(57)【要約】【課題】金属管柱が撓んだ場合であっても、その延伸方向に対する略垂直方向の荷重のみを負荷し続けることが可能な金属管柱の曲げ試験装置及び方法を提供する。【解決手段】金属管柱２の曲げ性能を確認するための曲げ試験装置であって、基端が固定された曲げ試験対象の金属管柱２の作用点２ｂにワイヤー１２を取り付け、ワイヤー１２を介して引張力を作用点２ｂに負荷し、負荷した引張力により金属管柱２が撓むことによる作用点２ｂの撓み角θを計測し、計測した撓み角θに応じて、引張力を負荷するワイヤーの張設角度φを制御すると共に、引張力を計測する。【選択図】図１
2018173359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管柱の曲げ性能を確認するための曲げ試験装置であって、
基端が固定された曲げ試験対象の金属管柱の作用点に取り付けられたワイヤーと、
上記ワイヤーを介して引張力を上記作用点に負荷するための負荷手段と、
上記負荷手段により負荷された引張力により上記金属管柱が撓むことによる上記作用点の撓み角θを計測する計測手段と、
上記計測手段により計測された撓み角θに応じて、上記引張力を負荷する上記ワイヤーの張設角度φを制御する制御手段と、
上記負荷手段により負荷された引張力を計測するための引張力計測手段とを備えること
を特徴とする金属管柱の曲げ試験装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記ワイヤーの張設角度φが、上記計測手段により計測された撓み角θとほぼ等しくなるように制御すること
を特徴とする請求項１記載の金属管柱の曲げ試験装置。
【請求項３】
上記計測手段は、上記撓み角θから上記金属管柱の上記作用点における延伸方向を算出し、
上記制御手段は、上記金属管柱の上記作用点における延伸方向に対して、上記ワイヤーの張設角度φが略垂直となるように制御すること
を特徴とする請求項１記載の金属管柱の曲げ試験装置。
【請求項４】
上記負荷手段は、上記引張力を徐々に増加させ、
上記計測手段は、上記負荷手段により徐々に増加させた上記引張力に応じて変化する上記金属管柱の撓み角θをリアルタイムに計測し、
上記制御手段は、上記計測手段により計測された撓み角θに応じて上記張設角度φをリアルタイムに制御すること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の金属管柱の曲げ試験装置。
【請求項５】
上記負荷手段は、上記無負荷時において、延伸方向が略水平とされた上記金属管柱の上記作用点から上記ワイヤーを鉛直下向きに張設すると共に、当該ワイヤーの他端を滑車を介して略水平方向に張設した上で引っ張り、
上記制御手段は、上記滑車を上記略水平方向に移動させることにより、上記ワイヤーの張設角度φを制御すること
を特徴とする請求項２項記載の金属管柱の曲げ試験装置。
【請求項６】
金属管柱の自由振動特性を確認するための自由振動試験装置であって、
略鉛直方向に立設された金属管柱の作用点に取り付けられ、略水平方向に張設されると共に滑車を介して略鉛直下向きに吊り下げられたワイヤーと、
上記ワイヤーの下端から引張力を負荷することにより、上記金属管柱を上記作用点を介して撓ませた後にこれを無負荷状態に移行させることにより、当該金属管柱を振動させる負荷手段と、
上記金属管柱における上記振動の略水平方向の加速度応答を測定する加速度測定手段とを備えること
を特徴とする金属管柱の自由振動試験装置。
【請求項７】
上記ワイヤーは、一端に形成させたリングを、上記金属管柱から突出されて下向きに折り曲げられたフックに係止させてなり、
上記負荷手段は、上記ワイヤーの下端から錘を吊り下げる引張力を負荷し、上記ワイヤーを切断することにより無負荷状態に移行させることで上記ワイヤーを上記フックから自然落下させること
を特徴とする請求項６記載の自由振動試験装置。
【請求項８】
金属管柱の曲げ性能を確認するための曲げ試験方法であって、
基端が固定された曲げ試験対象の金属管柱の作用点にワイヤーを取り付け、
上記ワイヤーを介して引張力を上記作用点に負荷し、
上記負荷した引張力により上記金属管柱が撓むことによる上記作用点の撓み角θを計測し、
計測した撓み角θに応じて、上記引張力を負荷する上記ワイヤーの張設角度φを制御すると共に、上記引張力を計測すること
を特徴とする金属管柱の曲げ試験方法。
【請求項９】
金属管柱の自由振動特性を確認するための自由振動試験方法であって、
