(57)【要約】【課題】低コストで、曲げひずみを正確に推定し、安全率の評価を精度良く行う。【解決手段】第１のステップＳ１で、埋設管３内に任意の位置で第１の測定装置２を導入し、第１の測定装置２の第１の距離測定器２Ａと埋設管３内面との距離を計測し、計測された測定値ｄ１〜ｄｎから変形後の曲率半径１／ｒ１〜１／ｒｎを求め、第２のステップＳ２で、第１のステップＳ１で求められた変形後の曲率半径１／ｒ１〜１／ｒｎに曲り梁の弾性論を適用して埋設管３のひずみを推定するようにし、埋設管３毎に予め破断ひずみまたは降伏ひずみのうち少なくともいずれか１のひずみを求め、第１のステップＳ１と第２のステップＳ２とにより推定された埋設管３の曲げひずみと予め求められたひずみとの比較に基づいて、当該評価対象の埋設管３の定量的な安全率を評価するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内の任意の位置に測定手段を導入し、測定手段と管内面との距離を計測し、計測された測定値から変形後の曲率半径を求める第１のステップと、第１のステップで求められた変形後の曲率半径に曲り梁の弾性論を適用して配管のひずみを推定する第２のステップとを有することを特徴とする配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項２】
第１のステップで配管を真円と仮定し、管厚と計測された測定値とに基づいて変形後の曲率半径を求めることを特徴とする請求項１に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項３】
測定手段を、第１の距離測定器と配管内でこの第１の距離測定器を所定の位置に支持する脚とを備えた第１の測定装置により構成し、第１のステップで、配管内部に第１の測定装置を導入し、導入された第１の測定装置の第１の距離測定器と配管内面との距離を計測する際、配管内面側の測点を周方向に所定の間隔で複数設定し、複数の測点のデータを組み合わせて曲率半径を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項４】
第１の距離測定器により計測された測定値について、スムージング処理により補正し、スムージング処理されて補正された測定値を用いて任意の三点の測点を選定し、曲率半径を求めることを特徴とする請求項３に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項５】
測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースの中心に設けられ、ベースの中心の測定位置と配管内面との間の径方向距離を計測する第２の距離測定器とを備えた第２の測定装置により構成し、
第１のステップで、この第２の測定装置を配管内部に導入し、第２の測定装置のベースを周方向に移動させては前記径方向距離を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項６】
測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースに長手方向に摺動可能に設けられ、ベースの変位可能な測定位置とこの測定位置から垂直に下がる配管内面の測点との間の距離を計測する第３の距離測定器とを備えた第３の測定装置により構成し、
第１のステップで、この第３の測定装置を配管内部に導入し、ベースを任意の最初の周方向計測位置に保持し、第３の距離測定器をベースに沿って移動させては摺動範囲でベースの複数の測定位置とこれら測定位置から垂下された配管内面の測点との間の距離を求め、ベースの前記周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベースを周方向に移動させては第３の距離測定器による測定を繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項７】
測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースの長手方向に所望の間隔を隔てて複数設けられ、ベースに沿った複数の測定位置とこれらベースの複数の測定位置からそれぞれ垂直に下がる配管内面の測点との間の距離を計測する第４の距離測定器とを備えた第４の測定装置により構成し、
第１のステップで、この第４の測定装置を配管内部に導入し、ベースを任意の最初の周方向計測位置に保持し、第４の距離測定器によりベースの複数の測定位置とこれら測定位置から垂下された配管内面の測点との間の距離を求め、ベースの最初の周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベースを周方向に移動させては第４の距離測定器による測定を繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項８】
配管は地中に埋設された埋設管であることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１に記載の配管の曲げひずみ推定方法。
【請求項９】
