(57)【要約】【課題】アンカーボルトが基礎部にどの程度健全に固着しているかを定量的で非破壊で簡便に表す方法がなかった。【解決手段】本発明の模範的な実施形態のひとつは、ボルト定着基礎部へ垂直方向加振したさいにボルト頭頂部で計測されるボルト曲げ振動共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断する。【選択図】      図１
2015140584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト頭頂部を水平方向に加振するときに発生するボルト定着基礎部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断するボルト固着度判別方法。
【請求項２】
ボルト定着基礎部を垂直方向に加振するときに発生するボルト頭頂部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断するボルト固着度判別方法。
【請求項３】
ボルト頭頂部を水平方向に加振するときに発生するボルト定着基礎部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分と、ボルト定着基礎部を垂直方向に加振するときに発生するボルト頭頂部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分の差を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断するボルト固着度判別方法。
【請求項４】
ボルト頭頂部を水平方向に加振する加振手段と、前記加振のときに発生するボルト定着基礎部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分を検出する共振周波数検出手段と、前記ボルト曲げ共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化を検出する変化検出手段とを有するボルト固着度判別装置。
【請求項５】
ボルト定着基礎部を垂直方向に加振する加振手段と、前記加振のときに発生するボルト頭頂部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分を検出する共振周波数検出手段と、前記ボルト曲げ共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化を検出する変化検出手段とを有するボルト固着度判別装置。
【請求項６】
ボルト頭頂部を水平方向に加振するときに発生するボルト定着基礎部の振動周波数応答における第１ボルト曲げ共振周波数成分を検出する第１の検出手段と、ボルト定着基礎部を垂直方向に加振するときに発生するボルト頭頂部の振動周波数応答における第２のボルト曲げ共振周波数成分を検出する第２の検出手段と、前記第１のボルト曲げ共振周波数成分と前記第２のボルト曲げ共振周波数成分の差を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化を検出する変化検出手段とを有するボルト固着度判別装置。
【請求項７】
基礎部に固着されたボルトの縦振動あるいは曲げ振動の挙動を表す第１集中定数等価モデルを前記ボルトの頭頂部への加振と振動計測によって推定し、第１集中定数等価モデルが前記ボルト単体の縦振動あるいは曲げ振動の挙動を表す第２集中定数等価モデルとボルトの固着状態を表す第３集中定数等価モデルの積で表されるとみなして、第１および第２集中定数等価モデルから第３集中定数等価モデルを推定し、第３集中定数等価モデルを因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断するボルト固着度判別方法。
【請求項８】
