(57)【要約】  【課題】  従来この種の装置としては不動部として気中に張力をかけた基準線を懸架することで構成しているが、基準線は自重による弛みと風圧による揺動の他、温度変化による伸縮変化が起こり本来不動点であるべき基準線の位置変化が発生して計測精度が著しく低下するという問題がある。  【解決手段】  変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体に浸かって且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成する。【選択図】図１
2009250712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体に浸かって且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成される広域変位計測装置。
【請求項２】
変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された液密構造の液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体中に浸かって且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成される広域変位計測装置。
【請求項３】
変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された開放型水路形状の液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体液面に浮設され且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と前記浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成される広域変位計測装置。
【請求項４】
前記浮梁構造体を複数の浮梁構造体ユニットを連結手段にて連結し一連の構成とする前記請求項１、２、３のいずれかに記載の広域変位計測装置。
【請求項５】
前記浮梁構造体の一端部を一方の不動点に固定支持するとともに、他端部を他方の不動点に軸方向作動自在に支持するようにした請求項１、２，３，４のいずれかに記載の広域変位計測装置。
【請求項６】
前記浮梁構造体を中空形状に構成するようにした請求項１，２，３，４，５のいずれかに記載の広域変位計測装置。
【請求項７】
前記非接触変位センサを前記変位計測部位の前記浮梁構造体の鉛直方向変位を計測する位置、あるいは水平変位を計測する位置に設けるようにした請求項１，２，３，４，５，６のいずれかに記載の広域変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存または建設中の構造物（トンネル、道路、軌道、橋梁、地上構造物等）が、その構造物の一部あるいは相当の区域に生ずる変位を検知し、特に広域にわたってその変位量を計測するための変位計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の変位計として、構造物の２点を不動点として、その間に基準線を張架する一方、両不動点間に位置する変位計測部位に構造物に固定された鉛直方向変位センサと水平方向変位センサとを配設し、それぞれの変位センサによって変位計測部位における基準線の位置を計測することにより変位計測部位における構造物の変位を計測するというものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、不動部として基準線を気中に張架するため、基準線は自重による弛みと風圧による揺動の他、温度変化による伸縮変化が起こり本来不動点であるべき基準線の位置変化が発生して計測精度が著しく低下するという問題がある。
【０００４】
基準線の張力をすこぶる高めることで上記問題は幾分かは解消できるものの、この場合両不動点の設置が大掛かりになることと、基準線の高い耐久性が求められるという不具合があった。
【０００５】
さらに、基準線は直線的に配置されるため、複数の変位計測部位が平面的曲線ライン上にある場合、計測が不可能であり、暫定的には複数の装置を一部重複させ区間を分割して計測する等の方法が採られていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の広域変位計測装置は、変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体に浸かって且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成されるようにした。
【０００７】
また、変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された液密構造の液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体中に浸かって且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成した。
