(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を支持するために地中に埋設して固定する鋼鉄製の下部支線ロッドの劣化測定器であって、
前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入したときに、地上部分に位置する場所に電磁コイルが巻き付けられた鉄芯で、前記鉄芯の前記下部支線ロッドに接する側の面のうち、前記鉄芯の両端に位置する領域以外に樹脂板が形成された前記鉄芯を備えることを特徴とする下部支線ロッドの劣化測定器。
【請求項２】
前記下部支線ロッドの劣化測定器は、さらに、
通電状態となった前記電磁コイルを通じて、前記鉄芯と前記下部支線ロッドとからなるループ状の磁気回路のインダクタンスの値を測定する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の下部支線ロッドの劣化測定器。
【請求項３】
前記鉄芯は、さらに、
前記鉄芯の内部に送水管と、前記鉄芯が打設貫入されたときに地中に埋没する方の端に前記送水管の排水口とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の下部支線ロッドの劣化測定器。
【請求項４】
構造物を支持するために地中に埋設して固定する鋼鉄製の下部支線ロッドの劣化測定方法であって、
前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入したときに、地上部分に位置する場所に電磁コイルが巻き付けられた鉄芯で、前記鉄芯の前記下部支線ロッドに接する側の面のうち、前記鉄芯の両端に位置する領域以外に樹脂板が形成された前記鉄芯を、前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入するステップと、
前記電磁コイルを通電状態にするステップと、
通電状態となった前記電磁コイルを通じて、前記鉄芯と前記下部支線ロッドとからなるループ状の磁気回路のインダクタンスの値を測定するステップと、
前記測定したインダクタンスの値をもとに、前記下部支線ロッドの断面積を計算するステップと、
を含んだことを特徴とする下部支線ロッドの劣化測定方法。
【請求項５】
前記測定されたインダクタンスの値を、既存の実験値をもとに補正するステップ
をさらに含んだことを特徴とする請求項４に記載の下部支線ロッドの劣化測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部支線ロッドの劣化測定器、および、下部支線ロッドの劣化測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電柱等の構造物を補助的に支持するための鋼鉄製の支線を地中に埋設する方法がある。支線は、地上部の上部支線と、地中部の下部支線に分けることができる。そして、この下部支線には、地中に埋設された打込アンカーと接続するためのロッド（下部支線ロッド）が用いられることが多い。この下部支線ロッドの下方部分は、地中に埋設されていることから、目視で劣化状況を把握するのが困難であった。
【０００３】
これまでは、下部支線ロッドの劣化状況を知りたい場合、下部支線ロッド付近の埋設土を掘削して点検する必要があり、設備を使用しながらの点検は困難であった。さらに、掘削には道路の使用許可や掘削作業等が必要であり、大がかりな作業が必要であった。そこで、超音波等により、下部支線ロッド付近を掘削せずに劣化状況を把握する方法も試みられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】庄司他、「地中埋設の円柱形ロッドにおけるガイド波の減衰特性」、第20回超音波による非破壊評価シンポジウム（2013.1.28〜29）講演論文集、日本非破壊検査協会、2013年
