type of inspection method that uses elastic waves (acoustic waves). It is a non-destructive inspection technology that grasps the state of an object by generating elastic waves from the conductor rod itself, and receiving and analyzing the elastic waves.

特許文献1、2等には、電磁パルス法を用いて、コンクリートに部分的に埋め込まれた導体棒(例えば、あと施工アンカーボルト)の固着部における劣化等の不具合や欠陥を診断するコンクリート構造物の診断方法が記載されている。あと施工アンカーボルトとは、コンクリートに下穴を開け、アンカーボルトを部分的に埋め込んで固定したものである。 Patent Documents 1, 2, etc. disclose a concrete structure for diagnosing problems and defects such as deterioration in fixed portions of conductor rods (for example, post-installed anchor bolts) partially embedded in concrete using an electromagnetic pulse method. A method for diagnosing is described. Post-installed anchor bolts are anchor bolts that are fixed by drilling pilot holes in concrete and partially embedding anchor bolts.

特許文献1、2等に記載された診断方法では、コンクリートに部分的に埋め込まれたあと施工アンカーボルトを診断対象とし、そのアンカーボルトにおけるコンクリート表面から露出している露出部の周囲に、コイルを配置すると共に、そのアンカーボルトの周辺のコンクリート表面にセンサを配置する。そして、電源ユニットから出力されるパルス電流をコイルに流し、このコイルよりパルス磁場を発生させる。発生したパルス磁場は、アンカーボルトに作用し、弾性波が発生する。その弾性波は、コンクリート内部を通過し、コンクリート表面に設定したセンサで受信し、この受信結果を解析処理装置で解析することで、アンカーボルトの固着部における劣化等の不具合や欠陥の施工不良を診断している。 In the diagnostic methods described in Patent Documents 1 and 2, etc., a post-installed anchor bolt that is partially embedded in concrete is targeted for diagnosis, and a coil is placed around the exposed portion of the anchor bolt that is exposed from the concrete surface. and place the sensor on the concrete surface around the anchor bolt. Then, a pulse current output from the power supply unit is passed through the coil to generate a pulse magnetic field from the coil. The generated pulsed magnetic field acts on the anchor bolt to generate elastic waves. The elastic wave passes through the concrete and is received by a sensor installed on the concrete surface. By analyzing the reception results with an analysis processing device, defects such as deterioration of anchor bolt fixing parts and construction defects such as defects are detected. I am diagnosing.

特開2014-228324号公報JP 2014-228324 A 特開2015-99060号公報JP 2015-99060 A

しかしながら、従来のコンクリート構造物の診断方法では、アンカーボルトの施工不良を評価する方法が充分に確立されていないので、解析処理装置で解析された解析結果を表示画面等に表示し、主として、検査員が見た目で、アンカーボルトの施工不良を判別している。そのため、検査員の経験等により、施工不良の判別精度にばらつきが生じるばかりか、その判別処理が煩雑で、不利不便であった。 However, in the conventional diagnostic method for concrete structures, a method for evaluating construction defects of anchor bolts has not been sufficiently established. Workers visually identify defective anchor bolts. Therefore, not only does the accuracy of determination of construction defects vary depending on the experience of the inspector, but also the determination process is complicated, which is disadvantageous and inconvenient.

そこで、本発明は、コンクリート構造物における施工不良の評価を確立することにより、簡単且つ的確に且つ定量的に評価することができるコンクリート構造物の診断方法及びその診断装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a diagnostic method for concrete structures and a diagnostic apparatus for the same, which are capable of evaluating construction defects in concrete structures simply, accurately, and quantitatively. do.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載のコンクリート構造物の診断方法は、コンクリートに導体棒が部分的に埋め込まれて構成されたコンクリート構造物の診断方法において、導体棒におけるコンクリート表面から露出している露出部にコイルを配置し、一つのセンサを、導体棒の周囲のコンクリート表面に配置するか又は導体棒の露出部に配置し、コイルにパルス電流を流してコイルよりパルス磁場を発生させ、パルス磁場を導体棒に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生処理と、弾性波をセンサで受信して受信信号を生成する受信処理と、受信信号をフィルタ処理して時間軸波形と、受信信号をフーリエ変換して周波数スペクトルと、をそれぞれ求めてデータ処理結果を出力するデータ処理と、データ処理結果に基づき、導体棒のコンクリートへの施工不良を判定する判定処理と、を有し、判定処理が、データ処理結果に基づき、複数の評価指標を求める評価指標処理と、複数の評価指標に対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与する評価ポイント付与処理と、を有し、評価指標処理では、時間軸波形の最大振幅に対して所定の振幅に減衰するまでの波形継続時間の評価指標と、周波数スペクトルにおけるスペクトルの重心周波数の評価指標と、スペクトルの標準偏差の評価指標と、スペクトルのピーク数の評価指標と、施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標と、を求め、評価ポイント付与処理では、波形継続時間の評価指標、スペクトルの重心周波数の評価指標、スペクトルの標準偏差の評価指標、スペクトルのピーク数の評価指標及び施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標に対して、閾値を基準に評価ポイントをそれぞれ付与して合計することで診断することを特徴とする、 In order to achieve the above object, a concrete structure diagnostic method according to claim 1 of the present invention is a concrete structure diagnostic method configured by partially embedding a conductor rod in concrete, wherein A coil is placed on the exposed part exposed from the concrete surface, one sensor is placed on the concrete surface around the conductor rod or on the exposed part of the conductor rod, and a pulse current is passed through the coil to An elastic wave generation process that generates a pulse magnetic field and applies the pulse magnetic field to a conductor rod to generate an elastic wave, a reception process that receives the elastic wave with a sensor and generates a reception signal, and a reception signal that is filtered Data processing that obtains the time-axis waveform and the frequency spectrum obtained by Fourier transforming the received signal and outputs the data processing result, and judgment processing that determines whether the conductor rod has been improperly constructed on the concrete based on the data processing result. , wherein the judgment processing includes evaluation index processing that obtains a plurality of evaluation indices based on the data processing results, and evaluation that assigns evaluation points for evaluating construction defects to the plurality of evaluation indices based on a threshold value. and point assignment processing, wherein the evaluation index processing includes an evaluation index of the waveform duration until the maximum amplitude of the time-axis waveform is attenuated to a predetermined amplitude, and an evaluation index of the center-of-gravity frequency of the spectrum in the frequency spectrum. , the evaluation index of the standard deviation of the spectrum, the evaluation index of the number of spectrum peaks, and the evaluation index of the correlation coefficient between the spectrum of the defective construction and the average spectrum of a plurality of standard constructions, and in the evaluation point assignment process, Evaluation index of waveform duration, evaluation index of center-of-gravity frequency of spectrum, evaluation index of standard deviation of spectrum, evaluation index of number of spectrum peaks, evaluation of correlation coefficient between spectrum of poor construction and average spectrum of multiple standard constructions Characterized by diagnosing by adding evaluation points to indicators based on thresholds and totaling them ,

上記構成において好ましくは、波形継続時間の評価指標は、施工不良によって導体棒の固定が緩くなり時間軸波形の収束時間が長くなる事象を表現するものであり、スペクトルの重心周波数の評価指標は、施工不良によって周波数スペクトルが低周波側へシフトする事象を表現するものであり、スペクトルの標準偏差の評価指標は、施工不良によって出現する周波数スペクトルの集中の度合いを表現するものであり、スペクトルのピーク数の評価指標は、導体棒が複雑な構造をしている場合の施工不良によって出現する複数の周波数スペクトルを表現するものであり、施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標は、施工不良によって出現する周波数スペクトルと複数の標準施工によるスペクトルを平均化したFFT波形との相関係数を表現するものである。
評価指標処理では、好ましくは、さらに、施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指数を求め、評価ポイント付与処理では、さらに、施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指数に対して、閾値を基準に評価ポイントを付与する
施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指標は、好ましくは、相互相関関数を構成する二つの関数の大きさにより正規化されている。
施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指標は、好ましくは、施工不良の程度が大きいほど時間軸波形の形状に差異が出て相互相関関数が小さくなる事象を表現するものである。
導体棒は、好ましくは、あと施工アンカーボルトを含む導電部材である。
In the above configuration, preferably, the evaluation index of the waveform duration time expresses a phenomenon in which the convergence time of the time-axis waveform becomes longer due to loose fixing of the conductor rod due to poor construction, and the evaluation index of the center-of-gravity frequency of the spectrum is It expresses the phenomenon that the frequency spectrum shifts to the low frequency side due to poor construction, and the evaluation index of the standard deviation of the spectrum expresses the degree of concentration of the frequency spectrum that appears due to poor construction. The numerical evaluation index expresses multiple frequency spectra that appear due to poor construction when the conductor bar has a complicated structure, and the correlation between the spectrum of poor construction and the average spectrum of multiple standard constructions. The numerical evaluation index expresses the correlation coefficient between the frequency spectrum appearing due to poor construction and the FFT waveform obtained by averaging the spectrum due to a plurality of standard constructions .
Preferably, in the evaluation index processing, an evaluation index of a cross-correlation function between the time-axis waveform of the defective construction and the average time-axis waveform of the plurality of standard constructions is obtained , and in the evaluation point assignment processing, the time-axis of the defective construction is further obtained. Evaluation points are given based on a threshold to the evaluation index of the cross-correlation function between the waveform and the average time-axis waveforms of multiple standard constructions .
The evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of defective construction and the average time-axis waveform of a plurality of standard constructions is preferably normalized by the magnitude of the two functions that constitute the cross-correlation function.
The evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of construction failure and the average time-axis waveform of a plurality of standard constructions is preferably such that the greater the degree of construction failure, the greater the difference in the shape of the time-axis waveform, and the higher the cross-correlation function. It expresses a phenomenon that becomes smaller .
The conductor rod is preferably a conductive member including a post-installed anchor bolt.

また、本発明の請求項に記載のコンクリート構造物の診断装置は、コンクリートに導体棒が部分的に埋め込まれて構成されたコンクリート構造物の診断装置において、導体棒におけるコンクリート表面から露出している露出部に配置されたコイルと、導体棒の周囲のコンクリート表面に配置されるか、又は、導体棒の露出部の何れかに配置された一つのセンサと、コイルにパルス電流を流してコイルよりパルス磁場を発生させ、パルス磁場を導体棒に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生手段と、弾性波をセンサで受信して受信信号を生成する波形受信部と、を備えている。 Further, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided a concrete structure diagnosis apparatus in which a conductor rod is partially embedded in concrete, and the conductor rod is exposed from the concrete surface. a coil placed on the exposed portion of the conductor bar, one sensor placed on the concrete surface around the conductor rod or placed on the exposed portion of the conductor rod; An elastic wave generating means for generating a pulse magnetic field and causing the pulse magnetic field to act on a conductor rod to generate an elastic wave, and a waveform receiving section for receiving the elastic wave with a sensor and generating a reception signal.

更に、本発明の診断装置では、受信信号をフィルタ処理して時間軸波形を求める時間軸波形処理部と、受信信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを求める周波数スペクトル処理部と、時間軸波形処理部の処理結果に基づき、波形継続時間の評価指標を求める波形評価指標部と、周波数スペクトル処理部の処理結果に基づき、スペクトルの重心周波数の評価指標、スペクトルの標準偏差の評価指標及びスペクトルのピーク数の評価指標を求めるスペクトル評価指標部と、波形継続時間の評価指標、スペクトルの重心周波数の評価指標、スペクトルの標準偏差の評価指標、スペクトルのピーク数の評価指標及び施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の第6評価指標とに対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与して合計する評価ポイント付与部と、を備えることを特徴とする。 Further, in the diagnostic apparatus of the present invention, there are provided a time-domain waveform processing unit that filters a received signal to obtain a time-domain waveform, a frequency spectrum processing unit that performs Fourier transform on the received signal to obtain a frequency spectrum, and a time-domain waveform processing unit. A waveform evaluation index unit that obtains an evaluation index for waveform duration based on the processing results of (1), and a spectrum center-of-gravity frequency evaluation index, a spectrum standard deviation evaluation index, and the number of spectrum peaks based on the processing results of the frequency spectrum processing unit a spectrum evaluation index part that obtains the evaluation index of, waveform duration evaluation index, spectrum centroid frequency evaluation index, spectrum standard deviation evaluation index, spectrum peak number evaluation index, construction defect spectrum and multiple standards an evaluation point assigning unit that assigns evaluation points for evaluation of poor construction based on a threshold to the sixth evaluation index of the correlation coefficient with the average spectrum of construction, and totals the evaluation points. .

上記目的を達成するために、本発明の請求項に記載のコンクリート構造物の診断装置では、導体棒におけるコンクリート表面から露出している露出部に配置されたコイルと、導体棒の周囲のコンクリート表面に配置されるか、又は、導体棒の露出部の何れかに配置された一つのセンサと、コイルにパルス電流を流してコイルよりパルス磁場を発生させ、パルス磁場を導体棒に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生手段と、弾性波をセンサで受信して受信信号を生成する波形受信部と、を備えている。 In order to achieve the above object, the diagnostic apparatus for concrete structures according to claim 8 of the present invention includes a coil arranged in an exposed portion of a conductor rod exposed from the concrete surface, and a concrete structure surrounding the conductor rod. One sensor placed on the surface or placed on the exposed part of the conductor rod, and a pulse current is passed through the coil to generate a pulse magnetic field from the coil, and the pulse magnetic field is applied to the conductor rod. An elastic wave generating means for generating an elastic wave and a waveform receiving section for receiving the elastic wave with a sensor and generating a reception signal are provided.

更に、本発明の診断装置では、受信信号をフィルタ処理して時間軸波形を求める時間軸波形処理部と、受信信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを求める周波数スペクトル処理部と、時間軸波形処理部の処理結果に基づき、波形継続時間の評価指標と、施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数と、を求める波形評価指標部と、周波数スペクトル処理部の処理結果に基づき、スペクトルの重心周波数の評価指標、スペクトルの標準偏差の評価指標及びスペクトルのピーク数の評価指標を求めるスペクトル評価指標部と、波形継続時間の評価指標、スペクトルの重心周波数の評価指標、スペクトルの標準偏差の評価指標、スペクトルのピーク数の評価指標及び施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標とに対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与して合計する評価ポイント付与部と、を備えることを特徴とする。
例えば、導体棒は、あと施工アンカーボルトを含む導電部材である。
Further, in the diagnostic apparatus of the present invention, there are provided a time-domain waveform processing unit that filters a received signal to obtain a time-domain waveform, a frequency spectrum processing unit that performs Fourier transform on the received signal to obtain a frequency spectrum, and a time-domain waveform processing unit. A waveform evaluation index unit that obtains an evaluation index of waveform duration and a cross-correlation function between the time-axis waveform of construction failure and the average time-axis waveform of multiple standard constructions based on the processing results of , and a frequency spectrum processing unit. Based on the processing result, a spectrum evaluation index unit that obtains an evaluation index of the spectrum center-of-gravity frequency, a spectrum standard deviation evaluation index, and an evaluation index of the number of spectrum peaks, a waveform duration evaluation index, and a spectrum-center-of-gravity frequency evaluation index , the evaluation index of the standard deviation of the spectrum, the evaluation index of the number of peaks in the spectrum, and the evaluation index of the correlation coefficient between the spectrum of the construction defect and the average spectrum of multiple standard constructions. and an evaluation point giving unit that gives the evaluation points of each and totals them.
For example, a conductor rod is a conductive member that includes a post-installed anchor bolt.

本発明の請求項1に記載のコンクリート構造物の診断方法及び請求項に記載の診断装置の構成によれば、弾性波を検出するセンサが一個で済むので、製造コストが低く、その後のデータ処理も簡素化され、センサの受信信号から複数の評価指標をポイント化し、合計した評価ポイントによりコンクリート構造物の施工不良を評価するようにしたので、コンクリート構造物の施工不良を簡単且つ的確に評価することができる。
また、本発明の請求項に記載のコンクリート構造物の診断方法及び請求項に記載の診断装置の構成によれば、さらに、センサにより検出した弾性波の時間軸波形である施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指数によるポイントに基づいて、コンクリート構造物の施工不良を評価するようにしたので、位相ずれがあっても、位相ずれの影響を大きく受けるようなことなく、相関を計算することができ、コンクリート構造物の施工不良をより正確に評価することができる。
According to the concrete structure diagnosis method and the configuration of the diagnosis apparatus according to claim 1 of the present invention, only one sensor for detecting elastic waves is required, so the manufacturing cost is low, and the subsequent data Processing is also simplified, multiple evaluation indices are converted into points from the signals received by the sensors, and the total evaluation points are used to evaluate construction defects in concrete structures, so construction defects in concrete structures can be evaluated simply and accurately. can be
Further, according to the concrete structure diagnosis method of claim 3 and the configuration of the diagnosis device of claim 8 of the present invention, the construction failure time, which is the time-axis waveform of the elastic wave detected by the sensor , is Since the evaluation index of the cross-correlation function between the axial waveform and the average time-axis waveform of multiple standard constructions is used to evaluate the construction failure of the concrete structure, even if there is a phase shift, the phase shift can be evaluated. The correlation can be calculated without being greatly affected, and the construction failure of the concrete structure can be evaluated more accurately.

