JP6723540B2 - Excitation device, vibration measuring system, vibration measuring method, and tension measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、斜張橋に用いられる斜材を加振する装置、その装置を備えた振動測定システム、振動測定方法および張力の計測方法に関する。 The present invention relates to a device for vibrating a diagonal member used in a cable-stayed bridge, a vibration measuring system including the device, a vibration measuring method, and a tension measuring method.
橋の形式には、塔と橋桁とを斜材（ケーブル）で斜めに繋ぎ支える構造の斜張橋がある。この斜張橋は、ケーブルの張力によって人や車両等が通行する橋桁を支えており、その施工管理において、ケーブルの外観調査や張力測定等が実施される。 One type of bridge is a cable-stayed bridge in which the tower and bridge girders are diagonally connected by cable (cable) and supported. This cable-stayed bridge supports bridge girders through which people, vehicles, etc. pass by the tension of the cable, and in the management of its construction, the appearance inspection and tension measurement of the cable are carried out.
ケーブルの張力測定には、ケーブルの固有振動数や減衰定数を測定し、その測定結果を基に張力を求める、いわゆる振動法が一般的に用いられている。振動数は、ケーブルに強制的に振動を与え、その振動波形を加速度計等の振動測定装置で測定し、フーリエ解析を行うことで求め、張力は、その振動数から既知の計算式を使用して求めている。 A so-called vibration method is generally used for measuring the tension of a cable, in which the natural frequency and the damping constant of the cable are measured and the tension is obtained based on the measurement result. The frequency is obtained by forcibly applying vibration to the cable, measuring the vibration waveform with a vibration measuring device such as an accelerometer, and performing Fourier analysis.The tension is calculated from the frequency by a known formula. I am asking for.
従来、高所作業車でロープを括り付け、数人の作業員でロープを引っ張る等して、ケーブルに強制振動を与えているが、これでは、多くの人員、高所作業車が必要で、高所作業車を設置するために広い作業範囲を確保しなければならない。 Conventionally, the rope is tied up with an aerial work vehicle, and a few workers pull the rope to give forced vibration to the cable, but this requires a large number of personnel and aerial work vehicles. A wide work area must be secured to install an aerial work vehicle.
そこで、高所作業車を不要とし、省人化を図りつつ、ケーブルに振動を与え、ケーブルの制振装置の性能試験等を行うことができる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, there has been proposed a device that does not require a work platform for aerial work and saves manpower while applying vibration to a cable and performing a performance test or the like of a cable vibration damping device (see, for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、２つの回転振動発生体を設置しなければ特定の方向に振動させることができず、安価で提供することができないという問題があった。 However, the device described in Patent Document 1 has a problem in that it cannot be vibrated in a specific direction unless two rotary vibration generators are installed, and thus cannot be provided at a low cost.
また、振動を測定するために、上記特許文献１に記載の装置に振動測定装置を取り付けることができるが、振動発生手段が発生させた振動を直接測定することになるため、ケーブルの振動を正しく測定することができないという問題もあった。 Further, in order to measure the vibration, a vibration measuring device can be attached to the device described in Patent Document 1, but since the vibration generated by the vibration generating means is directly measured, the vibration of the cable can be accurately measured. There was also the problem that it could not be measured.
そこで、効率的で、安価で、かつケーブルの振動を正しく測定することができる装置およびシステムの提供が望まれていた。 Therefore, it has been desired to provide an apparatus and a system that are efficient, inexpensive, and can accurately measure the vibration of a cable.
本発明は、上記課題に鑑み、斜張橋に用いられる斜材（ケーブル）を加振する加振装置であって、斜材が通される通路を有するフレーム部材と、フレーム部材の両端に設けられ、通路に連続する開口の中心に向けて突出し、通路に通された斜材の上側の外表面に当接して、フレーム部材を斜材に支持する支持手段と、通路に斜材が通されたフレーム部材の斜材の下部に位置し、該フレーム部材に取り付けられた振動発生手段とを含み、斜材の長さ方向へ走行可能な、該斜材の振動を測定する振動測定装置により牽引される、加振装置が提供される。 In view of the above problems, the present invention is a vibrating device that vibrates a diagonal member (cable) used for a cable-stayed bridge, and includes a frame member having a passage through which the diagonal member passes and provided at both ends of the frame member. And projecting toward the center of the opening continuing to the passage, contacting the upper outer surface of the diagonal member passed through the passage to support the frame member on the diagonal member, and the diagonal member passing through the passage. And a vibration measuring device which is located below the diagonal member of the frame member and which is attached to the frame member, and which can travel in the longitudinal direction of the diagonal member and is pulled by a vibration measuring device for measuring the vibration of the diagonal member. A vibration device is provided.
本発明によれば、効率的で、安価で、かつケーブルの振動を正しく測定することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration of a cable can be measured correctly and efficiently.
図１は、振動測定システムの構成例を示した図である。この振動測定システムは、斜張橋に用いられるケーブルの振動を測定するシステムで、加振装置と、振動測定装置とを含んで構成される。振動測定システムは、これらに加えて、測定結果からケーブルの張力等を算出する情報処理装置を含むことができる。以下、振動測定システムは、情報処理装置も含むものとして説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a vibration measuring system. This vibration measuring system is a system for measuring the vibration of a cable used in a cable-stayed bridge, and is configured to include a vibrating device and a vibration measuring device. In addition to these, the vibration measurement system may include an information processing device that calculates the tension of the cable and the like from the measurement result. Hereinafter, the vibration measurement system will be described as including an information processing device.
斜張橋１０は、川や海の底に基礎が構築され、その基礎の上に、鋼や鉄筋コンクリート(RC)により主塔１１が構築され、その主塔１１から斜め方向へ張られたケーブル１２により主桁（橋桁）１３を直接支える構造の橋である。主塔１１は、一般的には２本であることが多いが、１本や３本以上の場合もある。図１では、主塔１１が１本のみ示されている。なお、主塔１１には、圧縮力が作用する。主桁１３は、人や車両が通行する部分である。 The cable-stayed bridge 10 has a foundation built on the bottom of a river or the sea, and a main tower 11 made of steel or reinforced concrete (RC) on the foundation, and a cable 12 stretched diagonally from the main tower 11. It is a bridge with a structure that directly supports the main girder (bridge girder) 13. In general, the number of main towers 11 is often two, but there may be one or three or more. In FIG. 1, only one main tower 11 is shown. A compressive force acts on the main tower 11. The main girder 13 is a portion through which people and vehicles pass.
ケーブル１２は、主塔１１と主桁１３とを繋ぎ、主桁１３を支える。ケーブル１２は、主塔１１を挟んで左右に張られ、左右にかかる力のバランスをとり、また、本数を多くすることにより、ケーブル一本あたりに作用する力を小さくしている。 The cable 12 connects the main tower 11 and the main girder 13 and supports the main girder 13. The cables 12 are stretched to the left and right across the main tower 11 to balance the forces applied to the left and right, and by increasing the number of cables, the force acting on each cable is reduced.
ケーブル１２としては、複数本のPC鋼線から構成されるPC鋼より線の周囲をポリエチレン等の樹脂で被覆したものを用いることができる。ケーブル１２は、これに限られるものではなく、ポリエチレン等の樹脂で作製された保護管内にPC鋼より線を入れ、その間をグラウト等の充填材で充填したものであってもよい。 As the cable 12, it is possible to use a PC steel twisted wire composed of a plurality of PC steel wires, the circumference of which is covered with a resin such as polyethylene. The cable 12 is not limited to this, and a PC steel wire may be put in a protective tube made of a resin such as polyethylene, and a space between the wires may be filled with a filling material such as grout.
加振装置２０は、ケーブル１２の長さ方向の任意の位置で、振動を発生し、その発生した振動をケーブル１２に与え、ケーブル１２を加振する装置である。加振装置２０を設けず、自然風によりケーブルに振動を発生させてもよいが、自然風では、ケーブルの１点に集中して振動を与えることができないため、振動波形が数多くの山からなる高次モードの固有振動数しか得ることができない。しかしながら、加振装置２０を用いることで、ケーブルの中央位置に振動を与えれば、一次モードの固有振動数、ケーブルの長さの１／３の位置に振動を与えれば、二次モードの固有振動数といった任意のモードの固有振動数を得ることができる。 The vibration device 20 is a device that generates vibration at an arbitrary position in the length direction of the cable 12, applies the generated vibration to the cable 12, and vibrates the cable 12. The vibration may be generated in the cable by the natural wind without providing the vibration device 20, but in the natural wind, the vibration cannot be concentrated on one point of the cable, and thus the vibration waveform has many peaks. Only natural frequencies of higher modes can be obtained. However, by using the vibrating device 20, if vibration is applied to the central position of the cable, the natural frequency of the primary mode, and if vibration is applied to the position of 1/3 of the length of the cable, the natural vibration of the secondary mode is applied. The natural frequency of an arbitrary mode such as a number can be obtained.
