応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法及びその装置
【課題】既設の鉄塔の部材には既に応力が掛かっているので、油圧ジャッキやターンバックル等の伸縮自在な工具により、部材に掛かっている応力を解放し、当該解放したときの前後の荷重又は歪みの差を測定することにより、容易に当該部材の応力を測定する。
【解決手段】山形鋼から成る鉄塔１の基礎２近くの主柱材３に下端を接続した腹材４に引張力が働いている。この腹材４に沿ってターンバックル６を設け、このターンバックル６の一端は前記腹材４に固定した山形鋼用固定治具７に固定され、他端はワーヤー８を介して主柱材３に固定し、この腹材４と主柱材３とを接続しているボルト、ナット５のナットを緩め、ターンバックル６を収縮させ、前記ボルト、ナット５のボルトが回転可能となった際、前記当該ターンバックル６の歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力に換算する。
【解決手段】山形鋼から成る鉄塔１の基礎２近くの主柱材３に下端を接続した腹材４に引張力が働いている。この腹材４に沿ってターンバックル６を設け、このターンバックル６の一端は前記腹材４に固定した山形鋼用固定治具７に固定され、他端はワーヤー８を介して主柱材３に固定し、この腹材４と主柱材３とを接続しているボルト、ナット５のナットを緩め、ターンバックル６を収縮させ、前記ボルト、ナット５のボルトが回転可能となった際、前記当該ターンバックル６の歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力に換算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既設の鉄塔の部材、特に腹材に掛かっている応力を解放して、当該応力を測定する、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等に立っている鉄塔は地盤沈下、地震変動等による基礎の不同変位により部材に二次的応力が加わる。これらの部材の変形、変動に伴う力が実際にどのくらい加わっているのかを知ることは、鉄塔の耐力を検討する上で重要な要素である。
【０００３】
しかしながら、従来は、新設の鉄塔を設計する際にこれらの応力を予測乃至は推定しているだけである。特許文献１は、複数の節に分割された鉄塔の架構形状及び部材を入力して解析モデルデータを作成して応力解析その他の解析を行い、解析結果を出力して鉄塔の設計や診断を行う鉄塔設計・診断システムである。
【０００４】
また、特許文献２は、鉄塔の腹材取替工法と鉄塔の腹材取替検討システムであり、既設の鉄塔に腹材取替装置を取り付け、既設の鉄塔から腹材を取り外し、腹材取替装置と腹材取替装置の周辺の周辺部材に働く応力と、応力に対応する腹材の取替装置と周辺部材の強度を検討する鉄塔の腹材取替検討システムである。この場合、取替える腹材を取り外すと、鉄塔構造が変化するため、腹材取替装置とその周辺の部材の応力が当初の設計値と異なるようになる。それで腹材取替装置とその周辺の部材の強度検討が必要になる。そこで、立体解析により、腹材取替装置とその周辺の部材の応力を求めている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８７７９９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５０９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２は、いずれも解析によって部材の応力を求めるものである。また、力が作用していない状態と力が作用している状態において、力の変化を別の物理量の変化として計測するものが一般的であり、力が作用していない状態（初期状態）における計測が必要である。構造物の部材のように、力が既に作用している状態において、その力の大きさを計測することが困難であった。
この様に、既設の鉄塔の、腹材等の部材の応力を実際に、簡単に測定する方法がないのが現状である。
【０００７】
そこでこの発明は、既設の鉄塔の部材には既に応力が掛かっているので、油圧ジャッキやターンバックル等の伸縮自在な工具により、部材に掛かっている応力を解放し、当該解放したときの前後の荷重又は歪みの差を測定することにより、容易に当該部材の応力を測定する方法及びその装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する方法において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在な工具を設け、この工具の一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ボルトが回転可能となった直後の前記工具にかかる荷重又は歪み度合いを当該工具に設けた測定手段で測定し、これを当該腹材の応力に換算する、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法とした。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具にターンバックルを用い、当該ターンバックルの一端は前記固定治具に、他端はワイヤー又は固定治具により主柱材に係止し、前記ターンバックルを収縮させて、前記測定手段として当該ターンバックルに貼着した歪みゲージにより歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力に換算する、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法とした。
【００１０】
また、請求項３の発明は、前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記ワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に係止し、前記油圧ジャッキを収縮させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算する、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法とした。
【００１１】
また、請求項４の発明は、前記腹材に圧縮する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記固定治具又は係止治具により主柱材に係止し、前記油圧ジャッキを伸張させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算する、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法としたとした。
【００１２】
また、請求項５の発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在なターンバックルを設け、このターンバックルに貼り付けた歪みゲージにより当該ターンバックルの歪み度合いを測定する測定手段を設け、このターンバックルの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー又は固定治具を介して主柱材に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ターンバックルを収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の歪み度合いを前記歪みゲージにより測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力に換算する構成とした、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置とした。
【００１３】
