JP6236413B2 - Deformation monitoring method for road bridge deck - Google Patents
Deformation monitoring method for road bridge deck Download PDFInfo
- Publication number
- JP6236413B2 JP6236413B2 JP2015124562A JP2015124562A JP6236413B2 JP 6236413 B2 JP6236413 B2 JP 6236413B2 JP 2015124562 A JP2015124562 A JP 2015124562A JP 2015124562 A JP2015124562 A JP 2015124562A JP 6236413 B2 JP6236413 B2 JP 6236413B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deformation
- fourier spectrum
- progress
- spectrum ratio
- monitoring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、道路橋のコンクリート床版に発生するひび割れ等の損傷の進展を、通行車両による振動を活用して検知する道路橋床版の変状監視方法に関するものである。 The present invention relates to a road bridge deck deformation monitoring method for detecting the progress of damage such as cracks occurring in a concrete floor slab of a road bridge by utilizing vibration caused by a passing vehicle.
従来から、道路橋におけるコンクリート床版の安全性を確保するために、基本的には近接目視による点検が行われている。
しかしながら、このようなコンクリート床版においては、走行車両の繰り返し荷重による疲労、あるいはコンクリートや鉄筋の経年劣化によりコンクリート内部にひび割れが発生して進展する場合があり、これら内部のひび割れは目視では把握することができない。
Conventionally, in order to ensure the safety of concrete slabs on road bridges, close visual inspection is basically performed.
However, in such concrete slabs, fatigue may occur due to fatigue caused by repeated loading of the traveling vehicle or aging of concrete and reinforcing bars, and cracks may develop inside the concrete, and these internal cracks can be grasped visually. I can't.
また、コンクリート表面のひび割れ幅も小さく、目視点検により的確にひび割れの進展を把握することが困難な場合が多い。 In addition, the crack width of the concrete surface is small, and it is often difficult to accurately grasp the progress of the crack by visual inspection.
そこで、上記コンクリート床版にひずみゲージや亀裂変位計を設置して、歪みやひび割れ幅を測定する方法や、光ファイバーを用いて歪みやひび割れ幅を測定する技術、AE波(アコースティック エミッション)を測定することにより損傷の発生を検知する技術、構造物の固有振動数の変化に着目して構造物の健全性を評価する方法などの様々な変状監視技術が開発されている。 Therefore, strain gauges and crack displacement meters are installed on the above concrete slabs to measure strain and crack width, to measure strain and crack width using optical fiber, and to measure AE waves (acoustic emission). Various deformation monitoring techniques have been developed, such as a technique for detecting the occurrence of damage by this method and a method for evaluating the soundness of a structure by paying attention to changes in the natural frequency of the structure.
ところが、ひずみゲージや亀裂変位計を用いる方法は、特定の部位やひび割れを監視するもので、センサが配置されている箇所以外での変状の発生や進展を把握できない。また、光ファイバーを用いる技術は、光ファイバーを設置した場所の変位を測定するものであるため、センサが配置されている箇所以外での変状の発生や進展を把握できず、またコンクリート内部のひび割れ発生、進展を監視することもできないという問題点がある。 However, the method using a strain gauge or a crack displacement meter monitors a specific part or crack, and cannot grasp the occurrence or progress of deformation other than the part where the sensor is arranged. In addition, since the technology using optical fibers measures the displacement of the place where the optical fiber is installed, it is impossible to grasp the occurrence and progress of deformation outside the location where the sensor is located, and cracks inside the concrete will occur. However, there is a problem that progress cannot be monitored.
さらに、AE法にあっては、コンクリート内部の損傷を検知することはできるものの、広範囲を対象とする場合には多数のセンサを配置する必要があり、コストが嵩むとともに、ノイズの影響を受けやすく、道路橋床版のように常に大きな振動が発生している場合には、ノイズ対策が課題となる。また、構造物の固有振動数を用いる方法は、固有振動数の評価精度の点から、変状の進行性を監視することができないという問題点がある。 In addition, the AE method can detect damage inside the concrete, but if it covers a wide area, it is necessary to place a large number of sensors, which increases costs and is susceptible to noise. When large vibrations are always generated like road bridge decks, noise countermeasures are an issue. Further, the method using the natural frequency of the structure has a problem that the progress of deformation cannot be monitored from the viewpoint of the evaluation accuracy of the natural frequency.
