JPH085522A - ブロック状構造物の健全度評価方法 - Google Patents

ブロック状構造物の健全度評価方法

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JPH085522A
JPH085522A JP6159295A JP15929594A JPH085522A JP H085522 A JPH085522 A JP H085522A JP 6159295 A JP6159295 A JP 6159295A JP 15929594 A JP15929594 A JP 15929594A JP H085522 A JPH085522 A JP H085522A
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豊 中村
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宗幸 田母神
Shinji Sato
新二 佐藤
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブロック状構造物の転倒に対する健全度を評
価する方法を提供することことである。 【構成】 本発明のブロック状構造物の健全度評価方法
はその構造物上に1個以上の3方向センサを1組として
設置し、常時微動測定を行い、その常時微動測定結果か
ら全体の振動のなかに占めるロッキング振動の寄与率を
求め、その寄与率により任意の位置におけるロッキング
振動の程度を求めるものである。支持状態が不安定なも
のほどロッキング振動が卓越するので、ロッキング振動
が卓越してR値が1を越えたことにより、ブロック状構
造物の健全度を評価することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブロック状構造物(橋
脚,橋台,土留壁,護岸壁等)の転倒に対する健全度を
評価する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】橋梁の橋脚は常に洗掘の危険にさらされ
ており、簡便な橋脚の転倒に対する健全度評価方法の確
立は非常に重要である。従来の橋脚の健全度評価方法
は、まず橋脚の全数について目視検査により転倒に対す
る健全度を評価し、その評価結果から危険性の高いもの
については衝撃検査により30kg程度の重錘を橋脚に
当てて衝撃を与え、その衝撃によって生じる固有振動数
を計測し、その固有振動数の変化により橋脚の転倒に対
する健全度を評価してきた。
【0003】目視検査の場合は検査をする個人の経験に
よるものであり、確認された変状は相当進行しているの
が普通である。また、見落としや内部の欠陥を発見でき
ないこともあり、さらに、橋脚の基礎部が水中や土中に
ある場合は直接目視で確認することができない。衝撃検
査の場合は橋脚自身やその橋脚を支える構造物に損傷を
与える危険性があるだけでなく、周辺の構造物や検査員
にさえも損傷を与える危険性がある。そのうえ、大がか
りな装置を必要とするために検査を行う場所も制限さ
れ、また準備にも時間が必要なため、検査を行う時間も
制限される。このため、橋脚の全数について実施するこ
とは不可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術でも述べた
ように、目視検査は個人の経験によるところが大きく、
見落としや内部の欠陥を発見できないという問題点があ
った。また、衝撃検査は構造物や検査員に損傷を与える
危険性があり、検査を行う場所も時間も制限されるため
に多くは検査できないという問題点があった。
【0005】本発明は前記のような問題点を解決するた
めになされたもので、ブロック状構造物の転倒に対する
健全度の評価を行うに際して、目視検査を行った場合に
問題になる見落としを防止することや内部の欠陥を発見
することはもとより、衝撃検査を行った場合に問題にな
る構造物や検査員の安全性の確保と検査を行う場所と時
間の制限を受けずに簡便かつ多数の検査ができるブロッ
ク状構造物の健全度評価方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のブロック状構造
物の健全度評価方法はブロック状構造物上で常時微動を
測定し、その測定した常時微動の波形の水平方向成分と
垂直方向成分により、全体の振動のなかに占めるロッキ
ング振動の寄与率を求め、その求めたロッキング振動の
寄与率を用いて、任意の位置におけるロッキング振動の
程度を求め、その求めた任意の位置におけるロッキング
振動の程度が1を越えたことをもって、そのブロック状
構造物が転倒に対して不安定な状態にあると評価するこ
とを特徴とするものである。
