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公開番号2025074060
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024188256
出願日2024-10-25
発明の名称地下構造物の評価方法、地下構造物の評価システム、演算プログラムおよび地下構造物
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類E02D 33/00 20060101AFI20250502BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】大掛かりな工事を必要とせずに、詳細な状態を把握することができる。
【解決手段】杭基礎10のデジタルモデルを作成する工程と、杭基礎10の本体、及び杭基礎10のダミー部材11Aのうち少なくとも1箇所にひずみ計測装置あるいは応力計測装置を含む計測装置20が設置され、計測装置20で一定期間のデータを計測する工程と、データに基づいてデジタルモデルを更新して杭基礎10の実物の状態に近づける工程と、デジタルモデルを用いたシミュレーションを行う工程と、を有し、シミュレーションを行うことによって、現在の杭基礎10の実物の状態を把握する第1評価、現在以降に起こり得る事象を経験した後の杭基礎10の実物の状態を予測する第2評価、及び過去の杭基礎10の実物の状態を把握する第3評価のうち少なくとも一つの評価結果を得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
地下構造物の状態を評価する地下構造物の評価方法であって、
前記地下構造物のデジタルモデルを作成する工程と、
前記地下構造物の本体、及び前記地下構造物のダミー部材のうち少なくとも１箇所に設けられるひずみ計測装置あるいは応力計測装置を含む計測装置で一定期間のデータを計測する工程と、
前記データに基づいて前記デジタルモデルを更新して前記地下構造物の実物の状態に近づける工程と、
前記デジタルモデルを用いたシミュレーションを行う工程と、を有し、
前記シミュレーションを行うことによって、現在の前記地下構造物の実物の状態を把握する第１評価、現在以降に起こり得る事象を経験した後の前記地下構造物の実物の状態を予測する第２評価、及び過去の前記地下構造物の実物の状態を把握する第３評価のうち少なくとも一つの評価結果を得る地下構造物の評価方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記地下構造物が上部構造物を支持する、請求項１に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項３】
前記地下構造物が杭基礎である、請求項２に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項４】
前記地下構造物が鋼材を含み、
前記計測装置が腐食計測装置を含む、請求項１に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項５】
地下構造物の状態を評価する地下構造物の評価方法であって、
前記地下構造物の本体、及び前記地下構造物のダミー部材のうち少なくとも１箇所に設けられるひずみ計測装置あるいは応力計測装置を含む計測装置で一定期間のデータを計測する工程と、
前記データに基づいて前記地下構造物の実物の状態を反映したデジタルモデルを作成する工程と、
前記デジタルモデルを用いたシミュレーションを行う工程と、を有し、
前記データに基づいて前記デジタルモデルを更新して前記地下構造物の実物の状態に近づける工程が選択可能であり、
前記シミュレーションを行うことによって、現在の前記地下構造物の実物の状態を把握する第１評価、現在以降に起こり得る事象を経験した後の前記地下構造物の実物の状態を予測する第２評価、及び過去の前記地下構造物の実物の状態を把握する第３評価のうち少なくとも一つの評価結果を得る地下構造物の評価方法。
【請求項６】
前記地下構造物が上部構造物を支持する、請求項５に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項７】
前記地下構造物が杭基礎である、請求項６に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項８】
前記地下構造物が鋼材を含み、
前記計測装置が腐食計測装置を含む、請求項５に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項９】
前記デジタルモデルの更新は、前記地下構造物の実物の築造後の一定期間経過後にも行う、請求項１から８のいずれか一項に記載の地下構造物の評価方法。
【請求項１０】
