(57)【要約】【課題】大型建造物の維持管理、診断方法に用いることができる客観的且つ定量的で、日常的且つリアルタイムで常時監視可能であり、通常の振動を用いた信号処理方法等を提供する。【解決手段】橋脚１２の振動により発生した信号を、橋脚１２の複数の所定の位置に設置され信号処理装置２０と所定の方式で接続された加速度センサ及び／又は速度センサ１４ａ等により受信する。振動は、重錘衝撃、風力、車両のいずれか１以上によるものである。所定の位置としては橋脚１２の上部と下部との間の２点以上の位置であることが好適である。次に、受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する。抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して橋脚１２の固有振動数を取得する。取得した橋脚１２の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、橋脚１２の強度劣化を診断する。【選択図】  図１
2007270552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の振動により発生した信号を信号処理装置により処理する信号処理方法であって、
前記対象物の振動により発生した信号を、該対象物の複数の所定の位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された所定のセンサ群により受信する受信ステップと、
前記受信ステップにより受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して前記対象物の固有振動数を取得する固有振動数取得ステップとを備えたことを特徴とする信号処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の信号処理方法において、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断する診断ステップをさらに備えたことを特徴とする信号処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の信号処理方法において、前記診断ステップは、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数を複数の時刻に亘り取得しておき、複数の固有振動数中の最大又は最小の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断することを特徴とする信号処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の信号処理方法において、前記対象物は橋脚であり、前記複数の所定の位置は該橋脚の上部と下部との間の２点以上の位置であることを特徴とする信号処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の信号処理方法において、前記所定のセンサ群は加速度センサ及び／又は速度センサであることを特徴とする信号処理方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の信号処理方法において、前記対象物の振動は、重錘衝撃、風力、車両のいずれか１以上によるものであることを特徴とする信号処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の信号処理方法において、前記対象物の振動が車両によるものを含む場合、前記受信ステップは、前記対象物又は該対象物の周囲の１点以上の所定の位置であって前記複数の所定の位置と異なる位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された歪ゲージにより測定された値が所定の値を超えた時点から、該対象物の振動により発生した信号を該対象物の前記複数の所定の位置に設置された所定のセンサ群により受信することを特徴とする信号処理方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の信号処理方法において、前記所定の方式は無線及び／又は有線であることを特徴とする信号処理方法。
【請求項９】
対象物の振動により発生した信号を信号処理装置により処理するための信号処理プログラムであって、該信号処理装置のコンピュータに、
前記対象物の振動により発生した信号を、該対象物の複数の第１の所定の位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された所定のセンサ群により受信する受信ステップ、
前記受信ステップにより受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する抽出ステップ、
前記抽出ステップにより抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して前記対象物の固有振動数を取得する固有振動数取得ステップを実行させるための信号処理プログラム。
【請求項１０】
請求項９記載の信号処理プログラムにおいて、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断する診断ステップをさらに備えたことを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１１】
請求項１０記載の信号処理プログラムにおいて、前記診断ステップは、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数を複数の時刻に亘り取得しておき、複数の固有振動数中の最大又は最小の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断することを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の信号処理プログラムにおいて、前記対象物は橋脚であり、前記複数の所定の位置は該橋脚の上部と下部との間の２点以上の位置であることを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれかに記載の信号処理プログラムにおいて、前記所定のセンサ群は加速度センサ及び／又は速度センサであることを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１４】
請求項９乃至１３のいずれかに記載の信号処理プログラムにおいて、前記対象物の振動は、重錘衝撃、風力、車両のいずれか１以上によるものであることを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１５】
請求項１４記載の信号処理プログラムにおいて、前記対象物の振動が車両によるものを含む場合、前記受信ステップは、前記対象物又は該対象物の周囲の１点以上の所定の位置であって前記複数の所定の位置と異なる位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された歪ゲージにより測定された値が所定の値を超えた時点から、該対象物の振動により発生した信号を該対象物の前記複数の所定の位置に設置された所定のセンサ群により受信することを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１６】
請求項９乃至１５のいずれかに記載の信号処理プログラムにおいて、前記所定の方式は無線及び／又は有線であることを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれかに記載の信号処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の振動により発生した信号を信号処理装置により処理する信号処理方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
社会資本、特に、橋梁、道路、港湾および教育施設等の大型建造物は、建造および整備されてから年数を経ると老巧化、陳腐化していくことは免れない。近い将来、これらの大型建造物に対する維持補修および更新等の費用は、建造等に対する全投資額の半分を超えるものと言われている。このため、上記大型建造物については、壊して新規に造る方法から既存の大型建造物に予防的な補修を行って、耐用年数の延長、すなわち長寿命化を図る方法に変更することにより、財政負担の軽減を図る必要性が高まってきている。
【０００３】
社会資本の中でも橋梁は大規模建造物であるだけでなく、一旦、橋梁に不具合が起こったときのインパクトは交通網の遮断に繋がるため、経済的、社会的にも非常に大きい。橋梁は、ほとんどが鉄筋コンクリート製または鉄骨製であり、その設計耐用年数は５０年〜６０年である。２０１０年頃には半数以上の橋梁が架設後４０年以上経過することになり、２０２０〜２０３０年頃には耐用年数５０年を越える橋梁が急増することとなるため、これらの橋梁を更新しなければならないと言われている。本来、コンクリートは耐久性に富んだ材料であるため、良質な材料および高度な技術を適用すれば、１０００年コンクリートの製造も不可能ではないと考えられている。その一方で、橋梁建設後２０年も経たないうちに橋梁に劣化が顕在化する等といった事例があることも事実である。これらの事例の原因は、建設当時には知られていなかった劣化現象、過去の設計技術レベルが現在の状況に対応していなかったこと等が考えられている。車の大型化、交通量の増大に伴って、過去の設計時に想定した橋梁の積載重量に対して過積載となってしまっていること、大半の橋梁で採用されている鉄筋コンクリート構造には一時期塩分を規定値以上に含む砂利が使用されていたこと、橋梁の設置場所が海岸に近い場合は潮風にさらされること等を考慮すると、橋梁の耐用年数は過去の設計値よりも短縮される可能性がある。河川に架かる橋梁の場合、橋脚部分の基礎を川底に埋設して固定することにより全体の強度を出している。しかし、河川流域の開発等により森林の保水力が減少することに伴って、河川流域に降雨後の河川流速が上がるため、橋脚基礎部分の洗掘が進みやすくなっている。このため、橋梁の強度劣化を早めているケースも生じている。以上より明らかなように、今後、維持管理し補修を要する橋梁の数は急激に増大していくものと考えられる。
【０００４】
従来から実施されている、橋梁、トンネル、ダム、擁壁等道路構造物、樋門・樋管等河川構造物、港湾構造物、上下水道施設等のコンクリート構造物の維持管理および診断方法は、管理者によって異なるものの、一般には以下のような方法が採用されている（非特許文献１〜５参照）。
１．定期点検・調査（一次検査）：劣化程度の把握、劣化原因の推定
調査・検査方法を列挙すると、損傷・変状調査、構造物調査・点検、外観変状調査、健全度調査、外観目視検査、打音検査、赤外線法、Ｘ線法、非破壊検査、腐食調査、耐荷力調査、ひび割れ調査、コア採取、シュミットハンマー等がある。
２．劣化試験・評価・予測（二次検査）：劣化の経時変化の予測、要求性能と比較して評価
（１）試験・測定方法を列挙すると、静的載荷試験、耐久性試験、応力頻度測定、材料試験、圧縮強度試験、劣化試験、非破壊試験、変位測定、疲労試験等がある。
（２）評価・判定方法を列挙すると、健全度診断（ひび割れの発生原因究明と対策の検討）、耐久性評価（中性化、塩害、アルカリ骨材反応、錆・腐食）、耐荷力評価（活荷重、疲労、温度、地震）、変位・変形検討（基礎沈下・傾斜、クリープ、側方流動、振動）等がある。