本発明の実施例1におけるコンクリート建造物の診断装置を示す概略の構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a diagnostic apparatus for concrete structures in Example 1 of the present invention; FIG. 図1中の情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。2 is a functional block diagram showing a configuration example of an information processing apparatus in FIG. 1; FIG. 図1の弾性波の測定条件を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing measurement conditions of elastic waves in FIG. 1 ; 図1の弾性波の測定条件を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing measurement conditions of elastic waves in FIG. 1 ; コンクリート構造物として作製した試験体を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a test body produced as a concrete structure; 図5の試験体に埋め込んだ接着系樹脂カプセル式のアンカーボルトを示す拡大側面図である。FIG. 6 is an enlarged side view showing an adhesive resin-encapsulated anchor bolt embedded in the specimen of FIG. 5; コンクリート構造物として作製した他の試験体を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing another test body produced as a concrete structure; 図7の試験体に埋め込んだ金属系スリーブ拡張式のアンカーボルトを示す拡大側面図である。FIG. 8 is an enlarged side view showing a metal-based sleeve expandable anchor bolt embedded in the specimen of FIG. 7; 本発明の実施例1におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing a diagnostic method for a concrete structure in Example 1 of the present invention. 図2中の波形エネルギー比の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a waveform energy ratio in FIG. 2; 図2中の波形エネルギー比の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a waveform energy ratio in FIG. 2; 図2中の波形継続時間の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a waveform duration time in FIG. 2; 図2中のスペクトルの重心周波数の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the center-of-gravity frequency of the spectrum in FIG. 2; 図2中のスペクトルの標準偏差の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the standard deviation of the spectrum in FIG. 2; 図2中のスペクトルのピーク数の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the number of peaks in the spectrum in FIG. 2; 図2中の波形エネルギー比における評価ポイントの付け方を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining how to assign evaluation points to the waveform energy ratio in FIG. 2; 図2中の波形継続時間における評価ポイントの付け方を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining how to assign evaluation points to waveform durations in FIG. 2 ; FIG. 閾値と評価ポイントのまとめを示す図である。It is a figure which shows the summary of a threshold value and an evaluation point. 施工不良例の評価ポイントグラフを示す図である。It is a figure which shows the evaluation point graph of the construction failure example. 本発明の実施例2におけるコンクリート建造物の診断装置を示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing a diagnostic device for concrete structures in Example 2 of the present invention; 実施例2におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。6 is a flow chart showing a concrete building diagnosis method in Example 2. FIG. 評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときのFFT波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing FFT waveforms when 1 to N standard constructions to be evaluated are measured. 評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときのFFT波形の平均を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an average of FFT waveforms when 1 to N standard constructions to be evaluated are measured; 新たな評価対象を標準施工としたときのFFT波形と、標準施工のFFT波形の平均(x)とのFFT波形の比較を示す図である。It is a figure which shows comparison of the FFT waveform when a new evaluation object is set to standard construction, and the average (x) of the FFT waveform of standard construction. 評価対象を施工不良としたときのFFT波形と、標準施工のFFT波形の平均(x)とのFFT波形の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the FFT waveform of the FFT waveform when evaluation object is made into poor construction, and the average (x) of the FFT waveform of standard construction. 実施例2の閾値と評価ポイントのまとめを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a summary of thresholds and evaluation points in Example 2; 実施例2の施工不良例の評価ポイントグラフを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an evaluation point graph of an example of poor construction in Example 2; 本発明の実施例3におけるコンクリート建造物の診断装置を示す概略の構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a diagnostic apparatus for concrete structures in Example 3 of the present invention; 図28中の情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。29 is a functional block diagram showing a configuration example of an information processing device in FIG. 28; FIG. 図28の弾性波の測定条件を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing measurement conditions for the elastic wave of FIG. 28; 図28の弾性波の測定条件を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing measurement conditions for the elastic wave of FIG. 28; 本発明の実施例3におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。Fig. 10 is a flow chart showing a concrete building diagnosis method according to a third embodiment of the present invention; 閾値と評価ポイントのまとめを示す図である。It is a figure which shows the summary of a threshold value and an evaluation point. 本発明の実施例4における図29と同様の情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 30 is a functional block diagram showing a configuration example of an information processing apparatus similar to that of FIG. 29 in Embodiment 4 of the present invention; 図34中の評価分析装置の第一の構成例を示す概略図である。FIG. 35 is a schematic diagram showing a first configuration example of the evaluation analysis device in FIG. 34; 図35の評価分析装置で使用される教師信号の一例を示す概略図である。FIG. 36 is a schematic diagram showing an example of a teacher signal used in the evaluation analysis device of FIG. 35; 図35の評価分析装置における識別結果を示す概略図である。FIG. 36 is a schematic diagram showing identification results in the evaluation analysis device of FIG. 35; 図35の評価分析装置における学習の際に入力層に入力される既知の標準施工時の入力データを示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing input data during known standard construction that is input to the input layer during learning in the evaluation analysis device of FIG. 35; 図35の評価分析装置における学習の際に入力層に入力される既知の奥充填施工時の入力データを示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing known input data at the time of depth filling construction that is input to the input layer during learning in the evaluation analysis apparatus of FIG. 35; 図35の評価分析装置における学習の際に入力層に入力される既知の手前充填施工時の入力データを示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing input data at the time of known front filling construction that is input to the input layer during learning in the evaluation analysis device of FIG. 35; 図35の評価分析装置における識別の際に入力層に入力される未知の標準施工時の入力データを示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing input data at the time of unknown standard construction that is input to the input layer at the time of identification in the evaluation analysis device of FIG. 35; 図35の評価分析装置における識別の際に入力層に入力される未知の奥充填施工時の入力データを示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing input data at the time of unknown back-filling construction input to the input layer at the time of identification in the evaluation analysis device of FIG. 35; 図35の評価分析装置における識別の際に入力層に入力される未知の手前充填施工時の入力データを示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing input data at the time of unknown front filling construction input to the input layer at the time of identification in the evaluation analysis apparatus of FIG. 35; 図34中の評価分析装置の変形例を示す概略図である。FIG. 35 is a schematic diagram showing a modification of the evaluation analysis device in FIG. 34; 図44の評価分析装置で使用される教師信号の一例を示す概略図である。FIG. 45 is a schematic diagram showing an example of a teacher signal used in the evaluation analysis device of FIG. 44; 図44の評価分析装置における識別結果を示す概略図である。FIG. 45 is a schematic diagram showing identification results in the evaluation analysis device of FIG. 44; 実施例5における図29と同様の情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 30 is a functional block diagram showing a configuration example of an information processing apparatus similar to that of FIG. 29 in Embodiment 5; 実施例5におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。10 is a flow chart showing a concrete building diagnostic method in Example 5. FIG. 評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときの時間軸波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing time-axis waveforms when 1 to N standard constructions to be evaluated are measured. 評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときの時間軸波形の平均を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an average of time-axis waveforms when 1 to N standard constructions to be evaluated are measured. 新たな評価対象を標準施工としたときの、(A)は時間軸波形、(B)は図50の平均時間軸波形との相互相関関数、(C)は正規化相互相関関数を示す図である。When the new evaluation target is the standard construction, (A) is the time axis waveform, (B) is the cross-correlation function with the average time axis waveform of FIG. 50, and (C) is the normalized cross-correlation function. be. 新たな評価対象を施工不良としたときの、(A)は時間軸波形、(B)は図50の平均時間軸波形との相互相関関数、(C)は正規化相互相関関数を示す図である。(A) is a time-axis waveform, (B) is a cross-correlation function with the average time-axis waveform of FIG. 50, and (C) is a normalized cross-correlation function when the new evaluation target is construction failure. be. 実施例5の閾値と評価ポイントのまとめを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a summary of thresholds and evaluation points in Example 5; 実施例5の施工不良例の評価ポイントグラフを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an evaluation point graph of a poor construction example of Example 5;

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Modes for carrying out the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the invention.

(コンクリート建造物の診断装置) (Diagnostic device for concrete structures)

図1(a)、 (b)は、本発明の実施例1におけるコンクリート建造物の診断装置を示す概略の構成図であり、同図(a)は診断装置全体の構成図、及び同図(b)は同図(a)中の波形受信部(例えば、アナログ/デジタル変換装置、以下「AD変換装置」という。)の構成図であり、図2は、図1中の情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。 1(a) and 1(b) are schematic configuration diagrams showing a diagnosis apparatus for concrete structures according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. b) is a configuration diagram of a waveform receiving section (for example, an analog/digital conversion device, hereinafter referred to as an "AD conversion device") in FIG. It is a functional block diagram showing an example.

図1(a)に示すように、コンクリート建造物の診断装置は、コンクリート1に部分的に埋め込まれた導体棒(例えば、あと施工アンカーボルト)10を診断対象とし、そのあと施工アンカーボルト10の埋め込まれた固着部における劣化等の不具合や欠陥を診断する装置である。あと施工アンカーボルト10とは、コンクリート1に下穴を開け、そのアンカーボルト10を部分的に埋め込んで固定するものである。アンカーボルト10の周囲のコンクリート1の表面上には、弾性波を検出するための複数の第1センサ(例えば、AE(Acoustic Emission)センサ)21-1~21-4が配置され、例えば、樹脂接着工具(グルーガン)等で固定されている。 As shown in FIG. 1( a ), the diagnostic apparatus for concrete structures diagnoses a conductor rod (for example, a post-installed anchor bolt) 10 partially embedded in concrete 1 . It is a device for diagnosing failures and defects such as deterioration in the embedded fixing part. The post-installed anchor bolt 10 is to be fixed by drilling a pilot hole in the concrete 1 and partially embedding the anchor bolt 10 . A plurality of first sensors (for example, AE (Acoustic Emission) sensors) 21-1 to 21-4 for detecting elastic waves are arranged on the surface of the concrete 1 around the anchor bolt 10. It is fixed with an adhesive tool (glue gun) or the like.

複数のセンサ21-1~21-4は、アンカーボルト10を中心にした円周上に、例えば、90°間隔で4個、コンクリート表面上に固定されている。アンカーボルト10において、コンクリート表面から露出している露出部の上端には、弾性波を検出するための第2センサ(例えば、小型のAEセンサ)22が配置され、グルーガン等で固定されている。
更に、アンカーボルト10の露出部の周囲には、パルス磁場を発生させるためのコイル(例えば、リングコイル)23が配置されている。コイル23の上端は、例えば、アンカーボルト10の上端と一致するように設置されている。
A plurality of sensors 21-1 to 21-4 are fixed on the concrete surface on a circumference centered on the anchor bolt 10, for example, four at 90° intervals. In the anchor bolt 10, a second sensor (for example, a small AE sensor) 22 for detecting elastic waves is arranged at the upper end of the exposed portion exposed from the concrete surface and fixed with a glue gun or the like.
Furthermore, a coil (for example, ring coil) 23 for generating a pulse magnetic field is arranged around the exposed portion of the anchor bolt 10 . The upper end of the coil 23 is installed so as to match the upper end of the anchor bolt 10, for example.

コイル23には、ケーブルを介してパルス電流発生用のコイルユニット24が接続されている。更に、コイルユニット24には、ケーブルを介して電源電力供給用の電磁パルス電源25が接続されている。コイルユニット24及び電磁パルス電源25は、コイル23にパルス電流を流してこのコイル23からパルス磁場を発生させ、このパルス磁場をアンカーボルト10に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生手段を構成している。 A coil unit 24 for generating a pulse current is connected to the coil 23 via a cable. Furthermore, an electromagnetic pulse power supply 25 for power supply is connected to the coil unit 24 via a cable. The coil unit 24 and the electromagnetic pulse power supply 25 constitute an elastic wave generating means for generating a pulse magnetic field from the coil 23 by applying a pulse current to the coil 23 and applying the pulse magnetic field to the anchor bolt 10 to generate an elastic wave. are doing.

複数のセンサ21-1~21-4,22には、ケーブルを介して、波形受信部としてのAD変換装置26が接続されている。AD変換装置26は、センサ21-1~21-4で受信したアナログの弾性波信号を増幅した後にデジタル信号からなる第1受信信号S26aに変換すると共に、センサ22で受信したアナログの弾性波信号を増幅した後にデジタル信号からなる第2受信信号S26bに変換する装置である。 An AD converter 26 as a waveform receiver is connected to the plurality of sensors 21-1 to 21-4 and 22 via cables. The AD conversion device 26 amplifies the analog elastic wave signals received by the sensors 21-1 to 21-4, converts them into a first received signal S26a composed of digital signals, and converts the analog elastic wave signals received by the sensor 22. is amplified and then converted into a second received signal S26b composed of a digital signal.

図1(b)に示すように、AD変換装置26は、例えば、アナログの弾性波信号を、サンプリング周波数100MHz、データ長10msにてデジタル信号に変換している。このAD変換装置26には、信号線を介して情報処理装置30が接続されている。情報処理装置30は、入力される受信信号S26a,S26bを演算して、アンカーボルト10の固着部における劣化等の不具合や欠陥を評価するための装置であり、例えば、パーソナルコンピュータ(パソコン)等で構成されている。 As shown in FIG. 1B, the AD conversion device 26 converts, for example, an analog elastic wave signal into a digital signal with a sampling frequency of 100 MHz and a data length of 10 ms. An information processing device 30 is connected to the AD conversion device 26 via a signal line. The information processing device 30 is a device for calculating input reception signals S26a and S26b and evaluating problems and defects such as deterioration of the fixed portion of the anchor bolt 10. For example, a personal computer (PC) or the like may It is configured.

図3(a)、 (b)及び図4(a)、 (b)は、図1の弾性波の測定条件を示す図である。 FIGS. 3(a), (b) and FIGS. 4(a), (b) are diagrams showing the measurement conditions of the elastic wave of FIG.

図1中のあと施工アンカーボルト10は、コンクリート1に下穴を開け、この下穴にアンカーボルト10を部分的に埋め込んで固定するものであり、用途によって多くの種類(例えば、接着系アンカーボルト、金属系アンカーボルト、その他のアンカーボルト類)がある。接着系アンカーボルトは、母材に予め開けた下穴に充填したカプセル方式又は注入方式の接着剤が化学反応により硬化し、定着部を物理的に固着するものであり、これには接着系樹脂カプセル定着、無機チューブ定着、樹脂注入式定着等の固着方式がある。金属系アンカーボルトは、金属拡張アンカーボルト(例えば、金属系スリーブ拡張式等)とその他の金属系アンカーボルトとに分かれる。金属系スリーブ拡張式のアンカーボルトは、母材に予め開けた下穴の中で、その拡張部であるスリーブが開き、下穴の内壁に機械的に固着するものである。 The post-installed anchor bolt 10 shown in FIG. 1 is to be fixed by drilling a pilot hole in the concrete 1 and partially embedding the anchor bolt 10 in the pilot hole. , metal anchor bolts, and other anchor bolts). Adhesive anchor bolts use capsule-type or injection-type adhesive that fills pre-drilled holes in the base material and hardens through a chemical reaction to physically fix the fixing part. Fixing methods such as capsule fixing, inorganic tube fixing, and resin injection fixing are available. Metal anchor bolts are divided into metal expansion anchor bolts (for example, metal sleeve expansion type) and other metal anchor bolts. A metal-based sleeve expansion type anchor bolt is mechanically fixed to the inner wall of the pilot hole by opening the sleeve, which is the expanded portion, in the pilot hole drilled in advance in the base material.

図3(a)、 (b)には、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aを用いた測定条件の例が示され、同図(a)はアンカーボルト周辺の斜視図、及び、同図(b)はアンカーボルトの拡大側面図である。 FIGS. 3(a) and 3(b) show an example of measurement conditions using an adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A. FIG. b) is an enlarged side view of the anchor bolt;

図3(a)に示すように、コンクリート用センサ21-1~21-4は、例えば、重さ70gのAEセンサである。アンカーボルト10Aの露出部用センサ22は、例えば、重さ8gの小型AEセンサである。アンカーボルト10Aとセンサ21-1~21-4との間は、例えば、100mmである。5個のセンサ21-1~21-4,22は、例えば、グルーガンで固定されており、同時に測定する。センサ21-1~21-4の測定は同時に限らず、1個ずつ順次に測定してもよい。 As shown in FIG. 3(a), the concrete sensors 21-1 to 21-4 are, for example, AE sensors weighing 70 g. The exposed portion sensor 22 of the anchor bolt 10A is, for example, a small AE sensor weighing 8 g. A distance between the anchor bolt 10A and the sensors 21-1 to 21-4 is, for example, 100 mm. The five sensors 21-1 to 21-4, 22 are fixed with a glue gun, for example, and measure simultaneously. The sensors 21-1 to 21-4 are not limited to measurements at the same time, and may be measured one by one.

図3(b)に示すように、コンクリート1には、下穴2が開けられている。下穴2は、例えば、口径φが19mm、深さが130mmであり、この中に接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aが挿入され、下穴2に挿入されたカプセルから流出した樹脂3により固着される。アンカーボルト10Aは、例えば、直径Mが16mm、長さが230mmのクロムモリブデン鋼(SNB7)で作られている。アンカーボルト10Aは、例えば、下穴2内に挿入される長さ130mmの固着部11と、コンクリート表面から露出する長さ100mmの露出部12と、により構成されている。 As shown in FIG. 3(b), the concrete 1 is provided with a pilot hole 2. As shown in FIG. The pilot hole 2 has a diameter of 19 mm and a depth of 130 mm, for example. be done. The anchor bolt 10A is made of chromium molybdenum steel (SNB7) with a diameter M of 16 mm and a length of 230 mm, for example. The anchor bolt 10A is composed of, for example, a fixing portion 11 having a length of 130 mm inserted into the pilot hole 2 and an exposed portion 12 having a length of 100 mm exposed from the concrete surface.

図4(a)、 (b)には、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを用いた測定条件の例が示され、同図(a)はアンカーボルト周辺の斜視図、及び、同図(b)はアンカーボルトの拡大側面図である。 FIGS. 4(a) and 4(b) show an example of measurement conditions using a metal-based sleeve expandable anchor bolt 10B. FIG. 4(a) is a perspective view around the anchor bolt, and b) is an enlarged side view of the anchor bolt;

図4(a)に示すように、コンクリート用センサ21-1~21-4は、図3(a)と同様に、例えば、重さ70gのAEセンサである。アンカーボルト10Bの露出部15の上端には、静磁場印加用のマグネット(磁石)27を介して、センサ22が配置されている。マグネット27は、コイル23に発生するパルス磁場を補強するために、アンカーボルト10Bの軸方向にバイアスの静磁場を印加するためのものである。図3(a)と同様に、センサ22は、例えば、重さ8gの小型AEセンサである。アンカーボルト10Bとセンサ21-1~21-4との間は、例えば、100mmである。5個のセンサ21-1~21-4,22及びマグネット27は、例えば、グルーガンで固定されている。5個のセンサ21-1~21-4,22は、同時に測定する。センサ21-1~21-4の測定は同時に限らず、1個ずつ順次に測定してもよい。 As shown in FIG. 4(a), the concrete sensors 21-1 to 21-4 are, for example, AE sensors weighing 70 g, similar to FIG. 3(a). A sensor 22 is arranged at the upper end of the exposed portion 15 of the anchor bolt 10B via a magnet 27 for applying a static magnetic field. The magnet 27 is for applying a bias static magnetic field in the axial direction of the anchor bolt 10B in order to reinforce the pulse magnetic field generated in the coil 23. As shown in FIG. Similar to FIG. 3(a), the sensor 22 is, for example, a small AE sensor weighing 8 g. A distance between the anchor bolt 10B and the sensors 21-1 to 21-4 is, for example, 100 mm. The five sensors 21-1 to 21-4, 22 and the magnet 27 are fixed with a glue gun, for example. Five sensors 21-1 to 21-4, 22 measure simultaneously. The sensors 21-1 to 21-4 are not limited to measurements at the same time, and may be measured one by one.

図4(b)に示すように、コンクリート1には、下穴2が開けられている。下穴2は、例えば、口径φが35mm、深さが155mmであり、この中に金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bが打ち込まれて固着される。アンカーボルト10Bは、例えば、直径Mが24mm、長さが230mmのステンレス鋼(SUS材)で作られている。そのため、磁場補強用のマグネット27が使用される。アンカーボルト10Bは、例えば、下穴2内に打ち込まれる長さ140mmの金属系スリーブ13と、このスリーブ13内に挿着される長さ155mmの固着部14と、コンクリート表面から露出する長さ75mmの露出部15と、により構成されている。スリーブ13の頭部の深さは、例えば、打ち込み前が20mm、打ち込み後の深さが0.7mm~2.8mmになっている。 As shown in FIG. 4(b), the concrete 1 is provided with a pilot hole 2. As shown in FIG. The pilot hole 2 has, for example, a diameter φ of 35 mm and a depth of 155 mm. The anchor bolt 10B is made of stainless steel (SUS material) with a diameter M of 24 mm and a length of 230 mm, for example. Therefore, the magnet 27 for magnetic field reinforcement is used. The anchor bolt 10B includes, for example, a metal sleeve 13 with a length of 140 mm that is driven into the pilot hole 2, a fixing portion 14 with a length of 155 mm that is inserted into the sleeve 13, and a length of 75 mm that is exposed from the concrete surface. and the exposed portion 15 of the . The depth of the head of the sleeve 13 is, for example, 20 mm before driving and 0.7 mm to 2.8 mm after driving.

図2は、図1中の情報処理装置30の構成例を示す機能ブロック図である。
この情報処理装置30は、AD変換装置26から出力される第1受信信号S26a及び第2受信信号S26bに対してデータ処理を行う時間軸波形処理部40及び周波数スペクトル処理部50と、その時間軸波形処理部40の出力側に接続された波形評価指標部60と、その周波数スペクトル処理部50の出力側に接続されたスペクトル評価指標部70と、その波形評価指標部60及びスペクトル評価指標部70の出力側に接続された評価ポイント付与部80と、を備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example of the information processing device 30 in FIG.
This information processing device 30 includes a time axis waveform processing unit 40 and a frequency spectrum processing unit 50 that perform data processing on the first received signal S26a and the second received signal S26b output from the AD conversion device 26, and the time axis waveform processing unit 40 and the frequency spectrum processing unit 50. A waveform evaluation index unit 60 connected to the output side of the waveform processing unit 40, a spectrum evaluation index unit 70 connected to the output side of the frequency spectrum processing unit 50, the waveform evaluation index unit 60 and the spectrum evaluation index unit 70 and an evaluation point giving unit 80 connected to the output side of the.