振動測定装置２１は、ケーブル１２の長さ方向へ走行可能とされており、加振装置２０を牽引し、所定の測定位置まで自走または牽引することにより移動させることができる。振動測定装置２１は、加速度計等のケーブル１２の振動を測定することができる手段を備え、加振装置２０が発生させたケーブル１２の振動を測定する。振動測定装置２１は、測定時、ケーブル１２に動かないように固定される。振動測定装置２１は、測定結果を、図示しない検証装置へ有線または無線により送信する。 The vibration measuring device 21 is capable of traveling in the length direction of the cable 12, and can be moved by pulling the vibrating device 20 and moving it by self-propelled or to a predetermined measurement position. The vibration measuring device 21 includes means such as an accelerometer capable of measuring the vibration of the cable 12, and measures the vibration of the cable 12 generated by the vibrating device 20. The vibration measuring device 21 is fixed to the cable 12 so as not to move during measurement. The vibration measuring device 21 transmits the measurement result to a verification device (not shown) by wire or wirelessly.
加振装置２０と振動測定装置２１とは、ロープ等の牽引部材２２により連結され、振動測定装置２１は、加振装置２０を牽引し、加振装置２０を所定の位置に移動させる。ちなみに、加振装置と振動測定装置を１つの装置とした場合、加振のノイズを振動測定装置が拾うことから、正確な振動を測定することができない。このため、本発明では、加振装置２０と振動測定装置２１とを分離し、牽引部材２２で連結した構成にしている。このような構成は、そのほか、加振によって急勾配でもずり落ちることや振動測定装置の故障を防ぐことができ、安全性を高めることができる。なお、加振の影響を最小限にするため、牽引部材２２は、振動を伝達しない素材が好ましく、例えば複数のバネやゴム等の弾性部材を用いることができる。 The vibration device 20 and the vibration measurement device 21 are connected by a pulling member 22 such as a rope, and the vibration measurement device 21 pulls the vibration device 20 and moves the vibration device 20 to a predetermined position. By the way, when the vibrating device and the vibration measuring device are combined into one device, the vibration measuring device picks up vibration noise, so that it is not possible to accurately measure the vibration. Therefore, in the present invention, the vibrating device 20 and the vibration measuring device 21 are separated and connected by the pulling member 22. In addition to this, such a configuration can prevent the vibration measuring device from slipping down even at a steep slope due to vibration and a failure of the vibration measuring device, thereby improving safety. In order to minimize the effect of vibration, the traction member 22 is preferably made of a material that does not transmit vibration, and for example, a plurality of springs or elastic members such as rubber can be used.
情報処理装置２３は、PC等のコンピュータとされ、振動測定装置２１から測定結果を受信し、その測定結果からケーブル１２の張力等を求め、その張力等が設計時の張力等と比較して低下しているかどうかを検証する。このため、情報処理装置２３は、通信I/Fといった受信手段と、張力等を算出するためのCPUおよびメモリ等の計算手段とを備える。斜張橋１０の架設時には、張力等が設計値を満足するように調整が行われる。このため、情報処理装置２３は、設計値から変動があるかどうかを判定し、変動している場合、どの程度変動しているかを求める。作業者は、その変動の有無、割合に応じて、対策の有無を判断することができる。 The information processing device 23 is a computer such as a PC, receives the measurement result from the vibration measuring device 21, obtains the tension of the cable 12 from the measurement result, and the tension decreases as compared with the tension when designing. Verify that you are doing. Therefore, the information processing device 23 includes a receiving unit such as a communication I/F and a calculating unit such as a CPU and a memory for calculating the tension and the like. When the cable-stayed bridge 10 is erected, the tension and the like are adjusted so as to satisfy the design value. Therefore, the information processing device 23 determines from the design value whether there is a change, and if so, how much the change has occurred. The worker can judge the presence/absence of the countermeasure according to the presence/absence and the ratio of the variation.
振動測定装置２１は、自走式または牽引式の装置であるため、ケーブル１２の長さ方向の任意の位置へ移動し、その位置で停止して固定することで、牽引される加振装置２０が任意の位置に振動を与え、ケーブル１２を加振し、振動測定装置２１がケーブル１２の振動を測定することができる。 Since the vibration measuring device 21 is a self-propelled or traction type device, it is moved to an arbitrary position in the length direction of the cable 12, stopped and fixed at that position, and thus the vibrating device 20 towed. Gives vibration to an arbitrary position, vibrates the cable 12, and the vibration measuring device 21 can measure the vibration of the cable 12.
図２を参照して、加振装置２０の構成について説明する。加振装置２０は、図２（ａ）に示すように、ケーブル１２が通される通路を有するフレーム部材３０を含む。フレーム部材３０は、例えば、アルミニウム製の角管３０ａを複数本用い、角管３０ａに嵌合される突出部が三方向に延びる三方向ジョイント３０ｂにより連結したものとすることができる。材質は、プラスチックや鋼であってもよいが、軽量で、一定以上の強度を有し、耐食性を有する点で、上記のアルミニウムが望ましい。 The configuration of the vibration device 20 will be described with reference to FIG. The vibration device 20 includes a frame member 30 having a passage through which the cable 12 passes, as shown in FIG. For the frame member 30, for example, a plurality of aluminum square tubes 30a may be used, and the projections fitted into the square tubes 30a may be connected by a three-way joint 30b extending in three directions. The material may be plastic or steel, but the above aluminum is preferable because it is lightweight, has a certain strength, and has corrosion resistance.
角管３０ａは、断面が略矩形で、内部が中空とされている。三方向ジョイント３０ｂは、互いに垂直なx軸、y軸、z軸という三方向の軸に突出部が延びる角管用の連結部材で、突出部は、例えば、先端にいくにつれてわずかにテーパが形成され、角管３０ａの中空の内部に押し込まれることにより断面の大きい末端が角管３０ａの内面に強く密着して、強い締結力を生じさせるものとすることができる。これは一例であるので、一定の締結力が得られるものであれば、このような構造に限定されるものではない。 The rectangular tube 30a has a substantially rectangular cross section and is hollow inside. The three-way joint 30b is a connecting member for a rectangular tube in which protrusions extend along three mutually perpendicular axes of x-axis, y-axis, and z-axis. For example, the protrusions are slightly tapered toward the tip. By being pushed into the hollow inside of the square tube 30a, the end with a large cross section can be firmly adhered to the inner surface of the square tube 30a to generate a strong fastening force. Since this is an example, the structure is not limited to such a structure as long as a constant fastening force can be obtained.
また、フレーム部材３０は、各端につき、図２（ｂ）に示すケーブル１２が通る開口を形成する４本の角管３０ａのうちの対向する２本を２つに切断し、１８０°異なる方向へ突出部が延びる二方向ジョイントを用いて連結する構造とすることができる。このような構造とすることで、フレーム部材３０を２つに分離し、フレーム部材３０の内部をケーブル１２が通るように取り付けることができる。 Further, the frame member 30 cuts, at each end, two facing two of the four rectangular tubes 30a forming the opening through which the cable 12 shown in FIG. It is possible to adopt a structure in which the connection is made by using a two-way joint in which the protruding portion extends. With such a structure, the frame member 30 can be separated into two parts, and the frame member 30 can be attached so that the cable 12 passes through.
ここでは、角管３０ａと三方向ジョイント３０ｂを用いる例を挙げたが、これらの部材に限定されるものではなく、円管と、突出部が円筒状の三方向ジョイントとを用いる構成、４枚の矩形の板のみを用い、それらを接合して両端に開口を有する箱状の構成等としてもよい。 Here, an example using the square tube 30a and the three-way joint 30b has been described, but the present invention is not limited to these members, and a configuration using a circular tube and a three-way joint having a cylindrical protruding portion, four sheets It is also possible to use only the rectangular plates and to join them to form a box-like structure having openings at both ends.
