JP2555517B2 - Method and device for measuring the shape of a buried structure - Google Patents
Method and device for measuring the shape of a buried structureInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、埋設構造物の形状測定
方法及び装置に係り、特に施工後のコンクリート基礎や
コンクリート杭等の埋設部の形状及び寸法(以下、適
宜、単に形状と称する。)を、非掘削法により測定する
方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the shape of a buried structure, and in particular, the shape and size of a buried part such as a concrete foundation or a concrete pile after construction (hereinafter simply referred to as a shape as appropriate). ) By a non-drilling method.
【0002】[0002]
【従来の技術】場所打ちされたコンクリート杭の形状を
非掘削法により測定する方法として、第24回土質工学
研究発表会(平成元年6月)の「杭の非破壊検査技術の
開発(その5)−杭の形状計測技術」に波動理論を利用
した方法が提案されている。この方法は、杭頭をハンマ
ーで軽打したときに生じるパルス波の杭各部からの反射
波を杭頭で検出し、それを速度時間波形として表した
後、そのデータを地中の杭を弾性棒と考えて、波動伝播
中の杭と土との相互作用を考慮した力の釣合いから導い
た波動方程式に適用し、杭各部の断面積を含む形状を計
測しようとするものである。2. Description of the Related Art As a method of measuring the shape of cast-in-place concrete piles by the non-excavation method, "Development of non-destructive inspection technology for piles (part 1) of the 24th Geotechnical Research Conference (June 1989) 5) -Pile shape measurement technology "has been proposed. This method detects the reflected wave from each part of the pile of the pulse wave generated when the pile head is tapped with a hammer, expresses it as a velocity time waveform, and then displays that data for the pile in the ground. It is considered to be a rod, and it is applied to the wave equation derived from the force balance considering the interaction between the pile and the soil during wave propagation, and the shape including the cross-sectional area of each part of the pile is to be measured.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、送電線鉄塔
のコンクリート基礎のように、支持力確保のために柱体
部の下端にベース部が形成された逆T字形の独立基礎の
各部の寸法を、非破壊で測定することが要求されてい
る。By the way, the dimensions of each part of an inverted T-shaped independent foundation in which a base portion is formed at the lower end of a pillar portion for securing a supporting force, such as a concrete foundation of a transmission line tower, are described. Non-destructive measurement is required.
【0004】例えば、既設送電線の設備を増強する場
合、送電線鉄塔のコンクリート基礎が増強後の設備の荷
重に耐えられるか否かを検討することが必要となる。と
ころが、古いコンクリート基礎などは設計図面を入手で
きない場合があり、何らかの方法により基礎の形状を測
定することが必要になる。この場合、基礎の周りを堀返
して形状を測定する方法もあるが、堀返すと地盤が乱さ
れ地耐力が低下する恐れがあるので、非掘削により測定
することが要望される。[0004] For example, when the equipment of an existing transmission line is to be strengthened, it is necessary to consider whether or not the concrete foundation of the transmission line tower can bear the load of the equipment after the reinforcement. However, there are cases where design drawings cannot be obtained for old concrete foundations, and it is necessary to measure the shape of the foundation by some method. In this case, there is also a method of measuring the shape by excavating around the foundation, but if excavating the foundation, the ground may be disturbed and the bearing capacity may decrease, so it is desirable to measure by non-excavation.
【0005】また、杭に用いられる上記波動理論による
方法、すなわちパルス反射法をこれに適用することも考
えられる。しかし、上記波動理論は、杭の微小部分に対
する周囲の土の抵抗作用が、杭の微小部分の波動状態に
対応した速度成分から成ると仮定した波動方程式に基づ
くものであり、土抵抗の速度成分に関する係数が関係し
てくる。この土抵抗に関する係数の推定値は、土の密
度、含水量、単位体積重量などの様々な土の特性因子の
影響を受け、実際の値との間に誤差を生ずることが多い
から、杭の形状の測定精度を高めるのが難しいという問
題がある。It is also conceivable to apply the wave theory method used for piles, that is, the pulse reflection method. However, the above wave theory is based on the wave equation assuming that the resistance action of the surrounding soil to the small portion of the pile consists of velocity components corresponding to the wave state of the small portion of the pile, and the velocity component of soil resistance The coefficient for is relevant. Since the estimated value of the soil resistance coefficient is affected by various soil characteristic factors such as soil density, water content, and unit volume weight, it often causes an error from the actual value. There is a problem that it is difficult to improve the accuracy of shape measurement.
【0006】また、杭の先端部や拡径部の位置又は欠損
位置を測定するのに反射波を利用しているが、反射波の
波形の幅は歪を受けて広がるから、その幅に応じた誤差
を含むとともに、上記いずれの部分からの反射波かを区
別するには、ある程度の熟練が必要となる。Further, the reflected wave is used to measure the position of the tip of the pile or the expanded diameter part or the position of the defect, but the width of the waveform of the reflected wave is distorted and widened. In addition to the above error, a certain degree of skill is required to distinguish the reflected wave from any of the above parts.
【0007】さらに、パルス反射法は、細長く単純な杭
形状のものに対しては有効であるが、比較的横幅の大き
いものや複雑な形状のものでは、どこからの反射波であ
るかを明確にすることは困難である。Further, the pulse reflection method is effective for a long and simple pile shape, but it is clarified from where it is a reflected wave for a relatively wide width and a complicated shape. Is difficult to do.
【0008】本発明の目的は、土の特性に左右されず
に、コンクリート杭や基礎の断面寸法を含めた各部の寸
法を測定できる埋設構造物の形状測定方法及び装置を提
供することにある。An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the shape of an embedded structure, which can measure the dimensions of each part including the cross-sectional dimensions of concrete piles and foundations without being affected by the characteristics of soil.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、コンクリート杭や基礎などの弾性体はそ
の材質、大きさ、形状に応じた固有の共振振動数を持つ
ことに鑑み、測定対象の埋設構造物を加振し、その埋設
構造物の共振振動数を測定し、その測定した共振振動数
と予め想定した埋設構造物の共振条件式とに基づいて、
その埋設構造物の形状を演算により求めるようにしたの
である。In order to achieve the above object, the present invention has been made in view of the fact that an elastic body such as a concrete pile or a foundation has a unique resonance frequency according to its material, size and shape. Exciting the embedded structure to be measured, measuring the resonant frequency of the embedded structure, based on the measured resonant frequency and the resonance conditional expression of the embedded structure assumed in advance,
The shape of the buried structure was calculated.
【0010】共振態様としては、縦波共振、横波共振、
ねじれ波共振、表面波共振等があり、原理的にはいずれ
の共振態様でも利用できる。Resonance modes include longitudinal wave resonance, transverse wave resonance,
There are torsional wave resonance, surface wave resonance, etc., and in principle, any resonance mode can be used.
【0011】例えば、縦波の共振態様を利用する場合
は、測定対象の埋設構造物を鉛直軸方向に加振し、その
埋設構造物を伝播する縦波の伝播速度と加振方向の振動
とを測定し、測定された振動より共振振動数を抽出し、
その抽出した共振振動数と予め想定した埋設構造物の共
振条件式とに基づいて、その埋設構造物の形状を求め
る。For example, in the case of utilizing the longitudinal wave resonance mode, the buried structure to be measured is excited in the vertical axis direction, and the propagation speed of the longitudinal wave propagating through the buried structure and the vibration in the exciting direction are measured. The resonance frequency is extracted from the measured vibration,
The shape of the embedded structure is obtained based on the extracted resonance frequency and the resonance condition expression of the embedded structure that is assumed in advance.
【0012】上記において、断面径が一様のコンクリー
ト杭や基礎、又は下端に拡径部を有するコンクリート杭
やベース部を有するコンクリート基礎の場合は、前記共
振条件式として、前記埋設構造物が、円形又は矩形断面
の柱体部とこの柱体部よりも断面積が異なる円形又は矩
形断面のベース部を有するものであることを想定して設
定する。In the above, in the case of a concrete pile or foundation having a uniform cross-sectional diameter, or a concrete pile having a diameter-expanded portion at the lower end or a concrete foundation having a base portion, as the resonance conditional expression, the buried structure is It is set assuming that it has a column portion having a circular or rectangular cross section and a base portion having a circular or rectangular cross section having a cross-sectional area different from that of the column body portion.
【0013】また、抽出する共振振動数の数は、基本的
には未知寸法の数と同数とし、これを代入して得られる
同数の共振条件式からなる連立方程式を解いて、未知寸
法を求めることができる。Further, the number of resonance frequencies to be extracted is basically the same as the number of unknown dimensions, and a simultaneous equation consisting of the same number of resonance condition expressions obtained by substituting this is solved to obtain the unknown dimensions. be able to.
【0014】上記において、共振条件式を、埋設構造物
の柱体部が円錐台又は角錐台であり、その柱体部を球体
の一部と想定して設定する。この場合、柱体部上端の断
面積を実測して前記球体の半径を幾何学的関係に従って
柱体部の高さで近似すれば、未知寸法を、柱体部の高さ
及び下端の断面積とベース部の高さ及び断面積の4個に
減らすことができる。In the above, the resonance conditional expression is set by assuming that the pillar portion of the buried structure is a truncated cone or a truncated pyramid and the pillar portion is a part of a sphere. In this case, if the cross-sectional area of the upper end of the pillar is measured and the radius of the sphere is approximated by the height of the pillar according to the geometrical relationship, the unknown dimension is calculated as the height of the pillar and the cross-sectional area of the lower end. The height and cross-sectional area of the base can be reduced to four.
【0015】更に、柱体部下端の断面積を上端断面積と
傾斜角と柱体部高さとにより幾何学的に近似すれば、未
知寸法を、柱体部高さとベース部の高さ及び断面積の3
個に減らすことができる。Further, if the cross-sectional area of the lower end of the pillar is geometrically approximated by the cross-sectional area of the upper end, the inclination angle, and the height of the pillar, unknown dimensions can be obtained by calculating the height of the pillar and the height of the base. Area 3
Can be reduced to individual pieces.
【0016】この場合において、共振条件式として、埋
設構造物が鉛直方向に伸縮する第1のモードに基づく第
1の共振条件式(式13)と、埋設構造物のベース部が
鉛直軸の直角方向に伸縮する第2のモードに基づく共振
条件式(式17)とを設定し、共振振動数スペクトルか
ら未知寸法の数より1つ少ない数の第1のモードの共振
振動数を抽出するとともに、第2のモードの共振振動数
fBを1つ抽出し、これらの共振振動数をそれぞれの共
振条件式に代入して未知寸法を求めるようにすれば、ベ
ース部寸法の測定精度を向上できる。In this case, as the resonance condition expression, the first resonance condition expression (Equation 13) based on the first mode in which the embedded structure expands and contracts in the vertical direction, and the base portion of the embedded structure are perpendicular to the vertical axis. And a resonance condition expression (Expression 17) based on the second mode that expands and contracts in the direction is set, and the resonance frequency of the first mode, which is one less than the number of unknown dimensions, is extracted from the resonance frequency spectrum, By extracting one resonance frequency fB of the second mode and substituting these resonance frequencies into the respective resonance conditional expressions to obtain the unknown dimension, the measurement accuracy of the dimension of the base portion can be improved.
【0017】また、共振条件式として、埋設構造物が鉛
直方向に伸縮する第1のモードに基づく共振条件式(式
13)を用い、共振振動数スペクトルから未知寸法の数
より1つ少ない数の第1のモードの共振振動数を抽出す
るとともに、共振振動数スペクトルから前記埋設構造物
のベース部が鉛直軸の直角方向に伸縮する前記第2のモ
ードの共振振動数fBを抽出し、この共振振動数fBと前
記伝播速度vとから、ベース部の断面積S2をS2=(v
/2fB)2の関係により近似し、このS2と前記抽出し
た第1のモードの共振振動数をそれぞれの共振条件式に
代入して前記未知寸法を求めることができる。この共振
振動数fBは、第1のモードの2次と3次の共振振動数の
間にある共振振動数である。Further, as the resonance condition formula, the resonance condition formula (Formula 13) based on the first mode in which the buried structure expands and contracts in the vertical direction is used, and the resonance frequency spectrum has a number one less than the number of unknown dimensions. The resonance frequency of the first mode is extracted, and the resonance frequency fB of the second mode in which the base portion of the embedded structure expands and contracts in the direction perpendicular to the vertical axis is extracted from the resonance frequency spectrum. From the frequency fB and the propagation velocity v, the cross-sectional area S 2 of the base portion is S 2 = (v
It is possible to obtain the unknown dimension by approximating by a relationship of / 2fB) 2 and substituting S 2 and the extracted resonance frequency of the first mode into the respective resonance conditional expressions. The resonance frequency fB is a resonance frequency between the second-order and third-order resonance frequencies of the first mode.
