(57)【要約】【課題】橋梁やビル等に設置されている金属プラグ入り積層ゴム支承の金属プラグを、原位置で検査できる金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法を提供する。【解決手段】鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、複数の板状ゴムと鋼板が交互に積層されて形成された積層体中に、鉛プラグ４を有する。鉛プラグ入り積層ゴム支承１に、積層体の側面に対して中心軸Ｘａが傾斜した方向からＸ線を照射し、Ｘ線が入射した側面と直角をなす側面に設置されたイメージングプレート１３により、Ｘ線撮影画像を取得する。イメージングプレート１３で取得されたＸ線撮影画像の歪みを、Ｘ線の照射経路と鉛プラグ入り積層ゴム支承１の構成部品との幾何学的関係や、構成部品の本来の形状に基づいて修正する。歪みが修正されたＸ線撮影画像中の鉛プラグ４の像から鉛プラグ４の体積を求め、この体積から鉛プラグ４の減衰性能を求め、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に残存する性能を評価する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状ゴムと鋼板が交互に積層されてなる積層体と、この積層体の一方の面と他方の面に配置されて構造物に接続される接続体と、上記積層体及び接続体を貫通して上記板状ゴム及び鋼板の積層方法に延在してダンパー機能を有する金属プラグとを備える金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法であって、
上記金属プラグ入り積層ゴム支承が設置された原位置で、上記積層体にＸ線を照射してＸ線撮影画像を取得し、このＸ線撮影画像中の金属プラグの像の輪郭形状に基づいて検査を行うことを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法において、
上記Ｘ線撮影画像を、上記積層体に対するＸ線の入射位置及び／又は入射角度に応じて補正することを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法において、
上記積層体に予め設置されたマークの位置と、上記Ｘ線撮影画像中の上記マークの像の位置とに基づいて、上記金属プラグ入り積層ゴム支承における上記Ｘ線撮影画像の撮影位置を特定することを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法。
【請求項４】
請求項１に記載の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法において、
上記Ｘ線撮影画像を、上記積層体に対して異なるＸ線の入射位置及び／又は入射角度を設定して複数個作成し、これらの複数個のＸ線撮影画像を合成して検査用のＸ線撮影画像を作成することを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法。
【請求項５】
請求項１に記載の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法において、
上記Ｘ線撮影画像を２値化処理することを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法。
【請求項６】
請求項１に記載の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法で取得された上記Ｘ線撮影画像中の金属プラグの像から金属プラグの体積を推定するステップと、
上記推定された金属プラグの体積を、予め求められた金属プラグの体積と減衰性能との相関関係を示す相関モデルに照らして、上記積層体の減衰性能を評価するステップと
を有することを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の性能判定方法。
【請求項７】
請求項１に記載の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法で取得された上記Ｘ線撮影画像中の金属プラグの像から金属プラグのひび割れ量を推定するステップと、
上記推定された金属プラグのひび割れ量を、予め求められた金属プラグのひび割れ量と減衰性能の低下量との相関関係を示す相関モデルに照らして、上記積層体の減衰性能を評価するステップと
を有することを特徴とする金属プラグ入り積層ゴム支承の性能判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁やビル等に用いられた金属プラグ入り積層ゴム支承を原位置で検査する検査方法と、金属プラグ入り積層ゴム支承の性能判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やビルの下部構造と上部構造の間に設置され、上部構造を支持する支承は、兵庫県南部地震が発生して以降、地震時の揺れを緩和する機能を有するものが急速に普及している。この種の支承としては、板状のゴムと鋼板を交互に複数層積み重ねた積層体と、この積層体の内部に配置された柱状の鉛プラグとを備えた鉛プラグ入り積層ゴム支承が知られている。
【０００３】
鉛プラグ入り積層ゴム支承は、積層体によって橋梁やビルの上部構造を支持すると共に、地震時に水平方向に変形して上部構造を移動させると共に、移動した上部構造を移動前の位置に復元し、更に、固有周期を長くして上部構造に作用する地震力を低減させる機能を有する。また、鉛プラグにより、振動エネルギーを吸収して上部構造の揺れを減衰するダンパー機能を有する。
【０００４】