【0007】
【作用】剛体構造物の健全度は転倒に対する安全性とリ
ンクしており、転倒の危険性のあるものはその構造物の
振動のなかで、剛体ロッキング振動が支配的になると考
えられる。
【0008】図1はロッキング振動の概念を表わす説明
図である。ここで、1はブロック状構造物、3はセンサ
である。ただし、H1 は1側の水平成分振動、H2 は2
側の水平成分振動、V1 は1側の上下成分振動、V2
2側の上下成分振動、VN はロッキング振動以外の上下
成分振動、VR1はロッキング振動による1側の上下成分
振動、VR2はロッキング振動による2側の上下成分振
動、Bは構造物中心からセンサまでの離れ、B1 はロッ
キング中心から1側のセンサまでの離れ、B2 はロッキ
ング中心から2側のセンサまでの離れ、eはロッキング
中心から構造物中心までの離れ、Lはロッキング中心か
ら構造物上端までの距離、θはロッキング振動の角度で
ある。ブロック状構造物上に3方向センサを設置して常
時微動測定を行うと、その測定結果からロッキング振動
による水平成分振動と上下成分振動は、
【0009】HR1=HR2=Lθ VR1=B1 θ VR2=B2 θ
【0010】により表される。ただし、HR1はロッキン
グ振動による1側の水平成分振動、HR2はロッキング振
動による2側の水平成分振動である。ロッキング振動は
このように上下動と水平動が相関をもつ振動であるとい
える。そこで全体の振動のなかに占めるロッキング振動
の寄与率ρを次のように定義する。
【0011】
【数1】
【0012】ただし、nはサンプル数、Hi デジタル化
されたiステップ目における水平成分振動の常時微動振
幅値、Vi はデジタル化されたiステップ目における上
下成分振動の常時微動振幅値である。測定した構造物の
水平成分振動と上下成分振動の相関が増すにしたがっ
て、すなわちロッキング振動が主体的になるにしたがっ
て、寄与率ρは0から1に近づいていく。この変化は測
定した構造物の基礎の支持力の低下の過程を表すと考え
られる。
【0013】しかし、寄与率ρは、ロッキング中心から
センサまでの離れ(以下センサの離れという)により変
化することが、その定義からも容易に予想される。セン
サの離れを前後の測定で同じにできる場合や、各構造物
において同程度の離れがとれる場合には、寄与率ρを使
って、ロッキング振動の程度についての相対的な比較が
できる。ところが、センサの離れが前後で違う場合やセ
ンサの離れが大きく違う構造物同士では、この比較がで
きない。このため、センサの離れに関係なく、ロッキン
グ振動の程度を表す寄与率ρに代わる指標を次に求め
る。数1は次のように変形できる。
【0014】
【数2】
【0015】ただし、HNiはiステップ目におけるロッ
キング振動以外の水平成分振動、VNiはiステップ目に
おけるロッキング振動以外の上下成分振動、θi はiス
テップ目におけるロッキング振動の角度、αは構造物上
端での振動増幅倍率とみなすことができる。したがっ
て、αは通常は1より大きな値となり、いくらかでもロ
ッキング振動があれば、1+1/α2 は、1よりそれほ
ど、大きな値とはならない。その結果、
【0016】寄与率ρ≒1/(1+1/R(B))
【0017】で近似することができる。ここで、Bは構
造物中心からセンサまでの離れであり、R(B)は次の
式で定義できる。
【0018】
【数3】
【0019】このとき、R(B)はロッキング振動以外
の上下成分振動VN に対するロッキング振動の上下成分
R の割合を表している。すなわち、R(B)は、寄与
率ρと同様に、ロッキング振動の程度を表す指標であ
る。また、この時のR(B)は、センサの離れがBの時
のロッキング振動の程度を表している。ここでは、R
(B)をセンサの離れと無関係な量とするために、セン
サの離れを1.0mとして、この位置でのロッキング振
動の程度を示す量として、改めてR値として次のように
定義する。
【0020】R値=ρ/(β(1−ρ))
【0021】ただし、β=(B/1)2 =B2 であり、
βを変換係数である。センサの離れが前測定と違う場合
やセンサの離れが違う構造物同士についてもR値を求
め、その構造物の安定性についての相対的な比較を行う
ことができる。また、支持状態が不安定なものほどロッ
キング振動が卓越するので、ロッキング振動が卓越して
R値が1を越えたことにより、ブロック状構造物の転倒
に対する健全度を評価することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。
【0023】図2は本発明のブロック状構造物の健全度
評価方法を橋脚に適用した実施例で、橋脚の基礎部を洗
掘を模して掘削してその後埋め戻す試験を行った時の各
