JP6262640B2 - Lower branch rod deterioration measuring instrument and lower branch rod deterioration measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、下部支線ロッドの劣化測定器、および、下部支線ロッドの劣化測定方法に関する。 The present invention relates to a degradation measuring device for a lower branch rod and a degradation measuring method for a lower branch rod.
電柱等の構造物を補助的に支持するための鋼鉄製の支線を地中に埋設する方法がある。支線は、地上部の上部支線と、地中部の下部支線に分けることができる。そして、この下部支線には、地中に埋設された打込アンカーと接続するためのロッド(下部支線ロッド)が用いられることが多い。この下部支線ロッドの下方部分は、地中に埋設されていることから、目視で劣化状況を把握するのが困難であった。 There is a method of burying a steel branch line for supporting a structure such as a utility pole in the ground. The branch line can be divided into an upper branch line in the ground part and a lower branch line in the underground part. And the rod (lower branch rod) for connecting with the driving anchor embed | buried under the ground is often used for this lower branch line. Since the lower part of the lower branch rod is buried in the ground, it is difficult to visually grasp the deterioration state.
これまでは、下部支線ロッドの劣化状況を知りたい場合、下部支線ロッド付近の埋設土を掘削して点検する必要があり、設備を使用しながらの点検は困難であった。さらに、掘削には道路の使用許可や掘削作業等が必要であり、大がかりな作業が必要であった。そこで、超音波等により、下部支線ロッド付近を掘削せずに劣化状況を把握する方法も試みられている。 In the past, when it was desired to know the deterioration status of the lower branch rod, it was necessary to excavate and inspect the buried soil near the lower branch rod, which was difficult to check while using the equipment. Furthermore, excavation requires permission for use of the road, excavation work, etc., and extensive work is required. Then, the method of grasping | ascertaining a deterioration condition without excavating the lower branch rod vicinity by an ultrasonic wave etc. is also tried.
しかし、超音波を用いる方法は、地中部における超音波の減衰が大きく、下部支線ロッドの劣化状況を正確に把握できない。また、下部支線ロッドの劣化状況の把握のためには、下部支線ロッドの減肉等についても定量的な把握が必要となる場合もあるが、上記のような超音波の減衰の問題もあり、定量的な把握が難しい。そこで、本発明は、前記した問題を解決し、下部支線ロッド付近の埋設土を掘削することなく、地中部の下部支線ロッドの減肉による劣化状況を定量的に把握することを課題とする。 However, in the method using ultrasonic waves, the attenuation of ultrasonic waves in the underground part is large, and the deterioration state of the lower branch rod cannot be accurately grasped. In addition, in order to grasp the deterioration status of the lower branch rod, it may be necessary to quantitatively grasp the thinning of the lower branch rod, etc., but there is a problem of attenuation of the ultrasonic wave as described above, Difficult to grasp quantitatively. Then, this invention solves the above-mentioned problem and makes it a subject to grasp | ascertain quantitatively the deterioration condition by the thinning of the lower branch rod of an underground part without excavating the buried soil near a lower branch rod.
前記した課題を解決するため、本発明は、構造物を支持するために地中に埋設して固定する鋼鉄製の下部支線ロッドの劣化測定器であって、前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入したときに、地上部分に位置する場所に電磁コイルが巻き付けられた鉄芯で、前記鉄芯の前記下部支線ロッドに接する側の面のうち、前記鉄芯の両端に位置する領域以外に樹脂板が形成された前記鉄芯を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a deterioration measuring instrument for a steel lower branch rod that is buried and fixed in the ground to support a structure, and is closely attached to a side surface of the lower branch rod. When the iron core is wound into the ground, an electromagnetic core is wound around a location located on the ground portion, and the surface of the iron core on the side in contact with the lower branch rod is attached to both ends of the iron core. It has the said iron core in which the resin board was formed in the area | region other than the area | region located.