この鉛プラグ入り積層ゴム支承は、橋梁やビルに設置された後、経年に伴って種々の劣化や損傷が生じる。鉛プラグ入り積層ゴム支承の経年劣化としては、積層体のゴムと鋼板の剥離や、積層体の側面を被覆する被覆ゴムの剥がれ又はオゾン劣化や、鉛プラグの損傷等がある。これらの経年劣化のうち、鉛プラグの損傷はダンパー機能の低下を招くので、鉛プラグ入り積層ゴム支承の性能に大きく影響する。
【０００５】
経年により鉛プラグに生じる損傷としては、損傷の程度が小さいものから順に、ひび割れ、破断及び流動突出が知られている。流動突出は、鉛プラグを形成する鉛が、積層体のゴムと鋼板の間を流れて側面から押し出されて生じる現象であり、鉛プラグ入り積層ゴム支承に作用する荷重や、積層体の変形等に起因すると考えられている。鉛プラグにひび割れや破断や流動突出が生じた鉛プラグ入り積層ゴム支承は、鉛プラグのダンパー機能が大幅に低下しているため、速やかに交換する必要がある。
【０００６】
鉛プラグ入り積層ゴム支承に流動突出が生じるまでの間に、積層体の内部では、鉛の流動やひび割れや破断等の鉛プラグの変状が生じており、鉛プラグのダンパー機能の低下が既に進行し、鉛プラグ入り積層ゴム支承の性能の低下が生じている。しかしながら、積層体の内部で生じる鉛プラグの変状は、外観から察知できないので、流動突出が生じるまでは鉛プラグ入り積層ゴム支承の性能の低下を検知することができない。そこで、鉛プラグ入り積層ゴム支承の性能の低下を早期に検知するために、積層体内の鉛プラグの変状を非破壊で検査する方法が求められる。
【０００７】
従来、積層体の内部に設置された鉛プラグを非破壊で検査する方法として、Ｘ線ＣＴ装置を用いて鉛プラグの健全性を確認する検査方法が提案されている（特許文献１参照）。この検査方法は、鉛プラグ入り積層ゴム支承の製造過程において、積層体に鉛直方向の荷重をかけながら水平方向に変位させた状態で、Ｘ線ＣＴ装置を用いて非破壊状態で断層撮影を行う。これにより得られた積層体の断層画像により、鉛プラグと積層ゴムとの界面の状態を確認し、鉛プラグの健全性を確認している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０３３４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の鉛プラグの検査方法は、鉛プラグ入り積層ゴム支承の製造過程で行われるものであり、装置構成の大規模なＸ線ＣＴ装置を用いるので、橋梁やビルに設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承に適用することができない。また、上記従来の鉛プラグの検査方法は、積層体を水平方向に変位させた状態で撮影を行う必要があるが、橋梁やビルに設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承を水平方向に変位させることは困難であるため、上記従来の方法を適用することは困難である。
【００１０】
また、上記従来の鉛プラグの検査方法は、鉛プラグと積層ゴムとの界面の状態に基づいて鉛プラグの健全性を確認しているが、鉛プラグが不健全である場合に、鉛プラグ入り積層ゴム支承の性能がどの程度残存しているのかは全く検討されていない。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、橋梁やビル等に設置されている金属プラグ入り積層ゴム支承の金属プラグを、原位置で検査することができる金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法を提供することにある。また、金属プラグ入り積層ゴム支承の検査結果に基づいて、この金属プラグ入り積層ゴム支承に残存する性能を判定する性能判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法は、複数の板状ゴムと鋼板が交互に積層されてなる積層体と、この積層体の一方の面と他方の面に配置されて構造物に接続される接続体と、上記積層体及び接続体を貫通して上記板状ゴム及び鋼板の積層方法に延在してダンパー機能を有する金属プラグとを備える金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法であって、
上記金属プラグ入り積層ゴム支承が設置された原位置で、上記積層体にＸ線を照射してＸ線撮影画像を取得し、このＸ線撮影画像中の金属プラグの像の輪郭形状に基づいて検査を行うことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、金属プラグ入り積層ゴム支承が、例えば橋梁の下部構造と上部構造の間に設置された場合、積層体の一方の面の接続体と他方の面の接続体が、下部構造と上部構造に夫々接続される。したがって、積層体の内部の金属プラグは、金属プラグ入り積層ゴム支承が設置された原位置では、外観により検査を行うことができない。ここで、本発明の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法は、金属プラグ入り積層ゴム支承が設置された原位置で、積層体にＸ線を照射してＸ線撮影画像を取得するので、従来のＸ線ＣＴ装置を用いた検査方法のように、装置構成が大規模なことに起因して断層画像を取得できない不都合が無い。また、従来のＸ線ＣＴ装置を用いた検査方法のように、金属プラグ入り積層ゴム支承を変形させる必要が無く、金属プラグ入り積層ゴム支承の積層体にＸ線を照射すればよいので、原位置の金属プラグ入り積層ゴム支承について適用できる。こうして原位置で取得したＸ線撮影画像を用いることにより、積層体の外観によっては不可能であった金属プラグの検査を行うことができる。
【００１４】
ここで、ダンパー機能を有する金属プラグとしては、例えば、鉛やすず等で形成したものを挙げることができるが、ダンパー機能を奏するのであれば、他の金属で形成されたものでもよい。
【００１５】
また、金属プラグ入り積層ゴム支承としては、橋梁等の土木構造物に設置されたものや、ビル等の建築物に設置されたものや、各種の工場のプラント設備に設置されたものが該当する。
【００１６】
