JPH03186729A - 構造物診断装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は構造物、特に橋梁の機械的、物理的性質を診
断してその維持、管理対策を行うための構造物診断装置
および方法に関する。

（ロ）従来技術 従来、構造物、例えば橋梁の診断は第４図に示す装置及
び方法によって行われていた。第４図（Ａ）において、
橋梁１に検出器２が所定の測定箇所に取付けられる。検
出器２は橋梁の機械的、物理的な状態を示す量、例えば
ひずみ、応力、加速度、変位等を測定するもので測定対
象に適した検出器、例えばひずみゲージが使用される。

この検出器２からの検出出力はケーブル３を介して信号
調整器４に入力され、ここで診断可能な信号に調整され
て増幅器５を経てデルタレコーダ６の磁気テープ６ａに
記録される。ここまでの診断データの検出から収録まで
の作業は現場において測定技術者によって実行される。

測定技術者は測定された磁気テープを持ち帰り、室内に
おいて第４図（Ｂ）に示すように、前記磁気テープ６ａ
をデータレコーダ６にかけて再生し、そのアナログ出力
をアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）７によってデジ
タル信号に変換してパーソナルコンピュータ（パソコン
と略称する）８に入力する。測定技術者はパソコン８に
表示された測定データを目視して整理し、整理されたデ
ータは診断データとしてフロッピーデスク９に記憶され
る。このようにして診断データが記憶された７０ツピー
デスク９は測定技術者から橋梁の管理技術者に渡される
。

第４図（Ｃ）に示されるように、管理技術者はフロッピ
ーデスク９をパソコン１０にセットし、該パソコンを操
作して前記診断データを基に診断項目に適した解析、評
価プログラムを使用して所望の診断結果を出力している
。

（ハ）この発明が解決しようとする課題前述の第４図に
示される装置は３つの部分に分離されている。即ち、現
場において測定技術者によって診断データを収録する第
４図（Ａ）に示す装置、室内において現場技術者が収録
した診断データを整理するために必要な第４図（Ｂ）に
示す装置、管理技術者により診断データを解析するため
の第４図（Ｃ）に示す装置である。このように従来、橋
梁を診断するために別個の装置により測定、解析が別個
に実行されているため次のような問題か生じていた。

即ち、測定技術者と管理技術者の専門家が診断の都度介
入しなければならない面倒がある。また、診断項目に応
じた診断データの検出を行うために汎用の信号調整装置
（ブリッジボックス）４の結線や、増巾装置の感度調整
など測定技術者としての専門性が要求されるため、診断
データの測定は橋梁診断の知識のない測定技術者により
通常行わＪｌている。このため、測定技術者は第４図（
Ｂ）Ｉこ示すように収録した診断データを鮮明で分かり
易いデータに加工しているものの、物理現象としての異
常値を測定ノイズとして削除される問題があった。この
ようＩこ、診断結果を得るために必要な装置が分離され
て個別Ｉこ　使用されることは装置全体の価格も高く、
測定に大きな時間と人手を要するうえ診断結果に過誤が
生じる問題が有った。

また、従来の診断方法は第４図（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）に示すように測定技術者と管理技術者とに分離さ
れて行われ、しかも測定技術者は現場におけるデータの
収録作業と室内でのデータの加工、整理作業を分離して
行っており作業が煩雑で多大な時間を要する問題がある
。また、測定および診断の過程に技術者が介入する要素
が大きいために携わる技術者により診断結果が異なり、
客観性を担保出来にくい問題があった。

この発明は、構造物の所望の診断データを検出して診断
結果とその報告書を出力するまでの一連の動作を自動的
にひとつの装置によって実行できる構造物診断装置を提
供することである。

また、この発明は構造物の診断データの検出からその診
断結果の出力までの一連の過程を自動的にしかも効率よ
く実行できる構造物診断方法を提供することである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明の装置は、橋梁等の構造物の現在の状態を示す
診断データを検出するための検出手段と、前記検出手段
からの検出信号を診断可能な信号に調整する調整手段と
、前記調整手段からの調整信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段からのアナログ増幅信号をデジタル信号に
変換するアナログ／デジタル変換手段と、前記デジタル
化された診断データを記憶する第１の記憶手段と、構造
物診断の解析情報を記憶する第２の記憶手段と、前記診
断データ及び解析情報に基づいて診断結果を演算する演
算手段と、前記診断結果を出力する手段と、前記演算及
び出力の内容の指示を入力する入力手段とを備え、前記
診断データの検出から診断結果の出力までの一連の動作
が自動的に行われるように構成されている。