本発明によれば、下部支線ロッドの付近の埋設土を掘削することなく、地中部の下部支線ロッドの減肉による劣化状況を定量的に把握することができる。 According to the present invention, it is possible to quantitatively grasp the deterioration state due to the thinning of the lower branch rod in the underground without excavating the buried soil near the lower branch rod.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)を第1の実施形態および第2の実施形態に分けて説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described by dividing them into a first embodiment and a second embodiment with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
(第1の実施形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態の鉄芯20を用いた電柱の下部支線ロッド10の劣化状況の測定手順について説明する。ここでは下部支線ロッド10の外径を測定することで、下部支線ロッド10の劣化状況を測定する場合を例に説明する。
(First embodiment)
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the measurement procedure of the deterioration condition of the
下部支線ロッド10は、電柱等の構造物を補助的に支持するために地中に埋設して固定される鋼鉄製のロッドである。例えば、図1に示すように、電柱には支線がつながれ、この支線は下部支線ロッド10により地中の打込アンカーにつながれる。この下部支線ロッド10の材料は、例えば、SS400等である。この下部支線ロッド10は、ループ部と、このループ部に取り付けられたリングとを備える。リングには、電柱の支線が巻きつけられており、これにより下部支線ロッド10のループ部経由で地中の打込アンカーと繋がれ、電柱が支持されることになる。
The
このような状態において、下部支線ロッド10の外径は以下のようにして測定される。まず、下部支線ロッド10の外径センサとして用いる鉄芯20(詳細は後記)を、下部支線ロッド10に沿わせて、ハンマ等で地中に打設する(図2のS1)。このとき、鉄芯20は、下部支線ロッド10のループ部およびリングから離れないように打設する。そして、鉄芯20の上端部が下部支線ロッド10のループ部の直下の位置に来た段階で打設を終了する。そして、鉄芯20に巻きつけられた電磁コイル21に電流を流し、インダクタンスの値を測定する(S2:インダクタンス測定)。そして、測定されたインダクタンスの値に基づき下部支線ロッド10の断面積Sを計算し(S3)、計算された断面積Sの値をもとに下部支線ロッド10の外径2rを計算する(S4)。このようにすることで、下部支線ロッド10の外径が劣化によりどの程度細くなっているかを測定することができる。なお、ここでの下部支線ロッド10の断面積Sおよび外径2rの計算の詳細については後記する。
In such a state, the outer diameter of the
次に、鉄芯20について、図3および図4を参照しながら詳細に説明する。図3は、鉄芯20を含む測定システム(劣化測定器)の構成例を示す図である。なお、図3において、鉄芯20は地中への打設が完了した状態を示す。鉄芯20による下部支線ロッド10の外径の測定範囲は、下部支線ロッド10のループ部の下から、鉄芯20の全長(500mm程度)分である。
Next, the
図3に示すように、鉄芯20には、当該鉄芯20が地中に打設されたときの地上部分となる位置に電磁コイル21が巻きつけられている。電磁コイル21の位置は、例えば、鉄芯20の上端部から50〜100mm程度の位置であり、電磁コイル21の長さは、例えば、50mm程度である。なお、電磁コイル21の巻線は、直径0.15mmの銅線を用いたとして、素線は7m程度である。電磁コイル21のコイル巻数は、例えば、275T程度である。
As shown in FIG. 3, an
また、この鉄芯20には、当該鉄芯20の両端が下部支線ロッド10に接するように下部支線ロッド10との接触面に樹脂板22が形成されている。つまり、鉄芯20の下部支線ロッド10側の面のうち両端(上端部と下端部)に位置する領域は下部支線ロッド10に接するが、それ以外の領域は下部支線ロッド10に接しないよう樹脂板22が貼り付けられている。