【0018】共振振動数fBを測定しにくいときは、前
記第1の共振条件式の他に、埋設構造物の上端部を鉛直
軸に直角の方向に加振したときの縦波の第2の共振条件
式(式24,24´,25,25´)を設定し、測定対
象の埋設構造物を伝播する縦波の伝播速度を測定すると
ともに、その埋設構造物の上端を鉛直軸方向に加振して
縦波の第1の振動数スペクトルを測定するとともに、上
端部を鉛直軸に直角の方向に加振して縦波の第2の振動
数スペクトルを測定し、測定された第1の振動数スペク
トルから未知寸法の数より1個又は2個少ない共振振動
数を抽出し、その抽出した共振振動数と前記埋設構造物
の既知寸法と前記伝播速度とを前記第1の共振条件式に
代入するとともに、前記第2の振動数スペクトルから1
個又は2個の共振振動数を抽出し、その抽出した共振振
動数と前記埋設構造物の既知寸法と前記伝播速度とを前
記第2の共振条件式に代入して得られる未知寸法の数の
連立方程式を解いて、その埋設構造物の形状を求めるこ
とができる。When it is difficult to measure the resonance frequency fB, in addition to the first resonance conditional expression, the second longitudinal wave when the upper end of the embedded structure is excited in the direction perpendicular to the vertical axis is used. A resonance condition formula (equation 24, 24 ', 25, 25') is set, the propagation velocity of a longitudinal wave propagating in the embedded structure to be measured is measured, and the upper end of the embedded structure is applied in the vertical axis direction. The first frequency spectrum of the longitudinal wave is measured by shaking, and the second frequency spectrum of the longitudinal wave is measured by exciting the upper end in a direction perpendicular to the vertical axis. A resonance frequency that is one or two less than the number of unknown dimensions is extracted from the frequency spectrum, and the extracted resonance frequency, the known dimension of the embedded structure, and the propagation velocity are used as the first resonance conditional expression. Substituting and from the second frequency spectrum, 1
One or two resonance frequencies are extracted, and the extracted resonance frequencies, the known dimensions of the embedded structure, and the propagation velocity are substituted into the second resonance conditional expression to obtain the number of unknown dimensions. The shape of the buried structure can be obtained by solving the simultaneous equations.
【0019】一方、本発明の形状測定装置は、測定対象
の埋設構造物の共振振動数を含む振動数スペクトルデー
タを入力する入力手段と、予め想定した埋設構造物の共
振条件式を有し、前記振動数分析手段により分析された
複数の共振振動数と前記共振条件式に基づいて、前記埋
設構造物の形状を演算により求める形状演算手段とを備
えることにより実現できる。On the other hand, the shape measuring apparatus of the present invention has input means for inputting frequency spectrum data including the resonance frequency of the buried structure to be measured, and a resonance conditional expression for the buried structure which is assumed in advance. This can be realized by including shape calculation means for calculating the shape of the buried structure based on a plurality of resonance frequencies analyzed by the frequency analysis means and the resonance condition expression.
【0020】また、振動数スペクトルデータは、測定対
象の埋設構造物を加振する加振手段と、その埋設構造物
の振動を検出する振動検出手段と、その振動検出手段の
出力信号を入力して前記埋設構造物の共振振動数を含む
振動数スペクトルを分析する振動数分析手段により構成
できる。Further, the frequency spectrum data is inputted with a vibrating means for vibrating the buried structure to be measured, a vibration detecting means for detecting the vibration of the buried structure, and an output signal of the vibration detecting means. Frequency analysis means for analyzing a frequency spectrum including the resonance frequency of the embedded structure.
【0021】[0021]
【作用】まず、本発明による埋設構造物の形状測定方法
の原理について説明する。前述したように、コンクリー
ト基礎等の埋設構造物は弾性体の1つであり、一般に、
弾性体はその材質、大きさ、形状に応じた固有の共振振
動数を持つ。ある弾性体についてその固有振動数は多数
存在する。また、弾性体の振動形態も複数あり、振動
波の伝播方向に振動する縦波、伝播方向と直角に振動
する横波、伝播方向を回転軸とするねじれ波、表面
を伝播する表面波がある。さらに、これらの振動形態に
対し、それぞれ共振振動数が異なる無数のモードが存在
する。First, the principle of the method for measuring the shape of an embedded structure according to the present invention will be described. As mentioned above, a buried structure such as a concrete foundation is one of elastic bodies, and generally,
The elastic body has a unique resonance frequency according to its material, size, and shape. There are many natural frequencies of an elastic body. Further, there are a plurality of vibration modes of the elastic body, and there are a longitudinal wave vibrating in the propagation direction of the vibration wave, a transverse wave vibrating in a direction orthogonal to the propagation direction, a torsion wave having a rotation axis in the propagation direction, and a surface wave propagating on the surface. Further, for these vibration forms, there are innumerable modes having different resonance frequencies.
【0022】このモードについて、角柱弾性体の縦波の
場合を例に説明する。角柱の断面の縦横辺の長さを
a1,a2とし、高さ(又は長さ)をhとすると、その角
柱の共振振動数fは次式(1)で与えられる。This mode will be described by taking the case of longitudinal waves of a prismatic elastic body as an example. When the vertical and horizontal lengths of the cross section of the prism are a 1 and a 2 , and the height (or length) is h, the resonance frequency f of the prism is given by the following equation (1).
【0023】[0023]
【数1】 [Equation 1]
【0024】式(1)において、vは縦波の伝播速度で
あり、l,m,nはそれぞれ負でない整数である。
(l,m,n)の種々の組合せがそれぞれ異なるモード
を表わし、振動数も一般に異なる。例えば(0,0,
1)のモードは図7(a)に示すように、h方向の上端
と下端が腹になり、中心が節になる伸縮振動であり、振
動数fはf=v・1/2hで与えられる。また、(0,
0,2)のモード、(0,0,3)のモードはそれぞれ
図7(b),(c)のようになる。一般に、(0,0,
n)のモードはh方向に節がn個存在する振動であり、
その振動数fは、 f=v・n/2h で与えられる。また、(1,0,0)モードは図8に示
す矢印1の方向に伸縮振動するモードで、(0,1,
0)モードは同図矢印2の方向に伸縮振動するモード
で、(1,1,1)モードは同図矢印1,2,3のすべ
ての方向に伸縮振動するモードである。In the equation (1), v is the longitudinal wave propagation velocity, and l, m and n are non-negative integers.
Various combinations of (l, m, n) represent different modes and generally have different frequencies. For example (0,0,
As shown in FIG. 7A, the mode 1) is a stretching vibration in which the upper and lower ends in the h direction are antinodes and the center is a node, and the frequency f is given by f = v · 1 / 2h. . Also, (0,
The modes (0, 2) and (0, 0, 3) are as shown in FIGS. 7B and 7C, respectively. In general, (0,0,
The mode of n) is a vibration in which n nodes exist in the h direction,
The frequency f is given by f = vn / 2h. In addition, the (1, 0, 0) mode is a mode in which stretching vibration occurs in the direction of arrow 1 shown in FIG.
The 0) mode is a mode of stretching vibration in the direction of arrow 2 in the figure, and the (1, 1, 1) mode is a mode of stretching vibration in all directions of arrows 1, 2, 3 in the figure.
【0025】上述したように、角柱弾性体の各部寸法と
縦波の伝播速度を与えると、その角柱の共振振動数が決
定する。なお、角柱以外の場合、また縦波以外の場合
は、上式(1)のような簡単な式で表現できない。しか
し、弾性体は形状に応じてそれぞれ固有の多数のモード
の共振振動数を持つことは同じである。As described above, when the dimensions of each part of the prismatic elastic body and the propagation velocity of the longitudinal wave are given, the resonance frequency of the prism is determined. In addition, in the case other than the prism, and in the case other than the longitudinal wave, it cannot be expressed by a simple formula like the above formula (1). However, it is the same that the elastic body has a number of resonance frequencies of many modes that are unique to each elastic body.
【0026】そこで、本発明は、上記の関係を逆に利用
して、弾性体であるコンクリート基礎などの埋設構造物
の共振振動数を測定することにより、その形状を測定し
ようとするものである。Therefore, the present invention intends to measure the shape of an embedded structure, such as a concrete foundation, which is an elastic body, by measuring the resonant frequency of the structure by reversing the above relationship. .
【0027】次に、本発明の埋設構造物の形状測定方法
の原理を具体例に沿って説明する。ここでは、上述した
振動形態のうち縦波だけを利用して、十分に埋設構造物
の形状を測定することが可能であることが判明したこと
から、以下縦波を用いて測定する方法を説明する。但
し、本発明は共振現象を利用して形状を測定することを
本旨とするものであり、縦波に限定されるものではな
い。Next, the principle of the method for measuring the shape of an embedded structure of the present invention will be described with reference to a concrete example. Here, since it has been found that it is possible to sufficiently measure the shape of the buried structure by utilizing only the longitudinal wave among the above-mentioned vibration forms, the method of measuring using the longitudinal wave will be described below. To do. However, the present invention is intended to measure the shape by utilizing the resonance phenomenon, and is not limited to the longitudinal wave.
【0028】(基本方式)弾性体の振動問題は周知のと
おり電気回路と類似性がある。そこで、振動解析にあた
って、電気回路と同じインピーダンスの概念を導入し、
複雑な形状の埋設構造物を単純な形状のブロックに分解
し、その各ブロックのインピーダンスを求め、これを組
み立てて全体のインピーダンスを構成して解析する。こ
れにより、以下に説明するように、複雑な形状の埋設構
造物の振動問題を解析することが可能になる。(Basic method) As is well known, the vibration problem of an elastic body is similar to that of an electric circuit. Therefore, in the vibration analysis, we introduced the same concept of impedance as an electric circuit,
An embedded structure with a complicated shape is decomposed into blocks with a simple shape, the impedance of each block is obtained, this is assembled, and the overall impedance is constructed and analyzed. This makes it possible to analyze the vibration problem of an embedded structure having a complicated shape, as will be described below.
【0029】まず、簡単のため、円錐台状の柱体につい
て考える。図9に示すように、柱体5の鉛直軸方向をx
軸、この軸に垂直な断面における軸方向応力をX
(x)、軸方向の変位量をξとすると、それらには次式
(2)の関係がある。First, for the sake of simplicity, consider a truncated cone-shaped column. As shown in FIG. 9, the vertical axis direction of the column 5 is x
X, the axial stress in the cross section perpendicular to this axis
(X) and the displacement in the axial direction are ξ, they have the relationship of the following expression (2).
【0030】 X(x)=k・∂ξ/∂x ……(2) ここで、kは弾性率であり、ヤング率をE、ポアソン比
をσとすると次式(3)で表わされる。X (x) = k∂ξ / ∂x (2) where k is the elastic modulus, where Young's modulus is E and Poisson's ratio is σ and is expressed by the following equation (3).
【0031】 k=(1−σ)E/(1+σ)(1−2σ) ……(3) 電気回路との対応は、x軸の座標xにおける柱体5の断
面積をS(x)とすると、−X(x)・S(x)が電圧
に対応し、変位の速度すなわち∂ξ/∂tが電流に対応
する。したがって、座標xにおけるインピーダンスZ
(x)は次式(4)で表わせる。K = (1−σ) E / (1 + σ) (1-2σ) (3) Correspondence with an electric circuit is represented by the cross-sectional area of the column 5 at the coordinate x of the x axis as S (x). Then, −X (x) · S (x) corresponds to the voltage, and the displacement speed, that is, ∂ξ / ∂t corresponds to the current. Therefore, the impedance Z at the coordinate x
(X) can be expressed by the following equation (4).
【0032】[0032]
【数2】 [Equation 2]
【0033】いま、柱体5が角周波数ω(=2πf)で
振動しているとすると、∂ξ/∂tは複素数表現により
次式(5)で表わせる。同式で、ρは弾性体の密度であ
る。Now, assuming that the columnar body 5 is vibrating at an angular frequency ω (= 2πf), ∂ξ / ∂t can be expressed by the following expression (5) by complex number expression. In the equation, ρ is the density of the elastic body.
【0034】 ∂ξ/∂t=(1/iωρ)(∂X/∂x) ……(5) ここで、断面積S(x)=S(一定)とすると、座標x
におけるインピーダンスZ(x)は次式(6)で与えら
れる。∂ξ / ∂t = (1 / iωρ) (∂X / ∂x) (5) Here, assuming that the cross-sectional area S (x) = S (constant), the coordinate x
The impedance Z (x) at is given by the following equation (6).