時間軸波形処理部40は、AD変換装置26から出力される第1受信信号S26a及び第2受信信号S26bを入力し、その第1受信信号S26aをフィルタ処理して第1時間軸波形S44aの信号を求めると共に、その第2受信信号S26bをフィルタ処理して第2時間軸波形S44bの信号を求めるものである。時間軸波形処理部40は、例えば、受信信号S26a,S26bの低周波成分のみを通過させる2MHzのローパスフィルタ(以下「LPF」という。)41と、このLPF41の出力信号をテキストファイル (例えば、CSV(Comma Separated Values)ファイル)に変換するファイル変換部42と、このファイル変換後の信号に対して処理を簡略化するための間引きを行う間引き部43と、この間引き後の信号の高周波成分のみを通過させる2.5kHzのハイパスフィルタ(以下「HPF」という。)44と、を有している。 HPF44では、例えば、サンプリング周波数1MHz、データ長10msの第1時間軸波形S44a及び第2時間軸波形S44bの信号を出力する機能を有している。 The time-axis waveform processing unit 40 receives the first reception signal S26a and the second reception signal S26b output from the AD conversion device 26, filters the first reception signal S26a, and obtains a signal of the first time-axis waveform S44a. is obtained, and the signal of the second time domain waveform S44b is obtained by filtering the second received signal S26b. The time-axis waveform processing unit 40 includes, for example, a 2 MHz low-pass filter (hereinafter referred to as "LPF") 41 that passes only the low frequency components of the received signals S26a and S26b, and the output signal of this LPF 41 as a text file (for example, CSV (Comma Separated Values) file), a thinning unit 43 that performs thinning for simplifying the processing of the signal after file conversion, and only the high frequency components of the signal after thinning. and a 2.5 kHz high-pass filter (hereinafter referred to as “HPF”) 44 for passing. The HPF 44 has a function of outputting signals of a first time domain waveform S44a and a second time domain waveform S44b having a sampling frequency of 1 MHz and a data length of 10 ms, for example.

周波数スペクトル処理部50は、AD変換装置26から出力される第1受信信号S26a及び第2受信信号S26bを入力し、その受信信号S26aをフーリエ変換(例えば、高速フーリエ変換、以下 「FFT」という。)して第1周波数スペクトルを求めると共に、その受信信号S26bをFFTして第2周波数スペクトルを求めるFFT部51と、このFFT部51から出力される第1、第2周波数スペクトルをテキストファイル(例えば、CSVファイル)に変換するファイル変換部52と、を有している。テキストファイルに変換された第1周波数スペクトルS52a及び第2周波数スペクトルS52bは、例えば、周波数範囲が0~50kHz、周波数分解能が200Hz、及び、FFTポイント数が250である。 The frequency spectrum processing unit 50 receives the first received signal S26a and the second received signal S26b output from the AD conversion device 26, and Fourier transforms the received signal S26a (for example, fast Fourier transform, hereinafter referred to as "FFT"). ) to obtain a first frequency spectrum, and an FFT section 51 that obtains a second frequency spectrum by performing an FFT on the received signal S26b, and a text file (for example, , CSV file). The first frequency spectrum S52a and the second frequency spectrum S52b converted into text files have, for example, a frequency range of 0 to 50 kHz, a frequency resolution of 200 Hz, and 250 FFT points.

波形評価指標部60は、HPF44から出力される第1、第2時間軸波形S44a,S44bの信号に基づき、波形エネルギー比SRの第1評価指標EI1、及び波形継続時間TCの第2評価指標EI2を求めるものである。スペクトル評価指標部70は、ファイル変換後の第1、第2周波数スペクトルS52a,S52bの信号に基づき、スペクトルの重心周波数SCの第3評価指標EI3、そのスペクトルの標準偏差SDの第4評価指標EI4、及びそのスペクトルのピーク数SPの第5評価指標EI5を求めるものである。 The waveform evaluation index unit 60 calculates a first evaluation index EI1 for the waveform energy ratio SR and a second evaluation index EI2 for the waveform duration TC based on the signals of the first and second time-axis waveforms S44a and S44b output from the HPF 44. is a request. Based on the signals of the first and second frequency spectra S52a and S52b after file conversion, the spectrum evaluation index unit 70 calculates a third evaluation index EI3 for the center-of-gravity frequency SC of the spectrum and a fourth evaluation index EI4 for the standard deviation SD of the spectrum. , and the fifth evaluation index EI5 of the number of peaks SP of the spectrum.

ここで、第1評価指標EI1となる波形エネルギー比SRは、コンクリート表面の波形エネルギーとアンカーボルト露出部の波形エネルギーとの比であり、施工不良によってコンクリート表面の波形エネルギーが小さくなり、アンカーボルト露出部の波形エネルギーが大きくなる事象を比により表現している。第2評価指標EI2となる波形継続時間TCは、時間軸波形で波頭部の最大振幅に対して例えば10%未満に減衰するまでの時間であり、施工不良によってアンカーボルト10A,10Bの拘束が緩くなり、時間軸波形の収束時間が長くなる事象を表現している。第3評価指標EI3となるスペクトルの重心周波数SCは、特定の周波数スペクトルの重心周波数であり、施工不良によって周波数スペクトルが低周波側へシフトする事象を表現している。第4評価指標EI4となるスペクトルの標準偏差SDは、特定の周波数スペクトルのピークの尖り方であり、施工不良によって出現する周波数スペクトルの集中の度合いを表現している。更に、第5評価指標EI5となるスペクトルのピーク数SPは、周波数スペクトルのピーク数であり、特に複雑な構造をした機械式アンカーボルト(例えば、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10B)の施工不良によって出現する複数の周波数スペクトルのピーク数を表現している。 Here, the waveform energy ratio SR, which is the first evaluation index EI1, is the ratio of the waveform energy of the concrete surface to the waveform energy of the anchor bolt exposed portion. The phenomenon in which the waveform energy of the part increases is expressed by the ratio. The waveform continuation time TC, which is the second evaluation index EI2, is the time required for the time-axis waveform to attenuate to, for example, less than 10% of the maximum amplitude of the crest of the wave. It expresses an event in which the convergence time of the waveform on the time axis becomes long. The center-of-gravity frequency SC of the spectrum, which is the third evaluation index EI3, is the center-of-gravity frequency of a specific frequency spectrum, and expresses an event in which the frequency spectrum shifts to the low-frequency side due to poor construction. The standard deviation SD of the spectrum, which is the fourth evaluation index EI4, is the sharpness of the peak of a specific frequency spectrum, and expresses the degree of concentration of the frequency spectrum that appears due to poor construction. Furthermore, the number of spectral peaks SP, which is the fifth evaluation index EI5, is the number of peaks in the frequency spectrum. It expresses the number of peaks of multiple frequency spectra appearing by .

波形評価指標部60及びスペクトル評価指標部70の出力側に接続された評価ポイント
付与部80は、入力される第1、第2、第3、第4、第5評価指標EI1~EI5の一つ
以上に対し、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与してその評価ポ
イントの合計等を表示するものである。
The evaluation point giving unit 80 connected to the output side of the waveform evaluation index unit 60 and the spectrum evaluation index unit 70 receives one of the first, second, third, fourth, and fifth evaluation indexes EI1 to EI5. In response to the above, evaluation points for evaluation of poor construction are given based on threshold values, and the total evaluation points and the like are displayed.

(コンクリート建造物の診断方法) (Diagnostic method for concrete structures)

図5は、コンクリート構造物として作製した試験体5Aを示す平面図である。
試験体5Aとして、トンネルの天井板を固定する接着系のあと施工アンカーボルトを想定し、直方体のコンクリート1A(例えば、横1800mm、縦900mm)に、複数本(例えば、18本)の接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aを、施工条件を異ならせて上向きに埋め込んだ。コンクリート1Aの平面において、施工条件の異なる3種類(No1,No2,No3)のアンカーボルト10Aを縦方向に配置し、横方向に6本のアンカーボルト10Aをそれぞれ配置した。各アンカーボルト10Aの配置間隔は、例えば、250mmである。横方向に配置された各6本のアンカーボルト10Aは、上方視において、270°側から90°方向に1~6の符号が付されている。
FIG. 5 is a plan view showing a specimen 5A produced as a concrete structure.
As the specimen 5A, assuming an adhesive post-installed anchor bolt for fixing the ceiling plate of a tunnel, a plurality of (eg, 18) adhesive resins are placed on a rectangular parallelepiped concrete 1A (eg, 1800 mm in width and 900 mm in length). Capsule-type anchor bolts 10A were embedded upward under different construction conditions. On the plane of concrete 1A, three types (No. 1, No. 2, No. 3) of anchor bolts 10A with different construction conditions were arranged in the vertical direction, and six anchor bolts 10A were arranged in the horizontal direction. The arrangement interval of each anchor bolt 10A is, for example, 250 mm. Each of the six anchor bolts 10A arranged in the lateral direction is numbered 1 to 6 in the 90° direction from the 270° side when viewed from above.

3種類(No1,No2,No3)のアンカーボルト10Aのうち、種類No1は標準施工のもの、種類No2は下穴2Aが深いために先端カプセルが残っているもの、種類No3は予想定着長が40mmであって樹脂量が少ないものである。 Of the three types (No. 1, No. 2, No. 3) of anchor bolts 10A, type No. 1 is the one with standard construction, type No. 2 is the one with the tip capsule remaining because the prepared hole 2A is deep, and type No. 3 has an expected anchoring length of 40 mm. and the amount of resin is small.

図6(a)~(c)は、図5の試験体1Aに埋め込んだ接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aを示す拡大側面図である。 6(a) to 6(c) are enlarged side views showing an adhesive resin-encapsulated anchor bolt 10A embedded in the specimen 1A of FIG.

図6(a)に示す種類No1のアンカーボルト10Aは、標準施工のものであって、図3(b)と同様に、例えば、クロムモリブデン鋼(SNB7)で作られ、直径Mが16mm、長さが230mmである。アンカーボルト10Aは、コンクリート1Aに開けられた下穴2A(例えば、口径19mm、深さ130mm)内に、樹脂カプセル4の樹脂3で定着されている。 The anchor bolt 10A of type No. 1 shown in FIG. 6(a) is of standard construction, is made of, for example, chromium molybdenum steel (SNB7), has a diameter M of 16 mm and a length of is 230 mm. The anchor bolt 10A is fixed by the resin 3 of the resin capsule 4 in the pilot hole 2A (for example, 19 mm in diameter and 130 mm in depth) drilled in the concrete 1A.

図6(b)に示す種類No2のアンカーボルト10Aは、図6(a)のものと同一寸法であるが、下穴2Aが深い(例えば、口径19mm、深さが180mm)ので、先端に樹脂カプセル4が残り、施工不良状態になっている。 The anchor bolt 10A of type No. 2 shown in FIG. 6(b) has the same dimensions as those of FIG. 6(a). Capsule 4 remains and is in a construction failure state.

又、図6(c)に示す種類No3のアンカーボルト10A及び下穴2Aは、図6(a)のものと同一寸法であるが、樹脂カプセル4が下穴2A奥側のひび割れに浸入して樹脂量が減少する不良を模擬するために、樹脂カプセル4を意図的に切断して施工したので、樹脂3が減少し、例えば、奥側90mmに空気溜まり6が生じ、予想定着長が40mmになっている。空気溜まり6の箇所は、例えば、ポリエチレンスリーブ及び発泡ウレタンシートを巻きつけて、樹脂3が浸入しないようにして、施工不良状態を再現している。 The anchor bolt 10A of type No. 3 and the pilot hole 2A shown in FIG. 6C have the same dimensions as those of FIG. In order to simulate a defect in which the amount of resin decreases, the resin capsule 4 was intentionally cut and applied, so the resin 3 decreased, for example, an air pocket 6 was generated at 90 mm on the far side, and the estimated fixing length was reduced to 40 mm. It's becoming For example, a polyethylene sleeve and a foamed urethane sheet are wrapped around the air pool 6 to prevent the resin 3 from entering, thereby reproducing the poor construction condition.

図7は、コンクリート構造物として作製した他の試験体5Bを示す平面図である。
他の試験体5Bとして、トンネルのジェットファンを固定する金属系のあと施工アンカーボルトを想定し、図5の直方体のコンクリート1Aと同一寸法の直方体のコンクリート1Bに、複数本(例えば、18本)の金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを、施工条件を異ならせて下向きに埋め込んだ。コンクリート1Bの平面において、施工条件の異なる3種類(No4,No5,No6)のアンカーボルト10Bを縦方向に配置し、横方向に6本のアンカーボルト10Bをそれぞれ配置した。各アンカーボルト10Bの配置間隔は、図5と同一である。横方向に配置された各6本のアンカーボルト10Bは、図5と同様に、270°側から90°方向に1~6の符号が付されている。なお、1~3番のアンカーボルト10Bは、引き抜き試験実施済であり、それぞれの施工で、4~6番の3本のアンカーボルト10Bを診断する。
FIG. 7 is a plan view showing another specimen 5B produced as a concrete structure.
As another test body 5B, post-installed metal anchor bolts for fixing the jet fan of the tunnel are assumed, and a plurality of (for example, 18) bolts are installed in the rectangular parallelepiped concrete 1B having the same dimensions as the rectangular parallelepiped concrete 1A in FIG. were embedded downward under different construction conditions. On the plane of concrete 1B, three types (No. 4, No. 5, No. 6) of anchor bolts 10B with different construction conditions are arranged in the vertical direction, and six anchor bolts 10B are arranged in the horizontal direction. The arrangement interval of each anchor bolt 10B is the same as in FIG. Each of the six anchor bolts 10B arranged in the lateral direction are numbered 1 to 6 in the 90° direction from the 270° side, as in FIG. The anchor bolts 10B numbered 1 to 3 have already been subjected to a pull-out test, and the three anchor bolts 10B numbered 4 to 6 will be diagnosed in each construction.

3種類(No4,No5,No6)のアンカーボルト10Bのうち、種類No4は標準施工のもの(例えば、下穴2Bの口径φが35mm、深さが155mm) 、種類No5は下穴2Bの口径φが拡大しているもの(例えば、38mm)、 種類No6は下穴2Bが深い(例えば、170mm)ために打ち込み不良になっているものである。 Of the three types (No. 4, No. 5, No. 6) of anchor bolts 10B, type No. 4 is a standard construction type (for example, the diameter φ of the pilot hole 2B is 35 mm and the depth is 155 mm), and type No. 5 is the diameter φ of the pilot hole 2B. is enlarged (for example, 38 mm), and Type No. 6 has a deep pilot hole 2B (for example, 170 mm), resulting in poor driving.

図8(a)~(c)は、図7の試験体5Bに埋め込んだ金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを示す拡大側面図である。
図8(a)に示す種類No4のアンカーボルト10Bは、標準施工のものであって、図4(b)と同様に、例えば、ステンレス材(SUS材)で作られ、直径Mが24mm、長さが230mmである。アンカーボルト10Bは、直方体のコンクリート1Bに開けられた下穴2B(例えば、口径35mm、深さ155mm)内に、拡張した金属スリーブ13で定着されている。例えば、金属スリーブ13の上端は、打ち込み前は、露出部上端から55mmの位置にあり、打ち込み後は、コンクリート1Bの表面から、0.7mm~2.8mmの深さになっている。
FIGS. 8(a) to 8(c) are enlarged side views showing a metal sleeve expandable anchor bolt 10B embedded in the specimen 5B of FIG.
The anchor bolt 10B of type No. 4 shown in FIG. 8(a) is of standard construction, and is made of, for example, a stainless steel material (SUS material) similarly to FIG. is 230 mm. Anchor bolts 10B are fixed by expanded metal sleeves 13 in pilot holes 2B (for example, 35 mm in diameter and 155 mm in depth) drilled in cuboid concrete 1B. For example, the upper end of the metal sleeve 13 is located at a position of 55 mm from the upper end of the exposed portion before being driven, and is at a depth of 0.7 mm to 2.8 mm from the surface of the concrete 1B after being driven.

図8(b)に示す種類No5のアンカーボルト10Bは、図8(a)のものと同一寸法であるが、下穴2Bの口径φが拡大しているので(例えば、38mm)、 打ち込み後の金属スリーブ13の上端が、コンクリート1Bの表面から例えば6.6mm~8.7mmの深さになっている。 The anchor bolt 10B of type No. 5 shown in FIG. 8B has the same dimensions as those shown in FIG. The upper end of the metal sleeve 13 has a depth of, for example, 6.6 mm to 8.7 mm from the surface of the concrete 1B.

又、図8(c)に示す種類No6のアンカーボルト10Bは、図8(a)のものと同一寸法であるが、下穴2Bの深さが大きいので(例えば、口径φは図8(a)と同一の35mmであるが、深さが170mmと大きい)、打ち込み不良状態になっている。 The anchor bolt 10B of type No. 6 shown in FIG. 8(c) has the same dimensions as those shown in FIG. ), but the depth is as large as 170 mm), resulting in a defective driving condition.

このような図5及び図7の試験体5A,5Bを用いた本実施例1の診断方法を以下説明する。 The diagnostic method of the first embodiment using the specimens 5A and 5B shown in FIGS. 5 and 7 will be described below.

図9は、本発明の実施例1におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。
このコンクリート建造物の診断方法では、以下の弾性波発生処理ST1、受信処理ST2、データ処理ST3、評価指標処理ST4、及び、評価ポイント付与処理ST5が順に行われる。
FIG. 9 is a flow chart showing a concrete building diagnostic method according to the first embodiment of the present invention.
In this concrete building diagnostic method, the following elastic wave generation processing ST1, reception processing ST2, data processing ST3, evaluation index processing ST4, and evaluation point assignment processing ST5 are sequentially performed.

(I) 弾性波発生処理ST1
予め、図5及び図7の試験体5A,5Bと図1~図4の診断装置とを用意し、電磁パルス電源25をオン状態にして処理を開始する。電磁パルス電源25から電源電力が出力されてコイルユニット24へ供給される。コイルユニット24からパルス電流が出力され、このパルス電流が、アンカーボルト露出部12,15に配置されたコイル23に流れる。すると、コイル23からパルス磁場が発生し、アンカーボルト10(即ち、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10A)が振動して弾性波が発生する。金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bの場合には、マグネット27から静磁場が発生しているので、この静磁場をバイアスとしてコイル23からパルス磁場が発生し、アンカーボルト10Bが振動して弾性波が発生する。発生した弾性波は、コンクリート1A,1Bの内部を通過し、アンカーボルト10A,10Bの周囲のコンクリート表面へと伝播していく。
(I) Elastic wave generation processing ST1
The specimens 5A and 5B shown in FIGS. 5 and 7 and the diagnostic apparatus shown in FIGS. 1 to 4 are prepared in advance, and the electromagnetic pulse power supply 25 is turned on to start the process. Power supply power is output from the electromagnetic pulse power supply 25 and supplied to the coil unit 24 . A pulse current is output from the coil unit 24 , and this pulse current flows through the coils 23 arranged at the anchor bolt exposed portions 12 and 15 . Then, a pulse magnetic field is generated from the coil 23, and the anchor bolt 10 (that is, the anchor bolt 10A of adhesive resin capsule type) vibrates to generate an elastic wave. In the case of the metal sleeve expandable anchor bolt 10B, since a static magnetic field is generated from the magnet 27, a pulse magnetic field is generated from the coil 23 with this static magnetic field as a bias, and the anchor bolt 10B vibrates to generate an elastic wave. occurs. The generated elastic waves pass through the concrete 1A, 1B and propagate to the concrete surface around the anchor bolts 10A, 10B.

