(57)【要約】【課題】ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力の検査を簡易な方法で正確に行うことができるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法の提供。【解決手段】ＰＣ鋼棒ユニット１を外部からの振動が伝達されない状態で被設置部材に静置し、ＰＣ鋼棒ユニット１に振動を付与し、ＰＣ鋼棒ユニット１の振動に基づく振幅スペクトルを検出するとともにＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数を測定し、ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌを測定し、ＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数とユニット長Ｌから等価弾性波速度Ｖｉを求め、等価弾性波速度Ｖｉに基づいてＰＣ鋼棒ユニット１の緊張力を判定する。引張ＰＣ鋼棒２の内部に反力ＰＣ鋼棒３が挿入される二重構造のＰＣ鋼棒ユニット１であっても、簡易な方法で、適正に緊張力を判定することができる。【選択図】図１
2014010014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端が開放された筒状の引張ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が挿入され前記引張ＰＣ鋼棒の緊張力が緊張保持部材で保持されるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を検査するＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法であって、
前記ＰＣ鋼棒ユニットを外部からの振動が伝達されない状態で被設置部材に静置するユニット設置工程と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットに振動を付与するユニット振動付与工程と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットの振動に基づく振幅スペクトルを検出し前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数を測定する固有振動数測定工程と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットのユニット長を測定するユニット長測定工程と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数とユニット長から等価弾性波速度を求める等価弾性波速度演算工程と、
前記等価弾性波速度に基づいて前記ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を判定する緊張力判定工程と、
を備えたことを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記固有振動数測定工程で検出される振幅スペクトルに基づいて前記固有振動数の減衰状態を測定する減衰測定工程を備え、前記緊張力判定工程では、前記減衰測定工程で測定された減衰状態から緊張力の有無を判定することを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記ユニット設置工程は、前記被設置部材が剛性の高い架台であり、前記架台に前記引張ＰＣ鋼棒の複数箇所を線状部材で吊すことを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記ユニット振動付与工程は、軸部の先端に半球状の打撃部が設けられたハンマーで前記ＰＣ鋼棒ユニットの端部表面を軸方向に沿って打撃することを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記固有振動数測定工程は、前記ＰＣ鋼棒ユニットを振動させた際の加速度の応答波形を測定する波形測定工程と、前記応答波形のフーリエスペクトルを求める工程と、前記フーリエスペクトルから前記固有振動数を求める工程とを備えたことを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記減衰状態測定工程は、前記固有振動数ｆoの振幅から振幅の１／（２１／２）の点の振動数帯域幅Δｆ＝ｆ２−ｆ１を求め、前記振動数帯域幅Δｆと固有振動数ｆｏ×２との比として減衰定数を求めることを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記ユニット長をＬ、各次の固有振動数をｆｉ、次数をｎとすると、前記等価弾性波速度測定工程は、各次の等価弾性波速度Ｖｉを（１）の式から求める
Ｖｉ＝２×Ｌ×ｆｉ／ｎ            （１）
ことを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法において、
前記緊張力判定工程は、前記減衰状態測定工程で予め求められた減衰定数と緊張力との関係、並びに、前記等価弾性波速度測定工程で予め求められた等価弾性波速度と緊張力との関係から前記ＰＣ鋼棒ユニットに導入される緊張力を判定する
ことを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法。
【請求項９】
少なくとも一端が開放された筒状の引張ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が挿入され前記引張ＰＣ鋼棒の緊張力が緊張保持部材で保持されるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を検査するＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置であって、
前記ＰＣ鋼棒ユニットを外部からの振動が伝達されない状態で静置するための被設置部材と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットに振動を付与するユニット振動付与装置と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットの振動に基づく振幅スペクトルを検出し前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数を測定する固有振動数測定装置と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットのユニット長を測定するユニット長測定装置と、
前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数とユニット長から等価弾性波速度を求める等価弾性波速度演算部と、
前記等価弾性波速度に基づいて前記ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を判定する緊張力判定部と、
を備えたことを特徴とするＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置。
【請求項１０】
請求項２から請求項８のいずれかに記載されたＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法における前記ユニット振動付与工程を実施するためのユニット振動付与装置であって、
