JP3733528B2 - Bender element installation jig - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はベンダーエレメント設置治具に係り、地盤等の測定対象へのベンダーエレメントの取付を容易にするために用いられるベンダーエレメント設置治具に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地盤やコンクリート等の固体材料のせん断波速度Vsあるいは粗密波速度Vpを測定する方法として、図6各図に示したような、圧電振動素子をアクリル台座で支持した構造のベンダーエレメントを用いる測定手法が知られている。図6(a)は、基本タイプである直方体状のアクリル製ベースブロック51の上面に圧電セラミックス製の振動素子52が固着されたものを示している。この振動素子52は一端52aがベースブロック51に固定支持された梁長さ(X)のバイモルフタイプの片持ち梁構造からなる。図6(b)は、中間点に測定設置されるベンダーエレメント50を示している。同図に示したように、ベースブロック51の上面51aに発振部としての振動素子52Sが、下面51bには受振部としての振動子52Rが固着されている。
【0003】
図7は、図6に示したベンダーエレメントを利用した地盤のせん断波速度の測定方法を示している。図7に示したように、ベンダーエレメント50S,50Rを所定距離Lだけ離れた地盤内に埋設し、一方のベンダーエレメント50Sからせん断波を発信させ、もう他方のベンダーエレメント50Rでせん断波を受信し、そのベンダーエレメント間の距離Lをせん断波の伝搬時間(遅延時間)で除すことにより、対象地盤のせん断波速度を算定するものである。このとき、せん断波速度Vsあるいは粗密波速度Vpを正確に測定するためには、振動素子の振動を測定対象の地盤等の測定材料において確実に伝達させ、ベンダーエレメント間距離を正確に設定することが重要である。さらに測定材料に確実に振動を伝達させるためには、振動素子を測定材料としての地盤表面に密着させるとともに、振動素子を固定するアクリル台座が振動素子と共振しないようにすることが重要である。
【0004】
従来、ベンダーエレメントを用いた測定の場合、ベンダーエレメントを測定材料60の表面に、図8,9に示したような手順で取り付けて固定していた。まず、測定材料に振動素子52をのみ込ませるための溝61を作成する。次いでこの溝61に、ベンダーエレメント50の振動素子52を挿入する。さらに振動素子52の振動を確実に測定材料60に伝達させるとともにアクリル台座自体の振動を防止するため、アクリル台座を固定する必要がある。たとえばアクリル台座を固定する方法としては、図9(a),(b)に示したようにベンダーエレメント50上に重り62を載置したり、アンカー63からワイヤ64等を張って固定している。
【0005】
ところが、このような固定方法は、手間がかかるばかりでなく、ベンダーエレメント固定用の溝を形成したりするため、測定材料の表面を傷めてしまう。また測定箇所を変更するたびにベンダーエレメント間の距離を正確に設定しなければならない。以上のような背景から、測定材料を傷めることなく、材料表面に載置するだけでベンダーエレメントを確実に設置できるような手段が望まれていた。また、複数の測定においてベンダーエレメント間距離を所定の値に一定に保つことも要請されていた。
【0006】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ベンダーエレメントを測定材料の表面に容易に配置して固定できるようにしたベンダーエレメント設置治具を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は測定材料との離隔を調整可能な複数の脚部と、この脚部を前記測定材料に向けて突出するように有し、前記脚部の側面の所定位置にベンダーエレメントを固定可能なベースプレートからなることを特徴とする。
【0008】
このとき前記脚部は、前記ベースプレートの隅部に、突出長さ調整可能に前記測定材料側に突出して螺着されたボルトとすることが好ましい。
【0009】
また、所定の離隔にある複数のベンダーエレメント設置治具同士が連結具で連結され、該ベンダーエレメント設置治具のベンダーエレメント間でせん断波速度を測定することが好ましい。
【0010】
このとき前記連結具は、曲げ剛性100kN・m2以下の部材、たとえばワイヤケーブル等とすることが好ましい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明のベンダーエレメント設置治具の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1(a),(b)は、本実施の形態によるベンダーエレメント設置治具10の表裏面を示した斜視図である。同図に示したように、このベンダーエレメント設置治具10は、ほぼ正方形状の金属板からなるベースプレート11と、ベースプレート11の四隅に形成された貫通ネジ孔12に螺合された脚部ボルト13と、ベースプレート11の裏面側(通常設置時の下面側)の所定位置に固定されたベンダーエレメント20とから構成されている。
【0011】
これらのうちベースプレート11は、本実施の形態では使用時にたわみ等が生じない程度の剛性と質量を有する厚さ15mm、一辺160mmのステンレス製板が使用されている。さらに脚部ボルト13にも長さ60mmのステンレスボルトが使用されている。この脚部ボルト13の頭部には、位置決め固定ができるように調整ナット14が螺着されている。ベンダーエレメント20はこのベースプレート11の裏面の所定位置に図示しない取付ビスによってビス止めされている。一方、表面(通常設置時の上面側)の中央位置には略U字形状の取手15が固着されている。なお、この取手15はベンダーエレメント設置治具の運搬に用いることはもちろんのこと、設置時に測定材料に圧着させるための押圧力を加える際の使い勝手や、後述する連結具としてのワイヤケーブル25のアンカー部分としての役目も果たす。
【0012】
このベースプレート11は、ベンダーエレメント20を保持するとともに、図2に示したようにベンダーエレメント設置治具を測定材料の表面に設置する際に、その総重量によりベンダーエレメント20の振動素子22を測定材料1の表面2に圧着させるとともに、台座21の振動を抑止する役割を果たすように十分な質量と有するように設定する。たとえば本実施の形態ではベースプレの質量として取り付けるベンダーエレメント20を1つ取り付けるタイプでは質量3kgとしている。したがってベンダーエレメント20を2つ取り付ける場合、ベースプレート11の質量は6kgにする。このときの1枚のベースプレート11の質量としては0.1〜20kg程度に設定することができる。したがって、取り付けるベンダーエレメント20の数量に応じてベースプレート11の積層枚数を増減させたり、一枚当たりの板厚を増加させたりして対応させることが好ましい。
【0013】
脚部ボルト13は、そのネジ部13aの長さを適当に調節することによって、測定材料の表面への振動素子22の接触角度を任意に設定することができる。さらに治具の質量を超えない範囲内で測定材料表面への振動素子22の押圧力も調整することが可能である。
【0014】