一実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法は、上記Ｘ線撮影画像を、上記積層体に対するＸ線の入射位置及び／又は入射角度に応じて補正するものである。
【００１７】
上記実施形態によれば、Ｘ線撮影画像を、積層体に対するＸ線の入射位置及び／又は入射角度に応じて補正するので、原位置に存在する他の構造物や部材が障害となって、Ｘ線を積層体の正面から照射できない場合でも、積層体の内部を正確に把握して、金属プラグの検査を正確に行うことができる。また、積層体内に複数の金属プラグが存在する場合、Ｘ線の入射位置及び／又は入射角度を調整することにより、各金属プラグの像を重複することなく撮影することができる。この場合、Ｘ線の入射位置及び／又は入射角度に応じてＸ線撮影画像を補正することにより、各金属プラグの検査を正確に行うことができる。
【００１８】
一実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法は、上記積層体に予め設置されたマークの位置と、上記Ｘ線撮影画像中の上記マークの像の位置とに基づいて、上記金属プラグ入り積層ゴム支承における上記Ｘ線撮影画像の撮影位置を特定するものである。
【００１９】
上記実施形態によれば、積層体に予め設置されたマークの実際の位置と、Ｘ線撮影画像中の上記マークの像の位置とに基づいて、このＸ線撮影画像の金属プラグ入り積層ゴム支承における撮影位置を特定することができる。したがって、金属プラグの検査を正確に行うことができる。ここで、上記マークは、上記積層体よりもＸ線の透過率が低い物質で形成されるのが好ましい。また、複数のＸ線撮影画像に同一のマークの像が含まれる場合、このマークの像に基づいて、上記複数のＸ線撮影画像の位置合わせを行って、上記複数のＸ線撮影画像の合成を行うことができる。
【００２０】
一実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法は、上記Ｘ線撮影画像を、上記積層体に対して異なるＸ線の入射位置及び／又は入射角度を設定して複数個作成し、これらの複数個のＸ線撮影画像を合成して検査用のＸ線撮影画像を作成するものである。
【００２１】
上記実施形態によれば、Ｘ線撮影画像を、積層体に対して異なるＸ線の入射位置及び／又は入射角度を設定して複数個作成する。Ｘ線の入射位置や入射角度は、各Ｘ線撮影画像において、積層体中の金属プラグを鮮明に撮影できる位置や角度が設定される。これらの複数個のＸ線撮影画像を合成して検査用のＸ線撮影画像を作成することにより、積層体中の金属プラグを正確に撮像することができ、金属プラグの正確な検査を行うことができる。
【００２２】
一実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法は、上記Ｘ線撮影画像を２値化処理する。
【００２３】
上記実施形態によれば、Ｘ線撮影画像を２値化処理することにより、Ｘ線撮影画像中の金属プラグの像を鮮明にすることができる。したがって、金属プラグの正確な検査を行うことができる。ここで、金属プラグ入り積層ゴム支承を構成する部材に対するＸ線透過量は、例えば積層体の板状ゴムが比較的多い一方、鋼板と金属プラグが比較的少ない。したがって、Ｘ線撮影画像の２値化処理により、例えば板状ゴムと鋼板及び金属プラグとを、画像の色の違いによって鮮明に区別することが可能となるように、各構成部材の形状を鮮明に表すことができる。
【００２４】
本発明の金属プラグ入り積層ゴム支承の性能判定方法は、上記金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法で取得された上記Ｘ線撮影画像中の金属プラグの像から金属プラグの体積を推定するステップと、
上記推定された金属プラグの体積を、予め求められた金属プラグの体積と減衰性能との相関関係を示す相関モデルに照らして、上記積層体の減衰性能を評価するステップと
を有することを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、金属プラグ入り積層ゴム支承の原位置で取得されたＸ線撮影画像中の金属プラグの像から、金属プラグの体積を推定する。金属プラグの体積は、Ｘ線撮影画像中に現れた金属プラグの流動突出の大きさから流動突出の体積を推定し、この流動突出の体積を元の金属プラグの体積から差し引いて算出することができる。このようにして推定された金属プラグの体積を、予め求められた金属プラグの体積と減衰性能との相関関係を示す相関モデルに照らすことにより、Ｘ線撮影画像中に表された金属プラグの現在の減衰性能を求めることができる。こうして求めた金属プラグの減衰性能により、積層体の減衰性能を評価することができる。したがって、上記金属プラグ入り積層ゴム支承に残存する性能を、効果的に判定することができる。
【００２６】
本発明の金属プラグ入り積層ゴム支承の性能判定方法は、上記金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法で取得された上記Ｘ線撮影画像中の金属プラグの像から金属プラグのひび割れ量を推定するステップと、
上記推定された金属プラグのひび割れ量を、予め求められた金属プラグのひび割れ量と減衰性能の低下量との相関関係を示す相関モデルに照らして、上記積層体の減衰性能を評価するステップと
を有することを特徴としている。
【００２７】
上記構成によれば、金属プラグ入り積層ゴム支承の原位置で取得されたＸ線撮影画像中の金属プラグの像から、金属プラグに生じたひび割れ量を推定する。金属プラグのひび割れ量は、Ｘ線撮影画像中に現れた金属プラグのひび割れの太さ及び長さから推定することができる。このようにして推定された金属プラグのひび割れ量を、予め求められた金属プラグのひび割れ量と減衰性能の低下量との相関関係を示す相関モデルに照らすことにより、Ｘ線撮影画像中に表された金属プラグの現在の減衰性能を求めることができる。こうして求めた金属プラグの減衰性能により、積層体の減衰性能を評価することができる。したがって、上記金属プラグ入り積層ゴム支承に残存する性能を、効果的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の検査方法が適用される鉛プラグ入り積層ゴム支承を示す平面図である。