(II) 受信処理ST2
コンクリート表面に伝播した弾性波は、コンクリート表面に配置された複数のセンサ21-1~21-4により受信される。同時に、アンカーボルト露出部12,15に配置されたセンサ22により、そのアンカーボルト露出部12,15から発生した弾性波が受信される。複数のセンサ21-1~21-4により受信されたアナログの受信信号と、センサ22により受信されたアナログの受信信号と、がAD変換装置26へ送られる。AD変換装置26では、例えば、複数のセンサ21-1~21-4から供給されるアナログの受信信号を、サンプリング周波数100MHz、データ長10msにて、デジタル信号に変換し、第1受信信号S26aを情報処理装置30へ出力すると共に、 センサ22から供給されるアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、第2受信信号S26bを情報処理装置30へ出力する。
(II) Reception processing ST2
The elastic waves propagated to the concrete surface are received by a plurality of sensors 21-1 to 21-4 arranged on the concrete surface. At the same time, the sensors 22 arranged at the anchor bolt exposed portions 12 and 15 receive elastic waves generated from the anchor bolt exposed portions 12 and 15 . The analog reception signals received by the sensors 21-1 to 21-4 and the analog reception signal received by the sensor 22 are sent to the AD converter 26. In the AD conversion device 26, for example, the analog reception signals supplied from the plurality of sensors 21-1 to 21-4 are converted into digital signals at a sampling frequency of 100 MHz and a data length of 10 ms, and a first reception signal S26a is converted. While outputting to the information processing device 30 , the analog reception signal supplied from the sensor 22 is converted into a digital signal, and the second reception signal S<b>26 b is output to the information processing device 30 .

(III) データ処理ST3
情報処理装置30内の時間軸波形処理部40及び周波数スペクトル処理部50において、時間軸波形処理部40による時間軸波形処理ST3aと、周波数スペクトル処理部50による周波数スペクトル処理ST3bと、からなるデータ処理ST3が行われる。
(III) Data processing ST3
Data processing including time-domain waveform processing ST3a by the time-domain waveform processing unit 40 and frequency spectrum processing ST3b by the frequency spectrum processing unit 50 in the time-domain waveform processing unit 40 and the frequency spectrum processing unit 50 in the information processing device 30. ST3 is performed.

即ち、時間軸波形処理部40において、入力された第1受信信号S26a及び第2受信信号S26bは、2MHzのLPF41によって高周波成分が除去され、ファイル変換部42によってCSVファイルに変換される。変換されたCSVファイルは、間引き部43によってデータが間引かれ、2.5kHzのHPF44によって低周波成分が除去され、サンプリング周波数1MHz、データ長10msの第1時間軸波形S44a及び第2時間軸波形S44bの信号が生成され、波形評価指標部60へ出力される。 That is, in the time-axis waveform processing unit 40, the input first received signal S26a and second received signal S26b have high-frequency components removed by the 2 MHz LPF 41, and are converted into a CSV file by the file conversion unit 42. In the converted CSV file, the data is thinned out by the thinning unit 43, the low frequency components are removed by the HPF 44 of 2.5 kHz, and the first time axis waveform S44a and the second time axis waveform S44a with a sampling frequency of 1 MHz and a data length of 10 ms are obtained. A signal of S44b is generated and output to the waveform evaluation index section 60. FIG.

更に、周波数スペクトル処理部50において、入力された第1受信信号S26a及び第2受信信号S26bは、FFT部51によって高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルの信号が生成される。生成された周波数スペクトルの信号は、ファイル変換部52によってCSVファイルに変換され、周波数範囲0~50kHz、周波数分解能200Hz、及びFFTポイント数250の第1周波数スペクトルS52a及び第2周波数スペクトルS52bの信号が生成され、スペクトル評価指標部70へ出力される。 Furthermore, in the frequency spectrum processing section 50, the input first received signal S26a and second received signal S26b are fast Fourier transformed by the FFT section 51 to generate a frequency spectrum signal. The signal of the generated frequency spectrum is converted into a CSV file by the file conversion unit 52, and the signal of the first frequency spectrum S52a and the second frequency spectrum S52b with a frequency range of 0 to 50 kHz, a frequency resolution of 200 Hz, and FFT points of 250 are converted. It is generated and output to spectrum evaluation index section 70 .

(IV) 評価指標処理ST4
波形評価指標部60及びスペクトル評価指標部70では、以下のようにして評価指標処理ST4を行い、第1時間軸波形の波形エネルギーと第2時間軸波形の波形エネルギーとの波形エネルギー比SRの第1評価指標EI1と、第1時間軸波形及び第2時間軸波形におけるそれぞれの波頭部の最大振幅に対して例えば10%未満に減衰するまでのそれぞれの波形継続時間TCの第2評価指標EI2と、第1周波数スペクトル及び第2周波数スペクトルにおけるそれぞれのスペクトルの重心周波数SCの第3評価指標EI3と、スペクトルの標準偏差SDの第4評価指標EI4と、スペクトルのピーク数SPの第5評価指標EI5と、を求める。第1時間軸波形及び第2時間軸波形におけるそれぞれの波形継続時間TCの第2評価指標EI2は、例として波頭部の最大振幅としたが、第1時間軸波形及び/又は第2時間軸波形における波形中の最大振幅としてもよい。又、減衰するまでの波形継続時間TCは、10%未満に限らず所定の振幅に設定してもよい。
(IV) Evaluation index processing ST4
The waveform evaluation index unit 60 and the spectrum evaluation index unit 70 perform the evaluation index processing ST4 as follows, and determine the waveform energy ratio SR between the waveform energy of the first time-axis waveform and the waveform energy of the second time-axis waveform. 1 evaluation index EI1, and a second evaluation index EI2 of each waveform duration TC until attenuation to less than 10% of the maximum amplitude of each wave crest in the first time-axis waveform and second time-axis waveform. , a third evaluation index EI3 of the centroid frequency SC of each spectrum in the first frequency spectrum and the second frequency spectrum, a fourth evaluation index EI4 of the standard deviation SD of the spectrum, and a fifth evaluation index of the number of spectrum peaks SP EI5, and so on. The second evaluation index EI2 of the waveform duration TC of each of the first time-axis waveform and the second time-axis waveform is, for example, the maximum amplitude of the wave crest. It may be the maximum amplitude in the waveform. Also, the waveform continuation time TC until attenuation is not limited to less than 10% and may be set to a predetermined amplitude.

図10(a)、 (b)及び図11(a)、 (b)は、図2中の波形エネルギー比SRの説明図である。
図10(a)はコンクリート表面の波形エネルギーを示す波形図、及び、図10(b)はアンカーボルト露出部12,15の波形エネルギーを示す波形図である。図10(a)、(b)の横軸は時間(ms)、縦軸は電圧(V)である。
図11(a)は標準施工の場合の波形エネルギーの大小関係を示す模式図、及び、図11(b)は施工不良の場合の波形エネルギーの大小関係を示す模式図である。
10(a), (b) and FIGS. 11(a), (b) are explanatory diagrams of the waveform energy ratio SR in FIG.
10(a) is a waveform diagram showing the waveform energy of the concrete surface, and FIG. 10(b) is a waveform diagram showing the waveform energy of the anchor bolt exposed portions 12 and 15. FIG. 10A and 10B, the horizontal axis is time (ms) and the vertical axis is voltage (V).
FIG. 11(a) is a schematic diagram showing the magnitude relationship of waveform energy in the case of standard construction, and FIG. 11(b) is a schematic diagram showing the magnitude relationship of waveform energy in the case of defective construction.

波形エネルギーは、サンプリングする各点における振幅値の2乗和で表され、式(1)により算出できる。

Figure 0007235265000001
但し、E;エネルギー(V2)
yi;サンプリングする各点における振幅(V)
n;サンプリング数 The waveform energy is represented by the sum of the squares of the amplitude values at each sampling point, and can be calculated by Equation (1).
Figure 0007235265000001
However, E; energy (V2)
yi; Amplitude (V) at each sampling point
n; number of samples

波形エネルギー比SRは、式(2)に示すように、コンクリート表面の波形エネルギーとアンカーボルト露出部12,15の波形エネルギーとの比である。つまり、コンクリート表面4方向の波形エネルギーの値をそれぞれアンカーボルト露出部12,15の波形エネルギーの値で割り算する。

Figure 0007235265000002
The waveform energy ratio SR is the ratio between the waveform energy of the concrete surface and the waveform energy of the anchor bolt exposed portions 12 and 15, as shown in Equation (2). That is, the values of the waveform energy in the four directions of the concrete surface are divided by the values of the waveform energy of the anchor bolt exposed portions 12 and 15, respectively.
Figure 0007235265000002

図11(a)、 (b)に示すように、波形エネルギー比SRは、波形エネルギー単独より変化が大きいため、施工不良を判別し易くなる。波形エネルギー比SRは、施工不良におけるコンクリート表面の波形エネルギーとアンカーボルト露出部12,15の波形エネルギーとの比による指標なので、標準施工との比較が容易となり、場合によっては標準施工との比較が必要ではなくなる可能性がある。 As shown in FIGS. 11(a) and 11(b), the waveform energy ratio SR has a greater change than the waveform energy alone, so it becomes easy to determine the defective construction. Since the waveform energy ratio SR is an index based on the ratio of the waveform energy of the concrete surface and the waveform energy of the anchor bolt exposed portions 12 and 15 in defective construction, comparison with standard construction is easy, and in some cases comparison with standard construction is possible. It may no longer be necessary.

図12は、図2中の波形継続時間TCの説明図であり、横軸は時間、縦軸は電圧である。
波形継続時間TCは、時間軸波形で振動初期到達時間t1から波頭部の最大振幅(MAX)に対して例えば10%未満に減衰するまでの時間t2である。そのため、施工不良によってアンカーボルト10A,10Bの拘束が緩くなり、時間軸波形の収束時間が長くなることが分かる。
FIG. 12 is an explanatory diagram of the waveform duration TC in FIG. 2, where the horizontal axis is time and the vertical axis is voltage.
The waveform continuation time TC is the time t2 from the vibration initial arrival time t1 until the vibration is attenuated to, for example, less than 10% of the maximum amplitude (MAX) of the wave crest in the time axis waveform. Therefore, it can be seen that the anchor bolts 10A and 10B are loosely restrained due to poor installation, and the convergence time of the waveform on the time axis is lengthened.

図13は、図2中のスペクトルの重心周波数SCの説明図であり、横軸は周波数f(kHz)、縦軸はスペクトル強度である。抽出レベルELが最大ピークPmaxの30%の場合が示されている。 FIG. 13 is an explanatory diagram of the center-of-gravity frequency SC of the spectrum in FIG. 2, where the horizontal axis is the frequency f (kHz) and the vertical axis is the spectrum intensity. A case where the extraction level EL is 30% of the maximum peak Pmax is shown.

図14(a)、 (b)は、図2中のスペクトルの標準偏差SDの説明図であり、横軸は周波数、縦軸はスペクトル強度である。小さなピークや裾野部分の広がりの影響を低減するために、指標の計算範囲を最大±2.5kHzとしている。図14(a)では、最大ピークPmaxの30%ラインのカット幅F30が5kHz以上の場合(F30≧5kHz)の計算範囲が示されている。図14(b)では、最大ピークPmaxの30%ラインのカット幅F30が5kHzよりも小さい場合(F30<5kHz)の計算範囲が示されている。 FIGS. 14A and 14B are explanatory diagrams of the standard deviation SD of the spectrum in FIG. 2, where the horizontal axis is frequency and the vertical axis is spectrum intensity. In order to reduce the influence of small peaks and broadening of the tail portion, the index calculation range is set to a maximum of ±2.5 kHz. FIG. 14(a) shows the calculation range when the cut width F30 of the 30% line of the maximum peak Pmax is 5 kHz or more (F30≧5 kHz). FIG. 14(b) shows the calculation range when the cut width F30 of the 30% line of the maximum peak Pmax is smaller than 5 kHz (F30<5 kHz).

図15は、図2中のスペクトルのピーク数SPの説明図であり、横軸は周波数f、縦軸はスペクトル強度H(f)である。 FIG. 15 is an explanatory diagram of the number SP of spectrum peaks in FIG. 2, where the horizontal axis is the frequency f and the vertical axis is the spectral intensity H(f).

図13~図15に示すように、スペクトルの重心周波数SC、スペクトルの標準偏差SD、及びスペクトルのピーク数SPを以下の(a)~(d)のようにして求める。 As shown in FIGS. 13 to 15, the center-of-gravity frequency SC of the spectrum, the standard deviation SD of the spectrum, and the number of peaks SP of the spectrum are obtained as shown in (a) to (d) below.

(a) 図13に示すように、スペクトルの最大ピークに対してある割合(例えば、抽出レベルELが最大ピークの30%)以上の強度があるスペクトルを抽出する。
(b) (a)の中から最も周波数の低いスペクトルSfminを抽出する。
(c) (b)で抽出した最も周波数の低いスペクトルSfminについて、図14(a)に示すように、F30≧5kHzの場合は、極大値±2.5kHzの範囲で、スペクトルの重心SCを式(3)で計算すると共に、スペクトルの標準偏差SDを式(4)で計算する。F30<5kHzの場合は、F30の範囲で、スペクトルの重心SCを式(3)で計算すると共に、スペクトルの標準偏差SDを式(4)で計算する。
(d) 図15に示すように、(a)で抽出したスペクトルのピーク数SPをカウントする。つまり、図15に示すグラフの傾きが正から負に変わる点をカウントする。

Figure 0007235265000003
Figure 0007235265000004
(a) As shown in FIG. 13, extract a spectrum having an intensity equal to or greater than a certain ratio (for example, the extraction level EL is 30% of the maximum peak) with respect to the maximum peak of the spectrum.
(b) Extract the lowest frequency spectrum Sfmin from (a).
(c) For the lowest frequency spectrum Sfmin extracted in (b), as shown in FIG. (3) and the spectrum standard deviation SD is calculated by Equation (4). When F30<5 kHz, the center of gravity SC of the spectrum is calculated by Equation (3) and the standard deviation SD of the spectrum is calculated by Equation (4) within the range of F30.
(d) As shown in FIG. 15, count the number of peaks SP of the spectrum extracted in (a). That is, the points at which the slope of the graph shown in FIG. 15 changes from positive to negative are counted.
Figure 0007235265000003
Figure 0007235265000004

(V) 評価ポイント付与処理ST5
評価ポイント付与部80では、5つの評価指標EI1~EI5のうちの一つ以上に対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与する評価ポイント付与処理ST5を行う。評価ポイント付与処理ST5では、以下の(i), (ii)のようにして、複数の評価指標EI1~EI5のそれぞれに対して、閾値を基準に評価ポイントをそれぞれ付与する。
(V) Evaluation point giving process ST5
The evaluation point imparting unit 80 performs an evaluation point imparting process ST5 for imparting evaluation points for evaluation of poor construction based on a threshold to at least one of the five evaluation indexes EI1 to EI5. In the evaluation point giving process ST5, evaluation points are given to each of the plurality of evaluation indexes EI1 to EI5 based on the threshold values as in (i) and (ii) below.

(i) 評価指標毎に不良(NG)評価する閾値を設定する。この際、標準施工のデータがばらついてもできるだけ不良(NG)評価しないように余裕を持って設定する。
(ii) それぞれの評価指標EI1~EI5において、閾値を基準に評価ポイントを付与する。
(i) Set a threshold for bad (NG) evaluation for each evaluation index. At this time, even if the data of the standard construction varies, the setting should be made with a margin so as not to evaluate as defective (NG) as much as possible.
(ii) Give evaluation points based on thresholds for each evaluation index EI1 to EI5.

図16は、図2中の波形エネルギー比SR(=コンクリート表面/アンカーボルト露出部)における評価ポイントの付け方を説明する図である。
各センサ21-1~21-4毎に求める波形エネルギー比SRの閾値は0.5以下(SR≦0.5)である。波形エネルギー比SRは、コンクリート表面のセンサ21-1~21-4とアンカーボルト露出部12,15のセンサ22との2箇所の測定データを使って算出しているため、4個のセンサ21-1~21-4について各2点としている。従って、評価ポイントは、合計8点になる。
FIG. 16 is a diagram for explaining how to assign evaluation points to the waveform energy ratio SR (=concrete surface/anchor bolt exposed portion) in FIG.
The threshold value of the waveform energy ratio SR obtained for each of the sensors 21-1 to 21-4 is 0.5 or less (SR≤0.5). Since the waveform energy ratio SR is calculated using measurement data from two locations, the sensors 21-1 to 21-4 on the concrete surface and the sensor 22 on the anchor bolt exposed portions 12 and 15, the four sensors 21- 2 points each for 1 to 21-4. Therefore, the evaluation points total 8 points.

図17は、図2中の波形継続時間TCにおける評価ポイントの付け方を説明する図である。
各センサ21-1~21-4毎に求める波形継続時間TCの閾値は8(ms)以上(TC≧8(ms))、更に、センサ22で求める波形継続時間TCの閾値は3 (ms) 以上(TC≧3(ms))である。アンカーボルト10A, 10Bの評価ポイントは、コンクリート表面のセンサ21-1~21-4の合計と同じになるように4点としたので、評価ポイントの合計は8点になる。
FIG. 17 is a diagram for explaining how to assign evaluation points to the waveform duration time TC in FIG.
The threshold of the waveform duration TC obtained for each of the sensors 21-1 to 21-4 is 8 (ms) or more (TC≧8 (ms)), and the threshold of the waveform duration TC obtained by the sensor 22 is 3 (ms). The above is (TC≧3 (ms)). Since the evaluation points of the anchor bolts 10A and 10B were set to 4 points so as to be the same as the total of the sensors 21-1 to 21-4 on the concrete surface, the total evaluation points are 8 points.

その他のスペクトルの重心SC、スペクトルの標準偏差SD、及びスペクトルのピーク数SPにおける評価ポイントは、波形継続時間TCと同じ配点になる。 The evaluation points for the center of gravity SC of other spectra, the standard deviation SD of spectra, and the number of peaks SP of spectra are the same as the waveform duration TC.

図18は、閾値と評価ポイントのまとめを示す図である。
この図18には、スペクトルの重心SC、スペクトルの標準偏差SD、及びスペクトルのピーク数SPの閾値が示されている。評価ポイント付与処理ST5の処理結果の例が、図19に示されている。
FIG. 18 is a diagram showing a summary of thresholds and evaluation points.
FIG. 18 shows thresholds for the center of gravity SC of the spectrum, the standard deviation SD of the spectrum, and the number of peaks SP of the spectrum. FIG. 19 shows an example of the processing result of the evaluation point giving processing ST5.

図19は、施工不良例の評価ポイントグラフ(標準施工を除く)を示す図である。図19の横軸は、施工不良の種類(1)~(3)とアンカーボルト10A,10Bの違いA~Oを示し、縦軸は評価ポイントの合計を示す。 FIG. 19 is a diagram showing an evaluation point graph of examples of defective construction (excluding standard construction). The horizontal axis of FIG. 19 indicates the types (1) to (3) of construction failures and the differences A to O between the anchor bolts 10A and 10B, and the vertical axis indicates the total evaluation points.

施工不良の種類(1)~(3)とアンカーボルト10A,10Bの違いA~Oは、以下の通りである。 The types (1) to (3) of installation defects and the differences A to O between the anchor bolts 10A and 10B are as follows.

