(57)【要約】【課題】  安価で、かつ高精度の高架橋柱の最大応答部材角を測定するシステム測定装置を用いた地震災害計測システムを提供する。【解決手段】高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、高架橋柱の２方向の最大応答部材角を測定するセンサーシステムと、このセンサーシステムからの計測データを伝送する無線ＬＡＮ方式もしくはＲＦ−ＩＤタグ方式の伝送システムと、この伝送システムから伝送される計測データを取込み、前記高架橋柱の損傷度評価を行う評価システムとを具備する。【選択図】図１
2008051676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）高架橋柱の２方向の最大応答部材角を測定するセンサーシステムと、
（ｂ）該センサーシステムからの計測データを伝送する無線ＬＡＮ方式もしくはＲＦ−ＩＤタグ方式の伝送システムと、
（ｃ）該伝送システムから伝送される計測データを取込み、前記高架橋柱の損傷度評価を行う評価システムとを具備することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システム。
【請求項２】
請求項１記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記センサーシステムは、前記高架橋柱のブロック毎に１個程度配置することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システム。
【請求項３】
請求項２記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記センサーシステムから、測定データを短距離の無線ＬＡＮ送信部へ送り、次いで、短距離無線ＬＡＮ受信部へ送り、さらに、長距離の無線ＬＡＮの送受信によりリレー形式で指令所へと伝送することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システム。
【請求項４】
請求項２記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記センサーシステムから、測定データをＲＦ−ＩＤタグ方式を用いて指令所へ伝送することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システム。
【請求項５】
請求項１記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記評価システムは、高架橋柱の最大応答部材角と高架橋柱の損傷レベルとの関係を把握することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムに係り、特に、高架橋柱の最大応答部材角と損傷レベルを計測するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、地震そのものを検知するシステムとして加速度センサーを用いて得られたデータより柱の損傷状況を推定し、列車運行等の可否を判断するシステムは存在しているが、部材の損傷を直接的に把握するシステムは存在していない。
【０００３】
また、最大ひずみ記憶センサーを用いた橋梁の診断技術（下記非特許文献１）が提案されている。
【非特許文献１】下見成明，松井義昌、新川秀一、中泉義政：「最大ひずみ記憶センサーを用いた橋梁の診断技術」，「耐震補強・補修技術，耐震診断技術に関するシンポジウム」講演論文集，Ｖｏｌ．３，ｐｐ．１４３−１５０，１９９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加速度データでは、実際の損傷状態を把握するには精度が落ちるため、柱の損傷を直接的に把握するシステムが求められている。その指標として最大応答部材角があり、高架橋柱の最大応答部材角を安価で、かつ高精度に測定し、広域の地震災害を計測できるシステムが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、安価で、かつ高精度の高架橋柱の最大応答部材角を測定するシステム測定装置を用いた地震災害計測システム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】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、高架橋柱の２方向の最大応答部材角を測定するセンサーシステムと、このセンサーシステムからの計測データを伝送する無線ＬＡＮ方式もしくはＲＦ−ＩＤタグ方式の伝送システムと、この伝送システムから伝送される計測データを取込み、前記高架橋柱の損傷度評価を行う評価システムとを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記センサーシステムは、前記高架橋柱のブロック毎に１個程度配置することを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔２〕記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記センサーシステムから、測定データを短距離の無線ＬＡＮ送信部へ送り、次いで、短距離無線ＬＡＮ受信部へ送り、さらに、長距離の無線ＬＡＮの送受信によりリレー形式で指令所へと伝送することを特徴とする。
【０００９】