また、請求項６の発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在な油圧ジャッキを設け、この油圧ジャッキに設けたロードセルにより当該油圧ジャッキに掛かる荷重を測定する測定手段を設け、この油圧ジャッキの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかを介して主柱材に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記油圧ジャッキを伸張又は収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の前記油圧ジャッキに掛かる荷重を前記ロードセルにより測定し、これを応力に換算する構成とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置とした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、伸張又は収縮自在な工具で伸張又は収縮することにより腹材と主柱材とを接合している前記ボルトが回転可能となった状態とは、前記工具に腹材に作用している応力が移り、当該腹材の応力を解放した状態である。そこで、前記工具に設けた測定手段により、工具が受けている荷重又は歪み度合いを測定し、これを腹材に作用している軸力（応力）に換算するもので、簡単な方法で、既設の鉄塔の部材、特に腹材の応力を測定できるものである。
【００１５】
また、請求項２及び５の発明によれば、前記伸張又は収縮自在な工具をターンバックルとし、前記測定手段はターンバックルに貼着した歪みゲージを用いた測定手段としているため、工具の操作及び測定が容易であり、鉄塔の腹材の応力測定をさらに容易にできる。
【００１６】
また、請求項３、４及び６の発明によれば、前記伸張又は収縮自在な工具を油圧ジャッキとし、前記測定手段は油圧ジャッキに設けたロードセルとしているため、工具の操作及び測定が容易であり、鉄塔の腹材の応力測定をさらに容易にできる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する方法において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在な工具を設け、この工具の一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端を主柱材にワイヤー又は固定治具に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ボルトが回転可能となった直後の前記工具にかかる荷重又は歪み度合いを当該工具に設けた測定手段で測定し、これに基づいて当該腹材の応力を計測する、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法である。
【００１８】
これにより、簡単な方法で、既設の鉄塔の部材、特に腹材の応力を測定できるものである。
【実施例１】
【００１９】
以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施例１の方法に用いる腹材の応力測定装置の概略構成図であり、山形鋼から成る鉄塔の腹材には引張力が働いている場合である。
【００２０】
実施例１の応力測定装置は、山形鋼から成る鉄塔１の基礎２近くの主柱材３に下端を接続した腹材４に引張力が働いている。この腹材４と主柱材３との接続は、ボルト、ナット５により接続されている。この腹材４に沿ってターンバックル６が設けられ、このターンバックル６の一端は、前記腹材４に固定した山形鋼用固定治具７にピン接続され、このターンバックル６の他端はワイヤー８を接続し、当該ワイヤー８を主柱材３に巻き付けて固定されている。また、前記ターンバックル６には歪みゲージが設けられ、これを測定手段としている。
【００２１】
そして、前記ボルト、ナット５のナットを緩め、前記ターンバックル６を操作して、当該ターンバックル６を収縮させ、前記腹材４に掛かっている応力をターンバックル６に移す。そして、前記ボルト、ナット５のボルトが回転可能となった際、前記腹材４に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際、前記歪みゲージにより当該ターンバックル６の歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力を計測する。これが前記腹材４の応力となる。
【実施例２】
【００２２】
また、この発明の実施例２を、図２に基づいて説明する。図２のＡ図及びＢ図は、それぞれ、この発明の実施例２の方法に用いる腹材の応力測定装置の概略構成図であり、山形鋼から成る鉄塔の腹材には圧縮力が働いている場合である。Ａ図とＢ図は油圧ジャッキ下端の係止治具が異なっているのみで、他は同一である。
【００２３】
実施例２の応力測定装置は、山形鋼から成る鉄塔１の基礎２近くの主柱材３に下端を接続した腹材４に圧縮力が働いている。この腹材４と主柱材３との接続は、ボルト、ナット５により接続されている。この腹材４に沿って油圧ジャッキ９が設けられ、この油圧ジャッキ９の一端は、前記腹材４に固定した山形鋼用固定治具７にピン接続され、この油圧ジャッキ９の他端は、係止治具１０又は１１にピン接続されている。これらの係止治具１０又は１１は鉄塔１の基礎２又は基礎２近くの主柱材３に係止されている。また、前記油圧ジャッキ９にはロードセルが設けられ、これを測定手段としている。
【００２４】
そして、前記ボルト、ナット５のナットを緩め、前記油圧ジャッキ９を手動操作して、当該油圧ジャッキ９を伸張させ、前記腹材４に掛かっている応力を油圧ジャッキ９に移す。そして、前記ボルト、ナット５のボルトが回転可能となった際、前記腹材４に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際油圧ジャッキ９のロードセルにより当該油圧ジャッキ９の荷重を測定する。これが前記腹材４の応力となる。
【実施例３】
【００２５】
また、この発明の実施例３を、図３及び図４に基づいて説明する。図３のＡ図、Ｂ図及び図４は、それぞれ、この発明の実施例３の方法に用いる腹材の応力測定装置の概略構成図であり、鋼管から成る鉄塔の腹材に引張力が働いている場合である。図３のＡ図とＢ図はターンバックル６を用いた場合、図４は油圧ジャッキ９を用いた場合である。
【００２６】
実施例３の応力測定装置は、鋼管から成る鉄塔１２の主柱材１４の下端部に接続した腹材１５に引張力が働いている。この腹材１５と主柱材１４との接続は、ボルト、ナット１６により接続されている。この実施例３の図３のＡ図及びＢ図のものは、この腹材１５に沿ってターンバックル６が設けられ、このターンバックル６の一端は、前記腹材１５に固定した鋼管用固定治具１７又は１８にピン接続され、このターンバックル６の他端はワイヤー８が接続され、当該ワイヤー８が主柱材１４に巻き付けられて固定されている。また、前記ターンバックル６には歪みゲージが設けられ、これを測定手段としている。
【００２７】
また、実施例３の図４のものは、前記腹材１５に沿って油圧ジャッキ９が設けられ、この油圧ジャッキ９の一端は、前記腹材１５に固定した鋼管用固定治具１８にピン接続され、この油圧ジャッキ９の他端はワイヤー８が接続され、当該ワイヤー８が主柱材１４に巻き付けられて固定されている。また、前記油圧ジャッキ９にはロードセルが設けられ、これを測定手段としている。
【００２８】
これらの実施例３の測定操作は、上記実施例１とほぼ同じであり、ターンバックル６又は油圧ジャッキ９を収縮させて、腹材１５に掛かっている応力をターンバックル６又は油圧ジャッキ９に移す。そして、前記ボルト、ナット１６のボルトが回転可能となった際、前記腹材１５に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際、前記歪みゲージ又はロードセルにより当該ターンバックル６の歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力を計測し、又は油圧ジャッキ９の荷重を測定する。これらが前記腹材１５の応力となる。
【実施例４】
【００２９】
実施例４の応力測定装置は、鋼管から成る鉄塔１２の主柱材１４の下端部に接続した腹材１５に圧縮力が働いている。この腹材１５と主柱材１４との接続は、ボルト、ナット１６により接続されている。この実施例４の図５のＡ図及びＢ図のものは、油圧ジャッキ９の他端が固定された下部固定治具１９、２０が異なり、他の構成は同じである。
【００３０】