【０００８】
また、変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された開放型水路形状の液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体液面に浮設され且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と前記浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成した。
【０００９】
また、前記浮梁構造体を複数の浮梁構造体ユニットを連結手段にて連結し一連の構成とした。  
【００１０】
また、前記浮梁構造体の一端部を一方の不動点に固定支持するとともに、他端部を他方の不動点に軸方向作動自在に支持するようにした。
【００１１】
また、前記浮梁構造体を中空形状に構成するようにした。
【００１２】
また、前記非接触変位センサを前記変位計測部位の前記浮梁構造体の鉛直方向変位を計測する位置、あるいは水平変位を計測する位置に設けられるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は変位計測の基準となる不動部として浮梁構造体を採用し、液路内の液体中に浸けて配設するようにしたので、この浮梁構造体の自重による撓みを液体の浮力によって解消し、しかも負荷がかかっていないため、従来使用されているワイヤーのように揺動も張力変化も無く、したがって、経時的にも安定した不動部を構成できるため、非接触センサの出力データを高精度で得られ、極めて正確な変位計測を実施することができる。
【００１４】
浮梁構造体は中空パイプ型で構成すると、剛性を維持しながら浮力効果を上げることができ、前記撓みの調整が容易になる。さらに、従来のような張力機構を設ける必要が無く、コストも抑えられ、全体構成が簡単であるため、故障等の不具合も少なくメンテナンスも容易になる。
【００１５】
また、浮梁構造体を複数の浮梁構造体ユニットを連結して構成することができるため、複数の変位計測部位が平面的アールライン上にあっても連結部で所定角度曲げ連結させることにより各変位計測部位に不動部を容易に設けることができる。すなわち、平面的曲率ライン上の複数の変位計測部位を何ら問題無く計測することができる。
【００１６】
液路を液密構造として浮梁構造体を液路内の液体中に浸すようにすると、複数の変位計測部位に勾配があっても液体の流出は無くレベル状態と同様に計測が行える。液路を大気に開放した水路形状にして、浮梁構造体を液面上に浮設すると、大きな浮力を与えられるので環境変化の少ない不動部としてより精度の高い計測が可能となる等実用上の優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の基本的な実施形態は２つあり、そのひとつは変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された液密構造の液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体中に浸かって且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成される構造物の変位計測装置である。
【００１８】
また、この発明の基本的な実施形態のもうひとつは変位計測部位を中間に位置する不動点間に設置された開放型水路形状の液路と、この液路内に貯留された液体と、この液体液面に浮設され且つ前期液路に沿って非接触収納され両端部をそれぞれ前記不動点に支持された浮梁構造体と、前記変位計測部位に設けられ前記浮梁構造体の中間部に対応位置し前記変位計測部位と前記浮梁構造体との間の変位を計測する非接触変位センサとから構成される構造物の変位計測装置である。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１における広域変位計測装置の設置構成図を示すものである。図１において、１は軌道でありレール２と後述する変位計測部位である枕木３を有して地盤４に敷設されている。枕木３は軌道１に近接した場所における新たな地中、地上構造物工事に起因して、軌道１の敷設位置が当初の所定の敷設位置から変位することを想定されるレール２aに位置する枕木であり、ここを変位計測部位と呼ぶ。本来レールの変位計測では近接構造物工事の規模にもよるが、レール長手方向に沿って複数の変位計測部位が設定されるが、図示３の枕木は複数の変位計測部位の代表例として示す。６および７は上記工事の影響を受けないと想定された位置の軌道１に沿った地盤４に設けられた不動点である。この不動点６，７はコンクリートベースで構成されている。８は枕木３上に固定された計測ボックスであり、不動点６には基準ボックス９、不動点７には基準ボックス１０が固定されている。これら計測ボックス８および基準ボックス９，１０はいずれも液密構造になっている。基準ボックス９と計測ボックス８間、計測ボックス８と基準ボックス１０間はたとえば樹脂パイプからなる液路１１がレール２に沿って液密に連結されている。