JP7387108B2 - 評価装置及び評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、評価装置及び評価方法に関する。

港湾施設として海、すなわち水際に接して設置された水際構造物である護岸や防波堤は、その大部分が海面下にある。このため、水際構造物の健全度を評価する際には、潜水士による点検が必要となる。また、消波ブロックが設置されている港湾施設では、消波ブロックで水際構造物が隠れ、十分な点検が行えない場合がある。このような点検のしにくさから、簡便かつ効率的な水際構造物の評価方法の確立が求められている。

例えば、構造物に振動を加えて構造物の健全度を診断する健全度診断装置が開示されている（特許文献１参照）。この他、トンネル、鉄塔及びアンカー等の構造物の健全度、緊張力等を評価する評価方法が提案されている（非特許文献１、特許文献２、３参照）。

蒋 宇静、外４名、「常時微動測定に基づくトンネル覆工の健全度評価手法の提案」、トンネル工学報告集／土木学会トンネル工学委員会編、公益社団法人土木学会、２０１０年１１月２５日、第２０巻、ｐｐ２０５－２０９

特開２００３－１０６９３１号公報 特開２０１３－２３４９４５号公報 特開２０１８－１３３６１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された健全度診断装置では、診断対象が鉄塔構造物に限られている。健全性の診断方法は、構造物の構造に大きく影響される。このため、この装置で行われるような鉄塔構造物に対して行われる診断方法を、水際構造物にそのまま適用するのは困難である。そこで、水際構造物の健全度を評価することができる仕組みの構築が望まれている。

本発明は、上記実情の下になされたものであり、水際構造物の健全性を簡便かつ効率的に評価することができる評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る評価装置は、
水際に接する水際構造物の健全性を評価する評価装置であって、
前記水際から離れた第１の位置で前記水際構造物の常時微動をミリ秒単位で計測する振動計と、
前記振動計で計測された前記水際構造物の常時微動の周波数成分に基づいて、前記水際構造物の健全性を示す情報を生成する情報生成部と、
を備え、
前記情報生成部は、
前記振動計で計測された前記水際構造物の常時微動に対して秒単位でフーリエ変換を行ってフーリエスペクトルを求めるフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部で求められた前記フーリエスペクトルのスペクトル密度を算出するスペクトル密度算出部と、
前記常時微動のフーリエスペクトルのスペクトル密度から、前記水際構造物周辺の外乱の影響によるノイズ成分の周波数を上回る第１の周波数としての３００Ｈｚ以上のスペクトル密度を抽出する抽出部と、を備える。

前記抽出部は、前記第１の周波数で、かつ、前記第１の周波数より高い第２の周波数としての５５０Ｈｚ以下のスペクトル密度を抽出する、
こととしてもよい。

前記振動計は、
前記第１の位置よりも前記水際に近い第２の位置で前記水際構造物における常時微動を計測し、
前記情報生成部は、
前記抽出部で抽出された、前記第１の位置に対応する前記スペクトル密度と、前記抽出部で抽出された、前記第２の位置に対応する前記スペクトル密度とを比較することにより、前記水際構造物の健全性を判定する第１の判定部を備える、
こととしてもよい。

前記情報生成部は、
前記抽出部で抽出された前記スペクトル密度の時間変化に基づいて、前記水際構造物の健全性を判定する第２の判定部を備える、
こととしてもよい。

前記情報生成部は、
前記抽出部で抽出された前記スペクトル密度を、その大きさで色分けして表示する表示情報を生成する表示情報生成部と、
前記表示情報生成部で生成された前記表示情報を表示する表示部と、
を備える、
こととしてもよい。

前記振動計は、鉛直方向の常時微動を計測する、
こととしてもよい。

本発明の第２の観点に係る評価方法は、
水際構造物の健全性を情報処理装置によって評価する評価方法であって、
振動計によりミリ秒単位で計測された前記水際構造物の常時微動に対して秒単位でフーリエ変換を行ってフーリエスペクトルを求め、
求められた前記フーリエスペクトルのスペクトル密度を算出し、
算出された前記フーリエスペクトルのスペクトル密度から、第１の周波数以上、かつ、前記第１の周波数より高いスペクトル密度を抽出し、
抽出された前記第１の周波数より高いスペクトル密度に基づいて、前記水際構造物の健全性を示す情報を生成する。

