(57)【要約】【課題】  非接触センサを用いて鉄道橋梁の支承部の検査を行い、安全で効率的かつ定量的な計測ができる、鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法を提供する。【解決手段】  鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、鉄道橋梁の支承部２の振動及び変位を非接触センサ４で計測することにより、鉄道橋梁の支承部２の損傷を定量的に評価する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道橋梁の支承部の振動及び変位を非接触センサで計測することにより、鉄道橋梁の支承部の損傷を定量的に評価することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記非接触センサを複数台使用することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、同じ桁の２つの鉄道橋梁の支承部の振動を前記非接触センサで計測することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項４】
請求項１記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、損傷を受けた鉄道橋梁の支承部では振動が大きくなるため、計測したそれぞれの振動の振幅及びスペクトルを解析装置により比較することにより、鉄道橋梁の支承部の損傷の度合いを評価することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項５】
請求項１記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記非接触センサを１台使用する場合には、非接触センサ本体を橋脚に取り付け、その状態で前記非接触センサ本体を取り付けた橋脚の支承部に近い桁端部の振動計測を行うことを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項６】
請求項５記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記橋脚の圧縮方向の振動は無視できると仮定し、非接触センサ本体に取り付けてある振動計で前記橋脚の振動を計測することにより、その振動と桁端部の振動を比較することで、損傷を受け橋脚と比較して大きな振動を起こすようになっている支承部を検出することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項７】
請求項１記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記橋梁を渡る列車の速度や荷重にほとんど変化がないような場合には、列車通過時のある１つの鉄道橋梁の支承部の振動と、違う列車による異なる鉄道橋梁の支承部の振動を１台の非接触センサで計測・記録し、それらを比較することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項８】
請求項７記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、記録されたそれぞれの支承部の振動データより、解析装置によって振動計測結果の比較を行い支承部の損傷を評価することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項９】
桁の支承部の１つが損傷を受けた場合には、三点支持状態となって桁にばたつきが発生するので、このようなばたつきの発生の有無を簡易に調べる場合には、非接触センサにより列車通過時の桁のたわみ測定を行い、該たわみの時刻歴を記録し、列車通過後には桁の振動は減衰するが、三点支持状態の場合には減衰が小さくなるため、列車通過後の桁の振動の減衰を求めることで三点支持状態の有無を調べることを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【請求項１０】
多主桁橋の場合には、２台以上の非接触センサが使用可能であれば、まず基準とする支承部を一つ決め、その支承部の振動と測定対象とする支承部の振動を同時に計測し、前記基準とした支承部は変えずに測定対象の支承部を順に変えて振動計測を行っていき、その結果を基準となる支承部の計測結果で正規化していくことで支承部の損傷を評価することを特徴とする鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の支承部に損傷や異常が発生すると、桁の支持状態が不安定になり、桁に振動が発生することがある。そして橋梁の部材に想定外の変位や応力が発生し、部材の損傷や亀裂を発生させることがある。ある支承部が変状を起こすと、その支承部が支えている桁が三点支持状態となり、桁のばたつきが発生し、桁の変位の増大や支承部やほかの部材にさらなる損傷を引き起こす。そのため、支承部の維持管理は非常に重要であるが、現状の検査は主に目視によって行われており、また支承部の取り付け位置は高所にあることが多いため、検査の安全性の向上や定量的な評価手法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、鉄道橋梁の支承部の検査は主に目視で行われているが、その支承部は高所や見難いところに設置してある場合が多く、作業に危険が伴い検査効率が悪い。さらに、支承部の損傷具合を定量的に評価できないという問題があった。
