JPH11351867A - 橋脚洗掘監視装置 - Google Patents

橋脚洗掘監視装置

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JPH11351867A
JPH11351867A JP16204198A JP16204198A JPH11351867A JP H11351867 A JPH11351867 A JP H11351867A JP 16204198 A JP16204198 A JP 16204198A JP 16204198 A JP16204198 A JP 16204198A JP H11351867 A JPH11351867 A JP H11351867A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋脚に近接し同橋脚周囲の河床土に検知本体
の下端部を埋設し橋脚周囲の河床土の洗掘の程度を判別
するようにした橋脚洗掘監視装置において、同検知本体
にAEセンサを音響的に良好に絶縁された状態で、か
つ、充分に水密を保って取付けた構造簡単な橋脚洗掘監
視装置を提供する。 【解決手段】 橋脚周囲の河床土4に検知本体10を埋
設する。検知本体10には、長さ方向に間隔を保って複
数個のセンサホルダ16がねじ込まれ、各センサホルダ
16にはOリング18,19,20を介して水密かつ音
響絶縁した状態で感応板17が支持されている。各感応
板17の内面にはAEセンサ15が取付けられている。
河床土4中に埋設された検知本体10に取付けられた感
応板17が河床土の洗掘によって河流中に露出される
と、水中の固形物との摩擦で発生する超音波をAEセン
サ15が検知し信号を発する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は橋脚周囲における河
床洗掘現象を監視する橋脚洗掘監視装置に関し、水の濁
りや水中の浮遊物等に影響を受けずに橋脚周囲における
河床土の洗掘状態を正確に監視できるようにしたもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来から鉄橋等の安全性確認の必要性か
ら橋脚周囲における河床土の洗掘を、光学、超音波等を
利用して検知するセンシング方式が試みられているが、
センシング機器が土中及び濁水流中で使用されるもので
あり、このような厳しい使用条件により安全性の確認を
確実に監視できる装置は未だ開発、実用化されていない
のが実情である。
【0003】従来、橋脚1まわりの河床土4の洗掘状態
を、発信器から光又は超音波を発信し、発信器でその反
射波を受信し、河床土までの距離を算出して河床土の洗
掘状態を監視しようとの試みもなされたがこのような方
式は、次の理由で実用化されなかった。
【0004】1)河床土の洗掘は主に河川の増水時、流
速が速くなったことで発生する。この場合、河水は濁流
となり、又、上流からの浮遊物も多量であり、光や超音
波はこれらの異物から反射して河床土まで到達しなく検
知不能である。
【0005】2)光や超音波が仮に河床土まで到達した
としても、洗掘される河床土の表層はスラリ状であって
境界が明確でなく、従って、光や超音波の反射率も低
い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一方、橋脚洗掘監視装
置は、河川増水時の河床土の状態を早期に検知して、橋
脚の安全性を確認することにある。従って増水、増速
流、濁水流時にも確実に監視できることが望まれる。
【0007】また、誤検知による不正確な判断で橋梁の
使用停止(交通遮断)となった場合には、社会的、経済
的に大きな被害が発生するため、その判定は迅速、確実
でなければならない。
【0008】そこで本発明は、河川の濁流や浮遊物があ
っても、それらに影響されずに、橋脚周囲の河床土の洗
掘状態を正確に、かつ定量的に検知でき、構造が簡単で
保守が容易な高信頼性を有する橋脚洗掘監視装置を提供
することを課題としている。
【0009】また、本発明は、橋脚周囲の振動や水分に
よる影響を受けないように設置したセンサによって、橋
脚周囲の河床土の洗掘を正確に、かつ、確実に検知可能
な橋脚洗掘監視装置を提供することを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、橋脚に近接し同橋脚周囲の河床土に下端部