一方、本発明者等は、先に下記特許文献1において、新幹線や在来線などの鉄道トンネルのコンクリート片の剥落を未然に防ぐためのトンネル覆工の変状監視方法として、列車が軌道を走行する際に発生する振動により、鉄道トンネル覆工に伝播する振動の加速度の周波数特性、センサ間の伝播速度を繰り返し計測して蓄積し、蓄積されたデータから逸脱した加速度の周波数特性を検知することにより、鉄道トンネル覆工に生じた変状の進行を監視する方法を提案した。
On the other hand, the present inventors previously described in
また、下記特許文献2においては、コンクリート表面に金属板が一体化され且つコンクリート内部に補強金属部材が配設されたコンクリート構造物における金属腐食検査方法として、金属板の表面側から内面側へ低周波超音波(25kHz〜250kHz)を発信しその反射波を受信することにより腐食生成物及び空隙の有無を検知するとともに、金属板の表面側から内面側へ高周波超音波(500kHz〜2MHz)を発信しその反射波を受信することにより金属板の板厚減少を検知する方法が開示されている。
In
しかしながら、これらの従来技術を道路橋床版の変状監視方法に適用しようとすると、上記特許文献1に記載の発明にあっては、対象とする振動は100Hz〜1kHzの範囲で50dbを超えるレベルの加速度を対象とし、得られた加速度の周波数特性に着目しているが、道路橋床版においては、加速度の周波数特性自体、走行車両の種別や走行速度によって形状が異なるために、道路橋のコンクリート床版の変状監視に適さないという問題点がある。
However, if these prior arts are applied to the road bridge deck deformation monitoring method, in the invention described in
他方、上記特許文献2に記載の発明においては、金属板の腐食および板厚減少を検知する技術であって超音波探触子から発振された反射波を受信することを基本としているために、探触子の直上の変化しか捉えることができず、よってコンクリート床版に生じるひび割れのように、予めひび割れが生じる箇所が判らない場合は適用することができない。
On the other hand, in the invention described in the above-mentioned
また、道路橋床版の疲労ひび割れは、床版に対して鉛直方向に生じるひび割れも多く、このようなひび割れの延長方向は、探触子からの振動の発振方向と整合していることから、ひび割れの発生や進展は検知できないうえに、探触子により超音波を発信して局所的な探傷を行うものであるために、道路橋床版のような広範囲のモニタリングには適用することができない。 In addition, fatigue cracks in road bridge decks are often generated in the vertical direction with respect to the deck, and the extension direction of such cracks is consistent with the oscillation direction of vibration from the probe. In addition to detecting the occurrence and progress of cracks, the probe cannot be applied to wide-area monitoring such as road bridge decks because it uses a probe to transmit ultrasonic waves for local flaw detection. .
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な装置によって道路橋床版を連続的に監視することができるとともに、微細な変状の進展から対策の検討が必要となる著しい変状に至るまでの前兆を捉えることが可能になる道路橋床版の変状監視方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to continuously monitor a road bridge deck with a simple device, and it is a significant change that requires examination of countermeasures from the progress of fine deformation. It is an object of the present invention to provide a method for monitoring the deformation of a road bridge deck that makes it possible to capture the signs of the failure.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、道路橋の床版に間隔をおいて設置された2つ以上の加速度センサにより通行車両の走行に起因する上記床版の振動加速度を測定し、上記測定によって得られた加速度時刻歴データを用いてフーリエ変換による0〜4000Hzの高周波数までの範囲のフーリエスペクトルを算出し、次いで2つの上記加速度センサ間のフーリエスペクトル比を算出して、当該フーリエスペクトル比の変化に基づいて上記床版における第1の変状の進展を監視するとともに、上記測定によって得られた上記加速度時刻歴データを用いて0〜20Hzの低周波数までの範囲の上記フーリエスペクトル比を算出し、当該フーリエスペクトル比の変化に基づいて第1の変状よりも大きな第2の変状に至る挙動を監視することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記フーリエスペクトル比から算出される下記進行性指標R、
y:xの状態から時間が経過した後の2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値 Cov(x、y):xとyとの共分散
σx、σy:x、yの標準偏差
の増加によって上記第1の変状の進展を評価することを特徴とするものである。
Further, in the invention described in
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、上記進行性指標Rが、0.4〜0.6の範囲の設定値を超えた際に、元となる状態における2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値xを、上記設定値を超えた後に初期値として再度設定して監視を継続することを特徴とするものである。
Furthermore, in the invention according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、上記フーリエスペクトル比から算出される下記進行性指標E、
Zn:Z0の状態から時間が経過した後の2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値
A:a=0(Hz)〜b=20(Hz)間のZnの合計値
B:a=0(Hz)〜b=20(Hz)間のZ0の合計値
の増加によって上記第2の変状に至る挙動を監視することを特徴とするものである。
Further, in the invention according to
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、上記2つの上記加速度センサのうちの一方として、上記床版の中央部に設置した加速度センサを用いることを特徴とするものである。
The invention according to
通行車両によって道路橋床版に生じる振動は、時間帯や、通行車両の重量や速度によって異なるため、計測した上記振動の加速度のフーリエスペクトルは、時間帯等によって異なっている。これに対して、道路橋床版におけるひび割れの幅や長さの潜在的な進展、はく離・はく落等の変状の進展は、振動の境界条件に変化を与えることから、対象物の振動の伝達特性に変化が生じる。 Since the vibration generated in the road bridge deck by the passing vehicle differs depending on the time zone and the weight and speed of the passing vehicle, the Fourier spectrum of the measured acceleration of the vibration differs depending on the time zone. On the other hand, the potential development of crack width and length in the road bridge deck, and the development of deformation such as peeling and flaking change the boundary conditions of vibration, and therefore transfer the vibration of the object. Changes occur in the characteristics.