配管毎に予め破断ひずみまたは降伏ひずみのうち少なくともいずれか１のひずみを求め、請求項１ないし８のうちいずれか１の方法により推定された配管の曲げひずみと前記予め求められたひずみとの比較に基づいて、当該評価対象の配管の定量的な安全率を評価することを特徴とする配管の安全率評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の曲げひずみ推定方法およびその方法を用いた配管の安全率評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地中に埋設された埋設管の保全管理に当たっては、埋設管の鉛直たわみ率と水平たわみ率を計測し、その値に基づいて安全性を評価している（図１０参照）。例えば、たわみ率Ｒは、たわみ率Ｒ＝（たわみ量Ｖ）／（管の直径Ｄ）で表される。しかしながら、埋設管の変形状態により破壊時のたわみ率は異なるため、たわみ率により精度良く安全性を評価することは困難である。従来、埋設配管である被測定用配管に隣接する地盤に、光ファイバひずみセンサを装着したダミー配管を埋設し、この光ファイバひずみセンサに光信号を入射するとともに光ファイバひずみセンサ内の各位置から反射されてくるひずみ情報をもつ後方散乱光を受信することにより、ダミー配管の長手方向に沿ったひずみ分布を求めた後、このダミー配管のひずみ分布から被測定用配管に発生する応力分布を推定し、この被測定用配管の沈下状態を管理する埋設管の管理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように、埋設管の変形状態により破壊時のたわみ率は異なるため、たわみ率により精度良く安全性を評価することは難しいという問題がある。特許文献１に記載の発明では、埋設管が全て同一の種類であれば、その埋設管の破断ひずみまたは降伏ひずみと比較して管理を行うことができるものの、埋設管の多くは同一の材料が用いられていない。また、センサを装着したダミー配管を被測定用配管に沿って埋設しなければならず、コストがかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低コストかつ簡便な構成で、埋設管の曲げひずみを正確に推定し、安全率の評価を精度良く行うことができる埋設管の曲げひずみ推定方法およびその方法に用いられる測定装置ならびにその方法を用いた埋設管の安全率評価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】
本発明の請求項１に係る配管の曲げひずみ推定方法は、配管内の任意の位置に測定手段を導入し、測定手段と管内面との距離を計測し、計測された測定値から変形後の曲率半径を求める第１のステップと、第１のステップで求められた変形後の曲率半径に曲り梁の弾性論を適用して配管のひずみを推定する第２のステップとを有することを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項１に係る配管の曲げひずみ推定方法では、配管内の任意の位置に測定手段を導入し、測定手段と管内面との距離を計測し、計測された測定値から変形後の曲率半径を求める第１のステップと、第１のステップで求められた変形後の曲率半径に曲り梁の弾性論を適用して配管のひずみを推定する第２のステップとを有することにより、任意の位置で配管の曲げひずみを簡便にかつ迅速に推定することができ、保守管理が効率化されるとともに、局所的に変形した配管についても安全性を適切に評価することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る配管の曲げひずみ推定方法は、第１のステップで配管を真円と仮定し、管厚と計測された測定値とに基づいて変形後の曲率半径を求めることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項３に係る配管の曲げひずみ推定方法は、測定手段を、第１の距離測定器と配管内でこの第１の距離測定器を所定の位置に支持する脚とを備えた第１の測定装置により構成し、第１のステップで、配管内部に第１の測定装置を導入し、導入された第１の測定装置の第１の距離測定器と配管内面との距離を計測する際、配管内面側の測点を周方向に所定の間隔で複数設定し、複数の測点のデータを組み合わせて曲率半径を求めることを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項３に係る配管の曲げひずみ推定方法では、測定手段を、第１の距離測定器と配管内でこの第１の距離測定器を所定の位置に支持する脚とを備えた第１の測定装置により構成し、第１のステップで、配管内部に第１の測定装置を導入し、導入された第１の測定装置の第１の距離測定器と配管内面との距離を計測する際、配管内面側の測点を周方向に所定の間隔で複数設定し、複数の測点のデータを組み合わせて曲率半径を求めるようにしたことにより、測点間距離を小さくすることにより製造に伴う真円からの不均一性による精度低下を抑制し、適切な測定間距離を求めることができ、曲げひずみを精度よく求めることができる。
【００１１】
本発明の請求項４に係る配管の曲げひずみ推定方法は、第１の距離測定器により計測された測定値について、スムージング処理により補正し、スムージング処理されて補正された測定値を用いて任意の三点の測点を選定し、曲率半径を求めることを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項４に係る配管の曲げひずみ推定方法では、第１の距離測定器により計測された測定値について、スムージング処理により補正し、スムージング処理されて補正された測定値を用いて任意の三点の測点を選定し、曲率半径を求めるようにしたことにより、製造に伴う真円からの不均一性が精度に与える影響を小さくし、曲げひずみを精度よく求めることができる。
【００１３】