基礎部に固着されたボルトの縦振動あるいは曲げ振動の挙動を表す第１集中定数等価モデルを前記ボルトの頭頂部への加振と振動計測によって推定する手段と、前記第１集中定数等価モデルが前記ボルト単体の縦振動あるいは曲げ振動の挙動を表す第２集中定数等価モデルとボルトの固着状態を表す第３集中定数等価モデルの積で表されるとみなして、第１および第２集中定数等価モデルから第３集中定数等価モデルを推定する手段と、前記第３集中定数等価モデルを因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化を検出する検出手段と、を有するボルト固着度判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト固着度判別方法および装置に関するものであり、特に定量的で非破壊なボルト固着度判断手法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械や設備を基礎に固定するためにアンカーボルトは、機械的あるいは接着的に基礎に固定される。例えば、特許文献１のような技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２２１４９９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】宮田 ほか、電磁パルス法に基づくアンカーボルト固着部の健全度評価に関する基礎的検討、平成25年度日本非破壊検査協会 秋季講演大会、2013年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アンカーボルトが基礎にどのくらいしっかりと固着しているか（固着度）を判断する方法は、打音検査や引張試験が一般的である。打音検査は、ボルトのハンマー打撃音によって健全か否かを大まかに判断するという簡単な方法であるが、定量化が困難で、判断が俗人的である。
【０００６】
引張試験は、アンカーボルトを一定の力で引っ張って耐力を計測するという方法である。引張試験は定量的な固着度を与えるものの、繰り返し行うと固着度を劣化させる可能性がある。
【０００７】
この分野の例として非特許文献１がある。非特許文献１では、電磁パルスでアンカーボルトを振動させ、それによって生じる振動エネルギーを基礎部で計測し、固着度を判別する方法が提案されている。この従来方法は、ハンマー打撃音による判定と同じく、ナットがしっかりとしまった状態では固着度を判別しにくい、という課題がある。
【０００８】
つまり、打音検査も引張試験も、定量的で非破壊で簡便という三つを満たすものではなかった。
【０００９】
本発明は、本発明はこの課題を解決し、定量的で非破壊で簡便という要求を満たすボルト固着度判断手法や装置を提供することを目的としている。以降の説明では、「ボルト」と単に表記している場合であっても、それは「アンカーボルト」を意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の模範的な実施形態のひとつはボルト頭頂部を水平方向に加振するときに発生するボルト定着基礎部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断する。
【００１１】
さらに本発明の模範的な別の実施形態は、ボルト定着基礎部を垂直方向に加振するときに発生するボルト頭頂部の振動周波数応答におけるボルト曲げ共振周波数成分を因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断する。
【００１２】
さらに本発明の模範的な別の実施形態は、基礎部に固着されたボルトの縦振動あるいは曲げ振動の挙動を表す第１集中定数等価モデルを前記ボルトの頭頂部への加振と振動計測によって推定し、第１集中定数等価モデルが前記ボルト単体の縦振動あるいは曲げ振動の挙動を表す第２集中定数等価モデルとボルトの固着状態を表す第３集中定数等価モデルの積で表されるとみなして、第１および第２集中定数等価モデルから第３集中定数等価モデルを推定し、第３集中定数等価モデルを因子に含む指標の時間的変化あるいは個体差的変化をもって固着度を判断する。
【００１３】
なお、指標の時間的変化とは、定期的（年単位あるいは月単位など）に継続的に指標を得る中で、過去の指標の一般的な分布に比べて最新の指標が外れた位置に存在する事象を意味する。指標の個体差的変化とは、形状が同じで設置状態も同じとみなせる個体が複数ある中で、複数個体から得られる指標の一般的な分布に比べて特定の個体の指標が外れた位置に存在する事象を意味する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、定量的で非破壊で簡便なボルト固着度判断手法や装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態のフローを示す図である。