【0035】[0035]
【数3】 (Equation 3)
【0036】ここで、βは伝播定数であり波長をλとす
ると、β=2π/λである。Z0は特性インピーダンス
と称され、Z0=S・ωρ/β=S・k/vである。上
式(6)において、K1を係数とする分子と分母の各項
は進行波成分であり、同様にK2を係数とする項は反射
波成分である。これらのK1とK2は柱体5の片端の状態
によって決めることができる。例えば、x=hの端部に
インピーダンスZ10の弾性体が接続されていると、上式
(6)は次式(7)となる。Here, β is a propagation constant, and if the wavelength is λ, then β = 2π / λ. Z 0 is called characteristic impedance, and Z 0 = S · ωρ / β = S · k / v. In the above equation (6), each term of the numerator and denominator having K 1 as a coefficient is a traveling wave component, and similarly, the term having K 2 as a coefficient is a reflected wave component. These K 1 and K 2 can be determined by the state of one end of the column 5. For example, when an elastic body of impedance Z 10 is connected to the end portion of x = h, the above equation (6) becomes the following equation (7).
【0037】[0037]
【数4】 [Equation 4]
【0038】これを図10に示すようなベース部を有す
る鉄塔等のコンクリート基礎6にあてはめると、次のよ
うになる。When this is applied to a concrete foundation 6 such as a steel tower having a base portion as shown in FIG. 10, it becomes as follows.
【0039】本例のコンクリート基礎6の形状は、説明
を簡単にするため、断面正方形の角錐台の柱体部7と、
断面正方形角柱のベース部8からなるものとする。ま
ず、鉄塔部9、柱体部7、ベース部8に分解する。そし
て、x=0より上にある鉄塔部9のインピーダンスをZ
11、下にある柱体部7とベース部8からなるコンクリー
ト基礎6のインピーダンスをZ12とする。In order to simplify the explanation, the concrete foundation 6 of this example has a prismatic columnar section 7 having a square cross section,
It is assumed that the base portion 8 has a square prismatic cross section. First, the steel tower portion 9, the pillar portion 7, and the base portion 8 are disassembled. Then, the impedance of the tower section 9 above x = 0 is Z
11. Let Z 12 be the impedance of the concrete foundation 6 consisting of the pillar 7 and the base 8 located below.
【0040】いま、x=0において力Fによりコンクリ
ート基礎6を鉛直軸方向に加振すると、図11の等価回
路が成立する。When the concrete foundation 6 is excited in the vertical axis direction by the force F at x = 0, the equivalent circuit of FIG. 11 is established.
【0041】図11において、合成インピーダンスZは
(Z11+Z12)になる。Z11とZ12の特性インピーダン
スをそれぞれZ01,Z02とすると、それらの比は次式
(8)となる。In FIG. 11, the combined impedance Z becomes (Z 11 + Z 12 ). Assuming that the characteristic impedances of Z 11 and Z 12 are Z 01 and Z 02 , respectively, their ratio is given by the following equation (8).
【0042】[0042]
【数5】 (Equation 5)
【0043】ここで、S01,k1,v1はそれぞれ鉄塔部
9の断面積、弾性率、縦波の伝播速度であり、S02,k
2,v2はコンクリート基礎6の最上端部の断面積、弾性
率、縦波の伝播速度である。Here, S 01 , k 1 and v 1 are the cross-sectional area, elastic modulus and longitudinal wave propagation velocity of the steel tower 9, respectively, and S 02 , k 1
2 and v 2 are the cross-sectional area, elastic modulus, and longitudinal wave propagation velocity of the uppermost end of the concrete foundation 6.
【0044】ところで、一般に、 S01/S02≒1/100, (k1/v1)/(k2/v2)≒2〜3, Z01/Z02<0.05 である。したがって、Z=0の共振はZ11≒0として、
Z≒Z12と近似できる。すなわち、鉄塔部9が取り付け
られたコンクリート基礎6の全体の共振は、コンクリー
ト基礎6のみの共振と近似的に等しいとみなせる。よっ
て、以下ではコンクリート基礎の部分のみを扱うことと
する。By the way, in general, S 01 / S 02 ≈1 / 100, (k 1 / v 1 ) / (k 2 / v 2 ) ≈2,3, and Z 01 / Z 02 <0.05. Therefore, the resonance of Z = 0 is Z 11 ≈0,
It can be approximated as Z≈Z 12 . That is, the resonance of the entire concrete foundation 6 to which the steel tower part 9 is attached can be regarded as approximately equal to the resonance of only the concrete foundation 6. Therefore, only the concrete foundation will be treated below.
【0045】計算上、図10に示したコンクリート基礎
6の角錐台の柱体部7を、同図に示すように球体の一部
とみなして考える。また、テーパ角θは小さいので、両
端面の球面部分の影響は無視する。For the sake of calculation, the columnar portion 7 of the truncated pyramid of the concrete foundation 6 shown in FIG. 10 is considered as a part of a sphere as shown in FIG. Moreover, since the taper angle θ is small, the influence of the spherical portions on both end surfaces is neglected.
【0046】まず、柱体部7の基本波を考える。前式
(6)で説明した変位ξの進行波成分ξ(+)と反射波
成分ξ(−)は、基礎軸方向の座標をrとすると、次式
で与えられる。First, consider the fundamental wave of the column portion 7. The traveling wave component ξ (+) and the reflected wave component ξ (−) of the displacement ξ described in the equation (6) are given by the following equation, where r is the coordinate in the basic axis direction.
【0047】[0047]
【数6】 (Equation 6)
【0048】したがって、座標位置rにおけるインピー
ダンスZ(r)は次式(9)で与えられる。Therefore, the impedance Z (r) at the coordinate position r is given by the following equation (9).
【0049】[0049]
【数7】 (Equation 7)
【0050】ここで、Z0(r)は次式(10)であ
る。Here, Z 0 (r) is given by the following equation (10).
【0051】[0051]
【数8】 (Equation 8)
【0052】次に、図10のように、r=r2の端に正
角柱のベース部8を接続した場合のr=r1からみたイ
ンピーダンスZ(r1)は、ベース部8のインピーダン
スをZ2とすると、次式(11)で与えられる。なお、
h=r2−r1である。Next, as shown in FIG. 10, the impedance Z (r 1 ) seen from r = r 1 when the base portion 8 of a regular prism is connected to the end of r = r 2 is the impedance of the base portion 8. Z 2 is given by the following equation (11). In addition,
h = r 2 −r 1 .
【0053】[0053]
【数9】 [Equation 9]
【0054】ベース部8のインピーダンスZ2は、ベー
ス部8の厚さがtで、正角柱の断面積をS2(=B2)と
すると、式(7)より次式(12)で与えられる。な
お、ベース部8の断面積S2は一様であり、図10にお
いて下端が自由端とする。The impedance Z 2 of the base portion 8 is given by the following equation (12) from the equation (7), where t is the thickness of the base portion 8 and S 2 (= B 2 ) is the cross-sectional area of the regular prism. To be The cross-sectional area S 2 of the base portion 8 is uniform, and the lower end is the free end in FIG.
【0055】 Z2=i(B2kβ/ω)tanβt =i(S2kβ/ω)tanβt ……(12) ここで、上記コンクリート基礎6の全体の共振は、式
(11)のZ(r1)が「0」のときに生ずる。つまり
分子が「0」のときに生ずる。そこで、式(11)の分
子を「0」として整理すると次式(13)の共振条件式
が得られる。Z 2 = i (B 2 kβ / ω) tan βt = i (S 2 kβ / ω) tan βt (12) Here, the overall resonance of the concrete foundation 6 is Z ( It occurs when r 1 ) is “0”. That is, it occurs when the numerator is "0". Therefore, by rearranging the numerator of Expression (11) as “0”, the resonance condition expression of Expression (13) below is obtained.
【0056】 βr2(S1sinβh・cosβt+S2cosβh・sinβt) −S2sinβh・sinβt=0 ……(13) ここで、S1は柱体部7の底面積(角錐台の場合は、
b2)である。また、伝播定数βは前述したように次式
(14)で与えられる。Βr 2 (S 1 sinβh · cosβt + S 2 cosβh · sinβt) −S 2 sinβh · sinβt = 0 (13) Here, S 1 is the bottom area of the columnar portion 7 (in the case of a truncated pyramid,
b 2 ). Further, the propagation constant β is given by the following equation (14) as described above.
【0057】 β=2π/λ=2πf/v ……(14) 縦波の伝播速度vは測定対象基礎の固有の値であり、周
知の方法により実測できる。振動数fは図10の基礎6
の上端をx軸方向に加振し、これにより生ずる基礎6の
共振振動数を実測する。縦波の共振振動数の測定は、上
記上端に加速度センサを取り付け、センサの出力信号か
ら振動数スペクトルを分析して行なう。Β = 2π / λ = 2πf / v (14) The propagation velocity v of the longitudinal wave is a unique value of the measurement object foundation and can be measured by a known method. The frequency f is the base 6 of FIG.
The upper end of is vibrated in the x-axis direction, and the resonance frequency of the foundation 6 generated thereby is measured. The resonance frequency of the longitudinal wave is measured by mounting an acceleration sensor on the upper end and analyzing the frequency spectrum from the output signal of the sensor.
【0058】したがって、式(13)の共振条件式にお
いて、未知数はS1,S2,h,t,r2であるから、縦
波の共振振動数fを5個測定し、それらの共振振動数f
と前記実測した伝播速度vから式(14)で5個のβを
求め、これらを式(13)に代入すれば5個の連立方程
式が得られる。その連立方程式を解くことにより、上記
未知数の形状寸法を求めることができる。Therefore, in the resonance condition expression of the equation (13), since the unknowns are S 1 , S 2 , h, t, and r 2 , five resonance frequencies f of longitudinal waves are measured, and those resonance vibrations are measured. Number f
From the measured propagation velocity v, the five β's are obtained by the equation (14), and these are substituted into the equation (13) to obtain the five simultaneous equations. By solving the simultaneous equations, the unknown geometrical dimensions can be obtained.
【0059】なお、柱体部7の上端部は一般に地上に露
出しているので、寸法aは実測により求める。Since the upper end of the column 7 is generally exposed on the ground, the dimension a is obtained by actual measurement.
【0060】また、測定対象の基礎にベース部8がなか
った場合は、結果としてS1=S2,t=0またはS1≒
S2,t≒0として解が得られる。If the base of the object to be measured does not have the base portion 8, as a result, S 1 = S 2 , t = 0 or S 1 ≈
The solution is obtained with S 2 , t≈0.
【0061】同様に、柱体部7が角錐台でなく断面一様
な角柱状であった場合は、S1=a2又はS1≒a2として
解が得られる。Similarly, when the columnar portion 7 is not a truncated pyramid but a prism having a uniform cross section, a solution is obtained with S 1 = a 2 or S 1 ≈a 2 .
【0062】また、式(13)は図12(a),(b)に
示すように、柱体部7の地上露出部の断面が円形
(φ1)又は長方形(a1×a2)の場合にも適用でき、
埋設部は図示のような形状であると推定して、求めたS
1,S2から(φ2,B),(b1,b2,B1,B2)をそ
れぞれ求めることができる。Further, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), the equation (13) shows that the exposed ground portion of the columnar portion 7 has a circular (φ 1 ) or rectangular (a 1 × a 2 ) cross section. Can also be applied if
The buried portion was estimated to have the shape shown in the figure, and the calculated S
It is possible to obtain (φ 2 , B) and (b 1 , b 2 , B 1 , B 2 ) from 1 and S 2 , respectively.
【0063】ここで、式(13)の未知数r2を求める
簡略法を説明する。テーパ角θが小さい場合は、r2≒
r1+hに近似できるから、幾何学的な関係により、r2
は次式で表わせる。Now, a simplified method for obtaining the unknown number r 2 in the equation (13) will be described. When the taper angle θ is small, r 2 ≈
Since r 1 + h can be approximated, r 2
Can be expressed by the following equation.
【0064】[0064]
【数10】 [Equation 10]
【0065】寸法aは地上露出部で実測できるから、未
知数r2は未知数hで表わせることになる。Since the dimension a can be actually measured on the exposed part on the ground, the unknown r 2 can be represented by the unknown h.
【0066】これを式(13)に代入すると、求める未
知数はS1,S2,h,tの4個に減る。なお、a=bの
場合、(15)式は無意味となるが、この場合式(1
3)は次式(13´)になる。By substituting this into the equation (13), the unknowns to be obtained are reduced to four, S 1 , S 2 , h, and t. When a = b, the expression (15) is meaningless, but in this case, the expression (1
3) becomes the following expression (13 ').
【0067】 S1sinβh・cosβt+S2cosβh・sinβt=0 ……(13´) さらに、テーパ角θも地上露出部で実測できるから、柱
体部7が正角錐台の場合S1=b2であり、幾何学的な関
係からbは次式(16)のように表わせる。S 1 sin βh · cos βt + S 2 cos βh · sin βt = 0 (13 ′) Furthermore, since the taper angle θ can also be measured at the exposed portion on the ground, when the columnar portion 7 is a regular pyramid, S 1 = b 2 . Therefore, b can be expressed by the following equation (16) from the geometrical relation.