本発明の請求項５に係る配管の曲げひずみ推定方法は、測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースの中心に設けられ、ベースの中心の測定位置と配管内面との間の径方向距離を計測する第２の距離測定器とを備えた第２の測定装置により構成し、第１のステップで、この第２の測定装置を配管内部に導入し、第２の測定装置のベースを周方向に移動させては前記径方向距離を求めることを特徴としている。
【００１４】
本発明の請求項５に係る配管の曲げひずみ推定方法では、測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースの中心に設けられ、ベースの中心の測定位置と配管内面との間の径方向距離を計測する第２の距離測定器とを備えた第２の測定装置により構成し、第１のステップで、この第２の測定装置を配管内部に導入し、第２の測定装置のベースを周方向に移動させては前記径方向距離を求めるようにしたことにより、計測作業が迅速化され精度の高い曲げひずみを求めることができる。
【００１５】
本発明の請求項６に係る配管の曲げひずみ推定方法は、測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースに長手方向に摺動可能に設けられ、ベースの変位可能な測定位置とこの測定位置から垂直に下がる配管内面の測点との間の距離を計測する第３の距離測定器とを備えた第３の測定装置により構成し、第１のステップで、この第３の測定装置を配管内部に導入し、ベースを任意の最初の周方向計測位置に保持し、第３の距離測定器をベースに沿って移動させては摺動範囲でベースの複数の測定位置とこれら測定位置から垂下された配管内面の測点との間の距離を求め、ベースの前記周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベースを周方向に移動させては第３の距離測定器による測定を繰り返すことを特徴としている。
【００１６】
本発明の請求項６に係る配管の曲げひずみ推定方法は、測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースに長手方向に摺動可能に設けられ、ベースの変位可能な測定位置とこの測定位置から垂直に下がる配管内面の測点との間の距離を計測する第３の距離測定器とを備えた第３の測定装置により構成し、第１のステップで、この第３の測定装置を配管内部に導入し、ベースを任意の最初の周方向計測位置に保持し、第３の距離測定器をベースに沿って移動させては摺動範囲でベースの複数の測定位置とこれら測定位置から垂下された配管内面の測点との間の距離を求め、ベースの前記周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベースを周方向に移動させては第３の距離測定器による測定を繰り返すようにしたことにより、測定範囲が均一に変形しているか否かを評価することができると同時に計測に用いるベースの長さが適切か否かも評価することができる。
【００１７】
本発明の請求項７に係る配管の曲げひずみ推定方法は、測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースの長手方向に所望の間隔を隔てて複数設けられ、ベースに沿った複数の測定位置とこれらベースの複数の測定位置からそれぞれ垂直に下がる配管内面の測点との間の距離を計測する第４の距離測定器とを備えた第４の測定装置により構成し、第１のステップで、この第４の測定装置を配管内部に導入し、ベースを任意の最初の周方向計測位置に保持し、第４の距離測定器によりベースの複数の測定位置とこれら測定位置から垂下された配管内面の測点との間の距離を求め、ベースの最初の周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベースを周方向に移動させては第４の距離測定器による測定を繰り返すことを特徴としている。
【００１８】
本発明の請求項７に係る配管の曲げひずみ推定方法では、測定手段を、所望の長さに設定されて配管の内部に導入され、両端側が配管内面の周方向に沿って当接されるベースと、このベースの長手方向に所望の間隔を隔てて複数設けられ、ベースに沿った複数の測定位置とこれらベースの複数の測定位置からそれぞれ垂直に下がる配管内面の測点との間の距離を計測する第４の距離測定器とを備えた第４の測定装置により構成し、第１のステップで、この第４の測定装置を配管内部に導入し、ベースを任意の最初の周方向計測位置に保持し、第４の距離測定器によりベースの複数の測定位置とこれら測定位置から垂下された配管内面の測点との間の距離を求め、ベースの最初の周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベースを周方向に移動させては第４の距離測定器による測定を繰り返すようにしたことにより、計測作業が迅速化され精度の高い曲げひずみを求めることができる。
【００１９】
本発明の請求項８に係る配管の曲げひずみ推定方法は、配管は地中に埋設された埋設管であることを特徴としている。
【００２０】
本発明の請求項９に係る配管の安全率評価方法は、配管毎に予め破断ひずみまたは降伏ひずみのうち少なくともいずれか１のひずみを求め、請求項１ないし８のうちいずれか１の方法により推定された配管の曲げひずみと前記予め求められたひずみとの比較に基づいて、当該評価対象の配管の定量的な安全率を評価するようにしたことを特徴としている。
【００２１】