本発明によれば、水際から離れた位置での水際構造物の常時微動の周波数成分に基づいて、水際構造物の健全性を示す情報を生成する。水際から離れた位置の常時微動の周波数成分は、水際構造物の内部構造の劣化により変化する。したがって、このような情報を用いれば、水際構造物に振動を加える設備を備えることなく、水際構造物の健全性を簡便かつ効率的に評価することができる。

本発明の実施の形態１に係る評価装置の構成を示す模式図である。 （Ａ）は、中詰土砂が圧密沈下する様子を示す図である。（Ｂ）は、中詰土砂の圧密沈下に応じてエプロンが沈下する様子を示す図である。 （Ａ）は、鋼矢板が腐食して穴が空いた様子を示す図である。（Ｂ）は、中詰土砂が流出する様子を示す図である。 エプロンコンクリートが崩落した様子を示す図である。 図１の評価装置が備える情報処理部の構成を示す模式図である。 水際構造物が３つの状態である場合に、３つの計測位置で計測される常時振動のフーリエスペクトルのスペクトル密度の分布の一例を示すグラフである。 ３００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下のスペクトル密度の分布を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る評価装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る評価装置が備える情報処理部の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る評価装置の構成を示す模式図である。 図１０の評価装置が備える情報処理部の構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。全ての図面において、同一又は同等の部分には同一の符号が付されている。本明細書において、「水際構造物」とは、海又は河川などの水際に設置される護岸又は防波堤などの施設であり、港湾構造物ともいう。また、「常時微動」は、意図的に加えられた力による振動ではなく、構造物に通常生じている微細な振動であり、自然現象又は人間活動に起因して構造物に生じる振動である。

実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について説明する。図１に示すように、評価装置１は、水際に接する水際構造物の健全性を評価する。ここで、「健全性」とは、構造物の構造が施設された時の構造を維持しているか否か、すなわち劣化していないか否かを示す尺度であり、劣化度合又は健全度ともいうべきものである。

まず、本実施の形態に係る計測の対象となる水際構造物について説明する。本実施の形態では、水際構造物は、鋼矢板護岸（シートパイル）２である。鋼矢板護岸２では、海３又は河川などと接する部分、すなわち水際に鋼矢板６が設置されている。本実施の形態では、鋼矢板６は海３に接しているものとする。

鋼矢板６と、従来から存在する従来土砂４との間には、中詰土砂５が充填されている。鋼矢板６の上部には、上部工７が設けられている。また、従来土砂４及び中詰土砂５には、タイロッド９が埋め込まれ、従来土砂４には、控え板１０が埋め込まれている。鋼矢板護岸２は、上部工７を、タイロッド９を介して控え板１０につないで、背面側に引っ張ることで、鋼矢板６を中詰土砂５に定着させた構造となっている。すなわち、鋼矢板護岸２は、いわゆるタイロッド式の護岸である。鋼矢板護岸２の上部には、エプロンコンクリート（以下、「エプロン」とする）８が敷き詰められている。

鋼矢板護岸２は、経年劣化が進行すると、エプロン８が崩壊することがある。以下、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を参照して、経年劣化による鋼矢板護岸２の崩壊メカニズムについて説明する。
（１）図２（Ａ）に示すように、中詰土砂５が圧密沈下する。
（２）図２（Ｂ）に示すように中詰土砂５の沈下に伴って、自重又はエプロン８上の負荷（例えば車両等）の繰り返し荷重によりエプロン８が沈下する。
（３）図３（Ａ）に示すように、平均干潮面（M.L.W.L.;Mean Low Water Level）よりも下部に発生する鋼矢板６の集中腐食により、鋼矢板６に穴６ａが空く。
（４）図３（Ｂ）に示すように、海３の干満又は波浪による中詰土砂５の洗出しによって、中詰土砂５が海中へ流出することでエプロン８の下がさらに空洞化する。
（５）図４に示すように、エプロン８の耐荷力が低下し、最終的に崩壊する。