この実施例４のＡ図及びＢ図のものは、前記腹材１５に沿って油圧ジャッキ９が設けられ、この油圧ジャッキ９の一端は、前記腹材１５に固定した鋼管用固定治具１８にピン接続され、この油圧ジャッキ９の他端は鋼管用下部固定治具１９又は２０に接続されている。また、前記油圧ジャッキ９にはロードセルが設けられ、これを測定手段としている。
【００３１】
そして、前記実施例２と同様に、前記油圧ジャッキ９を手動操作して、当該油圧ジャッキ９を伸張させ、前記腹材１５に掛かっている応力を油圧ジャッキ９に移す。そして、前記ボルト、ナット１６のボルトが回転可能となった際、前記腹材１５に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際油圧ジャッキ９のロードセルにより当該油圧ジャッキ９の荷重を測定する。これが前記腹材１５の応力となる。
【００３２】
以下、前記実施例１〜４において使用した、山形鋼用固定治具７、係止治具１０及び１１、鋼管用固定治具１７及び１８、下部固定治具１９及び２０の各構造について説明する。
【００３３】
前記実施例１及び２において使用した、腹材４に固定する山形鋼用固定治具７の構成を図６に示す。図６の（ａ）図及び（ｂ）図と、（ｃ）図及び（ｄ）図とは山形鋼のアングルの向きが反対のものであり、構成は同じである。また、図６において、（ａ）図及び（ｃ）図はそれぞれ腹材４を挟んだ断面図であり、（ｂ）図及び（ｄ）図はそれぞれ（ａ）図、（ｃ）図の平面図である。
【００３４】
この山形鋼用固定治具７は、一枚の平板７ａとアングル鋼７ｂ及び７ｃとを合わせて山形鋼から成る腹材４を被い、各端縁でボルト７ｄを通してナット７ｅで固定したものである。なお、腹材４を挟んでいない平板７ａとアングル鋼７ｂとの間には、前記腹材４の厚さと略同じスペーサー板７ｆを挟んで、各部材のがたつきを防止している。そして、図６では、前記平板７ａに、前記ターンバックル６の一端をボルト６ａで固定したものである。図示は省略するが、この山形鋼用固定治具７に前記油圧ジャッキ９を固定する場合は、前記平板７ａに穿った適宜の孔に油圧ジャッキ９のピンを通してピン接続するものである。
【００３５】
また、前記実施例２で使用した、油圧ジャッキ９の他端に接続された係止治具１０及び係止治具１１の構成を図７及び図８で説明する。図７は、前記係止治具１０を示し、鉄塔１の基礎２上に載せる係止基板１０ａの上に垂直片１０ｂを立設し、当該垂直片１０ｂの前方の係止基板１０ａの端縁に係止切り込み１０ｃを設け、前記垂直片１０ｂに孔１０ｄを設けたものである。
【００３６】
この係止治具１０は、図２のＡ図に示すように、係止基板１０ａを鉄塔１の基礎２の上に置き、係止切り込み１０ｃを主柱材３の一片に差し込み、前記孔１０ｄに前記油圧ジャッキ９の他端のピンを差し込み、ピン接続するものである。
【００３７】
また、図８は、前記係止治具１１を示し、これは鉄塔１の基礎２に固定するもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は鉄塔１の基礎に固定した状態を示す側面図である。
【００３８】
この係止治具１１は、二枚のアングル材１１ａ、１１ｂを図８の（ａ）図に示すように、相対向させて設け、これらのアングル材１１ａ、１１ｂの両端間に、一方のアングル材１１ａから他方のアングル材１１ｂに長ボルト１１ｃを渡して、他方のアングル材１１ｂの外面から突出した長ボルト１１ｃにナット１１ｄを螺着し、一方のアングル材１１ａの中央部に、孔１１ｅを有する垂直片１１ｆを設けたものである。
【００３９】
この係止治具１１は、図８の（ｂ）図に示すように、鉄塔の基礎２の相対向する上部角部に二つのアングル材１１ａ、１１ｂを被せ、基礎２の両側に位置する長ボルト１１ｃの端部のナット１１ｄを締め付けることにより基礎２に固定する。そして、前記垂直片１１ｆの孔１１ｅに前記油圧ジャッキ９の他端のピンを差し込み、ピン接続するものである。
【００４０】
また、前記実施例３及び４で使用した、油圧ジャッキ９の一端を腹材１５に固定する、鋼管用固定治具１７及び１８の構成を図９及び図１０で説明する。図９は前記鋼管用固定治具１７を示し、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図を示す。
【００４１】
この鋼管用固定治具１７は、二つの断面Ｖ字型鋼１７ａと１７ｂを図のように相対向させて設け、これらの両側に夫々設けた耳片１７ｃ、１７ｄを相対向させて、ボルト１７ｅをこれらに通して、その端部にナット１７ｆを螺着したものであり、一方の断面Ｖ字型鋼１７ａに、孔１７ｇを有する係止片１７ｈを立設し、また前記断面Ｖ字型鋼１７ａ及び１７ｂの外面に、リブ板１７ｉを設けたものである。
【００４２】
この鋼管用固定治具１７は、前記断面Ｖ字型鋼１７ａ及び１７ｂのＶ字型溝を鋼管から成る腹材１５の外周にかぶせ、相対向する耳片１７ｃ及び１７ｄをボルト１７ｅ及びナット１７ｆで固定するもので、前記係止片１７ｈの孔１７ｇに前記ターンバックル６又は油圧ジャッキ９の一端をボルト又はピンにより固定するものである。なお、前記実施例４では、鋼管用固定治具１８を使用したが、この鋼管用治具１７を使用することもできる。また、この鋼管用固定治具１７は、断面Ｖ字型鋼１７ａ及び１７ｂを用いる為、腹材１５の外径の大きいものでも使用でき、汎用性がある。
【００４３】
次に鋼管用固定治具１８を、図１０に基づいて説明する。この鋼管用固定治具１８は、二つの断面半円形鋼１８ａと１８ｂを図のように相対向させて設け、これらの両側に夫々設けた耳片１８ｃ、１８ｄを相対向させて、ボルト１８ｅをこれらに通して、その端部にナット１８ｆを螺着したものであり、一方の断面半円形鋼１８ａに、孔１８ｇを有する係止片１８ｈを立設し、また前記断面半円形鋼１８ａ及び１８ｂの外面に、リブ板１８ｉを設けたものである。
【００４４】
この鋼管用固定治具１８は、前記断面半円形鋼１８ａ及び１８ｂの半円形溝を鋼管から成る腹材１５の外周にかぶせ、相対向する耳片１８ｃ及び１８ｄをボルト１８ｅ及びナット１８ｆで固定するもので、前記係止片１８ｈの孔１８ｇに前記ターンバックル６又は油圧ジャッキ９の一端をボルト又はピンにより固定するものである。
【００４５】
次に、前記実施例４で使用した、下部固定治具１９及び下部固定治具２０の構成について図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１は下部固定治具１９を示し、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す図である。
【００４６】
下部固定治具１９は、基板１９ａの上に垂直片１９ｂを立設し、この垂直片１９ｂの前端に、略水平方向に湾曲した湾曲当て板１９ｃを設け、この湾曲当て板１９ｃの背面に、長手方向に沿ってリブ１９ｄを設け、前記湾曲当て板１９ｃの背面近くの前記垂直片１９ｂに、鋼板バンド２１を通す長孔１９ｅを設け、さらに、その外側に孔１９ｆを設けたものである。
【００４７】
この下部固定治具１９は、前記腹材１５の下端近くの主柱材１４に湾曲当て板１９ｃを略水平に当て、この上から、前記長孔１９ｅに通した鋼板バンド２１を主柱材１４の外周に巻き付けて固定する。その際、基板１９ａを主柱材１４の外面に設けた水平リブ１４ａの上に載せて固定する。そして、前記油圧ジャッキ９の他端のピンを前記孔１９ｆに通して、ピン接続するものである。
【００４８】
また、下部固定治具２０を、図１２に基づいて説明する。図１２の（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す図である。
【００４９】
下部固定治具２０は、基板２０ａの上に垂直片２０ｂを立設し、この垂直片２０ｂの前端に、略水平方向にＶ字型に折れ曲がった折曲当て板２０ｃを設け、この折曲当て板２０ｃは断面アングルをなし、下端縁がリブ２０ｄを形成し、前記折曲当て板２０ｃの背面近くの前記垂直片２０ｂに、鋼板バンド２１を通す長孔２０ｅを設け、さらに、その外側に孔２０ｆを設けたものである。
【００５０】
この下部固定治具２０は、前記腹材１５の下端近くの主柱材１４に折曲当て板２０ｃを略水平に当て、この上から、前記長孔２０ｅに通した鋼板バンド２１を主柱材１４の外周に巻き付けて固定する。その際、基板２０ａを主柱材１４の外面に設けた水平リブ１４ａの上に載せて固定する。そして、前記油圧ジャッキ９の他端のピンを前記孔２０ｆに通して、ピン接続するものである。
【００５１】
次に、前記実施例１〜４について実証試験を行った。