略鉛直方向に立設された金属管柱の作用点にワイヤーを取り付け、これを略水平方向に張設すると共に滑車を介して略鉛直下向きに吊り下げ、
上記ワイヤーの下端から引張力を負荷することにより、上記金属管柱を上記作用点を介して撓ませた後にこれを無負荷状態に移行させることにより、当該金属管柱を振動させ、
上記金属管柱における上記振動の略水平方向の加速度応答を測定すること
を特徴とする金属管柱の自由振動試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明柱や標識柱等に使用される金属管柱の曲げ荷重に対する機械的特性をより正確に計測する上で好適な金属管柱の曲げ試験装置及び方法、並びに金属管柱の自由振動特性をより正確に計測する上で好適な金属管柱の自由振動試験装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路脇に設置される照明柱や標識柱等に使用される金属管柱は、風力や地振動に基づく曲げ荷重が負荷される。このような曲げ荷重に対する機械的特性や、交通振動に基づく振動特性を確認するためのシステム及び方法が従来より研究されている。（例えば特許文献１参照。）
【０００３】
図７（ａ）は、従来における金属管柱７の曲げ荷重に対する機械的特性を確認するためのシステム構成例を示している。固定用治具７１に固定された金属管柱７の作用点７ａにワイヤー８１を取り付け、これを引っ張る。このワイヤー８１に対してはロードセル８２が取り付けられており、引張荷重を計測することが可能となる。金属管柱７は、基端部７ｂが固定用治具７１に固定された上で、引張力が負荷されることにより、図７（ｂ）に示すように曲げ荷重が負荷された状態になり、曲げ変形することになる。この曲げ変形に基づく撓み量を計測することにより、曲げ荷重に対する機械的特性や各種挙動を判別することが可能となる。
【０００４】
図８は、曲げ変形前後の金属管柱７の作用点７ａ付近を拡大した状態を示している。本来、曲げ荷重を正確に負荷するためには、金属管柱７の作用点７ａにおける延伸方向Ｈに対して、ワイヤー８１の引張方向が略垂直となるように制御することが重要になる。曲げ荷重の無負荷状態においては、金属管柱７の作用点７ａにおける延伸方向Ｈが水平方向になるため、ワイヤー８１の引張方向が当該延伸方向Ｈに対して垂直となっているため、計測精度の面において特段問題は無い。
【０００５】
しかしながら、曲げ荷重が負荷されるにつれて金属管柱７の作用点７ａにおける延伸方向Ｈが大きく傾斜する。しかも、ワイヤー８１による引張力を負荷するための力点８３の高さが固定されているため、金属管柱７の作用点７ａにおけるワイヤー８１の引張方向は、金属管柱７の延伸方向Ｈに対して略垂直ではなく、斜めになってしまう。これに加えて、曲げ変形前の作用点７ａの水平位置Ｇに対して、曲げ変形後の作用点７ａの水平位置Ｇ´は変化していることが分かる。上述したようにワイヤー８１の力点８３の水平位置が固定されている前提では、この作用点７ａの水平位置Ｇ´まで変化している分において、ワイヤー８１の引張方向は当初よりも更に斜めになってしまう。
【０００６】
その結果、図８に示すように、ワイヤー８１による引張力に基づいて、本来作用させたい延伸方向Ｈに対する略垂直方向の荷重ＰA1に加え、この延伸方向Ｈに沿った軸力ＰA2も作用することになる。この軸力ＰA2は、本来負荷すべき曲げ荷重とは異なる力の成分であることから、これが組み合わせ荷重として負荷されると、正確な曲げ変形特性を把握することができない。従って、このような金属管柱７の延伸方向Ｈへの軸力ＰA2をキャンセルする必要があった。
【０００７】
なお金属管柱の曲げ試験方法については、例えば特許文献１に開示されているが、金属管柱７が撓んだ場合であっても、その延伸方向Ｈへの軸力ＰA2をキャンセルし、更に延伸方向Ｈに対する略垂直方向の荷重ＰA1のみを負荷し続ける技術は特段開示されていない。
【０００８】
また図９は、従来における自由振動試験を行うためのシステムを示している。この自由振動試験では、金属管柱７に対して加振し、その加速度応答を測定するものである。加振方法としては、作用点７ａにワイヤー８１を取り付け、当該ワイヤー８１の他端にある力点８３から引張力を加える。その結果、作用点７ａから地上にある力点８３に向けてワイヤー８１を介して斜め下方向の荷重が負荷されることとなる。このような荷重が負荷されると、作用点７ａには、水平方向の荷重ＰB1に加え、鉛直方向の荷重ＰB2も組み合わせ荷重として負荷されることになる。かかる状態でワイヤー８１を切断することで無負荷状態に移行することにより、金属管柱７は振動することとなるが、このときに加わる振動力も水平方向の荷重ＰB1、鉛直方向の荷重ＰB2に基づくものとなる。