本発明の請求項９に係る配管の安全率評価方法では、配管毎に予め破断ひずみまたは降伏ひずみのうち少なくともいずれか１のひずみを求め、請求項１ないし８のうちいずれか１の方法により推定された配管の曲げひずみと前記予め求められたひずみとの比較に基づいて、当該評価対象の配管の定量的な安全率を評価するようにしたことにより、任意の位置で配管の曲げひずみを簡便にかつ迅速に推定することができ、局所的に変形した配管についても安全性を適切に評価することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１に係る配管の曲げひずみ推定方法は、配管内の任意の位置に測定手段を導入し、測定手段と管内面との距離を計測し、計測された測定値から変形後の曲率半径を求める第１のステップと、第１のステップで求められた変形後の曲率半径に曲り梁の弾性論を適用して配管のひずみを推定する第２のステップとを有するようにしたので、任意の位置で配管の曲げひずみを簡便にかつ迅速に推定することができ、保守管理が効率化され、コストダウンを図ることができる。
【００２３】
本発明の請求項９に係る配管の安全率評価方法は、配管毎に予め破断ひずみまたは降伏ひずみのうち少なくともいずれか１のひずみを求め、請求項１ないし８のうちいずれか１の方法により推定された配管の曲げひずみと前記予め求められたひずみとの比較に基づいて、当該評価対象の配管の定量的な安全率を評価するようにしたので、任意の位置で配管の曲げひずみを簡便にかつ迅速に推定することができ、保守管理が効率化されるとともに、局所的に変形した配管についても安全性を適切に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明の第１の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第１の測定装置を配管内に配置した状態を示す説明図である。（実施例１）
【図２】図２は図１の配管における測点の位置を示す説明図である。
【図３】図３は図１の測定装置の距離測定器による配管の曲率の算定にあたりひずみと測点間距離との関係を示すグラフである。
【図４】図４は配管の一部が曲げモーメントを受けた場合の、曲げひずみと曲率半径の変化とを示す説明図である。
【図５】図５の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、スムージング処理前とスムージング処理後の測定位置と配管から距離測定器までの距離を示すグラフである。
【図６】図６は限界ひずみの比較を示す表である。
【図７】図７は本発明の第２の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第２の測定装置を配管内に配置した状態を示す説明図である。（実施例２）
【図８】図８は本発明の第３の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第３の測定装置を配管内に配置した状態を示す説明図である。（実施例３）
【図９】図９は本発明の第４の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第４の測定装置を配管内に配置した状態を示す説明図である。（実施例４）
【図１０】図１０はパイプのたわみ率を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
配管の曲げひずみを正確に推定し、安全率の評価を精度良く行うという目的を、第１のステップで、配管内に任意の位置で第１の測定装置を導入し、第１の測定装置の第１の距離測定器と管内面との距離を計測し、計測された測定値から変形後の曲率半径を求め、第２のステップで、第１のステップで求められた変形後の曲率半径に曲り梁の弾性論を適用して配管のひずみを推定するようにし、配管毎に予め破断ひずみまたは降伏ひずみのうち少なくともいずれか１のひずみを求め、第１のステップと第２のステップとにより推定された配管の曲げひずみと予め求められたひずみとの比較に基づいて、当該評価対象の配管の定量的な安全率を評価するようにしたことにより実現した。
【実施例１】
【００２６】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第１の測定装置を配管内に配置した状態を示す説明図である。本実施例に係る第１の測定装置（測定手段）２は、図１に示すように、地上から図示しない縦孔を介して埋設管（配管）３の内部に導入され、ひずみを求めたい位置に配置される。この測定装置（第１の測定装置）２は、距離測定器（第１の距離測定器）２Ａとこの距離測定器２Ａを埋設管３内で支持する支持脚２Ｂとを備えて構成される。距離測定器２Ａは、例えば、レーザ距離計またはデジタルスキャナ等で、測定器側の計測基準点から被計測側の各測点の間の距離を計測するものである。距離測定器２Ａは、埋設管３内に配置された距離測定器２Ａと埋設管３内面のうち周方向の所望の範囲Ｗ１（Ｗ１＝１０°〜３６０°）における複数の測点Ｐ１〜Ｐｎ（ｎは１以上の任意の整数、図１および図２では、Ｐ１〜Ｐ１１の１１箇所）との間の距離を連続的に計測するようになっている。隣り合う測点Ｐ間の角度は１０°ピッチ以下の間隔で計測される。そして、計測された測定値ｄ１〜ｄｎ（図１では、ｄ１〜ｄ１１）から中央の測点Ｐ（図２では、測点Ｐ６）おける変形後の曲率半径１／ｒ（図１では、曲率半径１／ｒ６）を求めるようになっている（第１のステップＳ１）。すなわち、図１では、中央の測点Ｐ６（測点位置Ａ）について変形後の曲率半径１／ｒ６を求めるようになっている。この第１のステップＳ１では、埋設管３を真円と仮定し、管厚ｔと計測された測定値ｄ１〜ｄｎとに基づいて変形後の曲率半径を求める。