【非特許文献２】Agilent  Technologies、インピーダンス測定ハンドブック（2003年11月版）、[online]、[平成26年11月26日検索]、インターネット<URL：http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5950-3000JA.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超音波を用いる方法は、地中部における超音波の減衰が大きく、下部支線ロッドの劣化状況を正確に把握できない。また、下部支線ロッドの劣化状況の把握のためには、下部支線ロッドの減肉等についても定量的な把握が必要となる場合もあるが、上記のような超音波の減衰の問題もあり、定量的な把握が難しい。そこで、本発明は、前記した問題を解決し、下部支線ロッド付近の埋設土を掘削することなく、地中部の下部支線ロッドの減肉による劣化状況を定量的に把握することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するため、本発明は、構造物を支持するために地中に埋設して固定する鋼鉄製の下部支線ロッドの劣化測定器であって、前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入したときに、地上部分に位置する場所に電磁コイルが巻き付けられた鉄芯で、前記鉄芯の前記下部支線ロッドに接する側の面のうち、前記鉄芯の両端に位置する領域以外に樹脂板が形成された前記鉄芯を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、下部支線ロッドの付近の埋設土を掘削することなく、地中部の下部支線ロッドの減肉による劣化状況を定量的に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、鉄芯の打設状態を説明する図である。
【図２】図２は、下部支線ロッドの劣化状況の測定手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、鉄芯を含む劣化測定システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の鉄芯の上面図、側面図および断面図を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態の鉄芯の上面図、側面図および断面図を示す図である。
【図６】図６は、鉄芯のインダクタンスの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）を第１の実施形態および第２の実施形態に分けて説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されない。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態の鉄芯２０を用いた電柱の下部支線ロッド１０の劣化状況の測定手順について説明する。ここでは下部支線ロッド１０の外径を測定することで、下部支線ロッド１０の劣化状況を測定する場合を例に説明する。
【００１１】
下部支線ロッド１０は、電柱等の構造物を補助的に支持するために地中に埋設して固定される鋼鉄製のロッドである。例えば、図１に示すように、電柱には支線がつながれ、この支線は下部支線ロッド１０により地中の打込アンカーにつながれる。この下部支線ロッド１０の材料は、例えば、ＳＳ４００等である。この下部支線ロッド１０は、ループ部と、このループ部に取り付けられたリングとを備える。リングには、電柱の支線が巻きつけられており、これにより下部支線ロッド１０のループ部経由で地中の打込アンカーと繋がれ、電柱が支持されることになる。
【００１２】
このような状態において、下部支線ロッド１０の外径は以下のようにして測定される。まず、下部支線ロッド１０の外径センサとして用いる鉄芯２０（詳細は後記）を、下部支線ロッド１０に沿わせて、ハンマ等で地中に打設する（図２のＳ１）。このとき、鉄芯２０は、下部支線ロッド１０のループ部およびリングから離れないように打設する。そして、鉄芯２０の上端部が下部支線ロッド１０のループ部の直下の位置に来た段階で打設を終了する。そして、鉄芯２０に巻きつけられた電磁コイル２１に電流を流し、インダクタンスの値を測定する（Ｓ２：インダクタンス測定）。そして、測定されたインダクタンスの値に基づき下部支線ロッド１０の断面積Ｓを計算し（Ｓ３）、計算された断面積Ｓの値をもとに下部支線ロッド１０の外径２ｒを計算する（Ｓ４）。このようにすることで、下部支線ロッド１０の外径が劣化によりどの程度細くなっているかを測定することができる。なお、ここでの下部支線ロッド１０の断面積Ｓおよび外径２ｒの計算の詳細については後記する。
【００１３】