【図２】鉛プラグ入り積層ゴム支承の断面図である。
【図３】鉛プラグ入り積層ゴム支承にＸ線を照射する様子を示す図である。
【図４】Ｘ線撮影画像中の鉛プラグの像と、鉛プラグ入り積層ゴム支承の鉛プラグとの関係を示す模式図である。
【図５Ａ】補正前のＸ線撮影画像を示す図である。
【図５Ｂ】補正後のＸ線撮影画像を示す図である。
【図６Ａ】鉛プラグ入り積層ゴム支承の上部にＸ線の中心軸が位置するＸ線撮影画像である。
【図６Ｂ】図６Ａの下方を中心軸が位置するＸ線によるＸ線撮影画像である。
【図６Ｃ】図６Ｂの下方を中心軸が位置するＸ線によるＸ線撮影画像である。
【図６Ｄ】図６Ｃの下方を中心軸が位置するＸ線によるＸ線撮影画像である。
【図６Ｅ】図６Ｄの下方を中心軸が位置するＸ線によるＸ線撮影画像である。
【図６Ｆ】図６Ａ乃至６ＥのＸ線撮影画像の各々の部分を合成して得たＸ線撮影画像である。
【図６Ｇ】図６Ａ乃至６ＥのＸ線撮影画像が得られた鉛プラグ入り積層ゴム支承の断面図である。
【図７】鉛プラグの体積の減少に対する減衰性能の低下を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図１は、実施形態の検査方法を適用する金属プラグ入り積層ゴム支承としての鉛プラグ入り積層ゴム支承を示す平面図であり、図２は、鉛プラグ入り積層ゴム支承の断面図である。この鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、構造物としての道路橋に設置されているものである。
【００３１】
この鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、複数の板状ゴム７と鋼板８が交互に積層されて形成された積層体２を備える。この積層体２は、平面が正方形の直方体形状を有する。積層体２の板状ゴム７は天然ゴムで形成されており、接着剤や加硫接着により鋼板８に接着されている。なお、板ゴム７は、天然ゴム及び／又は合成ゴムに各種の樹脂や充填材が添加された高減衰ゴムで構成されてもよい。
【００３２】
積層体２の一方の面であって、図２において上側に位置する面には、積層体２よりも厚みの大きい鋼板で形成され、構造物の上部構造に接続される上側の接続体３が配置されている。また、積層体２の他方の面であって、図２において下側に位置する面には、構造物の下部構造に接続される下側の接続体３が配置されている。上側と下側の接続体３の縁部には、構造物に接続されるためのボルトやダウエルピン等が螺合する複数の固定孔１０が設けられている。
【００３３】
上記積層体２の側面と、上側及び下側の接続体３の側面は、内部の劣化を防止するための被覆ゴム５が被覆されている。被覆ゴム５の上端は、上側の接続体３の縁を取り囲むように、接続体３の平面側に屈曲している。被覆ゴム５は、高減衰ゴムや、天然ゴムで形成することができる。高減衰ゴムとしては、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム若しくはシリコーンゴム又はこれらの混合物及びこれらと天然ゴムからなる混合物を用いることができる。
【００３４】
上記鉛プラグ入り積層ゴム支承１には、上側及び下側の接続体３と積層体２を厚み方向に貫通する４つの貫通孔が形成されており、これらの貫通孔内に、金属プラグのとしての鉛プラグ４が夫々収容されている。鉛プラグ４は、純度が９９．９％以上の鉛で形成されており、積層体２の板状ゴム７と鋼板８の積層方向に中心軸が延在する円筒形状を有する。鉛プラグ４は、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の平面視において、対角線上で正方形の頂点を形成する位置に配置されている。この鉛プラグ４は、積層体２に上側及び下側の接続体３が固定された後、これらの積層体２及び接続体３の積層方向に形成された４つの貫通孔に、圧入されて収容されている。
【００３５】
この鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、道路橋に設置されており、下部構造である橋脚と、上部構造である橋桁との間に配置されている。鉛プラグ入り積層ゴム支承１の下側の接続体３は、鋼製又はコンクリート製の橋脚の上端面に設置されたアンカーボルトに連結されている。また、上側の接続体３は、鋼製又はコンクリート製の橋桁の下フランジに螺着されたボルトに連結されている。
【００３６】
このように橋脚上に設置されて橋桁を支持する鉛プラグ入り積層ゴム支承１には、上部構造の死荷重や、車両の通過等によって変動する活荷重や、風荷重や、地震荷重等が作用する。また、車両の通過や風や地震による振動が、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に伝達する。さらに、温度変化に伴う橋梁の部材の膨張又は収縮に起因して、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の上側の接続体３と下側の接続体３との間に変位が生じる。これらの荷重や振動や変位により、鉛プラグ入り積層ゴム支承１内の鉛プラグ４に変状が生じる場合がある。鉛プラグ４の変状としては、軸方向のいずれかの位置で横断方向に切断面が形成される破断や、鉛プラグ４の側面から積層体２の板状ゴム７と鋼板８の間に鉛が流出する流動がある。これらの鉛プラグ４の変状は、積層体２の外観からは察知できないが、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の性能の劣化を招く。そこで、本実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法により、鉛プラグ入り積層ゴム支承１を破壊することなく非破壊で検査し、鉛プラグ４の変状を検出する。