を埋設した検知本体と、同検知本体の長さ方向に互いに
間隔を保って、かつ、前記河床土中に埋設される位置に
配設されたセンサホルダと、周囲に水密音響絶縁体を介
して前記センサホルダに支持された感応板と、同感応板
の内側にそれぞれ取付けたAEセンサを有する橋脚洗掘
監視装置を提供する。
【0011】本発明のこの橋脚洗掘監視装置では、橋脚
周囲の河床土へ下端部を埋設した検知本体に、長さ方向
に互いに間隔を保ってAEセンサを配置し、そのAEセ
ンサが露出されると水流中の土砂や石等の固形物との摩
擦で発生する超音波を検知することによって橋脚周囲の
河床土の洗掘状態を検知するのである。
【0012】本発明による橋脚洗掘監視装置では、検知
本体にセンサホルダを取付け、そのセンサホルダに対
し、周囲に水密音響絶縁体を介して感応板を支持させ、
その感応板の内側にAEセンサを取付けてある。
【0013】このように、AEセンサは、水密状態で、
かつ、音響を絶縁して支持された感応板に取付けられて
いるので、河水中にあって周囲の振動に影響を受けず、
感応板が受ける超音波を確実にAEセンサに伝えること
ができる。本発明の橋脚洗掘監視装置によれば、前記し
た構成により、構造簡単でありながら、橋脚周囲の河床
土の洗掘状態を正確に検知することができる。
【0014】本発明の橋脚洗掘監視装置において検知本
体に取付けられるセンサホルダの前面を、検知ホルダの
外面より後退された状態にしてセンサホルダを検知本体
に取付けた構成にすると、検知本体を河床土中に埋設す
るときなどにセンサホルダが衝撃を受けたりしてセンサ
部に悪影響を及ぼすのを防ぐことができるので好まし
い。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置の橋脚への設置状態
を示す図面である。図において、橋桁1は橋脚2に支持
されており、橋脚2は岩盤5上に設置され、周囲は河床
土4で支持されている。河床土4の上面には河水3が流
れている。
【0016】10は検知本体であり、例えば金属製のパ
イプからなり、橋脚2に近接して上下方向に設置され、
その下端は河床土4内に埋設し、固定されている。この
検知本体10の内部には後述するように超音波を受信す
るAE(Acoustic Emission)センサが長手方向に間隔
を保って複数個取付けられており、その上端は河水3上
に位置している。11は信号処理部であり、橋桁1の下
面に取付けられている。12は信号ケーブルであり、こ
の信号ケーブル12は検知本体10内部のAEセンサと
信号処理部11間を接続し、信号を伝達するものであ
る。
【0017】図2は上記検知本体10の構造を示す拡大
断面図である。なお検知本体10の形状はパイプ状でな
く角状であっても良いものである。13は感応部であ
り、例えば円形状をしており、その周囲には水密音響絶
縁体14で検知本体10から音響的に絶縁されて、か
つ、水密に取付けられている。この水密音響絶縁体14
は、例えばゴム系のOリング等が用いられる。
【0018】15はAEセンサであり、感応部13に取
付けられ、感応部13での河水の流れによる摩擦音や振
動による超音波を検出するものである。感応部13とA
Eセンサ15は、所定の間隔dを保って水密音響絶縁体
14を介して検知本体10の長手方向に複数個取付けら
れており、それぞれ信号ケーブル12で信号処理部11
へ接続されている。
【0019】感応部13は図2に略式で表示してある
が、検知本体10に取付けられた感応部13の具体的構
造は、図3の断面図で示すとおりである。図3におい
て、検知本体10には、管外壁を貫いて所定の大きさの
穴が形成され、その穴内に中空のセンサホルダ16がね
じ込まれて取付けられている。センサホルダ16と検知
本体10の穴の間にはシール材25が充填され検知本体
10の内部の水密を維持するようにしている。
【0020】センサホルダ16の中空内には感応板17
が嵌め込まれており、センサホルダ16と感応板17の
間には3個のOリング18,19,20が嵌入されてい
て、これらのOリング18,19,20は、本発明にい
う水密音響絶縁体を構成していて、感応板17にセンサ
ホルダ16側から音響が伝わらないようにするとともに
センサホルダ16と感応板17の間の水密を保ってい