【０００９】
このため、自由振動試験を行う上で、本来作用させたい水平方向の荷重ＰB1に基づく振動力に加え、鉛直方向の荷重ＰB2に基づく振動力も作用することになる。この荷重ＰB2は、本来負荷すべき水平方向の荷重ＰB1とは異なる力の成分であることから、これが組み合わせ振動力として負荷されると、金属管柱７単体の減衰率を正確に把握することが難しくなる。このため、この加振に基づいて発生する鉛直方向の荷重ＰB2に基づく振動力をキャンセルし、あくまで水平方向の荷重ＰB1のみに基づき、自由振動試験に対する水平方向の加速度応答を正確に検出するシステムが従来より望まれていた。
【００１０】
また切断したワイヤー８１を作用点７ａに取り付けたまま金属管柱７を振動させた場合、金属管柱７がワイヤー８１及び滑車４５の影響をうけてしまい、金属管柱７単体の減衰率を正確に把握することが難しくなるとともに、これに応じて当該ワイヤー８１が四方八方に飛んでしまい、危険な状態になる。
このため、ワイヤー８１により引張力を解除して無負荷状態に移行する際に、当該ワイヤー８１を作用点７ａから落下させることで、測定作業の安全性を確保する必要性もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１６−１１８４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、照明柱や標識柱等に使用される金属管柱の曲げ荷重に対する機械的特性をより正確に計測する上で、特に金属管柱７が撓んだ場合であっても、その延伸方向Ｈに対する略垂直方向の荷重ＰA1のみを負荷し続けることが可能な金属管柱の曲げ試験装置及び方法を提供することにあり、金属管柱の自由振動特性をより正確に計測する上で、水平方向の荷重ＰB1のみに基づき、自由振動試験に対する水平方向の加速度応答を正確に検出することが可能な金属管柱の自由振動試験装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明者らは、基端が固定された曲げ試験対象の金属管柱の作用点にワイヤーを取り付け、上記ワイヤーを介して引張力を上記作用点に負荷し、上記負荷した引張力により上記金属管柱が撓むことによる上記作用点の撓み角θを計測し、計測した撓み角θに応じて、上記引張力を負荷する上記ワイヤーの張設角度φを制御すると共に、上記引張力を計測する金属管柱の曲げ試験装置及び方法を発明した。
【００１４】
また、上述した課題を解決するため、本発明者らは、略鉛直方向に立設された金属管柱の作用点にワイヤーを取り付け、これを略水平方向に張設すると共に滑車を介して略鉛直下向きに吊り下げ、上記ワイヤーの下端から引張力を負荷することにより、上記金属管柱を上記作用点を介して撓ませた後にこれを無負荷状態に移行させることにより、当該金属管柱を振動させ、上記金属管柱における上記振動の略水平方向の加速度応答を測定する自由振動試験装置及び方法を発明した。
【００１５】
第１発明に係る金属管柱の曲げ試験装置は、金属管柱の曲げ性能を確認するための曲げ試験装置であって、基端が固定された曲げ試験対象の金属管柱の作用点に取り付けられたワイヤーと、上記ワイヤーを介して引張力を上記作用点に負荷するための負荷手段と、上記負荷手段により負荷された引張力により上記金属管柱が撓むことによる上記作用点の撓み角θを計測する計測手段と、上記計測手段により計測された撓み角θに応じて、上記引張力を負荷する上記ワイヤーの張設角度φを制御する制御手段と、上記負荷手段により負荷された引張力を計測するための引張力計測手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
第２発明に係る金属管柱の曲げ試験装置は、第１発明において、上記制御手段は、上記ワイヤーの張設角度φが、上記計測手段により計測された撓み角θとほぼ等しくなるように制御することを特徴とする。
【００１７】
第３発明に係る金属管柱の曲げ試験装置は、第１発明において、上記計測手段は、上記撓み角θから上記金属管柱の上記作用点における延伸方向を算出し、上記制御手段は、上記金属管柱の上記作用点における延伸方向に対して、上記ワイヤーの張設角度φが略垂直となるように制御することを特徴とする。
【００１８】