そして、請求項1〜5のいずれかに記載の発明においては、変状が進展しない状態では上記振動の伝達特性に基づいて一定の関係となる2点間のフーリエスペクトル比を用いて、上記道路橋床版における変状の発生や進展を監視しているために、ひび割れの長さの潜在的な進展、はく離・はく落等の変状の進展に起因する上記振動の伝達特性の変化を、常時把握することができる。 And in invention of any one of Claims 1-5, in the state where deformation does not progress, it uses the Fourier spectrum ratio between two points which become a fixed relationship based on the transmission characteristic of the said vibration, and the said road Because the occurrence and progress of deformation in the bridge deck are monitored, changes in the transmission characteristics of the above vibrations caused by potential progress in crack length, progress of deformation such as peeling and flaking are constantly observed. I can grasp it.
この際に、振動の波長が変化の進展長さより大きすぎると僅かな変状の進展を振動の伝達特性の変化で検知することが難しくなるのに対して、本発明においては、上記測定によって得られた0〜4000Hzといった高い周波数帯までの範囲を考慮しているために、潜在的あるいは局所的な微細な変状(第1の変状)の進展を監視することができる。 At this time, if the vibration wavelength is too larger than the change propagation length, it is difficult to detect a slight deformation progress by a change in vibration transfer characteristics. Since the range up to a high frequency band of 0 to 4000 Hz is taken into consideration, the progress of the potential or local fine deformation (first deformation) can be monitored.
また、後述する本発明者等による床版の輪荷重走行試験時の検証の結果、上記測定によって得られた0〜20Hzの比較的低い周波数までの範囲のフーリエスペクトル比に着目することにより、床版に対策の検討が必要となる著しい変状(第2の変状)が生じる前に、その兆候を事前に把握し得るとの知見を得た。 In addition, as a result of verification at the time of the wheel load running test of the floor slab by the inventors, which will be described later, by paying attention to the Fourier spectrum ratio in the range up to a relatively low frequency of 0 to 20 Hz obtained by the above measurement, We obtained knowledge that the signs can be grasped in advance before the plate has undergone significant changes (second change) that require countermeasures.
したがって、道路橋床版における第1の変状の発生、進展を常時監視することができることに加えて、0〜20Hzの低周波数までの範囲のフーリエスペクトル比の変化を監視することにより、さらに上記第2の変状の進展を監視することができ、よって床版に対策の検討が必要となる著しい変状が生じる前に、その兆候を事前に検知することが可能となる。 Therefore, in addition to being able to constantly monitor the occurrence and progress of the first deformation in the road bridge deck, by further monitoring the change in the Fourier spectrum ratio in the range from 0 to 20 Hz, further The progress of the second deformation can be monitored, so that the sign can be detected in advance before a significant deformation occurs on the floor slab that requires countermeasures to be examined.
さらに、道路橋床版における交通振動は常時発生しているために、加速度センサおよび制御装置を設置して自動で測定および演算処理を行うことにより、簡易な装置によって道路橋床版の振動データの蓄積と監視を行うことができ、この結果、常時微細な変状の進展から対策の検討が必要となる著しい変状に至るまでの前兆を捉えることが可能になる。 In addition, since traffic vibrations on road bridge decks are constantly generated, acceleration sensors and control devices are installed, and automatic measurement and calculation processes are performed. Accumulation and monitoring can be performed, and as a result, it is possible to grasp the precursors from the progress of minute changes to the significant changes that require examination of countermeasures.