【図２】本発明の第1の実施形態の装置を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の装置を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態のアンカーボルトを示す図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態のフローを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態のフローを示す図である。
【図８Ａ】本発明の第２の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の第２の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の伝達関数を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の第２の実施形態のフローを示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の第２の実施形態のフローを示す図である。
【図１１Ａ】本発明の第２の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の第２の実施形態における固着度判断手法を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の伝達関数を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の第２の実施形態のアンカーボルトを示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の第２の実施形態のアンカーボルトを示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第1の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。本発明の模範的な実施形態がよりどころとしているアンカーボルトと基礎部における振動挙動について説明する。
【００１７】
図４は、基礎部１０に固定されたアンカーボルト４０を表す図である。この説明においては、アンカーボルトが接着剤で基礎部に固定された図４を使用しているが、金属で機械的に基礎部に固着されるアンカーボルトであっても、本発明の説明はそのまま当てはまる。ここでは、ボルト長さをL、ボルト埋め込み長さをLd、ボルト突出長さをLs、ボルト直径をDとして表している。
【００１８】
図５に表すように、アンカーボルトの頭頂部に水平方向の加振を与えると、アンカーボルトに曲げ振動が発生する。その曲げ振動は基礎部に伝わり、基礎部を振動させる。この時発生する曲げ振動の共振周波数は、アンカーボルトが基礎の表面に突き出ている長さＬｓとアンカーボルト固着度に依存して決まる。固着度が高いときのアンカーボルト曲げ振動の支点は基礎表面付近であり、固着度が低くなるほど支点が深くなる。その支点からアンカーボルト先端までの長さＬｖにもとづいてアンカーボルト曲げ振動の共振周波数が決まる。ボルトなどの棒曲げ振動の一次共振周波数Ｆｐは式（１）であらわされる。式（１）にある通り、長さＬｖが大きくなるにつれて共振周波数Ｆｐは小さくなる。
【００１９】
式（１）     Fp = ((4.730*4.730)/(2*PI*Lv*Lv)) * sqrt(E*I/(RHO*S))
E: 縦弾性率 [N/m２]
RHO: 密度 [kg/m３]
Lv: 棒長さ [m]
I: 棒の断面2次モーメント
S: 棒の断面積
PI: 円周率
sqrt(x): xの平方根を表す関数