加振装置２０は、図２（ａ）に示すようにフレーム部材３０の両端に設けられ、図２（ｂ）に示すようにフレーム部材３０に形成された通路に連続する開口の中心に向けて突出し、通路に通されたケーブル１２の上側の外表面に当接して、フレーム部材３０をケーブル１２に支持する支持手段３１を含む。支持手段３１は、フレーム部材３０をケーブル１２に支持することができればいかなるものであってもよく、例えば、支点ローラを用いることができる。支点ローラは、フレーム部材３０の各端のケーブル１２が通る開口を形成する４本の角管３０ａのうち、ケーブル１２の上側の外表面に対向する２本の角管から該外表面に向けて突出し、回転軸３１ｂを挿通させる穴を有する支持部材３１ａと、回転軸３１ｂを有するローラ３１ｃとから構成することができる。これは一例であるので、これ以外の構成であってもよい。 The vibrating device 20 is provided at both ends of the frame member 30 as shown in FIG. 2A, and is directed toward the center of an opening continuous to the passage formed in the frame member 30 as shown in FIG. 2B. Supporting means 31 for supporting the frame member 30 on the cable 12 is included, which abuts on the outer surface of the upper side of the cable 12 protruding and passed through the passage. The supporting means 31 may be any one capable of supporting the frame member 30 on the cable 12, and for example, a fulcrum roller can be used. The fulcrum roller is one of the four rectangular tubes 30a forming the openings through which the cables 12 at each end of the frame member 30 pass, from the two rectangular tubes facing the outer surface above the cable 12 toward the outer surface. It can be composed of a supporting member 31a having a hole protruding and having a rotary shaft 31b inserted therethrough, and a roller 31c having a rotary shaft 31b. This is an example, and other configurations may be used.
フレーム部材３０の各端に２つの支点ローラが設けられ、それら４つの支点ローラでケーブル１２の上側に載せるようにして、フレーム部材３０を支持することができる。なお、支点ローラのケーブル１２との接触部分は、ケーブル１２の外表面と当接し、フレーム部材３０をケーブル１２に支持することから、密着性が良好で、その外表面との摩擦抵抗が大きいほうが望ましい。このため、接触部分は、天然ゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム等の弾性部材から形成することができる。 Two fulcrum rollers are provided at each end of the frame member 30, and the frame member 30 can be supported by being mounted on the upper side of the cable 12 by these four fulcrum rollers. The contact portion of the fulcrum roller with the cable 12 contacts the outer surface of the cable 12 and supports the frame member 30 on the cable 12, so that the adhesion is good and the friction resistance with the outer surface is large. desirable. Therefore, the contact portion can be formed of an elastic member such as natural rubber, isoprene rubber, urethane rubber, or chloroprene rubber.
加振装置２０は、さらに、フレーム部材３０に形成された通路にケーブル１２が通されたフレーム部材３０の、ケーブル１２の下部に位置し、フレーム部材３０に取り付けられた振動発生手段３２を含む。振動発生手段３２は、振動を発生させることができる装置であればいかなる装置であってもよい。振動発生手段３２は、ケーブル１２の真下に位置し、フレーム部材３０を構成する角管３０ａに、必要に応じて台座３３を設け、その台座３３上に設置することができる。 The vibrating device 20 further includes a vibration generating unit 32 which is located below the cable 12 of the frame member 30 in which the cable 12 is passed through the passage formed in the frame member 30 and which is attached to the frame member 30. The vibration generating means 32 may be any device as long as it can generate vibration. The vibration generating means 32 is located directly below the cable 12, and a pedestal 33 may be provided on the square tube 30a that constitutes the frame member 30 as needed, and the vibration generating means 32 may be installed on the pedestal 33.
支点ローラを、ケーブル１２の上側に当接するもののみとすることで、下側が押さえられていないので、その周方向への回転が可能になるが、振動発生手段３２が１つでも、ケーブル１２の左右の方向への振動を抑制し、ケーブル１２を適切に鉛直方向へ振動させることができる。また、振動発生手段３２をケーブル１２の下部の位置に取り付けることで、振動発生手段３２が錘の役割を果たし、フレーム部材３０のケーブル１２の周方向への回転を抑止することができる。 Since only the fulcrum roller is in contact with the upper side of the cable 12, since the lower side is not pressed, the fulcrum roller can be rotated in the circumferential direction. It is possible to suppress vibration in the left and right directions and appropriately vibrate the cable 12 in the vertical direction. Further, by attaching the vibration generating means 32 to the lower position of the cable 12, the vibration generating means 32 functions as a weight, and the rotation of the frame member 30 in the circumferential direction of the cable 12 can be suppressed.
なお、ケーブル１２に振動が発生し、フレーム部材３０がケーブル１２の周方向に回転しても、上側の支点ローラでケーブル１２に支持できるようにするため、ケーブル１２の下側にも、ケーブル１２に当接はしないが、近隣した位置にまで延びる２つの支点ローラ等を設けることができる。これは一例であり、周方向への回転は許容するが、支点ローラにより支持できるものであれば、これ以外の構成や構造であってもよい。また、支点ローラも、２つに限られるものではなく、３つ以上であってもよい。 Even if vibration is generated in the cable 12 and the frame member 30 rotates in the circumferential direction of the cable 12, the cable 12 can be supported on the cable 12 by the fulcrum roller on the upper side. It is possible to provide two fulcrum rollers or the like, which do not come into contact with, but extend to adjacent positions. This is an example, and rotation in the circumferential direction is allowed, but other configurations and structures may be used as long as they can be supported by the fulcrum roller. Further, the number of fulcrum rollers is not limited to two and may be three or more.
図３を参照して、加振装置２０に用いられる振動発生手段３２について説明する。図３（ａ）は、振動発生手段３２の正面図で、図３（ｂ）は、側面図である。振動発生手段３２は、モータ４０と、モータ４０により回転する回転軸４１と、回転軸４１に対して重心を偏らせて取り付けた錘４２とを含むことができる。図３に示す例では、錘４２は、２つの底面が三角形の三角柱とされ、その三角形の重心からずれた、１つの頂点に近隣する位置を貫通するように回転軸４１が挿設され、回転軸４１に固定されたものとなっている。 The vibration generating means 32 used in the vibration device 20 will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a front view of the vibration generating means 32, and FIG. 3B is a side view. The vibration generating means 32 can include a motor 40, a rotating shaft 41 that is rotated by the motor 40, and a weight 42 that is attached to the rotating shaft 41 with its center of gravity biased. In the example shown in FIG. 3, the weight 42 has two triangular bases with two bottom surfaces, and the rotary shaft 41 is inserted so as to penetrate a position adjacent to one apex deviated from the center of gravity of the triangle. It is fixed to the shaft 41.
モータ４０は、蓄電池等から供給される電気エネルギーを回転エネルギーに変換し、その回転エネルギーを回転軸４１に与える。回転軸４１は、与えられた回転エネルギーにより一定方向に回転する。このため、モータ４０に供給する電気エネルギーの量を調整することで、出力する回転エネルギーを調整し、回転軸４１の回転数を変化させることができる。 The motor 40 converts electric energy supplied from a storage battery or the like into rotation energy and gives the rotation energy to the rotation shaft 41. The rotating shaft 41 rotates in a fixed direction by the applied rotational energy. Therefore, by adjusting the amount of electric energy supplied to the motor 40, the output rotational energy can be adjusted and the rotational speed of the rotating shaft 41 can be changed.
回転軸４１には、錘４２が取り付けられ、その重心の位置が回転軸４１からずれているため、回転軸４１の回転により重心がある方向に引っ張られ、その結果、振動が発生する。ここでは、振動発生手段３２として、モータ４０、回転軸４１、錘４２を用いて構成したものを例示したが、振動を発生させることができればいかなる構成のものでも用いることができる。 A weight 42 is attached to the rotating shaft 41, and the position of the center of gravity thereof is displaced from the rotating shaft 41. Therefore, the rotation of the rotating shaft 41 pulls the center of gravity in a certain direction, and as a result, vibration occurs. Here, as the vibration generating means 32, the one configured by using the motor 40, the rotating shaft 41, and the weight 42 is illustrated, but any configuration can be used as long as it can generate vibration.
振動発生手段３２は、通信I/Fを備えた制御回路を含むことができ、情報処理装置２３から上記の電気エネルギーの供給量、具体的には印加する電圧を指示し、制御回路がモータ４０に印加する電圧をその指示された電圧に制御することで、回転数を変化させることができる。この回転数の変化により、振動数を変えることができる。なお、ここでは、印加する電圧を制御するものとして説明したが、供給する電流量を制御してもよい。 The vibration generating means 32 may include a control circuit having a communication I/F, and instructs the amount of electric energy supplied from the information processing device 23, specifically, the voltage to be applied, and the control circuit causes the motor 40 to operate. The rotation speed can be changed by controlling the voltage to be applied to the specified voltage. The frequency can be changed by changing the number of revolutions. It should be noted that here, the explanation is given assuming that the applied voltage is controlled, but the amount of current supplied may be controlled.