基台と、前記基台に軸部が回動自在に設けられ前記軸部の先端に半球状の打撃部が設けられたハンマーと、前記ハンマーの軸部の一部と前記基台との間に設けられ前記打撃部を前記ＰＣ鋼棒ユニットの端部表面に向けて付勢する第一付勢部材と、前記基台と前記軸部の一部とは異なる部位との間に設けられ前記打撃部を前記ＰＣ鋼棒ユニットの表面から離反する方向に付勢する第二付勢部材と、前記ハンマーを固定あるいは固定を解除するロック機構とを備えたことを特徴とするユニット振動付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法、ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置及びユニット振動付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート製の柱、梁等のコンクリート構造体として、ＰＣ鋼棒ユニットによってプレストレスを導入したプレストレストコンクリート構造体が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１は、筒状の引張ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が挿入されかつ引張ＰＣ鋼棒の緊張力が緊張保持部材で保持されるＰＣ鋼棒ユニット（登録商標：ＮＡＰＰユニット）を用いるものであり、このＰＣ鋼棒ユニットでは現場での緊張管理が不要で、現場作業を軽減できるといった特徴がある。
【０００３】
この特許文献１では、工場において、ＰＣ鋼棒ユニットの反力ＰＣ鋼棒を圧縮して中空ＰＣ鋼棒に緊張力を導入し、緊張保持部材によって反力ＰＣ鋼棒が元の長さに戻らないようにすることで、中空ＰＣ鋼棒の緊張状態を保持する。
そして、建設現場に前記ＰＣ鋼棒ユニットを搬送し、現場の地盤に形成したアンカー孔に前記ＰＣ鋼棒ユニットを設置した後、前記アンカー孔内にグラウト材を注入する。
このグラウト材が硬化した後、緊張保持部材および反力ＰＣ鋼棒を取り外して中空ＰＣ鋼棒に導入された緊張を解放する。
以上により、中空ＰＣ鋼棒に付着されているグラウト材にプレストレスを導入し、場所打ち杭を形成している。
【０００４】
また、従来には、埋設されたタイロッドやＰＣ鋼材等の埋設ロッド部材の張力を測定する方法が知られている（特許文献２）。
特許文献２は、埋設状態にある既設ロッド部材の振動弦長を露出させることなく、振動弦長の数値が未知であっても、張力推定を可能にするために、測定対象であるロッド部材の振動弦長のうちの振動可能な長さ分である一部を掘削・はつり等の手段により露出させ、この露出部分に振動センサーを配設し、前記露出部分をハンマーによって打撃して振動させ、実測された固有振動数から張力測定を測定する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５７９５７７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で示される従来例では、ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力が工場にて正確に導入されるので、施工現場での緊張力の導入や管理は不要であるが、施工現場において、ＰＣ鋼棒ユニットを設置する前に、緊張力を確認したいという要望がある。しかし、現在では、施工現場において、ＰＣ鋼棒ユニットに導入される緊張力を判定するための簡易な方法がない。
【０００７】
そこで、ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を検査するために、中空ＰＣ鋼棒にひずみゲージを貼付する方法や、緊張力を開放し、その際の荷重を測定する方法が考えられる。
中空ＰＣ鋼棒にひずみゲージを貼付する方法はひずみゲージを貼付する以外に、緊張力導入、運搬、保管、設置までの期間を通じてひずみゲージを保護する必要があり、簡易な方法とは言えない。
緊張力を開放する方法では、緊張力を開放したＰＣ鋼棒ユニットに施工現場で再度緊張力を正確に導入しなければならず、手間がかかる。特に、施工現場では、ＰＣ鋼棒ユニットに緊張力を導入する設備が整っているとは限らない。
【０００８】
さらに、特許文献２の技術を利用してＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を検査する方法も考えられる。しかし、特許文献２では、１本のロッド部材を前提としており、そのままＰＣ鋼棒ユニットに利用できるものではない。
つまり、ＰＣ鋼棒ユニットは、中空ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が設けられた二重構造であるため、外側に配置された中空ＰＣ鋼棒をハンマーで打撃すると、中空ＰＣ鋼棒の振動だけでなく、内部に配置される反力ＰＣ鋼棒の振動も合わせて測定されることになり、正確な緊張力の評価が行えない。
【０００９】
本発明の目的は、ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力の検査を簡易な方法で正確に行うことができるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法、ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置及びユニット振動付与装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法は、少なくとも一端が開放された筒状の引張ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が挿入され前記引張ＰＣ鋼棒の緊張力が緊張保持部材で保持されるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を検査するＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法であって、前記ＰＣ鋼棒ユニットを外部からの振動が伝達されない状態で被設置部材に静置するユニット設置工程と、前記ＰＣ鋼棒ユニットに振動を付与するユニット振動付与工程と、前記ＰＣ鋼棒ユニットの振動に基づく振幅スペクトルを検出し前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数を測定する固有振動数測定工程と、前記ＰＣ鋼棒ユニットのユニット長を測定するユニット長測定工程と、前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数とユニット長から等価弾性波速度を求める等価弾性波速度演算工程と、前記等価弾性波速度に基づいて前記ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を判定する緊張力判定工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成のＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法では、ユニット設置工程によって、ＰＣ鋼棒ユニットを外部からの振動が伝達されない状態で被設置部材に静置し、その後、ユニット振動付与工程によって、ＰＣ鋼棒ユニットに振動を付与する。この状態では、ＰＣ鋼棒ユニットに付与されるのは、ユニット振動付与工程によるものであり、被設置部材からの振動は付与されない。
その後、固有振動数測定工程とユニット長測定工程とを実施する。固有振動数測定工程では、加速度センサー等を用いて、ＰＣ鋼棒ユニットに付与される振動に基づく固有振動数を測定し、ユニット長測定工程では、ＰＣ鋼棒ユニットのユニット長をメジャー等の適宜な測長装置を用いて測定する。さらに、固有振動数測定工程によって測定されたＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数と、ユニット長測定工程で測定されたＰＣ鋼棒ユニットのユニット長とから等価弾性波速度を等価弾性波速度演算工程で演算する。緊張力判定工程では、演算結果の等価弾性波速度を、サンプル等を用いて予め求められた等価弾性波速度と対比して、緊張力が正しく導入されているか否かを判定する。さらに、緊張力判定工程では、ユニット長測定工程で実測されたＰＣ鋼棒ユニットのユニット長を、サンプル等を用いて予め求められたユニット長と緊張力との関係のグラフと対比して、ＰＣ鋼棒ユニットに導入される緊張力が適正か否かを判定する。