る。
【0021】センサホルダ16の内面と感応板17の外
面には図に示すように段部が形成され、各Oリングはそ
れらの段部に保持されている。感応板17の内側は、押
えスリーブ21を介してセンサホルダ16にねじ込まれ
たスリーブ押え22によって押されている。感応板17
の内側にAEセンサ15が取付けられ感応板17に伝わ
る超音波を感知する。なお、図3において23はセンサ
ホルダ16の取付穴であり、24はスリーブ押え22を
取付けるときに使う治具穴である。
【0022】感応板17の前面は、検知本体10及びセ
ンサホルダ16の前面より僅か後退された状態で保持さ
れていて、検知本体10を河床土中に埋めるときに感応
板17に無理な力が働かないようにしてある。本実施形
態による橋脚洗掘監視装置は以上の構成を有しており、
これによる河床土の洗掘状態の検知機能を図2によって
説明する。
【0023】図2において検知本体10は岩盤5に固設
されると共に河床土4に下部が埋設しており、AEセン
サ15は上部に<A>、下部に<B>がそれぞれ取付け
られている。河床土4は洗掘の状態によりその表面が変
化するが、図ではその変化の状態を(4)−A,(4)
−B,(4)−Cで3段階で表しており、(4)−Aが
洗掘が発生してない時の正常な河床土のレベル、(4)
−Bは洗掘が始まったレベル、(4)−Cが洗掘が進行
して危険レベルの状態をそれぞれ示している。
【0024】上記の状態をAEセンサ15との関係で説
明すると、河床土が(4)−Aの状態では、AEセンサ
15は2個共河床土内に完全に埋設しており、(4)−
Bの状態では上部のAEセンサ<A>15が河床土から
露出して河水に接する状態であり、下部のAEセンサ<
B>15は依然として完全に埋設されている。(4)−
Cの状態になると、上部のAEセンサ<A>15は完全
に河床土から露出して河水に完全に接し、下部のAEセ
ンサ<B>15も露出の状態にある。
【0025】図5は上記に説明した図2に示す河床土の
(4)−A,(4)−B,(4)−Cの各レベルでのA
Eセンサ15の検知信号図であり、(a)では河床土が
(4)−Aの状態の時のAEセンサ15の信号で、AE
センサ15は<A>,<B>共に河床土中に埋設してい
るのでAEセンサ15は<A>,<B>共超音波信号を
検知していない。
【0026】(b)では河床土が(4)−Bの状態であ
り、上部のAEセンサ<A>15は感応部13を介して
河水の流れによる摩擦で発生する超音波を検知し始める
が、下部のAEセンサ<B>15は依然として河床土中
にあるので超音波信号は検出していない。
【0027】(c)では河床土が(4)−Cの状態であ
り、上部AEセンサ<A>15は、下部AEセンサ<B
>15共に感応部13を介して河水の流れによる摩擦に
よって生ずる超音波を検出している。これらの(a),
(b),(c)図に示した各AEセンサ15の超音波信
号の検出状態により河床土の洗掘によるレベルが検出で
きるので、信号処理部11において洗掘状態の判定を行
うことができる。
【0028】次に、上記構成の橋脚洗掘監視装置の作用
を更に詳しく説明する。まず、検知本体10にはAEセ
ンサ15が長さ方向に所定の距離dで配置されており、
AEセンサ15が取付けられた感応板17は検知本体1
0の管壁とは水密音響絶縁体14で音響的に絶縁されて
おり、このような検知本体10を図1に示すように河床
に打ち込む。
【0029】AEセンサ15は河床土の洗掘の状況に応
じて図2、図5で説明したように感応板17と水流中の
固形物(土砂、石等)との摩擦で発生する超音波を検知
する。土中内のAEセンサ15は、図5に示す(4)−
Aや(4)−Bのセンサ<B>のように摩擦作用が無い
状態のため超音波の発生がなく、出力信号は「0」であ
り、洗掘が始まれば土中のAEセンサ15は徐々に水流
にさらされ、このためAEセンサ15は、図5の(4)
−Bや(4)−Cに示すように水流中の土砂(いわゆる
濁水)による摩擦作用により超音波を発生するようにな
る。
【0030】発生信号のレベルは濁水濃度(土砂量が多
量)が高く、流速が速い程高出力となる。この発生音響
信号は当初土中にあったAEセンサ15が水流にさらさ
れたことを意味し、洗掘開始と判断される。従って、検
知本体10を設置する場合、AEセンサ15の位置と土
中深さをあらかじめ規定しておくことにより、AEセン