このような事態を未然に防ぐため、評価装置１は、鋼矢板護岸２の健全性を評価する。図１に示すように、評価装置１は、振動計２０と、情報生成部としての情報生成装置２１と、を備える。

振動計２０は、鋼矢板護岸２の常時微動を計測する。振動計２０としては、鋼矢板護岸２に生ずる常時微動を計測するための高感度なものを使用する必要がある。また、振動計２０として、５００Ｈｚの周波数の振動を計測可能なものを採用するのが望ましい。

本実施の形態では、振動計２０は、図１の計測位置Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ取り付けられ、それぞれの計測位置Ａ、Ｂ、Ｃで、鋼矢板護岸２の常時微動を計測する。すなわち、本実施の形態では、振動計２０は、水際からの距離が異なる複数の計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでそれぞれ鋼矢板護岸２における常時微動を計測する。計測位置Ａは、上部工７上の位置であり、水際に相当する位置である。また、計測位置Ｂ、Ｃは、水際から離れた位置である。計測位置Ｂは、計測位置Ｃよりも海側である。このように、本実施の形態では、計測位置Ｂ、Ｃが第１の位置に対応し、計測位置Ａが第１の位置よりも水際に近い第２の位置に対応する。振動計２０は、水際から離れた第１の位置で鋼矢板護岸２の常時微動を計測する計測装置であるとすることができる。

ここで、岸壁に沿った方向をＸ軸方向とし、岸壁の法線方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。振動計２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向の振動を計測する。振動計２０と情報生成装置２１とは、有線又は無線通信可能に接続されている。振動計２０で計測された３軸方向の常時微動の振動波形データは、情報生成装置２１に送信される。

振動計２０による計測は、一定時間ＤＴ（図５参照）連続して行われ、その一定時間ＤＴの計測結果に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を評価するための情報が生成される。一定時間ＤＴは例えば１０分である。

情報生成装置２１は、振動計２０で計測された鋼矢板護岸２の常時微動の周波数成分に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を示す情報を生成する。情報生成装置２１は、鋼矢板護岸２から離れた位置にあってもよい。

情報生成装置２１は、図５に示すように、受信部３０と、Ａ／Ｄ変換部３１と、フーリエ変換部３２と、スペクトル密度算出部３３と、抽出部としてのフィルタ部３４と、表示情報生成部３５と、表示部３６と、を備えている。

受信部３０は、振動計２０で計測された常時微動の振動波形データを受信する。受信部３０は、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃの振動計２０で計測された一定時間ＤＴの振動波形データを振動計２０からそれぞれ受信する。

Ａ／Ｄ変換部３１は、受信部３０に受信された振動波形データをサンプリング間隔ΔＴでデジタルデータに変換する。これにより、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでの鋼矢板護岸２の常時微動を示すデジタルデータがそれぞれ得られる。この場合、１秒間におけるサンプリング回数は、例えば、１２８０回／秒とすることができる。なお、振動計２０から送信される振動波形データがデジタルデータである場合には、Ａ／Ｄ変換部３１は備えていなくてもよい。

フーリエ変換部３２は、Ａ／Ｄ変換部３１で変換されたデジタルデータに対してフーリエ変換を行って、そのフーリエスペクトルを求める。具体的には、フーリエ変換部３２は、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでの鋼矢板護岸２の常時微動のフーリエスペクトルをそれぞれ求める。この場合、例えば、フーリエ変換部３２は、デジタルデータを時間Ｔ毎、例えば１秒（１２８０個）毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、時間Ｔ毎のフーリエスペクトルを得ることができる。

スペクトル密度算出部３３は、フーリエスペクトルのスペクトル密度を算出する。ここでは、一定時間ＤＴのフーリエスペクトルが得られているので、図５に示すように、一定時間ＤＴにおける、ある周波数範囲（０～Ｓｍａｘ）でのスペクトル密度の分布データが得られるようになる。スペクトル密度分布データは、求められたフーリエスペクトルについてＳｍａｘ、例えば６４０（Ｈｚ）までの積分値をとり、それぞれの合計を１とした時の各周波数成分の比率で表すことができる。

