(57)【要約】【課題】大きな地震や衝撃などにより発生した損傷をモニターしてその損傷度の判定を行うことができる２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法および装置を提供する。【解決手段】列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、構造物１の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサー５を配置し、ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求め、このＲＴＲＩ比に基づいて構造物の損傷度を判定する。【選択図】　　図１
2004125721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、
（ａ）構造物の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサーを配置し、
（ｂ）ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求め、
（ｃ）該ＲＴＲＩ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法。
【請求項２】
列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、
（ａ）構造物の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサーを配置し、
（ｂ）除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求め、
（ｃ）該Ｃａｌｍ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法。
【請求項３】
列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、
（ａ）構造物の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサーを配置し、
（ｂ）ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求め、
（ｃ）除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求め、
（ｄ）前記ＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比とに基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法。
【請求項４】
列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置において、
（ａ）構造物の１次起因による損傷箇所に配置されるＡＥセンサーと、
（ｂ）ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求める手段とを備え、
（ｃ）前記ＲＴＲＩ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置。
【請求項５】
列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置において、
（ａ）構造物の１次起因による損傷箇所に配置されるＡＥセンサーと、
（ｂ）除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求める手段とを備え、
（ｃ）前記Ｃａｌｍ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置。
【請求項６】
列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置において、
（ａ）１次起因による損傷箇所に配置されるＡＥセンサーと、
（ｂ）ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求める手段と、
（ｃ）除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求める手段とを備え、
（ｄ）前記ＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比とに基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次起因のＡＥ（アコースティック・エミッション）音による構造物損傷度判定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明者らは、ＡＥ音による構造物の破壊探知システムの研究を重ねて、既に、特願２００１−９２９１８として提案している。
【０００３】
このＡＥ音による構造物の破壊探知システムによれば、移動体の通行に供する橋梁にＡＥ音センサーを設け、前記橋梁上を通行する前記移動体の荷重による、前記橋梁の下部に設けられる杭の破壊に起因するＡＥ音を前記ＡＥ音センサーで検知し、前記橋梁の杭の破壊を探知するようにしている。
【０００４】
【非特許文献１】
社団法人日本非破壊検査協会：コンクリート構造物のアコースティック・エミッション試験方法，ＮＤＩＳ２４２１，平成１２年７月