【００５２】
この実証試験は、試験用の鉄塔骨組を設置し、これを使用した。この鉄塔骨組は、標準鉄塔（Ｔ２１３型）を基本に最下２パネルを対象とした。治具乃至は工具の開発は５０ｋＮを測定できることを目標としていることから、山形鋼においては最下腹材が許容にてこの応力に耐えうるようにサイズを定め、鋼管においては基礎不同変位が発生している鉄塔の内、最も多い鋼管径、直径１３９．８ｍｍとした。
【００５３】
また、前記試験用の鉄塔骨組の腹材に掛ける応力レベルを１（小）、２（中）、３（大）と３つに分けて測定した。そして、この試験用の鉄塔骨組により、この発明の測定方法が、腹材の軸力（応力）の真の値とどのような差があるかどうか試験した。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
なお、前記腹材の軸力（応力）の真の値とは、図１３に示すように、当該腹材の上面及び側面の重心軸に歪みゲージを夫々貼着し当該腹材に沿ってターンバックルを設け、この一端は取付治具を介して当該腹材に固定し、他端は台付けワイヤーで主柱材に固定して、ターバックルを収縮させて対象腹材の応力を解放した際の対象腹材の歪みの変化から存在応力を算出したものである。なお、腹材と主柱材とを接合するボルト、ナットのナットを予め緩めておき、ボルトが回転可能となった際の歪みを測定する。
【００５６】
また、表１におけるケースＮｏ．は、１が図１、２−１が図２のＡ図、２−２が図２のＢ図、３−１が図３のＡ図、３−２が図３のＢ図、３−３が図４、４−１が図５のＡ図、４−２が図５のＢ図にそれぞれ相応している。
【００５７】
表１の結果、ケース４−１及びケース４−２の各レベル１を除けば、この発明の方法での腹材の応力値である「治具測定軸力」は、当該腹材の真の応力値である「腹材導入軸力」との比が、各ケース及びレベルで概ね「１」に近似している。従って、この発明の方法での腹材の応力測定方法が、既設の応力が掛っている部材の応力測定に適していることが実証された。
【００５８】
なお、この発明の方法及び装置は、既設の鉄塔の部材の応力測定に限らず、当該方法及び装置を用いて、鉄塔部材の降伏点、すなわち、当該部材の残存荷重でどこまで耐えられるかを計測することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施例１の測定装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施例２の測定装置を示す概略構成図で、Ａ図とＢ図とは係止治具の構成が異なるものである。
【図３】この発明の実施例３の測定装置を示す概略構成図で、Ａ図とＢ図とは鋼管用固定治具の構成が異なるものである。
【図４】この発明の実施例３の測定装置を示す概略構成図で、図３のものと、伸縮自在な工具が異なるものである。
【図５】この発明の実施例４の測定装置を示す概略構成図で、Ａ図とＢ図とは下部固定治具の構成が異なるものである。
【図６】この発明の実施例１及び実施例２に使用する山形鋼用固定治具を示すもので、（ａ）図、（ｃ）図は使用状態における断面図、及び（ｂ）図、（ｄ）図は同平面図である。
【図７】この発明の実施例２に使用する係止治具の斜視図である。
【図８】この発明の実施例２に使用する他の係止治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は鉄塔の基礎に固定した状態を示す側面図である。
【図９】この発明の実施例３及び実施例４に使用する鋼管用固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図である。
【図１０】この発明の実施例３及び実施例４に使用する他の鋼管用固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図である。
【図１１】この発明の実施例４に使用する下部固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施例４に使用する他の下部固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実証試験における腹材の軸力（応力）の真の値を測定する装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 鉄塔 ２ 基礎
３ 主柱材 ４ 腹材
５ ボルト、ナット ６ ターンバックル
７ 山形鋼用固定治具 ８ ワイヤー
９ 油圧ジャッキ １０ 係止治具
１１ 係止治具 １２ 鉄塔
１４ 主柱材 １５ 腹材
１６ ボルト、ナット １７ 鋼管用固定治具
１８ 鋼管用固定治具 １９ 下部固定治具
２０ 下部固定治具 ２１ 鋼板バンド
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既設の鉄塔の部材、特に腹材に掛かっている応力を解放して、当該応力を測定する、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等に立っている鉄塔は地盤沈下、地震変動等による基礎の不同変位により部材に二次的応力が加わる。これらの部材の変形、変動に伴う力が実際にどのくらい加わっているのかを知ることは、鉄塔の耐力を検討する上で重要な要素である。
【０００３】
しかしながら、従来は、新設の鉄塔を設計する際にこれらの応力を予測乃至は推定しているだけである。特許文献１は、複数の節に分割された鉄塔の架構形状及び部材を入力して解析モデルデータを作成して応力解析その他の解析を行い、解析結果を出力して鉄塔の設計や診断を行う鉄塔設計・診断システムである。
【０００４】
また、特許文献２は、鉄塔の腹材取替工法と鉄塔の腹材取替検討システムであり、既設の鉄塔に腹材取替装置を取り付け、既設の鉄塔から腹材を取り外し、腹材取替装置と腹材取替装置の周辺の周辺部材に働く応力と、応力に対応する腹材の取替装置と周辺部材の強度を検討する鉄塔の腹材取替検討システムである。この場合、取替える腹材を取り外すと、鉄塔構造が変化するため、腹材取替装置とその周辺の部材の応力が当初の設計値と異なるようになる。それで腹材取替装置とその周辺の部材の強度検討が必要になる。そこで、立体解析により、腹材取替装置とその周辺の部材の応力を求めている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８７７９９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５０９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２は、いずれも解析によって部材の応力を求めるものである。また、力が作用していない状態と力が作用している状態において、力の変化を別の物理量の変化として計測するものが一般的であり、力が作用していない状態（初期状態）における計測が必要である。構造物の部材のように、力が既に作用している状態において、その力の大きさを計測することが困難であった。
この様に、既設の鉄塔の、腹材等の部材の応力を実際に、簡単に測定する方法がないのが現状である。
【０００７】
そこでこの発明は、既設の鉄塔の部材には既に応力が掛かっているので、油圧ジャッキやターンバックル等の伸縮自在な工具により、部材に掛かっている応力を解放し、当該解放したときの前後の荷重又は歪みの差を測定することにより、容易に当該部材の応力を測定する方法及びその装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する方法において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在な工具を設け、この工具の一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ボルトが回転可能となった直後の前記工具にかかる荷重又は歪み度合いを当該工具に設けた測定手段で測定し、これを当該腹材の応力に換算する、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法とした。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具にターンバックルを用い、当該ターンバックルの一端は前記固定治具に、他端はワイヤー又は固定治具により主柱材に係止し、前記ターンバックルを収縮させて、前記測定手段として当該ターンバックルに貼着した歪みゲージにより歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力に換算する、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法とした。