【0068】 b=2htanθ+a ……(16) したがって、式(13)における未知数はS2,h,t
の3個に減る。B = 2htan θ + a (16) Therefore, the unknowns in the equation (13) are S 2 , h, t.
Reduced to 3.
【0069】よって、寸法a,テーパ角θ,伝播速度
v,3つの共振振動数f1,f2,f3を実測し、式(1
4)によりβ1,β2,β3を求め、式(13)に代入し
て連立方程式を解くことにより、埋設部の形状を求める
ことができる。Therefore, the dimension a, the taper angle θ, the propagation velocity v, and the three resonance frequencies f 1 , f 2 , and f 3 are measured, and the equation (1
The shape of the buried portion can be obtained by obtaining β 1 , β 2 , and β 3 according to 4) and substituting them in equation (13) to solve the simultaneous equations.
【0070】なお、上記においては、縦波共振を利用し
て埋設構造物の形状を測定する例について説明したが、
前述したように本発明は縦波共振に限られるものではな
く、共振現象を利用して形状測定することを本旨とする
ものである。すなわち、上記の縦波の場合と同様に、横
波、ねじれ波又は表面波についての共振条件式は理論的
に定まるから、それらの振動形態に対応した共振振動数
を未知数に応じて必要数測定し、連立方程式を解くこと
により、各部の寸法を求めることができる。In the above description, an example of measuring the shape of the buried structure using longitudinal wave resonance has been described.
As described above, the present invention is not limited to the longitudinal wave resonance, and its purpose is to measure the shape by utilizing the resonance phenomenon. That is, as in the case of the longitudinal wave described above, the resonance conditional expression for the transverse wave, the torsional wave, or the surface wave is theoretically determined, and therefore, the necessary number of resonance frequencies corresponding to those vibration modes is measured according to the unknown number. , The size of each part can be obtained by solving the simultaneous equations.
【0071】(変形方式1)前式(13)によると、図
10のようなベース部8を有する場合、柱体部7の底辺
寸法bとベース部8の角形寸法Bの計算精度が余り良く
ないことが判明した。そこで、寸法b,Bの精度を向上
させるべく、図13に示す共振モードを利用することが
好ましい。すなわち、図13の矢印に示すように、柱体
部7が圧縮し、ベース部8も圧縮する共振モードであ
る。このモードの加振方法は基本方式の場合と同一であ
る。(Modification Method 1) According to the previous expression (13), when the base portion 8 as shown in FIG. 10 is provided, the calculation accuracy of the bottom side dimension b of the columnar portion 7 and the square dimension B of the base portion 8 is very good. Turned out not. Therefore, in order to improve the accuracy of the dimensions b and B, it is preferable to use the resonance mode shown in FIG. That is, as shown by the arrow in FIG. 13, this is a resonance mode in which the columnar portion 7 is compressed and the base portion 8 is also compressed. The vibration method in this mode is the same as in the basic method.
【0072】このモードのときの共振条件式は次式(1
7)で与えられる。In this mode, the resonance condition expression is
Given in 7).
【0073】 β′r2(b2sinβ′h・cosβ″t+B2cosβ′h・sinβ″t) −B2sinβ′h・sinβ″t=0 ……(17) ここで、β″=√{β′2−(π/B)2} ……(18) このモードに対応する共振振動数fB(β′=2πfB/
v)は、前述の加振方法で得られた振動数スペクトルか
ら、次の判断に従って求める。まず、基礎6の上端面を
鉛直な基礎軸方向にハンマなどにより加振し、その方向
の振動波を加速度センサで検出すると、多数の共振振動
数のスペクトルが得られる。そのスペクトルのうち、振
動数の最も低い方からf1,f2,f3,……とすると、
fBはf2とf3の間に表われることが判った。ここで、
f1は基本波であり、f2,f3……は2次、3次……の
成分である。そして、f1,f2,f3の間には次の関係
があることが判明した。Β′r 2 (b 2 sin β′h · cos β ″ t + B 2 cos β′h · sin β ″ t) −B 2 sin β′h · sin β ″ t = 0 (17) where β ″ = √ {Β ′ 2 − (π / B) 2 } (18) Resonant frequency fB (β ′ = 2πfB / corresponding to this mode
v) is obtained from the frequency spectrum obtained by the above-mentioned vibration method according to the following judgment. First, when the upper end surface of the foundation 6 is excited in the vertical foundation axis direction by a hammer or the like and the vibration wave in that direction is detected by the acceleration sensor, a spectrum of a large number of resonance frequencies is obtained. If f 1 , f 2 , f 3 , ... from the lowest frequency of the spectrum are given,
fB was found that appearing between f 2 and f 3. here,
f 1 is a fundamental wave, and f 2 , f 3 ... Are second-order, third-order ... Components. Then, it was found that the following relationships exist among f 1 , f 2 , and f 3 .
【0074】 2f1<f2<3f1 3f1<f3<5f1 : ……(19) : これにより、fBを容易に検出できる。2f 1 <f 2 <3f 1 3f 1 <f 3 <5f 1 : (19): As a result, fB can be easily detected.
【0075】したがって、ベース部8を有することが予
想されるコンクリート基礎の場合は、前記の3つの共振
振動数f1,f2,f3の1つをfBに代え、fBについて
は共振条件式(17)を用いる。そして、他の共振振動
数f1,f2,f3のうちの2個については、共振条件式
(13)を用いる。これにより、未知数S2(=B2),
h,tの3連立方程式を立て、これを解いて形状を求め
ることができる。Therefore, in the case of a concrete foundation expected to have the base portion 8, one of the three resonance frequencies f 1 , f 2 and f 3 described above is replaced by fB, and the resonance condition formula is defined for fB. (17) is used. Then, the resonance condition expression (13) is used for two of the other resonance frequencies f 1 , f 2 , and f 3 . As a result, the unknown number S 2 (= B 2 ),
It is possible to obtain the shape by solving three simultaneous equations of h and t and solving them.
【0076】(変形方式2)正角柱の場合のベース部8
の寸法Bは、変形方式1で述べた共振振動数fBを使い
次式(20)で近似できる。これによる寸法Bの精度は
2%未満であった。(Modification method 2) Base portion 8 in the case of a regular prism
The dimension B can be approximated by the following equation (20) using the resonance frequency fB described in the modification method 1. The precision of the dimension B by this was less than 2%.
【0077】 B=√S2=v/2fB ……(20) また、fBに相当する共振振動数が2つfB1,fB2認識
できる場合は、ベース部8の水平断面が長方形B1×B2
であると推定できる。この場合の(20)式は次のとお
りである。B = √S 2 = v / 2fB (20) When two resonance frequencies corresponding to fB, fB 1 and fB 2, can be recognized, the horizontal cross section of the base portion 8 is rectangular B 1 × B 2
It can be estimated that Equation (20) in this case is as follows.
【0078】 B1=v/2fB1 ……(20a) B2=v/2fB2 ……(20b) したがって、変形方式1の式(17)に代えて式(2
0)又は式(20a),(20b)を用いて基礎6の各
部の寸法を求めることができる。B 1 = v / 2fB 1 (20a) B 2 = v / 2fB 2 (20b) Therefore, the formula (2) is replaced with the formula (17) of the modification method 1.
0) or equations (20a) and (20b) can be used to determine the dimensions of each part of the foundation 6.
【0079】(変形方式3)上記fBのスペクトルが明
瞭に現われない場合は、変形方式1又は2を用いること
ができない。この場合は、図14に示す振動モードを利
用する。つまり、このモードは柱体部7の上部を鉛直軸
に直角な方向に加振(以下、横加振という)したとき
に、ベース部8の横方向に生じる縦波の共振によるもの
である。(Modification Method 3) If the above fB spectrum does not appear clearly, Modification Method 1 or 2 cannot be used. In this case, the vibration mode shown in FIG. 14 is used. That is, this mode is due to resonance of a longitudinal wave generated in the lateral direction of the base portion 8 when the upper portion of the columnar portion 7 is vibrated in the direction perpendicular to the vertical axis (hereinafter referred to as lateral vibration).
【0080】図14の共振解析のために、図15のイン
ピーダンスモデルを考える。図15の上端面からみたイ
ンピーダンスZ3は、それぞれの部分の特性インピーダ
ンスをZ31,Z32とすると、次式(21)で与えられ
る。Consider the impedance model of FIG. 15 for the resonance analysis of FIG. The impedance Z 3 viewed from the upper end surface of FIG. 15 is given by the following equation (21), where the characteristic impedances of the respective portions are Z 31 and Z 32 .
【0081】[0081]
【数11】 [Equation 11]
【0082】これを変形すると、次式(22)となる。By modifying this, the following equation (22) is obtained.
【0083】[0083]
【数12】 (Equation 12)
【0084】また、Z31とZ32の関係は次式(23)で
与えられる。The relationship between Z 31 and Z 32 is given by the following equation (23).
【0085】 Z32/Z31=(b2+2Bt)/2Bt ……(23) 共振は式(22)の分子の2つの因数のいずれかが
「0」のときに生ずる。Z 32 / Z 31 = (b 2 + 2Bt) / 2Bt (23) Resonance occurs when either of the two factors of the numerator of formula (22) is “0”.
【0086】まず、式(22)の分子の第1の因数が
「0」の条件から、次式(24)が得られる。First, the following expression (24) is obtained from the condition that the first factor of the numerator of expression (22) is "0".
【0087】[0087]
【数13】 (Equation 13)
【0088】また、第2の因数が「0」の条件から、次
式(25)が得られる。Further, the following equation (25) is obtained from the condition that the second factor is "0".
【0089】[0089]
【数14】 [Equation 14]
【0090】これらの式(24)と(25)のいずれか
一方、又は両方の式と、前記共振条件式(13)とを用
いて各部の寸法を求める。すなわち、横加振時のベース
部8における共振振動数fB0(β0=2πfB0/v)を
測定し、これを満たす共振条件式として式(24)又は
(25)を適用する。なお、fB0で最も振動数の低い次
数のものは、図16(a)の振動モードであり、式(2
4)に従う。次の次数は図16(b)の振動モードで式
(25)に従う。その次の次数は式(24)に……のよ
うに順次交互に従う関係になる。Dimension of each part is obtained by using one or both of these expressions (24) and (25) and the resonance condition expression (13). That is, the resonance frequency fB 0 (β 0 = 2πfB 0 / v) in the base portion 8 at the time of lateral excitation is measured, and the expression (24) or (25) is applied as a resonance condition expression that satisfies this. Note that the order with the lowest frequency at fB 0 is the vibration mode of FIG.
Follow 4). The next order follows the equation (25) in the vibration mode of FIG. The next order has a relationship that sequentially and alternately follows the equation (24).
【0091】また、ベース部8の横方向振動には、図1
6(c)のような振動モードがある。このモードで式
(24)に従う基本モードの場合の振動数は、図16
(a)の場合の√2倍になる。Further, the lateral vibration of the base portion 8 is as shown in FIG.
There are vibration modes such as 6 (c). In this mode, the frequency in the basic mode according to equation (24) is as shown in FIG.
It is √2 times that in the case of (a).
【0092】上記の式(24),(25)はベース部8が
正角柱の場合を示したが、コンクリート基礎の水平断面
が矩形の場合はそれぞれ式(24′),(25′)にな
る。各式の振動モードを図17(a)、(b)に示す。The above equations (24) and (25) show the case where the base portion 8 is a regular prism, but when the horizontal cross section of the concrete foundation is rectangular, the equations (24 ') and (25') are obtained, respectively. . The vibration mode of each equation is shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b).
【0093】[0093]
【数15】 (Equation 15)
【0094】さて、この振動モードに対応する共振振動
数fB0を横加振スペクトルから探し出すには、まず実測
寸法a、テーパ角θとhのおよその寸法から前記式(1
6)を用いて、bのおよその寸法を求める。hのおよそ
の寸法は、前記の共振振動数f1とf2から実験的に次式
(26)で与えられる。Now, in order to find the resonance frequency fB 0 corresponding to this vibration mode from the lateral excitation spectrum, first, the above-mentioned equation (1) is calculated from the actual measurement dimension a and the approximate dimensions of the taper angles θ and h.
Using 6), determine the approximate size of b. The approximate dimension of h is experimentally given by the following equation (26) from the above resonance frequencies f 1 and f 2 .
【0095】 h≒v/{2(f2−f1)} ……(26) また、一般に、ベース部8の寸法Bと柱体部7の寸法b
にはB≒2bの関係にある。これらに基づいて、実験的
にfB0とBの関係を求めたところ、次式(27)が得ら
れた。H≈v / {2 (f 2 −f 1 )} (26) Generally, the dimension B of the base portion 8 and the dimension b of the column portion 7 are
Has a relationship of B≈2b. When the relationship between fB 0 and B was experimentally obtained based on these, the following expression (27) was obtained.