【００３７】
図３は、本実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法により、鉛プラグ入り積層ゴム支承１を検査する様子を示す模式図である。本実施形態の検査方法は、Ｘ線を生成して放射するＸ線源１２と、このＸ線源１２から放射されて検査対象を透過したＸ線を検出するＸ線検出器としてのイメージングプレート１３を用いる。
【００３８】
Ｘ線源１２は、電子源と、この電子源から生成された電子ビームが照射されるＸ線ターゲットとを有し、Ｘ線を発生させるＸ線管を有する。イメージングプレート１３は、放射線エネルギーを蓄積し、後に熱や光等により励起されて蛍光を発する現象である輝尽性蛍光発光現象を利用したものであり、輝尽性蛍光体(ＢａＦＢｒ：ＥＵ２＋)の微結晶を塗布したフィルムを有する。検査対象を透過したＸ線を検出したイメージングプレート１３を、図示しないリーダーで読み取ることにより、検査対象のＸ線撮影画像を得ることができる。リーダーは、イメージングプレート１３のフィルムの表面にレーザー光を照射することにより、Ｘ線の露光量に応じてフィルムから生じる発光量を光学スキャナで読み取ることにより、検査対象のＸ線撮影画像を生成する。上記Ｘ線源１２とイメージングプレート１３は、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に対して停止した状態で作動する。リーダーで生成されたＸ線撮影画像はコンピュータに入力され、このコンピュータで画像処理ソフトウェアが実行されて得られる機能により、次のように、補正としての歪修正処理と、合成処理が行われる。なお、歪修正処理で修正される歪みとは、Ｘ線撮影画像に、部材が本来有する形状とは異なるように表れた形状をいう。
【００３９】
検査対象に対して停止したＸ線源から照射されたＸ線による検査は、従来は、板状体や管体等のような厚みの小さいものが対象であり、鉛プラグ入り積層ゴム支承のように透過方向の寸法の大きなものは、従来、対象とされていなかった。その理由としては、透過方向の寸法が大きいと、Ｘ線の減衰が大きいので鮮明な透過画像を得にくいことや、Ｘ線の拡散が大きいので、Ｘ線の中心軸から離れるにつれて像の歪みが大きくなることにある。
【００４０】
また、図１に示す鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、鉛プラグ４が、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の平面視において、対角線上で正方形の頂点を形成する位置に配置されている。したがって、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の側面に対して直角方向にＸ線を照射すると、２つの鉛プラグ４を透過したＸ線が検出されるので、いずれの鉛プラグ４に損傷が生じているのかを特定できない問題がある。また、鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、橋脚の上端面と橋桁の下フランジとの間に配置されているので、検査のための作業領域が狭く、また、他の構造物が接近して配置されていることが多い。したがって、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の周囲には、Ｘ線源１２やイメージングプレート１３を配置するスペースが少なく、Ｘ線源１２やイメージングプレート１３の配置形態の自由度が低い。
【００４１】
そこで、本実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法では、図３に示すように、Ｘ線源１２から照射されるＸ線を、Ｘ線の中心軸Ｘａが鉛プラグ入り積層ゴム支承１の側面に対して傾斜した方向に照射し、Ｘ線が入射した側面に対して直角に隣接する側面に配置されたイメージングプレート１３で検出する。すなわち、Ｘ線源１２から照射されるＸ線の中心軸Ｘａに対して傾斜して配置されたイメージングプレート１３により、Ｘ線を検出する。こうして得られたＸ線撮影画像は、上記Ｘ線の特性に起因する歪みが含まれるので、コンピュータの画像処理により、歪修正処理を行って補正する。
【００４２】
図４は、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の側面の法線に対して、中心軸Ｘａが角度（π／２−θ４）だけ傾斜したＸ線により検出された鉛プラグ４のＸ線撮影画像と、実際の鉛プラグ４に生じている損傷との関係を示す図である。図４において、１８はイメージングプレート１３で取得されたＸ線撮影画像を、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の平面図におけるイメージングプレート１３の幅方向の設置位置と一致させて示したものである。鉛プラグ入り積層ゴム支承１の平面図には、イメージングプレート１３で取得されたＸ線撮影画像１８に対応し、この鉛プラグ４に生じた損傷を示している。Ｘ線撮影画像１８中、４４は鉛プラグ４の像であり、４５は鉛プラグ４の一方の側に生じた流動損傷１５の像であり、４６は鉛プラグ４の他方の側に生じた流動損傷１６の像である。鉛プラグ４に生じた流動損傷１５，１６は、積層体２の側面から鉛が突出する流動突出までには至らないが、鉛プラグ４に変状が生じているので、鉛プラグ４の性能が低下している。この鉛プラグ４の変状の形態を正確に特定するために、次のようにして、Ｘ線撮影画像１８の歪修正処理を行う。
【００４３】
まず、図４の平面図に示した各点の符号間の距離を、次のように設定する。
【数１】
2018200256.tif 000003
【数２】