フィルタ部３４は、振動計２０で計測された鋼矢板護岸２の常時微動から、第１の周波数Ｓ１以上、かつ、第１の周波数Ｓ１より高い第２の周波数Ｓ２以下の周波数成分を抽出する。第１の周波数は例えば３００Ｈｚであり、第２の周波数は、例えば５００Ｈｚである。図５では、この周波数成分を、点線で囲んで図示している。

表示情報生成部３５は、フィルタ部３４で抽出された周波数成分に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を示す情報を生成する。具体的には、表示情報生成部３５は、フィルタ部３４で抽出されたスペクトル密度を、その大きさで色分けして表示する表示情報を生成する。表示情報生成部３５は、複数の計測位置Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれで計測された常時微動の違いに基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を示す情報を生成する。

表示部３６は、表示情報生成部３５で生成された鋼矢板護岸２の健全性を示す情報を表示する。本実施の形態では、スペクトル密度の大きさで色分けされたスペクトル密度の分布データが、表示部３６に表示される。ここでは、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれに対応するスペクトル密度の分布データが比較可能に表示される。

鋼矢板護岸２の常時微動と劣化との関係について説明する。図６には、鋼矢板護岸２が健全な状態（図１参照）、中詰土砂５が沈下している状態（図２（Ａ）参照）、鋼矢板６に腐食穴が空いている状態（図３（Ａ）及び図３（Ｂ））において、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて振動計２０で計測される常時振動のフーリエスペクトルのスペクトル密度の分布の一例を示すグラフが示されている。このグラフでは、横軸が時間（秒）を示し、縦軸が周波数（Ｈｚ）を示しており、グラフ上の色は、対応する時間、対応する周波数でのスペクトル密度を示している。スペクトル密度は、１未満の値を対数で表示しているため、負の値となっている。スペクトル密度は、０から－８０に向かって暖色系から寒色系に変化するように色分けされている。例えば、スペクトル密度が－２０～－４０の領域では、黄色に色分けされており、スペクトル密度が－４０～－６０の色分けでは、黄緑色に色分けされており、スペクトル密度が－６０～－８０の色分けでは、緑色に色分けされている。

まず、鋼矢板護岸２が健全な状態である場合、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃのスペクトル密度の分布は、それぞれ異なったものとなる。具体的には、計測位置Ａでは、大部分の周波数領域で、スペクトル密度が黄色となり、計測位置Ｂでは、大部分の周波数領域で、スペクトル密度が黄緑色となり、計測位置Ｃでは、大部分の周波数領域で、スペクトル密度が緑色となっている。すなわち、健全な状態では、周波数３００ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下では、上部工７の値が最も大きく、海３から計測位置までの距離が長くなるにつれて、常時振動のフーリエスペクトルのスペクトル密度は減少している。この結果から、健全な状況では、エプロン８下に中詰土砂５が充填されており、安定して揺れにくい状態にあるため、船又は波浪等の外力によるエネルギーが上部工７からエプロン８に伝わる際に減衰していることが推定される。

また、中詰土砂５が沈下している状態では、計測位置Ａでは、スペクトル密度は、健全な状態の時とほぼ同じ分布となっている。また、計測位置Ｂ、Ｃでは、スペクトル密度は、健全な状態に比べてやや大きくなっている。特に、計測位置Ｃでは、スペクトル密度は、緑から黄緑色に変化している。

また、鋼矢板６の腐食により穴が空いている状態では、計測位置Ａでは、スペクトル密度は、健全な状態とほぼ変わりない一方、計測位置Ｂ、Ｃでは、スペクトル密度が健全な状態に比べてやや大きくなっており、その分布は黄緑色に変化している。