そのため、本発明では、ＰＣ鋼棒ユニットが引張ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が挿入される二重構造であっても、ＰＣ鋼棒ユニットの表面に打撃を与えてかつユニット長を測定するという簡易な方法で、適正に緊張力を評価することができる。さらに、本発明では、ＰＣ鋼棒ユニットが製造された時点で緊張力検査のために歪みゲージ等の検査治具をＰＣ鋼棒ユニットに取り付ける必要がなく、検査治具を取り付けたままＰＣ鋼棒ユニットを保管、搬送する必要がないので、この点からも検査を簡易に実施することができる。
【００１２】
本発明では、前記固有振動数測定工程で検出される振幅スペクトルに基づいて前記固有振動数の減衰状態を測定する減衰測定工程を備え、前記緊張力判定工程では、前記減衰測定工程で測定された減衰状態から緊張力の有無を判定する構成が好ましい。
【００１３】
この構成では、ＰＣ鋼棒ユニットに緊張力が導入されていない場合と緊張力が導入されている場合とでは、固有振動数の減衰状態が相違するので、減衰状態を緊張力判定工程で判定することで、ＰＣ鋼棒ユニットへの緊張力の有無を簡易に判断することができる。
【００１４】
本発明では、前記ユニット設置工程は、前記被設置部材が剛性の高い架台であり、前記架台に前記引張ＰＣ鋼棒の複数箇所を線状部材で吊す構成が好ましい。
【００１５】
この構成では、被設置部材が剛性の高い架台で構成され、かつ、この架台に線状部材を用いてＰＣ鋼棒ユニットを吊すので、ＰＣ鋼棒ユニットに外部からの振動が伝達されない環境を容易に作ることができる。そのため、精度の高い緊張力の検査を実現することができる。
【００１６】
前記ユニット振動付与工程は、軸部の先端に半球状の打撃部が設けられたハンマーで前記ＰＣ鋼棒ユニットの端部表面を軸方向に沿って打撃する構成が好ましい。
【００１７】
この構成では、ハンマーの半球状の打撃部でＰＣ鋼棒ユニットの端部表面を打撃することで、ＰＣ鋼棒ユニットに正確な振動を付与することができる。そのため、精度の高い緊張力の検査を実施することができる。
【００１８】
本発明では、前記固有振動数測定工程は、前記ＰＣ鋼棒ユニットを振動させた際の加速度の応答波形を測定する波形測定工程と、前記応答波形のフーリエスペクトルを求める工程と、前記フーリエスペクトルから前記固有振動数を求める工程とを備えた構成が好ましい。
【００１９】
この構成では、ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数を正確に求めることができるので、精度の高い緊張力の検査を実施することができる。
【００２０】
本発明では、前記減衰状態測定工程は、前記固有振動数ｆoの振幅から振幅の１／（２１／２）の点の振動数帯域幅Δｆ＝ｆ２−ｆ１を求め、前記振動数帯域幅Δｆと固有振動数ｆｏ×２との比として減衰定数を求める構成が好ましい。
【００２１】
この構成では、固有振動数ｆoの振幅から振動数帯域幅Δｆを求め、この振動数帯域幅Δｆと固有振動数ｆｏ×２との比から減衰定数を求めるので、ＰＣ鋼棒ユニットの減衰状態を正確に判定することができる。
【００２２】
本発明では、前記ユニット長をＬ、各次の固有振動数をｆｉ、次数をｎとすると、前記等価弾性波速度測定工程は、各次の等価弾性波速度Ｖｉを（１）の式から求める
Ｖｉ＝２×Ｌ×ｆｉ／ｎ            （１）
構成が好ましい。
【００２３】
この構成では、（１）の式から求められる各次の等価弾性波速度Ｖｉを用いて、緊張力の検査精度を上げることができる。
【００２４】
本発明では、前記緊張力判定工程は、前記減衰状態測定工程で予め求められた減衰定数と緊張力との関係、並びに、前記等価弾性波速度測定工程で予め求められた等価弾性波速度と緊張力との関係から前記ＰＣ鋼棒ユニットに導入される緊張力を判定する構成が好ましい。
【００２５】
この構成では、固有振動数に基づく減衰定数並びに等価弾性波速度という客観的な数値に基づいて緊張力の判定を正確に実施することができる。
【００２６】
本発明のＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置は、少なくとも一端が開放された筒状の引張ＰＣ鋼棒の内部に反力ＰＣ鋼棒が挿入され前記引張ＰＣ鋼棒の緊張力が緊張保持部材で保持されるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を検査するＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置であって、前記ＰＣ鋼棒ユニットを外部からの振動が伝達されない状態で静置するための被設置部材と、前記ＰＣ鋼棒ユニットに振動を付与するユニット振動付与装置と、前記ＰＣ鋼棒ユニットの振動に基づく振幅スペクトルを検出し前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数を測定する固有振動数測定装置と、前記ＰＣ鋼棒ユニットのユニット長を測定するユニット長測定装置と、前記ＰＣ鋼棒ユニットの固有振動数とユニット長から等価弾性波速度を求める等価弾性波速度演算部と、前記等価弾性波速度演算部で求められた等価弾性波速度に基づいて前記ＰＣ鋼棒ユニットの緊張力を判定する緊張力判定部と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
この構成では、前述の効果を奏することができるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置を提供することができる。
【００２８】
本発明のユニット振動付与装置は、基台と、前記基台に軸部が回動自在に設けられ前記軸部の先端に半球状の打撃部が設けられたハンマーと、前記ハンマーの軸部の一部と前記基台との間に設けられ前記打撃部を前記ＰＣ鋼棒ユニットの端部表面に向けて付勢する第一付勢部材と、前記基台と前記軸部の一部とは異なる部位との間に設けられ前記打撃部を前記ＰＣ鋼棒ユニットの表面から離反する方向に付勢する第二付勢部材と、前記ハンマーを固定あるいは固定を解除するロック機構と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
この構成では、ロック機構によってハンマーの固定を開放すると、ハンマーが第一付勢部材によって回動して打撃部がＰＣ鋼棒ユニットの端部表面に衝突する。すると、ＰＣ鋼棒ユニットに振動が付与され、この振動の信号を適宜処理することで、緊張力の検査が行われる。ＰＣ鋼棒ユニットの端部表面に打撃部が衝突したハンマーは、第二付勢部材によって打撃部がＰＣ鋼棒ユニットから離反する方向に付勢される。そのため、ハンマーの打撃部でＰＣ鋼棒ユニットを二度たたきすることがないので、検査を正確に行うことができる。
なお、特許文献２で示される従来例では、既設ロッド部材に打撃を与えるために、既設ロッド部材の露出部分をハンマーで打撃しているが、この構成では、作業員によっては既設ロッド部材に付与する打撃力に相違が生じ、正確な測定ができない。そのため、ハンマーを回動自在に支持し、ばね等の付勢部材の付勢力によってハンマーの先端を既設ロッド部材に衝突させることも考えられるが、これのみでは、既設ロッドに一度衝突したハンマーが付勢部材の付勢力によって再度既設ロッドに衝突するという二度たたきの現象が生じることがあり、測定の正確性を期することができない。さらに、既設ロッド部材は部位によって振動の節や腹があるが、露出する部分をハンマーで打撃するのではそこが振動の節であるのかが不明であり、大きな打撃力を付与できるとは限らない。以上の問題を解決するために、本発明のユニット振動付与装置は前述の構成を採用する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態で用いられるＰＣ鋼棒ユニットの断面図。
【図２】前記実施形態にかかるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置の概略図。
【図３】ユニット振動付与装置の要部の平面図。
【図４】パソコンの内部構造を示すブロック図。
【図５】（Ａ）から（Ｃ）は減衰定数ｈを求めるための概略図。
【図６】サンプルにおける振幅スペクトルを示すグラフ。
【図７】異なるサンプルにおける振幅スペクトルを示すグラフ。
【図８】異なるサンプルにおける振幅スペクトルを示すグラフ。
【図９】サンプルにおける緊張力と等価弾性波速度との関係を示すグラフ。
【図１０】サンプルにおける緊張力と減衰定数との関係を示すグラフ。