次に、図４を参照して、振動測定装置２１の構成について説明する。振動測定装置２１も、加振装置２０と同様、フレーム部材５０と、支持手段５１とを備えることができる。ただし、支持手段５１は、ケーブル１２の上側だけではなく、下側にも設けられ、ケーブル１２の周方向の四方から当接し、ケーブル１２に動かないように固定することが可能な構成とされる。ケーブル１２の振動を高い精度で測定することができなくなるためである。また、支持手段５１は、支点ローラを回転駆動させるモータ５２を備え、走行支持手段として機能し、モータ５２により自動走行させることができる。 Next, the configuration of the vibration measuring device 21 will be described with reference to FIG. The vibration measuring device 21 can also include the frame member 50 and the supporting means 51, similarly to the vibrating device 20. However, the supporting means 51 is provided not only on the upper side of the cable 12 but also on the lower side thereof, and is configured so as to be in contact with the cable 12 from four sides in the circumferential direction and to be fixed to the cable 12 so as not to move. .. This is because the vibration of the cable 12 cannot be measured with high accuracy. Further, the support means 51 includes a motor 52 that rotationally drives the fulcrum roller, functions as a travel support means, and can be automatically traveled by the motor 52.
また、振動測定装置２１は、加振装置２０と同様、２つに分離可能とされ、フレーム部材５０の内部をケーブル１２が通るように取り付けることができる。 Further, the vibration measuring device 21 is separable into two, like the vibrating device 20, and can be attached so that the cable 12 passes through the inside of the frame member 50.
振動測定装置２１は、振動測定手段５３を備え、振動測定手段５３として、加速度計を用いることができる。加速度計としては、圧電式、動電式、歪みゲージ式、半導体式のいずれの方式の加速度計でも用いることができる。なお、振動測定手段５３は、加速度計に限定されるものではなく、速度を測定する速度計、変位を測定する変位計を用いてもよい。 振動測定手段５３として加速度計を用いる場合、ケーブル１２が上下等に振動する際の加速度の波形が測定結果として得られる。振動測定装置２１は、通信I/Fを含む制御回路を備え、制御回路が、通信I/Fを使用し、情報処理装置２３に測定結果を送信することができる。また、制御回路は、情報処理装置２３からモータ５２への指示を受信し、モータ５２の起動や停止、回転数を変更する制御を行うことができる。 The vibration measuring device 21 includes a vibration measuring unit 53, and an accelerometer can be used as the vibration measuring unit 53. As the accelerometer, any of a piezoelectric type, an electrokinetic type, a strain gauge type, and a semiconductor type accelerometer can be used. The vibration measuring means 53 is not limited to an accelerometer, and a speedometer for measuring speed or a displacement meter for measuring displacement may be used. When an accelerometer is used as the vibration measuring means 53, a waveform of acceleration when the cable 12 vibrates vertically is obtained as a measurement result. The vibration measuring device 21 includes a control circuit including a communication I/F, and the control circuit can transmit the measurement result to the information processing device 23 using the communication I/F. In addition, the control circuit can receive an instruction from the information processing device 23 to the motor 52 and can perform control to start or stop the motor 52 and change the rotation speed.
図５を参照して、加振し、振動測定を行う位置について説明する。１本のケーブル１２について一次モードから六次モード程度の固有振動数を測定するため、一次モードでは、図５（ａ）に示すケーブル１２の中央の位置Aに、二次モードでは、図５（ｂ）に示すケーブル１２を均等に３つに分けたときの位置B、Cに振動測定システムを配置し、振動を発生させ、ケーブル１２を加振して、ケーブル１２の振動を測定することができる。加振する位置を位置A〜Cの位置にするため、位置A〜Cに加振装置２０を配置することができる。 The position where vibration is applied and vibration is measured will be described with reference to FIG. In order to measure the natural frequency from the primary mode to the sixth mode for one cable 12, in the primary mode, at the central position A of the cable 12 shown in FIG. 5A, and in the secondary mode, as shown in FIG. It is possible to measure the vibration of the cable 12 by arranging a vibration measuring system at positions B and C when the cable 12 shown in b) is evenly divided into three parts to generate vibration and vibrate the cable 12. it can. Since the positions to be vibrated are the positions A to C, the vibrating device 20 can be arranged at the positions A to C.
三次以上のn次モードでも、同様にして、ケーブル１２を均等にn+1に分けたときの各位置に振動測定システムを配置し、振動を発生させ、ケーブル１２の振動を測定することができる。高次モードでは、振動が小さいため、加振する位置と振動を測定する位置とが近いと、ノイズの影響を受けやすい。このため、加振装置２０と振動測定装置２１とを繋ぐ牽引部材２２の長さを変え、それぞれを振動の節の位置に配置し、加振および振動測定を行うことができる。 Even in the nth-order mode of the third order or higher, similarly, the vibration measuring system can be arranged at each position when the cable 12 is evenly divided into n+1 to generate vibration and measure the vibration of the cable 12. .. In the high-order mode, since the vibration is small, if the position where the vibration is applied and the position where the vibration is measured are close to each other, it is easily affected by noise. For this reason, it is possible to change the length of the pulling member 22 that connects the vibrating device 20 and the vibration measuring device 21 and arrange each at the position of the vibration node to perform vibration and vibration measurement.
情報処理装置２３は、測定結果として、加速度波形を受信するが、この加速度波形は、複雑な波形である。この複雑な波形は、周波数が異なる単調な正弦波に分解し、各周波数がどのくらい含まれているかを評価し、最も多いピーク周波数を、ケーブル１２の固有振動数として抽出することができる。この固有振動数を求めるために、高速フーリエ変換FFTを用いることができる。 The information processing device 23 receives an acceleration waveform as a measurement result, but this acceleration waveform is a complicated waveform. This complicated waveform can be decomposed into monotonous sine waves having different frequencies, the frequency included in each frequency can be evaluated, and the highest peak frequency can be extracted as the natural frequency of the cable 12. A fast Fourier transform FFT can be used to obtain this natural frequency.
ケーブル１２の張力は、求めた固有振動数から既知の実用算定式やカーブフィッティング法を使用して算出することができる。実用算定式の詳細については、頭井洋、新家徹、濱崎義弘、「振動法によるケーブル張力実用算定式の補正」、土木学会論文集No.525/I-33, pp.351-354, 1995.10を参照されたい。カーブフィッティング法の詳細については、山極伊知郎、宇津野秀夫、杉井謙一、本田祐嗣、「ケーブル張力と曲げ剛性の同時推定法」、神戸製鋼技報/Vol.49, No.2, pp.12-15, 1999.9を参照されたい。 The tension of the cable 12 can be calculated from the obtained natural frequency by using a known practical calculation formula or curve fitting method. For details of the practical calculation formula, Hiroshi Sugai, Tohru Shinie, Yoshihiro Hamasaki, “Correction of practical calculation formula for cable tension by vibration method”, Proceedings of JSCE No.525/I-33, pp.351-354, 1995.10 Please refer to. For details of the curve fitting method, Ichiro Yamagiwa, Hideo Utsuno, Kenichi Sugii, Yuji Honda, "Simultaneous estimation method of cable tension and bending stiffness", Kobe Steel Technical Report/Vol.49, No.2, pp.12-15 , 1999.9.
例えば、カーブフィッティング法について簡単に説明すると、ケーブル１２のような軸力の作用する一次元部材の撓みに関する運動方程式を、境界条件を基に振動数方程式に展開して解くと、以下の関係式を得ることができる。 For example, the curve fitting method will be briefly described. When the equation of motion regarding the bending of a one-dimensional member such as the cable 12 on which an axial force acts is expanded into a frequency equation based on boundary conditions and solved, the following relational expression is obtained. Can be obtained.