【００１０】
また、請求項３の発明は、前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記ワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に係止し、前記油圧ジャッキを収縮させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算する、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法とした。
【００１１】
また、請求項４の発明は、前記腹材に圧縮する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記固定治具又は係止治具により主柱材に係止し、前記油圧ジャッキを伸張させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算する、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法としたとした。
【００１２】
また、請求項５の発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在なターンバックルを設け、このターンバックルに貼り付けた歪みゲージにより当該ターンバックルの歪み度合いを測定する測定手段を設け、このターンバックルの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー又は固定治具を介して主柱材に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ターンバックルを収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の歪み度合いを前記歪みゲージにより測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力に換算する構成とした、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置とした。
【００１３】
また、請求項６の発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在な油圧ジャッキを設け、この油圧ジャッキに設けたロードセルにより当該油圧ジャッキに掛かる荷重を測定する測定手段を設け、この油圧ジャッキの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかを介して主柱材に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記油圧ジャッキを伸張又は収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の前記油圧ジャッキに掛かる荷重を前記ロードセルにより測定し、これを応力に換算する構成とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置とした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、伸張又は収縮自在な工具で伸張又は収縮することにより腹材と主柱材とを接合している前記ボルトが回転可能となった状態とは、前記工具に腹材に作用している応力が移り、当該腹材の応力を解放した状態である。そこで、前記工具に設けた測定手段により、工具が受けている荷重又は歪み度合いを測定し、これを腹材に作用している軸力（応力）に換算するもので、簡単な方法で、既設の鉄塔の部材、特に腹材の応力を測定できるものである。
【００１５】
また、請求項２及び５の発明によれば、前記伸張又は収縮自在な工具をターンバックルとし、前記測定手段はターンバックルに貼着した歪みゲージを用いた測定手段としているため、工具の操作及び測定が容易であり、鉄塔の腹材の応力測定をさらに容易にできる。
【００１６】
また、請求項３、４及び６の発明によれば、前記伸張又は収縮自在な工具を油圧ジャッキとし、前記測定手段は油圧ジャッキに設けたロードセルとしているため、工具の操作及び測定が容易であり、鉄塔の腹材の応力測定をさらに容易にできる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明は、鉄塔の腹材の応力を測定する方法において、腹材に沿って、伸張又は収縮自在な工具を設け、この工具の一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端を主柱材にワイヤー又は固定治具に固定し、当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ボルトが回転可能となった直後の前記工具にかかる荷重又は歪み度合いを当該工具に設けた測定手段で測定し、これに基づいて当該腹材の応力を計測する、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法である。
【００１８】
これにより、簡単な方法で、既設の鉄塔の部材、特に腹材の応力を測定できるものである。
【実施例１】
【００１９】
以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施例１の方法に用いる腹材の応力測定装置の概略構成図であり、山形鋼から成る鉄塔の腹材には引張力が働いている場合である。
【００２０】
実施例１の応力測定装置は、山形鋼から成る鉄塔１の基礎２近くの主柱材３に下端を接続した腹材４に引張力が働いている。この腹材４と主柱材３との接続は、ボルト、ナット５により接続されている。この腹材４に沿ってターンバックル６が設けられ、このターンバックル６の一端は、前記腹材４に固定した山形鋼用固定治具７にピン接続され、このターンバックル６の他端はワイヤー８を接続し、当該ワイヤー８を主柱材３に巻き付けて固定されている。また、前記ターンバックル６には歪みゲージが設けられ、これを測定手段としている。
【００２１】
そして、前記ボルト、ナット５のナットを緩め、前記ターンバックル６を操作して、当該ターンバックル６を収縮させ、前記腹材４に掛かっている応力をターンバックル６に移す。そして、前記ボルト、ナット５のボルトが回転可能となった際、前記腹材４に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際、前記歪みゲージにより当該ターンバックル６の歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力を計測する。これが前記腹材４の応力となる。
【実施例２】
【００２２】
また、この発明の実施例２を、図２に基づいて説明する。図２のＡ図及びＢ図は、それぞれ、この発明の実施例２の方法に用いる腹材の応力測定装置の概略構成図であり、山形鋼から成る鉄塔の腹材には圧縮力が働いている場合である。Ａ図とＢ図は油圧ジャッキ下端の係止治具が異なっているのみで、他は同一である。
【００２３】
実施例２の応力測定装置は、山形鋼から成る鉄塔１の基礎２近くの主柱材３に下端を接続した腹材４に圧縮力が働いている。この腹材４と主柱材３との接続は、ボルト、ナット５により接続されている。この腹材４に沿って油圧ジャッキ９が設けられ、この油圧ジャッキ９の一端は、前記腹材４に固定した山形鋼用固定治具７にピン接続され、この油圧ジャッキ９の他端は、係止治具１０又は１１にピン接続されている。これらの係止治具１０又は１１は鉄塔１の基礎２又は基礎２近くの主柱材３に係止されている。また、前記油圧ジャッキ９にはロードセルが設けられ、これを測定手段としている。
【００２４】