図3各図は、ベースプレート11の裏面に取り付ける振動素子22の位置を変更させた例を示した斜視図である。たとえば図3(a)に示したように、ベースプレート11のほぼ中央位置にベンダーエレメント20を取り付けることにより、振動素子22を測定材料に圧着する強さ(押圧力)を精度良く調整することができる。ベンダーエレメント20の取り付け向きを任意に決定することにより、振動素子22が発生する振動の向きを任意に決定できる(図3(b)参照)。また、複数個のベンダーエレメント20を取り付ける場合、平行に同感度のベンダーエレメント20を取り付けてデータの校正を行うようにしても良い。各ベンダーエレメント20の取付はベースプレート11にあらかじめ所定ピッチで形成された取付孔を利用すれば簡単に行える。
【0015】
図4はベースプレート11の平面形状を略三角形とし、2本の脚部ボルト13とベンダーエレメント20とでベースプレート11を支持するようにしたベースプレート11の変形例を示している。このような構成では設置治具は、測定材料表面上において脚部ボルト13の2点とベンダーエレメント20の1点の3点で支持される。したがって、脚部ボルト13の脚長を調節することなく、振動素子22を確実に測定材料表面に圧着することができる。これにより、振動素子22を測定材料表面に一定の押圧力で密着させることができる。このため測定個所を変えても同一押圧条件でせん断波速度Vsあるいは粗密波速度Vpを測定できる。
【0016】
図5は2基のベンダーエレメント設置治具10間を連結具としてのワイヤケーブル25で連結した使用例を示している。同図に示したワイヤケーブルはワイヤ径1mmの樹脂被覆鋼製ケーブルで、十分な柔軟性を有し、曲げ剛性も100kN・m2以下となっている。このように2基のベンダーエレメント設置治具を連結することで、ベンダーエレメント20間距離を常に一定に保つことができる。このため、測定位置を移動させた場合にも、ワイヤケーブルが十分張設された状態では、ベンダーエレメント設置治具間の距離を精度良く保持でき、同一距離のもと、せん断波速度Vsあるいは粗密波速度Vpを測定できる。なお、本実施の形態では取手15をワイヤケーブルの固定端としているが、ベースプレート11に専用のアンカー部を形成することもできる。また、3基以上のn個を連結し、各ケーブル長を適宜設定したり、すべてを等しくして各ベンダーエレメント20位置が正n角形の頂点をなすような位置関係を設定することも可能である。
【0017】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば測定材料を傷めることなく、測定材料表面に載置するだけでベンダーエレメントの設置が完了でき、また、計測場所を変更しても、振動素子の材料表面への押圧力やベンダーエレメント間距離などの測定条件が常に再現でき、さらに測定材料表面への振動素子の接触角度、その押圧力を自在に調整できるため、どのような測定材料に対しても精度の良いせん断波速度Vsあるいは粗密波速度Vpを測定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるベンダーエレメント設置治具の一実施の形態を示した斜視図。
【図2】図1のベンダーエレメント設置治具の設置状態を示した正面図。
【図3】ベンダーエレメントのベースプレートへの取付位置例を示した斜視図。
【図4】ベースプレートの変形例を示した斜視図。
【図5】ベンダーエレメント設置治具の連結状態を示した側面図。
【図6】ベンダーエレメントの構成例を示した斜視図。
【図7】ベンダーエレメントによるせん断波速度測定例を示した模式断面図。
【図8】従来のベンダーエレメントの測定材料への取付例を示した拡大図。
【図9】従来のベンダーエレメントの測定材料への固定例を示した拡大図。
【符号の説明】
1 測定材料
10 ベンダーエレメント設置治具
11 ベースプレート
13 脚部ボルト
20 ベンダーエレメント
21 台座
22 振動素子
25 ワイヤケーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bender element installation jig, and more particularly to a bender element installation jig used for facilitating the mounting of a bender element to a measurement object such as the ground.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As a method for measuring the shear wave velocity V s or the density wave velocity V p of a solid material such as ground or concrete, a bender element having a structure in which a piezoelectric vibration element is supported by an acrylic pedestal as shown in FIGS. Measurement methods are known. FIG. 6A shows a basic type of a rectangular parallelepiped
[0003]
FIG. 7 shows a method of measuring the shear wave velocity of the ground using the bender element shown in FIG. As shown in FIG. 7, the
[0004]
Conventionally, in the case of measurement using a bender element, the bender element is attached and fixed to the surface of the
[0005]
However, such a fixing method is not only troublesome, but also forms a groove for fixing the bender element, and thus damages the surface of the measurement material. Each time the measurement location is changed, the distance between the bender elements must be set accurately. In view of the above background, there has been a demand for a means that can securely install the bender element simply by placing it on the material surface without damaging the measurement material. Also, it has been required to keep the distance between the bender elements constant at a predetermined value in a plurality of measurements.