第４発明に係る金属管柱の曲げ試験装置は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、上記負荷手段は、上記引張力を徐々に増加させ、上記計測手段は、上記負荷手段により徐々に増加させた上記引張力に応じて変化する上記金属管柱の撓み角θをリアルタイムに計測し、上記制御手段は、上記計測手段により計測された撓み角θに応じて上記張設角度φをリアルタイムに制御することを特徴とする。
【００１９】
第５発明に係る金属管柱の曲げ試験装置は、第２発明において、上記負荷手段は、上記無負荷時において、延伸方向が略水平とされた上記金属管柱の上記作用点から上記ワイヤーを鉛直下向きに張設すると共に、当該ワイヤーの他端を滑車を介して略水平方向に張設した上で引っ張り、上記制御手段は、上記滑車を上記略水平方向に移動させることにより、上記ワイヤーの張設角度φを制御することを特徴とする。
【００２０】
第６発明に係る金属管柱の自由振動試験装置は、金属管柱の自由振動特性を確認するための自由振動試験装置であって、略鉛直方向に立設された金属管柱の作用点に取り付けられ、略水平方向に張設されると共に滑車を介して略鉛直下向きに吊り下げられたワイヤーと、上記ワイヤーの下端から引張力を負荷することにより、上記金属管柱を上記作用点を介して撓ませた後にこれを無負荷状態に移行させることにより、当該金属管柱を振動させる負荷手段と、上記金属管柱における上記振動の略水平方向の加速度応答を測定する加速度測定手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
第７発明に係る自由振動試験装置は、第６発明において、上記ワイヤーは、一端に形成させたリングを、上記金属管柱から突出されて下向きに折り曲げられたフックに係止させてなり、上記負荷手段は、上記ワイヤーの下端から錘を吊り下げる引張力を負荷し、上記ワイヤーを切断することにより無負荷状態に移行させることで上記ワイヤーを上記フックから自然落下させることを特徴とする。
【００２２】
第８発明に係る金属管柱の曲げ試験方法は、金属管柱の曲げ性能を確認するための曲げ試験方法であって、基端が固定された曲げ試験対象の金属管柱の作用点にワイヤーを取り付け、上記ワイヤーを介して引張力を上記作用点に負荷し、上記負荷した引張力により上記金属管柱が撓むことによる上記作用点の撓み角θを計測し、上記計測手段により計測された撓み角θに応じて、上記引張力を負荷する上記ワイヤーの張設角度φを制御すると共に、上記引張力を計測することを特徴とする。
【００２３】
第９発明に係る金属管柱の自由振動試験方法は、金属管柱の自由振動特性を確認するための自由振動試験方法であって、略鉛直方向に立設された金属管柱の作用点にワイヤーを取り付け、これを略水平方向に張設すると共に滑車を介して略鉛直下向きに吊り下げ、上記ワイヤーの下端から引張力を負荷することにより、上記金属管柱を上記作用点を介して撓ませた後にこれを無負荷状態に移行させることにより、当該金属管柱を振動させ、上記金属管柱における上記振動の略水平方向の加速度応答を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
上述した構成からなる本発明によれば、曲げ変形を通じて金属管柱における作用点が撓んで延伸方向が変化した場合においても、当該作用点の延伸方向に対して垂直方向に向けて曲げ荷重を加えることが可能となる。その結果、金属管柱の延伸方向に負荷する軸力をほぼ０にすることができることから、高精度な測定を行うことが可能となる。
【００２５】
上述した構成からなる本発明によれば、自由振動試験を行う上で、本来作用させたい水平方向の荷重に基づく振動力のみが作用し、鉛直方向の荷重に基づく振動力は特段作用することは無い。従って、金属管柱の水平方向の減衰率を正確に把握することが可能となる。即ち、この自由振動試験装置によれば、加振に基づいて発生する鉛直方向の荷重に基づく振動力をキャンセルし、あくまで水平方向の荷重のみに基づき、自由振動試験に対する水平方向の加速度応答を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態としての金属管柱の曲げ試験装置の形態を示す図である。
【図２】第１実施形態において金属管柱を曲げ変形させた場合について示す図である。
【図３】第１実施形態において、更にレーザ変位計と、制御用ＰＣを備える例を示す図である。