種類(1)は、図7及び図8に示すNo5の金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bである。このNo5のアンカーボルト10Bでは、下穴径拡大により支圧力不足になっている。そのうち、アンカーボルト10Bの違いAは、No5の4番(No5_4)のアンカーボルト10Bであり、ポイントは34である。同様に、違いBは、No5の5番(No5_5)のものであってポイントは30、違いCは、No5の6番(No5_6)のものであってポイントは30である。
ここで、施工した金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bの短期許容荷重の計算結果は、72.4kN(キロニュートン)であった。アンカーボルトの10Bの引き抜き耐力として、上記No5が8.1~12.0kNであった。No5の引き抜き耐力は、短期許容荷重の計算結果(72.4kN)と比較すると、引き抜き耐力が著しく低い不良であることが判明した。
Type (1) is the No. 5 metal-based sleeve expandable anchor bolt 10B shown in FIGS. With this No. 5 anchor bolt 10B, the supporting force is insufficient due to the enlarged pilot hole diameter. Among them, the difference A of the anchor bolt 10B is the anchor bolt 10B of No. 5 No. 4 (No. 5_4), and the point is 34. Similarly, the difference B is No. 5 of No. 5 (No. 5_5) and has 30 points, and the difference C is No. 5 and No. 6 (No. 5_6) and has 30 points.
Here, the calculation result of the short-term allowable load of the constructed metal sleeve expandable anchor bolt 10B was 72.4 kN (kilonewtons). The 10B pull-out strength of the anchor bolt was 8.1 to 12.0 kN for No. 5 above. The pullout resistance of No. 5 was found to be extremely low in comparison with the short-term allowable load calculation result (72.4 kN).

種類(2)は、図5及び図6に示すNo2の接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aである。このNo2のアンカーボルト10Aでは、下穴が深いために、先端カプセルが残り、接着剤充填不足になっている。そのうち、アンカーボルト10Aの違いDは、No2の1番(No2_1)のアンカーボルト10Aであり、ポイントは25である。同様に、違いE,F,G,H,Iは、それぞれNo2_2,No2_3,No2_4,No2_5,No2_6のアンカーボルト10Aであり、ポイントは、それぞれ24,27,28,24,25である。ここで、施工した接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aの短期許容荷重の計算結果は、36.9kNであった。アンカーボルト10Aを実際に引き抜いた時の耐力は、No2が51.6~80.8kN、No3が0.7~3.0kNであった。No3の引き抜き耐力は、短期許容荷重の計算結果(36.9kN)と比較すると、引き抜き耐力が著しく低い不良であることが判明した。また、図6(a)に示す標準施工をしたNo1の引き抜き耐力は、148.0~152.3kNであり、No1に比べるとNo2も60%以下しか耐力がないことが判明した。 The type (2) is the No. 2 adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A shown in FIGS. In this No. 2 anchor bolt 10A, since the pilot hole is deep, the tip capsule remains and the adhesive is insufficiently filled. Among them, the difference D of the anchor bolt 10A is the anchor bolt 10A of No. 2 No. 1 (No. 2_1), and the point is 25. Similarly, differences E, F, G, H, and I are No2_2, No2_3, No2_4, No2_5, and No2_6 anchor bolts 10A, respectively, and points are 24, 27, 28, 24, and 25, respectively. Here, the calculation result of the short-term allowable load of the constructed adhesive resin-encapsulated anchor bolt 10A was 36.9 kN. The yield strength when the anchor bolt 10A was actually pulled out was 51.6 to 80.8 kN for No.2 and 0.7 to 3.0 kN for No.3. The pullout resistance of No. 3 was found to be extremely low in comparison with the short-term allowable load calculation result (36.9 kN). In addition, the pull-out yield strength of No. 1 subjected to the standard construction shown in FIG.

種類(3)は、図5及び図6に示すNo3の接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aである。このNo3のアンカーボルト10Aでは、樹脂減少のため、接着剤充填不足になっている。そのうち、アンカーボルト10Aの違いJは、No3の1番(No3_1)のアンカーボルト10Aであり、ポイントは18である。同様に、違いK,L,M,N,Oは、それぞれNo3_2,No3_3,No3_4,No3_5,No3_6のアンカーボルト10Aであり、ポイントは、それぞれ14,17,20,18,17である。 The type (3) is the No. 3 adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A shown in FIGS. In this No. 3 anchor bolt 10A, the amount of adhesive is insufficient due to the decrease in resin. Among them, the difference J of the anchor bolt 10A is the anchor bolt 10A of No. 3 No. 1 (No.3_1), and the point is 18. Similarly, differences K, L, M, N, and O are No3_2, No3_3, No3_4, No3_5, and No3_6 anchor bolts 10A, respectively, and points are 14, 17, 20, 18, and 17, respectively.

この図19に示すように、評価ポイント付与処理ST5の処理結果として、評価ポイントの合計をグラフや数値等で表示すれば、アンカーボルト10A,10Bの施工不良を簡単且つ的確且つ定量的に評価することができる。 As shown in FIG. 19, if the total evaluation points are displayed as a graph, numerical value, or the like as the processing result of the evaluation point imparting process ST5, the defective installation of the anchor bolts 10A, 10B can be evaluated simply, accurately, and quantitatively. be able to.

即ち、図9の診断処理では、センサ21-1~21-4,22で受信した受信信号S26a,S26bから、データ処理ST3によって時間軸波形S44a,S44b及び周波数スペクトルS52a,S52bを求める。そして、評価指標処理ST4により、波形エネルギー比SR、波形継続時間TC、スペクトルの重心周波数SC、標準偏差SD、及びピーク数SPを求め、これらに評価ポイント付与処理ST5によって評価ポイントを付与し、この評価ポイントの合計から、アンカーボルト10A,10Bの施工不良を評価した。上記した引き抜き耐力と比較すると、特に、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10BのNo5と、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10AのNo3とにおいて、引き抜き耐力が著しく低い施行不良であった。
従って、図19に示すポイントグラフで、例えば評価ポイント10を引き抜き耐力が著しく低い不良を検出するための評価境界に設定すると、それ以上では引き抜き耐力が標準施工の60%以下になる施工不良を検出することが可能となる。この結果、引き抜き耐力の著しく低かった不良は、確実に検出できたことになる。
That is, in the diagnostic process of FIG. 9, the time domain waveforms S44a and S44b and the frequency spectra S52a and S52b are obtained from the reception signals S26a and S26b received by the sensors 21-1 to 21-4 and 22 by the data processing ST3. Then, the waveform energy ratio SR, the waveform duration TC, the centroid frequency SC of the spectrum, the standard deviation SD, and the number of peaks SP are obtained by the evaluation index process ST4, and the evaluation points are given to them by the evaluation point giving process ST5. The poor installation of the anchor bolts 10A and 10B was evaluated from the total evaluation points. Compared with the above-described pull-out strength, especially in No. 5 of the metal sleeve expandable anchor bolt 10B and No. 3 of the adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A, the pull-out strength was remarkably low.
Therefore, in the point graph shown in FIG. 19, for example, if evaluation point 10 is set as an evaluation boundary for detecting defects with extremely low pull-out yield strength, construction defects with pull-out yield strength of 60% or less of the standard construction will be detected. It becomes possible to As a result, a defect with a remarkably low pull-out yield strength could be reliably detected.

(実施例1の効果)
本実施例1のコンクリート構造物の診断方法及びその診断装置によれば、コンクリート表面で受信したセンサ21-1~21-4の受信信号と、コンクリート表面から露出しているアンカーボルト露出部12,15で受信したセンサ22の受信信号と、から複数の評価指標EI1~EI4をポイント化し、アンカーボルト10A,10Bの施工不良を評価するようにしたので、アンカーボルト10A,10Bの施工不良を簡単且つ的確且つ定量的に評価することができる。
(Effect of Example 1)
According to the concrete structure diagnostic method and the diagnostic device of the first embodiment, the received signals of the sensors 21-1 to 21-4 received on the concrete surface, the anchor bolt exposed portion 12 exposed from the concrete surface, A plurality of evaluation indices EI1 to EI4 are converted into points from the received signal of the sensor 22 received at 15, and defective installation of the anchor bolts 10A and 10B is evaluated. Accurate and quantitative evaluation is possible.

(変形例)
本発明は、上記実施例1に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)~(d)のようなものがある。
(Modification)
The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various forms of use and modifications are possible. Examples of usage patterns and modifications include the following (a) to (d).

(a) 図2の情報処理装置30において、時間軸波形処理部40及び周波数スペクトル処理部50は、他の構成や処理内容に変更しても良い。
(b) 5つの評価指標EI1~EI5は、その一部をポイント化してアンカーボルト10A,10Bの施工不良を評価しても良い。
(c) 図18の閾値は、適宜変更しても良く、閾値を標準施工品の値に近づければ、施工不良の程度が軽微なアンカーボルトまで、つまり安全を考慮して厳格に検出することができ、閾値を標準施工品の値から離せば、施工不良の程度が軽微なアンカーボルトを検出することなく、施工不良の程度が著しいアンカーボルトだけを検出することができる。
(d) 評価対象の導体棒は、アンカーボルト10A,10Bに限らす、鉄筋等の他の導電部材であっても良く、本発明を適用できる。
(a) In the information processing apparatus 30 of FIG. 2, the time domain waveform processing unit 40 and the frequency spectrum processing unit 50 may be changed to other configurations and processing contents.
(b) A portion of the five evaluation indices EI1 to EI5 may be converted into points to evaluate poor installation of the anchor bolts 10A and 10B.
(c) The threshold in FIG. 18 may be changed as appropriate, and if the threshold is brought close to the value of the standard construction product, even anchor bolts with minor construction defects can be strictly detected in consideration of safety. If the threshold value is set apart from the value of the standard construction product, it is possible to detect only anchor bolts with severe construction defects without detecting anchor bolts with minor construction defects.
(d) The conductive rods to be evaluated are not limited to the anchor bolts 10A and 10B, and may be other conductive members such as reinforcing bars, to which the present invention can be applied.

(コンクリート建造物の診断装置の変形例)
次に、コンクリート建造物の診断装置の実施例2について説明する。
図20は、実施例2に係るコンクリート建造物の診断装置を示す機能ブロック図である。図20の情報処理装置32が、図2の情報処理装置30と異なるのは、スペクトル評価指標部にさらにスペクトルの相関係数CF(E16)を評価する指標部が追加された点である。他の構成は、情報処理装置の診断装置30と同じであるので、他の構成の説明は省略する。
(Modification of Concrete Building Diagnosis Device)
Next, a second embodiment of the diagnostic apparatus for concrete structures will be described.
FIG. 20 is a functional block diagram showing a diagnostic apparatus for concrete structures according to the second embodiment. The information processing apparatus 32 of FIG. 20 differs from the information processing apparatus 30 of FIG. 2 in that an index section for evaluating the correlation coefficient CF(E16) of the spectrum is added to the spectrum evaluation index section. Since other configurations are the same as those of the diagnostic device 30 of the information processing device, description of other configurations is omitted.

図21は、本発明の実施例2におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。図21のコンクリート建造物32の診断方法を示すフローチャートが、図9に示す実施例1の診断方法に係るフローチャートと異なるのは、評価指標処理にさらに第6評価指数のスペクトの相関係数CF(E16)を追加した点である。他のフローは、図9と同じである。 FIG. 21 is a flow chart showing a concrete building diagnosis method according to the second embodiment of the present invention. The flowchart showing the diagnostic method for the concrete building 32 in FIG. 21 differs from the flowchart according to the diagnostic method in the first embodiment shown in FIG. E16) is added. Other flows are the same as in FIG.

実施例2の診断方法における周波数スペクトルの相関係数CF(E16)について説明する。
(1)最初に標準施工をN回行った時に取得した周波数スペクトルの平均値を求める。
周波数スペクトルは、時間軸波形処理のデータを、高速フーリエ変換したFFT波形である。
図22は、評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときのFFT波形を示す図であり、図23は、評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときのFFT波形の平均を示す図である。図22及び図23の縦軸は振幅、横軸は周波数(kHz)である。周波数スペクトルの平均値は、各周波数において振幅の平均値を計算して得ることができる。
The correlation coefficient CF(E16) of the frequency spectrum in the diagnostic method of the second embodiment will be explained.
(1) First, find the average value of the frequency spectrum acquired when the standard construction is performed N times.
The frequency spectrum is an FFT waveform obtained by fast Fourier transforming the data of the time domain waveform processing.
FIG. 22 is a diagram showing FFT waveforms when 1 to N standard constructions to be evaluated are measured, and FIG. 23 is an average of FFT waveforms when 1 to N standard constructions to be evaluated are measured. It is a figure which shows. 22 and 23, the vertical axis is amplitude, and the horizontal axis is frequency (kHz). The average value of the frequency spectrum can be obtained by calculating the average amplitude value at each frequency.

(2)次に、評価対象を標準施工とは異なる施工、例えば施工不良として、標準施工のFFT波形の平均(x)と、評価対象スペクトル振幅(y)の相関係数(CF)を、下記数式(5)又は数式(6)で計算する。 (2) Next, the evaluation target is a construction different from the standard construction, such as construction failure, and the average (x) of the FFT waveform of the standard construction and the correlation coefficient (CF) of the evaluation target spectrum amplitude (y) are calculated as follows. It is calculated by Equation (5) or Equation (6).

Figure 0007235265000005
Figure 0007235265000005
Figure 0007235265000006
Figure 0007235265000006

ここで、(n)は、周波数に関するデータ数である。 Here, (n) is the number of data regarding frequency.

実施例2の相関係数について、実施例1の接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10A及び金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを測定した結果を説明する。
図24は、新たな評価対象を標準施工したときのFFT波形と、標準施工のFFT波形の平均(x)とのFFT波形の比較を示す図である。
標準施工のFFT波形の平均(x)は、No.1、No.13、No.25の三つの評価対象から得たものである。新たな評価対象は、No.1_4(コンクリート表面0°)であった。図24に示すように、相関係数は、0.94であり、新たな評価対象のFFT波形と標準施工のFFT波形の平均(x)とは、高い相関を示すことが分かる。
Regarding the correlation coefficient of Example 2, the results of measuring the adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A and the metal sleeve expandable anchor bolt 10B of Example 1 will be described.
FIG. 24 is a diagram showing a comparison of the FFT waveform between the FFT waveform when standard construction is performed on a new evaluation object and the average (x) of the FFT waveform for standard construction.
The average (x) of the FFT waveform of the standard construction is No. 1, No. 13, No. Twenty-five three evaluation subjects were obtained. The new evaluation target is No. 1_4 (concrete surface 0°). As shown in FIG. 24, the correlation coefficient is 0.94, indicating a high correlation between the FFT waveform of the new evaluation target and the average (x) of the FFT waveform of the standard construction.

図25は、新たな評価対象を施工不良として、この施工不良のFFT波形と、評価対象をNo.1、No.13、No.25とした標準施工のFFT波形の平均(x)との比較を示す図である。施工不良の新たな評価対象は、No.4_4(コンクリート表面0°)であった。図25に示すように、相関係数は、0.42であり、新たな評価対象である施工不良のFFT波形と標準施工のFFT波形の平均(x)とは、低い相関を示すことが分かる。 FIG. 25 shows the FFT waveform of the construction failure, with the new evaluation object as the construction failure, and the evaluation object No. 1, No. 13, No. 25 is a diagram showing a comparison with the average (x) of the FFT waveform of the standard construction set to 25. FIG. The new evaluation target for poor construction is No. 4_4 (0° concrete surface). As shown in FIG. 25, the correlation coefficient is 0.42, and it can be seen that the average (x) of the FFT waveform of the defective construction, which is the new evaluation target, and the FFT waveform of the standard construction shows a low correlation. .

図26は実施例2の閾値と評価ポイントのまとめを示す図であり、図27は実施例2の施工不良例の評価ポイントグラフを示す図である。図26に示すように、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aにおいて、コンクリート(4方向)の閾値は0.78以下、ポイントは各1点である。また、アンカーボルト10Aの閾値は0.89以下、ポイントは4点である。 FIG. 26 is a diagram showing a summary of threshold values and evaluation points in Example 2, and FIG. As shown in FIG. 26, in the adhesive resin-encapsulated anchor bolt 10A, the threshold for concrete (4 directions) is 0.78 or less, and the points are 1 point each. Moreover, the threshold value of the anchor bolt 10A is 0.89 or less, and the points are 4 points.

さらに、図26に示すように、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bにおいて、コンクリート(4方向)の閾値は0.66以下、ポイントは各1点である。アンカーボルト10Bの閾値は0.77以下、ポイントは4点である。 Furthermore, as shown in FIG. 26, in the metal-based sleeve expandable anchor bolt 10B, the threshold for concrete (4 directions) is 0.66 or less, with 1 point each. The threshold value of the anchor bolt 10B is 0.77 or less, and the points are 4 points.

図27に示すように、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bの評価対象A、B、Cにおいて、ポイントは、それぞれ42、38、38であった。 As shown in FIG. 27, the evaluation targets A, B, and C of the metal sleeve expandable anchor bolt 10B scored 42, 38, and 38, respectively.

図27に示すように、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aの評価対象D、E、F、G、H、Iにおいて、ポイントは、それぞれ33、32、35、36、32、33であった。 As shown in FIG. 27, the evaluation targets D, E, F, G, H, and I of the adhesive resin-encapsulated anchor bolt 10A had points of 33, 32, 35, 36, 32, and 33, respectively. .

また、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aの評価対象J、K、L、M、N、において、ポイントは、それぞれ26、22、25、28、26、25であった。 In addition, the evaluation targets J, K, L, M, and N of the adhesive resin-encapsulated anchor bolt 10A had points of 26, 22, 25, 28, 26, and 25, respectively.

実施例2において、図27の第6評価指標として相関係数をさらに追加した施工不良ポイントから、図19に示す第1~第5評価指標による施工不良ポイントよりも増加しているので、相関係数を追加することにより、より容易に施工不良を診断することが可能であることが判明した。 In Example 2, the construction failure points with the correlation coefficient further added as the sixth evaluation index in FIG. 27 are more than the construction failure points by the first to fifth evaluation indexes shown in FIG. It turned out that it is possible to diagnose construction defects more easily by adding numbers.

次に、コンクリート建造物の診断装置の実施例3について説明する。
図28は、本発明の実施例3におけるコンクリート建造物の診断装置を示す概略の構成図であり、同図(a)は診断装置全体の構成図、及び同図(b)は同図(a)中の波形受信部(例えば、アナログ/デジタル変換装置、以下 「AD変換装置」という。)の構成図であり、図29は、図28中の情報処理装置30の構成例を示す機能ブロック図である。
Next, Example 3 of the diagnostic apparatus for concrete structures will be described.
28A and 28B are schematic configuration diagrams showing a diagnostic apparatus for concrete structures according to Embodiment 3 of the present invention, in which FIG. ), and FIG. 29 is a functional block diagram showing a configuration example of the information processing device 30 in FIG. is.

実施例3におけるコンクリート建造物の診断装置は、図1及び図20に示した実施例2における診断装置が第1センサ21-1~21-4及び第2センサ22を備えているのに対して、ただ一つのサンセのみで構成されている。すなわち、実施例2に記載の第1のセンサ21のみを備えるか又は第2のセンサ22のみを備えるようにした点が異なる。図28に示すように、実施例3のコンクリート建造物の診断装置においては、第1センサ21-1~21-4が省略されており、第2センサ(即ち導体棒センサ)22のみが配置されている点で異なる構成であり、他の構成は同じであるので、その説明を省略する。この場合、第1センサ21-1~21-4がないので、第1受信信号S26aもない。第2センサ22の代わりに第1センサを用いる場合には、第1センサの数は4個に限らず、少なくとも1個以上であればよい。 The diagnostic apparatus for concrete structures according to the third embodiment has first sensors 21-1 to 21-4 and a second sensor 22, whereas the diagnostic apparatus according to the second embodiment shown in FIGS. , consists of only one sanse. That is, the difference is that only the first sensor 21 described in the second embodiment or only the second sensor 22 is provided. As shown in FIG. 28, in the diagnostic apparatus for concrete structures of the third embodiment, the first sensors 21-1 to 21-4 are omitted, and only the second sensor (that is, the conductor rod sensor) 22 is arranged. However, the other configurations are the same, so description thereof will be omitted. In this case, since there are no first sensors 21-1 to 21-4, there is no first received signal S26a. When using the first sensor instead of the second sensor 22, the number of the first sensors is not limited to four, and may be at least one or more.