このように、中詰土砂５が沈下している状態でも、鋼矢板６に腐食による穴が空いている状態であっても、上部工７の計測位置Ａでは、スペクトル密度が大きな値を示す傾向が見られる一方で、エプロン８上の計測位置Ｂ、Ｃでは、大きな差異は確認されていない。これは、中詰土砂の減少および流出が、エプロン８の大きな変形が外力によるエネルギーの伝達に影響を及ぼしているためであると考えられる。

図７には、図６の計測位置Ａ、Ｂ、Ｃにおける３００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下のスペクトル密度の分布の一例が示されている。図７に示すように、健全な状態では、上部工７の値が最も大きく、海３から計測位置までの距離が長くなるにつれてスペクトル密度が減少している。一方、沈下した状態又は腐食穴空きの状態では、計測位置Ｂ、Ｃに対応するスペクトル密度が健全な状態よりも大きくなっている。

表示情報生成部３５は、図６、図７に示すように、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでのスペクトル密度の色分け分布データを生成し、表示部３６に色分け分布データを表示する。この表示画像を見れば、鋼矢板護岸２がどの程度劣化しているかを把握することができる。例えば、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでのスペクトル密度が示す色が異なる場合には、鋼矢板護岸２は健全な状態であると判断することができ、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでのスペクトル密度が示す色が同じである場合には、鋼矢板護岸２に異常が発生しているとみなすことができる。

なお、図６，図７に示される常時微動は、鉛直方向、すなわちＺ軸方向の振動である。振動計２０では、鉛直方向に関する常時振動が、他の方向、Ｘ軸、Ｙ軸方向に比べて大きくなっており、鉛直方向（Ｚ軸方向）に関する常時振動の振動波形データを用いれば、振動の変化を高精度に検出することができるためである。

なお、本実施の形態では、フーリエ変換部３２、スペクトル密度算出部３３、フィルタ部３４、表示情報生成部３５及び表示部３６は、演算手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶手段としてのメモリ、外部記憶装置、入出力インターフェイスとしてのＩ／Ｏ装置、表示手段としてのディスプレイを備えるコンピュータが、メモリに格納されたソフトウエアプログラムを実行することにより、実現される。

ソフトウエアプログラムは、記録媒体又はサーバコンピュータに記憶されており、記憶媒体又はサーバコンピュータからダウンロードされ、外部記憶装置にインストールされ、メモリに読み込まれ、ＣＰＵによって実行される。ＣＰＵの代わりに、フーリエ変換等の信号処理を行うことに特化されたＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いるようにしてもよい。

次に、本発明の実施の形態に係る評価装置１の動作、すなわち鋼矢板護岸２の健全性を評価する評価方法について説明する。

図８に示すように、まず、振動計２０によって、鋼矢板護岸２の常時微動を計測する（ステップＳ１：計測ステップ）。ここでは、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃでの振動が振動計２０によって計測される。

次に、情報処理装置１１によって、計測された鋼矢板護岸２の常時微動に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を示す情報を生成する（ステップＳ２；情報生成ステップ）。この情報生成ステップでは、受信部３０における振動計２０で計測された振動データの受信、Ａ／Ｄ変換部３１におけるＡ／Ｄ変換、フーリエ変換部３２におけるフーリエ変換、スペクトル密度算出部３３におけるスペクトル密度の算出、フィルタ部３４における所定の周波数範囲のスペクトル密度の抽出、表示情報生成部３５における表示情報の生成、表示部３６における表示情報の表示が行われる。

上述の処理により、表示部３６には、図７に示すような表示画像が表示される。この表示画像を見れば、鋼矢板護岸２の健全性を評価することが可能となる。鋼矢板護岸２が劣化していると判定された場合、鋼矢板護岸２の補修などを行って、エプロン８の崩落を未然に防ぐことができる。

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態に係る評価装置１の構成は、図１に示す上記実施の形態１に係る評価装置１の構成と同じである。上記実施の形態１に係る評価装置１は、鋼矢板護岸２の健全度を示す情報を表示した。本実施の形態に係る評価装置１は、鋼矢板護岸２の健全度を示す情報の表示だけでなく、鋼矢板護岸２の健全度の判定を行う。