図５Ａに示すナット３０なしの場合のほかに、図５Ｂ示すアンカーボルト４０にナット３０が装着され締め付けられている場合であって、アンカーボルト固着度がある程度以上であれば、アンカーボルト曲げ振動の支点は基礎表面付近に近づく。締め付けられたナットによって、アンカーボルト曲げ振動の支点がある程度の範囲で決まってしまうため、アンカーボルト曲げ振動共振周波数は固着度の影響を受けにくくなる。
【００２０】
一方、図６に表すように、基礎部に垂直方向の加振を与えると、アンカーボルトの埋め込み部分に振動が伝わる。アンカーボルトの埋め込み部分に伝わる振動によって、アンカーボルトの曲げ振動が微小ながら発生する。この時発生する曲げ振動の共振周波数も、アンカーボルトの固着度に依存して決まる。固着度が高いほど、アンカーボルト曲げ振動の支点は基礎表面に近づく。
【００２１】
図６Ａに示すナットなしの場合のほかに、図６Ｂ示すアンカーボルトにナットが装着され締め付けられている場合にも、やはり基礎部内部を支点とするアンカーボルト曲げ振動は発生し、その支点位置は基礎表面に近づく。
【００２２】
つまり、アンカーボルト頭頂部へ水平方向加振した際に基礎部で計測されるアンカーボルト曲げ振動共振周波数Ｆ１も、基礎部へ垂直方向加振したさいにアンカーボルト頭頂部で計測されるアンカーボルト曲げ振動共振周波数Ｆ２も、アンカーボルトの固着度と相関する性質を持っている。
【００２３】
固着度が高くなるにつれて、アンカーボルト曲げ振動の支点が基礎部表面に近づくためＦ１もＦ２も大きくなる。逆に、固着度が低くなるにつれてアンカーボルト曲げ振動の支点が基礎部内部に向かって深くなるためＦ１もＦ２も小さくなる。アンカーボルトにナットを装着して締め付けた場合は、若干状況が異なり、Ｆ１は固着度との相関が低くなり、Ｆ２は依然として固着度との相関を持つ。
【００２４】
以上のことから、Ｆ１あるいはＦ２を因子にもつ指標を使って固着度を判別することができる。ただし、Ｆ１もＦ２も固着度そのものを表す絶対的な指標ではないため、Ｆ１あるいはＦ２をもって固着度を判断する際には、以下のいずれかの判別方法が望ましい。
【００２５】
＜判別方法１＞１個体のアンカーボルトのＦ１あるいはＦ２の時間的変化を観察し、Ｆ１あるいはＦ２が以前に比べて低下してきたら固着度が低下したと判断する。
【００２６】
＜判別方法２＞複数個体のアンカーボルトのＦ１あるいはＦ２をそれぞれ計測し、それらの平均的な数値よりも各個体のＦ１あるいはＦ２が下回っているほど固着度が低いと判断する。
【００２７】
アンカーボルトにナットが締め付けられている場合には、固着度とＦ１との相関が低い可能性があるため、Ｆ２単独、あるいはＦ１とＦ２の差分（Ｆ１ーＦ２）、を因子とする指標を使って固着度を判断してもよい。Ｆ２を単独で用いる場合には、上述の（判別方法１）あるいは（判別方法２）を使う。差分（Ｆ１ーＦ２）を因子として使用する場合には、以下のいずれかの判断方法が望ましい。
【００２８】
＜判別方法３＞１個体のアンカーボルトの差分（Ｆ１−Ｆ２）の時間的変化を観察し、差分（Ｆ１−Ｆ２）が以前に比べて上昇してきたら固着度が低下したと判断する。
【００２９】
＜判別方法４＞複数個体のアンカーボルトの差分（Ｆ１−Ｆ２）をそれぞれ計測し、それらの平均的な数値よりも各個体の差分（Ｆ１−Ｆ２）が上回っているほど固着度が低いと判断する。
【００３０】
以上の判別手法をフローチャートとしてまとめたものが図１である。フローチャートの流れは既に説明したとおりである。
【００３１】
図１の判別手法を装置として表現したものが図２および図３である。図２は、アンカーボルト頭頂部を水平方向に加振し、基礎部表面で振動を計測する場合の装置動作を表す。
【００３２】
図３は、基礎部表面を垂直方向に加振し、アンカーボルト頭頂部で振動を計測する場合の装置動作を表す。図２と図３の装置内部は同じものであるが、その動作内容を、加振の方法ごとに表している。
【００３３】
加振ユニットは、アンカーボルトもしくは基礎部表面を加振するとともに、その加振力の情報を振動計測ユニットへ伝える。振動計測ユニットは、アンカーボルトもしくは基礎部表面の振動（変位、速度、あるいは加速度）を計測し、加振力で振動を割った周波数応答関数を計測する。共振周波数検出ユニットは、アンカーボルト曲げ振動周波数成分を周波数応答関数の中から検出する。変化検出ユニットは、アンカーボルト曲げ振動周波数成分の時間的あるいは個体差的な変化を検出し、アンカーボルト曲げ振動周波数成分が低くなる変化を見つけて、固着度が低下したと判別する。