【図４】油圧シリンダの伸縮軸の角度を直接変化させる構成について説明するための図である。
【図５】第２実施形態としての金属管柱の自由振動試験装置の形態を示す図である。
【図６】Ｌ字状に構成されている折曲部について説明するための図である。
【図７】従来における金属管柱の曲げ荷重に対する機械的特性を確認するためのシステム構成例を示す図である。
【図８】曲げ変形前後の金属管柱の作用点付近を拡大した状態を示す図である。
【図９】従来における自由振動試験を行うためのシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００２８】
第１実施形態
図１は、第１実施形態としての曲げ試験装置１の形態を示している。この曲げ試験装置１は、曲げ試験対象の金属管柱２の基端２ａを固定する固定用治具１１と、金属管柱２における作用点２ｂに一端が取り付けられたワイヤー１２と、金属管柱２の上端２ｃに設けられた照明部１３と、ワイヤー１２における中段に設けられたロードセル１４と、ワイヤー１２を巻回させる滑車１５と、ワイヤー１２の他端が取り付けられた油圧シリンダ１６とを備えている。曲げ試験装置１は、更にこの滑車１５の水平方向の位置を制御するための油圧シリンダ１７を備えている。
【００２９】
曲げ試験対象の金属管柱２は、例えば道路脇に設置される照明柱や標識柱、更には道路とは無関係のアンテナ柱、柵用の柱等、あらゆる柱状構造体に適用される鋼管状の柱である。以下の説明においては上端２ｃに照明部１３が設けられた照明柱について試験する場合を例にとり説明をする。
【００３０】
固定用治具１１は、金属管柱２の基端２ａを嵌め込んで固定するための固定手段が設けられている。この固定用治具１１は、無負荷状態において、金属管柱２の延伸方向Ｂが図１に示すように略水平方向となるようにその基端２ａを固定可能に構成されている。なお、固定用治具１１への固定については、基端２aを嵌め込むことに限定されず、ベースプレート付きの金属管柱２の場合は、ボルト止めによりベースプレートを固定用治具11に固定する等、金属管柱２の基端２ａを固定できれば、どのような固定方法でもよい。
【００３１】
ワイヤー１２は、金属管柱２の作用点２ｂに一端を取り付ける際には、当該作用点２ｂに巻回させて結び付けるようにしてもよい。またワイヤー１２は、作用点２ｂに当初から設けられた図示しない治具にその一端を取り付けるようにしてもよい。ワイヤー１２は、ロードセル１４により中継されている。これにより、ワイヤー１２に引張力が負荷された場合には、当該応力がロードセル１４に対して直接伝達されることとなる。ワイヤー１２は、図１に示す無負荷状態において、金属管柱２の作用点２ｂから鉛直下向きに張設されている。このワイヤー１２の他端は、滑車１５に巻回された上で略水平方向に張設され、油圧シリンダ１６に取り付けられる。
【００３２】
照明部１３は、電気信号に基づいて照明灯をＯＮ／ＯＦＦするためのデバイスであり、例えば白熱ランプ、ＬＥＤ等で構成されている。照明部１３が金属管柱２の性能に影響を及ぼさないと思われる場合には、この照明部１３の構成は省略するようにしてもよい。また照明部１３のない金属管柱２についても同様である。
【００３３】
ロードセル１４は、ワイヤー１２に負荷される引張力が直接負荷される。このロードセル１４は、このワイヤー１２に負荷される引張力を計測する。ロードセル１４により計測された引張力の計測値は電気信号化されてＰＣ等の解析装置に送られる。
【００３４】
滑車１５は、作用点２ｂから張設されてきたワイヤー１２の張設方向を略水平方向に導く。滑車１５は、取り付けられた油圧シリンダ１７の伸縮に応じてその水平方向が移動自在となるように構成されている。
【００３５】
油圧シリンダ１６は、伸縮軸１６ａが略水平方向となるようにして設置されている。油圧シリンダ１６は、電気信号に応じてこの伸縮軸１６ａが伸縮自在となるように構成されている。伸縮軸１６ａの先端には、ワイヤー１２の他端が取り付けられている。油圧シリンダ１６は、この伸縮軸１６ａを収縮させることによりワイヤー１２を水平方向に向けて引っ張ることが可能となる。また油圧シリンダ１６は、この伸縮軸１６ａを伸張させることにより、ワイヤー１２の引張力を緩めることが可能となる。この油圧シリンダ１６に送信する電気信号を制御することにより、伸縮軸１６ａを収縮させることができ、ひいてはワイヤー１２の引張力を調整することが可能となる。
【００３６】