上記式１は、ケーブル１２の定着構造が、両端単純支持の境界条件の場合の関係式で、上記式２は、両端完全固定の境界条件の場合の関係式である。上記式１〜式３中、Tはケーブル１２の張力(kN)、EIはケーブル１２の曲げ剛性(kN・m2)、fnはn次の固有振動数(Hz)、nはモードの次数を表す。また、ρはケーブル１２の密度(kg/m3)、Aはケーブル１２の断面積(m2)、Lはケーブル１２の長さ(m)、ωは角固有振動数(rad/s)を表す。 The above expression 1 is a relational expression when the fixing structure of the cable 12 is a boundary condition where both ends are simply supported, and the above expression 2 is a relational expression when the both ends are completely fixed. In the above formulas 1 to 3, T is the tension of the cable 12 (kN), EI is the bending rigidity of the cable 12 (kN·m 2 ), f n is the nth natural frequency (Hz), and n is the mode order. Represents. Further, ρ is the density of the cable 12 (kg/m 3 ), A is the cross-sectional area of the cable 12 (m 2 ), L is the length of the cable 12 (m), and ω is the angular natural frequency (rad/s). Represent
高速フーリエ変換FFTにより算出された固有振動数と、測定したモードの次数との関係は、各算出した点を滑らかに繋ぎ、近似曲線を求めることができる。この近似曲線を求める手法はカーブフィッティングと呼ばれる。このカーブフィッティングにより、上記式１や式２の曲げ剛性項と張力項の係数を算出することができ、その係数から、張力Tと曲げ剛性EIを算出することができる。 Regarding the relationship between the natural frequency calculated by the fast Fourier transform FFT and the order of the measured mode, it is possible to smoothly connect the calculated points to obtain an approximate curve. The method of obtaining this approximate curve is called curve fitting. By this curve fitting, it is possible to calculate the coefficients of the bending stiffness term and the tension term of the above equations 1 and 2, and the tension T and the bending stiffness EI can be calculated from the coefficients.
ただし、境界条件が両端固定の場合は、上記式２に示すように、曲げ剛性EIと張力Tの関数であるφ/πの項が含まれることから、収束計算を行う必要がある。 However, when the boundary condition is fixed at both ends, as shown in the above expression 2, since the term of φ/π that is a function of the bending rigidity EI and the tension T is included, it is necessary to perform the convergence calculation.
以上のようにして、張力Tおよび曲げ剛性EIを算出し、初期値と比較し、変動があるかどうかを判定し、変動がある場合にはどの程度変動しているかを求めることができる。そして、その変動量に応じて、対策の有無を判定することができる。 As described above, the tension T and the bending rigidity EI are calculated and compared with the initial values to determine whether there is a change, and if there is a change, how much the change can be obtained. Then, it is possible to determine the presence/absence of countermeasures according to the variation amount.
図１に示す振動測定システムを使用したケーブル１２の振動測定の流れを、図６を参照して説明し、測定結果から張力を算出する処理の流れを、図７を参照して説明する。振動測定は、ステップ６００から開始し、ステップ６０５で、測定対象のケーブル１２に振動測定装置２１および加振装置２０を取り付け、振動測定装置２１と加振装置２０とをロープ等の牽引部材により連結する。牽引部材は、加振装置２０の振動が振動測定装置２１に直接伝達しない容易に変形する部材、可撓性を有する部材であることが好ましい。 A flow of vibration measurement of the cable 12 using the vibration measurement system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 6, and a process flow of calculating tension from the measurement result will be described with reference to FIG. 7. The vibration measurement starts from step 600, and in step 605, the vibration measuring device 21 and the vibration device 20 are attached to the cable 12 to be measured, and the vibration measuring device 21 and the vibration device 20 are connected by a pulling member such as a rope. To do. The pulling member is preferably a member that does not directly transmit the vibration of the vibrating device 20 to the vibration measuring device 21 and is easily deformed, or a member having flexibility.
振動測定装置２１および加振装置２０はそれぞれ、２つに分離可能とされ、分離された２つを繋ぎ合わせることで、フレーム部材３０、５０内にケーブル１２を通し、支持手段３１、５１によりケーブル１２に支持させることができる。 The vibration measuring device 21 and the vibrating device 20 are separable into two, respectively, and by connecting the separated two, the cable 12 is passed through the frame members 30 and 50, and the cable is supported by the supporting means 31 and 51. 12 can be supported.
ステップ６１０では、振動測定装置２１を、ケーブル１２の長さ方向に移動させ、振動測定装置２１に牽引されて、所定の位置に加振装置２０を移動させる。一次モードの固有振動数を測定する場合は、ケーブル１２の中央位置に加振装置２０を移動させる。振動測定装置２１は、支点ローラによってケーブル１２の周囲を四方から挟み込むことで、傾斜するケーブル１２を滑り落ちないように支持するとともに、支点ローラを回転させ、フレーム部材５０を前進させることにより所望の位置に移動させる。 In step 610, the vibration measuring device 21 is moved in the length direction of the cable 12 and is pulled by the vibration measuring device 21 to move the vibrating device 20 to a predetermined position. When measuring the natural frequency of the primary mode, the vibration device 20 is moved to the central position of the cable 12. The vibration measuring device 21 supports the inclined cable 12 so as not to slip down by sandwiching the circumference of the cable 12 from four sides by a fulcrum roller, rotates the fulcrum roller, and advances the frame member 50 to a desired position. Move to position.
ステップ６１５では、加振装置２０によりケーブル１２に振動を与えて、ケーブル１２を加振する。ステップ６２０では、振動測定装置２１によりケーブル１２の振動を測定し、ステップ６２５では、情報処理装置２３にその測定結果を送信する。ステップ６３０では、測定を終了するかを判断する。一次モードでは１つの点のみの測定であるため、これで測定を終了する。二次以上のモードでは２以上の点で測定する必要があるため、ステップ６１０へ戻り、次の点へ各装置を移動させる。そして、測定すべき点に移動させ、すべて測定したところで、ステップ６３５へ進み、測定を終了する。このようにして、複数の点に移動させ、加振し、測定を行うことができるので、振動測定を短時間で行うことができる。 In step 615, the vibration device 20 vibrates the cable 12 to vibrate the cable 12. In step 620, the vibration measuring device 21 measures the vibration of the cable 12, and in step 625, the measurement result is transmitted to the information processing device 23. At step 630, it is determined whether the measurement is to be ended. This is the end of the measurement because only one point is measured in the primary mode. Since it is necessary to measure at two or more points in the second or higher mode, the process returns to step 610 and each device is moved to the next point. Then, it is moved to a point to be measured, and when all the measurements have been made, the operation proceeds to step 635 and the measurement is terminated. In this way, the vibration can be measured in a short time because it can be moved to a plurality of points, vibrated and measured.
張力算出処理は、ステップ７００から開始し、ステップ７０５では、測定結果を受信し、取得する。測定結果は、加速度波形である。ステップ７１０では、高速フーリエ変換FFTにより、いくつかの周波数、振幅をもつ正弦波に分解し、それを周波数に対する振幅として表したスペクトル波形においてピークとして現れる周波数（ピーク周波数）を固有振動数として抽出する。 The tension calculation process starts from step 700, and in step 705, the measurement result is received and acquired. The measurement result is an acceleration waveform. In step 710, the fast Fourier transform FFT decomposes into a sine wave having several frequencies and amplitudes, and the frequency (peak frequency) that appears as a peak in the spectrum waveform that is expressed as the amplitude with respect to the frequency is extracted as the natural frequency. ..
ステップ７１５では、各次元のモードにつき抽出した固有振動数のカーブフィッティングにより、曲げ剛性項と張力項の係数を算出する。ステップ７２０では、上記式１と算出した係数を用いて、曲げ剛性と張力の初期値を算出する。また、ステップ７２５において、上記式３を用いて、φの初期値を算出する。 In step 715, the coefficients of the bending stiffness term and the tension term are calculated by curve fitting of the natural frequency extracted for each dimensional mode. In step 720, the initial values of bending rigidity and tension are calculated using the above equation 1 and the calculated coefficient. Further, in step 725, the initial value of φ is calculated by using the above expression 3.
ステップ７３０では、算出したφを、上記式２の(n-φ/π)の項に代入し、カーブフィッティングにより、曲げ剛性と張力を算出する。ステップ７３５では、曲げ剛性と張力の収束判定を行う。例えば、先に算出した値からの変化量が十分に小さくなったかどうかにより、収束したかどうかを判定することができる。具体的には、閾値を設け、変化量がその閾値より小さくなったかどうかにより、収束したかを判定することができる。ステップ７３５で収束していないと判定した場合、ステップ７２５に戻り、収束したと判定した場合、ステップ７４０へ進む。 In step 730, the calculated φ is substituted into the term of (n-φ/π) in the above equation 2, and the bending rigidity and the tension are calculated by curve fitting. In step 735, it is determined whether the bending rigidity and the tension converge. For example, it can be determined whether or not it has converged based on whether or not the amount of change from the previously calculated value has become sufficiently small. Specifically, it is possible to determine whether or not convergence has occurred by providing a threshold value and determining whether or not the change amount is smaller than the threshold value. If it is determined in step 735 that it has not converged, the process returns to step 725, and if it is determined that it has converged, the process proceeds to step 740.