また、フーリエスペクトル比の変化に基づいて第1の変状および第2の変状の進展を監視するに際して、請求項2または4に記載の発明のような進行性指標Rおよび進行性指標Eを用いれば、高い精度で振動の伝達特性の変化、すなわち第1および第2の変状の進展を把握することができる。
Further, when monitoring the progress of the first deformation and the second deformation based on the change of the Fourier spectrum ratio, the progress index R and the progress index E as in the invention of
この際に、進行性指標Rは、微細な変状の進展を把握することができる反面、大きな数値になった場合に精度が低下する傾向にあることから、請求項3に記載の発明のように、予め設定した0.4〜0.6の範囲の値を超えた後に、元となる状態における2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値(初期値)xを再度設定して監視を継続することが好ましい。 At this time, the progress index R can grasp the progress of fine deformation, but has a tendency to decrease in accuracy when it becomes a large numerical value. Then, after exceeding a preset value in the range of 0.4 to 0.6, the natural logarithm value (initial value) x of the Fourier spectrum ratio between the two points in the original state is set again for monitoring. It is preferable to continue.
さらに、請求項5に記載の発明によれば、フーリエスペクトル比を算出するための振動加速度を計測する2つの加速度センサのうちの一方として、より大きな加速度が生じる床版の中央部に設置したものを用いているために、変状感知の精度を一層高めることが可能になる。
Further, according to the invention described in
以下、図1〜図3に基づいて、本発明に係る道路橋床版の変状監視方法の一実施形態について説明する。
この変状監視方法においては、図1および図2に示すように、道路橋の梁1間に架設されたコンクリート床版2の下面の車両の走行方向に間隔をおいた複数(図では3)箇所P1〜P3に、それぞれ加速度センサ3を設置する。この際に、3つの加速度センサ3を、コンクリート床版2の下面であって、走行方向の両端部P1、P3および中央部P2に設置する。
Hereinafter, based on FIGS. 1-3, one Embodiment of the deformation | transformation monitoring method of the road bridge deck according to this invention is described.
In this deformation monitoring method, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a plurality of (3 in the figure) spaced in the traveling direction of the vehicle on the lower surface of the
さらに、コンクリート床版2の下面に、これら加速度センサ3からの検出信号に基づいて、後述する進行性指標Rおよび進行性指標Eを所定の時間間隔で自動的に算出するとともに、その結果のデータを蓄積するための制御装置4を設置する。
Further, on the lower surface of the
そして、上記加速度センサ3によって、図3に示すように、コンクリート床版2上を走行する車両によって生じる振動の加速度を測定する。この際に、0〜4000Hzの周波数範囲の加速度を、例えば12kHz以上のサンプリング間隔で数分(1〜3分程度)間測定して、時刻歴データとして制御装置4に保存する。
The
次いで、制御装置4において、0〜4000Hzの高周波数までの範囲の加速度の時刻歴データを用いてフーリエ変換によるフーリエスペクトルを算出し、さらに2つの加速度センサ3間のフーリエスペクトル比を算出して平滑化する。この際に、一方の加速度センサ3として、床版2の中央部P2に設置したものを用いる。そして、得られたフーリエスペクトル比から、下式(1)によって進行性指標Rを算出する。
Next, the
ここで、xは、元となる状態における2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値(初期値)、yは、xの状態から時間が経過した後の2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値、Cov(x、y)は、xとyとの共分散、σx、σyは、それぞれx、yの標準偏差である。 Here, x is a natural logarithm value (initial value) of the Fourier spectrum ratio between the two points in the original state, and y is the Fourier spectrum ratio between the two points after a lapse of time from the state of x. The natural logarithm value, Cov (x, y) is the covariance between x and y, and σ x and σ y are the standard deviations of x and y, respectively.
そして、算出された進行性指標Rによって、微細な変状(第1の変状)の進展を監視する。ちなみに、上記進行性指標Rが経時的に増加した場合には、微細な変状が進展していることが想定される。この時点において、重点的に監視が必要か否かを判定することができる。 Then, the progress of the minute deformation (first deformation) is monitored by the calculated progress index R. Incidentally, when the progress index R increases with time, it is assumed that fine deformation has progressed. At this point, it can be determined whether or not monitoring is necessary.
そして、上記進行性指標Rが増加して大きな数値となると、当該進行性指標Rの精度が低下する。そこで、予め上記進行性指標Rの上限値を0.4〜0.6の範囲の値(例えば0.5)に設定しておき、当該設定値を超えた際に、上記(1)式における元となる状態における2点間のフーリエスペクトル比の自然対数値xを、上記設定値を超えた後に初期値として再度設定して進行性指標Rを算出し、上記変状の進展の監視を継続する。 And if the said progress parameter | index R increases and becomes a big numerical value, the precision of the said progress parameter | index R will fall. Therefore, the upper limit value of the progressive index R is set to a value in the range of 0.4 to 0.6 (for example, 0.5) in advance, and when the set value is exceeded, the above formula (1) The natural logarithm value x of the Fourier spectrum ratio between two points in the original state is set again as the initial value after exceeding the set value, the progress index R is calculated, and the progress of the deformation is continuously monitored. To do.