また、この発明の構造物診断方法は、橋梁等の構造物の
現在の状態を示す診断データを検出する段階と、前記検
出されたアナログ診断データを増幅してデジタル信号に
変換する段階と、前記デジタル化された診断データを記
憶する段階と、前記診断データと既に記憶されている構
造物診断の解析情報とから診断結果を演算する段階と、
演算された診断結果を出力する段階とからなり、前記各
段階は自動的に順次実行される。

（ホ）作用 この発明の装置は、一体に構成されて測定現場まで運搬
されて測定点にセットされ、検出器から検出される診断
データが自動的に調整、増幅、アナログ／デジタル変換
されて記憶されると共に、既に記憶された解析情報によ
り所望の診断結果がリアルタイムで出力することができ
る。

また、この診断方法は診断データの検出からその該診断
データに基づく診断結果の出力までの各段階が人手を介
することなく自動的に行われる。

（へ）実施例 第１図はこの発明の装置の一実施例を示すシステム構成
図である。この実施例では構造物として橋梁に適用する
場合について説明する。第１図において符号１１は橋梁
の機械的、物理的性質を測定するための検出器である。

この検出器１１として例えば、応力測定に使用されるひ
ずみゲージ、橋梁に加わる加速度を測定するための加速
度計、たわみ計が用いられる。この検出器１１は橋梁の
所定の測定箇所にセットされ、その検出信号はケーブル
を介して信号調整器１２に与えられる。信号調整器１２
は検出器１１から入力する検出信号を増巾器に入力可能
な信号へと調整するためのものである。この検出器１１
と信号調整器１２は測定項目別に専用化して一体に構成
しである。

前記信号調整器１２からの出力は第１図中に破線Ｈで囲
んで示す装置本体に測定された診断データを入力するた
めの接続装置１３に与えられ、この出力は装置本体Ｈ内
の増幅器１４に入力する。

増幅器１４からの出力は接続装置１３内に設けられたア
ナログフィルタ１５に入力され、ここで所要の帯域周波
数にフィルタされて接続装置１３内の入力切替スイッチ
１６に与えられる。この入力切替スイッチ１６の一方に
は既に収録されている磁気テープ６ａの診断データレコ
ーダがデータレコーダ６により再生されて入力するもの
で、前記アナログフィルタ１５からの入力と接続の切替
えを自動的に行う。入力切替スイッチ１６からのアナロ
グ出力は装置本体Ｈ内のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）
変換器１７に与えられ、ここでデジタル信号に変換され
る。

Ａ／Ｄ変換器１７から出力されるデジタル変換された診
断データは入力インター７エイス１８を介してＲＡＭ１
９に記憶される。一方、ＲＯＭ２０には装置本体Ｈの動
作を制御するオペレーションシステムのプログラム、橋
梁診断に必要な診断項目別の解析プログラム、診断経験
の蓄積から得られた診断推定値、解析理論式等が記憶さ
れている。制御回路２１は入力インター７エイス（１／
Ｆ）１８、ＲＯＭ２０．ＲＡＭＩ　９、出力インターフ
ェイス２２及びキーボード２３に接続され、キーボード
２３からの動作指示に従って記憶データの読出し、書込
み、演算の各制御を行う。さらに制御回路２１はキーボ
ード２３の指示に従って診断データのデジタルフィルタ
リング、スペクトル解析、スムージング等の処理を行い
、以後の解析に使用され易いデータへと処理し、各診断
項目に応じて診断動作を行い、その診断結果を出力イン
ターフェイス２２に出力する。出力インター７＝イス２
２からの診断結果はデイスプレィ２４において表示され
ると共に、必要に応じて装置本体Ｈに接続される外部出
力装置２５、例えばＣＲＴ。

プロッタ、プリンタＪこ出力される。前記キーボード２
３は橋梁の診断に必要な診断項目、例えば熔接欠陥を有
する部材の疲労損傷、たわみ、余寿命、速度制限を選択
する診断項目キー２３ａ、ＲＡＭ１９に記憶された診断
データを診断項目の診断に応したデータに処理、加工す
るだめの指示を与えるデータ加工キー２３ｂ１診断結果
の出力の指示を与える出力キー２３ｃ等が備えられてい
る。