【図１１】サンプルにおける緊張力とユニット長の変形量との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態で用いられるＰＣ鋼棒ユニットが示されている。
図１において、ＰＣ鋼棒ユニット１は、一端が開放された筒状の引張ＰＣ鋼棒２と、この引張ＰＣ鋼棒２の内部に挿入される反力ＰＣ鋼棒３と、引張ＰＣ鋼棒２の一端部に設けられたエンドホルダー４と、引張ＰＣ鋼棒２の緊張力を保持するために引張ＰＣ鋼棒２の他端に設けられた緊張保持部材５とを備えた構造である。引張ＰＣ鋼棒２と反力ＰＣ鋼棒３との間の空間には防錆樹脂が注入されている。
【００３２】
引張ＰＣ鋼棒２は、内径が所定の口径とされ、かつ、所定の肉厚さとされた中空パイプ形状である。引張ＰＣ鋼棒２の内径や厚さは、プレストレスの導入力や引張ＰＣ鋼棒２に求められる強度に応じて設定される。
引張ＰＣ鋼棒２の両端部には、それぞれ雄ねじ部２Ａが形成されている。本実施形態の引張ＰＣ鋼棒２では、中央部分には、雄ねじ部が形成されていないが、引張ＰＣ鋼棒２の全長に渡って雄ねじ部を形成してもよい。
反力ＰＣ鋼棒３は、引張ＰＣ鋼棒２の貫通孔に挿通される中実のＰＣ鋼棒であり、その直径は引張ＰＣ鋼棒２の口径に応じて設定される。
エンドホルダー４は、反力ＰＣ鋼棒の一端部を支持するとともに引張ＰＣ鋼棒２の一端側外周に螺合する袋ナット部材である。エンドホルダー４はアンカーナットの定着機能も兼ねている。
緊張保持部材５は、引張ＰＣ鋼棒２の他端部外周に螺合される異径スリーブ６と、この異径スリーブ６の内部に挿設されて反力ＰＣ鋼棒３の他端面に当接する押込ピース７と、異径スリーブ６の内周に形成された雌めじ部に螺合して押込ピース７を押圧するストッパ８とを備え、ストッパ８を異径スリーブ６から外すことにより、引張ＰＣ鋼棒２には収縮しようとする力が作用する。ストッパ８は、その軸方向に沿って孔部８Ａが形成される。異径スリーブ６とエンドホルダー４との間にはアンカーナット９が引張ＰＣ鋼棒２の外周に螺合されている。
【００３３】
以上の構成のＰＣ鋼棒ユニット１において、緊張力を導入するには、エンドホルダー４が一端部に螺合された引張ＰＣ鋼棒２の内部に反力ＰＣ鋼棒３を挿入するとともに、引張ＰＣ鋼棒２と反力ＰＣ鋼棒３との間の空間に防錆樹脂を充填する。さらに、引張ＰＣ鋼棒２の他端部外周に異径スリーブ６を螺合し、この異径スリーブ６の内部に押込ピース７を挿入し、異径スリーブ６の他端側からストッパ８をねじ込む。この状態で、図示しない圧縮用ロッドをストッパ８の孔部８Ａに挿入し、圧縮用ロッドの先端部を押込ピース７に当接させる。圧縮用ロッドの後端を図示しない油圧ジャッキで押し込み、押込ピース７を介して反力ＰＣ鋼棒３に圧縮力を付与する。この圧縮力によってエンドホルダー４を介して引張ＰＣ鋼棒２に緊張力（引張力）が導入される。そして、ストッパ８をさらにねじ込んで、反力ＰＣ鋼棒３が元の長さに戻らないようにする。
このように緊張力が導入されたＰＣ鋼棒ユニット１は、図示しない安全装置を取り付けた後、出荷する。
【００３４】
図２には本実施形態にかかるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査装置１０が示されている。
図２において、緊張力検査装置１０は、ＰＣ鋼棒ユニット１を外部からの振動が伝達されない状態で静置するための被設置部材１１と、ＰＣ鋼棒ユニット１に振動を付与するユニット振動付与装置１２と、ＰＣ鋼棒ユニット１の振動を検出する加速度センサー１３と、この加速度センサー１３からの信号を受信する公知の動歪測定器からなるデーターロガー１４と、データーロガー１４に接続されるパソコン１５と、ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長を測定するユニット長測定装置１６とを備えて構成されている。
加速度センサー１３は、ＰＣ鋼棒ユニット１の両端部にそれぞれ取り付けられている。
ユニット長測定装置１６はメジャー等の適宜な測長具であり、ＰＣ鋼棒ユニット１のうち引張ＰＣ鋼棒２の軸方向の長さＬを測定するものである。引張ＰＣ鋼棒２の長さとして規定されるユニット長のデータは、キーボード、その他の入力手段によりパソコン１５に入力される。測長器としてデジタルタイプのものを利用すれば、引張ＰＣ鋼棒２のユニット長のデータをパソコン１５に自動で入力することができる。
【００３５】
被設置部材１１は、ＰＣ鋼棒ユニット１の長さ方向に沿って複数箇所、図では２箇所設置されており、それぞれ剛性の高い架台１１１と、この架台１１１にＰＣ鋼棒ユニット１を吊す線状部材１１２とを備えている。
架台１１１は、頂部１１１Ａと、頂部１１１Ａに連結されＰＣ鋼棒ユニット１を挟んで対向配置されたが脚部１１１Ｂとを備え、頂部１１１Ａの下面から線状部材１１２が吊り下げられている。
線状部材１１２はＰＣ鋼棒ユニット１の振動の節の部分に巻かれた細い金属製のワイヤーであり、一方の架台１１１に設けられた線状部材１１２は引張ＰＣ鋼棒２の一端縁からＬ／４の距離離れており、他方の架台１１１に設けられた線状部材１１２は引張ＰＣ鋼棒２の他端縁からＬ／４の距離離れている。２台の被設置部材１１によって、ＰＣ鋼棒ユニット１は、その軸方向が水平面内となるように配置される。
【００３６】
ユニット振動付与装置１２は、三脚状の基台１２１と、基台１２１の上部に連結された打撃装置１２２とを備えている。
打撃装置１２２の具体的な構造が図３に示されている。
図３において、打撃装置１２２は、フレーム１２３と、このフレーム１２３に設けられたリンク機構１２４と、フレーム１２３に軸部が回動自在に設けられたハンマー１２５と、ハンマー１２５とフレーム１２３との間に設けられた第一付勢部材１２６１と、ハンマー１２５とフレーム１２３との間に設けられた第二付勢部材１２６２と、ハンマー１２５を固定あるいは固定を解除するロック機構１２７とを備えている。
【００３７】
フレーム１２３は複数の板材同士をボルトで連結することで形成されている。
リンク機構１２４は、フレーム１２３とハンマー１２５とを連結するものである。
ハンマー１２５は、基端が水平面内で回動自在にフレーム１２３に連結された軸部１２５Ａと、この軸部１２５Ａの先端に設けられた半球状の打撃部１２５Ｂとを有し、軸部１２５Ａが回動すると打撃部１２５ＢがＰＣ鋼棒ユニット１の端部表面を軸方向に沿って打撃する。
第一付勢部材１２６１は打撃部１２５ＢをＰＣ鋼棒ユニット１の端部表面に向けて付勢するコイルばねである。
第二付勢部材１２６２は、打撃部１２５ＢをＰＣ鋼棒ユニット１の端部表面から離反する方向に付勢するコイルばねである。
第一付勢部材１２６１の端部は連結ロッド１２６０の一端部に連結され第二付勢部材１２６２の端部は連結ロッド１２６０の他端部に連結されている。連結ロッド１２６０の端部はフレーム１２３に連結されている。
ここで、ハンマー１２５がロックされている場合の第一付勢部材１２６１のばね力をＦ１Ｓ、第二付勢部材１２６２のばね力をＦ２Ｓとし、ハンマー１２５がＰＣ鋼棒ユニット１の端部に当接している場合の第一付勢部材１２６１のばね力をＦ１Ｅ、第二付勢部材１２６２のばね力をＦ２Ｅとすると、Ｆ２Ｓ＜Ｆ１Ｓ、Ｆ２Ｅ＞Ｆ１Ｅとなるように、第一付勢部材１２６１と第二付勢部材１２６２とのばね定数や長さを設定する。
ロック機構１２７は、ハンマー１２５の軸部１２５Ａを固定あるいは固定を解除するもので、本実施形態では、リンク機構１２４の先端部に取り付けられた電磁石から構成されている。電磁石に通電することで、ハンマー１２５がロック機構１２７に固定され、電磁石への通電を解除することで、ハンマー１２５が第一付勢部材１２６１の付勢力によって回動される。
【００３８】
パソコン１５の概略構成が図４に示されている。
図４において、パソコン１５は、入力装置１５Ａと、処理装置１５Ｂと、表示装置１５Ｃとを備えている。
入力装置１５Ａは、パソコンに付属のキーボードやマウス等で、入力操作される図示しない各種操作ボタンや操作つまみなどを有している。キーボード等に代えてタッチパネルを用いてもよい。
表示装置１５Ｃはパソコンに付属のディスプレイ装置であり、処理装置１５Ｂから入力される画像情報等が図示しない表示領域に画面表示される。表示装置１５Ｃとしては、例えば液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、電気泳動ディスプレイパネルなどが例示できる。