In addition, a
図4の(a)は鉄芯20の上面図を示し、(b)は鉄芯20の側面図を示し、(c)は鉄芯20のX−X´で切断した断面図を示す。なお、鉄芯20の全長は、例えば、500mm程度であり、太さは、例えば、10mm×10mm程度である。
4A shows a top view of the
図4の(b)に示すように、鉄芯20の下部支線ロッド10側の面の上端部(符号23)と下端部(符号24)は下部支線ロッド10に接するが、上端部と下端部以外の部分は接しないように樹脂板22が貼り付けられている。なお、この上端部と下端部の長さは、それぞれ、8〜10mm程度が好ましい。また、樹脂板22の素材は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)等である。なお、このポリ塩化ビニルの比透磁率は、1.0である。また、鉄芯20の下端部(符号24)は地中への打設をしやすいよう、図4の(b)に示すようなくさび状の形状が好ましい。さらに、鉄芯20の両端の下部支線ロッド10に接する面は、下部支線ロッド10に密接するよう、例えば、図4(c)や図3の符号201に示すように、下部支線ロッド10の表面の形に合わせた形状とするのが好ましい。
As shown in FIG. 4B, the upper end (reference numeral 23) and the lower end (reference numeral 24) of the surface of the
図3の説明に戻る。鉄芯20の両端は下部支線ロッド10に接し、その他の部分は樹脂板22が挟まれているので下部支線ロッド10に直接接しない。そのため、鉄芯20の電磁コイル21に通電すると、図3に示すような磁束が生じることになる。つまり、鉄芯20と下部支線ロッド10とをつなぐループ状の磁気回路が生じる。ここで、鉄芯20と下部支線ロッド10との間には磁力が働き、間隙(磁気回路)が閉じるように動作するので、鉄芯20は下部支線ロッド10に密着することになる。
Returning to the description of FIG. Both ends of the
このような状態で、電磁コイル21のインダクタンスの値を測定する。例えば、図3に示すように、電磁コイル21にコモングラウンド、電源、アンプ、A/D(アナログデジタル)コンバータ等を接続し、インピーダンスアナライザ30等を用いてインダクタンスの値を測定する。なお、ここでのインダクタンスの測定には、例えば、自動平衡ブリッジ法等(非特許文献2参照)を用いる。そして、インピーダンスアナライザ30により測定されたインダクタンスの値はコンピュータ40に出力される。
In such a state, the inductance value of the
ここで、無限長ソレノイドにおけるインダクタンスLは、鉄芯(この場合、下部支線ロッド10)の透磁率μ、断面積S、電磁コイル21のコイル巻数Nの二乗に比例し、以下の式(1)のように表される。
Here, the inductance L in the infinite length solenoid is proportional to the magnetic permeability μ of the iron core (in this case, the lower branch rod 10), the cross-sectional area S, and the square of the number of coil turns N of the
L=μN2S…式(1) L = μN 2 S (1)
なお、断面積Sは、下部支線ロッド10の断面のうち最も細い部分(つまり、下部支線ロッド10の劣化等により、最も細くくびれた部分)が反映される。したがって、コンピュータ40は、上記の式(1)により、測定対象の下部支線ロッド10の断面積Sを計算することで、下部支線ロッド10の劣化等により最も細くなっている部分の太さを推測することができる。例えば、上記の式(1)により下部支線ロッド10の断面積Sを計算し、下部支線ロッド10の断面を円形と見なせば、下部支線ロッド10の最も細くなっている部分の外径2rの値を推測することができる。
The cross-sectional area S reflects the narrowest portion of the cross section of the lower branch rod 10 (that is, the narrowest portion due to deterioration of the
このようにすることで、下部支線ロッド10の付近の埋設土を掘削することなく、下部支線ロッド10の劣化状況を定量的に把握することができる。
By doing in this way, the deterioration condition of the
(第2の実施形態)