前記ＲＡＭ１９に記憶された診断データは装置本体Ｈに
内臓された７０ソビーデスク２６および取外し可能なカ
セット式のデスク２７にも記憶される。この装置本体Ｈ
は電源２８から所要の電力が供給され、電源２８として
１００ｖの商用電源、内臓型のバッテリ、または充電式
の可搬型バッテリのいずれを使用しても良い。なお、装
置本体Ｈ１信号調整器１２、接続装置１３はいずれも持
ち運び可能で橋梁等の測定現場まで容易に携帯できる。

第２図はこの発明の診断方法の概略を説明するフローチ
ャートである。第１図に示す装置は橋梁の測定箇所まで
ひとりの技術者により容易に携帯され、設置される。そ
して、検出器１１を測定箇所にセットし、第２図のステ
ップＳ１に示すように検出器１１から橋梁に発生する力
学的状態の変化または劣化の挙動を示す検出信号を得る
。この検出信号はステップＳ、に示すように信号調整器
１２、接続装置１３、増幅器１４、アナログフィルタ１
５、入力切替スイッチ１６、Ａ／Ｄ変換器１７、入力イ
ンター７エイス１８をそれぞれ介してＲＡＭ１９．７０
ツピーデスク２６、カセット式のデスク２７に生のデジ
タル化された診断データとして記憶される。次に、診断
データが診断に使用されるに先だって診断項目に応じた
診断に必要なデータへと加工するための前処理が行われ
る。

即ち、ステップＳ、においてキーボード２３の加エキ−
２３ｂを操作して収録された診断データの一次処理を指
示すると、制御回路２１はＲＡＭ１９等から診断データ
を読出し、診断データのフィルタリング、スペクトル解
析、スムージング等の一次処理を行ってその後の解析に
使用され易い形に修正される。この−次処理は診断項目
によっては実行されない場合もある。次に、加エキ−２
３ｂを操作して診断項目に応じた診断結果を得るために
診断データの加工が行われる。即ち、ステップＳ、にお
いて、診断データについて最大値、最小値、振幅値、平
均値等の診断項目に必要な診断用の代表値が決定され、
個別的に特に必要とする等価繰返し数、等価応力等の計
算も行われる。これらのデータの加工は加エキ−２３ｂ
の各種の計算（加工）項目を指定することによって行わ
れる。

次に、キーボード２３の診断項目キー２３ａを操作して
所要の診断項目を選択するとステップＳ。

が実行される。即ち、ステップＳ５において、制御回路
２１はＲＯＭ２０から診断項目別に記憶されている対応
する計算式、基準値、診断プログラムを読出し、前記加
工された診断データと組み合わせて診断項目に相当する
診断結果、例えば橋梁の劣化、損傷の程度を評価する。

次に、キーボード２３の出カキ−２３ｃを操作して診断
結果および既入力されている書式に従って報告書を出力
する。これはステップＳ、において実行され、その出力
はデイスプレィ２４に出力させても良くまた他の外部出
力装置２５に出力させても良い。さらに、出力形式は任
意に設定でき例えば具体的な数値、ランク付け、必要に
応じてグラフを使用しても良い。

以上の各ステップは検出器１１のセット及びキーボード
２３のキー操作により自動的に行われる。

なお、橋梁の測定現場においてリアルタイムで診断結果
を出力させても良く、また診断データを現場にて記憶さ
せた後装置を室内に持ち帰り、室内においてステップ５
３〜Ｓ６を実行させても良い。

次に、さらに具体的な診断例について第３図に基づいて
説明する。第３図は橋梁において熔接欠陥を有する部材
の疲労損傷診断説明するための概略フローチャートを示
している。ステップ５１０において検出器１１としてひ
ずみゲージが診断箇所に設定される。このひずみゲージ
からの信号は上述した経路を経てＲＡＭ１９に診断デー
タとして記憶される。次に、ステップＳ１１において上
記ステップＳ、に対応する診断データの加工が行われる
。この例の場合はステップＳ、に対応する処理は必要と
されず、加エキ−２３ｂの操作により診断データから応
力頻度が解析されその値と、最大応力振幅が抽出される
。次に、診断項目キー２３ａを操作して疲労損傷診断の
項目を選択すると、ステップＳ＋Ｚが実行される。ステ
ップＳ１２において疲労損傷診断に必要な使用部材の疲
労限界値と最大応力振巾値との比較から、今後疲労につ
いて心配する必要があるかないかを判断する。心配する
必要のあるものについてのみ最大溶接欠陥の推定値を示
す基準データがＲＯＭ２０から読出され、加工された応
力頻度解析結果を示す診断データと比較され、ステップ
ｓｋｉに移り１回の稼働作用に対する疲労の程度が評価
される。次にステップＳ、に移り、破壊力学的解析及び
累積疲労の解析を行う理論・経験式がＲＯＭ２０から読
出され、この式により部材の現在の疲労寿命が算出され
る。