2018200256.tif 000004
【数３】
2018200256.tif 000005
【数４】
2018200256.tif 000006
【数５】
2018200256.tif 000007
【数６】
2018200256.tif 000008
ここで、Ａは、Ｘ線源１２の焦点である。Ｂは、Ｘ線源１２の焦点から、鉛プラグ入り積層ゴム支承１のＸ線が入射する側面と平行に延ばした線と、検査対象の鉛プラグ４の中心Ｏから上記Ｘ線が入射する側面の法線方向に延ばした線との交点である。また、Ｃは、Ｘ線源１２の焦点から、鉛プラグ入り積層ゴム支承１のＸ線が入射する側面と平行に延ばした線と、イメージングプレート１３が設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承１の側面であってＸ線が出射する側面を平行に延ばした線との交点である。また、Ｄは、Ｘ線源１２の焦点Ａから、鉛プラグ入り積層ゴム支承１のＸ線が入射する側面へ法線方向に延ばした線の交点である。また、Ｅは、鉛プラグ入り積層ゴム支承１のＸ線が入射する側面と、イメージングプレート１３が設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承１の側面との交点である。また、Ｆは、イメージングプレート１３が設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承１の側面において、イメージングプレート１３の一端に相当する点である。また、Ｇは、イメージングプレート１３の検出面の幅方向において、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の一方の流動損傷１５の端を示す点である。また、Ｈは、イメージングプレート１３の検出面の幅方向において、鉛プラグ４の一方の側の境界を示す点である。また、Ｉは、イメージングプレート１３の検出面の幅方向において、鉛プラグ４の他方の側の境界を示す点である。また、Ｊは、イメージングプレート１３の検出面の幅方向において、イメージングプレート１３に照射される鉛プラグ４の他方の流動損傷１６の端を示す点である。また、Ｋは、鉛プラグ入り積層ゴム支承１のＸ線が入射する側面が平面視において現れる線と、検査対象の鉛プラグ４の中心Ｏから上記Ｘ線が入射する側面の法線方向に延ばした線との交点である。また、Ｒは、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の一方の流動損傷１５の端を通るＸ線と、鉛プラグ４の中心Ｏを通ってイメージングプレート１３の検出面と平行な線との交点である。また、Ｓは、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の一方の側の境界を通るＸ線と、鉛プラグ４の中心Ｏを通ってイメージングプレート１３の検出面と平行な線との交点である。また、Ｔは、一方の流動損傷１５が生じた鉛プラグ４の側面と、鉛プラグ４の中心Ｏを通ってイメージングプレート１３の検出面と平行な線との交点である。また、Ｕは、他方の流動損傷１６が生じた鉛プラグ４の側面と、鉛プラグ４の中心Ｏを通ってイメージングプレート１３の検出面と平行な線との交点である。また、Ｖは、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の他方の側の境界を通るＸ線と、鉛プラグ４の中心Ｏを通ってイメージングプレート１３の検出面と平行な線との交点である。また、Ｗは、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の他方の流動損傷１６の端を通るＸ線と、鉛プラグ４の中心Ｏを通ってイメージングプレート１３の検出面と平行な線との交点である。また、Ｏは、鉛プラグ４の中心である。また、Ｐは、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の他方の側の境界を通るＸ線と、鉛プラグ４の側面との接点である。また、Ｑは、イメージングプレート１３に投射される鉛プラグ４の一方の側の境界を通るＸ線と、鉛プラグ４の側面との接点である。また、ｒは鉛プラグ４の半径である。
【００４４】
上記イメージングプレート１３で検出されるＸ線撮影画像１８における一方の流動損傷１５の像４５の長さＬ１１と、他方の流動損傷１６の像４６の長さＬ１２は、図４に示された幾何学的関係に基づいて、次のように表される。
【数７】
2018200256.tif 000009
【数８】
2018200256.tif 000010
ここで、
【数９】
2018200256.tif 000011
【数１０】
2018200256.tif 000012
【数１１】
2018200256.tif 000013
である。また、
【数１２】
2018200256.tif 000014
【数１３】
2018200256.tif 000015
【数１４】
2018200256.tif 000016
である。また、
【数１５】
2018200256.tif 000017
である。また、
【数１６】
2018200256.tif 000018
【数１７】
2018200256.tif 000019
【数１８】
2018200256.tif 000020
である。
【００４５】
これらから、一方の流動損傷１５が鉛プラグ４の側面から流動した流動長について、Ｘ線撮影画像１８に投影された流動長から算出した第１流動長Ｌ１３を、次の式により算出する。
【数１９】
2018200256.tif 000021
また、他方の流動損傷１６が鉛プラグ４の側面から流動した流動長について、Ｘ線撮影画像１８に投影された流動長から算出した第２流動長Ｌ１４を、次の式により算出する。
【数２０】
2018200256.tif 000022