ステップ７４０では、曲げ剛性と張力を、算出した値として同定し、ステップ７４５で、設計張力等と比較し、変動の有無等を判定し、張力を評価し、ステップ７５０でこの処理を終了する。変動がなければ、架設時と同じ状態であるため、特に補修等の対策をとる必要がない。これに対し、変動がある場合、どの程度変動しているかを求める。その変動量に応じて、補修を行う等の対応をとることができる。 In step 740, the bending rigidity and the tension are identified as the calculated values, and in step 745, it is compared with the design tension or the like to determine whether or not there is a change, the tension is evaluated, and the processing ends in step 750. If there is no change, there is no need to take any special measures such as repairs, because the condition is the same as at the time of installation. On the other hand, if there is a change, the degree of change is calculated. Depending on the amount of fluctuation, it is possible to take measures such as repairing.
振動測定装置２１は、図４に示す構成に限られるものではなく、例えば、図８に示すような構成とすることもできる。図８（ａ）は、ケーブル１２の長さ方向に垂直な方向から見た側面図で、図８（ｂ）は、ケーブル１２の長さ方向に向けて見た正面図である。振動測定装置２１は、図４と同様、フレーム部材５０、支持手段５１、駆動手段であるモータ５２、振動測定手段５３を備える。図８に示す例では、支持手段５１が、第１の支持手段５１ａと、第２の支持手段５１ｂとから構成されている。第１の支持手段５１ａは、上側のフレーム部材５０の両端に２つずつの計４つ設けられ、駆動ローラ５４と、駆動ローラ５４を回転駆動させるモータ５２と、駆動ローラ５４およびモータ５２を支持する支持部材５５とから構成されている。 The vibration measuring device 21 is not limited to the configuration shown in FIG. 4, and may have a configuration as shown in FIG. 8, for example. FIG. 8A is a side view seen from a direction perpendicular to the length direction of the cable 12, and FIG. 8B is a front view seen toward the length direction of the cable 12. The vibration measuring device 21 includes a frame member 50, a supporting unit 51, a motor 52 that is a driving unit, and a vibration measuring unit 53, as in FIG. In the example shown in FIG. 8, the support means 51 is composed of a first support means 51a and a second support means 51b. The first support means 51a is provided on each of the two ends of the upper frame member 50, four in total, and supports the drive roller 54, the motor 52 for rotating the drive roller 54, the drive roller 54 and the motor 52. And a supporting member 55 that operates.
第２の支持手段５１ｂは、下側のフレーム部材５０の両端に１つずつの計２つ設けられ、従動ローラ５６と、従動ローラ５６を支持する支持部材５７と、スライド移動付勢機構５８とから構成されている。支持部材５７は、スライド移動付勢機構５８を介して、下側のフレーム部材５０に取り付けられている。 Two second supporting means 51b are provided, one at each end of the lower frame member 50, and each of the driven rollers 56, a supporting member 57 for supporting the driven roller 56, and a slide movement urging mechanism 58. It consists of The support member 57 is attached to the lower frame member 50 via a slide movement urging mechanism 58.
スライド移動付勢機構５８は、付勢手段として、例えばバネを有し、支持部材５７を上下に移動させることを可能にし、また、支持部材５７上の従動ローラ５６を、上部のケーブル１２に向けて押し付け、上側の駆動ローラ５４とともに挟み込む形で、ケーブル１２に振動測定装置２１を支持させることが可能となっている。このスライド移動付勢機構５８を備えることで、ケーブル１２の接地圧向上に貢献し、第１の支持手段５１ａの駆動力を向上させることができる。 The slide movement urging mechanism 58 has, for example, a spring as an urging means, and enables the support member 57 to move up and down. Further, the driven roller 56 on the support member 57 is directed toward the upper cable 12. It is possible to support the vibration measuring device 21 on the cable 12 by pressing and pushing it together with the upper drive roller 54. By providing the slide movement urging mechanism 58, it is possible to contribute to the improvement of the ground pressure of the cable 12 and the driving force of the first supporting means 51a.
また、振動測定手段５３が、２つの第２の支持手段５１ｂのうちの一方の支持部材５７に取り付けられ、ケーブル１２の外表面に当接する当接部材と、当接部材と一体に設けられた振動検出器と、当接部材をケーブル１２に対し、当接、非当接の状態を切り替える切替手段とを含んで構成されている。 The vibration measuring means 53 is attached to one supporting member 57 of the two second supporting means 51b, and is provided integrally with the abutting member that abuts the outer surface of the cable 12. The vibration detector and switching means for switching the contact member to the cable 12 between contact and non-contact.
図９を参照して、振動測定手段５３について詳細に説明する。振動測定手段５３は、当接部材としてのブレーキパッド６０と、振動検出器としての振動センサ６１と、バネ６２と、リンクプレート６３と、切替手段としての切替モータ６４と、クランク部６５と、リンク６６〜６８とを含んで構成される。 The vibration measuring means 53 will be described in detail with reference to FIG. The vibration measuring unit 53 includes a brake pad 60 as a contact member, a vibration sensor 61 as a vibration detector, a spring 62, a link plate 63, a switching motor 64 as a switching unit, a crank portion 65, and a link. 66 to 68 are included.
ブレーキパッド６０は、ケーブル１２の振動を測定する際、ケーブル１２に当接し、振動測定装置２１が動かないように固定するための部材である。振動センサ６１は、加速度計等の振動を測定するためのセンサで、ブレーキパッド６０と一体に取り付けられている。 When measuring the vibration of the cable 12, the brake pad 60 is a member that contacts the cable 12 and fixes the vibration measuring device 21 so that it does not move. The vibration sensor 61 is a sensor for measuring vibration of an accelerometer or the like, and is attached integrally with the brake pad 60.
ブレーキパッド６０は、バネ６２を介してリンクプレート６３に取り付けられ、上下方向への移動を可能にするとともに、バネ６２によりケーブル１２に向けて押し付けた状態で維持することも可能になっている。ブレーキパッド６０は、ケーブル１２の長さ方向に対して垂直方向に延びる軸と、その軸の両端に拡径したヘッド部６０ａとを備え、軸が、リンクプレート６３に設けられた長穴６３ａを挿通している。このため、ブレーキパッド６０は、上下方向への移動に制限はあるが、移動を可能にし、また、当該垂直方向への移動もわずかではあるが、可能になっている。 The brake pad 60 is attached to the link plate 63 via a spring 62, allows the brake pad 60 to move in the vertical direction, and can also be kept pressed against the cable 12 by the spring 62. The brake pad 60 includes a shaft extending in a direction perpendicular to the length direction of the cable 12, and head portions 60a having expanded diameters at both ends of the shaft, and the shaft has an elongated hole 63a provided in the link plate 63. It is inserted. For this reason, the brake pad 60 is movable in the vertical direction, but is movable, and is also movable in the vertical direction, although slightly.
リンクプレート６３は、平行に配置されたリンク６７、６８を介して支持部材５７と接続され、リンク６７、６８が揺動することにより、リンクプレート６３が支持部材５７に対して平行、すなわち上下方向に動くことができるように構成されている。リンク６７は、リンク６６を介して切替モータ６４の駆動軸に取り付けられたクランク部６５と接続され、切替手段としての切替モータ６４が回転することにより、クランク部６５とリンク６６により、リンク６７が揺動するように構成されている。 The link plate 63 is connected to the support member 57 via the links 67 and 68 arranged in parallel, and the links 67 and 68 swing, so that the link plate 63 is parallel to the support member 57, that is, the vertical direction. It is configured to be able to move to. The link 67 is connected to the crank portion 65 attached to the drive shaft of the switching motor 64 via the link 66, and when the switching motor 64 as the switching unit rotates, the link 67 is formed by the crank portion 65 and the link 66. It is configured to swing.
切替モータ６４の回転を制御することで、リンクプレート６３を上下動させることができ、振動センサ６１が一体に取り付けられたブレーキパッド６０を、図９（ｂ）に示すケーブル１２に押し当てた状態（当接状態）と、図９（ａ）に示すケーブル１２から離間した状態（非当接状態）とに切り替えることができる。 By controlling the rotation of the switching motor 64, the link plate 63 can be moved up and down, and the brake pad 60 integrally attached with the vibration sensor 61 is pressed against the cable 12 shown in FIG. 9B. The contact state can be switched to the state in which the cable 12 is separated from the cable 12 shown in FIG. 9A (non-contact state).