測定ケースを示す説明図である。ここで、2は橋脚、3
はセンサであり、寸法の単位はメートルである。この試
験の際の測定はまず事前に測定を行う(事前)。その
後、1.5m掘削を行ったところで測定を行った(ca
se1)。つぎに、3.0mまで掘削を続けて測定を行
った(case2)。その後に橋脚の根入れ部を試掘し
たあとに埋め戻しを行い測定を行った(case3)。
そして、掘削したところを1.5mまで埋め戻し測定を
行った(case4)。最後に、元の状態まで埋め戻し
測定を行った(case5)。
【0024】図3は本発明のブロック状構造物の健全度
評価方法を橋脚に適用した実施例で、橋脚の基礎部を洗
掘を模して掘削してその後埋め戻す試験を行った時の各
測定ケースにおけるロッキング中心の位置を示す説明図
である。図4は本発明のブロック状構造物の健全度評価
方法を橋脚に適用した実施例で、橋脚の基礎部を洗掘を
模して掘削してその後埋め戻す試験を行った時の各測定
ケースにおける寄与率ρとR値を示す説明図である。こ
こで、2は橋脚、3はセンサである。各測定ケースにお
けるロッキング中心の位置は掘削量が多くなるに従っ
て、ロッキング中心の位置が下がるのがわかる。この試
験における掘削は実際の橋脚の洗掘に対応していること
から、洗掘を受けた橋脚はロッキング中心の位置が健全
なものに較べて低くなることがわかる。また、寄与率ρ
とR値の変化はいずれも基礎部の掘削状態と対応してい
ることがわかる。特に、掘削量の多いcase2、ca
se3でR値が大きくなっている。これらの測定結果を
表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】以上の実施例は本発明のブロック状構造物
の健全度評価方法を橋脚に適用した場合であるが、橋
台,土留壁,護岸壁,斜面上の転石,露岩など剛体的な
動きをするブロック状の構造物等についても同様に本発
明のブロック状構造物の健全度評価方法を適用すること
で、その構造物等の転倒に対する健全度を評価すること
が可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ロック状構造物の転倒に対する健全度の評価を行うに際
して、目視検査を行った場合に問題になる見落としを防
止することや内部の欠陥を発見することはもとより、衝
撃検査を行った場合に問題になる構造物や検査員の安全
性の確保と検査を行う場所と時間の制限を受けずに簡便
かつ多数の検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロッキング振動の概念を表わす説明図である。
【図2】本発明のブロック状構造物の健全度評価方法を
橋脚に適用した実施例で、橋脚の基礎部を洗掘を模して
掘削してその後埋め戻す試験を行った時の各測定ケース
を示す説明図である。
【図3】本発明のブロック状構造物の健全度評価方法を
橋脚に適用した実施例で、橋脚の基礎部を洗掘を模して
掘削してその後埋め戻す試験を行った時の各測定ケース
におけるロッキング中心の位置を示す説明図である。
【図4】本発明のブロック状構造物の健全度評価方法を
橋脚に適用した実施例で、橋脚の基礎部を洗掘を模して
掘削してその後埋め戻す試験を行った時の各測定ケース
における寄与率ρとR値を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ブロック状構造物 2 橋脚 3 センサ
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 新二 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 立花 三裕 埼玉県浦和市白幡二丁目11番13−305

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロック状構造物(橋脚,橋台,土留
    壁,護岸壁等)の転倒に対する健全度を評価する方法に
    おいて、(a) ブロック状構造物上で常時微動を測定
    し、(b) (a)で測定した常時微動の波形の水平方
    向成分と垂直方向成分により、全体の振動のなかに占め
    るロッキング振動の寄与率を求め、(c) (b)で求
    めたロッキング振動の寄与率を用いて、任意の位置にお
    けるロッキング振動の程度を求め、(d) (c)で求
    めた任意の位置におけるロッキング振動の程度が1を越
    えたことをもって、該ブロック状構造物が転倒に対して
    不安定な状態にあると評価することを特徴とするブロッ
    ク状構造物の健全度評価方法。
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