（３）予測方法を列挙すると、劣化予測（コンクリート片落下の可能性）、ライフサイクルコスト予測、耐用年数予測等がある。
３．対策の判定・選定：  補修工法、補強工法
（１）補修工法を列挙すると、表面塗布、ひび割れ注入・充填、断面修復、表面被覆、電気防食等がある。
（２）補強工法を列挙すると、打ち換え、コンクリート巻立て、鋼板接着、支持点増設等がある。
【０００５】
まず、定期点検・調査の一次検査が行われ、その結果に基づき、更に詳細な二次検査を行うか否かを決める。二次検査を行う場合、劣化試験・評価・予測等を含めた破壊試験（コンクリートコアの切り出しによる断面検査等）、非破壊試験（橋脚基礎部分の洗掘の進み方の推定に用いられる衝撃振動法等）も併用される。その結果、補修、補強を施すほうが良いかどうかという判定が行われる。補修・補強を施すと判定された場合、どのような補修工法、補強工法を選定するべきかを決める。
【０００６】
【非特許文献１】谷川恭雄著、「コンクリート構造物の非破壊検査・診断方法」、セメントジャーナル社、２００４年９月１７日発行。
【非特許文献２】小林一輔著、「コア採取によるコンクリート構造物の劣化診断法」、森北出版株式会社、２００１年１２月２８日発行。
【非特許文献３】鈴木一孝、野尻陽一、松岡康訓共著、「コンクリートの組織構造の診断」、森北出版株式会社、１００３年９月３０日発行。
【非特許文献４】片脇清士著、「最新のコンクリート防食と補修技術」、山海堂株式会社、１９９９年９月１６日発行。
【非特許文献５】魚本健人監修、「コンクリート構造物の検査・診断−非破壊検査ガイドブック」、理工図書株式会社、２００３年８月１１日。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鉄筋コンクリート製橋梁に対する従来の維持管理、診断方法では、上述した打音検査または外観目視検査という非破壊検査、コンクリートコアの切り出しによる断面検査等という破壊検査が１〜２年に１回程度実施されていた。しかし、打音検査または外観目視検査等は官能検査であるため定性的であり且つ精度が低いという問題があった。検査は５年に１回程度の実施であったため、暴風雨等の緊急時に必要と考えられるリアルタイムな検査には対応できるものではないという問題があった。橋脚基礎部分の洗掘の進み方の推定は上述の衝撃振動法を用いるが、この方法は大掛かりな方法であるため日常的に橋梁の健全度データを収集できるものではないだけでなく、通常の振動以外の振動を必要とするものであるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、大型建造物の維持管理、診断方法に用いることができる客観的且つ定量的な信号処理方法等を提供することにある。
【０００９】
本発明の第二の目的は、大型建造物の維持管理、診断方法に用いることができる日常的且つリアルタイムで常時監視可能な信号処理方法等を提供することにある。
【００１０】
本発明の第三の目的は、大型建造物の維持管理、診断方法に用いることができる通常の振動を用いた信号処理方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の信号処理方法は、対象物の振動により発生した信号を信号処理装置により処理する信号処理方法であって、前記対象物の振動により発生した信号を、該対象物の複数の所定の位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された所定のセンサ群により受信する受信ステップと、前記受信ステップにより受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して前記対象物の固有振動数を取得する固有振動数取得ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断する診断ステップをさらに備えることができる。
【００１３】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記診断ステップは、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数を複数の時刻に亘り取得しておき、複数の固有振動数中の最大又は最小の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断することができる。
【００１４】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記対象物は橋脚であり、前記複数の所定の位置は該橋脚の上部と下部との間の２点以上の位置であるものとすることができる。
【００１５】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記所定のセンサ群は加速度センサ及び／又は速度センサであるものとすることができる。
【００１６】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記対象物の振動は、重錘衝撃、風力、車両のいずれか１以上によるものとすることができる。
【００１７】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記対象物の振動が車両によるものを含む場合、前記受信ステップは、前記対象物又は該対象物の周囲の１点以上の所定の位置であって前記複数の所定の位置と異なる位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された歪ゲージにより測定された値が所定の値を超えた時点から、該対象物の振動により発生した信号を該対象物の前記複数の所定の位置に設置された所定のセンサ群により受信することができる。
【００１８】
ここで、この発明の信号処理方法において、前記所定の方式は無線及び／又は有線であるものとすることができる。
【００１９】
この発明の信号処理プログラムは、対象物の振動により発生した信号を信号処理装置により処理するための信号処理プログラムであって、該信号処理装置のコンピュータに、前記対象物の振動により発生した信号を、該対象物の複数の第１の所定の位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された所定のセンサ群により受信する受信ステップ、前記受信ステップにより受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する抽出ステップ、前記抽出ステップにより抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して前記対象物の固有振動数を取得する固有振動数取得ステップを実行させるための信号処理プログラムである。
【００２０】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断する診断ステップをさらに備えることができる。
【００２１】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記診断ステップは、前記固有振動数取得ステップで取得した前記対象物の固有振動数を複数の時刻に亘り取得しておき、複数の固有振動数中の最大又は最小の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、該対象物の強度劣化を診断することができる。
【００２２】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記対象物は橋脚であり、前記複数の所定の位置は該橋脚の上部と下部との間の２点以上の位置であるものとすることができる。
【００２３】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記所定のセンサ群は加速度センサ及び／又は速度センサであるものとすることができる。
【００２４】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記対象物の振動は、重錘衝撃、風力、車両のいずれか１以上によるものとすることができる。
【００２５】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記対象物の振動が車両によるものを含む場合、前記受信ステップは、前記対象物又は該対象物の周囲の１点以上の所定の位置であって前記複数の所定の位置と異なる位置に設置され前記信号処理装置と所定の方式で接続された歪ゲージにより測定された値が所定の値を超えた時点から、該対象物の振動により発生した信号を該対象物の前記複数の所定の位置に設置された所定のセンサ群により受信することができる。
【００２６】
ここで、この発明の信号処理プログラムにおいて、前記所定の方式は無線及び／又は有線であるものとすることができる。
【００２７】
この発明の記録媒体は、本発明のいずれかまたは２以上の信号処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の信号処理方法等によれば、橋脚の振動により発生した信号を、橋脚の複数の所定の位置に設置され信号処理装置と所定の方式で接続された加速度センサおよび／または速度センサ等により受信する。振動は、重錘衝撃、風力、車両のいずれか１以上によるものである。所定の位置としては橋脚の上部と下部との間の２点以上の位置であることが好適である。次に、受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する。抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して橋脚の固有振動数を取得する。取得した橋脚の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、橋脚の強度劣化を診断する。この結果、大型建造物またはその構成要素の維持管理、診断方法に用いることができる客観的且つ定量的で、日常的且つリアルタイムで常時監視可能であり、通常の振動を用いた信号処理方法等を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、各実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
実施例１では、まず本発明の信号処理方法等について説明し、次に当該信号処理方法等の妥当性を確認するために行われたシミュレーションについて説明し、最後に当該信号処理方法等の妥当性を確認するために行われた現場実験について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施例１による信号処理方法等が用いられる環境を示す。図１において、符号１０は、大型構造物の一例である橋梁、２４、２６は橋梁１０を走行する車両、１２は橋梁１０の構成要素の一例であり橋梁１０を支える橋脚（対象物）、１６は橋梁１０の下部に取付けられた歪センサ、１４ａ、１４ｂおよび１４ｃは橋脚１２に取付けられた速度センサまたは加速度センサ等のセンサ群（所定のセンサ群。以下、「センサ１４ａ等」と言う。）、２０は信号処理装置、１８はセンサ１４ａ等と信号処理装置２０とを接続するケーブル、２２は衝撃振動実験で橋脚１２を矢印Ａ方向へ打撃するために用いられる重錘である。信号処理装置２０はパーソナルコンピュータＰＣに本発明の信号処理プログラムをインストールすることにより実現することができる。図１に示されるように、座標軸は水平方向がＸ軸（図１中、左方向を正とする。）、垂直方向がＹ軸（図１中、上方向を正とする。）、図１で紙面に垂直方向がＺ軸（図１中、奥行き方向を正とする。）とする。