【００３９】
処理装置１５Ｂは、例えば、パソコン本体であり、ＣＰＵ、メモリー、ＨＤＤ等を備える。処理装置１５Ｂは、加速度センサー１３で検出されたＰＣ鋼棒ユニット１の振動に基づいてＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数を求める固有振動数算出部１５１と、この固有振動数算出部１５１から求められたＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数とユニット長から等価弾性波速度を求める等価弾性波速度演算部１５２と、加速度センサー１３で検出された振幅スペクトルに基づいて固有振動数の減衰定数を求める減衰測定部１５３と、ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長の変形量を演算するユニット長変形量演算部１５４と、記録部１５５と、記録部１５５で記録されたデータ、等価弾性波速度演算部１５２で求められた等価弾性波速度、減衰測定部１５３で求められた減衰定数、及びユニット長変形量演算部１５４で演算されたユニット長変形量に基づいてＰＣ鋼棒ユニット１の緊張力を判定する緊張力判定部１５６と、緊張力判定部１５６で判定された結果を表示装置１５Ｃに出力させる出力制御手段１５７とを備えている。
【００４０】
加速度センサー１３と固有振動数算出部１５１とから本実施形態の固有振動数測定装置が構成される。
固有振動数算出部１５１は、加速度センサー１３からＰＣ鋼棒ユニット１の振動と振幅との関係のデータを受信し、このデータを記録部１５５で一度記憶させる。さらに、固有振動数算出部１５１は、記録部１５５からデータを呼び出し、振動数と振幅との関係を示す振幅スペクトルを求め、この振幅スペクトルから複数次、例えば、１次、２次、３次、４次の固有振動数を求める。
【００４１】
ＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数を算出するにあたり、ＰＣ鋼棒ユニット１を振動させた際の加速度の応答波形を測定し、応答波形のフーリエスペクトルを求め、フーリエスペクトルから固有振動数を次のようにして求める。
離散的な応答波形データから、時間関数を関数ｘ（ｔ）で再現することとすれば式（Ａ）で示す関数のようになる。
【００４２】
【数１】
2014010014.tif 000003
【００４３】
サンプリング周期をTsとすれば、ｍ番目のデータ時刻はｔ＝ｍTsである。
そこで、ｋ次成分の振動数をfｋ＝（ｋ／ＮTs）とおくと、式（Ｂ）の関数となる。
【数２】
2014010014.tif 000004
【００４４】
式（Ｂ）は三角関数の重ね合わせの原理を用いると、式（Ｃ）のようになる。
【数３】
2014010014.tif 000005
【００４５】
つまり、応答波形ｘ（ｔ）は、N/2個のコサイン波に分解され、また各値は振幅Ｘｋと位相角φｋから構成されている。これがフーリエ変換であり、ここで、ｘｋはｋ次成分の振幅、φｋは位相角を表わしている。このＸｋを振動数ごとに表わした図が振幅スペクトルであり、φｋを振動数ごとに表わした図が位相スペクトルである。振幅スペクトルの振幅が最も大きい点と位相スペクトルが９０°が固有振動数である。
【００４６】
等価弾性波速度演算部１５２は、ユニット長をＬ、各次の固有振動数をｆｉ、次数をｎとすると、各次の等価弾性波速度Ｖｉを（１）の式から求める。
Ｖｉ＝２×Ｌ×ｆｉ／ｎ            （１）
【００４７】
減衰測定部１５３は、所定の次数における固有振動数ｆoの振幅から振幅の１／（２１／２）の点の振動数帯域幅Δｆ＝ｆ２−ｆ１を求め、振動数帯域幅Δｆと固有振動数ｆｏ×２との比として減衰定数ｈを求める。
図５は減衰定数ｈを求めるための概略を説明する図である。
図５において、加速度センサー１３で検出された振幅スペクトルのうち所定の次数の固有振動数ｆｏ（例えば、卓越固有振動数である２次固有振動数）を特定し、この固有振動数ｆｏにおける振幅Ａｏを求め、この振幅Ａｏの１／（２１／２）の点Ａｐを求める。なお、点Ａｐは振幅Ａｏの１／（２１／２）に限定されるものではなく、適宜な値を設定することができる。
ここで、図５（Ａ）で示される振幅スペクトルの例では、振幅Ａｏの１／（２１／２）の点Ａｐにおける振動数は、固有振動数ｆoより小さい実測値のｆ１と大きい実測値のｆ２とがあるため、振動数帯域幅Δｆを、実測値である振動数ｆ２と振動数ｆ１との差として求める（Δｆ＝ｆ２−ｆ１）。さらに、減衰定数ｈを、ｈ＝Δｆ／（２×ｆｏ）の式から求める。
振幅スペクトルによっては振幅Ａｏの１／（２１／２）の点Ａｐにおける振動数の実測値がない場合があるが、この場合には、振動数帯域幅Δｆを、ｆｏ／10として設定する。
さらに、図５（Ｂ）に示される通り、振幅Ａｏの１／（２１／２）の点Ａｐにおける振動数の実測値が一方にのみあり、他方にはない場合には、振動数帯域幅Δｆを、２×（ｆ２−ｆｏ）として求める。図５（Ｃ）で示される通り、振幅のピーク付近に振幅Ａｏと他の振幅Ａｑがある場合には、Ａｏ／（２１／２）となる振幅ｆ２を求め、振動数帯域幅Δｆを、２×（ｆ２−ｆｏ）として求める。
ユニット長変形量演算部１５４は、ユニット長測定装置１６で測定されたＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌの実測値と緊張力の導入前のユニット長既定値（設計値）との差である変形量ΔＬを演算する。
【００４８】
記録部１５５はデーターベース１５５１とメモリー１５５２とを備える。
データーベース１５５１は、予め、サンプルを用いた実験データが記録されている。
実験にあたり、標準導入力とユニット長Ｌが特定されたＰＣ鋼棒ユニット１のサンプルＡを用意し、このサンプルＡに、標準導入力の最大値から０までの間で複数の緊張力を導入し、各々の緊張力での振幅スペクトルを求める。例えば、標準導入力が２２０ｋＮであり、ユニット長Ｌの規定値（設計値）が４ｍであり、引張ＰＣ鋼棒の強度レベルが930/1080（Ｎ／ｍｍ２）、外形×厚さが２９ｍｍ×３．６ｍｍ、及び公称断面積が287.3ｍｍ２であり、反力ＰＣ鋼棒ｍｐ径の呼び名が２０ｍｍ、圧縮耐力が930Ｎ／ｍｍ２、及び公称断面積が314.2ｍｍ２であり、引張ＰＣ鋼棒及び反力ＰＣ鋼棒の単位質量が4.73Ｋｇ／ｍであるＰＣ鋼棒ユニット１のサンプルを用意し、このサンプルにおいて、標準導入力そのままの値２２０ｋＮを緊張力として導入した場合、１５０ｋＮを緊張力として導入した場合、１００ｋＮを緊張力として導入した場合、５０ｋＮを緊張力とした導入した場合、緊張力を導入しない場合（緊張力が０ｋＮ）について、それぞれ、被設置部材１１に設置し、ユニット振動付与装置１２により振動を付与した。これらの振動は加速度センサー１３及びデーターロガー１４を介して固有振動数算出部１５１に入力される。２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮのそれぞれの緊張力のデータに基づいて固有振動数算出部１５１によって振幅スペクトルを求める。
サンプルＡにおける振幅スペクトルを図６に示す。図６はユニット振動付与装置１２に近い位置に設けられた加速度センサー１３からの信号を利用した。
【００４９】
図６において、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの緊張力における振幅は、１次のピークＰ１、２次のピークＰ２、３次のピークＰ３及び４次のピークＰ４を生じる。
１次のピークＰ１は、振幅が約１６ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では583.8のHzであり、１５０ｋＮの緊張力では583.5Hzであり、１００ｋＮの緊張力では583.5Hzであり、５０ｋＮの緊張力では583.2Hzであり、０ｋＮの緊張力では582.9Hzである。これらの固有振動数でのピークは数値が近いため、図６では、グラフが１つの太い線として示されている。