なお、上記の鉄芯20の中心に送水管を設け、鉄芯20aの端部から高圧水を噴射させ、下端部に入り込んだ土砂を吹き飛ばすようにしてもよい。この場合の鉄芯20aの形状の例を図5に示す。図5の(a)は鉄芯20aの上面図を示し、(b)は鉄芯20aの側面図を示し、(c)は鉄芯20aをA−A´で切断した断面図を示す。
(Second Embodiment)
In addition, a water pipe may be provided in the center of the
例えば、鉄芯20aは中心部に送水管26を備え、鉄芯20aの下端部に排水口27を備える。そして、鉄芯20aの上端部側から送水管26経由で高圧水を通し、下端部の排水口27から高圧水を噴射させることで、下端部に入り込んだ土砂を吹き飛ばす。このようにすることで、鉄芯20aと下部支線ロッド10との間隙に土砂が入り込んでしまった場合でも、これを吹き飛ばし、鉄芯20aと下部支線ロッド10と密着させることができる。その結果、鉄芯20aの電磁コイル21の正確なインダクタンスの値を得ることができる。
For example, the
(その他の実施形態)
また、コンピュータ40は、鉄芯20,20aの電磁コイル21のインダクタンスの測定値を複数回取得し、これに基づき、インダクタンスの値を補正して、下部支線ロッド10の外径を計算してもよい。例えば、事前に、下部支線ロッド10の周囲の環境(例えば、下部支線ロッド10の埋設場所付近の土壌や大気の湿度、土壌の含水率、粒度、粘度、硬度等)や、境界条件(例えば、土壌の種類等による物性値、下部支線ロッド10の表面の腐食状態等)、鉄芯20,20aと下部支線ロッド10の密着状態等、様々な条件下での電磁コイル21のインダクタンスの値の実験値のデータベースを用意しておく。そして、コンピュータ40は、インピーダンスアナライザ30により複数のインダクタンスの値を得ると、上記のデータベースに基づき、インダクタンスの値を修正し、この修正した値をもとに、上記の式(1)により、下部支線ロッド10の外径2rを計算する。
(Other embodiments)
Further, the
このようにすることで、下部支線ロッド10の周囲の環境や、境界条件の相違、鉄芯20,20aと下部支線ロッド10の密着状態の違い等が原因となって生じるインダクタンスの測定値のばらつきを補正することができる。その結果、下部支線ロッド10の外径について、より正確に計算することができる。
By doing in this way, the dispersion | variation in the measured value of the inductance produced by the surrounding environment of the
(実験結果)
以下に、本実施形態の鉄芯20のインダクタンスの値の測定結果と、測定されたインダクタンスを用いた下部支線ロッド10の外径の計算結果とを示す。
(Experimental result)
Below, the measurement result of the value of the inductance of the
ここでの鉄芯20の材料は、下部支線ロッド10の材料と同じSS400を使用した。鉄芯20の透磁率μsは、μs=0.43mH/m(比透磁率μは、μ=341。真空の透磁率μ0=4π×10−7H/m=1.26×10−6H/mを掛けて、μ=μ0μs=1.26341×10−6H/m×341=0.43mH/m)。鉄芯20の電磁コイル21のコイル巻数Nは275Tであった。このような条件下において、インピーダンスアナライザ30で、鉄芯20のインピーダンスZを測定したところ、図6のグラフに示す値が測定された。
The material of the
ここでインピーダンスZは、Z=2πfLなので、インダクタンスLの値は、図6のグラフの低周波部分(10〜1000Hz)のグラフの傾き=2πLから求めることができる。 Here, since the impedance Z is Z = 2πfL, the value of the inductance L can be obtained from the slope = 2πL of the graph of the low frequency portion (10 to 1000 Hz) of the graph of FIG.
つまり、図6の低周波部分(10〜1000Hz)のグラフの傾き(2πL)=0.01kΩ/1000Hzなので、インダクタンスL=1.59×10−3[Ω・s]=1.59[mH]≒2[mH]となる。 That is, since the slope (2πL) of the graph of the low frequency portion (10 to 1000 Hz) in FIG. 6 is 0.01 kΩ / 1000 Hz, the inductance L = 1.59 × 10 −3 [Ω · s] = 1.59 [mH]. ≒ 2 [mH].