基準ボックス９内には底面から振動防止材５を介して突出して設けられた固定支持部材１２がある。基準ボックス１０内には底面から振動部材５を介して突出して設けられた転がり支持部材１３がある。液路１１内、計測ボックス８内、および基準ボックス９，１０内には液体１４たとえば水が満に貯留されている。１５はたとえば金属管から構成された浮梁構造体であり、内部に対しては液密構造になっている。この浮梁構造体１５は複数の浮梁構造体ユニット１６，１６，１６がそれぞれ連結手段１９により一連に連結されて液路１１内の水１４中に浸かり位置している。この連結手段は折曲、固定機能を有している。浮梁構造体１５はその中空構造から１よりわずかに大きい比重に調整したものである。浮梁構造体１５の一端部は固定支持部材１２に固定されているとともに他端部は転がり支持部材１３に軸方向変位自在に支持されている。２０は計測ボックス８内に位置する浮梁構造体１５の下面に個着された角鉄板からなる鉛直ターゲット、２１は同じく側面に個着された角鉄板からなる水平ターゲットである。計測ボックス８内の底面部には鉛直ターゲット２０に対応位置する非接触センサたとえばうず電流変位センサ２２がもうけられている。計測ボックス８内の側面には水平ターゲット２１に対応位置する非接触センサたとえば水平用うず電流センサ２３が設けられている。液路１１と計測ボックス８または基準ボックス９，１０の連結部には縁切のためのジャバラ２４が装備されている。
【００２０】
図２は、本発明の実施例１における広域変位計測装置の浮梁構造体図を示すものである。前記図１と同一部には同一番号を付して説明を省略する。
【００２１】
図３は、本発明の実施例１における広域変位計測装置の鉛直用うず電流センサ２２および水平用うず電流センサ２３の周辺を拡大したセンサ配置図を示すものである。前記図１と同一部には同一番号を付して説明を省略する。
【００２２】
次に図１から図３を参照して作用を説明する。本発明の広域変位計測装置の初期設置段階では水１４に浸った状態で両端部を支持されている浮梁構造体１５は中空構造を利用して比重を１近傍に設定していることから自重による撓みが生じていない形状で維持されている。たとえば近接した場所における新たな地中、地上構造物工事に起因して、軌道１のレール２aが変位計測部位である枕木３とともに鉛直方向および水平方向に変位したとする。枕木３の変位に伴い枕木３に固定した計測ボックス８が同様に変位する。このとき不動点６，７は変位しないためこれに支持されている浮梁構造体１５も変位しない。したがって、計測ボックス８に設けた鉛直用うず電流センサ２２と水平用うず電流センサ２３が計測ボックス８とともに変位する。鉛直用うず電流センサ２２と浮梁構造体１５に装着された鉛直ターゲット２０間距離は枕木３の鉛直方向変位分変化（図３中矢印A）する。また、水平用うず電流センサ２３と浮梁構造体１５に装着された水平ターゲット２１間距離は枕木３の水平方向変位分変化（図３中矢印B）する。これらにより、鉛直用うず電流センサ２２、水平用うず電流センサ２３が枕木３の鉛直変位量と水平変位量を検知し、このデータは図示しない所定場所のデータ収録システムに取り込まれる。
【００２３】
なお、変位が発生する計測ボックス８と静止状態の基準ボックス９，１０とは液路１１で連結されているが、それぞれにジャバラ２４を介しているため相互に動きが伝達することはない。このような計測を一定期間継続する場合、従来的には環境変化にともなう不動部の変化（たとえば不動点間に懸架したワイヤーの変化）が少なからずあったが、本発明による広域変位計測装置では浸水状態で剛性のある浮梁構造体１５を両端支持するようにしたので、浮梁構造体１５への負荷はかかっておらず、環境変化にともなう不動部の変動は極めて小である。不動部の安定により変位量の計測はすこぶる精度の高いものとなる。
【実施例２】
【００２４】
図４は、本発明の実施例２における広域変位計測装置の設置構成図を平面的に示すものである。図４において、前記図１と同一部には同一番号を付して説明を省略する。図４では軌道１すなわち各枕木３および不動点６，７が平面的曲率ラインを描いており、ここに図１と同様に本発明による広域変位計測装置を設置した場合の状況を示す。浮梁構造体１５の浮梁構造体ユニット１６が軌道１の曲率に対応して各々適宜折曲げた連結手段１９によって連結されている。勿論液路１１も軌道１の曲率ラインに沿って形成されている。
【００２５】
次に図２、図４を参照して作用を説明する。作用的には前記（実施の形態１）と同様である。本発明による広域変位計測装置は初期設置段階で変位計測部位である各枕木３の位置関係に合わせた液路１１の曲率に沿って水１４に浸水した浮梁構造体１５を構成しているが、この浮梁構造体１５の各浮梁構造体ユニット１６を連結している連結手段１９は設置完了時には強固に固定されている。したがって、浮梁構造体１５は連続した一体構造体となっており、その平面的曲率形状は計測中変形することなく、前記実施例１と何ら変わらない作用がなされる。
【実施例３】
【００２６】