このようにブレーキパッド６０を当接状態と非当接状態に切り替える構成を採用することで、ケーブル１２の径の大小によらず、ブレーキパッド６０がケーブル１２の表面と接触することを防止して、振動測定装置２１を移動させることができる。また、ブレーキパッド６０をケーブル１２の表面に押し当て、測定位置で確実に振動測定装置２１をケーブル１２に固定することができる。 By adopting the configuration in which the brake pad 60 is switched between the contact state and the non-contact state in this way, the brake pad 60 is prevented from coming into contact with the surface of the cable 12 regardless of the diameter of the cable 12. The vibration measuring device 21 can be moved. Further, the brake pad 60 can be pressed against the surface of the cable 12 to reliably fix the vibration measuring device 21 to the cable 12 at the measurement position.
また、ブレーキパッド６０が、リンクプレート６３からバネ６２を介して支持され、上記の垂直方向にも多少の移動が可能なような隙間が設けられるため、振動測定装置２１がケーブル１２の周方向に振動しても、その振動がブレーキパッド６０と一体に取り付けられた振動センサ６１に伝達しない。このため、ノイズの少ない正確な振動測定が可能となる。 Further, since the brake pad 60 is supported from the link plate 63 via the spring 62 and a gap is provided so as to allow some movement in the vertical direction, the vibration measuring device 21 moves in the circumferential direction of the cable 12. Even if it vibrates, the vibration is not transmitted to the vibration sensor 61 mounted integrally with the brake pad 60. Therefore, accurate vibration measurement with less noise becomes possible.
さらに、ブレーキパッド６０をケーブル１２に押し当てることにより、振動測定装置２１をその位置に停止させ、固定することができるので、測定時にモータ５２に電圧を印加してトルクを発生させる必要がなく、その分の消費電力を削減することができる。 Further, by pressing the brake pad 60 against the cable 12, the vibration measuring device 21 can be stopped and fixed at that position, so it is not necessary to apply a voltage to the motor 52 to generate torque during measurement, The power consumption can be reduced accordingly.
このような構成の振動測定装置２１と上記の加振装置２０とを組み合わせた振動測定システムを用いることで、ケーブル１２の任意の位置で、効率的な振動特性の調査が可能となる。 By using the vibration measuring system in which the vibration measuring device 21 having such a configuration and the vibrating device 20 are combined, it is possible to efficiently investigate the vibration characteristic at an arbitrary position of the cable 12.
振動測定装置２１は、ブレーキパッド６０が接する部分の劣化等を確認するための、図１０に示すような撮像手段７０を備えることができる。ブレーキパッド６０に劣化やケーブル１２の表面に汚れ等があると、ブレーキがきかず、正確な振動測定を行うことができないからである。撮像手段７０は、ケーブル１２に平行に配置される４本の角管５０ａのそれぞれに、ケーブル１２に対向して取り付けることができる。また、撮像手段７０とともに、撮像手段７０に近隣して光源７１を設けることができる。なお、撮像手段７０および光源７１は、ケーブル１２の汚れだけではなく、劣化状況等を調査する目的でも使用することができる。 The vibration measuring device 21 can include an image pickup unit 70 as shown in FIG. 10 for confirming deterioration and the like of a portion in contact with the brake pad 60. This is because if the brake pad 60 is deteriorated or the surface of the cable 12 is soiled, the brake cannot work and accurate vibration measurement cannot be performed. The image pickup means 70 can be attached to each of the four rectangular tubes 50a arranged in parallel with the cable 12 so as to face the cable 12. Further, the light source 71 may be provided in the vicinity of the image pickup unit 70 together with the image pickup unit 70. It should be noted that the image pickup means 70 and the light source 71 can be used not only for the dirt of the cable 12 but also for the purpose of investigating the deterioration state and the like.
図１０に示す例では、４つの撮像手段７０と４つの光源７１が設けられ、ケーブル１２の周方向の略９０°の範囲を１つの撮像手段７０と１つの光源７１を用いて撮像し、これにより、周方向全体を撮像することができる。なお、図１０では、角管５０ａに２つの撮像手段７０、光源７１が隠れている。 In the example shown in FIG. 10, four image pickup means 70 and four light sources 71 are provided, and a range of approximately 90° in the circumferential direction of the cable 12 is imaged using one image pickup means 70 and one light source 71. Thereby, the entire circumferential direction can be imaged. In addition, in FIG. 10, the two imaging means 70 and the light source 71 are hidden in the rectangular tube 50a.
ケーブル１２の任意の長さ方向の位置で周方向全体を撮像した後、一定距離移動させ、次の位置で周方向全体を撮像するという作業を繰り返すことで、ケーブル１２全体を撮像し、ケーブル１２の劣化状況等を調査することができる。 The entire cable 12 is imaged by taking an image of the entire circumferential direction at an arbitrary position in the length direction of the cable 12, moving the cable 12 by a certain distance, and then taking an image of the entire circumferential direction at the next position. It is possible to investigate the deterioration situation of.
撮像は、光源７１からケーブル１２の表面に向けて光を照射し、撮像手段７０でその表面を撮像することにより実施することができる。 The imaging can be performed by irradiating the surface of the cable 12 with light from the light source 71 and imaging the surface with the imaging unit 70.
光源７１としては、電球、蛍光灯、LED(Light Emitting Diode)ライト等を用いることができる。なお、光源７１は、低消費電力、長寿命、小型という点で、LEDライトが好ましい。光源７１は、フレーム部材５０が４枚の板により形成される場合は必須のものであるが、角管３０ａおよび三方向ジョイント３０ｂを用いて形成されるものの場合、外部からの光でその外表面の様子は分かるので省略してもよい。しかしながら、明るい方がその様子がはっきり分かることから、光源７１を備えるほうが望ましい。 A light bulb, a fluorescent lamp, an LED (Light Emitting Diode) light, or the like can be used as the light source 71. The light source 71 is preferably an LED light because of its low power consumption, long life and small size. The light source 71 is indispensable when the frame member 50 is formed by four plates, but in the case where the frame member 50 is formed by using the square tube 30a and the three-way joint 30b, its outer surface is exposed to light from the outside. You can omit it because you can see the state of. However, it is preferable to provide the light source 71 because the brighter one can clearly see the situation.
撮像手段７０としては、フォトダイオードを用いるCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが搭載されたカメラを用いることができる。撮像手段７０は、撮像した画像を記録するための記憶装置と、検証装置へ有線または無線により送信するための通信I/Fを含む制御回路を備えることができる。 As the image pickup unit 70, a camera equipped with a CCD (Charge Coupled Device) image sensor using a photodiode or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor can be used. The imaging unit 70 can include a storage device for recording the captured image and a control circuit including a communication I/F for transmitting to the verification device by wire or wirelessly.
図１０では、４つの撮像手段７０と４つの光源７１とを備える構成を示したが、ケーブル１２の周方向全体を適切に撮像することができれば、３つ以下であってもよい。また、点検の精度を高めるべく、５つ以上の撮像手段および光源を設けることも可能である。そのほか、ケーブル１２の周方向へ一回転できるように、レール部材等を使用して撮像手段および光源を移動可能な構成にすることで、撮像手段および光源の数をそれぞれ１つのみとすることも可能である。 In FIG. 10, the configuration including the four image pickup units 70 and the four light sources 71 is shown, but the number may be three or less as long as the entire circumferential direction of the cable 12 can be appropriately imaged. It is also possible to provide five or more image pickup means and light sources in order to improve the accuracy of inspection. In addition, by using a rail member or the like so that the imaging means and the light sources can be moved so as to be able to make one rotation in the circumferential direction of the cable 12, the number of the imaging means and the number of the light sources may be only one each. It is possible.
このような撮像手段７０を備えた振動測定装置２１を用いることで、ケーブル１２の外観調査を振動特性調査と同時に、かつ容易に実施することができ、作業の効率化を図ることができる。また、加振装置２０を用いることで、任意の位置で、自動で加振することができるため、作業員の人数を減らすことができる。モータの回転数を操作することで、振動の周期を変えることができ、各次元のモードに応じた加振を実施することができる。また、高所作業車を使用することなく、任意の位置へ移動させることができるため、高所作業者のための作業スペースを確保する必要がなくなり、交通規制を行う必要がなくなる。 By using the vibration measuring device 21 provided with such an image pickup means 70, the appearance inspection of the cable 12 can be easily performed at the same time as the vibration characteristic inspection, and the work efficiency can be improved. Further, by using the vibrating device 20, it is possible to automatically vibrate at an arbitrary position, so that the number of workers can be reduced. By manipulating the number of rotations of the motor, it is possible to change the cycle of vibration, and it is possible to perform vibration according to each dimensional mode. Further, since it can be moved to an arbitrary position without using an aerial work vehicle, it is not necessary to secure a working space for aerial work personnel and traffic regulation is not required.