〔４〕上記〔２〕記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記センサーシステムから、測定データをＲＦ−ＩＤタグ方式を用いて指令所へ伝送することを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔１〕記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムにおいて、前記評価システムは、高架橋柱の最大応答部材角と高架橋柱の損傷レベルとの関係を把握することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１２】
（１）機械式ピークセンサーにより簡便に高架橋柱の最大応答部材角を測定し、広範な地域の高架橋柱の地震災害の計測を実施することができる。
【００１３】
（２）１つの装置で、２方向の高架橋柱の最大応答部材角の測定を高精度に行うとともに、各高架橋柱の損傷レベルを把握することができる。
【００１４】
（３）センサーシステムは、高架橋柱のブロック毎に１個配置することにより、高架橋全体の損傷レベルを計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムは、広範な地域の高架橋柱の地震災害の計測に利用可能である。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例を示す高架橋柱の最大応答部材角を測定するシステム測定装置を用いた地震災害計測システムの模式図である。
【００１８】
この図において、１は高架橋柱、２はその高架橋柱１の天端部に設置される高架橋のＸ方向（線路方向）とＹ方向（線路直角方向）の２方向の最大応答部材角θを測定可能なセンサーシステム、３はセンサーシステム２からの計測データを伝送する伝送システム、４はその伝送システム３を介して伝送された計測データを取込み、評価する評価システムからなる。
【００１９】
評価システム４には設置位置データＡと応答最大部材角Ｂと損傷レベルＣとを取得できるようにしている。その高架橋柱１の場合、１ブロックに１個のセンサーシステムを配置することにより、高架橋の損傷レベルを正確に把握することができる。
【００２０】
まず、本発明にかかる地震災害計測システムのセンサーシステムについて説明する。
【００２１】
図２は本発明の実施例を示すセンサーシステムの模式図、図３は図２における機械式センサーとしてのピークセンサーの模式図、図４はその最大応答部材角測定装置の外観を示す代用図面としての写真である。
【００２２】
この図において、１１は高架橋柱、１１Ａはその高架橋柱における塑性ヒンジ区間（ＲＣ柱部材の基部付近の損傷が集中する箇所）、１２はその高架橋柱１１に支持される上層梁、１３ＡはＸ方向に配置される第１のピークセンサー、１３ＢはそのＸ方向に直交するＹ方向に配置される第２のピークセンサー〔この第２のピークセンサー１３Ｂは、Ｙ方向に第１の治具（図示なし）が設けられており、Ｙ方向に第１のピークセンサー１３Ｂと同様の構造のピークセンサーが配置されている〕。１４はピークセンサーを取りつけた第１の治具、１５は第１の治具１４と上層梁１２との接続箇所、１６はアーム、１７はそのアーム１６の先端と高架橋柱１１との間に設けられる第２の治具、１８はアーム揺動部、１９はアーム揺動部１８を構成する２層のボールベアリング、２０は第２の治具１７と高架橋柱１１との接続箇所である。
【００２３】
なお、第２の治具１７の先端には、穴（図示なし）が形成されており、その穴にアーム１６の先端が貫通し係合するようにしている。また、アーム１６とピークセンサー１３Ａ，１３Ｂとは、例えば、ピークセンサー１３Ａ，１３Ｂの先端部に固定された２個の円筒状体の間に係合するようにしている（図４参照）。
【００２４】
表１にはピークセンサーの仕様が示されており、ピークセンサーの寸法は、例えば、１２７×１８×３２ｍｍ、重量は１５５ｇ、検出範囲±１０ｍｍ、分解能は２μｍである。
【００２５】
【表１】
2008051676.tif 000003
図３において、２１はケース部分、２２は第１の可動部分、２３は第２の可動部分、２４は正側、２５は負側、２６は第１の可動部分２２に接続される正側最大値検出機構、２７は正側最大値検出機構２６にかかるポテンショメータ、２８は第２の可動部分２３に接続される負側最大値検出機構、２９は負側最大値検出機構２８にかかるポテンショメータである。
【００２６】
このように、ピークセンサー１３Ａ，１３Ｂは正側２４と負側２５の両方の最大変位量を検知し、記憶することが可能である。ここで、ピークセンサー１３の検出範囲は±１０ｍｍであるため、図２に示すように、幾何学的な相似の関係を利用して部材角θを測定できる第１の治具１４を用いた。ただし、高架橋柱１１の柱端部では、地震により全方位に振動することが予測される。そこで、図４に示すように、アーム１６とピークセンサー１３Ａ（Ｘ方向に配置），ピークセンサー１３Ｂ（Ｙ方向に配置）とは、例えば、ピークセンサーの先端部に固定された２個の円筒状体の間に係合するように構成されているので、任意方向の変位量をＸ方向（路線方向）とＹ方向（路線直角方向）成分に分解し、１つの装置で２方向の最大応答部材角を測定する機構を提供することができる。
【００２７】
この最大応答部材角測定装置を実構造物に設置する場合、第１の治具１４と上層梁１２の接続箇所１５は、第２の治具１７と高架橋柱１１の接続箇所２０は、塑性ヒンジ区間（ＲＣ柱部材の基部付近の損傷が集中する箇所）１１Ａを避ける位置となるようにした。
【００２８】
最大応答部材角測定装置に生じるガタつきおよび機械的な歪みは、測定精度に大きく影響する可能性がある。そのため、正弦波加振や円加振による予備実験結果をもとに、アーム揺動部１８のボールベアリング１９を２層に設置したり、ピークセンサー１３を取りつけた第１の治具１４の剛性を高める等、最大応答部材角測定装置の改善を図っている。