図29は実施例3に係るコンクリート建造物の診断装置を示す機能ブロック図である。
図29の情報処理装置32は、上述した第1受信信号S26a、そして第1時間軸波形S44aがないことから、第1受信信号に伴う処理、即ち波形評価指標部60における波形エネルギー比SR(E11)を求める処理が省略されていると共に、第1受信信号S26aから派生する第1周波数スペクトルS52aの信号がない点でのみ、図20の情報処理装置32とは異なる構成であり、他の構成は、図20の情報処理装置32と同じであるので、その説明を省略する。
FIG. 29 is a functional block diagram showing a diagnostic apparatus for concrete structures according to the third embodiment.
Since the information processing device 32 of FIG. 29 does not have the above-described first received signal S26a and the first time-axis waveform S44a, the processing associated with the first received signal, that is, the waveform energy ratio SR (E11 ) is omitted and there is no signal of the first frequency spectrum S52a derived from the first received signal S26a. , is the same as the information processing device 32 of FIG. 20, so the description thereof is omitted.

これに伴って、図30に示すように、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aを用いた測定条件の例は、図3の場合と比較して、第1センサ21-1~21-4が省略され、第2センサ(導体棒センサ)22のみが使用される。 Along with this, as shown in FIG. 30, the example of the measurement conditions using the adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A is different from the case of FIG. omitted and only the second sensor (conductor bar sensor) 22 is used.

また、図31に示すように、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを用いた測定条件の例は、図4の場合と比較して、同様に第1センサ21-1~21-4が省略されており、第2センサ(導体棒センサ)のみが使用される。 Also, as shown in FIG. 31, in the example of the measurement conditions using the metal-based sleeve expandable anchor bolt 10B, compared to the case of FIG. 4, the first sensors 21-1 to 21-4 are similarly omitted. and only the second sensor (conductor bar sensor) is used.

図32は、本発明の実施例3におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。図32のコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートが、図21に示す実施例2のフローチャートと異なるのは、評価指標処理において、第1評価指数の波形エネルギー比SR(E11)を省略し、第2~第6評価指標とした点である。他のフローは、図21と同じである。 FIG. 32 is a flow chart showing a concrete building diagnosis method according to the third embodiment of the present invention. 32 differs from the flowchart of the second embodiment shown in FIG. 21 in that the waveform energy ratio SR (E11) of the first evaluation index is omitted in the evaluation index processing. This is the second to sixth evaluation indexes. Other flows are the same as in FIG.

図33は実施例3の閾値と評価ポイントのまとめを示す図である。図33に示すように、例えばスペクトルの相関係数CFでは、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aにおいて、アンカーボルトの閾値は0.89以下、ポイントは4点であり、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bにおいて、アンカーボルトの閾値は0.77以下、ポイントは4点である。第2~第6評価指標により得られる施工不良の評価ポイントグラフは、図27と同様の結果が得られた。
これにより、第1センサ21-1~21-4が省略されて、第2センサ22により、ボルト頭部のみにおける弾性波を検出することによっても、あと施工アンカーボルトの施工不良を評価できることが判明した。
FIG. 33 is a diagram showing a summary of thresholds and evaluation points in Example 3. FIG. As shown in FIG. 33, for example, in the spectral correlation coefficient CF, the threshold value of the anchor bolt is 0.89 or less and the number of points is 4 in the adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A. In the anchor bolt 10B, the anchor bolt threshold is 0.77 or less, and the points are 4 points. Evaluation point graphs of construction failures obtained from the second to sixth evaluation indices yielded results similar to those of FIG.
As a result, it is found that the faulty installation of the post-installed anchor bolt can be evaluated by omitting the first sensors 21-1 to 21-4 and detecting the elastic wave only at the bolt head by the second sensor 22. bottom.

次に、コンクリート建造物の診断装置の実施例4について説明する。
本発明の実施例4におけるコンクリート建造物の診断装置は、図28に示す実施例3におけるコンクリート建造物の診断装置とほぼ同様の構成である。
図34は実施例4に係るコンクリート建造物の診断装置に用いる情報処理装置34の構成を示す機能ブロック図であり、図35は図34中の情報処理装置の第一の構成例を示す概略図である。
図34の情報処理装置34は、図29に示す実施例3に係る情報処理装置32における波形評価指標部60,スペクトル評価指標部70及び評価ポイント付与部80の代わりに、判定処理部90を備えている。ここで、時間軸波形処理部40及び周波数スペクトル処理部50は、図29の情報処理装置32の場合と同様の構成である。
Next, a fourth embodiment of the diagnostic apparatus for concrete structures will be described.
The diagnostic apparatus for concrete structures according to the fourth embodiment of the present invention has substantially the same configuration as the diagnostic apparatus for concrete structures according to the third embodiment shown in FIG.
FIG. 34 is a functional block diagram showing the configuration of the information processing device 34 used in the concrete building diagnosis device according to the fourth embodiment, and FIG. 35 is a schematic diagram showing the first configuration example of the information processing device in FIG. is.
The information processing device 34 of FIG. 34 includes a determination processing unit 90 instead of the waveform evaluation index unit 60, the spectrum evaluation index unit 70, and the evaluation point imparting unit 80 in the information processing device 32 according to the third embodiment shown in FIG. ing. Here, the time domain waveform processing unit 40 and the frequency spectrum processing unit 50 have the same configuration as in the case of the information processing device 32 in FIG.

判定処理部90は、例えば図35に示すように、データ処理結果を入力信号とする入力層91,中間層92及び出力層93を備えたニューラルネットワークから構成されており、例えばコンピュータ上で動作するニューラルネットワーク用のプログラムにより動作する。中間層92は、入力層91と出力層93との間に挿入され、入力層91から判別用の教師信号が入力される。出力層93は、出力信号を出力する。このようなニューラルネットワーク用のプログラムを作成するソフトウェアとして、数値解析ソフトウェアであるMATLAB(登録商標)(米国MathWorks社製)を使用した。 The judgment processing unit 90 is composed of a neural network having an input layer 91, an intermediate layer 92, and an output layer 93, which receives data processing results as input signals, as shown in FIG. 35, for example. It works with programs for neural networks. The intermediate layer 92 is inserted between the input layer 91 and the output layer 93 and receives a teacher signal for discrimination from the input layer 91 . The output layer 93 outputs an output signal. As software for creating such a neural network program, MATLAB (registered trademark) (manufactured by MathWorks, USA), which is numerical analysis software, was used.

判定処理部90においては、以下のステップ1及びステップ2の演算が行われる。
(ステップ1)
入力層91は、周波数スペクトル処理部50からの周波数スペクトルS52bが入力される。入力層91は、各入力信号に対応する250個の入力ユニット91aを有しており、各入力ユニットに、それぞれ個々の入力信号が入力される。
In the determination processing section 90, calculations in steps 1 and 2 below are performed.
(Step 1)
The input layer 91 receives the frequency spectrum S52b from the frequency spectrum processing unit 50 as input. The input layer 91 has 250 input units 91a corresponding to each input signal, and each input signal is input to each input unit.

判定処理部90は、入力層91の各入力ユニット91aに入力された入力信号x,x, ……,x,……,x250 から下記数式 (7) からなる演算を行なって、中間値h(iは、1からn)までの整数を求める。ここで、nは例えば250より少ない整数とすることができる。 The determination processing unit 90 performs a calculation represented by the following formula ( 7 ) from the input signals x 1 , x 2 , . . . , x k , . Integers from intermediate values h i (i is from 1 to n) are obtained. Here, n can be an integer less than 250, for example.

Figure 0007235265000007
Figure 0007235265000007

ここで、kは、1から250までの整数、iは、1からnまでの整数である。
また、 w ki は、重み係数である。この重み係数は、後述するニューラルネットワークの機械学習の結果、つまり学習結果によって決定される。
Here, k is an integer from 1 to 250 and i is an integer from 1 to n.
Also, w 1 ki is a weighting factor. This weighting factor is determined by the machine learning result of the neural network, which will be described later, that is, the learning result.

中間層92は、各中間値に対応するn個の中間ユニット92aを有しており、各中間ユニット92aには、それぞれ上述した個々の中間値hが入力される。
判定処理部90は、中間層92の各中間ユニット92aに入力された中間値hから、下記数式(8)の演算を行なって、出力信号y(mは、1又は2)を求める。
また、 w km は、重み係数であり、同様に後述するニューラルネットワークの機械学習によって設定される。出力信号は、m=1又は2であるから、具体的には、出力信号は、y,yであり、[y]と表記する。
The intermediate layer 92 has n intermediate units 92a corresponding to respective intermediate values, and each intermediate value h i described above is input to each intermediate unit 92a.
The determination processing unit 90 calculates the output signal y m (m is 1 or 2) from the intermediate value h i input to each intermediate unit 92 a of the intermediate layer 92 by performing the calculation of the following formula (8).
Also, w 2 km is a weighting factor, which is similarly set by machine learning of a neural network, which will be described later. Since the output signal is m=1 or 2, specifically, the output signals are y 1 and y 2 and are written as [y 1 y 2 ].

Figure 0007235265000008
Figure 0007235265000008

図36は図35の評価分析装置で使用される教師信号の一例を示す概略図であり、図37は図35の評価分析装置における識別結果を示す概略図である。図36に示すように、出力信号 [y] は、ニューラルネットワークの機械学習の際に、教師信号として、標準施工の場合には[1 0]、施工不良の場合には[0 1]と設定される。 FIG. 36 is a schematic diagram showing an example of a teacher signal used in the evaluation analysis apparatus of FIG. 35, and FIG. 37 is a schematic diagram showing a discrimination result in the evaluation analysis apparatus of FIG. [ 1 0], and [0] in the case of construction failure 1].

(ステップ2)
このようなニューラルネットワークの機械学習の結果、未知のあと施工アンカーボルトによる導体棒センサ22の受信信号に基づく周波数スペクトルS52bが入力層91に入力されると、判定処理部90は、中間信号そして出力信号を二段階で演算することにより、図37に示すように、出力信号 [y]を出力する。即ち、出力信号としては、標準施工の場合には [1 0]、施工不良の場合には [0 1] を出力する。このようなニューラルネットワークの学習結果に基づく出力は、判断とも呼ばれている。
従って、判定処理部90の出力層93からの出力信号 [y] をチェックすることにより、あと施工アンカーボルトの施工状況が、標準施工であるか、接着剤奥充填又は手前充填による施工不良であるかが容易に判断され、標準施工又は施工不良であるかが容易に識別できる。
(Step 2)
As a result of such neural network machine learning, when the frequency spectrum S52b based on the signal received by the conductor rod sensor 22 due to an unknown post-installed anchor bolt is input to the input layer 91, the determination processing unit 90 generates an intermediate signal and outputs By calculating the signal in two steps, the output signal [y 1 y 2 ] is output as shown in FIG. That is, as an output signal, [1 0] is output in the case of standard construction, and [0 1] is output in the case of defective construction. An output based on the learning result of such a neural network is also called a judgment.
Therefore, by checking the output signal [y 1 y 2 ] from the output layer 93 of the determination processing unit 90, it is possible to determine whether the installation status of the post-installed anchor bolts is standard installation, or the installation is performed by adhesive back filling or front filling. Whether it is defective or not can be easily determined, and whether it is standard construction or construction defect can be easily identified.

ここで、上述したステップ1において、二つの重み係数 w ki , w km は、具体的には以下のようにしてニューラルネットワークの学習により設定される。
図38は図35の評価分析装置における学習の際に入力層に入力される既知の標準施工時の入力データを示すグラフであり、図39は図35の評価分析装置における学習の際に入力層に入力される既知の奥充填施工時の入力データを示すグラフであり、図40は図35の評価分析装置における学習の際に入力層に入力される既知の手前充填施工時の入力データを示すグラフである。これらの学習に用いられる既知のデータは、教師データとも呼ばれている。
即ち、学習のための既知のデータとして、例えば図38(A)及び(B)に示す標準施工のアンカーボルトにおける周波数スペクトルを入力層91に入力すると共に、教師信号として、出力信号がy=1,y=0、つまり [1 0] が得られるように、判定処理部90は、重み係数w ki,w kmを演算し、決定する。
Here, in step 1 described above, specifically, the two weighting factors w 1 ki and w 2 km are set by neural network learning as follows.
38 is a graph showing input data during known standard construction that is input to the input layer during learning in the evaluation analysis apparatus of FIG. 35, and FIG. 40 is a graph showing input data during known back filling construction input to , and FIG. 40 shows input data during known front filling construction input to the input layer during learning in the evaluation analysis device of FIG. graph. Known data used for these learnings are also called teacher data.
That is, as known data for learning, for example, the frequency spectrum of anchor bolts of standard construction shown in FIGS . The determination processing unit 90 calculates and determines weighting coefficients w 1 ki and w 2 km so that 1, y 2 =0, that is, [1 0] is obtained.

同様に、例えば図39(A)及び(B)に示す施工不良(接着剤奥充填)のアンカーボルトにおける周波数スペクトル、そして図40(A)及び(B)に示す施工不良(接着剤手前充填)のアンカーボルトにおける周波数スペクトルを入力層91に入力すると共に、教師信号として、出力信号y=0,y=1、つまり [0 1] が得られるように、判定処理部90は、重み係数 w ki , w km を演算し、決定する。この際、標準施工、接着剤奥充填及び接着剤手前充填の施工不良の 2パターンの施工全てを同時に満たすような重み係数w ki,w kmの組み合わせを一つだけ決定する。
ここで、入力される既知のデータ数が多いほど、決定される重み係数 w ki , w kmの精度が高まる。
Similarly, for example, the frequency spectrum of the poorly installed (adhesive back filling) anchor bolt shown in FIGS. is input to the input layer 91 , and the determination processing unit 90 sets the weighting coefficients Calculate and determine w 1 ki and w 2 km . At this time, only one combination of the weighting coefficients w 1 ki and w 2 km is determined so as to simultaneously satisfy all of the two patterns of construction failures of standard construction, adhesive back filling, and adhesive front filling.
Here, the greater the number of input known data, the higher the accuracy of the determined weighting factors w 1 ki and w 2 km .

このようなニューラルネットワークの機械学習により、判定処理部90は、標準施工又は施工不良における周波数スペクトルの形状の差異を学習することになる。
具体的には、接着剤の奥充填による施工不良の場合には、前述した周波数スペクトルのピーク周波数が低くなる、ピークが尖る、また接着剤の手前充填による施工不良の場合には、ピークが二つ以上になる、ピーク周波数が低くなる、ピークが尖る等を学習することになる。
そして、判定処理部90は、このような学習結果に基づいて、未知、つまり未学習のデータが入力されたとき、学習結果で得た二段階の重み係数 w ki , w km による演算を行なって、出力層93から施工状態に応じて出力信号y及び y[y] を出力することになる。
Through such neural network machine learning, the determination processing unit 90 learns the difference in the shape of the frequency spectrum between standard construction and defective construction.
Specifically, in the case of installation failure due to back filling of the adhesive, the peak frequency of the frequency spectrum described above is low and the peak is sharp. It learns that there are more than one, that the peak frequency is lower, that the peak is sharper, and so on.
Then, based on such learning results, when unknown, that is, unlearned data is input, the determination processing unit 90 performs calculations using the two-stage weighting coefficients w 1 ki and w 2 km obtained from the learning results. Then, output signals y 1 and y 2 [y 1 y 2 ] are output from the output layer 93 according to the construction state.

次に、ステップ2の具体例を説明する。
図41は図35の評価分析装置における識別の際に入力層に入力される未知の標準施工時の入力データを示すグラフであり、図42は図35の評価分析装置における識別の際に入力層に入力される未知の奥充填施工時の入力データを示すグラフであり、図43は図35の評価分析装置における識別の際に入力層に入力される未知の手前充填施工時の入力データを示すグラフである。
即ち、評価のための未知のデータとして、例えば図41(A)及び(B)に示す標準施工のアンカーボルトにおける周波数スペクトルと、図42(A)及び(B)と図43(A)及び(B)に示す施工不良のアンカーボルトにおける周波数スペクトルと、を入力層91に入力する。
これにより、判定処理部90は、各周波数スペクトル毎に、前述した数式(7)及び数式(8)の演算を、学習結果で得た二段階の重み係数 w ki , w km による演算を
行なって、出力信号[y]を出力する。
この場合、図41(A)及び(B)の異なる施工の周波数スペクトルでは、出力信号[1 0]が得られ、標準施工であることが分かる。
また、図42(A)及び(B)と図43(A)及び(B)の異なる施工の周波数スペクトルでは、出力信号[0 1]が得られ、施工不良であることが分かる。
このようにして、未知のデータに関して、判定処理部90の出力層93から出力される出力信号 [y] は、すべてのデータに対してあと施工アンカーボルトの施工状況について、正しい施工評価を行なうことが確認された。
Next, a specific example of step 2 will be described.
41 is a graph showing input data at the time of unknown standard construction input to the input layer during identification in the evaluation analysis apparatus of FIG. 35, and FIG. FIG. 43 is a graph showing input data during unknown back filling construction input to , and FIG. 43 shows input data during unknown front filling construction input to the input layer during identification in the evaluation analysis device of FIG. graph.
That is, as unknown data for evaluation, for example, the frequency spectrum of anchor bolts of standard construction shown in FIGS. 41 (A) and (B), FIGS. B) and the frequency spectrum of the poorly installed anchor bolt are input to the input layer 91 .
As a result, the determination processing unit 90 performs the calculations of the above-described formulas (7) and (8) for each frequency spectrum using the two-stage weighting coefficients w 1 ki and w 2 km obtained from the learning results. and output the output signal [y 1 y 2 ].
In this case, the output signal [1 0] is obtained in the frequency spectra of different constructions in FIGS. 41(A) and (B), indicating the standard construction.
Also, in the frequency spectrums of different constructions shown in FIGS. 42A and 42B and FIGS.
In this way, regarding unknown data, the output signal [y 1 y 2 ] output from the output layer 93 of the determination processing unit 90 is a correct construction evaluation regarding the construction status of post-installed anchor bolts for all data. It was confirmed that

(変形例)
図44は、図34に示した判定処理部90の変形例を示している。
図44において、判定処理部90は、出力層93が三つの出力信号 [y]を出力する点でのみ、図34に示した判定処理部90とは異なる構成になっている。出力信号を三つとすることにより、判定処理部90により、標準施工、接着剤奥充填による施工不良と接着剤手前充填による施工不良の3つの施工状態を識別することができる。この場合、判定処理部90は、中間層92の各中間ユニット92aに入力された中間値hから、下記数式(9)の演算を行なって、出力信号yを求める(mは、1から3の整数
)。
(Modification)
FIG. 44 shows a modification of the determination processing section 90 shown in FIG.
44, the determination processing unit 90 is configured differently from the determination processing unit 90 shown in FIG. 34 only in that the output layer 93 outputs three output signals [y 1 y 2 y 3 ]. . By using three output signals, the judgment processing unit 90 can distinguish between three installation states, that is, standard installation, installation failure due to back filling of adhesive, and installation failure due to front filling of adhesive. In this case, the determination processing unit 90 calculates the output signal ym ( m is from 1 to integer of 3).