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a bender element installation jig that solves the above-mentioned problems of the prior art and can easily arrange and fix a bender element on the surface of a measurement material.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of legs that can be adjusted to be separated from the measurement material, and projecting the legs toward the measurement material. It is characterized by comprising a base plate capable of fixing a bender element at a position.
[0008]
At this time, it is preferable that the leg portion is a bolt that is screwed at the corner portion of the base plate so as to protrude to the measurement material side so that the protrusion length can be adjusted.
[0009]
Further, it is preferable that a plurality of bender element installation jigs at a predetermined distance are connected by a connector, and the shear wave velocity is measured between the bender elements of the bender element installation jig.
[0010]
At this time, the connector is preferably a member having a bending rigidity of 100 kN · m 2 or less, such as a wire cable.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a vendor element installation jig according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1A and 1B are perspective views showing the front and back surfaces of a bender
[0011]
Among these, the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
3 is a perspective view showing an example in which the position of the
[0015]
4 shows a modification of the
[0016]
FIG. 5 shows an example of use in which two bender element installation jigs 10 are connected by a
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the installation of the bender element can be completed simply by placing it on the surface of the measurement material without damaging the measurement material, and the material of the vibration element can be changed even if the measurement location is changed. Measurement conditions such as the pressing force on the surface and the distance between bender elements can always be reproduced, and the contact angle and pressing force of the vibration element to the surface of the measurement material can be freely adjusted. It is possible to measure the shear wave velocity V s or the dense wave velocity V p with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a bender element installation jig according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an installation state of the bender element installation jig of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an attachment position of a bender element to a base plate.
FIG. 4 is a perspective view showing a modification of the base plate.
FIG. 5 is a side view showing a connected state of a bender element installation jig.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of a bender element.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of shear wave velocity measurement by a bender element.
FIG. 8 is an enlarged view showing an example of attaching a conventional bender element to a measurement material.
FIG. 9 is an enlarged view showing an example of fixing a conventional bender element to a measurement material.
[Explanation of symbols]
1
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