【0096】 fB0≒v/(2B×0.9) ……(27) そこで上述の関係からおよそのB、さらにおよそのfB0
を求め、これに基づいて横加振スペクトルから正確なf
B0を探し出す。FB 0 ≈v / (2B × 0.9) (27) Therefore, from the above relation, approximately B, and further approximately fB 0
Then, based on this, an accurate f is calculated from the lateral excitation spectrum.
Find B 0 .
【0097】以上、本発明の埋設構造物の形状測定方法
の基本原理およびその変形方式について説明した。な
お、式(13),(17),(24),(25)は超越方程式
で、解を解析的に求めることは不可能であるから、実際
上はコンピュータを用いて数値解析により求める。The basic principle of the method for measuring the shape of an embedded structure of the present invention and its modification method have been described above. Since equations (13), (17), (24), and (25) are transcendental equations, and solutions cannot be analytically obtained, they are actually obtained by numerical analysis using a computer.
【0098】上記各方式の内容をまとめると次のように
なる。The contents of each of the above methods are summarized as follows.
【0099】基本方式は、コンクリート基礎の上面を鉛
直方向に加振し、その方向の振動波形のスペクトルから
共振振動数f1、f2、f3を抽出する。そして、これら
を式(13)にそれぞれ代入し、b、B、tを算出す
る。In the basic method, the upper surface of the concrete foundation is excited in the vertical direction, and the resonance frequencies f 1 , f 2 and f 3 are extracted from the spectrum of the vibration waveform in that direction. Then, these are substituted into the equation (13) to calculate b, B, and t.
【0100】変形方式1は、コンクリート基礎の上面を
鉛直方向に加振し、その方向の振動波形のスペクトルか
ら共振振動数f1、f2、f3、fBを抽出する。そして、
式(13)にf1、f2、f3の中の2つを代入する。ま
た、式(17)にfBを代入する。それらの式により、
b、B、tを算出する。In the modification method 1, the upper surface of the concrete foundation is vertically excited, and the resonance frequencies f 1 , f 2 , f 3 , fB are extracted from the spectrum of the vibration waveform in that direction. And
Two of f 1 , f 2 , and f 3 are substituted into the equation (13). Also, fB is substituted into the equation (17). By those formulas,
Calculate b, B, and t.
【0101】変形方式2は、コンクリート基礎の上面を
鉛直方向に加振し、その方向の振動波形のスペクトルか
ら共振振動数f1、f2、f3、fBを抽出する。そして、
式(13)にf1、f2、f3の中の2つを代入する。次
に、式(20)にfBを代入してBを決め、これを代入
した式(13)に基づいてb、tを算出する。In the modification method 2, the upper surface of the concrete foundation is vertically excited, and the resonance frequencies f 1 , f 2 , f 3 , and fB are extracted from the spectrum of the vibration waveform in that direction. And
Two of f 1 , f 2 , and f 3 are substituted into the equation (13). Next, fB is substituted into the equation (20) to determine B, and b and t are calculated based on the equation (13) into which fB is substituted.
【0102】なお、fBに相当する共振振動数が2つあ
る場合は、ベース部が長方形であると推定されるので、
前記式(20a)、(20b)によりB1、B2を求め
る。When there are two resonance frequencies corresponding to fB, it is estimated that the base portion has a rectangular shape.
B 1 and B 2 are obtained from the above equations (20a) and (20b).
【0103】変形方式3は、コンクリート基礎の上面を
鉛直方向に加振し、その方向の振動波形のスペクトルか
ら共振振動数f1、f2、f3を抽出し、コンクリート基
礎の上部側面を鉛直軸に直交方向に加振し、その方向の
振動波形のスペクトルから共振振動数fB0を抽出する。
そして、式(13)にf1、f2、f3の中の2つを代入
する。また、式(24)又は(25)にfB0を代入す
る。これら代入式に基づいてb、B、tを算出する。In the modification method 3, the upper surface of the concrete foundation is vertically excited, the resonance frequencies f 1 , f 2 and f 3 are extracted from the spectrum of the vibration waveform in that direction, and the upper side surface of the concrete foundation is vertically extracted. Vibration is applied in the direction orthogonal to the axis, and the resonance frequency fB 0 is extracted from the spectrum of the vibration waveform in that direction.
Then, two of f 1 , f 2 , and f 3 are substituted into the equation (13). Further, fB 0 is substituted into the equation (24) or (25). B, B, and t are calculated based on these substitution formulas.
【0104】なお、ベース部の水平断面が矩形(B1×
B2)の場合には、式(24´)又は式(25´)を用
いる。The horizontal section of the base portion is rectangular (B 1 ×
In the case of B 2 ), the formula (24 ′) or the formula (25 ′) is used.
【0105】[0105]
【実施例】ここで、本発明の方法により埋設構造物の形
状を測定した実施例を図1〜6を用いて説明する。図1
は本発明の特徴部に係る形状演算手段の処理手順の一実
施例を示すフローチャートであり、図2は本発明の形状
測定装置全体を示す機能ブロック図である。EXAMPLE An example in which the shape of the buried structure was measured by the method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
2 is a flowchart showing an embodiment of the processing procedure of the shape calculation means according to the characteristic part of the present invention, and FIG. 2 is a functional block diagram showing the overall shape measuring device of the present invention.
【0106】本実施例では、図2に示すような送電線鉄
塔用のコンクリート基礎10を測定対象とし、埋設部の
各部の寸法を推定するものとする。つまり、地上に露出
している部分の形状から推定して、柱体部11が正角錐
台状で、この柱体部11の下端に正角柱状のベース部1
2が存在するものとして共振条件式を設定して測定を実
施する。In this embodiment, the concrete foundation 10 for a power transmission line tower as shown in FIG. 2 is used as a measurement target, and the dimensions of each part of the buried portion are estimated. That is, it is estimated from the shape of the exposed portion on the ground that the pillar portion 11 has a regular truncated pyramid shape, and the base portion 1 has a regular prism shape at the lower end of the pillar portion 11.
Assuming that 2 exists, a resonance conditional expression is set and measurement is performed.
【0107】図2に沿って、本実施例の形状測定装置の
構成を説明する。まず、コンクリート基礎10に振動を
付与するための加振手段としては、ハンマー等で基礎の
所定部位を叩くインパルス方式、又は正弦波振動を発生
する振動子により振動を付与し、その振動数を掃引する
掃引方式が適用できる。本実施例ではハンマー21を用
いた。このハンマー21には加振力を検出して電気信号
を出力する加振力検出手段が設けられており、この電気
信号は加振検出信号22として前置増幅器23により増
幅されてFFTアナライザ24に入力されている。コン
クリート基礎10の振動を検出するための振動検出手段
として、コンクリート基礎10の上端面に加速度センサ
25が取り付けられている。取付け位置は、鉄塔の中心
方向(図示手前右側の角方向)を向いた対角線上の近傍
の鉄塔中心側の基礎上面であり、振動検出の精度を高め
るために、瞬間接着剤などの接着剤を介して強固に取り
付ける。基礎の上面が傾いているような場合は、センサ
面が水平になるように適当なアダプタを介挿し、ガタが
ないようにしっかりと固定する。この加速度センサ25
は圧電型の加速度ピックアップで、図示矢印のように
x,y,z方向の3方向の振動成分を検出可能になって
おり、それぞれの方向の振動を電気信号の振動検出信号
26に変換して出力するようになっている。この振動検
出信号26はチャージ増幅器27により増幅されてFF
Tアナライザ24に入力されている。The configuration of the shape measuring apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. First, as a vibrating means for applying vibration to the concrete foundation 10, vibration is applied by an impulse method in which a predetermined portion of the foundation is hit with a hammer or the like, or a vibrator that generates sinusoidal vibration, and the frequency is swept. The sweep method can be applied. In this embodiment, the hammer 21 is used. The hammer 21 is provided with a vibrating force detecting means for detecting a vibrating force and outputting an electric signal, and this electric signal is amplified by the preamplifier 23 as a vibrating detection signal 22 and is fed to the FFT analyzer 24. It has been entered. As a vibration detecting means for detecting the vibration of the concrete foundation 10, an acceleration sensor 25 is attached to the upper end surface of the concrete foundation 10. The mounting position is on the upper surface of the foundation on the center side of the tower near the diagonal line facing the center direction of the tower (right side in the figure) .In order to improve the accuracy of vibration detection, use an adhesive such as an instant adhesive. Attach firmly via. If the upper surface of the foundation is tilted, insert an appropriate adapter so that the sensor surface becomes horizontal, and fix it firmly without backlash. This acceleration sensor 25
Is a piezoelectric accelerometer, which is capable of detecting vibration components in three directions of x, y, and z directions as shown by arrows, and converts the vibration in each direction into a vibration detection signal 26 of an electric signal. It is designed to output. This vibration detection signal 26 is amplified by the charge amplifier 27, and then FF
It is input to the T analyzer 24.
【0108】FFT(fast fourier transform)アナライ
ザ24は、入力される加振検出信号22と振動検出信号
26をそれぞれA/D変換し、コンピュータによる演算
処理によりフーリェ変換して振動波形を振動数スペクト
ルに分析するようになっている。ところで、ハンマー2
1で基礎10を叩くインパルス方式の場合は、加振力の
振動数スペクトルが平坦ではないため、ハンマー21の
加振力を検出してなる加振検出信号22の振動数スペク
トルと振動検出信号26の振動数スペクトルとの比をと
って規格化し、振動数応答として測定するようになって
いる。このようにして測定された振動検出信号26の振
動数スペクトル分析結果の振動数応答はディスプレー画
面に表示されるようになっている。また、必要に応じて
分析した振動数スペクトルデータをフロッピーディスク
(FD)28に記録する。An FFT (fast fourier transform) analyzer 24 A / D-converts the input vibration detection signal 22 and vibration detection signal 26 respectively, and performs Fourier transform by computer processing to convert the vibration waveform into a frequency spectrum. It is designed to analyze. By the way, hammer 2
In the case of the impulse method in which the base 10 is hit with 1, the frequency spectrum of the vibration force is not flat, so the vibration frequency spectrum of the vibration detection signal 22 and the vibration detection signal 26 obtained by detecting the vibration force of the hammer 21. The frequency spectrum is standardized by taking a ratio with the frequency spectrum, and measured as a frequency response. The frequency response of the frequency spectrum analysis result of the vibration detection signal 26 thus measured is displayed on the display screen. In addition, the frequency spectrum data analyzed as necessary is recorded on the floppy disk (FD) 28.
【0109】形状演算装置29は、入力装置、演算処理
装置、記憶装置、出力装置等からなるマイクロコンピュ
ータを用いて構成されている。記憶装置には、前述の原
理に基づいて設定された共振条件式(例えば、式13,
17,24,25等)、関連演算式、図1に示す演算処
理プログラム等、形状測定の演算処理に必要な事項が予
め格納されている。また、入力装置を介してFD28か
らコンクリート基礎10の振動数応答データを記憶装置
に読み込むとともに、入力装置から入力される基礎上端
の実測寸法や、伝播速度等の実測データを記憶装置に格
納する。そして、図1のフローチャートに沿って、それ
らの実測データ及び振動数応答データを用いてコンクリ
ート基礎10の形状、寸法を演算により求め、その結果
をディスプレイ又はプリンタなどの出力装置を介して出
力するようになっている。The shape calculation device 29 is configured using a microcomputer including an input device, a calculation processing device, a storage device, an output device, and the like. In the storage device, a resonance condition formula (for example, formula 13,
17, 24, 25, etc.), related arithmetic expressions, the arithmetic processing program shown in FIG. 1, and the like, which are necessary for the arithmetic processing of the shape measurement are stored in advance. Further, the frequency response data of the concrete foundation 10 is read from the FD 28 via the input device into the storage device, and the actual measurement data of the upper end of the foundation and the actual measurement data such as the propagation velocity input from the input device are stored in the storage device. Then, along the flowchart of FIG. 1, the shape and dimensions of the concrete foundation 10 are calculated by using the measured data and the frequency response data, and the result is output via an output device such as a display or a printer. It has become.
【0110】以下、本実施例によるコンクリート基礎1
0の形状測定の手順を説明する。まず、コンクリート基
礎10の地上に露出した上端部において、柱体部11の
上端各辺の寸法a1,a2(本実施例の場合は、a1=a2
=a)、柱体部11の側面の傾斜角(テーパ角)θ1,
θ2(本実施例の場合は、θ1=θ2=θ)、コンクリー
ト基礎10中を伝播する縦波の伝播速度vをそれぞれ実
測する。Hereinafter, the concrete foundation 1 according to the present embodiment.