【００３２】
図２は、本発明の実施例１における信号処理方法または信号処理プログラムの処理の流れをフローチャートで示す。図２に示されるように、まず、橋脚１２の振動により発生した信号を、橋脚１２の複数の所定の位置に設置され信号処理装置２０とケーブル１８（所定の方式）で接続されたセンサ１４ａ等により受信し、信号処理装置２０へ送る（受信ステップ。ステップＳ１０）。橋脚１２の振動の原因としては、図１に示されるように、重錘２２による矢印Ａ方向への衝撃による場合、Ｘ軸またはＺ軸方向等への風力による場合、車両２４また２６等の走行による場合、あるいはこれらのいずれか１以上による場合が考えられる。橋脚１２の複数の所定の位置としては、図１に示されるセンサ１４ａ、１４ｂおよび１４ｃが設置された位置のように、橋脚１２の上部と下部との間の２点以上の位置であることが好適である。図１では複数の所定の位置として３箇所示されているが、３箇所に限定されるものではない。センサ１４ａ等は加速度センサまたは速度センサであることが好適である。両センサを組合せ用いてもよい。加速度センサとしては、例えば圧電型加速度計（リオン株式会社（登録商標）製、ＰＶ−８５、ＰＶ−９３等）、サーボ型加速度計（株式会社東京測振製、ＶＳＥ−１５Ｄ）等を用いることができる。速度計は一般のものであればよい。速度計は加速度計より高価であるが、精度は高い。所定の方式としては、図１に示されるケーブル１８のような有線を用いてもよく、あるいは無線を用いてもよい。有線または無線を組合せ用いてもよい。無線を用いた無線センサネットワークを構成することが好適である。
【００３３】
次に、信号処理装置２０は受信ステップ（ステップＳ１０）により受信した複数の信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出する（抽出ステップ。ステップＳ１２）。独立成分分析（Independent Component Analysis : ＩＣＡ）とは、多変量（多次元）のデータの中から隠された因子または成分を見つけ出すための一手法である。より詳しくは、独立成分分析とは、２以上の独立な信号源からの信号が線形に混合されて観測される時、それらの観測された信号から元の互いに独立な信号を復元する手法である。適用するための条件として、信号源の信号は正規分布に従っているものではないこと（非ガウス的）、信号源の信号は互いに統計的に独立であることが必要である。信号を復元する際には、復元した信号の順番、大きさは問わないものとする。応用例としては、大勢の人が同時に話しているときにその中から特定の人の声を抽出する方法、携帯電話等で多数の電波が歪んで混線している場合、それらの電波を復元する方法、脳波または脳磁波などを脳の外部で観測して、脳の内部に発生している信号を分離して捉まえる方法等、種々の応用例がある。
【００３４】
独立成分分析の目的は、複数の観測される変数を統計的に独立な変数の線形結合として表現することである。観測変数から計算される独立な変数が独立成分である。ここでは、独立成分分析の基本概念を説明する。まず、原信号ｓ（ｔ）が式１で表されるベクトルで与えられるものとする。
【００３５】
【数１】
2007270552.tif 000003
【００３６】
原信号ｓ（ｔ）の各成分ｓｉ（ｔ）（ｉ＝１〜ｎ）の平均は０であり、各成分分ｓｉ（ｔ）は互いに独立であるものとする。このｎ個の原信号に対し、これらが線形和で混合された信号を式２で示される観測信号ｘ（ｔ）とする。
【００３７】
【数２】
2007270552.tif 000004
【００３８】
ここで、原信号ｓ（ｔ）と観測信号ｘ（ｔ）との関係は、混合行列Ａを用いて、式３のように表すことができる。
【００３９】
【数３】
2007270552.tif 000005
【００４０】
この混合行列Ａはｍ×ｎ（観測信号の次元数×独立信号の成分数）の行列である。独立成分分析において、原信号ｓ（ｔ）は観測信号ｘ（ｔ）からの線形変換により求めることができるものと考える。この復元行列をＷ、推定される原信号ｙ（ｔ）を、式４のように、
【００４１】
【数４】
2007270552.tif 000006
【００４２】
とすると、観測信号ｘ（ｔ）と推定される原信号ｙ（ｔ）との関係は、式５のように表される。
【００４３】
【数５】
2007270552.tif 000007
【００４４】
式５より、復元行列Ｗをみつけることで、推定される原信号ｙ（ｔ）を求めることができる。従って、独立成分分析は、独立成分および混合行列に関する知識を一切利用せずに、観測信号ｘ（ｔ）から独立成分を表す原信号ｓ（ｔ）を推定する手法、あるいは、観測信号ｘ（ｔ）から復元行列Ｗを推定する手法である。
【００４５】
信号処理装置２０が受信ステップ（ステップＳ１０）により受信した複数の観測信号の信号源（原信号）としては、上述のように重錘２２による矢印Ａ方向への衝撃等を原因とするＸ軸方向の橋脚１２の振動と、その他測定ノイズ成分および橋梁１０の他の構成要素の振動による成分（これもノイズ成分）等があるものと考えられる。これらの信号源からの信号を複数のセンサ１４ａ等により複数の観測信号として受信し、受信した複数の観測信号を独立成分分析により処理して、橋脚１２の固有振動成分を含む振動を１つ抽出する。
【００４６】
続いて、抽出ステップ（ステップＳ１２）により抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析して、橋脚１２の固有振動数を取得する（固有振動数取得ステップ。ステップＳ１４）。実施例１では、橋脚１２の固有振動成分を含む振動を１つ抽出し、当該振動をスペクトル分析して最も高い振動数を橋脚１２の固有振動数として得ることができる。
【００４７】
固有振動数取得ステップ（ステップＳ１４）で取得した橋脚１２の固有振動数と所定の基準値との比較に基づき、橋脚１２の強度劣化を診断する（診断ステップ。ステップＳ１６）。所定の基準値とは、橋脚１２が健全である場合に取得された固有振動数の標準値であり、以下の式６により求められる健全度指数（α）により、表１に基づいて強度劣化を診断することが好適である。健全度指数（α）および表１に関しては“鉄道総合技術研究所編、「建造物保守管理の標準・同解説（鋼構造物）」、１９８７年９月発行”を参照されたい。
【００４８】
【数６】
2007270552.tif 000008
【００４９】
【表１】
2007270552.tif 000009
【００５０】
表１に示されるように、健全度指数が０．７より低い場合は判定ランクがＡ１となり、「詳細な検査を行い、対策を考慮する。」ことになる。健全度指数が０．７より高く０．８５より低い場合は判定ランクがＡ２となり、「傾斜や洗掘など変状の進行性を監視する。」ことになる。一方、健全度指数が０．８５以上の場合は判定ランクがＢ以上となり、「現状では問題が少なく、健全と考えられる。」ことになる。固有振動数取得ステップ（ステップＳ１４）で取得した橋脚１２の固有振動数と予め信号処理装置２０のメモリに記録しておいた固有振動数の標準値とから健全度指数を求め、この健全度指数と予め信号処理装置２０のメモリに記録しておいた表１の内容との比較により、自動的に橋脚１２の強度劣化を診断することができる。すなわち、橋梁１０等のような大型建造物の維持管理、診断方法を客観的且つ定量的に行うことができる。
【００５１】
上述の診断ステップ（ステップＳ１６）は、固有振動数取得ステップ（ステップＳ１４）で取得した橋脚１２の固有振動数を複数の時刻に亘り取得しておき、複数の固有振動数中の最大または最小の固有振動数を用いて上述したような所定の基準値との比較を行うことにより、橋脚１２の強度劣化を診断することもできる。
【００５２】
上述したように、橋脚１２の振動の原因としては、重錘２２による矢印Ａ方向への衝撃による場合の他に、車両２４また２６等の走行による場合を含むケースが考えられる。このようなケースの場合、受信ステップ（ステップＳ１０）は、歪ゲージ１６により測定された値が所定の値を超えた時点から、橋脚１２の振動により発生した信号をセンサ１４ａ等により受信することもできる。歪ゲージ１６が設置される位置は、橋脚１２または橋脚１２の周囲の１点以上の所定の位置であって、センサ１４ａ等が設置された複数の所定の位置とは異なる位置である。歪ゲージ１６と信号処理装置２０とは上述した所定の方式で接続されているものとする。以上により、重錘２２による衝撃ではなく車両２４また２６等の走行による日常的且つ通常の振動を用い、センサ１４ａ等および歪センサ１６と接続された信号処理装置２０によるリアルタイムで常時監視可能な信号処理方法等を提供することができる。
【００５３】
次に、本発明の信号処理方法等の妥当性を確認するために行われたシミュレーションについて説明する。
【００５４】
１．有限要素法（Finite
Element Method : ＦＥＭ）による橋脚診断シミュレーション
１．１  ＦＥＭおよび解析プログラム
ＦＥＭとは、微分方程式を近似的に解くための数値解析の方法であり、複雑な形状・性質を持つ物体を単純な小部分に分割することにより近似し、全体の挙動を予測しようとするものである。ＦＥＭによる解析で得られる結果としては、応力、変位（歪）、振動特性、音特性、熱特性等が挙げられる。ＦＥＭの計算プロセスは、構造体を「要素」と「節点」とで構成されるメッシュに分割してモデル化し、節点の変位を未知数とした釣合い方程式を解き、節点変位から各要素の応力を算出するというものである。本シミュレーションでは、ＦＥＭの解析プログラムとしてＭＳＣ社のＭＳＣ（登録商標）．Ｍａｒｃを用いた。ＭＳＣ．Ｍａｒｃは１９７０年半ばから非線形有限要素解析用の汎用プログラムとして最も高く評価されてきたプログラムであり、複雑な構造を設計し、幾何学的挙動と材料の非線形の挙動とを組み込むことができ、ワークステーションからスーパーコンピュータまでほとんどのコンピュータで利用できるという利点を有している。
【００５５】
１．２  橋梁モデル
大型構造物の一例として橋梁モデルの作成を行った。図３は、解析に用いた対象橋梁である北九州市小倉北区の青嵐橋の位置を示す地図である（出典：http://map.yahoo.co.jp/pl?nl=33.49.50.908&el=130.52.41.438&la=1&sc=4&CE.x=244&CE.y=103）。図４（Ｂ）は青嵐橋の全景（橋面）図、図４（Ｃ）は青嵐橋の橋脚を示す図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示されるように、座標軸は水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、橋の側面方向（川に沿う方向）をＺ軸とする。以下、各図において座標軸は同様に用いる。表２は青嵐橋の構造の概要を示す。
【００５６】
【表２】
2007270552.tif 000010
【００５７】
図５（Ａ）ないし（Ｄ）はＦＥＭ（ＭＳＣ．Ｍａｒｃ）により作成した橋梁モデルを示す。橋梁上部の構造材料と下部の構造材料とはコンクリートと設定した。主桁の構造材料は鉄鋼と設定した。表３は詳細設定の材料パラメータを示す。
【００５８】
【表３】
2007270552.tif 000011
【００５９】