Figure 0007235265000009
Figure 0007235265000009

図45は図44の評価分析装置で使用される教師信号の一例を示す概略図であり、図46は図44の評価分析装置における識別結果を示す概略図である。図45に示すように、出力信号としては、ニューラルネットワークの機械学習の際に、教師信号として、標準施工の場合にはyが1、yが0が0、つまり[1 0 0]と設定される。
また、接着剤奥充填による施工不良の場合には、教師信号として、yが0、yが1が0、つまり[0 1 0]と設定される。
さらに、接着剤手前充填による施工不良の場合には、教師信号として、 yが0、yが0が1、つまり[0 0 1]と設定される。
ここで、判定処理部90は、各周波数スペクトル毎に、前述した数式(7)及び数式(9)の演算を行い、教師信号に応じた出力信号 [y]Vが出力されるように、二段階の重み係数w ki,w kmを決定する。
このようなニューラルネットワークの機械学習の結果、未知のあと施工アンカーボルトによる導体棒センサ22の受信信号に基づく周波数スペクトルS52bが入力層91に入力されると、判定処理部90は、中間信号そして出力信号を二段階で演算することにより、図44に示すように、出力信号 y, y, y つまり[y]を出力する。
FIG. 45 is a schematic diagram showing an example of a teacher signal used in the evaluation analysis device of FIG. 44, and FIG. 46 is a schematic diagram showing a discrimination result in the evaluation analysis device of FIG. As shown in FIG. 45, the output signal is 1 for y1 , 0 for y2 , and 0 for y3 , that is, [1 0 0].
In addition, in the case of a construction failure due to back filling of the adhesive, the teacher signal is set to 0 for y1 , 1 for y2 , and 0 for y3 , that is, [0 1 0].
Furthermore, in the case of an installation failure due to prefilling of the adhesive, the teacher signal is set to 0 for y1 , 0 for y2 , and 1 for y3 , that is, [0 0 1].
Here, the determination processing unit 90 performs the calculations of the above-described formulas (7) and (9) for each frequency spectrum, and outputs an output signal [y 1 y 2 y 3 ]V corresponding to the teacher signal. Two-stage weighting factors w 1 ki and w 2 km are determined as follows.
As a result of such neural network machine learning, when the frequency spectrum S52b based on the signal received by the conductor rod sensor 22 due to an unknown post-installed anchor bolt is input to the input layer 91, the determination processing unit 90 generates an intermediate signal and outputs By calculating the signal in two steps, the output signals y1 , y2 , y3 , ie, [ y1 y2 y3 ] are output as shown in FIG.

即ち、図46に示すように、未知のあと施工アンカーボルトが標準施工の場合には、出力信号は[1 0 0]となる。
未知のあと施工アンカーボルトが接着剤奥充填による施工不良の場合には、出力信号は[0 1 0]となる。
さらに、未知のあと施工アンカーボルトが手前充填による施工不良の場合には、出力信号は[0 0 1]となる。
従って、判定処理部90の出力層93からの出力信号 [y] をチェックすることにより、あと施工アンカーボルトの施工状況、即ち標準施工であるか、接着剤奥充填による施工不良又は接着剤手前充填の施工不良であるかが容易に判別され得る。
That is, as shown in FIG. 46, when the unknown post-installed anchor bolt is standard installed, the output signal is [1 0 0].
If the unknown post-installed anchor bolt is installed incorrectly due to adhesive backfilling, the output signal becomes [0 1 0].
Furthermore, if the unknown post-installed anchor bolt is defective due to pre-filling, the output signal becomes [0 0 1].
Therefore, by checking the output signal [y 1 y 2 y 3 ] from the output layer 93 of the determination processing unit 90, the installation status of the post-installed anchor bolts, that is, standard installation, or installation failure due to back filling of adhesive, can be determined. Alternatively, it can be easily determined whether the adhesive is improperly filled in front of the adhesive.

この場合も、前述した二つの重み係数 w ki , w km は、具体的には以下のようにしてニューラルネットワークの学習により設定される。
即ち、学習のための既知のデータとして、例えば図41(A)及び(B)に示す標準施工のアンカーボルトにおける周波数スペクトルを入力層91に入力すると共に、教師信号として、出力信号 [1 0 0] が得られるように、判定処理部90は、重み係数 w ki,w kmを演算し、決定する。
同様に、例えば図42(A)及び(B)に示す施工不良(接着剤奥充填)のアンカーボルトにおける周波数スペクトルを入力層91に入力すると共に、教師信号として、出力信号[0 1 0]が得られるように、判定処理部90は、重み係数 w ki , w km を演算し、決定する。
さらに、例えば図43(A)及び(B)に示す施工不良(接着剤手前充填)のアンカーボルトにおける周波数スペクトルを入力層91に入力すると共に、教師信号として、出力信号 [0 0 1] が得られるように、判定処理部90は、重み係数 w ki , w km を演算し、決定する。この際、標準施工、接着剤奥充填による施工不良及び接着剤手前充填による施工不良の3パターンの施工全てを同時に満たすような重み係数 w ki , w kmの組み合わせを一つだけ決定する。
これにより、判定処理部90は、これらの既知のデータつまり教師データ及び教師信号に基づいて、重み係数w ki,w kmを演算し、決定することができる。
ここで、入力される既知のデータ数が多いほど、決定される重み係数 w ki , w kmの精度が高まる。
Also in this case, the two weighting factors w 1 ki and w 2 km described above are specifically set by neural network learning as follows.
That is, as known data for learning, for example, the frequency spectrum of anchor bolts of standard construction shown in FIGS. ], the determination processing unit 90 calculates and determines the weighting coefficients w 1 ki and w 2 km .
Similarly, for example, the frequency spectrum of anchor bolts with installation defects (adhesive back filling) shown in FIGS. As obtained, the determination processing unit 90 calculates and determines the weighting factors w 1 ki and w 2 km .
43A and 43B, for example, the frequency spectrum of anchor bolts with poor installation (adhesive front filling) is input to the input layer 91, and an output signal [0 0 1] is obtained as a teacher signal. The determination processing unit 90 calculates and determines the weighting coefficients w 1 ki and w 2 km so that At this time, only one combination of the weighting coefficients w 1 ki and w 2 km is determined so as to satisfy all three patterns of construction at the same time: standard construction, defective construction due to back filling of adhesive, and defective construction due to front filling of adhesive.
Thereby, the determination processing unit 90 can calculate and determine the weighting factors w 1 ki and w 2 km based on these known data, that is, the teacher data and teacher signal.
Here, the greater the number of input known data, the higher the accuracy of the determined weighting factors w 1 ki and w 2 km .

このようにして求められた重み係数 w ki , w km を前述した数式(7)及び数式(9)に代入することにより、未知のあと施工アンカーボルトの施工不良を評価することができる。
即ち、評価のための未知のデータとして、例えば図41(A)及び(B)に示す標準施工のアンカーボルトにおける周波数スペクトルと、図42(A)及び(B)に示す接着剤奥充填による施工不良のアンカーボルトにおける周波数スペクトル、そして図43(A)及び(B)に示す接着剤手前充填による施工不良のアンカーボルトにおける周波数スペクトルと、を入力層91に入力する。
これにより、判定処理部90は、各周波数スペクトル毎に、前述した数式(7)及び数式(9)の演算を行なって、それぞれ出力信号[y]を出力する。
By substituting the weighting coefficients w 1 ki and w 2 km obtained in this way into the above-mentioned formulas (7) and (9), it is possible to evaluate the installation failure of the unknown post-installed anchor bolt.
That is, as unknown data for evaluation, for example, the frequency spectrum of anchor bolts of standard construction shown in FIGS. The frequency spectrum of the defective anchor bolt and the frequency spectrum of the poorly installed anchor bolt due to adhesive pre-filling shown in FIGS.
As a result, the determination processing unit 90 performs the calculations of the above-described formulas (7) and (9) for each frequency spectrum, and outputs output signals [y 1 y 2 y 3 ], respectively.

この場合、図41(A)及び(B)の周波数スペクトルでは、出力信号[1 0 0]であり、この値から、標準施工であることが分かる。
また、図42(A)及び(B)の周波数スペクトルでは、出力信号[0 1 0]であり、この値から、接着剤奥充填による施工不良であることが分かる。
さらに、図43(A)及び(B)の周波数スペクトルでは、出力信号[0 0 1]であり、この値から、接着剤手前充填による施工不良であることが分かる。
以上のようにして、未知のデータに関して、判定処理部90の出力層93から出力される出力信号 [y] は、全てのデータに対してあと施工アンカーボルトの施工状況について、正しい施工評価を行なうことが確認された。
In this case, the output signal is [1 0 0] in the frequency spectra of FIGS. 41A and 41B, and this value indicates the standard construction.
In addition, in the frequency spectra of FIGS. 42A and 42B, the output signal is [0 1 0], and from this value, it can be seen that the installation failure is due to the back filling of the adhesive.
Furthermore, in the frequency spectra of FIGS. 43A and 43B, the output signal is [0 0 1], and from this value, it can be seen that the installation failure was due to the prefilling of the adhesive.
As described above, regarding unknown data, the output signal [y 1 y 2 y 3 ] output from the output layer 93 of the determination processing unit 90 is obtained as It was confirmed that the correct construction evaluation was performed.

このようにして、実施例4による診断装置によれば、実施例3の場合と同様に、あと施工アンカーボルトのボルト頭部に配置した一つのセンサ(導体棒センサ)のみにより、施工評価を行なうことができるので、コストが低減されると共に、信号処理の負担が軽減され、より短時間で施工評価を行なうことが可能になる。実施例4では、施工状況が三つ、即ち標準施工、接着剤奥充填による施工不良及び接着剤手前充填の施工不良であるかを判別したが、施工不良の数に応じて、中間層、出力層の総数は適宜に選定すればよい。 In this way, according to the diagnosis device according to the fourth embodiment, as in the case of the third embodiment, construction evaluation is performed only by one sensor (conductor rod sensor) arranged at the bolt head of the post-installed anchor bolt. As a result, the cost can be reduced, the burden of signal processing can be reduced, and construction evaluation can be performed in a shorter period of time. In Example 4, it was determined whether there were three construction situations, that is, standard construction, construction failure due to adhesive back filling, and construction failure due to adhesive front filling. The total number of layers may be appropriately selected.

また、実施例4では、周波数スペクトルを加工することなく、さらには閾値を設定する必要なく、施工評価を行なうことができると共に、接着剤奥充填又は接着剤手前充填のような施工不良の種類をも識別することが可能である。 In addition, in Example 4, it is possible to perform installation evaluation without processing the frequency spectrum and without setting a threshold value, and the type of installation failure such as adhesive back filling or adhesive front filling can be determined. can also be identified.

さらに、実施例2及び3においては、相関係数を利用することにより、周波数スペクトルの形状に関して相似形のものも同じスペクトルとして判断することになるが、実施例4においてはニューラルネットワークの機械学習によって、周波数スペクトルの大きさも含めて施工評価を行なうので、より高精度な施工評価が可能となる。
なお、実施例2~実施例4の周波数スペクトル、例えば図38~43に示した教師データや未知の施工によるデータは、周波数が50kHz迄の範囲の周波数スペクトルとしたが、教師データの特徴がよく抽出できるような所定の周波数範囲とすればよい。例えば、周波数を20kHz迄の範囲としてもよい。
Furthermore, in Examples 2 and 3, by using the correlation coefficient, similar shapes with respect to the shape of the frequency spectrum are judged as the same spectrum, but in Example 4, by machine learning of the neural network Since construction evaluation is performed including the size of the frequency spectrum, construction evaluation can be performed with higher accuracy.
The frequency spectra of Examples 2 to 4, for example, the training data shown in FIGS. 38 to 43 and the data from unknown construction were frequency spectra in the frequency range up to 50 kHz. A predetermined frequency range that can be extracted may be used. For example, frequencies may range up to 20 kHz.

上述した実施例4においては、周波数スペクトルS52bに基づいて、判定処理部90が数式(7)~数式(9)の演算結果により、あと施工アンカーボルトの施工評価を行なうようになっているが、これに限らず、時間軸波形S44bに基づいて、判定処理部9
があと施工アンカーボルトの施工評価を行なうことも可能である。
この場合も、同様にして、教師データに応じて教師信号が出力されるように重み係数をニューラルネットワークの機械学習により決定することにより、判定処理部90によるあと施工アンカーボルトの施工評価が精度よく行なわれ得る。
なお、実施例1~4においては、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aや金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを例として示したが、他のアンカーボルトにも適用できることはいうまでもない。
In the fourth embodiment described above, based on the frequency spectrum S52b, the determination processing unit 90 evaluates the construction of the post-installed anchor bolt based on the calculation results of the formulas (7) to (9). Not limited to this, based on the time-axis waveform S44b, the determination processing unit 9
It is also possible to evaluate the installation of post-installed anchor bolts.
Also in this case, similarly, by determining the weighting factor by machine learning of the neural network so that the teacher signal is output according to the teacher data, the evaluation of the post-installed anchor bolt by the determination processing unit 90 can be performed with high accuracy. can be done.
In Examples 1 to 4, the adhesive resin encapsulated anchor bolt 10A and the metal sleeve expandable anchor bolt 10B are shown as examples, but it goes without saying that other anchor bolts can also be applied.

次に、コンクリート建造物の診断装置の実施例5について説明する。
図47は実施例5に係るコンクリート建造物の診断装置を示す機能ブロック図である。図47の情報処理装置36が図29の情報処理装置30と異なるのは、波形評価指標部60に、さらに時間軸波形の相互相関関数XF(E17)を評価する指標部を追加した点である。他の構成は、情報処理装置30と同じであるので、他の構成の説明は省略する。
Next, Example 5 of the diagnostic apparatus for concrete structures will be described.
FIG. 47 is a functional block diagram showing a diagnostic apparatus for concrete structures according to the fifth embodiment. The information processing apparatus 36 of FIG. 47 differs from the information processing apparatus 30 of FIG. 29 in that an index section for evaluating the cross-correlation function XF(E17) of the time-axis waveform is added to the waveform evaluation index section 60. . Since other configurations are the same as those of the information processing apparatus 30, description of the other configurations is omitted.

図48は、本発明の実施例5におけるコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートである。図48のコンクリート建造物の診断方法を示すフローチャートが、図32に示す実施例3のフローチャートと異なるのは、評価指標処理ST4において、第2~第6評価指標に加えて、第7評価指標の時間軸波形の相互相関関数XF(E17)を追加した点である。他のフローは、図32と同じである。 FIG. 48 is a flow chart showing a concrete building diagnostic method according to the fifth embodiment of the present invention. 48 differs from the flowchart of the third embodiment shown in FIG. 32 in that in the evaluation index process ST4, in addition to the second to sixth evaluation indexes, The point is that the cross-correlation function XF (E17) of the time domain waveform is added. Other flows are the same as in FIG.

実施例5の診断方法における時間軸波形の相互相関関数XF(E17)について説明する。
(1)最初に標準施工をN回行った時に取得した時間軸波形の平均値を求める。
時間軸波形は、時間軸波形処理のデータである。
図49は、評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときの時間軸波形を示し、図50は、評価対象の標準施工を1~N個まで測定したときの時間軸波形の平均を示す。図49及び図50の縦軸は振幅、横軸は時間(msec)である。時間軸波形の平均値は、各時間軸波形における同時刻の振幅の平均値を計算して得ることができる。
The cross-correlation function XF(E17) of the time-domain waveform in the diagnostic method of the fifth embodiment will be described.
(1) First, find the average value of the time-axis waveforms acquired when the standard construction is performed N times.
The time domain waveform is data for time domain waveform processing.
FIG. 49 shows the time axis waveform when measuring 1 to N standard constructions to be evaluated, and FIG. 50 shows the average of the time axis waveforms when measuring 1 to N standard constructions to be evaluated. show. 49 and 50, the vertical axis is amplitude and the horizontal axis is time (msec). The average value of the time domain waveform can be obtained by calculating the average value of the amplitudes at the same time in each time domain waveform.

(2)次に、評価対象を標準施工とは異なる施工、例えば施工不良として、標準施工の時間軸波形の平均 (f(i)) と、評価対象時間軸波形(g(i))の相互相関関数(R)及び正規化相互相関関数(Rnorm)を、それぞれ下記数式(10)及び数式(11)で計算する。相互相関関数(R)及び正規化相互相関関数(Rnorm)は、所謂離散系であり、デジタルの演算で計算することができる。 (2) Next, assuming that the object of evaluation is a construction different from the standard construction, such as a defective construction, the average (f(i)) of the time-axis waveform of the standard construction and the evaluation target time-axis waveform (g(i)) A correlation function (R) and a normalized cross-correlation function (Rnorm) are calculated by the following equations (10) and (11), respectively. The cross-correlation function (R) and normalized cross-correlation function (Rnorm) are so-called discrete systems and can be calculated by digital operations.

Figure 0007235265000010
ただし、nは時間軸波形における10-6秒毎の i のデータ数、iは1からnの整数であり、時間軸波形における所定間隔毎のポイントを順次に数字で示している。τはiに対するずれであり、位相を示す変数である。
Figure 0007235265000010
However, n is the number of i data for every 10 −6 seconds in the time axis waveform, i is an integer from 1 to n, and points at predetermined intervals in the time axis waveform are sequentially indicated by numbers. τ is the shift with respect to i and is a variable indicating the phase.

Figure 0007235265000011
ただし、nは時間軸波形における10-6秒毎の i のデータ数、iは1からnの整数、τはiに対するずれ、fバー,gバーは、それぞれf(i),g(i)の平均値である。
ここで、数式(11)は、数式(10)に対して、関数f(i)及びg(i-τ)の大きさで正規化した相互相関関数(Rnorm)を求めるものである。正規化した相互相関関数(Rnorm)は、0~1の値となる。
Figure 0007235265000011
where n is the number of i data in every 10 -6 seconds in the time axis waveform, i is an integer from 1 to n, τ is the deviation from i, f bar and g bar are f(i) and g(i), respectively is the average value of
Here, formula (11) obtains a cross-correlation function (Rnorm) normalized by the magnitude of functions f(i) and g(i−τ) with respect to formula (10). The normalized cross-correlation function (Rnorm) has a value between 0 and 1.

実施例5の相互相関関数について、図51(B)は、新たな評価対象を標準施工として、図51(A)に示す新たな標準施工の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均(f)との間の数式(10)による相互相関関数Rを示す。図51(A)の横軸は、時間(msec)である。 iは点数でその間隔は、1×10-6秒であり、図示の場合には、1×10-6秒から10000×10-6秒までを示している。図51 (B) の横軸は、τに関するデータ点数を示しており、-10000点から+10000点までを示している。
例えば図51及び後述する図52の(A)においては、nは時刻10msecに対応する。これに対して、τは、iに対するずれを表し、例えば10-6秒毎の値 (図51及び後述する図52の(B),(C)における横軸)である。
図51(B)に示す相互相関関数Rの絶対値の最高値は、5.40であり、新たな評価対象である標準施工の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均とは高い相互相関を示すことが分かる。
また、図51(C)は、新たな評価対象を標準施工として、図51(A)に示す標準施工の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均(f)との間の数式(11)による正規化相互相関関数Rnormを示しており、その絶対値の最高値は、0.84であり、新たな評価対象である標準施工の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均とは高い相関を示すことが分かる。
Regarding the cross-correlation function of Example 5, FIG. 51(B) shows the average ( f) shows the cross-correlation function R according to equation (10) between The horizontal axis of FIG. 51A is time (msec). i is a score, and its interval is 1×10 −6 seconds, and in the case of the drawing, it shows from 1×10 −6 seconds to 10000×10 −6 seconds. The horizontal axis of FIG. 51(B) indicates the number of data points for τ, from -10000 points to +10000 points.
For example, in FIG. 51 and FIG. 52A described later, n corresponds to time 10 msec. On the other hand, τ represents a deviation with respect to i, and is, for example, a value every 10 −6 seconds (horizontal axis in FIGS. 51 and 52 (B) and (C) described later).
The maximum absolute value of the cross-correlation function R shown in FIG. 51(B) is 5.40. It can be seen that there is a correlation.
Further, FIG. 51(C) shows the relationship between the time-axis waveform of the standard construction and the average (f) of the time-axis waveform of the standard construction shown in FIG. ) shows the normalized cross-correlation function Rnorm, the maximum absolute value of which is 0.84. It can be seen that a high correlation is shown.