また、これと併行して、上述した0〜4000Hzの高周波数までの範囲の加速度の時刻歴データを用いて、100〜200Hz程度のサンプリング間隔のデータを作成する。そして、同様に上記2点間のフーリエスペクトル比を算出して平滑化した後に、下式(2)によって床版2の著しい劣化進行(第2の変状)を評価するための進行性指標Eを算出する。
In parallel with this, data of a sampling interval of about 100 to 200 Hz is created using the above-described time history data of acceleration ranging from 0 to 4000 Hz. Similarly, after calculating and smoothing the Fourier spectrum ratio between the two points, the progress index E for evaluating the significant deterioration progress (second deformation) of the
ここで、Z0は、元となる状態における2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値、Znは、Z0の状態から時間が経過した後の2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値、Aは、a=0(Hz)〜b=20(Hz)間のZnの合計値、Bは、a=0(Hz)〜b=20(Hz)間のZ0の合計値である。 Here, Z 0 is the natural logarithmic value of the Fourier spectrum ratio between the two points in the original state, and Z n is the natural value of the Fourier spectrum ratio between the two points after a lapse of time from the Z 0 state. logarithm, a is, a = 0 (Hz) ~b = 20 (Hz) the total value of Z n between, B is, a = 0 (Hz) ~b = 20 (Hz) total value of Z 0 between It is.
そして、得られた進行性指標Eが増加した際に、床版2の劣化が著しく進行したと判断して詳細な対策等を検討する。
Then, when the obtained progress index E increases, it is determined that the deterioration of the
以上説明したように、上記道路橋床版の変状監視方法によれば、道路橋床版2に設置した複数の加速度センサ3によって当該床版2上を走行する車両によって生じた0〜4000Hzの高周波数までの範囲の振動加速度を測定し、当該加速度のフーリエスペクトルから2点間のフーリエスペクトル比を求めて進行性指標Rを算出し、この進行性指標Rの増加を監視することにより道路橋床版2における変状の発生や進展を判断しているために、ひび割れの長さの潜在的あるいは局所的な進展、はく離・はく落等の微細な第1の変状を高い精度で常時把握することができる。
As described above, according to the above-described road bridge deck deformation monitoring method, a plurality of
さらに、道路橋床版2における微細な上記第1の変状の発生、進展を常時監視することができることに加えて、0〜20Hzの低周波数までの範囲のフーリエスペクトル比から進行性指標Eを算出して、当該進行性指標Eの増加により、床版の変状が顕著になって対策の検討が必要となる著しい変状に至る第2の変状も把握することができるために、当該第2の変状を監視することにより、床版2に対策の検討が必要となる著しい変状が生じる前に、その兆候を事前に検知することができる。
Furthermore, in addition to being able to constantly monitor the occurrence and progress of the above-mentioned fine first deformation in the
加えて、道路橋床版2における交通振動は常時発生しているために、加速度センサ3および制御装置4を設置して自動で測定および演算処理を行うことにより、簡易な装置によって道路橋床版2の振動データの蓄積と監視を行うことができ、この結果、常時微細な変状の進展から対策の検討が必要となる著しい変状に至るまでの前兆を捉えることが可能になる。
In addition, since traffic vibrations are constantly generated in the
実橋梁のコンクリート床版において交通振動の加速度を測定した。対象とした床版は幅20m×延長35mであり、床版下面に2つの加速度センサを15m間隔で設置した。
上記加速度センサによって測定した振動加速度のうち高周波数帯まで(0〜4,000Hz)を対象として、上記(1)式を用いて変状進行性指標Rを算定した。なお、振動加速度は、一日に15回計測した。
The acceleration of traffic vibration was measured on the concrete slab of a real bridge. The target floor slab was 20m wide x 35m long, and two acceleration sensors were installed at 15m intervals on the bottom of the floor slab.
The deformation progress index R was calculated using the above equation (1) for the vibration acceleration measured by the acceleration sensor up to a high frequency band (0 to 4,000 Hz). The vibration acceleration was measured 15 times a day.