次に、鉄芯２０について、図３および図４を参照しながら詳細に説明する。図３は、鉄芯２０を含む測定システム（劣化測定器）の構成例を示す図である。なお、図３において、鉄芯２０は地中への打設が完了した状態を示す。鉄芯２０による下部支線ロッド１０の外径の測定範囲は、下部支線ロッド１０のループ部の下から、鉄芯２０の全長（５００ｍｍ程度）分である。
【００１４】
図３に示すように、鉄芯２０には、当該鉄芯２０が地中に打設されたときの地上部分となる位置に電磁コイル２１が巻きつけられている。電磁コイル２１の位置は、例えば、鉄芯２０の上端部から５０〜１００ｍｍ程度の位置であり、電磁コイル２１の長さは、例えば、５０ｍｍ程度である。なお、電磁コイル２１の巻線は、直径０．１５ｍｍの銅線を用いたとして、素線は７ｍ程度である。電磁コイル２１のコイル巻数は、例えば、２７５Ｔ程度である。
【００１５】
また、この鉄芯２０には、当該鉄芯２０の両端が下部支線ロッド１０に接するように下部支線ロッド１０との接触面に樹脂板２２が形成されている。つまり、鉄芯２０の下部支線ロッド１０側の面のうち両端（上端部と下端部）に位置する領域は下部支線ロッド１０に接するが、それ以外の領域は下部支線ロッド１０に接しないよう樹脂板２２が貼り付けられている。
【００１６】
図４の（ａ）は鉄芯２０の上面図を示し、（ｂ）は鉄芯２０の側面図を示し、（ｃ）は鉄芯２０のＸ−Ｘ´で切断した断面図を示す。なお、鉄芯２０の全長は、例えば、５００ｍｍ程度であり、太さは、例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度である。
【００１７】
図４の（ｂ）に示すように、鉄芯２０の下部支線ロッド１０側の面の上端部（符号２３）と下端部（符号２４）は下部支線ロッド１０に接するが、上端部と下端部以外の部分は接しないように樹脂板２２が貼り付けられている。なお、この上端部と下端部の長さは、それぞれ、８〜１０ｍｍ程度が好ましい。また、樹脂板２２の素材は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等である。なお、このポリ塩化ビニルの比透磁率は、１．０である。また、鉄芯２０の下端部（符号２４）は地中への打設をしやすいよう、図４の（ｂ）に示すようなくさび状の形状が好ましい。さらに、鉄芯２０の両端の下部支線ロッド１０に接する面は、下部支線ロッド１０に密接するよう、例えば、図４（ｃ）や図３の符号２０１に示すように、下部支線ロッド１０の表面の形に合わせた形状とするのが好ましい。
【００１８】
図３の説明に戻る。鉄芯２０の両端は下部支線ロッド１０に接し、その他の部分は樹脂板２２が挟まれているので下部支線ロッド１０に直接接しない。そのため、鉄芯２０の電磁コイル２１に通電すると、図３に示すような磁束が生じることになる。つまり、鉄芯２０と下部支線ロッド１０とをつなぐループ状の磁気回路が生じる。ここで、鉄芯２０と下部支線ロッド１０との間には磁力が働き、間隙（磁気回路）が閉じるように動作するので、鉄芯２０は下部支線ロッド１０に密着することになる。
【００１９】
このような状態で、電磁コイル２１のインダクタンスの値を測定する。例えば、図３に示すように、電磁コイル２１にコモングラウンド、電源、アンプ、Ａ／Ｄ（アナログデジタル）コンバータ等を接続し、インピーダンスアナライザ３０等を用いてインダクタンスの値を測定する。なお、ここでのインダクタンスの測定には、例えば、自動平衡ブリッジ法等（非特許文献２参照）を用いる。そして、インピーダンスアナライザ３０により測定されたインダクタンスの値はコンピュータ４０に出力される。
【００２０】
ここで、無限長ソレノイドにおけるインダクタンスＬは、鉄芯（この場合、下部支線ロッド１０）の透磁率μ、断面積Ｓ、電磁コイル２１のコイル巻数Ｎの二乗に比例し、以下の式（１）のように表される。
【００２１】
Ｌ＝μＮ２Ｓ…式（１）
【００２２】
なお、断面積Ｓは、下部支線ロッド１０の断面のうち最も細い部分（つまり、下部支線ロッド１０の劣化等により、最も細くくびれた部分）が反映される。したがって、コンピュータ４０は、上記の式（１）により、測定対象の下部支線ロッド１０の断面積Ｓを計算することで、下部支線ロッド１０の劣化等により最も細くなっている部分の太さを推測することができる。例えば、上記の式（１）により下部支線ロッド１０の断面積Ｓを計算し、下部支線ロッド１０の断面を円形と見なせば、下部支線ロッド１０の最も細くなっている部分の外径２ｒの値を推測することができる。
【００２３】