そして、このインダクタンスLの値を、前記した式(1)に代入すると、S=L/(μN2)=2mH/(0.43mH×250×250)=7.44×10−5となる。よって、下部支線ロッド10の外径(半径r)は、r=√(S/π)=0.0049m=4.9mmとなる。
Then, when the value of the inductance L is substituted into the above equation (1), S = L / (μN 2 ) = 2 mH / (0.43 mH × 250 × 250) = 7.44 × 10 −5 . Therefore, the outer diameter (radius r) of the
10 下部支線ロッド
20,20a 鉄芯
21 電磁コイル
22 樹脂板
26 送水管
27 排水口
30 インピーダンスアナライザ
40 コンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入したときに、地上部分に位置する場所に電磁コイルが巻き付けられた鉄芯で、前記鉄芯の前記下部支線ロッドに接する側の面のうち、前記鉄芯の両端に位置する領域以外に樹脂板が形成された前記鉄芯を備えることを特徴とする下部支線ロッドの劣化測定器。 A deterioration measuring instrument for a steel lower branch rod that is buried and fixed in the ground to support a structure,
An iron core in which an electromagnetic coil is wound around a place located on the ground portion when it is placed in close contact with the side surface of the lower branch rod, and the surface of the iron core on the side in contact with the lower branch rod Among these, the deterioration measuring instrument for a lower branch rod, comprising the iron core on which a resin plate is formed in a region other than regions located at both ends of the iron core.
通電状態となった前記電磁コイルを通じて、前記鉄芯と前記下部支線ロッドとからなるループ状の磁気回路のインダクタンスの値を測定する手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の下部支線ロッドの劣化測定器。 The deterioration measuring instrument for the lower branch rod is further,
2. The lower branch rod according to claim 1, further comprising means for measuring an inductance value of a loop-shaped magnetic circuit composed of the iron core and the lower branch rod through the energized electromagnetic coil. Degradation measuring instrument.
前記鉄芯の内部に送水管と、前記鉄芯が打設貫入されたときに地中に埋没する方の端に前記送水管の排水口とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の下部支線ロッドの劣化測定器。 The iron core is further
The water supply pipe is provided inside the iron core, and a drain outlet of the water supply pipe is provided at an end of the iron core that is buried in the ground when the iron core is inserted and penetrated. Deterioration measuring instrument for lower branch rod as described.
前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入したときに、地上部分に位置する場所に電磁コイルが巻き付けられた鉄芯で、前記鉄芯の前記下部支線ロッドに接する側の面のうち、前記鉄芯の両端に位置する領域以外に樹脂板が形成された前記鉄芯を、前記下部支線ロッドの側面に密着させて地中に打設貫入するステップと、
前記電磁コイルを通電状態にするステップと、
通電状態となった前記電磁コイルを通じて、前記鉄芯と前記下部支線ロッドとからなるループ状の磁気回路のインダクタンスの値を測定するステップと、
前記測定したインダクタンスの値をもとに、前記下部支線ロッドの断面積を計算するステップと、
を含んだことを特徴とする下部支線ロッドの劣化測定方法。 A method for measuring deterioration of a steel lower branch rod that is buried and fixed in the ground to support a structure,
An iron core in which an electromagnetic coil is wound around a place located on the ground portion when it is placed in close contact with the side surface of the lower branch rod, and the surface of the iron core on the side in contact with the lower branch rod Among them, the step of placing and penetrating the iron core formed with a resin plate other than the regions located at both ends of the iron core in close contact with the side surface of the lower branch rod,
Bringing the electromagnetic coil into an energized state;
Measuring the value of the inductance of a loop-shaped magnetic circuit composed of the iron core and the lower branch rod through the electromagnetic coil that is energized;
Based on the measured inductance value, calculating a cross-sectional area of the lower branch rod;
The deterioration measuring method of the lower branch rod characterized by including.
をさらに含んだことを特徴とする請求項4に記載の下部支線ロッドの劣化測定方法。 The method for measuring deterioration of a lower branch rod according to claim 4, further comprising a step of correcting the measured inductance value based on an existing experimental value.
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