本実施の形態に係る評価装置１は、情報生成装置２１の構成が、上記実施の形態１に係る評価装置１の構成と異なる。図９に示すように、情報生成装置２１は、第１の判定部としての判定部４０を備えている。判定部４０は、計測位置Ｂ、Ｃと計測位置Ａとについて、フィルタ部３４で抽出されたスペクトル密度の違いに基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を判定する。

例えば、判定部４０は、計測位置Ａにおける３００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下のスペクトル密度の平均値と、計測位置Ｃにおける３００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下のスペクトル密度の平均値とを求める。そして、求められた平均値の差が閾値以上であれば、鋼矢板護岸２が健全な状態であると判定することができる。

この判定部４０を備えることにより、鋼矢板護岸２が健全な状態であるか否かを自動的に判定することが可能となる。判定部４０の判定結果は、表示情報生成部３５で生成された表示情報とともに、表示部３６に表示することができる。

なお、一般的には、計測位置Ａから距離が最も離れている計測位置Ｃでのデータを用いた方が、計測位置Ｂでのデータを用いるよりも、鋼矢板護岸２の劣化を早期に判定することができる。

実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上記実施の形態１、２に係る評価装置１では、振動計２０は、計測位置Ａ、Ｂ、Ｃに設置された。図１０に示すように、本実施の形態に係る評価装置１では、振動計２０は、計測位置Ｃに設置され、計測位置Ｂには設置されていない。振動計２０は、計測位置Ｃにおける鋼矢板護岸２の常時微動を計測する。

図１１に示すように、本実施の形態では、情報生成装置２１は、第２の判定部としての判定部４１と、記憶部５０と、を備えている点が、上記実施の形態１に係る評価装置１の構成と異なる。

記憶部５０には、健全な状態であるときの計測位置Ｃにおけるスペクトル密度の分布データが記憶されている。判定部４１は、今回計測された計測位置Ｃにおけるスペクトル密度の分布データと、記憶部５０に記憶された計測位置Ｃにおけるスペクトル密度の分布データとを比較して、スペクトル密度の時間変化に基づいて、鋼矢板護岸２の健全度を判定する。

具体的には、判定部４０は、記憶部５０に記憶されている、計測位置Ｃにおける３００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下のスペクトル密度の初期平均値と、計測位置Ｃにおける３００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下のスペクトル密度の今回の計測における平均値とを求める。そして、求められた平均値の差が閾値以上であれば、鋼矢板護岸２が健全な状態であると判定することができる。

この判定部４０を備えることにより、鋼矢板護岸２が健全な状態であるか否かを自動的に判定することが可能となる。判定部４０の判定結果は、表示情報生成部３５で生成された表示情報とともに、表示部３６に表示することができる。

なお、一般的には、計測位置Ａから距離が最も離れている計測位置Ｃでのデータを用いた方が、計測位置Ｂでのデータを用いるよりも、鋼矢板護岸２の劣化を早期に判定することができる。

以上詳細に説明したように、上記実施の形態によれば、水際から離れた位置での鋼矢板護岸２の常時微動の周波数成分に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を示す情報を生成する。本発明者は、常時微動の周波数成分が、水際、すなわち海３からの距離によって異なったものとなり、同じ位置でも鋼矢板護岸２の内部構造の劣化により変化することを見出した。生成された情報を用いれば、鋼矢板護岸２に振動を加える設備を備えることなく、鋼矢板護岸２の健全性を簡便かつ効率的に評価することができる。