【００２７】
このとき、距離測定器２Ａによる計測は、まず、埋設管３内に配置された距離測定器２Ａと各測点Ｐ１〜Ｐｎとの間の距離の計測値ｄ１〜ｄｎが計測されると、次に、中央の測点Ｐ６（図２の計測位置Ａ）から等距離の測点Ｐ１とＰ１１（ｐｎ）、Ｐ２とＰ１０（ｐ（ｎ−１））、・・・Ｐ５とＰ７（ｐ（ｎ−４））間の距離を計算することができる。ここで図１における測点Ｐ１は、図２における位置Ｆに相当し、測点Ｐ２は位置Ｅに相当する。こうして測点Ｐ３からＰ１１（ｐｎ）までは順に、位置ＤからＦ’に対応するようになっている。曲率半径の計算は、三点の測点があれば可能であり、求めたい位置Ａ〜Ｆ’のひずみを、複数の測点の組み合わせを用いて計算する。例えば、図２に示すように、５種類の測点のデータＡＢＢ’、ＡＣＣ’、ＡＤＤ’、ＡＥＥ’、ＡＦＦ’を組み合わせて、測点位置Ａ（測点Ｐ６）の曲率半径１／ｒ６を計算する。複数の測点Ｐ１〜Ｐｎ毎の変形後の曲率半径を、例えば、測点Ｐ５（測点位置Ｂ）の曲率半径１／ｒ５を求める場合、ひずみを求めたい位置が「Ｂ」である場合、複数の三測点のデータで、つまり、ＢＣＡ、ＢＤＢ’、ＢＥＣ’、ＢＦＤ’を組み合わせて測点位置Ｂ（測点Ｐ５）の曲率半径１／ｒ５を計算する。こうして、測点位置の範囲を広げ測点を増加させると、埋設管３の内面において周方向の所望の位置の曲率半径１／ｒ１〜１／ｒｎ（ｎは１以上の任意の整数）を求めることができる。ここで、計測範囲Ｗ１について各測定位置Ａ〜Ｆ’毎の曲率半径１／ｒ１〜１／ｒ１１の値のばらつきが小さければ、計測範囲Ｗ１は均一に変形していることを示す。
【００２８】
測点位置Ａ（測点Ｐ６）において、測点間距離が小さい場合（例えば、ＡＢＢ’）、製造に伴う真円からの不均一性による精度低下が大きく、正確なひずみが求められないことがある（図３参照）。このため、本実施例では、計測値ｄ１〜ｄｎについて、スムージング処理を行い、製造に伴う真円からの不均一性が精度に与える影響を小さくするようにしている（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）。つまり、スムージング処理した値を用いて、任意の三点の測点を選定し、変形後の曲率半径を計算するようにしている。このようにすることで、精度の良くひずみを推定することができる。
【００２９】
なお、測点間距離が小さい場合（例えば、ＡＢＢ’）で、製造に伴う真円からの不均一性による精度低下が大きくなる場合でも、測点間距離が大きくなるにつれて、不均一性による精度低下は小さくなるため、精度の良いひずみを計算できるようになる（図３参照）。このようにして、精度の良いひずみの計算および適切な測点（測点間距離）の選定を行うことができる。
【００３０】
次に、第１のステップＳ１で求められた変形後の曲率半径１／ｒｎ（１／ｒ１、１／ｒ２、・・・１／ｒ１１）に曲り梁の弾性論を適用して埋設管３の曲げひずみεを推定する（第２のステップＳ２）。すなわち、図４に示すように、管の一部が曲げモーメントを受けると、曲げひずみが生じて曲率半径が変化する、この曲率半径の変化を計測して、以下に示す曲り梁の弾性論から導かれる曲率半径と曲げひずみの関係から曲げひずみεを計算する。
【００３１】
（数１）
εmax  ＝  ｔ／２（１／ｒa −１／ｒb）        ・・・（１）
ここで、εmax：最大曲げひずみ、ｔ：管厚、ｒa：変形後の管の曲率半径、ｒb：変形前の管の曲率半径である。また、（１）式は、曲率半径に対して管厚が充分に小さいときに成立する。ここで、変形前の管の曲率半径ｒbは、埋設管を真円と仮定して導かれる曲率半径である。
【００３２】
次に、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法の作用について説明する。本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法では、第１のステップＳ１で、レーザ距離計またはデジタルスキャナ等の距離測定器２Ａと支持脚２Ｂとを備えた測定装置２を、埋設管３内の任意の位置に導入して配置し、距離測定器２Ａと埋設管３内面との距離を計測し、計測された測定値ｄ１〜ｄｎから変形後の曲率半径１／ｒｎ（本実施例では、ひずみを求めたい位置である測定位置Ａにおける測点Ｐ６の曲率半径）を求め、第２のステップＳ２で、第１のステップＳ１で求められた変形後の曲率半径１／ｒｎ（１／ｒ６）に曲り梁の弾性論を適用して埋設管３のひずみεを推定するようにしている。このため、任意の位置で埋設管３の曲げひずみεを簡便にかつ迅速に推定することができ、保守管理が効率化される。第１のステップＳ１では、埋設管３を真円と仮定し、管厚ｔと計測されたそれぞれの測定値ｄ１〜ｄｎとに基づいて変形後の曲率半径１／ｒ１ないし１／ｒｎを求めるようにしている。このため、真円からの不均一性による精度低下を抑制し、精度の高い曲率半径を求めることができる。また、第１のステップＳ１では、距離測定器２Ａにより、埋設管３内面との距離を計測する際、埋設管３内面側の測点Ｐ１〜Ｐｎを周方向に所定の間隔で複数設定し、複数の測点Ｐ１〜Ｐｎのデータ、すなわち、三測点のデータ（ＡＢＢ’、ＡＣＣ’、・・・）を組み合わせて曲率半径１／ｒ１〜１／ｒｎを求めるようにしている。このため、精度の高い曲率半径を求めることができる。さらに、第１のステップＳ１では、距離測定器２Ａにより計測された測定値ｄ１〜ｄｎについて、スムージング処理により補正し、スムージング処理されて補正された測定値を用いて任意の三点の測点を選定し、曲率半径を求めるようにしているので、精度の高い曲率半径を求めることができる。精度の高い曲率半径を求めることができるので、推定される曲げひずみεの精度も向上する。