サ15の感応信号の発生状態とそのセンサ位置から洗掘
の有無と洗掘の深さが判定できる。
【0031】上記のようにAEセンサ<A>15とAE
センサ<B>15からの検出信号は、電気信号に変換さ
れ、信号ケーブル12により信号処理部11に導かれ、
信号処理部11では洗掘状態を判定する。判定は図5に
示すようにAEセンサ15からの検出信号が図5(a)
の状態であれば「安全」、図5(b)の状態であれば
「警報」、図5(c)の状態であれば「危険警報」と判
定し、適宜表示する。
【0032】次に、図4は、他の実施形態における感応
部の構成を示す図3と同様の断面図である。本実施形態
は、センサホルダ16と感応板17との間に2個のOリ
ング19,20を配設してある点を除き、他は図1のも
のと実質同一である。これは構造をより簡単にしてある
が、橋脚の洗掘状態監視作用は前記したと同様に行うこ
とができる。
【0033】以上説明した実施形態によれば、河水が濁
流であったり、浮遊物が多量に存在する状態において
も、これらの悪条件にかかわりなく、AEセンサ15を
複数個組み込んだ検知本体10を用いることにより、河
床土4の洗掘状態が高感度で正確に監視でき、洗掘発生
時には警報を出すことができるものである。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による橋脚
洗掘監視装置は、橋脚に近接し同橋脚周囲の河床土に下
端部を埋設した検知本体と、同検知本体の長さ方向に互
いに間隔を保って、かつ、前記河床土中に埋設される位
置に配設されたセンサホルダと、周囲に水密音響絶縁体
を介して前記センサホルダに支持された感応板と、同感
応板の内側にそれぞれ取付けたAEセンサを有してい
る。
【0035】本発明のこの装置によれば、AEセンサを
取付けた感応板は水密音響絶縁体を介してセンサホルダ
に支持されていて、橋脚周囲の河床土中に下端部を埋設
しても周囲の音響に影響されずに、内部の水密を保持し
た状態で橋脚洗掘を確実に検知できる。しかも、本発明
による装置は、基本的には検知本体、センサホルダ、感
応板、及びAEセンサ等から構成された簡単な構成で保
守性も良く、かつ安価である。
【0036】また、本発明による橋脚洗掘監視装置にお
いてセンサホルダの前面が前記検知本体の外面より後退
された状態にして検知本体に取付けた構成としたもので
は、検知本体を河床土に埋設するときに感応部を損傷し
ない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による橋脚洗掘監視装置
の構成を示す断面図。
【図2】図1の装置で用いられている検知本体の構造を
示す断面図。
【図3】図2における感応部の構造を拡大して示す断面
図。
【図4】感応部の他の実施形態を示す図3と同様の断面
図。
【図5】図1の橋脚洗掘監視装置による洗掘の検知態様
を説明するための検知信号図。
【符号の説明】
1 橋桁 2 橋脚 3 河水 4 河床土 5 岩盤 10 検知本体 11 信号処理部 12 信号ケーブル 13 感応部 14 水密音響絶縁体 15 AEセンサ 16 センサホルダ 17 感応板 18 Oリング 19 〃 20 〃 21 押えスリーブ 22 スリーブ押え 23 取付穴 24 治具穴 25 シール材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勝彦 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 橋脚に近接し同橋脚周囲の河床土に下端
    部を埋設した検知本体と、同検知本体の長さ方向に互い
    に間隔を保って、かつ、前記河床土中に埋設される位置
    に配設されたセンサホルダと、周囲に水密音響絶縁体を
    介して前記センサホルダに支持された感応板と、同感応
    板の内側にそれぞれ取付けたAEセンサを有することを
    特徴とする橋脚洗掘監視装置。
  2. 【請求項2】 前記センサホルダをその前面が前記検知
    本体の外面より後退された状態にして同検知本体に取付
    けてなることを特徴とする請求項1に記載の橋脚洗掘監
    視装置。
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