次にステップＳ１６に移り、部材の管理上基準となる寿
命と上記疲労寿命が照合され、部材の余寿命、安全度等
の診断結果が算出される。次に、ステップＳ４に移り、
出カキ−２３ｃを操作して診断結果、例えば安全、注意
、危険等の表示をデスプレイ２４に出力する。なお、上
記ステップＳ＋Ｚ〜ｓｒｓは第２図のステップＳ、に対
応し、ステップｓｒｓはステップＳ、に対応している。

診断項目としては上記疲労損傷の他、耐用年数の計算発
生したキレンの危険度現有耐力、走行安全の適否、乗心
地等のスピードアップの可能性があり、いずれの項目の
場合も第１図の装置によって第２図のフローに従った動
作が実行される。

もちろん、診断を省略した、測定値の処理のみもこの装
置で行うことができる。

（ト）効果 この発明の構造物診断装置は一つの装置によって構造物
の診断データの検出からその記憶、解析、診断、結果の
出力まで一貫して行うことができるので、原則としてひ
とりの技術者で診断できる。

このため、診断に要する人員、期間、コストを大幅に短
縮することができる。さらに、診断は自動的に行われ、
装置を携帯することにより現場において診断結果を得る
ことができる。また、診断に要する解析データ、式等は
装置に記憶されているので得られる診断結果に相異はな
く、客観性が担保される。さらに、特に測定に関する専
門の知識が無くても一定の信頼性のある実測値を用いた
診断結果を得ることができる。

またこの発明の診断方法は、従来、現場において診断デ
ータを検出して収録し、室内において収録データを再生
しそして整理して再収録し、さらに再生して解析技術者
により独自の解析プログラムに従って診断する工程を改
善し、診断データの収集から診断までの各ステップを自
動的にかつ効率的に行っているので、再生、整理という
人為的な余分な工程を経ることなく生の診断データから
直接、解析、診断を行うことができるので上述の効果に
加え、人為的な誤差が入る余地が無くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の一実施例を示すブロック図、
第２図はこの発明の方法を示すフローチャート、第３図
はこの発明の方法を使用した具体的診断の一例を示すフ
ローチャート、第４図は従来の装置及び方法を説明する
図である。 １１・・・検出器、　　１２・・・信号調整器、１３・
・・接続装置、１７・・・アナログ／デジタル変換器、
１９・・・ＲＡＭ、　　２１・・・ＲＯＭ、２１・・・
制御回路、２３・・・キーボード、２４・・・デイスプ
レィ。 （介４６） 弔２ 圀 奉３ 図 馬４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、橋梁等の構造物の現在の状態を示す診断データを検
   出するための検出手段と、 前記検出手段からの検出信号を診断可能な信号に調整す
   る調整手段と、 前記調整手段からの調整信号を増幅する増幅手段と、 前記増幅手段からのアナログ増幅信号をデジタル信号に
   変換するアナログ／デジタル変換手段と、前記デジタル
   化された診断データを記憶する第１の記憶手段と、 構造物診断の解析情報を記憶する第２の記憶手段と、 前記診断データ及び解析情報に基づいて診断結果を演算
   する演算手段と、 前記診断結果を出力する手段と、 前記演算及び出力の内容の指示を入力する入力手段とを
   備え、 前記診断データの検出から診断結果の出力までの一連の
   動作が自動的に行われることを特徴とする構造物診断装
   置。 ２、請求項１に記載の構造物診断装置において、既に測
   定された診断データを記憶する第３の記憶手段が前記ア
   ナログ／デジタル変換器と接続され、該診断データによ
   り前記診断結果を得ること。 ３、橋梁等の構造物の現在の状態を示す診断データを検
   出する段階と、 前記検出されたアナログ診断データを増幅してデジタル
   信号に変換する段階と、 前記デジタル化された診断データを記憶する段階と、 前記診断データと既に記憶されている構造物診断の解析
   情報とから診断結果を演算する段階と、演算された診断
   結果を出力する段階とからなり、前記各段階は自動的に
   順次実行されることを特徴とする構造物診断方法。