【００３３】
次に、上記第１の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法を用いた配管の安全率評価方法について説明する。上記実施例に係る曲げひずみ推定方法を用いた配管の安全率評価方法は、まず、製造された埋設管３毎に予め破断ひずみ（または降伏ひずみ）を求め、上記曲げひずみ推定方法により推定された埋設管３の曲げひずみεと予め求められた破断ひずみ（または降伏ひずみ）とを比較し、変形後の曲げひずみεが予め求められた破断ひずみ（または降伏ひずみ）の基準内であれば、定量的な安全率が高いと評価し、基準を超えていれば定量的な安全率が低いと評価するようにしている。なお、破断ひずみと降伏ひずみとはいずれか一方を用いてもよいし、両方を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
例えば、農業用水の圧力管路に広く利用される強化プラスチック複合管（以下、ＦＲＰＭ管という）については、ISO10471に基づき試験を行い、ＦＲＰＭ管で５０年後の長期極限曲げひずみＢｂを求めると、９，８３０μとなる。この９，８３０μと比較して安全率を評価するようになっている。また、距離測定器２Ａによる計測時点での極限曲げひずみＢｂと比較して、その時点における安全率を評価するようになっている。
【００３５】
さらに、国際規格としてアメリカ水道協会（American Water WorksAssociation）のＡＷＷＡ−Ｍ４５では、長期極限内圧ひずみＨＤＢに対して１．８、長期極限曲げひずみＢｂに対して１．５の安全率を考慮するように規定している。また、農水省設計基準では、内圧に対して試験内圧の１／２、外圧に対して試験外圧（破壊外圧の８０％）の１／２を、使用条件の上限としている。フィラメントワインディング成形（ＦＷ成形）によるＦＲＰＭ管の場合、メーカーは内圧による限界ひずみを安全側に９，０００×１０−６と設定し、さらにクリープ係数１．５で除したものを試験内圧負荷時のひずみとしている。さらに、外圧による破断ひずみを１４，９００×１０−６とし、その８０％を試験外圧負荷時のひずみと設定している。各々安全率２で除した値が、使用時の上限となっている（図６参照）。このように、上記実施例に係る曲げひずみ推定方法を用いた配管の安全率評価方法では、製造された埋設管３毎に破断ひずみ（または降伏ひずみ）を予め求め、第２のステップＳ２で求められた曲げひずみεと、予め求められた破断ひずみ（または降伏ひずみ）とを比較し、この比較に基づいて安全評価対象の埋設管（配管）３の定量的な安全率を評価するようにしている。このため、任意の位置で埋設管３の曲げひずみを簡便にかつ迅速に推定することができ、保守管理が効率化されるとともに、局所的に変形した配管についても安全性を適切に評価することができる。
【実施例２】
【００３６】
次に、本発明の第２の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法について説明する。第２の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法は、図７に示すように、上記第１の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法が、例えば、レーザ距離計またはデジタルスキャナ等からなる距離測定器２Ａを、支持脚２Ｂにより埋設管３内に支持し、測定器２Ａ側の計測基準点と被計測側の各測点との間の距離を計測するようにしているのに対し、第２の測定装置１２を、所望の長さに設定されて埋設管３の内部に導入され、両端側が埋設管内面の周方向に沿って当接されるベース１３と、このベース１３の中心に設けられ、ベース１３中心の測定位置と埋設管内面との間の径方向距離ｄａ（ｄａｎ）を計測するデプスゲージ（第２の距離測定器）１４とを備えて構成した点が異なっている外は、上記第１の実施例とほぼ同一の構成を備えている。
【００３７】
すなわち、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法では、第１のステップＳ１１で、この第２の測定装置１２を埋設管３内部に導入し、第２の測定装置１２のベース１３を周方向に移動させてはベース１３の測定位置（計測基準点）Ｐｓと埋設管３内面Ｐａとの間の径方向距離ｄａ（ｄａ１、ｄａ２、・・・ｄａｎ）を求めるようにしている。第２のステップＳ１２では、上記第１の実施例と同様に求められた変形後の曲率半径１／ｒａｎ（１／ｒａ１、１／ｒａ２、・・・１／ｒａｎ）に曲り梁の弾性論を適用して埋設管３の曲げひずみεａを推定するようになっている。
【００３８】
ここで、ベース１３の一端１３Ａからデプスゲージ１４の計測基準点Ｐｓまでの距離Ｌは一定であり、計測基準点Ｐｓから埋設管３内面の測点Ｐａまでの径方向距離ｄａが求められると、ピタゴラスの定理により距離Ｌと計測された径方向距離ｄａとをそれぞれ直角の２辺とする三角形が求められ、変形後の曲率半径１／ｒａｎ（１／ｒａ１、１／ｒａ２、・・・１／ｒａｎ）が導かれる。
【００３９】