油圧シリンダ１７は、伸縮軸１７ａが略水平方向となるようにして設置されている。油圧シリンダ１７は、電気信号に応じてこの伸縮軸１７ａが伸縮自在となるように構成されている。伸縮軸１７ａの先端には、滑車１５が取り付けられている。油圧シリンダ１７は、この伸縮軸１７ａを収縮させることにより滑車１５を水平方向に向けて自身に近づけるように制御することが可能となる。油圧シリンダ１７は、この伸縮軸１７ａを伸張させることにより滑車１５を水平方向（図中の引張方向Ａ）に向けて押し出すように制御することが可能となる。即ち、この油圧シリンダ１７の伸縮軸１７ａを伸縮させることで滑車１５の水平方向の位置を自在に調整することができ、これに応じて図２に示すように作用点２ｂからのワイヤー１２の張設角度φを制御することが可能となる。ここでいう張設角度φは、無負荷状態において鉛直方向に張設されているワイヤー１２を基準として、これを０°に設定する。この張設角度φは、油圧シリンダ１７の伸縮軸１７ａが伸張するにつれて滑車１５が引張方向Ａに向けて押し出され、これに応じて徐々に増加することとなる。
【００３７】
次に第１実施形態における測定動作について説明をする。先ず上述した図１に示すように無負荷状態における金属管柱２並びに曲げ試験装置１の各種構成をセッティングする。次に油圧シリンダ１６による引っ張り動作を開始するべく、これに対して電気信号を送信する。その結果、油圧シリンダ１６の伸縮軸１６ａは収縮を開始し、これに取り付けられているワイヤー１２が引っ張られる。その結果、ワイヤー１２に引張応力が負荷され、その一端に取り付けられている金属管柱２の作用点２ｂに対して、ワイヤー１２を介して曲げ荷重が負荷されることとなる。なお、このワイヤー１２に負荷される引張応力は、ロードセル１４により逐次測定されることとなる。
【００３８】
このワイヤー１２を介して曲げ荷重が負荷されることにより、金属管柱２は図２に示すように曲げ変形することになる。曲げ変形により金属管柱２が撓み始めた場合には、作用点２ｂにおける撓み角θを測定する。撓み角θは、図２に示すように作用点２ｂにおける金属管柱２の延伸方向Ｂ´と、水平方向との差分角に相当する。無負荷状態における金属管柱２の延伸方向Ｂは水平方向であることから、この撓み角θは、０°となる。これに対して金属管柱２の曲げ変形量が大きくなるにつれて、撓み角θは徐々に増加することになる。
【００３９】
撓み角θの測定方法は、作業員によりマニュアル的に行うようにしてもよい。かかる場合には、ロッドやロープ等を作用点２ｂに取り付けておき、作用点２ｂにおける撓み量ｙを計算してもよい。基端２ａから作用点２ｂまでの距離は既知であることから、この算出された撓み量ｙに基づき、撓み角θを計算により求めることができる。
【００４０】
次に計測した撓み量ｙから算出した撓み角θに基づいて滑車１５の引張方向Ａの位置を制御する。このとき、作用点２ｂからのワイヤー１２の張設角度φが撓み角θと等しくなるように、滑車１５の引張方向Ａの位置を制御する。滑車１５の引張方向Ａの位置は、油圧シリンダ１７により制御する。即ち、作業員は、張設角度φに対する滑車１５の引張方向Ａの位置関係を予め取得しておく。そして、計算により求めた撓み角θと等しくなる張設角度φの引張方向Ａの位置を、上記予め取得した位置関係を参照することにより特定する。そして、この特定した引張方向Ａの位置上に滑車１５を移動させる。
【００４１】
その結果、ワイヤー１２の張設角度φがちょうど撓み角θとほぼ等しくなるように制御されることとなる。ワイヤー１２の張設角度φが撓み角θとほぼ等しくなることは、作用点２ｂにおける延伸方向に対してワイヤー１２の張設方向がほぼ垂直であることを意味する。即ち、本発明によれば、曲げ変形を通じて金属管柱２における作用点２ｂが撓んで延伸方向が変化した場合においても、当該作用点２ｂの延伸方向に対して垂直方向に向けて曲げ荷重を加えることが可能となる。その結果、金属管柱２の曲げ試験を行う上で本来作用させたい曲げ荷重のみを負荷することができ、金属管柱２の延伸方向に負荷する軸力をほぼ０にすることができることから、高精度な測定を行うことが可能となる。実際の曲げ変形特性を解析する上では、ロードセル１４により検知された引張荷重と、検知した変位量をもとに算出した撓み量ｙや撓み角θ等のデータに基づいて行うこととなる。
【００４２】