The procedure of 0 shape measurement will be described. First, at the upper end of the concrete foundation 10 exposed above the ground, the dimensions a 1 and a 2 of the upper end sides of the pillar 11 (in the case of this embodiment, a 1 = a 2
= A), the inclination angle (taper angle) θ 1 of the side surface of the column body 11,
θ 2 (θ 1 = θ 2 = θ in the case of this embodiment) and the propagation velocity v of the longitudinal wave propagating in the concrete foundation 10 are measured.
【0111】伝播速度vの測定法の一実施例を図3によ
り説明する。本実施例は、超音波の加振器31と音波検
出器32をコンクリート基礎10の両面に対向させて接
触保持する。その加振器31に伝播速度測定器33から
加振信号34を印加して、基礎内に超音波パルスを放射
させ、コンクリート基礎10を伝播してくる超音波パル
スを音波検出器32により検出する。この検出信号35
を伝播速度測定器33により受信し、加振信号34の出
力タイミングから検出信号35の受信タイミングまでの
時間を測定し、その音波伝播時間で予め実測した加振器
31と音波検出器32間の距離dを除算して伝播速度v
を求める。このようにしてコンクリート基礎10の伝播
速度を測定したところ、v=4165m/sが得られ
た。An example of the method of measuring the propagation velocity v will be described with reference to FIG. In this embodiment, an ultrasonic vibrator 31 and a sound wave detector 32 are opposed to and held in contact with both sides of the concrete foundation 10. A vibration signal 34 is applied from the propagation velocity measuring device 33 to the vibration exciter 31, an ultrasonic pulse is radiated into the foundation, and the ultrasonic pulse propagating through the concrete foundation 10 is detected by the acoustic wave detector 32. . This detection signal 35
Is received by the propagation velocity measuring device 33, the time from the output timing of the excitation signal 34 to the reception timing of the detection signal 35 is measured, and the sound wave propagation time is measured between the shaker 31 and the sound wave detector 32 in advance. Propagation velocity v by dividing distance d
Ask for. When the propagation velocity of the concrete foundation 10 was measured in this way, v = 4165 m / s was obtained.
【0112】ハンマー21によりコンクリート基礎10
の上端部をx,y,zのいずれかの方向に軽く叩く。上
端面をx方向に叩いたときは、加速度センサ25のx方
向の振動検出信号26xの振動数応答を測定する。同様
に、y方向又はその逆の方向に叩いたときはy方向の振
動検出信号26y、z方向又はその逆の方向に叩いたと
きはz方向の振動検出信号26zの振動数応答を測定す
る。Concrete foundation 10 with hammer 21
Tap the top end of x in either the x, y, or z direction. When the upper end surface is hit in the x direction, the frequency response of the vibration detection signal 26x of the acceleration sensor 25 in the x direction is measured. Similarly, the vibration frequency response of the vibration detection signal 26y in the y direction when hitting in the y direction or the opposite direction and the frequency response of the vibration detection signal 26z in the z direction when hitting in the z direction or the opposite direction are measured.
【0113】図4に、基礎上端面のF1点を、x方向つ
まり基礎の鉛直軸方向に叩いたときの振動数応答の測定
結果を示す。図の横軸は振動数kHzを表し、縦軸は振
動検出信号26と加振検出信号22との比をdB値で表
している。この振動数応答の測定結果の精度は8Hzで
ある。同図において顕著なピークを示す振動数が、前記
式(13)の条件を満たす共振振動数であり、最も振動
数の低い成分が縦振動モードの基本波の共振振動数f
1(624 Hz)である。また、f1よりもピーク値が高い次の
振動数が2次の共振振動数f2(1.472 kHz)である。共振
振動数f2よりもピーク値が高い次の振動数が3次の共
振振動数f3(2.384 kHz)である。これらf 1,f2,
f3,・・には、2f1<f2<3f1、3f1<f3<5f
1、・・の関係があるから容易にf2,f3・・を抽出す
ることができる。FIG. 4 shows the F of the upper end surface of the foundation.1Point in x direction
Measurement of frequency response of ball striking ball in vertical axis direction
The results are shown. The horizontal axis of the figure represents the frequency kHz, and the vertical axis the vibration.
The ratio between the motion detection signal 26 and the vibration detection signal 22 is expressed in dB value.
are doing. The accuracy of this frequency response measurement result is 8Hz
is there. In the figure, the frequency showing a remarkable peak is
It is the resonance frequency that satisfies the condition of equation (13), and
The low frequency component is the resonance frequency f of the fundamental wave in the longitudinal vibration mode.
1(624 Hz). Also, f1Higher than the next peak value
Resonance frequency f of secondary frequency2(1.472 kHz). resonance
Frequency f2The peak frequency is higher than
Vibration frequency f3(2.384 kHz). These f 1, F2,
f3, ... is 2f1<F2<3f13f1<F3<5f
1Since there is a relationship of ...2, F3.. is extracted
Can be
【0114】fBは、前述したようにf2とf3の間に現
出するピーク値の振動数を抽出すればよく、図4からf
B=1.76 kHz が抽出できる。As for fB, it is sufficient to extract the frequency of the peak value appearing between f 2 and f 3 as described above.
B = 1.76 kHz can be extracted.
【0115】同様に、図5に上端部側面(図において、
向う側の側面)のF2点を、z方向に叩いたときの、つ
まり横加振のときの振動数応答の測定結果を示す。図か
ら判るように、2.752 kHzの振動数でピークを持ってい
る。これは、図16(c)に示したようにベース部が水
平方向の縦横同時に振動するモードの共振振動数である
と考えられる。したがって、これを√2で除算した値が
式(24)の共振条件式の基本波の共振振動数fB0であ
る。すなわち、fB0=1.946 kHzとなり、図5の振動数
応答にそれに対応するピークが認められる。Similarly, in FIG. 5, the upper end side surface (in the figure,
The measurement result of the frequency response when the F 2 point (on the opposite side surface) is tapped in the z direction, that is, when lateral vibration is applied is shown. As can be seen from the figure, it has a peak at a frequency of 2.752 kHz. This is considered to be the resonance frequency of the mode in which the base portion simultaneously vibrates horizontally and vertically as shown in FIG. 16 (c). Therefore, a value obtained by dividing this by √2 is the resonance frequency fB 0 of the fundamental wave in the resonance condition expression of the expression (24). That is, fB 0 = 1.946 kHz, and the corresponding peak is recognized in the frequency response of FIG.
【0116】このようにして得られた振動数応答データ
を用い、コンクリート基礎10の各部の未知寸法を求め
る形状演算装置29における処理手順を、図1のフロー
チャートに沿って説明する。本実施例では、前述した共
振条件式のうち式(13)を基本とし、ベース部12の
寸法推定精度を高めるために式(17)、(18)を併
用して形状を演算する場合を示す。Using the frequency response data thus obtained, the processing procedure in the shape calculation device 29 for obtaining the unknown dimensions of each part of the concrete foundation 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the present embodiment, the case where the shape is calculated by using the equation (13) of the above-mentioned resonance condition equations as a basis and using the equations (17) and (18) together to improve the dimension estimation accuracy of the base portion 12 is shown. .
【0117】(ステップ101)既知寸法等の実測デー
タを入力装置を介して入力する。本実施例の実測データ
としては、伝播速度v、柱体部上端の辺寸法a、テーパ
角θの3個であり、それぞれv=4165m/s、a=
40cm、θ=2.9°を入力する。(Step 101) Measured data such as known dimensions are input through an input device. The actual measurement data of the present embodiment are three values of the propagation velocity v, the side dimension a of the upper end of the column portion, and the taper angle θ, and v = 4165 m / s and a =
Enter 40 cm and θ = 2.9 °.
【0118】(ステップ102)FD28から振動数応
答データを読み込み、記憶装置に格納する。(Step 102) The frequency response data is read from the FD 28 and stored in the storage device.
【0119】(ステップ103)式(15),(16)
で示した関係に従って、式(13)の未知寸法のうちの
球体の半径r2と柱体部11の下端辺寸法bを、次式
(28)、(29)のようにそれぞれ辺寸法aとテーパ
角θを用いて他の未知寸法で近似する。(Step 103) Expressions (15) and (16)
According to the relationship shown in, the radius r 2 of the sphere and the lower end side dimension b of the column portion 11 among the unknown dimensions of the equation (13) are respectively set to the side dimension a as in the following equations (28) and (29). The taper angle θ is used to approximate other unknown dimensions.
【0120】 r2=bh/(b−a) …(28) b=2h・tanθ+a …(29) (ステップ104)共振条件式(13)の未知寸法の数
Nを求める。本実施例の場合は、柱体部11の高さh、
ベース部12の辺寸法B及び厚さtの3個が未知である
から、N=3となる。R 2 = bh / (b−a) (28) b = 2h · tan θ + a (29) (Step 104) The number N of unknown dimensions of the resonance condition expression (13) is calculated. In the case of the present embodiment, the height h of the column body portion 11,
Since the three sides B and the thickness t of the base 12 are unknown, N = 3.
【0121】(ステップ105)図4の振動数応答のス
ペクトルデータの共振振動数f1、f2、f3、・・か
ら、(N−1)個すなわち2個の共振振動数(例えば、
f1、f2)を抽出する。(Step 105) From the resonance frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... Of the frequency response spectrum data of FIG. 4, (N-1) or two resonance frequencies (for example,
f 1 and f 2 ) are extracted.
【0122】(ステップ106)ここで、図4の振動数
応答のスペクトルデータから、ベース部12の横方向振
動モードに対応する共振振動数fBを抽出する。(Step 106) Here, the resonance frequency fB corresponding to the lateral vibration mode of the base portion 12 is extracted from the spectrum data of the frequency response of FIG.
【0123】(ステップ107)ここで、抽出した各共
振振動数f1、f2、fBから、次式によりそれぞれ伝播
定数β1、β2、β´を求め、それを対応する共振条件式
に代入して連立方程式を立てる。(Step 107) Here, the propagation constants β 1 , β 2 , β ′ are respectively obtained from the extracted resonance frequencies f 1 , f 2 , fB by the following equations, and the propagation constants β 1 , β 2 , β ′ are obtained as corresponding resonance condition equations. Substitute and make simultaneous equations.
【0124】 β1=2πf1/v …(30) β2=2πf2/v …(31) β´=2πfB/v …(32) また、式(18)に従ってβ″を求め、これらを式(1
3),(17)に代入して、それぞれ次式を得る。ここ
で、本実施例ではベース部12の厚みtによってベース
部12の剛性が変化し、共振振動の現象が相違すること
に鑑み、式(13),(17)において辺寸法Bが含ま
れる項にその剛性の調整係数cを導入した。但し、c≦
1.0であり、本例ではc=0.95とした。Β 1 = 2πf 1 / v (30) β 2 = 2πf 2 / v (31) β ′ = 2πfB / v (32) Further, β ″ is obtained according to the equation (18), and these are given by (1
Substituting into 3) and (17), the following equations are obtained respectively. Here, in the present embodiment, in view of the fact that the rigidity of the base portion 12 changes depending on the thickness t of the base portion 12 and the phenomenon of resonance vibration is different, the term including the side dimension B in the equations (13) and (17). The adjustment coefficient c of the rigidity is introduced into the. However, c ≦
1.0, and in this example, c = 0.95.
【0125】 β1r2(b2sinβ1h・cosβ1t+cB2β1r2cosβ1h・sinβ1t) −cB2sinβ1h・sinβ1t=0 ……(33) β2r2(b2sinβ2h・cosβ2t+cB2β2r2cosβ2h・sinβ2t) −cB2sinβ2h・sinβ2t=0 ……(34) β′r2(b2sinβ′h・cosβ″t+cB2cosβ′h・sinβ″t) −cB2sinβ′h・sinβ″t=0 ……(35) ここで、β″=√{β′2−(π/B)2} ……(36) (ステップ108)上記の式(28)〜(32)、(3
6)に実測データ又は共振振動数を代入するとともに、
その結果を式(33)〜(35)にそれぞれ代入し、数
値計算法により解いて、未知寸法b、B、h、tを算出
する。この数値計算はニュートン・ラプソン法とレギュ
ラ・ファルシ法を用いた反復計算により行う。そして、
式(33)〜(35)の左辺が微小値ε以下に収束した
ときの値を解とする。なお、計算には各未知寸法の初期
値が必要となるので、コンクリート基礎として一般的に
使われている寸法(h=200cm、t=50cm)
と、Bの近似値であるB=v/2fBを用いた。[0125] β 1 r 2 (b 2 sinβ 1 h · cosβ 1 t + cB 2 β 1 r 2 cosβ 1 h · sinβ 1 t) -cB 2 sinβ 1 h · sinβ 1 t = 0 ...... (33) β 2 r 2 (b 2 sinβ 2 h · cosβ 2 t + cB 2 β 2 r 2 cosβ 2 h · sinβ 2 t) -cB 2 sinβ 2 h · sinβ 2 t = 0 ...... (34) β'r 2 (b 2 sinβ ' h · cosβ ″ t + cB 2 cosβ′h · sinβ ″ t) −cB 2 sinβ′h · sinβ ″ t = 0 (35) where β ″ = √ {β ′ 2 − (π / B) 2 } (36) (Step 108) The above equations (28) to (32), (3)
Substituting the measured data or the resonance frequency into 6),
The results are substituted into equations (33) to (35) and solved by a numerical calculation method to calculate unknown dimensions b, B, h, t. This numerical calculation is performed by iterative calculation using the Newton-Raphson method and the regular Falsi method. And
The value when the left side of the equations (33) to (35) converges to a minute value ε or less is taken as the solution. In addition, since the initial value of each unknown dimension is required for the calculation, the dimension generally used as a concrete foundation (h = 200 cm, t = 50 cm)
And B = v / 2fB, which is an approximate value of B.