また、上記実施の形態では、常時微動のフーリエスペクトルのスペクトル密度に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を評価した。スペクトル密度は正規化されたデータであるため、常時微動の大きさの変化に関わらず、均一な尺度で鋼矢板護岸２の劣化を判定することが可能となる。しかしながら、鋼矢板護岸２の健全性を評価する尺度は、スペクトル密度には限られない。例えば、フーリエスペクトル自体を鋼矢板護岸２の健全性を評価する尺度として用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により、振動波形データを、フーリエスペクトルに変換した。しかしながら、本発明はこれには限られない。他のフーリエ変換の処理を用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、第１の周波数Ｓ１以上、かつ、第１の周波数Ｓ１より高い第２の周波数Ｓ２以下のスペクトル密度に基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を評価した。これにより、周期の長いノイズ成分が含まれない周波数成分に着目して、鋼矢板護岸２の健全性を高精度に評価することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、第１の周波数Ｓ１を３００Ｈｚとし、第２の周波数Ｓ２を５００Ｈｚとした。第１の周波数Ｓ１を３００Ｈｚとしたのは、３００Ｈｚ未満で、大きなノイズ成分が観測されたためである。このノイズ成分は、船が係留されていたり、強風が吹いていたりというような外乱の影響によるものであると考えられる。しかしながら、第１の周波数Ｓ１、第２の周波数Ｓ２の値は、適宜決定することができる。鋼矢板護岸２を、さまざまな測定条件で測定したところ、第１の周波数Ｓ１を３００Ｈｚとし、第２の周波数Ｓ２を５５０Ｈｚとすれば、その間で、常時微動を良好に観測できることが確認されている。

また、上記実施の形態１、２に係る評価装置１は、鋼矢板護岸２の異なる計測位置での周波数成分の比較により、鋼矢板護岸２の健全性を評価した。このようにすれば、過去の周波数成分を記憶する記憶部を備えることなく、鋼矢板護岸２の健全性を評価することが可能となる。

上記実施の形態１、２では、計測位置を３箇所としたが、少なくとも２箇所あればよい。また、計測位置Ｂと計測位置Ｃとのスペクトル密度の比較で、鋼矢板護岸２の健全性を評価するようにしてもよい。また、計測位置を４つ以上としてもよい。計測位置を、マトリクス状とすれば、よりきめ細かな健全性の判定が可能となる。

また、上記実施の形態３に係る評価装置１は、鋼矢板護岸２が健全な状態での周波数成分を示す情報を記憶しておき、記憶された周波数成分と、計測して新たに得られた周波数成分との比較により、鋼矢板護岸２の健全性を評価した。このようにすれば、同じ計測位置Ｃでの鋼矢板護岸２の特性の経年劣化を直接計測することが可能となる。

また、上記実施の形態では、スペクトル密度を、その大きさで色分けして表示した。この表示を見れば、スペクトル密度を色で比較することができるので、鋼矢板護岸２の特性の変化を一見して認識し易くすることが可能となる。しかしながら、スペクトル密度の表示方法は、色分け表示には限られない。スペクトル密度の大きさに応じて模様を変えるなどしてもよい。また、スペクトル密度の大きさを立体的に表示するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、鉛直方向の常時微動のフーリエスペクトルに基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を評価した。振動計２０で計測可能な３軸方向の振動のうち、鉛直方向の振動が最も大きいためである。しかしながら、本発明はこれには限られない。３軸方向の常時微動のフーリエスペクトルに基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を評価するようにしてもよい。また、３軸方向の常時微動を合成した振動のフーリエスペクトルに基づいて、鋼矢板護岸２の健全性を評価するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、フーリエ変換部３２、スペクトル密度算出部３３、フィルタ部３４、表示情報生成部３５の機能は、コンピュータが、ソフトウエアプログラムを実行することにより、実現されるものとした。しかしながら、本発明はこれには限られない。フーリエ変換部３２、スペクトル密度算出部３３、フィルタ部３４、表示情報生成部３５を、信号処理を行うハードウエア処理回路で実現するようにしてもよい。

また、上記実施の形態に係る評価装置１は、鋼矢板護岸２の健全度を定期的に評価するために評価の際に、対象となる鋼矢板護岸２に取り付けられるものであったが、本発明はこれには限られない。評価装置１は、振動計２０による、鋼矢板護岸２の常時微動の周波数成分を常時観測するようにしてもよい。