15回の計測の各々の間は短時間であることから、この間の床版には変状の進展は無いものと考えられる。図4はこの結果を示すものであり、変状進行性指標Rの値は0.1未満となっており、床版に変状が生じない場合は、安定して小さな値を示すことが確認された。 Since each of the 15 measurements is a short time, it is considered that there is no progress of deformation in the floor slab during this period. FIG. 4 shows this result, and the value of the deformation progress index R is less than 0.1, and it was confirmed that when the floor slab is not deformed, it stably shows a small value. .
次いで、コンクリート床版を模した供試体を用いて輪荷重走行試験を実施した。上記供試体の寸法は2.8m×4.5mであり、2つの加速度計を1.8m間隔で設置した。
ここで、輪荷重走行試験とは、供試体上に輪荷重(鉄輪)を往復運動させて鉛直荷重を載荷するものである。この試験においては、鉛直荷重を157kN〜353kNに段階的に増加させた。また、輪荷重の速度は最大25往復/分(50回/分)である。
Next, a wheel load running test was carried out using a specimen simulating a concrete slab. The dimensions of the specimen were 2.8m x 4.5m, and two accelerometers were installed at 1.8m intervals.
Here, the wheel load running test is a test in which a vertical load is loaded by reciprocating a wheel load (iron wheel) on a specimen. In this test, the vertical load was increased stepwise from 157 kN to 353 kN. The maximum wheel load speed is 25 reciprocations / minute (50 times / minute).
図5は、上記試験における床版への繰り返し荷重の載荷回数と、床版の中央の変位、および高周波数帯まで(0〜4,000Hz)を対象とした振動加速度の周波数特性に基づく進行性指標Rの関係を示すものである。図中横軸は、繰り返し載荷回数である。 Fig. 5 shows the progress index based on the frequency characteristics of the vibration acceleration for the number of repeated loads on the slab in the above test, the displacement of the center of the slab and the high frequency band (0 to 4,000Hz). This shows the relationship of R. In the figure, the horizontal axis represents the number of repeated loadings.
載荷開始時点での指標値がゼロであり、図5に見られるように、そこから試験が進行して床版のひび割れ発生、進展に伴い床版中央変位が増加するとともに、進行性指標Rの値が増加することが判る。 The index value at the start of loading is zero, and as shown in FIG. 5, the test progresses from there, cracking of the floor slab occurs, the center displacement of the slab increases, and the progress index R It can be seen that the value increases.
また、図5において、載荷回数が5万回から10万回の間および20万回から25万回の間において、床版のひび割れが進展しているにも拘わらず進行性指標Rの値が減少していることから明らかなように、進行性指標Rは大きな数値となった場合には精度が低下する。 Further, in FIG. 5, the value of the progress index R is in spite of the progress of cracking of the slab when the loading frequency is between 50,000 times and 100,000 times and between 200,000 times and 250,000 times. As is clear from the decrease, the accuracy decreases when the progress index R becomes a large numerical value.
図6は、このような精度の低下を防ぐために、上述したコンクリート床版を模した供試体の輪荷重走行試験における進行性指標Rを算出する時に、基準とする状態(ここでは載荷回数)を変えた場合を示すものである。 FIG. 6 shows a reference state (here, the number of times of loading) when calculating the progress index R in the wheel load running test of the specimen simulating the concrete floor slab described above in order to prevent such a decrease in accuracy. The case where it changed is shown.
図6に見られるように、進行性指標Rが0.4〜0.5を上回った場合に、指標の基準とする状態を現時点の状態に再度設定することにより、変状の進展とともに進行性指標が増加しており、これにより精度良く継続して変状進展を監視できることが判る。 As shown in FIG. 6, when the progress index R exceeds 0.4 to 0.5, the progress index increases as the deformation progresses by setting the state of the index as the current state again. This shows that the progress of deformation can be monitored continuously with high accuracy.
次に、低周波数帯(0〜20Hz)までの範囲を対象とした変状進行性指標Eについても、実橋梁のコンクリート床版において交通振動の加速度を測定し、変状が変化していない場合の安定性について確認した。図7は、上記(2)式により変状の進行性指標Eを算定した結果を示すものである。 Next, with regard to the deformation progress index E for the range up to the low frequency band (0 to 20 Hz), the acceleration of traffic vibration is measured on the concrete floor slab of the actual bridge, and the deformation does not change The stability was confirmed. FIG. 7 shows the result of calculating the deformability progress index E by the above equation (2).