＜第２の実施形態＞
以下に第２の実施形態に関して説明する。第２の実施形態は、アンカーボルトと基礎部とを実験的振動モード同定によって集中定数モデル化し、アンカーボルトの固着状態と相関のある指標を算出し、その指標の時間的変化や個体差的変化をもってアンカーボルト固着度を判別する方法あるいは装置である。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、図４に示すようなアンカーボルトと基礎部を扱う。
【００３４】
なお、指標の時間的変化とは、定期的（年単位あるいは月単位など）に継続的に指標を得る中で、過去の指標の一般的な分布に比べて最新の指標が外れた位置に存在する事象を意味する。指標の個体差的変化とは、形状が同じで設置状態も同じとみなせる個体が複数ある中で、複数個体から得られる指標の一般的な分布に比べて特定の個体の指標が外れた位置に存在する事象を意味する。
【００３５】
実験的振動モード同定において、アンカーボルトに与える加振の方向は、垂直方向と水平方向のふたつが考えられる。アンカーボルトの固着状態と相関のある指標を算出する際には、いずれか一方向の加振で得られた結果だけを使っても良いし、両者の結果を合わせて指標を算出しても良い。アンカーボルトの典型的な破壊モードはせん断荷重によって引き起こされることが多いため、せん断荷重を生じさせる水平方向加振によって得られる指標だけを使っても良い。以下では、垂直方向、水平方向、それぞれの加振による指標算出方法を説明する。
＜垂直方向加振で指標を算出する方法＞
まず、アンカーボルト頭頂部に垂直方向の加振を与える場合について説明する。フローチャートを図７に示す。
【００３６】
アンカーボルトと基礎部の振動的特徴量を抽出するために、（１）アンカーボルト単体計測（図７Ａ参照）、（２）基礎部に固着されたアンカーボルトの計測（図７Ｂ参照）、の二種類の計測を行う。
（１）アンカーボルト単体計測について説明する。
【００３７】
図８Ａに示すように、アンカーボルトを自由支持した状態で、アンカーボルトの頭頂部に垂直方向の加振を与えて、その際のアンカーボルト頭頂部の振動を計測する。アンカーボルトを自由支持するには、例えば、アンカーボルトの長さの半分の点で固定すればよい。この時に計測される振動は、自由支持の棒の縦振動である。自由支持の棒の縦振動の１次共振周波数をもとにして、集中定数等価モデル（モード質量ｍｖｆ、モードばね定数ｋｖｆ、モード減衰定数ｃｖｆ）を推定する。
【００３８】
つづいて、（２）基礎部に固着されたアンカーボルトの計測、について説明する。図８Ｂに示すように、基礎部に固着されたアンカーボルトの頭頂部に垂直方向の加振を与えて、その際のアンカーボルト頭頂部の振動を計測する。この時に計測される振動は、片方固定支持の棒の縦振動である。片方固定支持の棒の縦振動の１次共振周波数をもとにして、集中定数等価モデル（モード質量ｍｖｓ、モードばね定数ｋｖｓ、モード減衰定数ｃｖｓ）を作成する。
【００３９】
自由支持の棒の縦振動１次共振周波数近傍における集中定数等価モデルと、片方固定支持の棒の縦振動１次共振周波数近傍における集中定数等価モデルと、の違いは、片方が固定支持されていることであり、これは基礎部におけるアンカーボルトの固着を意味する。
【００４０】
図９に示すように、自由支持の棒の縦振動１次共振周波数近傍の伝達関数9ＢをＬｖｆ（ｗ）、片方固定支持の棒の縦振動１次共振周波数近傍の伝達関数９ＡをＬｖｓ（ｗ）、基礎部におけるアンカーボルトの固着の伝達関数9ＣをＬｖｂ（ｗ）として、これらの間の関係を次式であらわす。
【００４１】
式（２）    Ｌｖｓ（ｗ）＝Ｌｖｆ（ｗ）・Ｌｖｂ（ｗ）
基礎部におけるアンカーボルトの固着の伝達関数Ｌｖｂ（ｗ）も簡単な集中定数等価モデル（モード質量ｍｖｂ、モードばね定数ｋｖｂ、モード減衰定数ｃｖｂ）であらわされると仮定すると、計測して得られたＬｖｓ（ｗ）とＬｖｆ（ｗ）を使って、Ｌｖｂ（ｗ）の集中定数等価モデルを算出することができる。Ｌｖｂ（ｗ）は基礎部とアンカーボルトの固着をモデル化したものであるから、Ｌｖｂ（ｗ）の集中定数等価モデルをアンカーボルト固着度を表す因子とすることができる。