【0126】(ステップ109)上記ステップ108で
求めた未知寸法b、B、h、tを出力して、処理を終了
する。(Step 109) The unknown dimensions b, B, h, and t obtained in the above step 108 are output, and the process ends.
【0127】上記の形状測定の結果を下記の表1に実測
寸法とともに示す。The results of the above-mentioned shape measurement are shown in Table 1 below together with the measured dimensions.
【0128】[0128]
【表1】 [Table 1]
【0129】表1から判るように、極めて高い精度でコ
ンクリート基礎10の埋設部の寸法が推定できた。この
測定結果は、図7に示すように出力装置のディスプレイ
に、又はプリンタから出力される。As can be seen from Table 1, the dimensions of the buried portion of the concrete foundation 10 could be estimated with extremely high accuracy. The measurement result is output to the display of the output device as shown in FIG. 7 or from the printer.
【0130】次に、ステップ107の演算で共振条件式
として、式(13)と式(24)を用いた場合の変形例
について説明する。この場合は、図5の振動数応答デー
タから抽出したベース部12の横振動にかかる共振振動
数fB0(1.946 kHz)を用いて式(24)を適用する。式
(24)に式(29)の関係を代入して整理すると、次
式(37)となる。Next, a modification in which the equations (13) and (24) are used as the resonance condition equations in the calculation of step 107 will be described. In this case, the equation (24) is applied using the resonance frequency fB 0 (1.946 kHz) related to the lateral vibration of the base portion 12 extracted from the frequency response data of FIG. By substituting the relationship of Expression (29) into Expression (24) and rearranging, the following Expression (37) is obtained.
【0131】 2Bt・tanθ{(B−2h・tanθ−a)β0/2} −{(2h・tanθ+a)2+2Bt}cot{(2h・tanθ+a)β0/2}=0 …(37) β0=2πfB0/v …(38) この式(37)、(38)と前記式(33),(34)
を用いて数値解析により未知寸法b、B、h、tを算出
する。この形状測定の結果を下記の表2に示す。[0131] 2Bt · tanθ {(B-2h · tanθ-a) β 0/2} - {(2h · tanθ + a) 2 + 2Bt} cot {(2h · tanθ + a) β 0/2} = 0 ... (37) β 0 = 2πfB 0 / v (38) This equation (37), (38) and the above equations (33), (34)
The unknown dimensions b, B, h, and t are calculated by numerical analysis using. The results of this shape measurement are shown in Table 2 below.
【0132】[0132]
【表2】 [Table 2]
【0133】表1と表2における計算値の差は1cm以
下である。また、いずれの計算値も実測値の5%以内で
あり、両計算値とも実測値とよく一致しているといえ
る。The difference between the calculated values in Table 1 and Table 2 is 1 cm or less. Moreover, all the calculated values are within 5% of the measured values, and it can be said that both calculated values are in good agreement with the measured values.
【0134】上述したように、図1実施例及びその変形
例によれば、土の影響を受けずに、ベース部を有するコ
ンクリート基礎の形状を、高い精度で測定できる。As described above, according to the embodiment of FIG. 1 and its modification, the shape of the concrete foundation having the base portion can be measured with high accuracy without being affected by soil.
【0135】また、上記実施例ではベース部を有するコ
ンクリート基礎を想定した共振条件式を用いて測定する
方法を説明したが、コンクリート杭のような埋設構造物
にそのまま適用できることはいうまでもない。この場
合、拡径部が無ければその拡径部に相当する未知寸法が
「0」として得られる。あるいは、共振振動数fBが観
測できない場合であって、かつf2≒2f1であれば、ベ
ース部又は拡径部が存在しないと判断してもよい。柱体
部にテーパが無い場合も同様に、b=aとして解が得ら
れる。Further, in the above-mentioned embodiment, the method of measurement using the resonance condition formula assuming a concrete foundation having a base portion has been described, but it goes without saying that it can be applied as it is to an embedded structure such as a concrete pile. In this case, if there is no expanded diameter portion, an unknown dimension corresponding to the expanded diameter portion is obtained as "0". Alternatively, if the resonance frequency fB cannot be observed and if f 2 ≈2f 1, it may be determined that the base portion or the enlarged diameter portion does not exist. Similarly, when the columnar portion has no taper, a solution is obtained with b = a.
【0136】また、加速度センサ25の取付け状態が振
動数応答の測定に大きく影響を及ぼすことから、強固に
確実にコンクリート基礎に取り付けることが望ましい。
例えば、コンクリート基礎の形状の変化などを経時的に
測定するような場合は、コンクリート基礎を設置する場
合に、センサ取付け用の螺子などを予め埋め込んでおく
ことが望ましい。Further, since the mounting state of the acceleration sensor 25 has a great influence on the measurement of the frequency response, it is desirable to firmly and surely mount it on the concrete foundation.
For example, when measuring a change in the shape of a concrete foundation over time, it is desirable to previously embed a sensor mounting screw or the like when installing the concrete foundation.
【0137】[0137]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振現象を利用して埋設構造物の形状を測定するように
していることから、周囲の土の影響をほとんど受けない
で、非破壊により精度よく複雑な形状を持つ構造物の各
部の寸法を測定できる。As described above, according to the present invention,
Since the shape of the buried structure is measured using the resonance phenomenon, the dimensions of each part of the structure with a complicated shape can be measured accurately and nondestructively without being affected by the surrounding soil. it can.
【0138】また、反射波等の時間的な関係でベース部
や拡径部を推定するものではないから、測定の熟練を要
すること無く、高い精度で簡単に埋設構造物の形状を測
定できる。Further, since the base portion and the expanded diameter portion are not estimated based on the time relationship of reflected waves and the like, the shape of the buried structure can be easily measured with high accuracy without requiring measurement skill.
【図1】本発明の特徴部に係る形状演算手段の処理手順
の一実施例を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a shape calculation means according to a characteristic part of the present invention.
【図2】本発明に係る埋設構造物の形状測定装置の一実
施例の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of an embodiment of the buried structure shape measuring apparatus according to the present invention.
【図3】伝播速度測定の一実施例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of propagation velocity measurement.
【図4】コンクリート基礎の上端を鉛直軸方向に加振し
たときのその方向の振動数応答図である。FIG. 4 is a frequency response diagram when the upper end of a concrete foundation is vibrated in the vertical axis direction.
【図5】コンクリート基礎の上端を鉛直軸の直交方向に
加振したときのその方向の振動数応答図である。FIG. 5 is a frequency response diagram when the upper end of the concrete foundation is excited in a direction orthogonal to the vertical axis, in that direction.
【図6】計算結果に基づいて表した形状図である。FIG. 6 is a shape diagram based on a calculation result.
【図7】本発明の原理を説明するための弾性体の縦波振
動モードの種類を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the types of longitudinal wave vibration modes of an elastic body for explaining the principle of the present invention.
【図8】本発明の原理を説明するための弾性体の縦波振
動モードを説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a longitudinal wave vibration mode of an elastic body for explaining the principle of the present invention.
【図9】本発明の共振条件の理論式を導くための円錐台
の弾性体モデルを示す図である。FIG. 9 is a view showing an elastic body model of a truncated cone for deriving a theoretical formula of a resonance condition of the present invention.
【図10】ベース部を有するコンクリート基礎に関する
本発明の共振条件の理論式を導くためのモデルを示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a model for deriving a theoretical formula of a resonance condition of the present invention regarding a concrete foundation having a base portion.
【図11】図10のモデルを電気回路のインピーダンス
の概念を導入して表した等価回路図である。11 is an equivalent circuit diagram showing the model of FIG. 10 by introducing the concept of impedance of an electric circuit.
【図12】ベース部を有するコンクリート基礎の形状例
を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of the shape of a concrete foundation having a base portion.
【図13】ベース部の横振動モードの1つを利用した共
振条件式を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a resonance conditional expression using one of the lateral vibration modes of the base portion.
【図14】ベース部の横振動モードの他の1つを利用し
た共振条件式を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining a resonance conditional expression using another one of the lateral vibration modes of the base portion.
【図15】図14のモデルのインピーダンス構成図であ
る。FIG. 15 is an impedance configuration diagram of the model of FIG.
【図16】正角柱のベース部の横振動モードの種類を説
明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating types of lateral vibration modes of a base portion of a regular prism.
【図17】長方形角柱のベース部の横振動モードの種類
を説明する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating types of lateral vibration modes of a base portion of a rectangular prism.
10 コンクリート基礎 11 柱体部 12 ベース部 21 ハンマー 22 加振検出信号 23 前置増幅器 24 FFTアナライザ 25 加速度センサ 26 振動検出信号 27 チャージ増幅器 28 フロッピーディスク 29 形状演算装置 31 加振器 32 音波検出器 33 伝播速度測定器 10 Concrete Foundation 11 Pillar Part 12 Base Part 21 Hammer 22 Excitation Detection Signal 23 Preamplifier 24 FFT Analyzer 25 Acceleration Sensor 26 Vibration Detection Signal 27 Charge Amplifier 28 Floppy Disk 29 Shape Calculator 31 Exciter 32 Sound Wave Detector 33 Propagation velocity measuring device
フロントページの続き (73)特許権者 592196754 赤間 芳雄 宮城県仙台市太白区八木山南3丁目9番 地の10 (73)特許権者 000222015 株式会社ユアテック 仙台市宮城野区榴岡4丁目1番1号 (72)発明者 盛合 禧夫 宮城県仙台市泉区黒松2丁目28番27号 (72)発明者 松村 吉康 宮城県仙台市太白区八木山本町2丁目29 番地の6 (72)発明者 石川 瑛 宮城県仙台市泉区加茂1丁目23番地の6 (72)発明者 千葉 則行 宮城県仙台市太白区山田自由ヶ丘38番22 号 (72)発明者 赤間 芳雄 宮城県仙台市太白区八木山南3丁目9番 地の10 (72)発明者 栗木 弘行 宮城県仙台市若林区沖野6丁目21番3号 (56)参考文献 特開 昭55−96408(JP,A) 特開 昭59−97002(JP,A)Front Page Continuation (73) Patent Holder 592196754 Yoshio Akama 10-9-3 Minami Yagiyama, Taichiro-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (73) Patent Holder 000222015 Yu 1-1, Inc. 4-1-1, Enooka, Miyagino-ku, Sendai City ( 72) Inventor Yoshio Morii 2-28-27, Kuromatsu, Izumi-ku, Sendai-shi, Miyagi Prefecture (72) Yoshiyasu Matsumura 2-29, Yagiyamahonmachi, Taishiro-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (72) Inventor, Ishikawa Ai Miyagi Prefecture 6-23, Kamo, 1-23, Izumi-ku, Sendai-shi (72) Inventor Noriyuki Chiba 38-22 Yamada Jiyugaoka, Taihaku-ku, Sendai-shi, Miyagi Prefecture (72) Yoshio Akama 3--9, Yagiyamaminami, Taihaku-ku, Sendai-shi, Miyagi 10 (72) Inventor Hiroyuki Kuriki 6-21-3 Okino, Wakabayashi-ku, Sendai-shi, Miyagi (56) References JP-A-55-96408 (JP, A) JP-A-59-97002 (JP, A)
Claims (14)
設構造物の共振振動数を測定し、その測定した共振振動
数と予め想定した埋設構造物の共振条件式とに基づい
て、その埋設構造物の形状を演算により求める埋設構造
物の形状測定方法。1. An embedded structure to be measured is vibrated, a resonance frequency of the embedded structure is measured, and based on the measured resonance frequency and a resonance conditional expression of the embedded structure which is assumed in advance, A method for measuring the shape of an embedded structure by calculating the shape of the embedded structure.