以上示した橋梁モデルに対して、重錘２２の衝撃による橋梁の振動、風力による橋梁の振動、車両による橋梁の振動の３種類の方法によって生じる橋梁の振動が、各々橋梁が健全の場合、構造劣化の場合、洗掘がある場合について、橋梁の振動状態がどのように変わるかということを上記ＦＥＭ解析プログラムを用いてコンピュータによりシミュレーション解析した。
【００６０】
１．３  重錘２２の衝撃による振動解析方法と解析結果
図６は、重錘２２の衝撃による振動試験の方法の概要を示す。図６で図１と同じ符号は同じ要素を示すため説明は省略する。図６に示されるように、重錘２２の衝撃による振動試験の方法は、約２００〜３００Ｎの重錘２２で橋梁１０の梁部分または柱（橋脚１２）を１０〜２０回程度打撃し、橋脚１２の振動により発生する応答波形をセンサ１４ａ等で測定し、ＰＣ２０に収録する。収録した応答波形のフーリエ解析を行い、フーリエスペクトルを求める。こうして得られた実測固有振動数と、固有振動数の標準値（既存の測定データから設定した固有振動数）あるいは設計上の固有振動数とから健全度指数（α）を求め、橋脚の健全度を判定する。コンピュータによるシミュレーションでは、ノイズがないため、橋脚１２を３００Ｎの荷重で1回のみ打撃した。打撃部位は、橋脚１２の高さ５．５ｍと橋脚１２の高さ４．５ｍの２箇所とした。図７（Ａ）は橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５への打撃を示し、図７（Ｂ）は橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５への打撃を示す。
【００６１】
１．３．１  橋梁１０が健全の場合
橋梁１０が健全の場合に、橋脚１２を重錘２２で打撃した解析の結果について説明する。図８（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２による打撃を受け、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図８（Ａ）ないし（Ｅ）において、振動による変位の大きさは各図中左の色グラフに示されるように、上へ行くほど（明るくなるほど）大きくなり、下へ行くほど（暗くなるほど）小さくなる。変位の単位はｍｍである。以下、各変位コンター図においても同様である。図８（Ａ）ないし（Ｅ）に示されるように、時間の経過につれて変位が広がっていくことがわかる。
【００６２】
図９は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を打撃してからの橋脚１２の変位履歴プロットを示す。図９において、横軸は時間であり、縦軸は変位量である。以下、各変位履歴プロットを示す図において同様である。図９中のプロットの色分けは橋脚１２中の（センサ１４ａ等の設置）場所を示す。図９の各センサ１４ａ等による観測信号に示されるように、各場所が周期的に振動していることがわかる。結果は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００１５５３ｍｍである。
【００６３】
図１０は、観測信号から抽出された独立な振動応答、すなわち独立成分分析結果を示す。図１０において、横軸および縦軸は図９と同様である。以下、各独立成分分析結果を示す図において同様である。図１１は、図１０に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図１１において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は変位量である。以下、各独立成分のスペクトル解析結果を示す図において同様である。図１１に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２１８４Ｈｚである。
【００６４】
橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５に重錘２２による打撃を受けた場合についても同様にシミュレーション解析を行った。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５に重錘２２を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００１４５ｍｍであり、高さ５．５ｍの場合と比べると、橋脚１２の最大変位量が小さくなった。橋脚１２の固有振動数は大体０．２１８４Ｈｚであり、高さ５．５ｍの場合と同じ結果となった。従って、橋脚１２が健全の場合には、重錘２２による衝撃の位置の高さの変化に伴い、橋脚１２の最大変位量は大きくなるが、橋脚の固有振動数はほぼ一致した。
【００６５】
１．３．２  橋梁１０が構造劣化の場合
重錘２２の打撃の部位は健全の場合と同じように高さ５．５ｍと４．５ｍの位置であるが、材料パラメータのコンクリート材料のヤング率を２．７Ｅ０４Ｎ／ｍｍ２から２．５Ｅ０４Ｎ／ｍｍ２へ変更した。図１２（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２による打撃を受け、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図１３は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を打撃してからの橋脚１２の変位履歴プロットを示す。結果は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００１７９３ｍｍである。健全の場合の結果と比べると、橋脚１２の最大変量は大きくなる。図１４は、独立成分分析結果を示す。図１５は、図１４に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図１５に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．１９５３Ｈｚである。健全の場合の結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００６６】
橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５に重錘２２による打撃を受けた場合についても同様にシミュレーション解析を行った。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５に重錘２２を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００１６１５ｍｍであり、健全の場合の結果と比べると、橋脚の最大変量は大きくなる。橋脚１２の固有振動数は大体０．１９５３Ｈｚであり、健全の場合の結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。従って、橋梁１０が経年劣化の場合には、橋脚１２の最大変位量は大きくなるが、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００６７】
１．３．３  洗掘が発生する場合
次に、橋脚１２に洗掘が発生する場合に、橋脚１２を重錘２２で打撃した解析の結果を説明する。図１６は洗掘について説明するための図である。図１６に示されるように、洗掘とは橋脚１２の上流側（図１６の左側）の川底が掘られる現象のことである。洗掘は構造物の安全性に影響を与える重大な問題である。洗掘がある場合の重錘２２による打撃の部位は健全の場合と同じ位置である。
【００６８】
図１７（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２による打撃を受け、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図１８は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を打撃してからの橋脚１２の変位履歴プロットを示す。結果は、橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００１７９９ｍｍである。健全の場合の結果と比べると、橋脚１２の最大変量は大きくなる。図１９は、独立成分分析結果を示す。図２０は、図１９に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図２０に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２０５０Ｈｚである。健全の場合の結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００６９】
橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５に重錘２２による打撃を受けた場合についても同様にシミュレーション解析を行った。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋脚１２の高さ４．５ｍの部位Ｐ４．５に重錘２２を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００１５８７ｍｍであり、健全の場合の結果と比べると、橋脚の最大変量は大きくなる。橋脚１２の固有振動数は大体０．２０５０Ｈｚであり、健全の場合の結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。従って、橋梁１０に洗掘が発生する場合には、橋脚１２の最大変位量は大きくなるが、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。表４は、重錘２２の衝撃による振動解析の結果をまとめて示す。
【００７０】
【表４】
2007270552.tif 000012
【００７１】
１．４  風力の衝撃による振動解析方法と解析結果
常時微振動法は橋梁１０の風等の自然の力または地盤振動による微小振動をランダム振動として計測する。このため、加振手段を必要とせず、供用中の橋梁の診断に適している。振動振幅は小さいため、測定の振幅依存性、温度依存性等を考慮する必要がある。常時微振動から固有振動特性を分析する方法は、外力を定常ランダムと仮定し、基本的には衝撃振動法と同様の考え方で行う。
【００７２】
図２１（Ａ）はコンピュータ・シミュレーション解析において、橋梁がＺ方向の風を受けた場合を示し、図２１（Ｂ）は橋梁がＸ方向の風を受けた場合を示し、図２１（Ｃ）は境界条件を示す。
【００７３】
１．４．１  橋梁１０が健全の場合
図２２（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図２３は、橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す。結果は、橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００２３６６ｍｍである。図２４は、独立成分分析結果を示す。図２５は、図２４に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図２５に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２３４３Ｈｚである。
【００７４】