【００４２】
比例粘性減衰を仮定した時の加振点における周波数応答を表す式を以下に示す。
【００４３】
式（３）    L(w) = -(w*w/K)/(1 - (w*w/(OMEGA*OMEGA)) + j*2*zeta*(w/OMEGA))
j:  複素数を表す記号  j*j = -1
K: 等価剛性 = モードばね定数 k
OMEGA: 不減衰固有角振動数  sqrt(k/m)
zeta: モード減衰比 = c/(2*sqrt(m*k))
モード質量 m = k/(OMEGA^2)
モード減衰定数 c = 2*zeta*(k/OMEGA)
sqrt(x):  xの平方根を表す関数
計測よって得られたＬｖｆ（ｗ）とＬｖｓ（ｗ）の値を式（３）に当てはめれば、式（３）を表すパラメータ（モード質量、モードばね定数、モード減衰定数）を得ることができる。パラメータを得る一般的な方法は、式（３）と計測値との誤差を最小化するようにパラメータを非線形最小二乗法により決定する方法である。このようにして、Ｌｖｆ（ｗ）とＬｖｓ（ｗ）のそれぞれを表す集中定数等価モデルを得ることができる。そして、Ｌｖｓ（ｗ）＝Ｌｖｆ（ｗ）・Ｌｖｂ（ｗ）、という関係を使って、Ｌｖｂ（ｗ）を表す式、つまりＬｖｓ（ｗ）／Ｌｖｆ（ｗ）、を算出することができる。Ｌｖｂ（ｗ）を表す式から集中定数モデル（モード質量ｍｖｂ、モードばね定数ｋｖｂ、モード減衰定数ｃｖｂ）を算出すれば、それがアンカーボルト固着度と相関のある因子となる。Ｌｖｂ（ｗ）を表す式から集中定数モデルを得るには、非線形最小二乗法を使ってＬｖｂ（ｗ）＝Ｌｖｓ（ｗ）／Ｌｖｆ（ｗ）を式（３）に再度当てはめ、式（３）を構成するパラメータを算出すればよい。
【００４４】
上述の説明では比例粘性減衰モデルにおける周波数応答を表す式Ｌ（ｗ）を使ったが、それ以外の減衰モデル（たとえば一般粘性減衰モデル）で周波数応答を表現しても良い。どのような減衰モデルを用いた場合でも、集中定数等価モデルが得られれば、それはアンカーボルト固着度と相関のある因子となりうる。
【００４５】
Ｌｖｂ（ｗ）の集中定数モデル（モード質量ｍｖｂ、モードばね定数ｋｖｂ、モード減衰定数ｃｖｂ）が得られれば、その時間的変化や個体差的変化をもって固着度を判別することができる。モード質量は、対象物の等価質量を表し、モード質量が大きいほど、アンカーボルトの基礎部の変位加速度に対する抵抗が大きく、固着度が高いことを表す。モードばね定数は、対象物の等価剛性を表し、モードばね定数が大きいほど、アンカーボルトの基礎部の変位に対する抵抗が大きく、固着度が高いことを表す。モード減衰定数は、対象物の等価粘性抵抗の大きさを表し、モード減衰定数が大きいほど、アンカーボルトの基礎部の変位速度に対する抵抗が大きく、固着度が高いことを表す。
＜水平方向加振で指標を算出する方法＞
アンカーボルトの頭頂部を水平方向に加振して、アンカーボルトの固着度と相関のある指標を得るには、既に説明した＜垂直方向加振で指標を算出する方法＞において、加振の方向を水平方向に、振動計測の方向をアンカーボルト頭頂部の水平方向に、それぞれ変更すればよい。図１０にフローチャートを示す。
【００４６】
図１１Ａに示すように、（１）アンカーボルト単体計測においては、基礎部に固着されるアンカーボルトの基礎表面での突出長さをＬｓとすると、アンカーボルトの片側の長さがＬｓになるように片側固定支持した状態で、アンカーボルトの頭頂部に水平方向の加振を与えて、その際のアンカーボルト頭頂部の水平方向の振動を計測する。アンカーボルトを片側固定支持する際には、アンカーボルトと固定部とが一体構造になるように材質をそろえ、できるだけ完全に固定する。
【００４７】
この時に計測される振動は、片方固定の棒の曲げ振動である。片方固定の棒の曲げ振動の１次共振周波数をもとにして、集中定数等価モデル（モード質量ｍｖｆ、モードばね定数ｋｖｆ、モード減衰定数ｃｖｆ）を作成する。
【００４８】
づづいて、図１１Ｂに示すように、（２）基礎部に固着されたアンカーボルトの計測、ついて説明する。基礎部に固着されたアンカーボルトの頭頂部に水平方向の加振を与えて、その際のアンカーボルト頭頂部の曲げ振動を計測する。片方固定支持の棒の曲げ振動の１次共振周波数をもとにして、集中定数等価モデル（モード質量ｍｈｓ、モードばね定数ｋｈｓ、モード減衰定数ｃｈｓ）を作成する。