これまで本発明の加振装置、振動測定システムおよび振動測定方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 So far, the vibrating device, the vibration measuring system and the vibration measuring method of the present invention have been described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, Other embodiments, additions, changes, deletions and the like can be modified within a range that can be conceived by those skilled in the art, and in any aspect, as long as the action and effect of the present invention are exhibited, the scope of the present invention It is included.
１０…斜張橋、１１…主塔、１２…ケーブル、１３…主桁、２０…加振装置、２１…振動測定装置、２２…牽引部材、２３…情報処理装置、３０…フレーム部材、３０ａ…角管、３０ｂ…三方向ジョイント、３１…支持手段、３１ａ…支持部材、３１ｂ…回転軸、３１ｃ…ローラ、３２…振動発生手段、３３…台座、４０…モータ、４１…回転軸、４２…錘、５０…フレーム部材、５１…支持手段、５１ａ…第１の支持手段、５１ｂ…第２の支持手段、５２…モータ、５３…振動測定手段、５４…駆動ローラ、５５…支持部材、５６…従動ローラ、５７…支持部材、５８…スライド移動付勢機構、６０…ブレーキパッド、６０ａ…ヘッド部、６１…振動センサ、６２…バネ、６３…リンクプレート、６３ａ…長穴、６４…切替モータ、６５…クランク部、６６〜６８…リンク、７０…撮像手段、７１…光源 10... Cable-stayed bridge, 11... Main tower, 12... Cable, 13... Main girder, 20... Excitation device, 21... Vibration measuring device, 22... Traction member, 23... Information processing device, 30... Frame member, 30a... Square tube, 30b... Three-way joint, 31... Supporting means, 31a... Supporting member, 31b... Rotating shaft, 31c... Roller, 32... Vibration generating means, 33... Pedestal, 40... Motor, 41... Rotating shaft, 42... Weight , 50... Frame member, 51... Supporting means, 51a... First supporting means, 51b... Second supporting means, 52... Motor, 53... Vibration measuring means, 54... Driving roller, 55... Supporting member, 56... Follower Roller, 57... Support member, 58... Sliding movement urging mechanism, 60... Brake pad, 60a... Head part, 61... Vibration sensor, 62... Spring, 63... Link plate, 63a... Oblong hole, 64... Switching motor, 65 ... crank part, 66 to 68 ... link, 70 ... imaging means, 71 ... light source
Claims (10)
前記斜材が通される通路を有するフレーム部材と、
前記フレーム部材の両端に設けられ、前記通路に連続する開口の中心に向けて突出し、前記通路に通された前記斜材の上側の外表面に当接して、前記フレーム部材を前記斜材に支持する支持手段と、
前記通路に前記斜材が通された前記フレーム部材の該斜材の下部に位置し、該フレーム部材に取り付けられた振動発生手段とを含み、
前記斜材の長さ方向へ走行可能な、該斜材の振動を測定する振動測定装置により牽引される、加振装置。 A vibrating device for vibrating a diagonal member used for a cable-stayed bridge,
A frame member having a passage through which the diagonal member passes;
The frame member is supported on the diagonal member by being provided at both ends of the frame member, protruding toward the center of an opening continuous to the passage, and abutting on the outer surface of the upper portion of the diagonal member passed through the passage. Support means for
A vibration generating unit attached to the frame member, the vibration member being located below the diagonal member of the frame member having the diagonal member passed through the passage;
A vibrating device that is runnable in the length direction of the diagonal member and is pulled by a vibration measuring device that measures the vibration of the diagonal member.
前記振動測定手段が、前記斜材に当接する当接部材と、前記当接部材と一体に設けられた振動検出器と、前記当接部材を前記斜材に当接または離間させるように切り替える切替手段とを含む、請求項４に記載の振動測定システム。 The vibration measuring device includes a frame member having a passage through which the diagonal member passes, and projecting toward a center of an opening that is provided at both ends of the frame member and continuous with the passage, and the oblique member passing through the passage. A vibrating support unit that contacts the outer surface of the diagonal member to support the frame member on the diagonal member and that can move in the longitudinal direction of the diagonal member, and a vibration measurement for measuring the vibration of the diagonal member. And means
A switch for switching the vibration measuring means so that the contact member comes into contact with the diagonal member, a vibration detector integrally provided with the contact member, and the contact member comes into contact with or separates from the diagonal member. The vibration measurement system according to claim 4, including means.
前記斜材が通される通路を有するフレーム部材と、前記フレーム部材の両端に設けられ、前記通路に連続する開口の中心に向けて突出し、前記通路に通された前記斜材の上側の外表面に当接して、前記フレーム部材を前記斜材に支持する支持手段と、前記通路に前記斜材が通された前記フレーム部材の該斜材の下部に位置し、該フレーム部材に取り付けられた振動発生手段とを含む加振装置と、前記斜材の長さ方向へ走行可能な、該斜材の振動を測定する振動測定装置とを、該斜材に取り付ける段階と、
前記振動測定装置により前記加振装置を牽引し、前記斜材の長さ方向の所定の位置に移動させる段階と、
前記加振装置により前記斜材を加振する段階と、
前記振動測定装置により前記斜材の振動を測定する段階とを含む、振動測定方法。 A vibration measuring method for vibrating a diagonal member used for a cable-stayed bridge and measuring the vibration of the diagonal member,
A frame member having a passage through which the diagonal member passes, and an outer surface on the upper side of the diagonal member that is provided at both ends of the frame member and projects toward the center of an opening that is continuous with the passage and that is passed through the passage. Supporting means for supporting the frame member on the diagonal member by contacting with the frame member, and vibration attached to the frame member, which is located below the diagonal member of the frame member through which the diagonal member is passed. A vibrating device including a generating means, and a vibration measuring device capable of traveling in the lengthwise direction of the diagonal member, for measuring the vibration of the diagonal member, being attached to the diagonal member,
Pulling the vibrating device by the vibration measuring device and moving it to a predetermined position in the longitudinal direction of the diagonal member,
Vibrating the diagonal member by the vibrating device,
Measuring the vibration of the diagonal member with the vibration measuring device.
前記斜材が通される通路を有するフレーム部材と、前記フレーム部材の両端に設けられ、前記通路に連続する開口の中心に向けて突出し、前記通路に通された前記斜材の上側の外表面に当接して、前記フレーム部材を前記斜材に支持する支持手段と、前記通路に前記斜材が通された前記フレーム部材の該斜材の下部に位置し、該フレーム部材に取り付けられた振動発生手段とを含む加振装置と、前記斜材の長さ方向へ走行可能な、該斜材の振動を測定する振動測定装置とを、該斜材に取り付ける段階と、
前記振動測定装置により前記加振装置を牽引し、前記斜材の長さ方向の所定の位置に移動させる段階と、
前記加振装置により前記斜材を加振する段階と、
前記振動測定装置により前記斜材の振動を測定する段階と、
前記移動させる段階と前記加振する段階と前記測定する段階とを繰り返し、前記斜材の長さ方向の複数の位置における振動を測定する段階と、
前記振動測定装置から情報処理装置へ前記複数の位置における測定結果を送信する段階と、
前記情報処理装置が前記複数の位置における測定結果を用い、所定の関数に適用して収束計算を行うことにより前記斜材の張力を計算する段階とを含む、張力の計測方法。
A method of exciting a diagonal material used for a cable-stayed bridge, measuring the vibration of the diagonal material, and measuring the tension of the diagonal material from the measurement result,
A frame member having a passage through which the diagonal member passes, and an outer surface on the upper side of the diagonal member that is provided at both ends of the frame member and that projects toward the center of an opening that is continuous with the passage and that is passed through the passage. A support means for contacting the frame member with the diagonal member, and a vibration attached to the frame member, the supporting member being positioned below the diagonal member of the frame member through which the diagonal member is passed. A vibrating device including a generating means, and a vibration measuring device capable of traveling in the lengthwise direction of the diagonal member, for measuring the vibration of the diagonal member;
Pulling the vibrating device by the vibration measuring device and moving it to a predetermined position in the longitudinal direction of the diagonal member,
Vibrating the diagonal member by the vibrating device,
Measuring the vibration of the diagonal member by the vibration measuring device,
Repeating the moving step, the vibrating step and the measuring step, and measuring vibration at a plurality of positions in the length direction of the diagonal member,
Transmitting the measurement results at the plurality of positions from the vibration measuring device to the information processing device,
The information processing apparatus uses the measurement results at the plurality of positions to apply a predetermined function to perform a convergence calculation to calculate the tension of the diagonal member.
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