本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第２の測定装置１２では、ベース１３は矩形の平板状に形成され、長手方向両端角部が埋設管３の内面に長手方向を周方向に合致させて当接されるようになっている。デプスゲージ１４は、ベース１３の長手方向の中央かつ短寸方向の中央に設けられる。このデプスゲージ１４は、ベース１３下面に合致する計測基準点Ｐｓとこの計測基準点Ｐｓから垂直に下がった埋設管３内面の測点Ｐａとの間の距離ｄａ（ｄａ１、ｄａ２、・・・ｄａｎ）を計測するようになっている。すなわち、ベース１３を埋設管３の内面周方向に移動させつつ、距離ｄａを計測するようになっている。ベース１３の両端１３Ａ、１３Ｂが当接する埋設管３内面の当接部ＰａＡ、ＰａＢ間の周方向距離Ｗ２の中央がデプスゲージ１４の埋設管３内面の測点Ｐａと合致するようになっている。（ＰａＡ⌒Ｐａ＝Ｐａ⌒ＰａＢ）
【００４０】
本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法では、第１のステップＳ１１で、この第２の測定装置１２を埋設管３内部に導入し、第２の測定装置１２のベース１３を周方向に移動させてはベース１３の測定位置Ｐｓと埋設管３内面Ｐａとの間の径方向距離ｄａ（ｄａ１、ｄａ２、・・・ｄａｎ）を求め、第２のステップＳ１２で、上記第１の実施例と同様に、第１のステップＳ１１で求められた変形後の曲率半径１／ｒａｎ（１／ｒａ１、１／ｒａ２、・・・１／ｒａｎ）に曲り梁の弾性論を適用して埋設管３の曲げひずみεａを推定するようにしているので、計測作業が迅速化され精度の高い曲げひずみを求めることができる。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の第３の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法について説明する。第３の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法は、図８に示すように、上記第２の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法が、第２の測定装置１２を、両端側が埋設管３内面の周方向に沿って当接されるベース１３と、このベース１３の中心に設けられたデプスゲージ１４とを備えて構成しているのに対し、第３の測定装置２２を、所望の長さに設定されて埋設管３の内部に導入され、両端２３Ａ、２３Ｂが埋設管３内面の周方向に沿って当接されるベース２３と、このベース２３の長手方向に摺動可能に設けられ、ベース２３の長手方向の測定位置Ｐｓｉ（Ｐｓ１、Ｐｓ２、・・・Ｐｓｎ）とこのベース２３の測定位置Ｐｓｉ（Ｐｓ１〜Ｐｓｎ）から垂下された埋設管３内面の測点Ｐｂ（Ｐｂ１、Ｐｂ２、・・・Ｐｂｎ）との間の距離ｄｂ（ｄｂ１、ｄｂ２、・・・ｄｂｎ）を計測する可動デプスゲージ（第３の距離測定器）２４とを備えて構成した点が異なっている外は、上記第２の実施例とほぼ同一の構成を備えている。
【００４２】
すなわち、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第３の測定装置２２では、ベース２３は矩形の平板状に形成され、長手方向両端角部が埋設管３の内面に長手方向を周方向に合致させて当接されるようになっている。このベース２３には、長手方向に沿って図示しない溝が形成され、可動デプスゲージ２４はこの図示しない溝に摺動自在に係合されて移動するようになっている。そして、可動デプスゲージ２４はベース２３の長手方向の所望の測定位置でＰｓｉ（Ｐｓ１、Ｐｓ２、・・・Ｐｓｎ）停止し、この測定位置を計測基準点Ｐｓｉとして計測基準点Ｐｓｉからベース２３底面に対して垂下された埋設管３内面の測点ｐｂとの間の距離ｄｂ（ｄｂ１、ｄｂ２、・・・ｄｂｎ）を計測するようになっている。すなわち、ベース２３の両端２３Ａ、２３Ｂを埋設管３の内面周方向に当接させた状態で、可動デプスゲージ２４をベース２３の長手方向に移動させては、所望の測定位置でＰｓｉ（Ｐｓ１、Ｐｓ２、・・・Ｐｓｎ）停止させ、可動デプスゲージ２４の停止後、ベース２３の測定位置Ｐｓｉから垂下された埋設管３内面の測点Ｐｂｎとの間の距離ｄｂｎを計測するようになっている。そして、ベース２３の両端２３Ａ、２３Ｂが当接する埋設管３内面の当接部ＰｂＡ、ＰｂＢ間の周方向の範囲Ｗ３（ＰｂＡ⌒ＰｂＢ）で複数の垂下距離ｄｂ（ｄｂ１、ｄｂ２、・・・ｄｂｎ）を計測するようになっている。ベース２３の当接位置での計測が完了すると、ベース２３を埋設管３の内面周方向に移動させ、異なる当接位置における距離ｄｂを計測するようになっている。
【００４３】
ここで、ベース２３の一端２３Ａから可動デプスゲージ２４が停止した位置の計測基準点Ｐｓｉまでの距離Ｌｉと、計測基準点Ｐｓｉから埋設管３内面の測点Ｐｂまでの計測距離ｄｂとが求められると、ピタゴラスの定理により距離Ｌｉと計測距離ｄｂとをそれぞれ直角の２辺とする三角形が求められ、変形後の曲率半径１／ｒｂｎ（１／ｒｂ１、１／ｒｂ２、・・・１／ｒｂｎ）が導かれる。
【００４４】
こうして、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法では、第１のステップＳ２１で、この第３の測定装置２２を埋設管３内部に導入し、ベース２３を任意の最初の周方向計測位置に当接させて保持し、可動デプスゲージ２４をベース２３に沿って移動させては摺動範囲でベース２３の複数の測定位置Ｐｓｉ（Ｐｓ１、Ｐｓ２、・・・Ｐｓｎ）で停止させて、これら測定位置Ｐｓｉから垂下された埋設管３内面の測点Ｐｂ（Ｐｂ１、Ｐｂ２、・・・Ｐｂｎ）との間の距離ｄｂ（ｄｂ１、ｄｂ２、・・・ｄｂｎ）を求め、ベース２３が当接された前記周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベース２３を周方向に移動させては可動デプスゲージ２４による測定を繰り返し、ベース２３の測定位置Ｐｓｉ（Ｐｓ１、Ｐｓ２、・・・Ｐｓｎ）と埋設管３内面との間の距離ｄｂ（ｄｂ１、ｄｂ２、・・・ｄｂｎ）を求めるようにしている。そして、第２のステップＳ２２では、上記第２の実施例と同様に、第１のステップＳ２１で求められた変形後の曲率半径１／ｒｂｎ（１／ｒｂ１、１／ｒｂ２、・・・１／ｒｂｎ）に曲り梁の弾性論を適用して埋設管３の曲げひずみεｂを推定するようにしている。このため、測定範囲が均一に変形しているか否かを評価することができる。また、同時に計測に用いるベースの長さが適切か否かも評価することができる。すなわち、ベースの長さの適不適については、ベースは埋設管３内に導入可能な長さ以下であればよいが、短かすぎると測定値がばらついて変形後の曲率半径に影響を与える虞があるためである。