これに対して、図52(B)は、新たな評価対象を施工不良として、図52(A)に示す新たな施工不良の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均(f)との間の数式(10)による相互相関関数Rを示しており、その絶対値の最高値は、0.68であり、新たな評価対象である施工不良の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均とは低い相互相関を示すことが分かる。
また、図52(C)は、新たな評価対象を施工不良として、図52(A)に示す施工不良の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均(f)との間の数式(11)による正規化相互相関関数Rnを示しており、その絶対値の最高値は、0.22であり、新たな評価対象である施工不良の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の平均とは低い相互相関を示すことが分かる。
On the other hand, FIG. 52B shows the average (f) of the time-axis waveform of the new construction failure and the time-axis waveform of the standard construction shown in FIG. The maximum absolute value is 0.68, and the time-axis waveform of the defective construction and the time-axis waveform of the standard construction, which are new evaluation targets, are shown. It can be seen that it shows a low cross-correlation with the average.
Further, FIG. 52(C) shows the relationship between the time-axis waveform of the defective construction shown in FIG. ) shows the normalized cross-correlation function Rn, and the maximum absolute value is 0.22. It can be seen that the cross-correlation is low.

この場合、正規化相互相関関数Rnormは、0と1の間の値をとることから、相互相関関数の高低が容易に把握され得る。
また、相互相関の評価対象となる施工不良の場合の時間軸波形と標準施工の時間軸波形の振幅の差が大きいと、相互相関関数Rが大きくなってしまい、時間軸波形が似ていると誤判断され得る可能性があるが、正規化相互相関関数Rnormの場合には、評価対象となる施工不良の場合の時間軸波形の振幅レベルの影響を受けることがなく、より正確な相関関数が得られ、施工不良の判定がより正確に行なわれ得ることとなる。
In this case, since the normalized cross-correlation function Rnorm takes a value between 0 and 1, the level of the cross-correlation function can be easily grasped.
Also, if there is a large difference in amplitude between the time-axis waveform in the case of defective construction, which is the target of cross-correlation evaluation, and the time-axis waveform in standard construction, the cross-correlation function R becomes large, and if the time-axis waveforms are similar, Although there is a possibility that it may be misjudged, in the case of the normalized cross-correlation function Rnorm, a more accurate correlation function is obtained without being affected by the amplitude level of the time-axis waveform in the case of construction defects to be evaluated. As a result, the determination of construction failure can be made more accurately.

図53は実施例5の閾値と評価ポイントのまとめを示し、図54は実施例5の施工不良例の評価ポイントグラフを示す。
図53に示すように、例えば時間軸波形の相互相関関数XFでは、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aにおいて、アンカーボルトの閾値は0.98以下、ポイントは4点であり、金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bにおいて、アンカーボルトの閾値は0.83以下、ポイントは4点である。図54に示す第2~第7評価指標により得られる施工不良の評価ポイントグラフは、図27と同様の結果が得られた。
これにより、実施例1~3における周波数スペクトルのFFT波形によるスペクトル評価ではなく、時間軸波形による波形評価によっても、あと施工アンカーボルトの施工不良を評価できることが判明した。
さらに、標準施工の時間軸波形の平均 (f(i)) と、評価対象時間軸波形(g(i))との相互相関関数を計算する際に、評価対象の時間軸波形の差分時刻iをτだけずらしながら計算するので、位相ずれがあったとしても、この位相ずれに大きく影響されるようなことなく、相関を確認することができ、コンクリート構造物の施工不良をより正確に評価することが可能である。
なお、実施例5においても、接着系樹脂カプセル式のアンカーボルト10Aや金属系スリーブ拡張式のアンカーボルト10Bを例として示したが、他のアンカーボルトにも適用できることはいうまでもない。
FIG. 53 shows a summary of threshold values and evaluation points in Example 5, and FIG.
As shown in FIG. 53, for example, in the cross-correlation function XF of the waveform on the time axis, the anchor bolt threshold value is 0.98 or less, the points are 4 points, and the expansion of the metal sleeve is In the anchor bolt 10B of the formula, the anchor bolt threshold is 0.83 or less, and the points are 4 points. Evaluation point graphs of construction failures obtained from the second to seventh evaluation indices shown in FIG. 54 yielded results similar to those of FIG.
As a result, it was found that the defective installation of the post-installed anchor bolts can be evaluated not by the spectrum evaluation by the FFT waveform of the frequency spectrum in Examples 1 to 3, but by the waveform evaluation by the time-axis waveform.
Furthermore, when calculating the cross-correlation function between the average (f(i)) of the time-axis waveform of the standard construction and the evaluation target time-axis waveform (g(i)), the difference time i is calculated while shifting by τ, so even if there is a phase shift, the correlation can be confirmed without being greatly affected by this phase shift, and construction defects of concrete structures can be evaluated more accurately. Is possible.
Although the adhesive resin capsule type anchor bolt 10A and the metal sleeve expandable type anchor bolt 10B are shown as examples in the fifth embodiment, it is needless to say that the present invention can be applied to other anchor bolts.

1,1A,1B:コンクリート
2,2A,2B:下穴
3:樹脂
4:樹脂カプセル
5A,5B:試験体
6:空気溜まり
10,10A,10B:アンカーボルト
11,14:固着部
12,15:露出部
13:金属系スリーブ
21-1~21-4:第1センサ
22:第2センサ(導体棒センサ)
23:リング
24:コイルユニット
25:電磁パルス電源
27:マグネット
30、32、34、36:情報処理装置
40:時間軸波形処理部
50:周波数スペクトル処理部
60:波形評価指標部
80:評価ポイント付与部
90:判定評価部
ST1:弾性波発生処理
ST2:受信処理
ST3:データ処理
ST3a:時間軸波形処理
ST3b:周波数スペクトル処理
ST4:評価指標処理
ST5:評価ポイント付与処理
1, 1A, 1B: Concrete 2, 2A, 2B: Pilot hole 3: Resin 4: Resin capsule 5A, 5B: Specimen 6: Air reservoir 10, 10A, 10B: Anchor bolt 11, 14: Fixed part 12, 15: Exposed portion 13: Metal sleeve 21-1 to 21-4: First sensor 22: Second sensor (conductor bar sensor)
23: Ring 24: Coil unit 25: Electromagnetic pulse power supply 27: Magnet 30, 32, 34, 36: Information processing device 40: Time axis waveform processing unit 50: Frequency spectrum processing unit 60: Waveform evaluation index unit 80: Evaluation point assignment Section 90: Judgment Evaluation Section ST1: Elastic Wave Generation Processing ST2: Reception Processing ST3: Data Processing ST3a: Time-axis Waveform Processing ST3b: Frequency Spectrum Processing ST4: Evaluation Index Processing ST5: Evaluation Point Assignment Processing

Claims (9)

コンクリートに導体棒が部分的に埋め込まれて構成されたコンクリート構造物の診断方法において、
前記導体棒における前記コンクリート表面から露出している露出部にコイルを配置し、
一つのセンサを、前記導体棒の周囲のコンクリート表面に配置するか又は前記導体棒の露出部に配置し、
前記コイルにパルス電流を流して前記コイルよりパルス磁場を発生させ、前記パルス磁場を前記導体棒に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生処理と、
前記弾性波を前記センサで受信して受信信号を生成する受信処理と、
前記受信信号をフィルタ処理して時間軸波形と、前記受信信号をフーリエ変換して周波数スペクトルと、をそれぞれ求めてデータ処理結果を出力するデータ処理と、
前記データ処理結果に基づき、導体棒のコンクリートへの施工不良を判定する判定処理と、
を有し、
前記判定処理が、
前記データ処理結果に基づき、複数の評価指標を求める評価指標処理と、
前記複数の評価指標に対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与する評価ポイント付与処理と、
を有し、
前記評価指標処理では、
前記時間軸波形の最大振幅に対して所定の振幅に減衰するまでの波形継続時間の評価指標と、
前記周波数スペクトルにおけるスペクトルの重心周波数の評価指標と、
前記スペクトルの標準偏差の評価指標と、
前記スペクトルのピーク数の評価指標と、
施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標と、
を求め、
前記評価ポイント付与処理では、
前記波形継続時間の評価指標、前記スペクトルの重心周波数の評価指標、前記スペクトルの標準偏差の評価指標、前記スペクトルのピーク数の評価指標及び前記施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標に対して、前記閾値を基準に前記評価ポイントをそれぞれ付与して合計することで診断することを特徴とする、コンクリート構造物の診断方法。
In a method for diagnosing a concrete structure in which a conductor rod is partially embedded in concrete,
placing a coil on an exposed portion of the conductor rod that is exposed from the concrete surface;
one sensor placed on the concrete surface around the conductor rod or on the exposed portion of the conductor rod;
An elastic wave generation process in which a pulse current is passed through the coil to generate a pulse magnetic field from the coil, and the pulse magnetic field is applied to the conductor rod to generate an elastic wave;
a receiving process for receiving the elastic wave with the sensor and generating a received signal;
data processing for obtaining a time domain waveform by filtering the received signal and a frequency spectrum by Fourier transforming the received signal and outputting a data processing result;
Judgment processing for judging a defective construction of the conductor rod on the concrete based on the data processing result;
has
The determination process is
Evaluation index processing for obtaining a plurality of evaluation indexes based on the data processing result;
an evaluation point assignment process of assigning evaluation points for evaluation of construction defects to the plurality of evaluation indicators based on a threshold value;
has
In the evaluation index process,
an evaluation index of the waveform duration until the maximum amplitude of the time-domain waveform is attenuated to a predetermined amplitude;
an evaluation index of the center-of-gravity frequency of the spectrum in the frequency spectrum;
an evaluation index of the standard deviation of the spectrum;
an evaluation index for the number of peaks in the spectrum;
an evaluation index of the correlation coefficient between the spectrum of defective construction and the average spectrum of a plurality of standard constructions;
seeking
In the evaluation point granting process,
An evaluation index of the waveform duration, an evaluation index of the center-of-gravity frequency of the spectrum, an evaluation index of the standard deviation of the spectrum, an evaluation index of the number of peaks of the spectrum, and a ratio between the spectrum of the defective construction and the average spectrum of a plurality of standard constructions. A method for diagnosing a concrete structure , comprising: diagnosing an evaluation index of a correlation coefficient by assigning the evaluation points based on the threshold value and summing the evaluation points .
前記波形継続時間の評価指標は、前記施工不良によって前記導体棒の固定が緩くなり、前記時間軸波形の収束時間が長くなる事象を表現するものであり、
前記スペクトルの重心周波数の評価指標は、前記施工不良によって前記周波数スペクトルが低周波側へシフトする事象を表現するものであり、
前記スペクトルの標準偏差の評価指標は、前記施工不良によって出現する前記周波数スペクトルの集中の度合いを表現するものであり、
前記スペクトルのピーク数の評価指標は、前記導体棒が複雑な構造をしている場合の前記施工不良によって出現する複数の周波数スペクトルを表現するものであり、
前記施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標は、前記施工不良によって出現する前記周波数スペクトルと複数の標準施工によるスペクトルを平均化したFFT波形との相関係数を表現するものである、
ことを特徴とする、請求項1に記載のコンクリート構造物の診断方法。
The evaluation index of the waveform duration time expresses an event in which the fixation of the conductor rod is loosened due to the construction failure, and the convergence time of the time-axis waveform is prolonged,
The evaluation index of the center-of-gravity frequency of the spectrum expresses an event in which the frequency spectrum shifts to the low frequency side due to the construction failure,
The evaluation index of the standard deviation of the spectrum expresses the degree of concentration of the frequency spectrum that appears due to the construction failure,
The evaluation index of the number of spectral peaks expresses a plurality of frequency spectra that appear due to the defective construction when the conductor rod has a complicated structure,
The evaluation index of the correlation coefficient between the spectrum of the defective construction and the average spectrum of a plurality of standard constructions is the correlation coefficient between the frequency spectrum appearing due to the defective construction and the FFT waveform obtained by averaging the spectrum of a plurality of standard constructions. which expresses
The diagnostic method for a concrete structure according to claim 1, characterized in that:
前記評価指標処理では、
さらに、施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指数を求め
前記評価ポイント付与処理では、
さらに、前記施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指数に対して、前記閾値を基準に前記評価ポイントを付与することを特徴とする、請求項1に記載のコンクリート構造物の診断方法。
In the evaluation index process,
Furthermore, the evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of defective construction and the average time-axis waveform of multiple standard constructions is obtained ,
In the evaluation point granting process,
Further, the evaluation point is given based on the threshold value to the evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of the defective construction and the average time-axis waveform of a plurality of standard constructions. Item 2. The method for diagnosing a concrete structure according to Item 1.
前記施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指標は、前記相互相関関数を構成する二つの関数の大きさにより正規化されていることを特徴とする、請求項に記載のコンクリート構造物の診断方法。 The evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of the defective construction and the average time-axis waveform of the plurality of standard constructions is normalized by the magnitude of the two functions that constitute the cross-correlation function. 4. The method for diagnosing a concrete structure according to claim 3 . 前記施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指標は、前記施工不良の程度が大きいほど時間軸波形の形状に差異が出て相互相関関数が小さくなる事象を表現するものである、
ことを特徴とする、請求項またはに記載のコンクリート構造物の診断方法。
The evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of the construction defect and the average time-axis waveform of a plurality of standard constructions is that the greater the degree of the construction defect, the more the difference in the shape of the time-axis waveform, and the smaller the cross-correlation function. It expresses the event that
5. The method for diagnosing a concrete structure according to claim 3 or 4 , characterized in that:
前記導体棒は、あと施工アンカーボルトを含む導電部材であることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載のコンクリート構造物の診断方法。 6. The method for diagnosing a concrete structure according to claim 1 , wherein said conductive rod is a conductive member including a post-installed anchor bolt. コンクリートに導体棒が部分的に埋め込まれて構成されたコンクリート構造物の診断装置において、
前記導体棒における前記コンクリート表面から露出している露出部に配置されたコイルと、
前記導体棒の周囲のコンクリート表面に配置されるか、又は、前記導体棒の露出部に配置された一つのセンサと、
前記コイルにパルス電流を流して前記コイルよりパルス磁場を発生させ、前記パルス磁場を前記導体棒に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生手段と、
前記弾性波を前記センサで受信して受信信号を生成する波形受信部と、
前記受信信号をフィルタ処理して時間軸波形を求める時間軸波形処理部と、
前記受信信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを求める周波数スペクトル処理部と、
前記時間軸波形処理部の処理結果に基づき、波形継続時間の評価指標を求める波形評価指標部と、
前記周波数スペクトル処理部の処理結果に基づき、スペクトルの重心周波数の評価指標、前記スペクトルの標準偏差の評価指標及び前記スペクトルのピーク数の評価指標を求めるスペクトル評価指標部と、
前記波形継続時間の評価指標、前記スペクトルの重心周波数の評価指標、前記スペクトルの標準偏差の評価指標、前記スペクトルのピーク数の評価指標及び施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標とに対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与して合計する評価ポイント付与部と、を備えることを特徴とするコンクリート構造物の診断装置。
In a diagnostic device for a concrete structure in which a conductor rod is partially embedded in concrete,
a coil disposed on an exposed portion of the conductor rod that is exposed from the concrete surface;
a sensor placed on the concrete surface around the conductor rod or on the exposed portion of the conductor rod;
elastic wave generating means for generating a pulse magnetic field from the coil by applying a pulse current to the coil, and applying the pulse magnetic field to the conductor rod to generate an elastic wave;
a waveform receiving unit that receives the elastic wave with the sensor and generates a received signal;
a time domain waveform processing unit that filters the received signal to obtain a time domain waveform;
a frequency spectrum processing unit that Fourier transforms the received signal to obtain a frequency spectrum;
a waveform evaluation index unit that obtains an evaluation index of waveform duration based on the processing result of the time domain waveform processing unit;
a spectrum evaluation index unit that obtains an evaluation index of the centroid frequency of the spectrum, an evaluation index of the standard deviation of the spectrum, and an evaluation index of the number of peaks of the spectrum based on the processing result of the frequency spectrum processing unit;
An evaluation index of the waveform duration, an evaluation index of the center-of-gravity frequency of the spectrum, an evaluation index of the standard deviation of the spectrum, an evaluation index of the number of peaks of the spectrum, and a correlation between the spectrum of defective construction and the average spectrum of a plurality of standard constructions. a concrete structure diagnosis apparatus, comprising: an evaluation point assigning unit that assigns evaluation points for evaluation of construction defects based on a threshold value to the evaluation index of the relational coefficient, and totals the evaluation points.
コンクリートに導体棒が部分的に埋め込まれて構成されたコンクリート構造物の診断装置において、
前記導体棒における前記コンクリート表面から露出している露出部に配置されたコイルと、
前記導体棒の周囲のコンクリート表面に配置されるか、又は、前記導体棒の露出部に配置された一つのセンサと、
前記コイルにパルス電流を流して前記コイルよりパルス磁場を発生させ、前記パルス磁
場を前記導体棒に作用させて弾性波を発生させる弾性波発生手段と、
前記弾性波を前記センサで受信して受信信号を生成する波形受信部と、
前記受信信号をフィルタ処理して時間軸波形を求める時間軸波形処理部と、
前記受信信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを求める周波数スペクトル処理部と、
前記時間軸波形処理部の処理結果に基づき、波形継続時間の評価指標と、施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指標と、を求める波形評価指標部と、
前記周波数スペクトル処理部の処理結果に基づき、スペクトルの重心周波数の評価指標、前記スペクトルの標準偏差の評価指標及び前記スペクトルのピーク数の評価指標を求めるスペクトル評価指標部と、
前記波形継続時間の評価指標、前記施工不良の時間軸波形と複数の標準施工の平均時間軸波形との相互相関関数の評価指標、前記スペクトルの重心周波数の評価指標、前記スペクトルの標準偏差の評価指標、前記スペクトルのピーク数の評価指標及び施工不良のスペクトルと複数の標準施工の平均スペクトルとの相関係数の評価指標とに対して、閾値を基準に施工不良評価用の評価ポイントをそれぞれ付与して合計する評価ポイント付与部と、
を備えることを特徴とするコンクリート構造物の診断装置。
In a diagnostic device for a concrete structure in which a conductor rod is partially embedded in concrete,
a coil disposed on an exposed portion of the conductor rod that is exposed from the concrete surface;
a sensor placed on the concrete surface around the conductor rod or on the exposed portion of the conductor rod;
elastic wave generating means for generating a pulse magnetic field from the coil by applying a pulse current to the coil, and applying the pulse magnetic field to the conductor rod to generate an elastic wave;
a waveform receiving unit that receives the elastic wave with the sensor and generates a received signal;
a time domain waveform processing unit that filters the received signal to obtain a time domain waveform;
a frequency spectrum processing unit that Fourier transforms the received signal to obtain a frequency spectrum;
Based on the processing result of the time-axis waveform processing unit, the waveform evaluation obtains the evaluation index of the waveform duration and the evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of the defective construction and the average time-axis waveform of the plurality of standard constructions. an index part;
a spectrum evaluation index unit that obtains an evaluation index of the centroid frequency of the spectrum, an evaluation index of the standard deviation of the spectrum, and an evaluation index of the number of peaks of the spectrum based on the processing result of the frequency spectrum processing unit;
An evaluation index of the waveform duration, an evaluation index of the cross-correlation function between the time-axis waveform of the defective construction and the average time-axis waveform of a plurality of standard constructions, an evaluation index of the centroid frequency of the spectrum, and an evaluation of the standard deviation of the spectrum. Evaluation points for evaluating construction defects are given based on a threshold value to the index, the evaluation index of the number of peaks of the spectrum, and the evaluation index of the correlation coefficient between the spectrum of construction defects and the average spectrum of a plurality of standard constructions. and an evaluation point giving unit that totals the
A diagnosis device for a concrete structure, comprising:
前記導体棒は、あと施工アンカーボルトを含む導電部材であることを特徴とする請求項7又は8に記載のコンクリート構造物の診断装置。 9. The concrete structure diagnosis apparatus according to claim 7 , wherein the conductor rod is a conductive member including a post-installed anchor bolt.
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