そして、前記ボルト、ナット５のナットを緩め、前記油圧ジャッキ９を手動操作して、当該油圧ジャッキ９を伸張させ、前記腹材４に掛かっている応力を油圧ジャッキ９に移す。そして、前記ボルト、ナット５のボルトが回転可能となった際、前記腹材４に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際油圧ジャッキ９のロードセルにより当該油圧ジャッキ９の荷重を測定する。これが前記腹材４の応力となる。
【実施例３】
【００２５】
また、この発明の実施例３を、図３及び図４に基づいて説明する。図３のＡ図、Ｂ図及び図４は、それぞれ、この発明の実施例３の方法に用いる腹材の応力測定装置の概略構成図であり、鋼管から成る鉄塔の腹材に引張力が働いている場合である。図３のＡ図とＢ図はターンバックル６を用いた場合、図４は油圧ジャッキ９を用いた場合である。
【００２６】
実施例３の応力測定装置は、鋼管から成る鉄塔１２の主柱材１４の下端部に接続した腹材１５に引張力が働いている。この腹材１５と主柱材１４との接続は、ボルト、ナット１６により接続されている。この実施例３の図３のＡ図及びＢ図のものは、この腹材１５に沿ってターンバックル６が設けられ、このターンバックル６の一端は、前記腹材１５に固定した鋼管用固定治具１７又は１８にピン接続され、このターンバックル６の他端はワイヤー８が接続され、当該ワイヤー８が主柱材１４に巻き付けられて固定されている。また、前記ターンバックル６には歪みゲージが設けられ、これを測定手段としている。
【００２７】
また、実施例３の図４のものは、前記腹材１５に沿って油圧ジャッキ９が設けられ、この油圧ジャッキ９の一端は、前記腹材１５に固定した鋼管用固定治具１８にピン接続され、この油圧ジャッキ９の他端はワイヤー８が接続され、当該ワイヤー８が主柱材１４に巻き付けられて固定されている。また、前記油圧ジャッキ９にはロードセルが設けられ、これを測定手段としている。
【００２８】
これらの実施例３の測定操作は、上記実施例１とほぼ同じであり、ターンバックル６又は油圧ジャッキ９を収縮させて、腹材１５に掛かっている応力をターンバックル６又は油圧ジャッキ９に移す。そして、前記ボルト、ナット１６のボルトが回転可能となった際、前記腹材１５に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際、前記歪みゲージ又はロードセルにより当該ターンバックル６の歪み度合いを測定し、予め調べておいた歪み度合いと応力との関係により応力を計測し、又は油圧ジャッキ９の荷重を測定する。これらが前記腹材１５の応力となる。
【実施例４】
【００２９】
実施例４の応力測定装置は、鋼管から成る鉄塔１２の主柱材１４の下端部に接続した腹材１５に圧縮力が働いている。この腹材１５と主柱材１４との接続は、ボルト、ナット１６により接続されている。この実施例４の図５のＡ図及びＢ図のものは、油圧ジャッキ９の他端が固定された下部固定治具１９、２０が異なり、他の構成は同じである。
【００３０】
この実施例４のＡ図及びＢ図のものは、前記腹材１５に沿って油圧ジャッキ９が設けられ、この油圧ジャッキ９の一端は、前記腹材１５に固定した鋼管用固定治具１８にピン接続され、この油圧ジャッキ９の他端は鋼管用下部固定治具１９又は２０に接続されている。また、前記油圧ジャッキ９にはロードセルが設けられ、これを測定手段としている。
【００３１】
そして、前記実施例２と同様に、前記油圧ジャッキ９を手動操作して、当該油圧ジャッキ９を伸張させ、前記腹材１５に掛かっている応力を油圧ジャッキ９に移す。そして、前記ボルト、ナット１６のボルトが回転可能となった際、前記腹材１５に掛かっている応力が完全に解放される。そこで、その際油圧ジャッキ９のロードセルにより当該油圧ジャッキ９の荷重を測定する。これが前記腹材１５の応力となる。
【００３２】
以下、前記実施例１〜４において使用した、山形鋼用固定治具７、係止治具１０及び１１、鋼管用固定治具１７及び１８、下部固定治具１９及び２０の各構造について説明する。
【００３３】
前記実施例１及び２において使用した、腹材４に固定する山形鋼用固定治具７の構成を図６に示す。図６の（ａ）図及び（ｂ）図と、（ｃ）図及び（ｄ）図とは山形鋼のアングルの向きが反対のものであり、構成は同じである。また、図６において、（ａ）図及び（ｃ）図はそれぞれ腹材４を挟んだ断面図であり、（ｂ）図及び（ｄ）図はそれぞれ（ａ）図、（ｃ）図の平面図である。
【００３４】
この山形鋼用固定治具７は、一枚の平板７ａとアングル鋼７ｂ及び７ｃとを合わせて山形鋼から成る腹材４を被い、各端縁でボルト７ｄを通してナット７ｅで固定したものである。なお、腹材４を挟んでいない平板７ａとアングル鋼７ｂとの間には、前記腹材４の厚さと略同じスペーサー板７ｆを挟んで、各部材のがたつきを防止している。そして、図６では、前記平板７ａに、前記ターンバックル６の一端をボルト６ａで固定したものである。図示は省略するが、この山形鋼用固定治具７に前記油圧ジャッキ９を固定する場合は、前記平板７ａに穿った適宜の孔に油圧ジャッキ９のピンを通してピン接続するものである。
【００３５】
また、前記実施例２で使用した、油圧ジャッキ９の他端に接続された係止治具１０及び係止治具１１の構成を図７及び図８で説明する。図７は、前記係止治具１０を示し、鉄塔１の基礎２上に載せる係止基板１０ａの上に垂直片１０ｂを立設し、当該垂直片１０ｂの前方の係止基板１０ａの端縁に係止切り込み１０ｃを設け、前記垂直片１０ｂに孔１０ｄを設けたものである。
【００３６】
この係止治具１０は、図２のＡ図に示すように、係止基板１０ａを鉄塔１の基礎２の上に置き、係止切り込み１０ｃを主柱材３の一片に差し込み、前記孔１０ｄに前記油圧ジャッキ９の他端のピンを差し込み、ピン接続するものである。
【００３７】
また、図８は、前記係止治具１１を示し、これは鉄塔１の基礎２に固定するもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は鉄塔１の基礎に固定した状態を示す側面図である。
【００３８】
この係止治具１１は、二枚のアングル材１１ａ、１１ｂを図８の（ａ）図に示すように、相対向させて設け、これらのアングル材１１ａ、１１ｂの両端間に、一方のアングル材１１ａから他方のアングル材１１ｂに長ボルト１１ｃを渡して、他方のアングル材１１ｂの外面から突出した長ボルト１１ｃにナット１１ｄを螺着し、一方のアングル材１１ａの中央部に、孔１１ｅを有する垂直片１１ｆを設けたものである。
【００３９】
この係止治具１１は、図８の（ｂ）図に示すように、鉄塔の基礎２の相対向する上部角部に二つのアングル材１１ａ、１１ｂを被せ、基礎２の両側に位置する長ボルト１１ｃの端部のナット１１ｄを締め付けることにより基礎２に固定する。そして、前記垂直片１１ｆの孔１１ｅに前記油圧ジャッキ９の他端のピンを差し込み、ピン接続するものである。
【００４０】
また、前記実施例３及び４で使用した、油圧ジャッキ９の一端を腹材１５に固定する、鋼管用固定治具１７及び１８の構成を図９及び図１０で説明する。図９は前記鋼管用固定治具１７を示し、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図を示す。
【００４１】
この鋼管用固定治具１７は、二つの断面Ｖ字型鋼１７ａと１７ｂを図のように相対向させて設け、これらの両側に夫々設けた耳片１７ｃ、１７ｄを相対向させて、ボルト１７ｅをこれらに通して、その端部にナット１７ｆを螺着したものであり、一方の断面Ｖ字型鋼１７ａに、孔１７ｇを有する係止片１７ｈを立設し、また前記断面Ｖ字型鋼１７ａ及び１７ｂの外面に、リブ板１７ｉを設けたものである。
【００４２】
この鋼管用固定治具１７は、前記断面Ｖ字型鋼１７ａ及び１７ｂのＶ字型溝を鋼管から成る腹材１５の外周にかぶせ、相対向する耳片１７ｃ及び１７ｄをボルト１７ｅ及びナット１７ｆで固定するもので、前記係止片１７ｈの孔１７ｇに前記ターンバックル６又は油圧ジャッキ９の一端をボルト又はピンにより固定するものである。なお、前記実施例４では、鋼管用固定治具１８を使用したが、この鋼管用治具１７を使用することもできる。また、この鋼管用固定治具１７は、断面Ｖ字型鋼１７ａ及び１７ｂを用いる為、腹材１５の外径の大きいものでも使用でき、汎用性がある。
【００４３】
次に鋼管用固定治具１８を、図１０に基づいて説明する。この鋼管用固定治具１８は、二つの断面半円形鋼１８ａと１８ｂを図のように相対向させて設け、これらの両側に夫々設けた耳片１８ｃ、１８ｄを相対向させて、ボルト１８ｅをこれらに通して、その端部にナット１８ｆを螺着したものであり、一方の断面半円形鋼１８ａに、孔１８ｇを有する係止片１８ｈを立設し、また前記断面半円形鋼１８ａ及び１８ｂの外面に、リブ板１８ｉを設けたものである。