変状進行性指標Eは、測定1回目のフーリエスペクトル比Zの合計値Bを初期値として、Bに対するAの比としているので、周波数特性に変化が無い場合にはEが1.0となる。図7において、進行性指標Eは1.0前後となっており、床版の状態に変化が無いとほぼ一定の値となることが判る。 Since the transformation progress index E is the ratio of A to B with the total value B of the Fourier spectrum ratio Z of the first measurement as the initial value, E is 1.0 when there is no change in the frequency characteristics. In FIG. 7, the progress index E is around 1.0, and it can be seen that if there is no change in the state of the floor slab, it becomes a substantially constant value.
次いで、図8は、コンクリート床版を模した供試体の輪荷重走行試験における、低周波数帯(0〜20Hz)を対象とした振動加速度の周波数特性に基づく進行性指標Eの値の変化を示すものである。低周波数帯を対象とした指標値により、供試体が終局状態に近づく前兆を検知できる結果となっている。 Next, FIG. 8 shows a change in the value of the progress index E based on the frequency characteristics of vibration acceleration in a low frequency band (0 to 20 Hz) in a wheel load running test of a specimen simulating a concrete floor slab. Is. The index value for the low frequency band indicates that the sign that the specimen is approaching the final state can be detected.
2 コンクリート床版
3 加速度センサ
4 制御装置
2
Claims (5)
上記測定によって得られた加速度時刻歴データを用いてフーリエ変換による0〜4000Hzの高周波数までの範囲のフーリエスペクトルを算出し、次いで2つの上記加速度センサ間のフーリエスペクトル比を算出して、当該フーリエスペクトル比の変化に基づいて上記床版における第1の変状の進展を監視するとともに、
上記測定によって得られた上記加速度時刻歴データを用いて0〜20Hzの低周波数までの範囲の上記フーリエスペクトル比を算出し、当該フーリエスペクトル比の変化に基づいて第1の変状よりも大きな第2の変状に至る挙動を監視することを特徴とする道路橋床版の変状監視方法。 Measure the vibration acceleration of the floor slab caused by the running of the passing vehicle with two or more acceleration sensors installed at intervals on the floor slab of the road bridge,
Using the acceleration time history data obtained by the above measurement, a Fourier spectrum in a range from 0 to 4000 Hz by Fourier transform is calculated, and then a Fourier spectrum ratio between the two acceleration sensors is calculated. Monitoring the progress of the first deformation in the floor slab based on the change in spectral ratio;
The Fourier spectrum ratio in the range from 0 to 20 Hz is calculated using the acceleration time history data obtained by the measurement, and a larger number than the first deformation is calculated based on the change in the Fourier spectrum ratio. 2. A method for monitoring the deformation of a road bridge deck characterized by monitoring the behavior leading to the deformation of 2.
y:xの状態から時間が経過した後の2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値 Cov(x、y):xとyとの共分散
σx、σy:x、yの標準偏差
の増加によって上記第1の変状の進展を評価することを特徴とする請求項1に記載の道路橋床版の変状監視方法。 The following progress index R calculated from the Fourier spectrum ratio:
y: natural logarithm of the Fourier spectrum ratio between two points after time has elapsed from the state of x Cov (x, y): covariance between x and y σ x , σ y : standard deviation of x, y 2. The method for monitoring a deformation of a road bridge deck according to claim 1, wherein the progress of the first deformation is evaluated by an increase in the number of the road bridges.
Zn:Z0の状態から時間が経過した後の2点間の上記フーリエスペクトル比の自然対数値
A:a=0(Hz)〜b=20(Hz)間のZnの合計値
B:a=0(Hz)〜b=20(Hz)間のZ0の合計値
の増加によって上記第2の変状に至る挙動を監視することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の道路橋床版の変状監視方法。 The following progress index E calculated from the Fourier spectrum ratio,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015124562A JP6236413B2 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Deformation monitoring method for road bridge deck |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015124562A JP6236413B2 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Deformation monitoring method for road bridge deck |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017009415A JP2017009415A (en) | 2017-01-12 |
| JP6236413B2 true JP6236413B2 (en) | 2017-11-22 |
Family
ID=57763611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015124562A Active JP6236413B2 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Deformation monitoring method for road bridge deck |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6236413B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108828076A (en) * | 2018-06-12 | 2018-11-16 | 石家庄铁路职业技术学院 | A kind of bridge quality analysis system and method based on image analysis |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106855456B (en) * | 2017-01-23 | 2019-03-19 | 中国机械工业集团有限公司 | Method for diagnosing vibration hazard cause of slope vehicle operation on structural floor slab |
| US10514363B2 (en) * | 2018-02-23 | 2019-12-24 | The Boeing Company | Laser ultrasound scanning for visualizing damage or irregularities |
| CN110738754B (en) * | 2019-07-16 | 2021-02-23 | 北京航空航天大学 | Vehicle kinematic segment extraction method, vehicle working condition analysis method and corresponding device |
| CN112813824B (en) * | 2020-12-31 | 2022-08-12 | 江苏中路工程技术研究院有限公司 | Device and method for monitoring relative vertical deformation rate between ribs of steel bridge deck |
| CN116447993B (en) * | 2022-11-29 | 2026-01-02 | 上海建工集团股份有限公司 | Intelligent monitoring system for deformation during rammed earth wall construction |