橋梁１０全体が２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合についても同様にシミュレーション解析を行った。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋梁１０全体が２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は各々０．００９４６２ｍｍ、０．０２１２９ｍｍ、０．０３７８５ｍｍであった。従って、風速度が大きくなるとともに、橋脚１２の最大変位量も大きくなる。スペクトル解析の結果、橋梁１０全体が２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の固有振動数は、共に０．２３４３Ｈｚである。
【００７５】
風速度を０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓへ段々大きくし、次に小さくした場合に、橋梁１０の振動がどう変わるかをシミュレーションした。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋脚１２の最大変位量は０．０２９７７ｍｍである。橋梁１０が１０秒間で同じ４０ｍ／ｓの風速度を受けた結果と比べると、橋脚の最大変位量は小さくなる。スペクトル解析の結果、橋脚１２の固有振動数は０．２４４１Ｈｚである。橋梁１０が１０秒間で同じ風速度を受けた結果と比べると、橋脚の固有振動数はあまり差がない。
【００７６】
図２６（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図２７は、橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す。結果は、橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．００６５９１ｍｍである。図２８は、独立成分分析結果を示す。図２９は、図２８に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図２９に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．３７１Ｈｚである。
【００７７】
橋梁１０全体が２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合についても同様にシミュレーション解析を行った。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋梁１０全体が２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は各々０．００２６３６ｍｍ、０．０００５９３２ｍｍ、０．０１９５５ｍｍであった。従って、風速度が大きくなるとともに、橋脚１２の最大変位量も大きくなる。スペクトル解析の結果、橋梁１０全体が２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の固有振動数は、共に０．３７１Ｈｚである。
【００７８】
風速度を０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓへ段々大きくし、次に小さくした場合に、橋梁１０の振動がどう変わるかをシミュレーションした。変位コンター図、変位履歴プロット、独立成分分析結果および独立成分のスペクトル解析結果の各図は省略する。結果は、橋脚１２の最大変位量は０．００５７６２ｍｍである。橋梁１０が１０秒間で同じ４０ｍ／ｓの風速度を受けた結果と比べると、橋脚の最大変位量は小さくなる。スペクトル解析の結果、橋脚１２の固有振動数は０．１３３３Ｈｚである。橋梁１０が１０秒間で同じ風速度を受けた結果と比べると、橋脚の固有振動数は小さくなる。
【００７９】
１．４．２  橋梁１０が劣化の場合
材料パラメータのコンクリート材料のヤング率を２．７Ｅ０４Ｎ／ｍｍ２から２．５Ｅ０４Ｎ／ｍｍ２へ変更した。図３０（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図３１は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す。結果は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．０４４１３ｍｍである。橋梁１０が健全の場合に、橋梁１０が４０ｍ／ｓのZ方向の風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚の最大変位量は大きくなる。図３２は、独立成分分析結果を示す。図３３は、図３２に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図３２に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２２４６Ｈｚである。橋梁１０が健全の場合に、橋梁１０がZ方向、４０ｍ／ｓの風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００８０】
図３４（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図３５は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す。結果は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．０１２２６ｍｍである。図３６は、独立成分分析結果を示す。図３７は、図３６に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図３７に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．３５１６Ｈｚである。橋梁１０が健全の場合に、橋脚１２がＸ方向、４０ｍ／ｓの風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。従って、橋梁１０が劣化の場合には、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚の固有振動数が小さくなる。
【００８１】
１．４．３  洗掘が発生する場合
次に、橋脚１２に洗掘が発生する場合に、橋梁１０がＺ方向、Ｘ方向、４０ｍ／ｓの風速度を１０秒間続けて解析した結果を説明する。図３８（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図３９は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す。結果は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．０４３８１ｍｍである。橋梁１０が健全の場合に、橋脚がＺ方向、４０ｍ／ｓの風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚１２の最大変位量は大きくなる。図４０は、独立成分分析結果を示す。図４１は、図４０に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図４１に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２２４６Ｈｚである。橋梁１０が健全の場合に、橋梁１０がＺ方向、４０ｍ／ｓの風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００８２】
図４２（Ａ）ないし（Ｅ）は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図４３は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す。結果は、橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合、橋脚１２の最大変位量は０．０１２６７ｍｍである。橋梁１０が健全の場合に、橋脚１２がＸ方向、４０ｍ／ｓの風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚の最大変位量は大きくなる。図４４は、独立成分分析結果を示す。図４５は、図４４に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図４５に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２２４６Ｈｚである。橋梁１０が健全の場合に、橋脚１２がＸ方向、４０ｍ／ｓの風速度を受けて解析した結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。従って、橋脚１２は洗掘が発生した場合には、最大変位量が大きくなり、固有振動数は小さくなる。表５は、風速度による振動解析の結果をまとめて示す。
【００８３】
【表５】
2007270552.tif 000013
【００８４】
１．５  車両による振動解析方法と解析結果
車両走行実験は橋梁１０の強度・機能面での評価を行うために、試験車両走行時に生じる構造物の応力・変位・加速度等を計測する実験である。車両走行法は試験車両を通常路面に一定速度で走行させる場合、路面上に段差をつけて走行させる場合、さらに数台の車両を連行して走行させる場合、および一般車両走行時のランダム振動を計測する場合等がある。減衰自由振動を測定する場合は車両走行直後の残留振動を測定する。コンピュータ・シミュレーションでは、荷重３ｔの車が４０ｋｍ／ｈの速度で橋梁１０を通過すると仮定し、重錘２２による衝撃試験と同様に、橋梁が健全の場合、構造劣化の場合、洗掘が発生する場合について、車両が通過する時に橋梁１０の振動状態がどのように変わるかを解析した。
【００８５】
１．５．１  橋梁１０が健全の場合
図４６（Ａ）ないし（Ｅ）は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図４７は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位履歴プロットを示す。結果は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００６２８９ｍｍである。図４８は、独立成分分析結果を示す。図４９は、図４８に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図４８に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．２０８３Ｈｚである。
【００８６】
１．５．２  橋梁１０が劣化の場合
材料パラメータのコンクリート材料のヤング率を２．７Ｅ０４Ｎ／ｍｍ２から２．５Ｅ０４Ｎ／ｍｍ２へ変更した。図５０（Ａ）ないし（Ｅ）は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図５１は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位履歴プロットを示す。結果は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００７２４４ｍｍである。橋梁１０が健全の場合に解析した結果と比べると、橋脚１２の最大変位量は大きくなる。図５２は、独立成分分析結果を示す。図５３は、図５２に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図５３に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．１８３３Ｈｚである。橋梁１０が健全の場合に解析した結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００８７】
１．５．３  洗掘が発生する場合
図５４（Ａ）ないし（Ｅ）は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の、各々０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒時経過後の橋脚１２の変位コンター図を示す。図５５は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位履歴プロットを示す。結果は、３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合、橋脚１２の最大変位量は０．００００６９４６ｍｍである。橋梁１０が健全の場合に解析した結果と比べると、橋脚１２の最大変位量は大きくなる。図５６は、独立成分分析結果を示す。図５７は、図５６に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。図５７に示されるように、橋脚１２の固有振動数は大体０．１９１７Ｈｚである。橋梁１０が健全の場合に解析した結果と比べると、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。従って、橋脚１２は洗掘が発生した場合には、最大変位量が大きくなり、固有振動数が小さくなる。表６は、車両による振動解析の結果をまとめて示す。
【００８８】
【表６】
2007270552.tif 000014
【００８９】
１．６  結果
コンピュータ・シミュレーション解析した結果から、重錘２２による衝撃、風圧、車両の振動等の外力によって生じる振動により、橋梁１０の全体構造の振動挙動が明らかになった。以下にまとめて示す。
【００９０】
（１）重錘２２の衝撃による振動解析の結果により、重錘２２の衝撃の位置の高さの変化に伴い、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚１２の固有振動数はほぼ一致した。従って、センサ１４ａ等の配置は橋脚１２の上部と下部との間の２点以上の位置とすることが好適である。年と共に材料が劣化した場合には、橋脚１２の最大変位量は大きくなるが、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。洗掘が発生した場合には、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚１２の固有振動数は小さくなる。
【００９１】
（２）風力による振動解析の結果により、風速度が大きくなるほど、橋脚１２の最大変位量が大きくなが、橋脚の固有振動数は大体同じである。年と共に材料が劣化した場合には、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚１２の固有振動数が小さくなる。洗掘が発生した場合には、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚の固有振動数が小さくなる。
【００９２】
（３）車両による振動解析の結果により、年と共に材料が劣化した場合には、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚１２の固有振動数が小さくなる。洗掘が発生した場合には、橋脚１２の最大変位量が大きくなり、橋脚１２の固有振動数が小さくなる。
【００９３】
以上より、コンピュータ・シミュレーション解析した結果、橋脚１２の複数の箇所（センサ１４ａ等の箇所）で計測した信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出し、抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析することにより、橋脚１２の固有振動数を得ることができることが確認された。橋脚１２の劣化（強度の変化）、洗掘の発生により、固有振動数が変化することも確認された。取得した橋脚１２の固有振動数と固有振動数の標準値との比較に基づき健全度指数（α）を求めることにより、当該健全度指数（α）により橋脚１２の強度劣化を診断することができる。すなわち、本発明の信号処理方法等により橋脚１２の強度劣化を診断することができる。
【００９４】
２．現場実験による確認
２．１  現場実験方法
測定機器は上述した速度計、加速度計を用いる。測点の位置は、橋脚１２の固有振動数および振動モードが把握できる橋脚１２天端の橋軸直角方向・鉛直方向の２成分、中間および下端の橋軸直角方向を加速度計にて測定する。同時に従来の衝撃振動試験で使用する速度計により橋脚１２天端の橋軸直角方向・鉛直方向の２成分を検証のために測定する。橋脚１２の固有振動検出においてノイズとなる上部工の固有振動、車両走行振動を特定するために、測定対象橋脚１２の前後の支間中央および支点上（橋脚１２上）の鉛直方向成分を、橋脚１２および橋梁１０の挙動と振動への影響とを確認するために、橋梁１０両端の橋軸方向・鉛直方向の２成分を測定する。
【００９５】
図５８はＰ１橋脚１２の外乱振動測定の測定概要を示す図であり、図５９はＰ１橋脚１２の１−１断面図である。図５８および５９で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図５８および５９において、「１ｃｈ：Ａ−１ｚ」等の１ｃｈはチャンネル、Ａ―１ｚはセンサＮｏ．を示し、色付き四角印は加速度センサ（鉛直）、三角印は加速度センサ（橋軸）、白丸印は速度センサ（橋軸鉛直）、色付き白丸印は加速度センサ（橋軸鉛直）、白四角印は速度センサ（鉛直）を示す。図６０は歪ゲージ１６の設置概要を示す図であり、図６１は加速度センサ１４ａ等の設置概要を示す図である。表７は図５８および５９に示される橋脚１２の測定箇所一覧を示す。
【００９６】
【表７】
2007270552.tif 000015
【００９７】
２．２  現場実験結果の解析
現場で車両走行によって生じる振動から、独立成分分析により抽出した固有振動数の結果を説明する。１２チャンネルの加速度センサと２チャンネルの速度センサとを貼り付けて計測したが、本明細書では、その内の一部のセンサにより実際に計測した振動数について説明する。
【００９８】
２．２．１  大型車による振動
まず、大型車の通過によって生じる振動を独立成分分析した結果について説明する。具体的には、加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）と、４チャンネルの２径間中央（鉛直）と、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）からとった振動とを受信し、これらを独立成分分析して抽出した固有振動数を比較し、解析手法（本発明の信号処理方法等）の妥当性を検証する。
【００９９】
図６２は、大型車による振動が加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）と、４チャンネルの２径間中央（鉛直）とからとった振動を示す。図６２で、横軸は時間、縦軸は変位量を示す。以下同様である。図６３は、図６２で示される振動を独立成分分析した結果を示す。図６４は、図６３により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。結果とて、抽出した橋梁１２の固有振動数は４．０５２７Ｈｚである。
【０１００】
図６５は、同様に大型車が通過した時、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）とからとった振動を示す。図６６は、図６５で示される振動を独立成分分析した結果を示す。図６７は、図６６により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。結果とて、抽出した橋梁１２の固有振動数は３．４６６７Ｈｚである。加速度計から抽出した固有振動数と比べて大きい差が見られない。
【０１０１】
２．２．２  ２ｔダンプ車による振動
次に、２ｔダンプ車の通過によって生じる振動を独立成分分析した結果について説明する。測定点は大型車の場合と同様である。図６８は、２ｔ車による振動が加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）と、４チャンネルの２径間中央（鉛直）とからとった振動を示す。図６９は、図６８で示される振動を独立成分分析した結果を示す。図７０は、図６９により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。結果とて、抽出した橋梁１２の固有振動数は４．０５２７Ｈｚである。
【０１０２】
図７１は、同様に２ｔ車が通過した時、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）とからとった振動を示す。図７２は、図７１で示される振動を独立成分分析した結果を示す。図７３は、図７２により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。結果とて、抽出した橋梁１２の固有振動数は４．００４Ｈｚである。加速度計から抽出した固有振動数と比べるとほぼ同じである。
【０１０３】
２．２．３  ４ｔダンプ車による振動
次に、４ｔダンプ車の通過によって生じる振動を独立成分分析した結果について説明する。測定点は大型車、２ｔダンプ車の場合と同様である。図７４は、４ｔ車による振動が加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）と、４チャンネルの２径間中央（鉛直）とからとった振動を示す。図７５は、図７４で示される振動を独立成分分析した結果を示す。図７６は、図７５により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。結果とて、抽出した橋梁１２の固有振動数は４．０５２７Ｈｚである。
【０１０４】
図７７は、同様に４ｔ車が通過した時、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）とからとった振動を示す。図７８は、図７７で示される振動を独立成分分析した結果を示す。図７９は、図７８により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す。結果とて、抽出した橋梁１２の固有振動数は４．０５２７Ｈｚである。加速度計から抽出した固有振動数と比べるとほぼ一致した。
【０１０５】
２．３  結果と考察
表８は、現場実験の結果をまとめて示す。
【０１０６】
【表８】
2007270552.tif 000016
【０１０７】
表１に示されるように、大型車、２ｔダンプ車、４ｔダンプ車で固有振動数はあまり差がないということが判明した。現場実験により実際に得た振動データに基づく固有振動数とコンピュータ・シミュレーション解析により得た固有振動数の結果とを比較すると、橋脚の固有振動数にはやや差がある。コンクリート構造物はコンクリートと鉄筋および鉄骨等の補強材との複合体であるが、コンピュータ・シミュレーションする際に、橋梁１０の上部、下部の構造材料ともコンクリートと設定したため、橋梁１０の強度、剛性が実際のＰ１橋梁１０より低いものとなっていることが原因であると思われる。従って、コンピュータ・シミュレーションにおける境界条件、材料パラメータ等の設定を実際のＰ１橋梁１０の状況に近づけることにより両者の差異は解消するものと考えられる。
【０１０８】
以上より、本発明の信号処理方法等によれば、橋脚１２の複数の箇所（センサ１４ａ等の箇所）で計測した信号を独立成分分析により処理して１つ以上の独立成分を抽出し、抽出した１つ以上の独立成分をスペクトル分析することにより、橋脚１２の固有振動数を得ることができることが、コンピュータ・シミュレーションおよび現場実験を通して確認された。取得した橋脚１２の固有振動数と固有振動数の標準値との比較に基づき健全度指数（α）を求めることにより、当該健全度指数（α）により橋脚１２の強度劣化を診断することができる。すなわち、本発明の信号処理方法等により橋脚１２の強度劣化を診断することができる。
【０１０９】
３．ノイズに関する補足
上述のコンピュータ・シミュレーション解析する場合には、ノイズが考慮されていない状態で橋梁１０の固有振動数がとられた。しかし、実際に現場で計測するときにはノイズが存在する。そこで、コンピュータ・シミュレーション解析してから得られた振動応答にノイズを加え、独立成分分析により、固有振動数がとれるかどうかを解析した。
【０１１０】
図８０（Ａ）はコンピュータ・シミュレーション解析してから得られたノイズがない場合の振動応答を示す。一方、図８０（Ｂ）は上記計測した振動応答に乱数０〜０．０１を加えた場合の振動応答を示す。図８０（Ａ）と８０（Ｂ）とを比較すると、振動波形は大体同じである。乱数０．０３〜−０．０３を加えた場合、乱数０〜０．１を加えた場合についても検討したが、いずれも振動波形は少し乱れが出るものの、振動波形の計測には問題がない。
【０１１１】
図８１（Ａ）は図８０（Ａ）の振動応答をスペクトル解析した結果を示し、図８１（Ｂ）は図８０（Ｂ）の振動応答をスペクトル解析した結果を示す。解析した結果から観察すると、固有振動数は同じである。従って、ノイズが小さい場合、橋梁１０の固有振動数は有効に計測できる。
【０１１２】
４．無線センサに関する補足
上述したように、センサ１４ａ等と信号処理装置２０との接続は無線センサネットワークによることが好適である。しかし、無線センサネットワークよってとらえた振動応答を同時に伝送することは難しい点があるため、計測した振動応答を伝送する時には、一つ一つ伝送する必要がある。そこで、橋梁１０の固有振動数が同時に伝送される場合と同じであるかどうかを検証した。すなわち、振動応答が同時に伝送される場合と遅れて伝送される場合とを比較し、固有振動数がかわるかどうかを検証した。検証では、３チャンネルのセンサ、５チャンネルのセンサ、１２チャンネルのセンサにより計測された振動応答が遅れて伝送される場合と同時に伝送される場合とを比較した。図８２（Ａ）および（Ｂ）は、各々、３チャンネルのセンサが計測した振動応答の伝送が遅れて伝送される場合と同時に伝送される場合とを独立成分分析した解析の結果を示す。５チャンネルのセンサ、１２チャンネルの場合についての結果は省略する。図８３（Ａ）および８３（Ｂ）は、各々、図８２（Ａ）および８２（Ｂ）の結果をスペクトル解析した結果を示す。図８３（Ａ）および８３（Ｂ）に示されるように、計測した振動応答が遅れて伝送される場合であっても、同時に伝送される場合と比較して固有振動数は変わらないことがわかった。従って、振動応答が遅れて伝送された場合でも、橋梁１０の固有振動数の算定には影響が小さいことが検証された。この結果、センサ１４ａ等と信号処理装置２０との接続は無線センサネットワークによることが好適であることが明らかになった。
【実施例２】
【０１１３】
図８４は、上述した実施例を実現するための本発明のコンピュータ・プログラム（信号処理プログラム）を実行する信号処理装置２０のコンピュータの内部回路３０を示すブロック図である。図８４に示されるように、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、画像制御部３６、コントローラ３７、入力制御部３９および外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）部４１はバス４２に接続されている。図８４において、上述の本発明のコンピュータ・プログラムは、ＲＯＭ３２、ディスク３８ａ、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＤＶＤ３８ｎ等の記録媒体（脱着可能な記録媒体を含む）に記録されている。ディスク３８ａには上述した固有振動数の標準値、健全度指数と判定とを示す表１の内容等が記録されている。本発明のコンピュータ・プログラムは、ＲＯＭ３２からバス４２を介し、またはディスク３８ａ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ３８ｎ等の記録媒体からコントローラ３７を経由してバス４２を介しＲＡＭ３３へロードされる。入力制御部３９はマウス、キーボード等の入力操作部４０と接続され入力制御等を行う。画像メモリであるＶＲＡＭ３５は表示装置３４の少なくとも一画面分のデータ容量に相当する容量を有しており、画像制御部３６はＶＲＡＭ３５のデータを画像データへ変換して表示装置３４へ送出する機能を有している。外部Ｉ／Ｆ部４１は、センサ１４ａ等と通信する際の入出力インタフェース機能を有する。
【０１１４】
上述のようにＣＰＵ３１が本発明のコンピュータ・プログラムを実行することにより、本発明の目的を達成することができる。当該コンピュータ・プログラムは上述のようにＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ３８ｎ等の記録媒体の形態でコンピュータＣＰＵ３１に供給することができ、当該コンピュータ・プログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ３８ｎ等の記録媒体も同様に本発明を構成することになる。当該コンピュータ・プログラムを記録した記録媒体としては上述された記録媒体の他に、例えばメモリ・カード、メモリ・スティック、光ディスク、ＦＤ等を用いることができる。
【実施例３】
【０１１５】
実施例１では、対象物として橋梁１０の構成要素である橋脚１２を取り上げて説明した。しかし、対象物として橋梁１０全体を取り上げた場合であっても、本発明の信号処理方法等を同様に適用することができ、橋梁１０の劣化診断を行なうことができる。すなわち、大型構造物の構成要素だけではなく、大型構造物自体に対しても本発明の信号処理方法等を同様に適用することができ、大型構造物の劣化診断を行なうことができる。この場合、センサ１４ａ等は橋梁１０（大型構造物）全体に設置されることになる。大型構造物としてビルを想定すると、ビルの振動が車両によるものを含む場合、歪ゲージ１６はビル自体に設置するだけではなく、ビルの周囲の地面等に設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の活用例として、大型構造物、例えば橋梁、ビル、トンネル、ダム、擁壁等道路構造物、桶門・桶管等河川構造物、港湾構造物、上下水道施設等自体およびこれらの構成要素への適用が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施例１による信号処理方法等が用いられる環境を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における信号処理方法または信号処理プログラムの処理の流れ示すフローチャートである。
【図３】解析に用いた対象橋梁である北九州市小倉北区の青嵐橋の位置を示す地図である。
【図４】青嵐橋の全景等を示す図である。
【図５】ＦＥＭ（ＭＳＣ．Ｍａｒｃ）により作成した橋梁モデルを示す図である。
【図６】重錘２２の衝撃による振動試験の方法の概要を示す図である。
【図７】橋脚１２の高さ５．５ｍ部位Ｐ５．５、高さ４．５ｍ部位Ｐ４．５への各打撃を示す図（健全の場合）である。
【図８】橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２による打撃を受けた結果の橋脚１２の変位コンター図（健全の場合）である。
【図９】橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を打撃してからの橋脚１２の変位履歴プロットを示す図（健全の場合）である。
【図１０】観測信号から抽出された独立な振動応答、すなわち独立成分分析結果を示す図（健全の場合）である。
【図１１】図１０に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（健全の場合）である。
【図１２】橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２による打撃を受けた結果の橋脚１２の変位コンター図（劣化の場合）である。
【図１３】橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を打撃してからの橋脚１２の変位履歴プロットを示す図（劣化の場合）である。
【図１４】独立成分分析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図１５】図１４に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図１６】洗掘について説明するための図である。
【図１７】橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２による打撃を受けた結果の橋脚１２の変位コンター図（洗掘の場合）である。
【図１８】橋脚１２の高さ５．５ｍの部位Ｐ５．５に重錘２２を打撃してからの橋脚１２の変位履歴プロットを示す図（洗掘の場合）である。
【図１９】独立成分分析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図２０】図１９に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図２１】橋梁がＺ方向の風を受けた場合等を示す図である。
【図２２】橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合の変位コンター図（健全の場合）である。
【図２３】橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す図（健全の場合）である。
【図２４】独立成分分析結果を示す図（健全の場合）である。
【図２５】図２４に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（健全の場合）である。
【図２６】橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合の変位コンター図（健全の場合）である。
【図２７】橋梁１０全体が１０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す図（健全の場合）である。
【図２８】独立成分分析結果を示す図（健全の場合）図である。
【図２９】図２８に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（健全の場合）図である。