【００４４】
この鋼管用固定治具１８は、前記断面半円形鋼１８ａ及び１８ｂの半円形溝を鋼管から成る腹材１５の外周にかぶせ、相対向する耳片１８ｃ及び１８ｄをボルト１８ｅ及びナット１８ｆで固定するもので、前記係止片１８ｈの孔１８ｇに前記ターンバックル６又は油圧ジャッキ９の一端をボルト又はピンにより固定するものである。
【００４５】
次に、前記実施例４で使用した、下部固定治具１９及び下部固定治具２０の構成について図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１は下部固定治具１９を示し、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す図である。
【００４６】
下部固定治具１９は、基板１９ａの上に垂直片１９ｂを立設し、この垂直片１９ｂの前端に、略水平方向に湾曲した湾曲当て板１９ｃを設け、この湾曲当て板１９ｃの背面に、長手方向に沿ってリブ１９ｄを設け、前記湾曲当て板１９ｃの背面近くの前記垂直片１９ｂに、鋼板バンド２１を通す長孔１９ｅを設け、さらに、その外側に孔１９ｆを設けたものである。
【００４７】
この下部固定治具１９は、前記腹材１５の下端近くの主柱材１４に湾曲当て板１９ｃを略水平に当て、この上から、前記長孔１９ｅに通した鋼板バンド２１を主柱材１４の外周に巻き付けて固定する。その際、基板１９ａを主柱材１４の外面に設けた水平リブ１４ａの上に載せて固定する。そして、前記油圧ジャッキ９の他端のピンを前記孔１９ｆに通して、ピン接続するものである。
【００４８】
また、下部固定治具２０を、図１２に基づいて説明する。図１２の（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す図である。
【００４９】
下部固定治具２０は、基板２０ａの上に垂直片２０ｂを立設し、この垂直片２０ｂの前端に、略水平方向にＶ字型に折れ曲がった折曲当て板２０ｃを設け、この折曲当て板２０ｃは断面アングルをなし、下端縁がリブ２０ｄを形成し、前記折曲当て板２０ｃの背面近くの前記垂直片２０ｂに、鋼板バンド２１を通す長孔２０ｅを設け、さらに、その外側に孔２０ｆを設けたものである。
【００５０】
この下部固定治具２０は、前記腹材１５の下端近くの主柱材１４に折曲当て板２０ｃを略水平に当て、この上から、前記長孔２０ｅに通した鋼板バンド２１を主柱材１４の外周に巻き付けて固定する。その際、基板２０ａを主柱材１４の外面に設けた水平リブ１４ａの上に載せて固定する。そして、前記油圧ジャッキ９の他端のピンを前記孔２０ｆに通して、ピン接続するものである。
【００５１】
次に、前記実施例１〜４について実証試験を行った。
【００５２】
この実証試験は、試験用の鉄塔骨組を設置し、これを使用した。この鉄塔骨組は、標準鉄塔（Ｔ２１３型）を基本に最下２パネルを対象とした。治具乃至は工具の開発は５０ｋＮを測定できることを目標としていることから、山形鋼においては最下腹材が許容にてこの応力に耐えうるようにサイズを定め、鋼管においては基礎不同変位が発生している鉄塔の内、最も多い鋼管径、直径１３９．８ｍｍとした。
【００５３】
また、前記試験用の鉄塔骨組の腹材に掛ける応力レベルを１（小）、２（中）、３（大）と３つに分けて測定した。そして、この試験用の鉄塔骨組により、この発明の測定方法が、腹材の軸力（応力）の真の値とどのような差があるかどうか試験した。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
なお、前記腹材の軸力（応力）の真の値とは、図１３に示すように、当該腹材の上面及び側面の重心軸に歪みゲージを夫々貼着し当該腹材に沿ってターンバックルを設け、この一端は取付治具を介して当該腹材に固定し、他端は台付けワイヤーで主柱材に固定して、ターバックルを収縮させて対象腹材の応力を解放した際の対象腹材の歪みの変化から存在応力を算出したものである。なお、腹材と主柱材とを接合するボルト、ナットのナットを予め緩めておき、ボルトが回転可能となった際の歪みを測定する。
【００５６】
また、表１におけるケースＮｏ．は、１が図１、２−１が図２のＡ図、２−２が図２のＢ図、３−１が図３のＡ図、３−２が図３のＢ図、３−３が図４、４−１が図５のＡ図、４−２が図５のＢ図にそれぞれ相応している。
【００５７】
表１の結果、ケース４−１及びケース４−２の各レベル１を除けば、この発明の方法での腹材の応力値である「治具測定軸力」は、当該腹材の真の応力値である「腹材導入軸力」との比が、各ケース及びレベルで概ね「１」に近似している。従って、この発明の方法での腹材の応力測定方法が、既設の応力が掛っている部材の応力測定に適していることが実証された。
【００５８】
なお、この発明の方法及び装置は、既設の鉄塔の部材の応力測定に限らず、当該方法及び装置を用いて、鉄塔部材の降伏点、すなわち、当該部材の残存荷重でどこまで耐えられるかを計測することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施例１の測定装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施例２の測定装置を示す概略構成図で、Ａ図とＢ図とは係止治具の構成が異なるものである。
【図３】この発明の実施例３の測定装置を示す概略構成図で、Ａ図とＢ図とは鋼管用固定治具の構成が異なるものである。
【図４】この発明の実施例３の測定装置を示す概略構成図で、図３のものと、伸縮自在な工具が異なるものである。
【図５】この発明の実施例４の測定装置を示す概略構成図で、Ａ図とＢ図とは下部固定治具の構成が異なるものである。
【図６】この発明の実施例１及び実施例２に使用する山形鋼用固定治具を示すもので、（ａ）図、（ｃ）図は使用状態における断面図、及び（ｂ）図、（ｄ）図は同平面図である。
【図７】この発明の実施例２に使用する係止治具の斜視図である。
【図８】この発明の実施例２に使用する他の係止治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は鉄塔の基礎に固定した状態を示す側面図である。
【図９】この発明の実施例３及び実施例４に使用する鋼管用固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図である。
【図１０】この発明の実施例３及び実施例４に使用する他の鋼管用固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図である。
【図１１】この発明の実施例４に使用する下部固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施例４に使用する他の下部固定治具を示すもので、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は使用状態を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実証試験における腹材の軸力（応力）の真の値を測定する装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 鉄塔 ２ 基礎
３ 主柱材 ４ 腹材
５ ボルト、ナット ６ ターンバックル
７ 山形鋼用固定治具 ８ ワイヤー
９ 油圧ジャッキ １０ 係止治具
１１ 係止治具 １２ 鉄塔
１４ 主柱材 １５ 腹材
１６ ボルト、ナット １７ 鋼管用固定治具
１８ 鋼管用固定治具 １９ 下部固定治具
２０ 下部固定治具 ２１ 鋼板バンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄塔の腹材の応力を測定する方法において、
腹材に沿って、伸張又は収縮自在な工具を設け、この工具の一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に固定し、