なお、本願の発明者らは、既に、構造物の振動特性の非接触計測システムについて提案を行っている（上記特許文献１参照）。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、非接触センサを用いて鉄道橋梁の支承部の検査を行い、安全で効率的かつ定量的な計測ができる、鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、鉄道橋梁の支承部の振動及び変位を非接触センサで計測することにより、鉄道橋梁の支承部の損傷を定量的に評価することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記非接触センサを複数台使用することを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔２〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、同じ桁の２つの鉄道橋梁の支承部の振動を前記非接触センサで計測することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、損傷を受けた鉄道橋梁の支承部では振動が大きくなるため、計測したそれぞれの振動の振幅及びスペクトルを解析装置により比較することにより、鉄道橋梁の支承部の損傷の度合いを評価することを特徴とする。
【０００８】
〔５〕上記〔１〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記非接触センサを１台使用する場合には、非接触センサ本体を橋脚に取り付け、その状態で前記非接触センサ本体を取り付けた橋脚の支承部に近い桁端部の振動計測を行うことを特徴とする。
〔６〕上記〔５〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記橋脚の圧縮方向の振動は無視できると仮定し、前記非接触センサ本体に取り付けてある振動計で前記橋脚の振動を計測することにより、その振動と桁端部の振動を比較することで、損傷を受け橋脚と比較して大きな振動を起こすようになっている支承部を検出することを特徴とする。
【０００９】
〔７〕上記〔１〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記橋梁を渡る列車の速度や荷重にほとんど変化がないような場合には、列車通過時のある１つの鉄道橋梁の支承部の振動と、違う列車による異なる鉄道橋梁の支承部の振動を１台の非接触センサで計測・記録し、それらを比較することを特徴とする。
〔８〕上記〔７〕記載の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、記録されたそれぞれの支承部の振動データより、解析装置によって振動計測結果の比較を行い支承部の損傷を評価することを特徴とする。
【００１０】
〔９〕鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、前記桁の支承部の１つが損傷を受けた場合には、三点支持状態となって桁にばたつきが発生するので、このようなばたつきの発生の有無を簡易に調べる場合には、非接触センサにより列車通過時の桁のたわみの測定を行い、このたわみの時刻歴を記録し、列車通過後には桁の振動は減衰するが、三点支持状態の場合には減衰が小さくなるため、列車通過後の桁の振動の減衰を求めることで三点支持状態の有無を調べることを特徴とする。
【００１１】
〔１０〕鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法において、多主桁橋の場合には、２台以上の非接触センサが使用可能であれば、まず基準とする支承部を一つ決め、その支承部の振動と測定対象とする支承部の振動を同時に計測し、前記基準とした支承部は変えずに測定対象の支承部を順に変えて振動計測を行っていき、その結果を基準となる支承部の計測結果で正規化していくことで支承部の損傷を評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高所や確認しづらい場所にある鉄道橋梁の支承部に対しても、その損傷度を安全で効率的かつ定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例を示す鉄道橋梁の支承部の非接触計測手順を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す非接触センサを２台使用した場合の計測の模式図である。
【図３】本発明の実施例を示す非接触センサを１台使用した場合の計測の模式図である。
【図４】本発明の実施例を示す三点支持状態の有無を１台のセンサによって簡易に確認する場合の計測方法を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例を示す橋軸方向から見た主桁が複数ある場合の計測方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法は、鉄道橋梁の支承部の振動及び変位を非接触センサで計測することにより、鉄道橋梁の支承部の損傷を定量的に評価する。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
ここで、対象となる鉄道橋梁の支承部は鋼製の支承部を主たる対象とする。その非接触計測手順は、図１に示すフローチャートに従って行われる。また、非接触センサとしては、レーザドップラー速度計 (ＬＤＶ) 等の非接触センサを用いる。
（１）非接触センサによる鉄道橋梁の支承部の検査を行う（ステップＳ１）。  
（２）鉄道橋梁の支承部の三点支持状態の簡易な検査を行う（ステップＳ２）。
【００１６】
（３）列車通過時のたわみ計測を行う（ステップＳ３）。
（４）記録装置に計測データを記録する（ステップＳ４）。
（５）解析装置により対数減衰率を求める（ステップＳ５）。
なお、上記ステップＳ５により異常ありの場合は詳細な検査へ移行し、異常がない場合には検査を終了する。
【００１７】
（６）個々の支承部の検査が必要な詳細な場合検査を行う（ステップＳ６）。
（７）非接触センサの台数は何台か（ステップＳ７）。
（８）非接触センサを１台使用（ステップＳ８）。
（９）鉄道橋梁を通過する列車の速度や荷重は一定か（ステップＳ９）。
（１０）上記ステップＳ９において列車の速度や荷重が一定の場合には、支承部の振動計測を順に行う（ステップＳ１０）。
【００１８】
（１１）記録装置に計測データを記録する（ステップＳ１１）。