また油圧シリンダ１６により伸縮軸１６ａを更に収縮させることにより、金属管柱２が更に曲げ変形し、作用点２ｂにおける撓み角θも変化する。この変化した後の撓み角θを検知した上で、ワイヤー１２の張設角度φが撓み角θとほぼ等しくなるように油圧シリンダ１７を制御する。これにより、金属管柱２が更に曲げ変形して作用点２ｂの撓み角θが変化する都度、当該作用点２ｂの延伸方向に対して垂直方向に向けて曲げ荷重を加え続けることが可能となる。その結果、ワイヤー１２による引張力Ｐに基づいて金属管柱２が曲げ変形を開始してから試験が終了するまで常時、作用点２ｂの延伸方向に対して垂直方向に向けて曲げ荷重を加え続けることが可能となる。これにより、金属管柱２の曲げ変形性能について高精度な測定を行うことが可能となる。なお、本発明においては、ワイヤー１２の張設角度φと撓み角θが完全に等しくなることは必須ではなく、両者間の値に多少のズレがあってもよい。
【００４３】
なお、上述した実施の形態においては、作用点２ｂにおける撓み角θの測定と、ワイヤー１２の張設角度φの制御を共に作業員によるマニュアル動作を行う場合を例に取り説明をしたが、これに限定されるものではない。
【００４４】
例えば図３に示すように、更にレーザ変位計１８と、制御用ＰＣ１９とを備えるようにしてもよい。レーザ変位計１８は、測定対象である作用点２ｂ、及び上端２ｃに対してレーザ光を照射し、作用点２ｂ及び上端２ｃにおける変位量を測定する。この測定した変位量に基づき、制御用ＰＣ１９は、撓み量ｙを算出する。
【００４５】
制御用ＰＣ１９は、算出した撓み量ｙから、上述したように撓み角θを計算する。制御用ＰＣ１９は、その計算した撓み角θとワイヤー１２の張設角度φがほぼ等しくなるように、油圧シリンダ１７の伸縮軸１７ａを制御し、滑車１５を移動させる。
【００４６】
これにより、ワイヤー１２による引張力Ｐに基づいて金属管柱２が曲げ変形を開始してから試験が終了するまで、作用点２ｂの延伸方向に対して曲げ荷重の負荷方向が垂直となるように自動制御することが可能となる。特に自動制御とすることで、人手を介さずに曲げ試験を行うことができ、試験労力の負担を軽減できる。これに加えて、金属管柱２の撓み角θをレーザ変位計１８を通じてリアルタイムに計測することができ、これに応じてワイヤー１２による作用点２ｂの引張方向をリアルタイムに制御することができる。特にレーザ変位計は、作用点２ｂの僅かな変位を微細なピッチで計測することが可能となり、これに応じた制御用ＰＣ１９による自動制御も微細なピッチで実現できる。このため、曲げ試験の測定精度を更に向上させることが可能となる。
【００４７】
なお、本発明は、上述した処理動作を事項する場合以外に、撓み角θから金属管柱２の作用点２ｂにおける延伸方向を算出し、算出した当該作用点２ｂにおける延伸方向に対してワイヤー１２の張設角度φが略垂直となるように制御するものであればいかなるものであってもよい。
【００４８】
なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば滑車１５の構成を省略し、例えば図４に示すように油圧シリンダ１６の伸縮軸１６ａの角度を直接変化させることにより、張設角度φを制御するようにしてもよい。
【００４９】
第２実施形態
図５は、第２実施形態としての自由振動試験装置４の形態を示している。この自由振動試験装置４は、試験対象の金属管柱２の基端２ａを地上に固定し、その延伸方向が鉛直方向となるように立設させる。この自由振動試験装置４は、金属管柱２における作用点２ｂに一端が取り付けられたワイヤー４２と、金属管柱２の上端２ｃに設けられた照明部４３と、ワイヤー４２における下端に取り付けられた錘４４と、ワイヤー４２を巻回させる滑車４５と、金属管柱２の作用点２ｂの近傍に設けられた加速度センサ４６とを備えている。
【００５０】
自由振動試験対象の金属管柱２は、例えば道路脇に設置される照明柱や標識柱、更には道路とは無関係のアンテナ柱、柵用の柱等、あらゆる柱状構造体に適用される鋼管状の柱であることは第１実施形態と同様である。以下の説明においては上端２ｃに照明部１３が設けられた照明柱について試験する場合を例にとり説明をする。
【００５１】
ワイヤー４２は、金属管柱２の作用点２ｂに一端を取り付ける際には、当該作用点２ｂに巻回させて結び付けるようにしてもよい。またワイヤー４２は、作用点２ｂに当初から設けられた図示しない治具にその一端を取り付けるようにしてもよい。ワイヤー４２は、作用点２ｂに対して略水平方向に向けて張設されている。このワイヤー４２の他端は、滑車４５に巻回された上で略鉛直方向に張設され、錘４４に取り付けられる。
【００５２】
滑車４５は、作用点２ｂから略水平方向に張設されてきたワイヤー４２の張設方向を略鉛直方向に導くために、作用点２ｂとの間で高さが調整されている。