当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ボルトが回転可能となった直後の前記工具にかかる荷重又は歪み度合いを当該工具に設けた測定手段で測定し、これを当該腹材の応力に換算することを特徴とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項２】
前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具にターンバックルを用い、当該ターンバックルの一端は前記固定治具に、他端はワイヤー又は固定治具により主柱材に係止し、
前記ターンバックルを収縮させて、前記測定手段として当該ターンバックルに貼着した歪みゲージにより歪み度合いを測定し、これを応力に換算することを特徴とする、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項３】
前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記ワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に係止し、
前記油圧ジャッキを収縮させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算することを特徴とする、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項４】
前記腹材に圧縮する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記固定治具又は係止治具により主柱材に係止し、
前記油圧ジャッキを伸張させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算することを特徴とする、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項５】
鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、
腹材に沿って、伸張又は収縮自在なターンバックルを設け、このターンバックルに貼り付けた歪みゲージにより当該ターンバックルの歪み度合いを測定する測定手段を設け、
このターンバックルの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー又は固定治具を介して主柱材に固定し、
当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ターンバックルを収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の歪み度合いを前記歪みゲージにより測定し、これを応力に換算する構成とすることを特徴とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置。
【請求項６】
鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、
腹材に沿って、伸張又は収縮自在な油圧ジャッキを設け、この油圧ジャッキに設けたロードセルにより当該油圧ジャッキに掛かる荷重を測定する測定手段を設け、
この油圧ジャッキの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかを介して主柱材に固定し、
当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記油圧ジャッキを伸張又は収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の前記油圧ジャッキに掛かる荷重を前記ロードセルにより測定し、これを応力に換算する構成とすることを特徴とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置。
【請求項１】
鉄塔の腹材の応力を測定する方法において、
腹材に沿って、伸張又は収縮自在な工具を設け、この工具の一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に固定し、
当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ボルトが回転可能となった直後の前記工具にかかる荷重又は歪み度合いを当該工具に設けた測定手段で測定し、これを当該腹材の応力に換算することを特徴とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項２】
前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具にターンバックルを用い、当該ターンバックルの一端は前記固定治具に、他端はワイヤー又は固定治具により主柱材に係止し、
前記ターンバックルを収縮させて、前記測定手段として当該ターンバックルに貼着した歪みゲージにより歪み度合いを測定し、これを応力に換算することを特徴とする、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項３】
前記腹材に伸張する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記ワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかにより主柱材に係止し、
前記油圧ジャッキを収縮させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算することを特徴とする、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項４】
前記腹材に圧縮する応力が掛かっている場合、前記工具に油圧ジャッキを用い、当該油圧ジャッキの一端は前記固定治具に、他端は前記固定治具又は係止治具により主柱材に係止し、
前記油圧ジャッキを伸張させて、前記測定手段として当該油圧ジャッキに設けたロードセルにより荷重を測定し、これを応力に換算することを特徴とする、請求項１に記載の応力解放法による鉄塔部材の応力測定方法。
【請求項５】
鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、
腹材に沿って、伸張又は収縮自在なターンバックルを設け、このターンバックルに貼り付けた歪みゲージにより当該ターンバックルの歪み度合いを測定する測定手段を設け、
このターンバックルの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー又は固定治具を介して主柱材に固定し、
当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記ターンバックルを収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の歪み度合いを前記歪みゲージにより測定し、これを応力に換算する構成とすることを特徴とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置。
【請求項６】
鉄塔の腹材の応力を測定する装置において、
腹材に沿って、伸張又は収縮自在な油圧ジャッキを設け、この油圧ジャッキに設けたロードセルにより当該油圧ジャッキに掛かる荷重を測定する測定手段を設け、
この油圧ジャッキの一端を腹材に取り付けた固定治具に固定し、他端をワイヤー、係止治具又は固定治具のいずれかを介して主柱材に固定し、
当該腹材と主柱材を接続しているボルト、ナットのナットを緩め、前記油圧ジャッキを伸張又は収縮して、前記ボルトが回転可能となった直後の前記油圧ジャッキに掛かる荷重を前記ロードセルにより測定し、これを応力に換算する構成とすることを特徴とする、応力解放法による鉄塔部材の応力測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１８６５（Ｐ２０１２−２１８６５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９３４３（Ｐ２０１０−１５９３４３）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
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