【実施例４】
【００４５】
次に、本発明の第４の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法について説明する。第４の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法は、図９に示すように、上記第３の実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法が、第３の測定装置２２を、ベース２３と、このベース２３の長手方向に摺動可能に設けられた可動デプスゲージ２４とを備えて構成しているのに対し、第４の測定装置３２を、所望の長さに設定されて埋設管３の内部に導入され、両端３３Ａ、３３Ｂが埋設管３内面の周方向に沿って当接されるベース３３と、このベース３３の長手方向に所望の間隔を隔てて複数設けられ、ベース３３に沿った複数の測定位置Ｐｓｊ１〜Ｐｓｊｎ（ｎは１以上の任意の整数）とこれらベース３３の複数の測定位置Ｐｓｊ１〜Ｐｓｊｎからそれぞれ垂下された配管内面の測点Ｐｃ１〜Ｐｃｎ（ｎは１以上の任意の整数）との間の距離を計測する固定デプスゲージ（第４の距離測定器）３４ａ〜３４ｅとを備えて構成した点が異なっている外は、上記第３の実施例とほぼ同一の構成を備えている。
【００４６】
すなわち、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法に用いられる第４の測定装置３２では、ベース３３は矩形の平板状に形成され、長手方向両端角部３３Ａ、３３Ｂが埋設管３の内面に長手方向を周方向に合致させて当接されるようになっている。このベース３３には、複数の固定デプスゲージ３４ａ〜３４ｅが長手方向に沿って所望の間隔を隔てて複数設けられ、それぞれの固定デプスゲージ３４ａ〜３４ｅが計測基準点Ｐｓｊ１〜Ｐｓｊｎ（本実施例では、計測基準点Ｐｓｊ１〜Ｐｓｊ５の５箇所）からベース３３底面に対して垂下された埋設管３内面の測点ｐｃ１〜Ｐｃｎ（本実施例では、Ｐｃ１〜Ｐｃ５）との間の距離ｄｃ１〜ｄｃｎ（本実施例ではｄｃ１〜ｄｃ５）をそれぞれ計測するようになっている。そして、ベース３３の両端３３Ａ、３３Ｂが当接する埋設管３内面の当接部ＰｃＡ、ＰｃＢ間の周方向の範囲Ｗ４（ＰｃＡ⌒ＰｃＢ）で複数の垂下距離ｄｃ１〜ｄｃ５を計測するようになっている。ベース３３の当接位置での計測が完了すると、ベース３３を埋設管３の内面周方向に移動させ、異なる当接位置における距離ｄｃを計測するようになっている。
【００４７】
こうして、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法では、第１のステップＳ３１で、この第４の測定装置３２を埋設管３内部に導入し、ベース３３を任意の最初の周方向計測位置に当接させて保持し、各固定デプスゲージ３４ａ〜３４ｅによりそれぞれの測定位置Ｐｓｊ１〜Ｐｓｊ５から垂下された埋設管３内面の測点Ｐｃ１〜Ｐｃ５との間の距離ｄｃ１〜ｄｃ５を求め、ベース３３が当接された前記周方向計測位置における距離の計測が終了すると、ベース３３を周方向に移動させては各固定デプスゲージ３４ａ〜３４ｅによる測定を繰り返し、ベース３３の測定位置Ｐｓｊ１〜Ｐｓｊ５と埋設管３内面との間の距離ｄｃ１〜ｄｃ５を求めるようにしている。そして、第２のステップＳ３２では、上記第３の実施例と同様に、第１のステップＳ３１で求められた変形後の曲率半径１／ｒｃｎ（１／ｒｃ１、１／ｒｃ２、・・・１／ｒｃ５）に曲り梁の弾性論を適用して埋設管３の曲げひずみεｃを推定するようにしている。このため、本実施例に係る配管の曲げひずみ推定方法では、計測作業が迅速化され精度の高い曲げひずみを求めることができる。
【００４８】
なお、上記実施例では、地中に埋設された埋設管について述べているが、これに限られるものではなく、地上に設置された配管にも適用可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
２  測定装置（第１の測定装置、測定手段）
３  埋設管（配管）
ｄ１〜ｄｎ  測定装置と埋設管との距離
１／ｒ１〜１／ｒｎ  変形後の曲率半径
Ｓ１  第１のステップ
Ｓ２  第２のステップ
【図１】
2015152403.tif 000003
【図２】
2015152403.tif 000004
【図３】
2015152403.tif 000005
【図４】
2015152403.tif 000006
【図５】
2015152403.tif 000007
【図６】
2015152403.tif 000008
【図７】
2015152403.tif 000009
【図８】
2015152403.tif 000010
【図９】
2015152403.tif 000011
【図１０】
2015152403.tif 000012