前記デジタルモデルの更新は、前記地下構造物が被災した１回目の地震後に行う、請求項１から８のいずれか一項に記載の地下構造物の評価方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物の評価方法、地下構造物の評価システム、演算プログラムおよび地下構造物に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、杭基礎等の地下構造物は地下に設置されていることから、その状態を確認することが困難である。そのため、重機等により地盤を広範に掘削する、あるいは杭基礎の上にある上部構造物を解体するなどして、目視やカメラによる確認が行われている。しかしながら、これらは大掛かりな工事となり、多大な時間と費用が必要となっていた。
また、橋梁や建物等の構造物の地上部分に計測装置を設置して行われている常時モニタリングを地下部分の杭にも適用し、構造物の供用期間中、モニタリングし続けることで杭の状態を把握することも考えられる。
【０００３】
しかしながら、構造物の供用期間は例えば５０年といった長期に渡ることも多く、その間、常にモニタリングし続けるのはコストや手間の観点から非現実的であること、また、そのような長期に渡る計測中に計測装置が故障したり劣化するリスクが高く、杭は地下にあり計測装置の故障や劣化時の修復が非常に困難であることから、常時、モニタリングする方法を採用することは難しい。このような状況を鑑みて、例えば特許文献１～４には、大掛かりな工事をせずに安価で簡便に杭基礎の状態確認を行うための提案がなされている。
【０００４】
特許文献１には、杭を地盤内に設置した後に起振機で加振して杭の初期固有振動数を取得しておき、地震等の被災後に改めて杭頭を露出させて起振機で加振して固有振動数を取得し、初期からの固有振動数の変化により杭の損傷程度を把握する方法が示されている。しかしながら、杭基礎の上に上部構造物がある場合には、地盤掘削や上部構造物の一部解体などによって杭頭を露出する必要があり、従来の目視やカメラによる確認に比べれば工事規模が限定されるものの、依然として比較的大きな工事が必要となる。
【０００５】
特許文献２には、予め杭基礎のモデルを作成し、モデル上で複数の地震波を与えて杭基礎の傾斜角度と損傷割合の関係を算定しておき、杭基礎の実物が地震に被災した後に現場で杭基礎の傾斜角度を実測し、その傾斜角度から事前に算定した関係性に基づいて杭基礎の損傷割合を推定する方法が示されている。
また、特許文献３には、杭基礎ではなく、上部構造物側に加速度センサを設置して、その計測値から振動数を算出し、コンクリート製の杭基礎の損傷程度を評価する方法が示されている。
しかしながら、特許文献２、３の方法では、杭基礎の実物とモデルの対応を確認していないため、両者が乖離している可能性があり、モデルを用いた状態把握の正確さを保証できない問題があった。
【０００６】
これに対して、特許文献４には、実物の杭頭と地盤の常時微動を計測し、その計測値に基づいて杭基礎のモデルを修正し、実物とモデルを対応させ、モデルで杭基礎の性能を評価する方法が示されている。特許文献４の方法は、現場で杭基礎を築造後に、モデルを修正して実物に対応させる工程を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１１－２２０００３号公報
特開２００７－３９８７９号公報
特開２０２２－１１３１９１号公報
特開２０１８－２４９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術である特許文献１～４のいずれの方法でも、固有振動数や傾斜角度を用いた杭の損傷有無とその程度の把握に留まっている。そのため、杭の損傷分布（平面位置、深度位置）、応力分布（曲げモーメント・せん断力・軸力）、ひずみ分布や剛性分布といった詳細な状態把握ができないという問題があり、その点で改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、上述する問題点を鑑みてなされたもので、大掛かりな工事を必要とせずに、詳細な状態を把握することができる地下構造物の評価方法、地下構造物の評価システム、演算プログラムおよび地下構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る地下構造物の評価方法の態様１は、地下構造物の状態を評価する地下構造物の評価方法であって、前記地下構造物のデジタルモデルを作成する工程と、前記地下構造物の本体、及び前記地下構造物のダミー部材のうち少なくとも１箇所に設けられるひずみ計測装置あるいは応力計測装置を含む計測装置で一定期間のデータを計測する工程と、前記データに基づいて前記デジタルモデルを更新して前記地下構造物の実物の状態に近づける工程と、前記デジタルモデルを用いたシミュレーションを行う工程と、を有し、前記シミュレーションを行うことによって、現在の前記地下構造物の実物の状態を把握する第１評価、現在以降に起こり得る事象を経験した後の前記地下構造物の実物の状態を予測する第２評価、及び過去の前記地下構造物の実物の状態を把握する第３評価のうち少なくとも一つの評価結果を得ることを特徴としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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