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＡＥ音による構造物の破壊探知システムにおいては、構造物の１次起因、つまり、初期発生の亀裂などの検出に主眼をおいているため、一旦発生した亀裂やキャップ間の摩擦音の検知には難があった。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みて、大きな地震や衝撃などにより発生した損傷をモニターしてその損傷度の判定を行うことができる２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕列車荷重による橋脚の２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、構造物の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサーを配置し、ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求め、このＲＴＲＩ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、構造物の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサーを配置し、除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求め、このＣａｌｍ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする。
【０００９】
〔３〕列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定方法において、構造物の１次起因による損傷箇所にＡＥセンサーを配置し、ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求め、除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求め、前記ＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比とに基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする。
【００１０】
〔４〕列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置において、構造物の１次起因による損傷箇所に配置されるＡＥセンサーと、ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求める手段とを備え、前記ＲＴＲＩ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする。
【００１１】
〔５〕列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置において、構造物の１次起因による損傷箇所に配置されるＡＥセンサーと、除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求める手段とを備え、前記Ｃａｌｍ比に基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする。
【００１２】
〔６〕列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置において、１次起因による損傷箇所に配置されるＡＥセンサーと、ＡＥが活発になる際の変化量／計測（履歴）最大変化量であるＲＴＲＩ比を求める手段と、除荷ＡＥヒット数（変化ピークから終了まで）／載荷ＡＥヒット数（変化開始から変化ピークまで）であるＣａｌｍ比を求める手段とを備え、前記ＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比とに基づいて構造物の損傷度を判定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
列車荷重により構造物から発生する２次起因のＡＥ音を利用する非破壊検査のために、実橋脚・実列車荷重を対象とした現場の計測実験を行った。
【００１５】
ここで、ＡＥ（アコースティック・エミッション）について説明する。
【００１６】
通常言われているＡＥは、材料に新たな割れや割れの進展を生じた際に放出される弾性波である。つまり、ひび割れに直接関係する１次起因のＡＥ（カイザ効果が成り立つ）を意味する。
【００１７】
これに対して、２次起因のＡＥとは、材料に既存の損傷破砕面の擦れなどにより放出される弾性波である。つまり、ひび割れに間接的に関係するＡＥであり、カイザ効果が成り立たないものである。
【００１８】
図１は本発明の実施例を示す列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置の模式図である。
【００１９】
この図において、１は構造物、２は軌道、３は列車、４は１次起因による損傷箇所であるひび割れ、５はＡＥセンサー、１０は計測のための制御装置、１１はＣＰＵ（中央処理装置）、１２はメモリ、１３は入力インタフェース、１４は出力インタフェース、１５はデータ出力装置（計測・表示装置）である。
【００２０】
このように、１次起因による損傷箇所であるひび割れ４が発生している構造物１のそのひび割れ４の損傷度を計測するために、適切な位置にＡＥセンサー５が配置されており、そのＡＥセンサー５により、下記式（１）に示すＲＴＲＩ比、または下記式（２）に示すＣａｌｍ比を求め、そのＲＴＲＩ比及び又はＣａｌｍ比に基づいて、構造物１の損傷度判定を行うようにしている。
【００２１】
【数１】
2004125721.tif 000003
【００２２】
【数２】
2004125721.tif 000004
【００２３】
図２は本発明にかかる現場実験の概要図、図３はその実橋脚の損傷状況とＡＥセンサーの配置図であり、図３（ａ）はその正面断面図、図３（ｂ）はその側面図である。
【００２４】
図２において、２１は実橋脚、２２は軌道、２３は列車、２４はＡＥセンサー、２５は長期間経過のひび割れである。
【００２５】
ＡＥセンサー２４で計測したＡＥ信号から標定された２次起因のＡＥ源の標定結果を図４に示す。なお、図４（ａ）はその正面断面図、図４（ｂ）はその側面図、図４（ｃ）はその部分平面図である。
【００２６】
この標定結果を基に、現場で実測した２次起因のＡＥデータに基づいた構造物の損傷度判定法について検討を行った。従来のＡＥパラメータを用いる構造物の損傷度の判定方法および判定指標は、主にカイザ効果（健全な構造物では履歴最大荷重までＡＥが発生しないこと）を利用した模型供試体の実験結果に基づいたものである。