振し、その埋設構造物を伝播する縦波の伝播速度と加振
方向の振動とを測定し、測定された振動より共振振動数
を抽出し、その抽出した共振振動数と予め想定した埋設
構造物の共振条件式とに基づいて、その埋設構造物の形
状を求める埋設構造物の形状測定方法。2. The embedded structure to be measured is excited in the vertical axis direction, the propagation velocity of a longitudinal wave propagating through the embedded structure and the vibration in the exciting direction are measured, and resonance vibration is obtained from the measured vibration. A method for measuring the shape of an embedded structure, in which the number of the embedded structure is extracted, and the shape of the embedded structure is obtained based on the extracted resonance frequency and a previously assumed resonance conditional expression of the embedded structure.
埋設構造物が、円形又は矩形断面の柱体部とこの柱体部
と断面積が異なる円形又は矩形断面のベース部を有する
ものであることを想定して前記共振条件式を設定したこ
とを特徴とする埋設構造物の形状測定方法。3. The buried structure according to any one of claims 1 and 2, wherein the embedded structure has a column portion having a circular or rectangular cross section and a base portion having a circular or rectangular cross section having a cross-sectional area different from that of the column body portion. A method for measuring the shape of an embedded structure, characterized in that the resonance condition expression is set assuming that there is.
動数の数を未知寸法の数と同数とし、これを代入して得
られる同数の前記共振条件式を解いて、前記未知寸法を
求めることを特徴とする埋設構造物の形状測定方法。4. The method according to claim 3, wherein the number of resonance frequencies to be extracted is the same as the number of unknown dimensions, and the same number of resonance conditional expressions obtained by substituting the same are solved to obtain the unknown dimensions. A method for measuring the shape of an embedded structure, characterized by:
て、前記埋設構造物がコンクリート基礎又はコンクリー
ト杭であることを特徴とする埋設構造物の形状測定方
法。5. The method for measuring the shape of an embedded structure according to claim 1, wherein the embedded structure is a concrete foundation or a concrete pile.
とこの柱体部と断面積が異なる円形又は矩形断面のベー
ス部を有するものと想定し、その埋設構造物の上端を鉛
直軸方向に加振したときの縦波の共振条件式を設定し、
測定対象の埋設構造物を伝播する縦波の伝播速度を測定
するとともに、その埋設構造物の上端を鉛直軸方向に加
振して縦波の振動を測定し、測定された振動数スペクト
ルから未知寸法の数の共振振動数を抽出し、その抽出し
た共振振動数と前記埋設構造物の既知寸法と前記伝播速
度とを前記共振条件式に代入して得られる未知寸法の数
の連立方程式を解いて、その埋設構造物の形状を求める
埋設構造物の形状測定方法。6. It is assumed that the embedded structure has a column portion having a circular or rectangular cross section and a base portion having a circular or rectangular cross section having a cross-sectional area different from that of the column portion, and the upper end of the embedded structure has a vertical axis. Set the longitudinal wave resonance condition expression when excited in the direction,
The propagation velocity of the longitudinal wave propagating through the buried structure to be measured is measured, and the upper end of the buried structure is excited in the vertical axis direction to measure the vibration of the longitudinal wave, and it is unknown from the measured frequency spectrum. The number of dimensions of resonance frequencies is extracted, and the simultaneous equations of the number of unknown dimensions obtained by substituting the extracted resonance frequencies, the known dimensions of the embedded structure, and the propagation velocity into the resonance condition equation are solved. And a method for measuring the shape of an embedded structure for determining the shape of the embedded structure.
体部が円錐台又は角錐台であると想定し、その柱体部を
球体の一部として近似して前記共振条件式を設定し、柱
体部上端の断面積を実測して前記球体の半径を幾何学的
関係に従って柱体部の高さで近似し、柱体部の高さ及び
下端の断面積とベース部の高さ及び断面積の4個を未知
寸法として求めることを特徴とする埋設構造物の形状測
定方法。7. The method according to claim 6, wherein the pillar portion of the buried structure is assumed to be a truncated cone or a truncated pyramid, and the pillar portion is approximated as a part of a sphere to set the resonance conditional expression. , The cross-sectional area of the upper end of the pillar is measured and the radius of the sphere is approximated by the height of the pillar according to the geometrical relationship, and the height of the pillar and the cross-sectional area of the lower end and the height of the base are A method for measuring the shape of an embedded structure, which comprises determining four cross-sectional areas as unknown dimensions.
体部が円錐台又は角錐台であると想定し、その柱体部を
球体の一部として近似して前記共振条件式を設定し、柱
体部上端の断面積と柱体部側面の傾斜角を実測して前記
球体の半径を幾何学的関係に従って柱体部の高さで近似
するとともに、柱体部下端の断面積を前記上端断面積と
傾斜角と柱体部高さとにより幾何学的に近似し、柱体部
高さとベース部の高さ及び断面積の3個を未知寸法とし
て求めることを特徴とする埋設構造物の形状測定方法。8. The method according to claim 6, wherein the pillar of the buried structure is assumed to be a truncated cone or a truncated pyramid, and the pillar is approximated as a part of a sphere to set the resonance conditional expression. , Measuring the cross-sectional area of the upper end of the pillar portion and the inclination angle of the side surface of the pillar portion and approximating the radius of the sphere by the height of the pillar portion according to the geometrical relationship, and the cross-sectional area of the lower end of the pillar portion A buried structure characterized by geometrically approximating the upper end cross-sectional area, the inclination angle, and the column body height, and determining three of the column body height, the base portion height, and the cross-sectional area as unknown dimensions. Shape measurement method.
式として、前記埋設構造物が鉛直方向に伸縮する第1の
モードに基づく第1の共振条件式(式13)と、前記埋
設構造物のベース部が鉛直軸の直角方向に伸縮する第2
のモードに基づく共振条件式(式17)とを設定し、前
記共振振動数スペクトルから未知寸法の数より1つ少な
い数の第1のモードの共振振動数を抽出するとともに、
第2のモードの共振振動数fBを抽出し、これらの共振
振動数をそれぞれの共振条件式に代入して前記未知寸法
を求めることを特徴とする埋設構造物の形状測定方法。9. The resonance condition expression according to claim 7, wherein the resonance condition expression is a first resonance condition expression (Expression 13) based on a first mode in which the buried structure expands and contracts in a vertical direction, and the buried structure object. The second base part expands and contracts in the direction perpendicular to the vertical axis.
And a resonance condition expression (Expression 17) based on the mode of (1) is set, and the resonance frequency of the first mode, which is one less than the number of unknown dimensions, is extracted from the resonance frequency spectrum,
A method for measuring the shape of an embedded structure, which comprises extracting resonance frequencies fB of the second mode and substituting these resonance frequencies into respective resonance conditional expressions to obtain the unknown dimension.
件式が、前記埋設構造物が鉛直方向に伸縮する第1のモ
ードに基づく共振条件式(式13)であり、前記共振振
動数スペクトルから未知寸法の数より1つ少ない数の第
1のモードの共振振動数を抽出するとともに、前記共振
振動数スペクトルから前記埋設構造物のベース部が鉛直
軸の直角方向に伸縮する第2のモードの共振振動数fB
を抽出し、この共振振動数fBと前記伝播速度vとか
ら、ベース部の断面積S2をS2=(v/2fB)2の関係
により近似し、このS2と前記抽出した第1のモードの
共振振動数をそれぞれの共振条件式(式13)に代入し
て前記未知寸法を求めることを特徴とする埋設構造物の
形状測定方法。10. The resonance condition expression according to claim 7, wherein the resonance condition expression is a resonance condition expression (Expression 13) based on a first mode in which the embedded structure expands and contracts in a vertical direction. The resonance frequency of the first mode, which is one less than the number of unknown dimensions, is extracted, and the base part of the embedded structure expands and contracts in the direction perpendicular to the vertical axis from the resonance frequency spectrum. Resonance frequency fB
From the resonance frequency fB and the propagation velocity v, the cross-sectional area S 2 of the base portion is approximated by the relationship of S 2 = (v / 2fB) 2 , and this S 2 and the extracted first A method for measuring the shape of an embedded structure, characterized in that the unknown frequency is obtained by substituting the resonance frequency of a mode into each resonance condition expression (expression 13).
fBは、前記第1のモードの2次と3次の共振振動数の間
にある共振振動数であることを特徴とする埋設構造物の
形状測定方法。11. The embedded structure according to claim 10, wherein the resonance frequency fB is a resonance frequency between a second-order resonance frequency and a third-order resonance frequency of the first mode. Shape measurement method.
部とこの柱体部と面積が異なる円形又は矩形断面のベー
ス部を有するものと想定し、その埋設構造物の上端を鉛
直軸方向に加振したときの縦波の第1の共振条件式(式
13)を設定するとともに、その埋設構造物の上端部を
鉛直軸に直角の方向に加振したときの縦波の第2の共振
条件式(式24,24´,25,25´)を設定し、測
定対象の埋設構造物を伝播する縦波の伝播速度を測定す
るとともに、その埋設構造物の上端を鉛直軸方向に加振
して縦波の第1の振動数スペクトルを測定するととも
に、上端部を鉛直軸に直角の方向に加振して縦波の第2
の振動数スペクトルを測定し、測定された第1の振動数
スペクトルから未知寸法の数より1個又は2個少ない共
振振動数を抽出し、その抽出した共振振動数と前記埋設
構造物の既知寸法と前記伝播速度とを前記第1の共振条
件式に代入するとともに、前記第2の振動数スペクトル
から1個又は2個の共振振動数を抽出し、その抽出した
共振振動数と前記埋設構造物の既知寸法と前記伝播速度
とを前記第2の共振条件式に代入して得られる未知寸法
の数の連立方程式を解いて、その埋設構造物の形状を求
める埋設構造物の形状測定方法。12. It is assumed that the embedded structure has a column body having a circular or rectangular cross section and a base portion having a circular or rectangular cross section having an area different from that of the column body, and the upper end of the embedded structure is arranged in the vertical axis direction. The first resonance condition expression (equation 13) of the longitudinal wave when excited to the vertical axis is set, and the second resonance of the longitudinal wave when the upper end of the embedded structure is excited in the direction perpendicular to the vertical axis is set. A resonance condition formula (equation 24, 24 ', 25, 25') is set to measure the propagation velocity of a longitudinal wave propagating through the buried structure to be measured, and the upper end of the buried structure is applied in the vertical axis direction. The first frequency spectrum of the longitudinal wave is measured by shaking, and the upper end is excited in the direction perpendicular to the vertical axis to measure the second frequency of the longitudinal wave.
Frequency spectrum is measured, and one or two resonance frequencies less than the number of unknown dimensions are extracted from the measured first frequency spectrum, and the extracted resonance frequencies and the known dimensions of the embedded structure are extracted. And the propagation velocity are substituted into the first resonance conditional expression, one or two resonance frequencies are extracted from the second frequency spectrum, and the extracted resonance frequency and the embedded structure are extracted. The method for measuring the shape of an embedded structure by solving a simultaneous equation of the number of unknown dimensions obtained by substituting the known dimension and the propagation velocity into the second resonance conditional expression.
含む振動数スペクトルデータを入力する入力手段と、予
め想定した埋設構造物の共振条件式を有し、前記振動数
分析手段により分析された複数の共振振動数と前記共振
条件式に基づいて、前記埋設構造物の形状を演算により
求める形状演算手段とを備えてなる埋設構造物の形状測
定装置。13. An input means for inputting frequency spectrum data including a resonance frequency of an embedded structure to be measured, and a resonance conditional expression of the embedded structure which is assumed in advance, and is analyzed by the frequency analyzing means. A shape measuring device for an embedded structure, comprising: a shape calculation means for calculating the shape of the embedded structure based on a plurality of resonance frequencies and the resonance condition expression.
手段と、その埋設構造物の振動を検出する振動検出手段
と、その振動検出手段の出力信号を入力して前記埋設構
造物の共振振動数を含む振動数スペクトルを分析する振
動数分析手段と、予め想定した埋設構造物の共振条件式
を有し、前記振動数分析手段により分析された複数の共
振振動数と前記共振条件式に基づいて、前記埋設構造物
の形状を演算により求める形状演算手段とを備えてなる
埋設構造物の形状測定装置。14. A vibrating means for vibrating an embedded structure to be measured, a vibration detecting means for detecting vibration of the embedded structure, and an output signal of the vibration detecting means for inputting the embedded structure. A frequency analysis means for analyzing a frequency spectrum including a resonance frequency, and a resonance conditional expression of a presumed buried structure, and a plurality of resonance frequencies analyzed by the frequency analysis means and the resonance conditional expression. A shape measuring device for a buried structure, comprising: a shape calculation means for calculating the shape of the buried structure based on the above.
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JP4246567A JP2555517B2 (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Method and device for measuring the shape of a buried structure |
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1992
- 1992-09-16 JP JP4246567A patent/JP2555517B2/en not_active Expired - Fee Related
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