【００５３】
加速度センサ４６は、加速度を測定し、適切な信号処理を施すことにより、作用点２ｂの傾きや動き、振動や衝撃等の情報を取得する。
【００５４】
第２実施形態における自由振動試験方法について説明をする。先ず上述した図５に示すように金属管柱２並びに自由振動試験装置４の各種構成をセッティングする。このセッティング時においてワイヤー４２に錘４４が吊り下げられることにより、ワイヤー４２に引張力が負荷され、当該ワイヤー４２が取り付けられる金属管柱２の作用点２ｂに対して曲げ荷重が負荷される。その結果、金属管柱２は曲げ変形することとなる。
【００５５】
次に錘４４が吊り下げられているワイヤー４２を切断する。このワイヤー４２が切断されることにより金属管柱２が無負荷状態になり、図５中点線に示されるように金属管柱２が自由振動する。この金属管柱２の自由振動に応じて作用点２ｂも振動することになるが、その近傍に取り付けられた加速度センサ４６により、加速度が計測されることとなる。
【００５６】
特に自由振動試験装置４においては、金属管柱２の作用点２ｂに対してワイヤー４２を介して水平方向の荷重のみ加えている。このため作用点７ａには、水平方向の荷重ＰC1のみが負荷され、鉛直方向の荷重は負荷されることが無くなる。かかる状態でワイヤー４２を切断することで引張力を開放して無負荷状態に移行することにより、金属管柱２は振動することとなるが、このときに加わる振動力も水平方向の荷重ＰC1のみに基づくものとなる。
【００５７】
このため、自由振動試験を行う上で、本来作用させたい水平方向の荷重ＰC1に基づく振動力のみが作用し、鉛直方向の荷重に基づく振動力は特段作用することは無い。従って、金属管柱７の水平方向の減衰率を正確に把握することが可能となる。即ち、この自由振動試験装置４によれば、加振に基づいて発生する鉛直方向の荷重に基づく振動力をキャンセルし、あくまで水平方向の荷重ＰC1のみに基づき、自由振動試験に対する水平方向の加速度応答を正確に検出することが可能となる。
【００５８】
なお、第２実施形態においては、図６に示すように、ワイヤー４２の一端に形成させたリング４８を、金属管柱２における作用点２ｂから突出されて下向きに折り曲げられた折曲部５１を有するフック５０に係止させるようにしてもよい。リング４８は、ワイヤー４２に別途結び付けられた輪状構造体とされていてもよいし、或いはワイヤー４２自体を輪が構成されるように結び付けるものであってもよい。
【００５９】
折曲部５１は図６に示すようにＬ字状に構成されている場合に限定されるものではなく、少なくとも折曲部５１が下向きに折り曲げられるものであればいかなる形状とされていてもよい。
【００６０】
ワイヤー４２に引張力が負荷されている場合には、図６に示すようにリング４８を折曲部５１に係止させたワイヤー４２を介して金属管柱２に引張力を負荷することができ、これを撓ませることが可能となる。
【００６１】
しかし、ワイヤー４２を切断した場合には、ワイヤー４２の重力によりフックから自然落下することになる。これにより、切断したワイヤー４２を作用点２ｂに取り付けたまま金属管柱２を振動させることで、金属管柱２がワイヤー４２及び滑車４５の影響を受けることなく金属管柱２単体の減衰率を正確に把握することが可能になるとともに、当該ワイヤー４２が四方八方に飛んでしまうのを防止することができ、測定作業の安全性を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１  曲げ試験装置
２、７  金属管柱
２ａ  基端
２ｂ  作用点
２ｃ  上端
４  自由振動試験装置
１１  固定用治具
１２、４２  ワイヤー
１３、４３  照明部
１４  ロードセル
１５  滑車
１６、１７  油圧シリンダ
１６ａ、１７ａ  伸縮軸
１８  レーザ変位計
４４  錘
４５  滑車
４６  加速度センサ
４８  リング
５０  フック
５１  折曲部
【図１】
2018173359.tif 000003
【図２】
2018173359.tif 000004
【図３】
2018173359.tif 000005
【図４】
2018173359.tif 000006
【図５】
2018173359.tif 000007
【図６】
2018173359.tif 000008
【図７】
2018173359.tif 000009
【図８】
2018173359.tif 000010
【図９】
2018173359.tif 000011