２次のピークＰ２は、振幅が約１８ｍ／ｓ２という他のピークより高いピークであり、固有振動数（卓越振動数）は、２２０ｋＮの緊張力では1166.7Hzであり、１５０ｋＮの緊張力では1166.4Hzであり、１００ｋＮの緊張力では1166.1Hzであり、５０ｋＮの緊張力では1165.8Hzであり、０ｋＮの緊張力では1165.2Hzである。
３次のピークＰ３は、振幅が約１０ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの全ての緊張力において、1751.1Hzである。
４次のピークＰ４は、振幅が約６ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの全ての緊張力において、2340.4Hzである。
【００５０】
本実施形態では、実験の正確性を期するために、サンプルＡ以外にサンプルＢ，Ｃを用意し、これらのサンプルＢ，Ｃを標準導入力やユニット長Ｌ等の条件をサンプルＡと同じにし、サンプルＡと同様に、緊張力が２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮをそれぞれ導入し、実験を行った。これらのサンプルＢ，Ｃにおいて、サンプルＡと同様に振幅スペクトルをそれぞれ求めた。サンプルＢの結果を図７に示し、サンプルＣの結果を図８に示す。
【００５１】
図７において、サンプルＢの２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの緊張力における振幅は、１次のピークＰ１、２次のピークＰ２、３次のピークＰ３及び４次のピークＰ４を生じる。
１次のピークＰ１は、振幅が約１４．５ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では583.2Hzであり、１５０ｋＮの緊張力では582.9Hzであり、１００ｋＮの緊張力では582.9Hzであり、５０ｋＮの緊張力では582.9Hzであり、０ｋＮの緊張力では582.3Hzである。
２次のピークＰ２は、振幅が約１６ｍ／ｓ２という他のピークより高いピークであり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では1167.9のHzであり、１５０ｋＮの緊張力では1167.9Hzであり、１００ｋＮの緊張力では1167.6Hzであり、５０ｋＮの緊張力では1167.3Hzであり、０ｋＮの緊張力では1165.8Hzである。
３次のピークＰ３は、振幅が約１３ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では1754.8Hzであり、１５０ｋＮの緊張力では1754.8Hzであり、１００ｋＮの緊張力では1754.5Hzであり、５０ｋＮの緊張力では1753.8Hzであり、０ｋＮの緊張力では1750.8Hzである。
４次のピークＰ４は、振幅が約８ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では2345.3のHzであり、１５０ｋＮの緊張力では2345.9Hzであり、１００ｋＮの緊張力では2345.3Hzであり、５０ｋＮの緊張力では2344.7Hzであり、０ｋＮの緊張力では2336.4Hzである。
【００５２】
図８において、サンプルＣの２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの緊張力における振幅は、１次のピークＰ１、２次のピークＰ２、３次のピークＰ３及び４次のピークＰ４を生じる。
１次のピークＰ１は、振幅が約１８ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの緊張力の全てで582.6Hzである。
２次のピークＰ２は、振幅が約１８ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの緊張力の全てで1166.4Hzである。
３次のピークＰ３は、振幅が約１３ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では1754.5のHzであり、１５０ｋＮの緊張力では1754.2Hzであり、１００ｋＮの緊張力では1752.6Hzであり、５０ｋＮの緊張力では1751.1Hzであり、０ｋＮの緊張力では1751.7Hzである。
４次のピークＰ４は、振幅が約５ｍ／ｓ２であり、固有振動数は、２２０ｋＮの緊張力では2345.6のHzであり、１５０ｋＮの緊張力では2345.0Hzであり、１００ｋＮの緊張力では2341.3Hzであり、５０ｋＮの緊張力では2340.1Hzであり、０ｋＮの緊張力では2340.7Hzである。
図６のサンプルＡ、図７のサンプルＢ及び図８のサンプルＣにおいて、ピーク時の振幅の値が若干相違するものの、各ピークでの固有振動数は殆ど相違がないことがわかる。
本実施形態では、図６のサンプルＡのデータに基づいて、サンプルＡの等価弾性波速度を等価弾性波速度演算部１５２によって演算し、その結果をデーターベース１５５１で記録する。
【００５３】
図９はサンプルＡにおける緊張力と等価弾性波速度との関係を示すグラフである。
図９において、符号Ｑ１は１次のピークの緊張力と等価弾性波速度との関係を示し、符号Ｑ２は２次のピークの緊張力と等価弾性波速度との関係を示し、符号Ｑ３は３次のピークの緊張力と等価弾性波速度との関係を示し、符号Ｑ４は４次のピークの緊張力と等価弾性波速度との関係を示す。
図９に示される通り、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮの各緊張力において、等価弾性波速度は４次の固有振動数の値が最も大きく、２次の固有振動数（卓越振動数）の値が最も小さい。例えば、２２０ｋＮの緊張力において、４次の固有振動数での等価弾性波速度は４６４５ｍ／ｓであり、３次の固有振動数での等価弾性波速度は４６３３ｍ／ｓであり、１次の固有振動数での等価弾性波速度は４６２６ｍ／ｓであり、２次の固有振動数での等価弾性波速度は４６２４ｍ／ｓである。０ｋＮの緊張力において、４次の固有振動数での等価弾性波速度は４６１６ｍ／ｓであり、３次の固有振動数での等価弾性波速度は４６０８ｍ／ｓであり、１次の固有振動数での等価弾性波速度は４６００ｍ／ｓであり、２次の固有振動数での等価弾性波速度は４５９８ｍ／ｓである。
【００５４】
本実施形態では、サンプルＡにおける減衰定数ｈを減衰測定部１５３で求めておき、この測定結果をデーターベース１５５１に記録しておく。つまり、サンプルＡにおいて、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮのそれぞれの緊張力を導入し、個々の緊張力での減衰定数ｈの演算結果をデーターベース１５５１で記録する。
図１０にはサンプルＡにおける緊張力と減衰定数ｈとの関係が示されている。なお、図１０では、２つの加速度センサー１３からの得られた振動データに基づいてそれぞれ減衰定数を求めた。
一方の加速度センサー１３からの振動データに基づいて演算された減衰定数のうち緊張力２２０ｋＮの場合の減衰定数をＲｈ１で示し、緊張力１５０ｋＮの場合の減衰定数をＲｈ２で示し、緊張力１００ｋＮの場合の減衰定数をＲｈ３で示し、緊張力５０ｋＮの場合の減衰定数をＲｈ４で示し、緊張力０ｋＮの場合の減衰定数をＲｈ５で示す。他方の加速度センサー１３からの振動データに基づいて演算された減衰定数のうち緊張力２２０ｋＮの場合の減衰定数をＬｈ１で示し、緊張力１５０ｋＮの場合の減衰定数をＬｈ２で示し、緊張力１００ｋＮの場合の減衰定数をＬｈ３で示し、緊張力５０ｋＮの場合の減衰定数をＬｈ４で示し、緊張力０ｋＮの場合の減衰定数をＬｈ５で示す。
図１０から、双方の加速度センサー１３から得られたデータによる相違がないことがわかる。さらに、緊張力が導入されない０ｋＮの場合の減衰定数Ｒｈ５（Ｌｈ５）が０．１４程度であり、緊張力が導入された場合の減衰定数Ｒｈ１〜Ｒｈ４（Ｌｈ１〜Ｌｈ４）の０．５０〜０．６０より高い値であることがわかる。
【００５５】
サンプルにおける所定の緊張力とユニット長Ｌの変形量ΔＬとの関係をデーターベース１５５１に記録させる。
例えば、サンプルＡにおいて、２２０ｋＮ、１５０ｋＮ、１００ｋＮ、５０ｋＮ及び０ｋＮのそれぞれの緊張力を導入した後での実測値とユニット長の規定値との差を引張ＰＣ鋼棒のユニット長Ｌの変形量ΔＬとしてユニット長変形量演算部１５４で演算し、その演算結果をデーターベース１５５１に記録させる。