（１２）一方、列車の速度や荷重は一定ではない場合には、非接触センサを橋脚に固定し、その状態で支承部付近の桁の振動計測を行い（ステップＳ１２）、次いでステップＳ１１へ入る。
（１３）一方、上記ステップＳ７において、非接触センサを２台以上使用する場合（ステップＳ１３）。
【００１９】
（１４）２台の非接触センサにより同じ桁の支承部の振動計測を行い（ステップＳ１４）、次いでステップＳ１１へ入る。
（１５）次いで、解析装置により計測結果の比較を行い、損傷度合いを評価し（ステップＳ１５）、検査を終了する（ステップＳ１６）。
以下、センサの態様毎に詳細に説明する。
【００２０】
〔１〕非接触センサが複数台である場合
図２は本発明の実施例を示す非接触センサを２台使用した場合の計測の模式図であり、図２（ａ）は鉄道橋梁の側面図、図２（ｂ）は鉄道橋梁の平面図、図２（ｃ）は計測結果のスペクトルの比較のイメージを示す図である。
これらの図において、１は橋脚、２は橋脚１上に配置される鉄道橋梁の支承部であり、固定的な支承部２Ａ，２Ｂ、可動的な支承部２Ｃ，２Ｄからなる。３は桁、４は非接触センサであり、２台の非接触センサ４Ａ，４Ｂからなる。これらの２台の非接触センサ４Ａ，４Ｂは、解析装置５に接続されている。すなわち、図２（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれの非接触センサ４Ａ，４Ｂで同じ橋脚１や桁３に備え付けられている鉄道橋梁の支承部２付近の桁３上の測定点６Ａ，６Ｂの振動計測を行う。振動計測は列車通過時に行い、記録されたデータから解析装置５を用いて振動のフーリエスペクトルのピーク値Ｓｐ１〜Ｓｐ４を求めて比較する。この操作を同一の桁３に備え付けられている全ての支承部２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ付近の桁３上の測定点６Ａ，６Ｂに対して行い、解析結果を比較することで損傷を受けている支承部２を検知し、その度合いを評価する。測定結果のイメージを図２（ｃ）に示す。図２（ｃ）のように損傷を受けていないスペクトルのピーク値（図中のＳｐ１〜Ｓｐ３) と比べ、損傷を受けた支承のスペクトルのピーク値（図中のＳｐ４) は高くなる。このスペクトルのピークの大小により、鉄道橋梁の支承部２の損傷の程度を評価することができる。
【００２１】
〔２〕非接触センサを１台のみ使用可能な場合
図３は本発明の実施例を示す非接触センサを１台使用した場合の計測の模式図であり、図３（ａ）は鉄道橋梁の側面図、図３（ｂ）は計測結果のスペクトルの比較のイメージを示す図である。
非接触センサを一台のみ使用可能な場合には、図３（ａ）に示すように橋脚１１に非接触センサ１３を固定し、その状態で鉄道橋梁の支承部１２付近の桁端部の桁上の測定点１７の列車通過時の振動計測を行う。非接触センサ１３自体にも振動計測装置１４が付いており、この振動計測装置１４を用いて橋脚１１自体の振動を計測して鉄道橋梁の支承部１２の振動と比較する。橋脚１１は一般的に剛性が高く、橋脚１１の上下方向の圧縮は無視でき、橋脚１１の非接触センサ１３の取り付け位置の振動と鉄道橋梁の支承部１２の取り付け位置の振動には大きな差はないと仮定される。そのため、鉄道橋梁の取り付け支承部１２付近の桁１５に橋脚１１の振動と比較して大きな振動が発生している場合、その振動は鉄道橋梁の支承部１２の損傷によるものと考えられる。図３（ｂ）に示すように、計測した振動に対し、解析装置１６により橋脚１１の振動と鉄道橋梁の支承部１２付近の桁１５の振動のスペクトルを求める。桁１５の振動のスペクトルのピーク値（図中のＳｐ１およびＳｐ１’) を橋脚１１の振動のスペクトルのピーク値（図中のＳｐ０) で割り、その値が１に近ければ、損傷はなく、値が大きくなるほど損傷度合いが大きいと判断する。
【００２２】
〔３〕三点支持状態の有無を１台のセンサによって簡易に確認する場合
三点支持状態の有無を１台の非接触センサ２１によって簡易に確認する場合には、図４（ａ）に示すように非接触センサ２１を１台を用いて列車通過時の桁２４のたわみ計測を行う。２２は橋脚、２３は鉄道橋梁の支承部である。列車通過後の桁２４の振動は、図４（ｂ）に示すように、鉄道橋梁の支承部２３が損傷を受け三点支持になっている場合には減衰が低下する（ステップＳ２）ため、列車通過後の振動の対数減衰率を求め（ステップＳ５）、その値が低くなっている場合には、鉄道橋梁の支承部２３の損傷の可能性があると判断することができる。
【００２３】
〔４〕主桁が複数ある場合
図５に示すように、主桁３１が複数ある場合には、非接触センサ３２を２台以上用意して検査を行う。基準となる支承部を一つ決め、その支承部と計測の対象とする支承部の列車通過時の振動計測を行う。基準となる支承部を変えずに計測対象となる支承部を順に変えて行っていき、それぞれの支承部の振動のフーリエスペクトルのピークを求める。その後、計測対象とした支承部のそれぞれの振動のスペクトルのピークを基準となる支承部の振動のスペクトルのピークで割ることで正規化して、その値を比較し、支承部の損傷の有無や程度を判断する。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法は、非接触センサを用いて鉄道橋梁の支承部の検査を行い、安全で効率的かつ定量的な計測ができる、鉄道橋梁の支承部の非接触測定方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１，１１，２２    橋脚
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，１２，２３    鉄道橋梁の支承部
２ａ，２ｂ    固定的な支承部
２ｃ，２ｄ    可動的な支承部
３，１５，２４    桁
４，４Ａ，４Ｂ，１３，２１，３２    非接触センサ
５，１６    解析装置
６，６Ａ，６Ｂ，１７    支承部付近の桁上の測定点
１４    振動計測装置
３１    主桁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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