さらに、これらの第１流動長Ｌ１３及び第２流動長Ｌ１４は、傾斜方向からの投影により、流動長が過少に評価される傾向にある。そこで、下記のように、流動損傷１５，１６を含めた全幅から鉛プラグ４の幅を差し引くことにより、上記第１及び第２流動長Ｌ１３，Ｌ１４よりも高い精度の合計流動長Ｌ１５を求めることができる。
【数２１】
2018200256.tif 000023
【００４６】
このような歪修正処理により、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に対する傾斜角度θ４や、Ｘ線源１２及びイメージングプレート１３の互いの間の距離や、鉛プラグ入り積層ゴム支承１とＸ線源１２との間の距離等に基づいて、Ｘ線撮影画像における鉛プラグ４の寸法の歪みを修正し、実質的に実寸の鉛プラグ４の流動長である合計流動長Ｌ１５を求めることができる。なお、第１及び第２流動長Ｌ１３，Ｌ１４を流動長として採用してもよい。
【００４７】
上記歪修正処理を、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の高さ方向の複数の断面に関して実行することにより、イメージングプレート１３で取得されたＸ線撮影画像１８の補正を行うことができる。
【００４８】
また、歪修正処理では、上述のように、Ｘ線源１２のＸ線の照射角度と、Ｘ線の照射経路と鉛プラグ入り積層ゴム支承１の構成部分との幾何学的関係に基づいて補正を行うほか、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の構成部分が本来有する形状に基づいて、Ｘ線撮影画像の補正を行う。図５Ａは、補正としての歪修正処理を行う前の鉛プラグ４の側部を示すＸ線撮影画像であり、図５Ｂは、補正としての歪修正処理を行った後の鉛プラグ４の側部を示すＸ線撮影画像である。図５Ａに示すように、修正前のＸ線撮影画像では、Ｘ線源からの距離に伴って拡散することにより、積層体２の鋼板４１の像の端部が、先端程狭まるテーパー状に映る。積層体２の鋼板４１は、本来、厚みが均一に形成されているので、この鋼板４１の本来の形状となるように、Ｘ線撮影画像の歪みを修正する。具体的には、図５Ａの鋼板４１の像のテーパー状の部分が、平行となるように、このテーパー状の部分を含む所定領域を変形させる。このように、Ｘ線撮影画像を、Ｘ線撮影画像中の部材の像の形状が、本来の形状となるように修正することにより、Ｘ線撮影画像の歪みを効果的に修正することができる。こうして歪修正を行って補正したＸ線撮影画像により、鉛プラグ４の検査が可能となる。例えば、図５Ｂによれば、鉛プラグ４４の側面に凹凸部１９が形成されており、鉛の流動による損傷が生じていることが分かる。
【００４９】
上記Ｘ線撮影画像は、歪修正処理を行った後、合成処理を行うのが好ましい。鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、積層体２内に複数の鋼板８が互いに平行に平面方向に延在しているので、積層体２の側面へＸ線が入射すると、Ｘ線の中心軸Ｘａに対して積層体２の高さ方向へ離れた位置の鋼板８は、イメージングプレート１３で取得されたＸ線撮影画像において、高さ方向に傾斜して投影された像が映る。そこで、本実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法では、Ｘ線源１２によるＸ線の照射位置を、高さ方向に互いに異なる５つの位置に設定してＸ線撮影画像を取得する。取得した５つのＸ線撮影画像の夫々から、Ｘ線の中心軸Ｘａに対応する高さの近傍の部分を取り出して、取り出した部分を組み合わせて１つのＸ線撮影画像を作成する。
【００５０】
図６Ａ乃至６Ｅは、合成処理を行うために使用するＸ線撮影画像である。図６Ａは、Ｘ線の中心軸Ｘａが積層体２の上部に位置するＸ線撮影画像であり、図６Ｂは、Ｘ線の中心軸Ｘａが積層体２の図６Ａよりも下方に位置するＸ線撮影画像であり、図６Ｃは、Ｘ線の中心軸Ｘａが積層体２の図６Ｂよりも下方に位置するＸ線撮影画像であり、図６Ｄは、Ｘ線の中心軸Ｘａが積層体２の図６Ｃよりも下方に位置するＸ線撮影画像であり、図６Ｅは、Ｘ線の中心軸Ｘａが積層体２の図６Ｄよりも下方に位置するＸ線撮影画像である。これらのＸ線撮影画像の各々から、Ｘ線の中心軸Ｘａに対応する高さの部分を、所定の高さに亘って抽出し、抽出した部分を順次高さ方向に配列すると、図６ＦのようなＸ線撮影画像が得られる。すなわち、図６Ａ乃至６ＥのＸ線撮影画像から、高さ方向において歪みの少ない部分を抽出し、高さ方向に合成して、図６ＦのＸ線撮影画像を作成する。図６Ｇは、Ｘ線を照射してＸ線撮影画像を取得した鉛プラグ入り積層ゴム支承１を切断した様子を示す断面図である。図６Ｆと図６Ｇを比較すれば明らかなように、合成処理を行うことにより、鉛プラグ入り積層ゴム支承１の積層体２の内部を示す正確なＸ線撮影画像が得られる。例えば、図６Ｇ中の鉛プラグ４の流動部２０は、図６Ｆ中の鉛プラグ４４の流動部４６として鮮明に現れている。このように、合成処理は、異なる高さからＸ線を照射して取得したＸ線撮影画像を合成することにより、歪みの少ない鮮明な積層体２のＸ線撮影画像を得ることができる。したがって、鉛プラグ４の形状を正確に把握して、正確な検査を行うことができる。なお、合成するＸ線撮影画像は、高さ方向に異なる位置から積層体２にＸ線を照射して得たもののほか、入射角度の異なるＸ線を照射して得たものでもよい。
【００５１】