なお、サンプルＡの測定結果の正確性を期するために、サンプルＢ及びサンプルＣにおいても同様に測定を行った
図１１には、ＰＣ鋼棒ユニットへ付与する緊張力とユニット長の変形量との関係がサンプル毎に示されている。
【００５６】
図１１において、左側に示すグラフがサンプルＡの結果であり、真ん中に示すグラフがサンプルＢの結果であり、右側に示すグラフがサンプルＣの結果である。
各サンプルにおいて、緊張力２２０ｋＮを導入する前後での実測値の変化量を符号Ｒ１で示し、緊張力１５０ｋＮを導入する前後での実測値の変化量を符号Ｒ２で示し、緊張力１００ｋＮを導入する前後での実測値の変化量を符号Ｒ３で示し、緊張力５０ｋＮを導入する前後での実測値の変化量を符号Ｒ４で示し、緊張力０ｋＮでの実測値の変化量を符号
Ｒ５で示す。なお、Ｒ５は緊張力が導入されていないので、変形量は０である。
サンプルＡの測定結果とサンプルＢ，Ｃの測定結果とでは概ね同様の傾向が示された。なお、緊張力２２０ｋＮを導入する前後での計算上の変形量を符号Ｓ１で示し、緊張力１５０ｋＮを導入する前後での計算上の変形量を符号Ｓ２で示し、緊張力１００ｋＮを導入する前後での計算上の変形量を符号Ｓ３で示し、緊張力５０ｋＮを導入する前後での計算上の変形量を符号Ｓ４で示し、緊張力０ｋＮを導入する前後での計算上の変形量を符号Ｓ５で示す。計算上の変形量と実測値での変化量とを比較すると、両者には相関関係があることがわかる。そして、ユニット長の変形量は緊張力の増加に伴って一意的に上昇する傾向にあることがわかる。これらの傾向はサンプルＡ，Ｂ，Ｃにおいても同じであるため、本実施形態では、サンプルＡにおける実測値をデーターベース１５５１に記録しておく。
【００５７】
メモリー１５５２には、入力装置１５Ａで入力操作される設定事項が適宜読み出し可能に記憶されている。さらに、メモリー１５５２には、選択装置全体を動作制御するＯＳ（Operating System）上に展開される各種プログラムなどが記憶されている。なお、メモリー１５５２としては、ＨＤ、ＤＶＤ、光ディスクなどの記録媒体に読み出し可能に記憶するドライブやドライバなどを備えた構成としてもよい。
【００５８】
緊張力判定部１５６は、実測データとデーターベース１５５１に予め記録されたデータとを対比してＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力を判定するものであり、減衰定数ｈからＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力を判定する減衰定数判定部１５６１と、ユニット長の変化量からＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力を判定するユニット長判定部１５６２と、等価弾性波速度からＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力を判定する等価弾性波速度判定部１５６３とを有する。
【００５９】
減衰定数判定部１５６１は、減衰測定部１５３によって測定対象のＰＣ鋼棒ユニット１の減衰定数ｈを求め、この減衰定数ｈをデーターベース１５５１で記録された減衰定数Ｒｈ１〜Ｒｈ５（Ｌｈ１〜Ｌｈ５）と比較する。この際、図１０に示される通り、データーベース１５５１で記録された減衰定数Ｒｈ１〜Ｒｈ５（Ｌｈ１〜Ｌｈ５）に閾値Ｘを予め設定し（例えば、０．０５）、その値Ｘの倍の値２Ｘ（例えば、０．１０）より高い値に減衰定数ｈがある場合には、導入された緊張力が０ｋＮであると判定し、それ以外の場合には、緊張力が導入されている、と判定する。なお、閾値Ｘは入力装置１５Ａを通じて減衰定数判定部１５６１に適宜設定される。
【００６０】
ユニット長判定部１５６２は、ユニット長変形量演算部１５４で演算された測定対象のＰＣ鋼棒ユニット１におけるユニット長Ｌの変形量ΔＬと、データーベース１５５１に予め記録されたサンプルのユニット長Ｌの変形量ΔＬとから当該ＰＣ鋼棒ユニット１の緊張力を判定する。つまり、図１１において、ユニット長変形量演算部１５４で演算されたユニット長Ｌの変形量ΔＬが符号Ｒ１に近い値Ｒｘを示した場合には、測定対象のＰＣ鋼棒ユニット１に緊張力２２０ｋＮが導入されていると判定する。
【００６１】
等価弾性波速度判定部１５６３は、等価弾性波速度演算部１５２で演算された測定対象のＰＣ鋼棒ユニット１の１次、２次、３次及び４次の等価弾性波速度Ｖｉと、データーベース１５５１に予め記録されたサンプルの１次、２次、３次及び４次の等価弾性波速度Ｖｉとから当該ＰＣ鋼棒ユニット１の緊張力を判定する。つまり、図９において、実測された各次の等価弾性波速度の値のうち所定のもの、例えば、最も大きな値Ｙmaxと各緊張力で導入される等価弾性波速度の値とを対比する。そのため、最も高い値をとる４次の固有振動数の値に対して閾値Ｖｘを設定し、この閾値Ｖｘの範囲に実測された実測された等価弾性波速度の最大値Ｙmaxが入るか否かで緊張力を判定する。例えば、閾値Ｖｘを４６３９ｍ／ｓ〜４６４５ｍ／ｓと設定し、実測された等価弾性波速度の最大値Ｙmaxが４６４４ｍ／ｓであるとすると、この値は閾値Ｖｘに入るため、測定対象であるＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力は２２０ｋＮとなる。本実施形態では、測定の正確を期するために、実測された各次の等価弾性波速度の値のうち最大値Ｖmax以外のもの、例えば、最も小さな値Ｙminと記憶された等価弾性波速度Ｖｉの値とを対比してもよい。そのため、最も小さい値をとる２次の固有振動数の値に対して閾値Ｖｘを設定し、この閾値Ｖｘの範囲に実測された実測された等価弾性波速度の最小値Ｙminが入るか否かで緊張力を判定する。例えば、閾値Ｖｘを４６１９ｍ／ｓ〜４６２４ｍ／ｓと設定し、実測された等価弾性波速度の最小値Ｙminが４６２４ｍ／ｓであるとすると、この値は閾値Ｖｘに入るため、測定対象であるＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力は２２０ｋＮであることが確認される。
以上の演算結果は、表示装置１５Ｃに表示される。表示装置１５Ｃでは、導入されている緊張力の数値を表示するものでもよく、規定の緊張力に対して導入されている緊張力が許容値を満たしているか否かを［ＯＫ］や［ＮＧ］で表示するものでもよい。
【００６２】
次に、本実施形態にかかるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力検査方法を説明する。
［サンプルデーター記録工程］
サンプルを用意し、サンプル自体のユニット長Ｌ、その他の数値や、サンプルにおける減衰定数ｈ、ユニット長Ｌの変形量ΔＬ、及び等価弾性波速度Ｖｉを求め、緊張力と関連づけてデーターベース１５５１に記録しておく。
［測定準備工程］
測定対象であるＰＣ鋼棒ユニット１を外部からの振動が伝達されない状態で被設置部材１１に静置する。つまり、ＰＣ鋼棒ユニット１を振動の節の位置、つまり、端部から１／４の長さの位置でそれぞれ吊す。
さらに、ＰＣ鋼棒ユニット１の端部側にユニット振動付与装置１２を配置し、ＰＣ鋼棒ユニット１の所定位置に加速度センサー１３を取り付ける。さらに、データーロガー１４及びパソコン１５をセットする。
【００６３】
［振動付与工程］
ユニット振動付与装置１２を作動してＰＣ鋼棒ユニット１の端部に振動を付与する。そのため、ロック機構１２７でのハンマー１２５の固定を解除する。すると、ハンマー１２５が第一付勢部材１２６１の付勢力によって回動され、軸部１２５Ａの先端に設けられた半球状の打撃部１２５ＢがＰＣ鋼棒ユニット１の端部表面を軸方向に沿って打撃する。これにより、ＰＣ鋼棒ユニット１に振動が発生することになり、この振動を加速度センサー１３で受信し、そのデータがデーターロガー１４を介してパソコン１５に送られる。
［測定工程］
まず、ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌを測定する。このユニット長Ｌの実測値をパソコン１５に入力する。