【００４９】
図１２に示すように、自由支持の棒の曲げ振動１次共振周波数近傍の伝達関数12ＢをＬｈｆ（ｗ）、片方固定支持の棒の縦振動１次共振周波数近傍の伝達関数12ＡをＬｈｓ（ｗ）、基礎部におけるアンカーボルトの固着の伝達関数12ＣをＬｈｂ（ｗ）、として、垂直方向加振の場合と同様に、これらの間の関係を次式であらわす。
式（４）      Ｌｈｓ（ｗ）＝Ｌｈｆ（ｗ）・Ｌｈ１ｂ（ｗ）
垂直方向加振の場合と同様に、基礎部におけるアンカーボルトの固着の伝達関数Ｌｈｂ（ｗ）も簡単な集中定数等価モデル（モード質量ｍｈｂ、モードばね定数ｋｈｂ、モード減衰定数ｃｈｂ）であらわされると仮定すると、Ｌｈｓ（ｗ）とＬｈｆ（ｗ）を使って、Ｌｈｂ（ｗ）の集中定数等価モデルを算出することができる。Ｌｈｂ（ｗ）は基礎部とアンカーボルトの固着をモデル化したものであるから、Ｌｈｂ（ｗ）の集中定数等価モデルを、アンカーボルト固着度を表す因子とすることができる。
【００５０】
計測で得られたＬｈｆ（ｗ）とＬｈｓ（ｗ）をもとにして、Ｌｈｂ（ｗ）を表す式と、その集中定数モデル（モード質量ｍｈｂ、モードばね定数ｋｈｂ、モード減衰定数ｃｈｂ）を算出する手順は、垂直方向加振の場合のＬｖｂ（ｗ）などを算出する手順と同じである。
【００５１】
Ｌｈｂ（ｗ）の集中定数モデル（モード質量ｍｈｂ、モードばね定数ｋｈｂ、モード減衰定数ｃｈｂ）が得られれば、その時間的変化や個体差的変化をもって固着度をＬｖｂ（ｗ）の場合と同様に判別することができ、その値の意味するところもＬｖｂ（ｗ）の場合と同様である。
【００５２】
図７あるいは図１０に示したフローチャートを実行する装置の例を図１４に示す。図１４では、アンカーボルト頭頂部が水平方向あるいは垂直方向に加振され、同じくアンカーボルト頭頂部で振動を計測し、その測定結果をもとに固着度を判別する場合の装置構成例を表す。加振ユニットは、アンカーボルト頭頂部を加振するとともに、その加振力の情報を振動計測ユニットへ伝える。振動計測ユニットは、アンカーボルト頭頂部の振動（変位、速度、あるいは加速度）を計測し、加振力で振動を割った周波数応答関数を計測し、その周波数応答関数を集中定数等価モデル推定ユニットへ伝える。集中定数等価モデル推定ユニットは、曲げ振動あるいは縦振動の共振周波数付近の周波数応答関数データをもとにして、アンカーボルトの固着部分を表す集中定数等価モデルを推定する。この推定方法は、既に図７や図１０のフローチャートを使って説明したとおりである。そして、パラメータ変化検出ユニットは、集中定数等価モデルを表すパラメータ（モード質量、モードばね定数、モード減衰定数）の時間的変化や個体差的変化を検出することにより、固着度を判別する。
＜実験的振動モード同定のための治具＞
図１３に示すように、垂直方向、水平方向、それぞれの加振による実験的振動モード同定を行う際には、アンカーボルトの頭頂部に治具（あるいは振動子）を取り付けても良い。治具を取り付けることによって、振動挙動を計測しやすい状況を作り出すことができる。例えば、基礎に固定されたアンカーボルトの突出長さＬｓが短い場合には、加振と計測が困難になる。アンカーボルト頭頂部に治具を取り付け、アンカーボルト突出部Ｌｓを等価的に長くすることにより、加振と計測を簡単にすることができる。さらに、治具の重さと長さによって、治具を含むアンカーボルトの縦振動および曲げ振動の共振周波数を自在に変えることができる。共振周波数を自在に変えることで、さまざまな種類のアンカーボルトや、その設置環境に対して、固着度判別手法を適応させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ボルト固着度判別方法および装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０    基礎部
２０    プレート
３０    ナット
４０    アンカーボルト
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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