図５は、本発明の実施例３における広域変位計測装置の設置構成図を平面的に示すものである。前記図１と同一部には同一番号を付して説明を省略する。図４では軌道１すなわち各枕木３および不動点６，７が勾配を有しており、ここに図１と同様に本発明による広域変位計測装置を設置した場合の状況を示す。
【００２７】
浮梁構造体１５の浮梁構造体ユニット１６が軌道１の勾配に対応して連結されている。軌道１の勾配が変則的な場合は各々適宜折曲げた連結手段１９によってこの勾配に沿った形状で連結するものである。勿論液路１１も軌道１の勾配に沿って形成されている。
【００２８】
次に図５を参照して作用を説明する。作用的には前記実施例１と同様である。本発明による広域変位計測装置は初期設置段階で変位計測部位である各枕木３の位置関係に合わせた液路１１の勾配に沿って水１４に浸水した浮梁構造体１５を構成しているが、この浮梁構造体１５の各浮梁構造体ユニット１６を連結している連結手段１９は設置完了時には強固に固定されている。
【００２９】
したがって、浮梁構造体１５は連続した一体構造体となっており、その勾配は計測中変形することなく、前記（実施の形態１）と何ら変わらない作用がなされる。図５では浮梁構造体１５は各浮梁構造体ユニット１６が直線的に配置されているが、勾配が変則的な場合は、その形状に応じて連結手段１９を折り曲げ調整することは何ら問題ない。
【実施例４】
【００３０】
図６は、本発明の実施例４における広域変位計測装置の設置構成図を側面的に示すものである。前記図１と同一部には同一番号を付して説明を省略する。図６では軌道１すなわち各枕木３および不動点６，７が水平な状況にあることを前提としており、ここに図１と同様に本発明による広域変位計測装置を設置した場合の状況を示す。図６の計測ボックス８、基準ボックス９，１０および液路１１内上部に気室を設けて水１４を貯留している。浮梁構造体１５は各浮梁構造体ユニット１６が水１４の水面上に浮設位置し、その一端部を基準ボックス９の固定支持材に固定されているとともに、他端部を基準ボックス１０の転がり支持部材１３に軸方向変位自在に支持されている。浮梁構造体１５の比重は１より小さく設定されている。
【００３１】
次に図６を参照して作用を説明する。本発明の広域変位計測装置の初期設置段階では水１４水面に浮設した状態で両端部を支持されている浮梁構造体１５は中空構造を利用して比重を１近傍に設定していることから自重による撓みが生じていない形状で維持されている。作用的には前記実施例１と同様である。
【００３２】
本発明による広域変位計測装置は初期設置段階で変位計測部位である各枕木３の位置関係に合わせた水平な液路１１に沿って水１４の水面に浮設した浮梁構造体１５を構成しているが、この浮梁構造体１５の各浮梁構造体ユニット１６を連結している連結手段１９は設置完了時には強固に固定されている。
【００３３】
したがって、浮梁構造体１５は連続した一体構造体となっており、計測中変形することなく、前記（実施の形態１）と何ら変わらない作用がなされる。また、この（実施の形態４）では図４のように軌道１すなわち各枕木３および不動点６，７が平面的曲率ラインを描いている場合にも、（実施の形態２）と同様に計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる構造物の変位計測装置は、既存または建設中のトンネル、道路、軌道、橋梁、都市構造物等あらゆる構造物の特に広域にわたる厳密な変位計測に適し、近接土木、建築工事の影響を抽出する的確な計測装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における広域変位計測装置の設置構成図
【図２】本発明の実施の形態１における広域変位計測装置の浮梁構造体図
【図３】本発明の実施の形態１における広域変位計測装置の鉛直用うず電流センサ２２および水平用うず電流センサ２３の拡大配置図
【図４】本発明の実施の形態２における広域変位計測装置の設置構成図
【図５】本発明の実施の形態３における広域変位計測装置の設置構成図
【図６】本発明の実施の形態４における広域変位計測装置の設置構成図
【符号の説明】
【００３６】
１    軌道
２    レール
２a   レール
３    枕木（変位計測部位）
４    地盤
５    振動防止材
６    不動点
７    不動点
８    計測ボックス
９    基準ボックス
１０  基準ボックス
１１  液路
１２  固定支持部材
１３  転がり支持部材
１４  水（液体）
１５  浮梁構造体
１６  浮梁構造体ユニット
１９  連結手段
２０  鉛直ターゲット
２１  水平ターゲット
２２  鉛直用うず電流センサ（非接触センサ）
２３  水平用うず電流センサ（非接触センサ）
２４  ジャバラ
【図１】
2009250712.tif 000003
【図２】
2009250712.tif 000004
【図３】
2009250712.tif 000005
【図４】
2009250712.tif 000006
【図５】
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【図６】
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