【００２７】
しかし、現場の交通荷重に励起されたＡＥ信号のほとんどは、既存の損傷破砕面の擦れなどのように、ひび割れに間接的に関係する２次起因のＡＥ（カイザ効果が成り立たない場合）であり、その特性は１次起因のＡＥと異なるために上記従来方法では判定できず、新しい損傷度の判定指標が必要になる。
【００２８】
上記した従来の損傷度判定方法は、供試体実験結果に基づいたＬｏａｄ比とＣａｌｍ比を用いている。Ｌｏａｄ比は、ＡＥの急増時の荷重と構造物の最大履歴荷重の比である。しかし、現場実測の場合には、構造物が受けた最大履歴荷重や通過列車の活荷重を求めることが困難であることから、本発明では、Ｌｏａｄ比に代わるＲＴＲＩ比（Ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｒｅｐｅａｔｅｄ　Ｔｒａｉｎ　ｌｏａｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｏｎｓｅｔ　ｏｆ　ＡＥ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｔｏ　Ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｍａｘ　ｌｏａｄ　ｆｏｒ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ）を用いることにした。
【００２９】
ここで、ＲＴＲＩ比とは、前述したように現場計測期間中の相対的最大値に基づく値として得られ、応力に限らず変位値を用いることもできる。
【００３０】
本発明では、図５に示す橋脚にほぼ水平に生じたクラックの開口変位（クラック３）を用いて、次のようなＲＴＲＩ比を求めた。
【００３１】
【数３】
2004125721.tif 000005
【００３２】
また、Ｃａｌｍ比については、上記したＲＴＲＩ比と同じように開口変位（クラック３）（図５）の変化過程に基づいて、次の式から求める。
【００３３】
【数４】
2004125721.tif 000006
【００３４】
図５に示すクラック３の変位過程に基づくＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比の算定例を図６に示す。また、Ｃａｌｍ比とＲＴＲＩ比を用いた橋脚の損傷度マップを図７に示す。今回計測した１４個のデータの判定結果はほぼ損傷程度の大きい第２象限に入っていることは現場の状況を反映したものと考える。
【００３５】
図６において、ＡＥ急増時の変位量は０．０７１１７３ｍｍ、履歴の最大変位（相対的）量は０．１１６６４８ｍｍであるからＲＴＲＩ比は０．０７１１７３／０．１１６６４８となり０．６１として求められる。
【００３６】
また、除荷ＡＥヒット数、すなわち、荷重が除かれるＡＥヒット数は３２９８Ｈｉｔ、載荷ＡＥヒット数、すなわち、荷重が加えられるＡＥヒット数は４５２２であるから、Ｃａｌｍ比は３２９８／４５２２となり０．７３として求められる。
【００３７】
そこで、これらの数値を図７に照らして当該橋梁の損傷度を判定すると、ＲＴＲＩ比（横軸）は０．６１であり、０〜０．７５の範囲内にあるので、損傷度は大である。
【００３８】
また、Ｃａｌｍ比（縦軸）は、０．７３であり、０．５から２の間にあるので、損傷度は大であると判定できる。
【００３９】
さらに、ＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比を組み合わせて見ても、図７の損傷度マップに示す損傷度大の領域にあり、当該橋梁の損傷度は大であると判定することができる。
【００４０】
なお、上記実施例ではＡＥの変位量のみついて述べたが、歪み、加速度、速度、力などの物理的変化量を検出するようにしてもよい。
【００４１】
また、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いて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。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４３】
（Ａ）大きな地震や衝撃などにより発生した損傷をモニターしてその損傷度の判定を行うことができる。
【００４４】
（Ｂ）従来方法では検知できなかった２次起因のＡＥに基づいて損傷度の判定を行うため、より正確な判定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す列車荷重による２次起因のＡＥ音による構造物損傷度判定装置の模式図である。
【図２】本発明にかかる現場実験の概要図である。
【図３】本発明にかかる実橋脚の損傷状況とＡＥセンサーの配置図である。
【図４】本発明にかかるＡＥセンサーで計測したＡＥ信号から標定された２次起因のＡＥ源の標定結果を示す図である。
【図５】橋脚に生じたクラックの開口変位を示す図である。
【図６】図５に示すクラック３の変位過程に基づくＲＴＲＩ比とＣａｌｍ比の算定例を示す図である。
【図７】Ｃａｌｍ比とＲＴＲＩ比を用いた橋脚の損傷度マップ図である。
【符号の説明】
１　　構造物
２，２２　　軌道
３，２３　　列車
４　　１次起因による損傷箇所であるひび割れ
５，２４　　ＡＥセンサー
１０　　計測のための制御装置
１１　　ＣＰＵ（中央処理装置）
１２　　メモリ
１３　　入力インタフェース
１４　　出力インタフェース
１５　　データ出力装置（計測・表示装置）
２１　　実橋脚
２５　　長期間経過のひび割れ
【図１】
2004125721.tif 000007
【図２】
2004125721.tif 000008
【図３】
2004125721.tif 000009
【図４】
2004125721.tif 000010
【図５】
2004125721.tif 000011
【図６】
2004125721.tif 000012
【図７】
2004125721.tif 000013