なお、上記実施の形態では、対象となる水際構造物を、タイロッド式の鋼矢板護岸２とした。しかしながら、鋼矢板護岸２には、自立式鋼矢板、斜控抗式鋼矢板、組合せ鋼矢板、セル式鋼矢板等がある。このような鋼矢板には、本発明を適用することが可能である。また、本発明はこれには限られない。例えば、対象となる水際構造物を、防波堤としてもよい。この他、本発明は、水際に設置された水際構造物であれば、適用可能である。

例えば、防波堤は鋼矢板護岸２とは構造が異なるが、劣化により内部構造が変化した場合には、常時微動のフーリエスペクトルのスペクトル密度の変化が認められるため、本発明を適用することが可能である。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本発明は、水際に設置される水際構造物の健全性の評価に適用することができる。

１ 評価装置、２ 鋼矢板護岸（シートパイル）、３ 海、４ 従来土砂、５ 中詰土砂、６ 鋼矢板、７ 上部工、８ エプロンコンクリート（エプロン）、９ タイロッド、１０ 控え板、１１ 情報処理装置、２０ 振動計、２１ 情報生成装置、３０ 受信部、３１ Ａ／Ｄ変換部、３２ フーリエ変換部、３３ スペクトル密度算出部、３４ フィルタ部、３５ 表示情報生成部、３６ 表示部、４０，４１ 判定部、５０ 記憶部

Claims (7)

1. 水際に接する水際構造物の健全性を評価する評価装置であって、
   前記水際から離れた第１の位置で前記水際構造物の常時微動をミリ秒単位で計測する振動計と、
   前記振動計で計測された前記水際構造物の常時微動の周波数成分に基づいて、前記水際構造物の健全性を示す情報を生成する情報生成部と、
   を備え、
   前記情報生成部は、
   前記振動計で計測された前記水際構造物の常時微動に対して秒単位でフーリエ変換を行ってフーリエスペクトルを求めるフーリエ変換部と、
   前記フーリエ変換部で求められた前記フーリエスペクトルのスペクトル密度を算出するスペクトル密度算出部と、
   前記常時微動のフーリエスペクトルのスペクトル密度から、前記水際構造物周辺の外乱の影響によるノイズ成分の周波数を上回る第１の周波数としての３００Ｈｚ以上のスペクトル密度を抽出する抽出部と、を備える、
   評価装置。
2. 前記抽出部は、前記第１の周波数で、かつ、前記第１の周波数より高い第２の周波数としての５５０Ｈｚ以下のスペクトル密度を抽出する、
   請求項１に記載の評価装置。
3. 前記振動計は、
   前記第１の位置よりも前記水際に近い第２の位置で前記水際構造物における常時微動を計測し、
   前記情報生成部は、
   前記抽出部で抽出された、前記第１の位置に対応する前記スペクトル密度と、前記抽出部で抽出された、前記第２の位置に対応する前記スペクトル密度とを比較することにより、前記水際構造物の健全性を判定する第１の判定部を備える、
   請求項１に記載の評価装置。
4. 前記情報生成部は、
   前記抽出部で抽出された前記スペクトル密度の時間変化に基づいて、前記水際構造物の健全性を判定する第２の判定部を備える、
   請求項１に記載の評価装置。
5. 前記情報生成部は、
   前記抽出部で抽出された前記スペクトル密度を、その大きさで色分けして表示する表示情報を生成する表示情報生成部と、
   前記表示情報生成部で生成された前記表示情報を表示する表示部と、
   を備える、
   請求項１に記載の評価装置。
6. 前記振動計は、鉛直方向の常時微動を計測する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の評価装置。
7. 水際構造物の健全性を情報処理装置によって評価する評価方法であって、
   振動計によりミリ秒単位で計測された前記水際構造物の常時微動に対して秒単位でフーリエ変換を行ってフーリエスペクトルを求め、
   求められた前記フーリエスペクトルのスペクトル密度を算出し、
   算出された前記フーリエスペクトルのスペクトル密度から、前記水際構造物周辺の外乱の影響によるノイズ成分の周波数を上回る３００Ｈｚ以上のスペクトル密度を抽出し、
   抽出された３００Ｈｚ以上のスペクトル密度に基づいて、前記水際構造物の健全性を示す情報を生成する、
   評価方法。

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