次に、以上のような歪修正処理や合成処理を行って得たＸ線撮影画像に基づいて、鉛プラグ４に残存する減衰性能の評価を行う。図７は、鉛プラグ４の体積の減少に対する減衰性能の低下を示すグラフである。図７において、横軸は、変状前の鉛プラグの体積に対する変状後の鉛プラグの体積の比であり、縦軸は、変状前の鉛プラグの減衰性能に対する変状後の鉛プラグの減衰性能の比である。図７に示すように、鉛プラグの減衰性能と、体積との間には、相関関係がある。そこで、鉛プラグ４の変状に伴う体積の変化に基づいて、鉛プラグ４の減衰性能を特定することができる。具体的には、図６Ｆに示すようなＸ線撮影画像から変状後の鉛プラグ４の体積を求め、この鉛プラグ４の製造当初の体積から変状後の体積の比の値を算出する。なお、図６Ｆには、一つの方向から撮影した鉛プラグ４が現れているが、この鉛プラグ４を異なる方向から撮影した複数のＸ線撮影画像を用いることにより、鉛プラグ４の流動突出量を正確に把握して、鉛プラグ４の変状後の体積を正確に求めることができる。特に、鉛プラグ４の全周方向のＸ線撮影画像を用いることができれば、鉛プラグ４の変状後の体積を、更に正確に求めることができる。この鉛プラグ４の製造当初に対する体積の比の値を、図７のグラフに照らして、鉛プラグ４の製造当初の減衰性能に対する比を特定する。こうして特定された比に基づいて鉛プラグ４の減衰性能を特定し、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に残存する性能を評価することができる。
【００５２】
このように、本実施形態の金属プラグ入り積層ゴム支承の検査方法によれば、鉛プラグ入り積層ゴム支承１が設置された原位置において、鉛プラグ入り積層ゴム支承１を破壊することなく非破壊で検査し、鉛プラグ４の変状を検出することができる。また、橋脚と橋桁の間に設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、検査のためのスペースが少ないこと等に起因して、イメージングプレート１３に対してＸ線源１２のＸ線の照射方向が傾斜しても、Ｘ線撮影画像に歪修正処理や合成処理を行うことにより、鉛プラグ４の正確な検査を行うことができる。また、鉛プラグ４の体積に対する減衰性能の相関性を利用して、Ｘ線撮影画像から求めた鉛プラグ４の体積の減少量から、鉛プラグ４の減衰性能の低下量を求めることができ、その結果、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に残存する性能を、非破壊により評価することができる。
【００５３】
上記実施形態において、複数のＸ線撮影画像を合成することにより、歪みの少ないＸ線撮影画像を形成したが、これらのＸ線撮影画像を撮影する場合、鉛プラグ入り積層ゴム支承１に、Ｘ線撮影画像中に現れるマークを付しておくのが好ましい。こうして撮影された複数のＸ線撮影画像を、Ｘ線撮影画像中のマークの像を基準とすることにより、容易に合成することができる。
【００５４】
また、上記実施形態において、歪修正処理や合成処理に先立って、Ｘ線撮影画像の２値化を行ってもよい。鉛プラグ入り積層ゴム支承１は、Ｘ線が透過する距離が長いため、減衰が生じやすい。特に、積層体２を構成する板状ゴム７と鋼板８を透過する距離が、鉛プラグ４を透過する距離よりも長いため、板状ゴム７又は鋼板８に隣接する鉛プラグ４の像が不鮮明になりやすい。ここで、Ｘ線撮影画像の２値化を行うことにより、鉛プラグ４の像を鮮明にすることができ、その結果、鉛プラグ４の正確な検査を行うことができる。また、金属プラグ入り積層ゴム支承１を構成する部材に対するＸ線透過量は、積層体２の板状ゴム７が比較的多い一方、鋼板８及び鉛プラグ４が比較的少ない。したがって、Ｘ線撮影画像の２値化処理を行うことにより、積層体２の板状ゴム７と、鋼板８及び鉛プラグ４とを、鮮明に区別することができる。このように、金属プラグ入り積層ゴム支承１のＸ線撮影画像の鮮明化を行うためには、構成部材のＸ線透過性の違いにより、２値化処理が有効である。
【００５５】
また、上記実施形態では、金属プラグ入り積層ゴム支承として、鉛プラグ４を有する鉛プラグ入り積層ゴム支承１を検査する例を記載したが、例えばすず等の他の材料で形成された金属プラグを有する金属プラグ入り積層ゴム支承であってもよい。本発明の検査方法及び性能判定方法は、ダンパー機能を有する種々の金属プラグを有する金属プラグ入り積層ゴム支承について、適用可能である。
【００５６】
また、本発明の検査方法は、地震や経年劣化により損傷が生じていることが想定される金属プラグ入り積層ゴム支承に限らず、あらゆる金属プラグ入り積層ゴム支承の現在の性能を判定するために適用可能である。例えば、設置後の経過時間が比較的短いにもかかわらず、金属プラグ入り積層ゴム支承の性能に疑義が生じた場合に、本発明の検査方法を適用することにより、金属プラグ入り積層ゴム支承が現在有する性能を判定することができる。
【００５７】
上記実施形態では、本発明を、道路橋に設置された鉛プラグ入り積層ゴム支承１に適用する場合について説明したが、道路橋に限らず、鉄道橋、人道橋又はパイプライン橋等の種々の橋梁の支承について本発明を適用することができる。また、本発明は、橋梁の支承に限らず、ビル等の建築物の基礎に設置される免振装置としての支承にも適用できる。また、プラントの構造物に設置される免振装置としての支承にも適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１  鉛プラグ入り積層ゴム支承
２  積層体
３  接続体
４  鉛プラグ
５  被覆ゴム
６  
７  板状ゴム
８  鋼板
１２  Ｘ線源
１３  イメージングプレート
１５，１６  流動損傷
１８  Ｘ線撮影画像
【図１】
2018200256.tif 000024
【図２】
2018200256.tif 000025
【図３】
2018200256.tif 000026
【図４】
2018200256.tif 000027
【図５Ａ】
2018200256.tif 000028
【図５Ｂ】
2018200256.tif 000029
【図６Ａ】
2018200256.tif 000030
【図６Ｂ】
2018200256.tif 000031
【図６Ｃ】
2018200256.tif 000032
【図６Ｄ】
2018200256.tif 000033
【図６Ｅ】
2018200256.tif 000034
【図６Ｆ】
2018200256.tif 000035
【図６Ｇ】
2018200256.tif 000036
【図７】
2018200256.tif 000037