【図３０】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合の変位コンター図（劣化の場合）である。
【図３１】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す図（劣化の場合）である。
【図３２】独立成分分析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図３３】図３２に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図３４】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合の変位コンター図（劣化の場合）である。
【図３５】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す図（劣化の場合）である。
【図３６】独立成分分析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図３７】図３６に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図３８】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けた場合の変位コンター図（洗掘の場合）である。
【図３９】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＺ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す図（洗掘の場合）である。
【図４０】独立成分分析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図４１】図４０に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図４２】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けた場合の変位コンター図（洗掘の場合）である。
【図４３】橋梁１０全体が４０ｍ／ｓでＸ方向の風速度を受けてからの変位履歴プロットを示す図（洗掘の場合）である。
【図４４】独立成分分析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図４５】図４４に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図４６】３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位コンター図（健全の場合）である。
【図４７】３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位履歴プロットを示す図（健全の場合）である。
【図４８】独立成分分析結果を示す図（健全の場合）である。
【図４９】図４８に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（健全の場合）である。
【図５０】３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位コンター図（劣化の場合）である。
【図５１】３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位履歴プロットを示す図（劣化の場合）である。
【図５２】独立成分分析結果を示す図（劣化の場合）である。
【図５３】図５２に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（劣化の場合）である。化の場合）である。
【図５４】３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位コンター図（洗掘の場合）である。
【図５５】３ｔの車両が４０ｋｍ／ｈで橋梁１０を通過した場合の変位履歴プロットを示す図（洗掘の場合）である。
【図５６】独立成分分析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図５７】図５６に示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図（洗掘の場合）である。
【図５８】Ｐ１橋脚１２の外乱振動測定の測定概要を示す図である。
【図５９】Ｐ１橋脚１２の１−１断面図である。
【図６０】歪ゲージ１６の設置概要を示す図である。
【図６１】加速度センサ１４ａ等の設置概要を示す図である。
【図６２】大型車による振動が加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）、４チャンネルの２径間中央（鉛直）からとった振動を示す図である。
【図６３】図６２で示される振動を独立成分分析した結果を示す図である。
【図６４】図６３により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図である。
【図６５】大型車が通過した時、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）とからとった振動を示す図である。
【図６６】図６５で示される振動を独立成分分析した結果を示す図である。
【図６７】図６６により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図である。
【図６８】２ｔ車による振動が加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）、４チャンネルの２径間中央（鉛直）からとった振動を示す図である。
【図６９】図６８で示される振動を独立成分分析した結果を示す図である。
【図７０】図６９により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図である。
【図７１】２ｔ車が通過した時、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）とからとった振動を示す図である。
【図７２】図７１で示される振動を独立成分分析した結果を示す図である。
【図７３】図７２により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図である。
【図７４】４ｔ車による振動が加速度計の１チャンネルの１径間中央と、２チャンネルの１径間端部（Ｐ１橋脚１２上）（鉛直）、４チャンネルの２径間中央（鉛直）からとった振動を示す図である。
【図７５】図７４で示される振動を独立成分分析した結果を示す図である。
【図７６】図７５により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図である。
【図７７】４ｔ車が通過した時、速度計の１３チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（橋軸直角）と、１４チャンネルのＰ１橋脚１２天端中央速度（鉛直）とからとった振動を示す図である。
【図７８】図７７で示される振動を独立成分分析した結果を示す図である。
【図７９】図７８により示される独立成分のスペクトル解析結果を示す図である。
【図８０】ノイズがない場合とノイズを考慮した場合の振動応答を示す図である。
【図８１】図８０の振動応答をスペクトル解析した結果を示す図である。
【図８２】３チャンネルのセンサが計測した振動応答の伝送が遅れて伝送される場合と同時に伝送される場合とを各々独立成分分析した解析の結果を示す図である。
【図８３】図８２の結果をスペクトル解析した結果を示す図である。
【図８４】本発明のコンピュータ・プログラム（信号処理プログラム）を実行する信号処理装置２０のコンピュータの内部回路３０を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  橋梁、  １２  橋脚、  １４ａ、１４ｂ、１４ｃ  センサ、  １６  歪センサ、１８  ケーブル、  ２０  信号処理装置、  ２２  重錘、  ２４、２６  車両、  ３０  内部回路、  ３１  ＣＰＵ、  ３２  ＲＯＭ、  ３３  ＲＡＭ、  ３４  表示装置、  ３５  ＶＲＡＭ、  ３６  画像制御部、  ３７  コントローラ、  ３８ａ  ディスク、  ３８ｎ  ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、  ３９  入力制御部、  ４０  入力操作部、  ４１  外部Ｉ／Ｆ部、  ４２  バス。
【図１】
2007270552.tif 000017
【図２】
2007270552.tif 000018
【図８４】
2007270552.tif 000019
【図３】
2007270552.tif 000020
【図４】
2007270552.tif 000021
【図５】
2007270552.tif 000022
【図６】
2007270552.tif 000023
【図７】
2007270552.tif 000024
【図８】
2007270552.tif 000025
【図９】
2007270552.tif 000026
【図１０】
2007270552.tif 000027
【図１１】
2007270552.tif 000028
【図１２】
2007270552.tif 000029
【図１３】
2007270552.tif 000030
【図１４】
2007270552.tif 000031
【図１５】
2007270552.tif 000032
【図１６】
2007270552.tif 000033
【図１７】
2007270552.tif 000034
【図１８】
2007270552.tif 000035
【図１９】
2007270552.tif 000036
【図２０】
2007270552.tif 000037
【図２１】
2007270552.tif 000038
【図２２】
2007270552.tif 000039
【図２３】
2007270552.tif 000040
【図２４】
2007270552.tif 000041
【図２５】
2007270552.tif 000042
【図２６】
2007270552.tif 000043
【図２７】
2007270552.tif 000044
【図２８】
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【図２９】
2007270552.tif 000046
【図３０】
2007270552.tif 000047
【図３１】
2007270552.tif 000048
【図３２】
2007270552.tif 000049
【図３３】
2007270552.tif 000050
【図３４】
2007270552.tif 000051
【図３５】
2007270552.tif 000052
【図３６】
2007270552.tif 000053
【図３７】
2007270552.tif 000054
【図３８】
2007270552.tif 000055
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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