| CN119642733A (en) * | 2024-12-16 | 2025-03-18 | 河南省高速公路联网管理中心 | A bridge monitoring method, device, electronic equipment and storage medium |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2549482B2 (en) * | 1992-03-31 | 1996-10-30 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | Structure soundness determination device |
| BR9406836A (en) * | 1993-06-25 | 1996-04-16 | Peter O Paulson | Structure monitoring process and apparatus for checking reinforcement failure in the structure and apparatus for detecting the source of reinforcement failure in a structure |
| JP2002148244A (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-22 | Ohbayashi Corp | Concrete structure examining and diagnosing method |
| JP5636672B2 (en) * | 2009-12-25 | 2014-12-10 | 東電設計株式会社 | Tunnel lining deformation monitoring method |
| JP2014032123A (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Fukui Prefecture | Crack part evaluation method for ground surface reinforcement layer |
| JP6171214B2 (en) * | 2012-11-07 | 2017-08-02 | 飛島建設株式会社 | Nondestructive inspection system for structures using tomographic analysis |
| JP6159926B2 (en) * | 2013-03-11 | 2017-07-12 | 飛島建設株式会社 | Simultaneous identification method of transmission point and physical properties (degradation status) in elastic wave tomography performed on measurement object of inhomogeneous physical properties |
-
2015
- 2015-06-22 JP JP2015124562A patent/JP6236413B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108828076A (en) * | 2018-06-12 | 2018-11-16 | 石家庄铁路职业技术学院 | A kind of bridge quality analysis system and method based on image analysis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017009415A (en) | 2017-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6236413B2 (en) | Deformation monitoring method for road bridge deck | |
| Tang et al. | An experimental study of acoustic emission methodology for in service condition monitoring of wind turbine blades | |
| US8640544B2 (en) | Method for analyzing structure safety | |
| JP5636672B2 (en) | Tunnel lining deformation monitoring method | |
| US9581570B2 (en) | Determination of the remaining life of a structural system based on acoustic emission signals | |
| JPH02212734A (en) | Apparatus and method for detecting change in structual integrity of structural member | |
| JP5113874B2 (en) | Structural integrity monitoring system | |
| KR102197696B1 (en) | Structure health monitoring system using optic fiber-based hybrid nerve network sensor, and method for the same | |
| JP6314359B2 (en) | Method for evaluating changes in natural frequency of railway bridges | |
| EP3951344A1 (en) | Methods and systems for damage evaluation of structural assets | |
| JP6103578B2 (en) | Nondestructive inspection system, monitoring system, nondestructive inspection method and monitoring method for concrete structure using strain of concrete | |
| JP2014211333A (en) | Detached survey method and device inside concrete | |
| JP6684575B2 (en) | Synthetic concrete structure inspection method, soundness evaluation method, and inspection result display system | |
| RU2613624C1 (en) | Method for nondestructive ultrasonic inspection of water conduits of hydraulic engineering facilities | |
| JP2017187327A (en) | Crack diagnostic method and device | |
| Henault et al. | How to characterize the airtightness of containment structures. Overview of monitoring techniques tested on VeRCoRs Mock Up | |
| Lachinger et al. | Destructive Testing of the Pinkabach Railway Bridge–Large scale Testing of Sensor Systems for Fatigue Crack Monitoring and System Identification | |
| JP6989375B2 (en) | Gate pin inspection device and inspection method as a bearing member for radial gates | |
| KR100844893B1 (en) | Structure soundness monitoring device | |
| CN104297345A (en) | One-dimensional structure incontinuity on-line detection method | |
| RU2718839C1 (en) | Method of railway traffic safety provision | |
| JP6426568B2 (en) | Crack occurrence diagnosis method and crack occurrence diagnosis program | |
| Almeida Jr et al. | Brazilian bridges life cycle assessment using deterioration models | |
| Nowak | Diagnostic Procedures for Bridges | |
| Hafiz et al. | Capturing minute stress changes and residual stresses in structural concrete using the ultrasonic coda wave comparison technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170823 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20170823 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20170823 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170823 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20171016 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171024 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171030 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6236413 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |