(57)【要約】【課題】柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようにし、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図る。【解決手段】柱状構造物表面の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、当該３次元点群データをもとに柱状構造物の３次元モデルデータを作成する。そして、３次元モデルデータに基づいて柱状構造物のたわみを検出し、このたわみと上記柱状構造物の定格を表す情報とに基づいて、上記柱状構造物に加わる作用荷重を推定する。また、作用荷重をもとに、柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出し、その結果をもとに柱状構造物のひび割れの有無およびひび割れ幅を算出する。さらに、３次元モデルデータに基づいて柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出し、この傾斜角と上記作用荷重とから柱状構造物の地盤変形量を算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、当該３次元点群データをもとに前記柱状構造物の状態を検査する装置が実行する柱状構造物の状態検査方法であって、
前記３次元点群データをもとに、前記柱状構造物を３次元モデル化した３次元モデルデータを作成する過程と、
前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物のたわみを検出する過程と、
前記検出されたたわみと前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定する過程と
を具備する柱状構造物の状態検査方法。
【請求項２】
前記柱状構造物が、鉄筋を有するコンクリート部材により構成される場合に、
前記推定された作用荷重に基づいて、前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをそれぞれ算出する過程を、
さらに具備する請求項１に記載の柱状構造物の状態検査方法。
【請求項３】
前記算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみに基づいて、前記柱状構造物のひび割れの有無の判定およびひび割れ幅の算出をそれぞれ行う過程を、さらに具備する請求項２に記載の柱状構造物の状態検査方法。
【請求項４】
前記作成された３次元モデルデータに基づいて、前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出する過程と、
前記算出された傾斜角と、前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出する過程と
を、さらに具備する請求項１乃至３のいずれかに記載の柱状構造物の状態検査方法。
【請求項５】
計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得する取得部と、
前記３次元点群データをもとに、前記柱状構造物を３次元モデル化した３次元モデルデータを作成する３次元モデル作成部と、
前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物の変位を検出するたわみ検出部と、
前記検出された変位と、前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定する推定部と
を具備する柱状構造物の状態検査装置。
【請求項６】
前記柱状構造物が、鉄筋を有するコンクリート部材により構成される場合に、
前記推定された作用荷重に基づいて、前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをそれぞれ算出するひずみ算出部を、さらに具備する請求項５に記載の柱状構造物の状態検査装置。
【請求項７】
前記作成された３次元モデルデータに基づいて、前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出する傾斜角算出部と、
前記算出された傾斜角と、前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出する地盤変形量算出部と
を、さらに具備する請求項５又は６に記載の柱状構造物の状態検査装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載の柱状構造物の状態検査方法が具備する各過程に対応する処理をプロセッサに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電柱やコンクリートポール等の柱状構造物の状態を検査するための柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電柱やコンクリートポール等のような、鉄筋コンクリート部材やプレストレストコンクリート部材により構成される柱状構造物（以後コンクリート柱部材と称する）の維持管理に必要な点検作業および健全性の診断作業では、作業者が検査対象のコンクリート柱部材の設置場所まで赴き、所定の点検フローに則り一本ずつ点検する手法がとられている。しかし、この手法は、一連の作業が手作業により行われるため、作業に多くの時間と手間を要する。
【０００３】
一方、検査車両に３次元レーザスキャナ（３Ｄレーザ測量機）、カメラ、ＧＰＳ、ＩＭＵ（慣性計測装置）、およびオドメータ（走行距離計）を搭載し、路上を走行しながら周囲の建物、道路、橋梁等を含む屋外構造物の３次元測量を網羅的に行い、当該屋外構造物の表面上の多数の点の３次元座標を収集することにより、屋外構造物の３次元形状を取得するモービルマッピングシステム（Mobile Mapping System：ＭＭＳ）が知られている（例えば非特許文献１を参照）。このシステムは、屋外構造物の表面に当てるレーザ光により、その照射された地点の絶対的な３次元座標を点群データ（以下、点群データ）として取得するものであり、照射点が多いほど、精密な３次元形状を再現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“三菱モービルマッピングシステム  高精度ＧＰＳ移動計測装置”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２５年７月、三菱電機株式会社、［平成２５年９月２４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mitsubishielectric.co.jp/mms/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、電柱やコンクリートポール等のコンクリート柱部材の検査を行う場合、従来の手法には以下のような解決すべき課題があった。
すなわち、コンクリート柱部材は、基本的に地面に対して鉛直に設置されている。当該柱部材の変位には、その鉛直方向との角度が生じる「傾き」と部材自体が湾曲する「たわみ」があり、従来の点検作業および健全性の診断作業では当該変位を測定するために非接触型変位計やトータルステーションが使用される。しかし、この傾きとたわみを分離するためには、多くの点での測定が必要である。また、当該柱部材の直径が大きい場合や断面変化（テーパ）がある場合には、その測定精度は低下する。
【０００６】
さらに、コンクリート柱部材には全方向の荷重が作用するため、たわみと傾きは３次元的（全方向）に発生する。非接触型変位計では、レーザを使って変位計自体から柱部材までの距離を得ることができる。しかしながら、レーザの方向性から計測が一方向であること、変位計の機械を設置し基準点を設けなければならず、車道側からの計測や障害物がある場合の計測が容易でない。また、計測する点を精密に固定するためには、あらかじめターゲット（目印）を取り付けておく必要がある。さらに、断面が円形の柱部材の中心軸における位置を把握することができない。
【０００７】
加えて、従来の点検作業および健全性の診断作業では、ひび割れの有無やひび割れ幅を点検作業者が直接クラックスケール等を用いて目視で測らなければならならない。このため、多くの作業者が必要であると同時に、見落としや判断の誤りが発生する可能性があり、点検および診断の精度のばらつきが大きい。さらに、ひび割れ幅や錆汁の有無等の表面的な状態のみでコンクリート柱部材の交換を判断しているため、内部にある鉄筋ひずみやコンクリートひずみに起因した構造的な危険を見逃すおそれがある。
【０００８】
また、点検作業および健全性の診断作業の結果、電柱に規定以上の傾き、たわみ又はひび等が存在することが検出された場合には、新しい電柱に交換することで、たわみや老朽化による劣化損傷又は倒壊を回避している。しかしながら、荷重条件（作用荷重等）や基礎地盤条件を診断しないままで、同形式の柱部材を設置しているため、数年後に同様の劣化損傷や倒壊が発生する懸念は依然として解決されない。
【０００９】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようにし、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図った柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するためにこの発明の第１の態様は、計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、当該３次元点群データをもとに前記柱状構造物の状態を検査する方法又は装置において、前記３次元点群データをもとに前記柱状構造物を３次元モデル化した３次元モデルデータを作成し、前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物のたわみを検出し、前記検出されたたわみと前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定するようにしたものである。
【００１１】
この発明の第２の態様は、前記柱状構造物が鉄筋を有するコンクリート部材により構成される場合に、前記推定された作用荷重に基づいて前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、さらに算出するようにしたものである。
【００１２】
この発明の第３の態様は、前記算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみに基づいて、前記柱状構造物のひび割れの有無の判定およびひび割れ幅の算出をそれぞれ行うようにしたものである。
【００１３】
この発明の第４の態様は、さらに、前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出し、当該算出された傾斜角と前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の第１の態様によれば、柱状構造物の３次元モデルデータに基づいて、柱状構造物のたわみが検出され、当該たわみと上記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて柱状構造物に加わる作用荷重が推定される。このため、非接触型変位計を使用する場合に比べ、柱状構造物のたわみを簡単かつ精度良く検出でき、さらにこのたわみをもとに柱状構造物に加わる作用荷重を推定することができる。
【００１５】
この発明の第２および第３の態様によれば、上記推定された作用荷重に基づいて柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみが算出され、さらにこの算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとに柱状構造物のひび割れの有無が判定されると共に、ひび割れがある場合にそのひび割れ幅が算出される。このため、ひび割れの有無やひび割れ幅を、点検作業者の目視による測定作業に頼ることなく確認することができ、これにより見落としや判断誤りの発生を軽減して点検および診断の精度のばらつきを減らすことができる。また、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとに柱状構造物の構造的な危険の度合いを精度良く把握できるようになり、これにより適切なタイミングで柱状構造物の交換等を実施することが可能となる。
【００１６】
この発明の第４の態様によれば、作成された３次元モデルデータに基づいて柱状構造物の地盤面に対する傾斜角が算出され、当該算出された傾斜角と上記作用荷重とに基づいて、柱状構造物の地盤変形量が算出される。このため、基礎地盤条件を定量的に診断することが可能となり、これにより地盤改良や高強度基礎の要否等をより的確に判断することが可能となる。
【００１７】
すなわちこの発明によれば、柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようになり、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図った柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る柱状構造物の検査方法を実施するシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示したシステムで使用される演算装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示した演算装置における検査制御の処理の流れと処理の内容を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した検査制御のうち抽出処理部の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、コンクリート柱部材に加わる作用荷重をパラメータとしたときのコンクリート柱部材のたわみ量と高さとの関係の一例を示した図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、地盤バネによる解析モデルを適用した地盤変形量算出方法の一例を説明するための図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、地盤バネによる解析モデルを適用した地盤変形量算出方法の一例を説明するための図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、地盤バネによる解析モデルを適用した地盤変形量算出方法の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［一実施形態］
（構成）
図１は、この発明の一実施形態に係る柱状構造物の状態検査方法を実施するためのシステムの概略構成図である。
本実施形態に係るシステムは、例えば、３次元レーザスキャナ１と、カメラ２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機３と、慣性計測装置としてのＩＭＵ４と、走行距離計としてのオドメータ５と、記憶媒体１０と、検査装置１１とを備える。これらはいずれも検査車両ＭＢに搭載されている。なお、検査装置１１を建屋内に設置し、検査車両ＭＢの記憶媒体１０に格納された計測データを、無線回線を介して検査装置へ伝送するようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態に係るシステムは、検査車両ＭＢの走行中に、３次元レーザスキャナ１、カメラ２、ＧＰＳ受信機３、ＩＭＵ４およびオドメータ５を用いて、検査対象の柱状構造物である鉄筋コンクリート製のコンクリート柱部材６の表面に対し３次元測量を行う。例えば、上記３次元レーザスキャナ１、カメラ２、ＧＰＳ受信機３、ＩＭＵ４およびオドメータ５から出力された各計測データを、それぞれ屋外構造物までの３次元距離データ、画像データ、車両の位置座標データ、車両の加速度データおよび車両の走行距離データとして、計測時刻に関連付けて記憶媒体１０に格納する。この結果記憶媒体１０には、コンクリート柱部材６の表面の複数の点における３次元（ＸＹＺ）座標を表す３次元点群データと、コンクリート柱部材６の表面の画像データが記憶される。
【００２１】
図２は、図１に示したシステムのうち、検査装置１１の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
検査装置１１は、例えばパーソナルコンピュータ又はサーバコンピュータからなり、ハードウェアとして、例えば中央処理ユニット（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、記憶ユニットと、入出力および通信のためのインタフェースユニットとを備えている。またソフトウェアとして、抽出処理部１２と、演算処理部１３と、安全度診断処理部１４とを備えている。なお、これらの処理部１２，１３，１４は、いずれも図示しない記憶ユニット内のプログラムメモリに格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。
【００２２】
抽出処理部１２は、３Ｄモデル化部１２１およびたわみ等算出部１２２を有する。３Ｄモデル化部１２１は、上記記憶媒体１０に格納された３次元点群データをもとに、コンクリート柱部材６の３次元モデルデータを作成する処理を行う。たわみ等算出部１２２は、上記３Ｄモデルデータが持つ３次元座標情報をもとに、コンクリート柱部材６の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を定量的に算出する処理を行う。
【００２３】
演算処理部１３は、作用荷重算出部１３１と、ひずみ算出部１３２と、ひび割れ判定部１３３と、地盤変形量算出部１３４とを有する。作用荷重算出部１３１は、上記抽出処理部１２により算出された「たわみ」と、記憶ユニットに事前に記憶されているコンクリート柱部材の形式を示すデータ（形状寸法、物性値および直径）とに基づいて、コンクリート柱部材６に加わっている「作用荷重」を算出する処理を行う。
【００２４】
ひずみ算出部１３２は、上記作用荷重算出部１３１により算出された「作用荷重」と、上記記憶ユニットに記憶された柱部材の形式データとに基づいて、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出する処理を行う。これらのひずみの算出には、鉄筋コンクリート断面のつり合い計算法等が用いられる。
【００２５】
ひび割れ判定部１３３は、上記ひずみ算出部１３２により算出されたコンクリートひずみをもとに引張応力を算出し、この引張応力の算出値を、上記柱部材の形式を示すデータに含まれる引張強度と比較することにより、ひび割れの有無を判定する。また、ひび割れの間隔に鉄筋とコンクリートのひずみ差を乗じることにより、ひび割れの幅を算出する処理を行う。
【００２６】
地盤変形量算出部１３４は、上記たわみ等算出部１２２により算出されたコンクリート柱部材６の傾斜角と、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重とをもとに、記憶ユニットに事前に記憶された基礎地盤形式を示すデータを用いて、地盤の変形量を算出する処理を行う。なお、基礎地盤形式を示すデータには、基礎地盤条件および圧密条件が含まれる。
【００２７】
安全度診断処理部１４は、作用荷重の偏り・超過判定部１４１と、構造上の安全度診断部１４２と、劣化に対する安全度診断部１４３と、基礎地盤に対する安全度診断部１４４とを有している。
【００２８】
作用荷重の偏り・超過判定部１４１は、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重と、上記コンクリート柱部材の形式データに含まれる荷重の許容値とを比較することによって、作用荷重が許容値に対して超過又は偏りがあるかどうかを判定する処理を行う。そして、超過又は偏りがあると判定された場合には、コンクリート柱部材６に設置された付加装置、例えばトランスやクロージャ８、ケーブル７の取り付け位置および荷重の見直しを指示するためのメッセージ情報を生成し出力する。
【００２９】
構造上の安全度診断部１４２は、上記ひずみ算出部１３２により算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、それぞれ記憶ユニットに事前に記憶されたひずみの各閾値と比較することにより、構造上の安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する処理を行う。
【００３０】
劣化に対する安全度診断部１４３は、上記ひび割れ判定部１３３により得られたひび割れの有無の判定結果とひび割れ幅を、記憶ユニットに事前に記憶された閾値と比較することにより、劣化に対する安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する処理を行う。
【００３１】
基礎地盤に対する安全度診断部１４４は、上記地盤変形量算出部１３４により算出された地盤の変形量を、記憶ユニットに事前に記憶された許容値と比較する。そして、算出された地盤の変形量が許容値を超えたときに「安全ではない」と診断し、その診断結果を示す情報を出力する処理を行う。
【００３２】
（動作）
次に、以上のように構成された検査装置１１による動作を説明する。図３はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
【００３３】
検査車両ＭＢでは、ＭＭＳを構成する各計測部１，２，３，４，５により、それぞれコンクリート柱部材６の表面の複数の点における３次元距離データ、車両の位置座標データ、車両の加速度データおよび車両の走行距離データが計測される。そして、これらの計測データにより表される上記各点における３次元（ＸＹＺ）座標が、３次元点群データとして記憶媒体１０に格納される。
【００３４】
（１）抽出処理部１２による処理
検査装置１１は、ステップＳ１０において、記憶媒体１０から３Ｄ点群データを読み込む。そして抽出処理部１２が、先ずステップＳ１１において、３Ｄモデル化部１２１の制御の下で、上記３次元点群データからコンクリート柱部材６の３次元モデルデータを作成する。続いてステップＳ１２において、たわみ等算出部１２２の制御の下、上記３Ｄモデルデータが持つ３次元座標情報をもとに、コンクリート柱部材６の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を定量的に算出する。
【００３５】
図４は、上記抽出処理部１２における処理手順と処理内容の具体例を示すフローチャートである。
図４に示すように、抽出処理部１２は、ステップＳ３１により記憶媒体１０から点群データを読み込む。そして、３Ｄモデル化部１２１の制御の下、先ずステップＳ３２により上記点群データの持つ位置情報等からレーザスキャナの走査線ごとにクラスタ化したものをスキャンラインとする。続いてステップＳ３３において、同一スキャンライン上の点群データが有する位置情報（ＸＹＺ座標）から、照射された物体の形状を推測する。そして、この形状の推測結果からポール状の物体を検索する。次にステップＳ３４において、同一高度の点群をもとに円を作成することによりコンクリート柱部材の候補を絞り込み、ステップＳ３５において上記コンクリート柱部材の候補に対して鉛直方向に円を重ね、ステップＳ３６において上記重ねた円の中心を連結して不自然な形状な候補を除外し、残った候補をコンクリート柱部材６の３次元モデルデータとする。つまり、コンクリート柱部材６の外形上の特徴に基づいて、その３次元モデルデータを作成する。
【００３６】
次に抽出処理部１２は、たわみ等算出部１２２の制御の下、ステップＳ３７において、上記作成されたコンクリート柱部材６の３Ｄモデルデータにおいて、当該モデルを構成する複数の円の中心における座標情報から、コンクリート柱部材６の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を算出する。
【００３７】
（２）演算処理部１３による処理
次に検査装置１１は、演算処理部１３の制御の下で、以下の各種演算処理を実行する。
（２−１）作用荷重の算出
演算処理部１３は、作用荷重算出部１３１の制御の下、ステップＳ１３において、上記抽出処理部１２のたわみ等算出部１２２により算出された「たわみ」と、記憶ユニットの柱部材形式データベース１３５に事前に記憶されているコンクリート柱部材６の形式データ（形状寸法、物性値および直径）とに基づいて、コンクリート柱部材６に加わっている「作用荷重」を算出する。
【００３８】
図５は、上記作用荷重の算出に使用するたわみ曲線の一例を示すものである。このたわみ曲線は、コンクリート柱部材６の形式データ（形状寸法、物性値および直径）に基づいて、２．２５ｋＮ、２．５０ｋＮ、２．７５ｋＮの荷重を掛けた場合のコンクリート柱部材６の高さとたわみ量との関係を凸関数で示したものである。
【００３９】
作用荷重算出部１３１は、上記抽出処理部１２のたわみ等算出部１２２により実際に算出されたたわみ量を上記たわみ曲線上にプロットし、最も形状が近似する曲線（凸関数）を選択する。例えば、いま実際に算出されたたわみ量が図６の○で示す点にプロットされたとすると、この場合は２．５０ｋＮのたわみ曲線に略一致することから当該たわみ曲線が選択され、作用荷重は２．５０ｋＮと推定される。
【００４０】
なお、たわみ曲線（凸関数）の形状は、鉄筋コンクリート構造の理論を用いて、全断面有効領域、鉄筋コンクリート領域および塑性領域に区分して決定するとよい。ここで、柱部材形式は、検査車両ＭＢを走行させる路線ごとに、予めデータベース化してこれを記憶ユニットに格納しておき、実際の計測時に走行した路線に対応するデータベースを選択して上記作用荷重の算出に使用するとよい。また、コンクリート柱部材の形状寸法と物性値についても、形式ごとに予めデータベース化してこれを記憶ユニットに格納し、計測対象となるコンクリート柱部材に対応するデータベースを選択して上記作用荷重の算出に使用するとよい。
【００４１】
（２−２）鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみの算出
演算処理部１３は、ひずみ算出部１３２の制御の下、ステップＳ１４において、上記作用荷重算出部１３１により算出された「作用荷重」と、上記記憶ユニットに記憶された柱部材の形式データとに基づいて、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを以下のように算出する。
【００４２】
すなわち、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみは、鉄筋コンクリート断面内のコンクリートの力のつり合いを解くことにより算出される。例えば、コンクリート断面の形状寸法、断面における鉄筋の配置位置、鉄筋とコンクリートの強度と弾性係数、作用モーメント（またはひずみ）を入力とし、上記つり合い計算を行うことで鉄筋ひずみ、鉄筋応力、コンクリートひずみ、およびコンクリート応力が算出され、出力される。なお、鉄筋コンクリート断面のつり合い計算法については、梅原秀哲監修、「コンクリートを学ぶ−構造編−」、理工図書株式会社発行、ｐ.４０〜４３に詳しく記載されている。
【００４３】
（２−３）ひび割れの判定
演算処理部１３は、ひび割れ判定部１３３の制御の下、ステップＳ１５において、上記ひずみ算出部１３２により算出されたコンクリートひずみに基づいて、以下のようにひび割れの有無を判定する。  
すなわち、ひび割れは、引張応力（作用力）が引張強度（抵抗力）を上回ることで発生する。そこで、上記算出されたコンクリートひずみεt から、
σt ＝Ｅc ×εt 
により引張応力σtを算出し、この引張応力σtを引張強度ｆtと比較する。そして、σt ＞ｆt のとき、ひび割れが発生していると判定する。但し、Ｅc はコンクリートのヤング率である。
【００４４】
続いて、ひび割れ判定部１３３は、ひび割れの幅を以下のように算出する。すなわち、ひび割れの幅をｗとすると、
ひび割れ幅ｗ＝ひび割れ間隔Ｌ×（鉄筋ひずみεs −コンクリートひずみεcsh ）
のように、ひび割れ間隔Ｌに鉄筋とコンクリートのひずみ差を乗じることにより算出される。
【００４５】
なお、ひび割れ幅を算出するための一般的な式は、「コンクリート標準示方書［設計編］」、土木学会  コンクリート委員会  ｐ.２２３（下段）〜２２６に、またコンクリート柱の式は、「持続載荷を受けた遠心成形コンクリート柱のひび割れ特性の評価」、コンクリート工学年次論文集、Vol.37,No1,2015 ｐ.４０５（左欄）に詳しく記載されている。
【００４６】
（２−４）地盤変形量の算出
演算処理部１３は、地盤変形量算出部１３４の制御の下、ステップＳ１６において、上記たわみ等算出部１２２により算出されたコンクリート柱部材６の傾斜角と、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重とに基づいて、記憶ユニットの基礎地盤形式データベース１３６に事前に記憶された基礎地盤形式を示すデータを用いて、以下のように地盤の変形量を算出する。
【００４７】
すなわち、地盤変形量は、地盤バネを用いた解析により、地盤が傾斜（回転）した時の力のつり合いを解くことで求めることができる。  
例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すようにコンクリート柱部材６が地盤９内に直接植設された状態で、荷重Ｐの印加により地盤変位δが発生した場合には、図７（ａ），（ｂ）に示すように地盤バネの変位として説明できる。このときの地盤変位（地盤変形量）δは、地盤応力［Ｎ／ｍｍ3］をσ、地盤反力係数（バネ定数［Ｎ／ｍｍ3］）をｋとするとき、
σ＝ｋ×δ
と定義される。但し、荷重Ｐは、地盤バネの支配面積としての断面積［ｍｍ2］をＡとするとき、
Ｐ＝σＡ
と表され、また地盤反力係数ｋは、地盤バネの硬さとしての地盤の変形係数（弾性係数［Ｎ／ｍｍ2］）をＥ、固定境界までの距離［ｍｍ］をＬとするとき、
ｋ＝Ｅ／Ｌ
と表される。なお、地盤反力係数ｋは、地盤の種類とＮ値で概ね決まる。ｋの決め方は、各種あり、道路橋示方書、港研方式が一般的である。
【００４８】
一方、コンクリート柱部材の地中部分の構造が異なる場合、例えば図８（ａ），（ｂ）に示すように、地盤９中に基礎部分９Ａが設置され、この基礎部分９Ａにコンクリート柱部材６が植設されて固定される場合には、基礎部分９Ａに対する地盤バネとして地盤変形量が定義される。
【００４９】
なお、以上の説明のうち、地盤反力については、「改訂  鉄道構造物等設計標準・同解説（基礎構造物）」、一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会、インターネット＜ＵＲＬ：www.jaspp.com/shiryou/pdf/sekkeikeisanrei_1603.pdf＞に、また道路橋示方書に従った計算例については、「３章  杭基礎の設計」、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.forum8.co.jp/product/uc1/douro/gamen/syaonrei03.htm＞に、さらに水平荷重作用時の挙動については、中瀬明男外、「分かりやすい基礎工法  第４章杭基礎」、鹿島出版会、ｐ.８９〜９４に、それぞれ詳しく記載されている。
【００５０】
（３）安全度診断処理部１４による処理
次に検査装置は、安全度診断処理部１４の制御の下で、以下の判定および各種診断処理を実行する。  
（３−１）作用荷重の偏り・超過の判定
安全度診断処理部１４は、作用荷重の偏り・超過判定部１４１の制御の下、ステップＳ１７において、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重を、記憶ユニットの荷重許容値記憶部１４５に記憶された荷重許容値と比較することによって、上記算出された作用荷重が荷重許容量に対して超過又は偏っているかどうかを判定する。荷重許容値は、コンクリート柱部材の形式データにより定義されているものを使用する。そして、超過又は偏りがあると判定された場合には、ステップＳ１８において、コンクリート柱部材６に付加的に設置されている各種装置の設置状態の見直しを指示するメッセージ情報を生成し出力する。
【００５１】
上記メッセージ情報を確認することで保守作業者等は、コンクリート柱部材ごとに、例えばトランス、クロージャ８、又はケーブル７の取り付け位置および荷重の見直しを行うことができる。
【００５２】
（３−２）構造上の安全度の診断
安全度診断処理部１４は、次に構造上の安全度診断部１４２の制御の下、ステップＳ１９において、上記ひずみ算出部１３２により算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、それぞれ記憶ユニットのひずみ閾値記憶部１４６に予め記憶されているひずみの各閾値と比較することにより、構造上の安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する。上記ひずみの閾値は、設計時のひずみや初期建設時のひずみに対して、例えば１．１〜１．５倍の値に設定される。なお、経過年数を圧縮側コンクリートのクリープひずみとして加味することも可能である。
【００５３】
上記診断結果に基づいて、保守作業者等はコンクリート柱部材６の内部に発生している鉄筋ひずみやコンクリートひずみに起因した構造的な危険を見逃すことなく、補強や交換の要否を判断することが可能となる。
【００５４】
（３−３）劣化に対する安全度の診断
安全度診断処理部１４は、また劣化に対する安全度診断部１４３の制御の下、ステップＳ２０において、上記ひび割れ判定部１３３により得られたひび割れの有無の判定結果とひび割れ幅を、記憶ユニットのひび割れ幅閾値記憶部１４７に予め記憶されたひび割れ幅の閾値と比較することにより、劣化に対する安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する。上記ひび割れ幅の閾値は、コンクリート柱部材６の交換の目安となるひび割れ幅（例えば０．２ｍｍ）に対して、例えば０．５〜２．０倍の値に設定される。
上記診断結果に基づいて、保守作業者等はコンクリート柱部材６の交換時期等を的確に判断することが可能となる。
【００５５】
（３−４）基礎地盤に対する安全度の診断
安全度診断処理部１４は、さらに基礎地盤に対する安全度診断部１４４の制御の下、ステップＳ２１において、上記地盤変形量算出部１３４により算出された地盤の変形量を、記憶ユニットの地盤変形量許容値記憶部１４８に予め記憶されている地盤変形量の許容値と比較する。そして、算出された地盤の変形量が上記許容値を超えた場合には、地盤の硬度が不足し今後倒壊の可能性があるため、地盤は「安全ではない」と診断し、その診断結果を示す情報を出力する。この診断結果に基づいて、保守作業者は地盤改良や高強度基礎の使用を検討することが可能となる。
【００５６】
（効果）
以上詳述したように一実施形態では、コンクリート柱部材６の表面の複数の点における３次元座標からなる３次元点群データを取得し、当該３次元点群データをもとにコンクリート柱部材６の３次元モデルデータを作成する。そして、作成した３次元モデルデータに基づいてコンクリート柱部材６のたわみを検出し、このたわみと上記コンクリート柱部材６の形式データとに基づいて、上記コンクリート柱部材６に加わる作用荷重を推定する。また、この作用荷重をもとに、コンクリート柱部材６の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出し、その結果をもとにコンクリート柱部材６のひび割れの有無を判定すると共に、ひび割れが確認された場合にはそのひび割れの幅を算出する。さらに、３次元モデルデータに基づいてコンクリート柱部材６の地盤面に対する傾斜角を算出し、この傾斜角と上記作用荷重とからコンクリート柱部材６の地盤変形量を算出し、地盤の安全度を診断するようにしている。
【００５７】
従って、コンクリート柱部材６の３次元モデルデータを使用してコンクリート柱部材６のたわみを検出することで、非接触型変位計を使用する場合に比べ、コンクリート柱部材６のたわみを簡単かつ精度良く検出でき、さらにこのたわみをもとにコンクリート柱部材６に加わる作用荷重を定量的に推定することができる。
【００５８】
また、上記推定された作用荷重に基づいてコンクリート柱部材６内の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみが算出され、さらにこの算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとにコンクリート柱部材６のひび割れの有無の判定とひび割れ幅の算出が行われる。このため、ひび割れの有無やひび割れ幅を、点検作業者の目視による測定作業に頼ることなく測定することができ、これにより見落としや判断誤りの発生を軽減して点検および診断の精度のばらつきを減らすことができる。また、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとにコンクリート柱部材６の構造的な危険の度合いを精度良く把握できるようになり、これにより適切なタイミングでコンクリート柱部材６の交換等を実施することが可能となる。
【００５９】
さらに、コンクリート柱部材６の３次元モデルデータに基づいて地盤面に対するコンクリート柱部材６の傾斜角が算出され、この傾斜角と作用荷重とに基づいて地盤変形量が算出される。このため、基礎地盤条件を定量的に診断することが可能となり、これにより地盤改良や高強度基礎の要否等をより適切に判断することが可能となる。
【００６０】
［他の実施形態］
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、柱状構造物としては電柱や電信柱等に限らず、照明用のポールや、カメラ等が設置された監視用のポールであってもよい。また検査装置の機能をクラウドコンピュータに設けてもよい。  
その他、検査装置の構成や設置場所、各処理の手順と処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００６１】
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…３次元レーザスキャナ、２…カメラ、３…ＧＰＳ受信機、４…慣性計測装置としてのＩＭＵ、５…走行距離計としてのオドメータ、６…コンクリート柱部材、７…ケーブル、８…クロージャ、１０…記憶媒体、１１…演算装置、１２…抽出処理部、１３…演算処理部、１４…安全度診断処理部、１２１…３Ｄモデル化部、１２２…たわみ等算出部、１３１…作用荷重算出部、１３２…ひずみ算出部、１３３…ひび割れ判定部、１３４…地盤変形量算出部、１４１…作用荷重の偏り・超過判定部、１４２…構造上の安全度診断部、１４３…劣化に対する安全度診断部、１４４…基礎地盤に対する安全度診断部、１４５…荷重許容値記憶部、１４６…ひずみ閾値記憶部、１４７…ひび割れ幅閾値記憶部、１４８…地盤変形量許容値記憶部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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