【００２９】
次に、本発明の地震災害計測システムの伝送システムについて説明する。
【００３０】
図５は本発明にかかる無線ＬＡＮの伝送システム例を示す代用図面としての写真である。
【００３１】
データの即効性を求められる伝送システム（無線ＬＡＮ）を構築し、被災直後、測定データを指令所（例えば、土木技術センター等）に伝送する。
【００３２】
なお、無線ＬＡＮ方式のデータ転送システムの試作を実施し（図５参照）、センサーシステム２より得られたデータについて、送信機と受信機の距離が１００ｍ程度、障害物が少ない箇所では最大３００ｍ程度転送可能であることを確認した。
【００３３】
図６は本発明にかかる無線ＬＡＮの伝送システム例を示す図である。
【００３４】
この図において、３１はセンサーシステム、３２はセンサーシステム３１からの測定データを短距離（数１０ｍ程度）送信する無線ＬＡＮ送信部、３３は無線ＬＡＮ送信部３２から送信された測定データを受信する短距離無線ＬＡＮ受信部、３４は指令所、３５はセンサーシステム３１と指令所３４に接続される電源である。
【００３５】
ここでは、センサーシステム３１から、測定データを短距離（数１０ｍ程度）無線ＬＡＮ送信部３２へ送り、次いで、短距離無線ＬＡＮ受信部３３へ送る。さらに、長距離（数１００ｍ程度）無線ＬＡＮの送受信によりリレー形式で指令所３４まで伝送する。
【００３６】
また、無線ＬＡＮ方式に代えて、ＲＦ−ＩＤタグ方式を用いた伝送システムを用いるようにしてもよい。
【００３７】
図７は本発明にかかるＲＦ−ＩＤタグの伝送システム例を示す図である。
【００３８】
この図において、４１はセンサーシステムであり、ここでは、センサーはそれぞれＩＤタグを備えている。４２はセンサーシステム４１からそのセンサーのＩＤ情報とともに、測定データを送信するＲＦ−ＩＤタグ送信部、４３はＲＦ−ＩＤタグ送信部４２から送信されたＩＤ情報と測定データを受信する携帯用ＲＦ−ＩＤタグ受信部である。
【００３９】
ここでは、それぞれのセンサーシステム４１からのＩＤ情報と測定データをＲＦ−ＩＤタグ送信部４２を介してＲＦ−ＩＤタグ受信部４３で収集するようにしている。
【００４０】
次に、本発明にかかる評価システムについて説明する。
【００４１】
評価システムでは損傷度評価手法の構築を行う。具体的には、最大応答部材角と損傷レベルとの関係をパラメータより把握し、簡易な標準値の数表として表す。この標準値を用いて、各柱の損傷レベルの閾値とする。
【００４２】
表２に入力パラメータの種類を示す。
【００４３】
【表２】
2008051676.tif 000004
このようにして、損傷レベル閾値の設定から評価システムのアウトプットの概念（表３）〜（表５）が示される。
【００４４】
【表３】
2008051676.tif 000005
【００４５】
【表４】
2008051676.tif 000006
【００４６】
【表５】
2008051676.tif 000007
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の高架橋柱の最大応答部材角測定装置を用いた地震災害計測システムは、高架橋柱の損傷度合を広範囲に精確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例を示す高架橋柱の最大応答部材角を測定するシステム測定装置を用いた地震災害計測システムの模式図である。
【図２】本発明の実施例を示すセンサーシステムの模式図である。
【図３】図２における機械式センサーとしてのピークセンサーの模式図である。
【図４】本発明の実施例を示す最大応答部材角測定装置の外観を示す代用図面としての写真である。
【図５】本発明にかかる無線ＬＡＮの伝送システム例を示す代用図面としての写真である。
【図６】本発明にかかる無線ＬＡＮの伝送システム例を示す図である。
【図７】本発明にかかるＲＦ−ＩＤタグの伝送システム例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    高架橋柱
２，３１，４１    センサーシステム
３    伝送システム
４    評価システム
１１    高架橋柱
１１Ａ    塑性ヒンジ区間
１２    上層梁
１３Ａ    第１のピークセンサー（Ｘ方向に配置）
１３Ｂ    第２のピークセンサー（Ｙ方向に配置）
１４    第１の治具
１５    センサー部と上層梁との接続箇所
１６    アーム
１７    第２の治具
１８    アーム揺動部
１９    ２層のボールベアリング
２０    第２の治具と高架橋柱との接続箇所
２１    ケース部分
２２    第１の可動部分
２３    第２の可動部分
２４    正側
２５    負側
２６    正側最大値検出機構
２７，２９    ポテンショメータ
２８    負側最大値検出機構
３２    無線ＬＡＮ送信部
３３    短距離無線ＬＡＮ受信部
３４    指令所
３５    電源
４２    ＲＦ−ＩＤタグ送信部
４３    携帯用ＲＦ−ＩＤタグ受信部
【図１】
2008051676.tif 000008
【図２】
2008051676.tif 000009
【図３】
2008051676.tif 000010
【図６】
2008051676.tif 000011
【図７】
2008051676.tif 000012
【図４】
2008051676.tif 000013
【図５】
2008051676.tif 000014