このようにすることで、下部支線ロッド１０の付近の埋設土を掘削することなく、下部支線ロッド１０の劣化状況を定量的に把握することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
なお、上記の鉄芯２０の中心に送水管を設け、鉄芯２０ａの端部から高圧水を噴射させ、下端部に入り込んだ土砂を吹き飛ばすようにしてもよい。この場合の鉄芯２０ａの形状の例を図５に示す。図５の（ａ）は鉄芯２０ａの上面図を示し、（ｂ）は鉄芯２０ａの側面図を示し、（ｃ）は鉄芯２０ａをＡ−Ａ´で切断した断面図を示す。
【００２５】
例えば、鉄芯２０ａは中心部に送水管２６を備え、鉄芯２０ａの下端部に排水口２７を備える。そして、鉄芯２０ａの上端部側から送水管２６経由で高圧水を通し、下端部の排水口２７から高圧水を噴射させることで、下端部に入り込んだ土砂を吹き飛ばす。このようにすることで、鉄芯２０ａと下部支線ロッド１０との間隙に土砂が入り込んでしまった場合でも、これを吹き飛ばし、鉄芯２０ａと下部支線ロッド１０と密着させることができる。その結果、鉄芯２０ａの電磁コイル２１の正確なインダクタンスの値を得ることができる。
【００２６】
（その他の実施形態）
また、コンピュータ４０は、鉄芯２０，２０ａの電磁コイル２１のインダクタンスの測定値を複数回取得し、これに基づき、インダクタンスの値を補正して、下部支線ロッド１０の外径を計算してもよい。例えば、事前に、下部支線ロッド１０の周囲の環境（例えば、下部支線ロッド１０の埋設場所付近の土壌や大気の湿度、土壌の含水率、粒度、粘度、硬度等）や、境界条件（例えば、土壌の種類等による物性値、下部支線ロッド１０の表面の腐食状態等）、鉄芯２０，２０ａと下部支線ロッド１０の密着状態等、様々な条件下での電磁コイル２１のインダクタンスの値の実験値のデータベースを用意しておく。そして、コンピュータ４０は、インピーダンスアナライザ３０により複数のインダクタンスの値を得ると、上記のデータベースに基づき、インダクタンスの値を修正し、この修正した値をもとに、上記の式（１）により、下部支線ロッド１０の外径２ｒを計算する。
【００２７】
このようにすることで、下部支線ロッド１０の周囲の環境や、境界条件の相違、鉄芯２０，２０ａと下部支線ロッド１０の密着状態の違い等が原因となって生じるインダクタンスの測定値のばらつきを補正することができる。その結果、下部支線ロッド１０の外径について、より正確に計算することができる。
【００２８】
（実験結果）
以下に、本実施形態の鉄芯２０のインダクタンスの値の測定結果と、測定されたインダクタンスを用いた下部支線ロッド１０の外径の計算結果とを示す。
【００２９】
ここでの鉄芯２０の材料は、下部支線ロッド１０の材料と同じＳＳ４００を使用した。鉄芯２０の透磁率μｓは、μｓ＝０．４３ｍＨ／ｍ（比透磁率μは、μ＝３４１。真空の透磁率μ０＝４π×１０−７Ｈ／ｍ＝１．２６×１０−６Ｈ／ｍを掛けて、μ＝μ０μｓ＝１．２６３４１×１０−６Ｈ／ｍ×３４１＝０．４３ｍＨ／ｍ）。鉄芯２０の電磁コイル２１のコイル巻数Ｎは２７５Ｔであった。このような条件下において、インピーダンスアナライザ３０で、鉄芯２０のインピーダンスＺを測定したところ、図６のグラフに示す値が測定された。
【００３０】
ここでインピーダンスＺは、Ｚ＝２πｆＬなので、インダクタンスＬの値は、図６のグラフの低周波部分（１０〜１０００Ｈｚ）のグラフの傾き＝２πＬから求めることができる。
【００３１】
つまり、図６の低周波部分（１０〜１０００Ｈｚ）のグラフの傾き（２πＬ）＝０．０１ｋΩ／１０００Ｈｚなので、インダクタンスＬ＝１．５９×１０−３［Ω・ｓ］＝１．５９［ｍＨ］≒２[ｍＨ]となる。
【００３２】
そして、このインダクタンスＬの値を、前記した式（１）に代入すると、Ｓ＝Ｌ／（μＮ２）＝２ｍＨ／（０．４３ｍＨ×２５０×２５０）＝７．４４×１０−５となる。よって、下部支線ロッド１０の外径（半径ｒ）は、ｒ＝√（Ｓ／π）＝０．００４９ｍ＝４．９ｍｍとなる。
【符号の説明】
【００３３】
１０    下部支線ロッド
２０，２０ａ    鉄芯
２１    電磁コイル
２２    樹脂板
２６    送水管
２７    排水口
３０    インピーダンスアナライザ
４０    コンピュータ
【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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