パソコン１５の固有振動数算出部１５１では、ＰＣ鋼棒ユニット１の振動の信号に基づいて振幅スペクトルを検出し、ＰＣ鋼棒ユニット１の１次、２次、３次及び４次の固有振動数を測定する。固有振動数を求めるため、ＰＣ鋼棒ユニット１を振動させた際の加速度の応答波形を測定し、この応答波形のフーリエスペクトルを求め、その後、フーリエスペクトルから固有振動数を求める。
【００６４】
［演算工程］
ユニット長変形量演算部１５４によってＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌの変形量ΔＬを演算する。さらに、等価弾性波演算部１５６３によって、ＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数とユニット長Ｌから各次の等価弾性波速度Ｖｉを求める。固有振動数を測定する工程で検出された振幅スペクトルに基づいて各次の固有振動数における減衰定数ｈを減衰測定部１５３によって求める。
［判定工程］
緊張力判定部１５６の減衰定数判定部１５６１では、減衰測定部１５３で測定された減衰定数ｈと緊張力との関係から導入された緊張力の有無を判定する。
緊張力判定部１５６のユニット長判定部１５６２では、ユニット長Ｌの変形量ΔＬから導入される緊張力の大きさを判定する。
緊張力判定部１５６の等価弾性波速度判定部１５６３では、等価弾性波速度と緊張力との関係から、導入された緊張力の大きさを判定する。
以上の判定結果は出力制御手段１５７を通じて表示装置１５Ｃで表示される。
【００６５】
従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）ＰＣ鋼棒ユニット１を外部からの振動が伝達されない状態で被設置部材に静置し、ＰＣ鋼棒ユニット１に振動を付与し、ＰＣ鋼棒ユニット１の振動に基づく振幅スペクトルを検出するとともにＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数を測定し、ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌを測定し、ＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数とユニット長Ｌから等価弾性波速度Ｖｉを求め、等価弾性波速度Ｖｉに基づいてＰＣ鋼棒ユニット１の緊張力を判定したから、引張ＰＣ鋼棒２の内部に反力ＰＣ鋼棒３が挿入される二重構造のＰＣ鋼棒ユニット１であっても、簡易な方法で、適正に緊張力を判定することができる。
【００６６】
（２）固有振動数を測定する工程で検出される振幅スペクトルに基づいて、固有振動数の減衰状態を測定し、この減衰状態から緊張力の有無を判定するから、ＰＣ鋼棒ユニット１に緊張力が導入されていない場合を簡易に判断することができる。
【００６７】
（３）ＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数を測定するために、ＰＣ鋼棒ユニット１を振動させた際の加速度の応答波形を測定し、この応答波形のフーリエスペクトルを求め、このフーリエスペクトルから固有振動数を求めることにしたので、ＰＣ鋼棒ユニット１の固有振動数を正確に求めることができる。
【００６８】
（４）固有振動数ｆoの振幅から振幅の１／（２１／２）の点の振動数帯域幅Δｆ＝ｆ２−ｆ１を求め、振動数帯域幅Δｆと固有振動数ｆｏ×２との比として減衰定数を求めたので、ＰＣ鋼棒ユニット１の減衰状態を数値に基づいて正確に判定することができる。
【００６９】
（５）ユニット長をＬ、各次の固有振動数をｆｉ、次数をｎとして、各次の等価弾性波速度Ｖｉを、Ｖｉ＝２×Ｌ×ｆｉ／ｎの式から求めたので、正確に求められた各次の等価弾性波速度Ｖｉを用いて、緊張力の検査精度を上げることができる。
【００７０】
（６）減衰状態を測定する工程で求められた減衰定数ｈと緊張力との関係、並びに、等価弾性波速度を測定する工程で求められた等価弾性波速度Ｖｉと緊張力との関係からＰＣ鋼棒ユニット１に導入される緊張力を判定したので、固有振動数に基づく減衰定数ｈ並びに等価弾性波速度Ｖｉという客観的な数値に基づいて緊張力の判定を正確に実施することができる。
【００７１】
（７）ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌの変形量ΔＬに基づいて、導入される緊張力を判定するので、簡易な方法で緊張力の検査を実施することができる。
【００７２】
（８）軸部１２５Ａの先端に半球状の打撃部１２５Ｂが設けられたハンマー１２５でＰＣ鋼棒ユニット１の表面を打撃するので、ＰＣ鋼棒ユニット１に正確な振動を付与することができ、精度の高い緊張力の検査を実施することができる。
【００７３】
（９）ユニット振動付与装置１２は、基台１２１と、基台１２１の上部に連結された打撃装置１２２とを備え、打撃装置１２２は、フレーム１２３と、このフレーム１２３に設けられたリンク機構１２４と、フレーム１２３に軸部が回動自在に設けられたハンマー１２５と、ハンマー１２５とフレーム１２３との間に設けられた第一付勢部材１２６１と、ハンマー１２５とフレーム１２３との間に設けられた第二付勢部材１２６２と、ハンマー１２５を固定あるいは固定を解除するロック機構１２７とを備えて構成したから、ハンマー１２５の打撃部１２５ＢでＰＣ鋼棒ユニット１を二度たたきすることがないので、検査を正確に行うことができる。
【００７４】
（１０）被設置部材１１が剛性の高い架台であり、架台に引張ＰＣ鋼棒２の複数箇所を線状部材１１２で吊す構成としたから、ＰＣ鋼棒ユニット１に外部からの振動が伝達されない環境を容易に作ることができる。
【００７５】
なお、本発明は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含む。
例えば、前記実施形態では、ユニット振動付与装置１２は前述のＰＣ鋼棒ユニット１の緊張力を検出する方法に用いられる例として説明したが、本発明では、ユニット振動付与装置１２は、特許文献２で示される従来例や他の検査方法にも適用することができる。
さらに、ユニット振動付与装置１２の構成は前記実施形態の構造に限定されるものではなく、例えば、ロック機構１２７を電磁石から構成するものに限定されるものではなく、ハンマー１２５を係止するフックと、このフックを駆動する駆動機構とを有する構造であってもよい。さらに、ハンマー１２５を付勢する付勢手段は第一付勢部材１２６１にのみ限定するものでもよい。
また、本発明では、ＰＣ鋼棒ユニット１のユニット長Ｌの変形量ΔＬに基づいて、導入される緊張力を判定する工程を省略するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明はコンクリート製の柱、梁等のコンクリート構造体として用いられるＰＣ鋼棒ユニットの緊張力の検査に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…ＰＣ鋼棒ユニット、２…引張ＰＣ鋼棒、３…反力ＰＣ鋼棒、５…緊張保持部材、１０…緊張力検査装置、１１…被設置部材、１２…ユニット振動付与装置、１３…加速度センサー（固有振動数測定装置）、１５…パソコン、１６…ユニット長測定装置、１１１…架台、１１２…線状部材、１２１…基台、１２２…打撃装置、１２５…ハンマー、１２５Ａ…軸部、１２５Ｂ…打撃部、１２６１…第一付勢部材、１２６２…第二付勢部材、１２７…ロック機構、１５１…固有振動数算出部（固有振動数測定装置）、１５２…等価弾性波速度演算部、１５３…減衰測定部、１５４…ユニット長変形量演算部、１５６…緊張力判定部
【図１】
2014010014.tif 000006
【図２】
2014010014.tif 000007
【図３】
2014010014.tif 000008
【図４】
2014010014.tif 000009
【図５】
2014010014.tif 000010
【図６】
2014010014.tif 000011
【図７】
2014010014.tif 000012
【図８】
2014010014.tif 000013
【図９】
2014010014.tif 000014
【図１０】
2014010014.tif 000015
【図１１】
2014010014.tif 000016