(57)【要約】  【課題】      本発明の目的は、コンクリート構造物のひび割れを撮影したデジタル画像に基づいて、該コンクリート構造物の損傷度を示す値を求める装置、方法を提供することである。  【解決手段】  対象物上に設定された評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力される入力部と、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求める評価部とを有することを特徴とする健全度評価装置。  【選択図】        図１
2005062041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上の評価の対象とする評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力されるステップと、
各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、
対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求めるステップと、
を含むことを特徴とする健全度評価方法。
【請求項２】
対象物上に発生したひび割れの状態を示すデータが入力されるステップと、
前記データに基づきひび割れの状態を表示した表示上に、評価範囲を設定させるステップと、
前記評価範囲を区分線で細分化し要素領域を生成するステップと、
前記ひび割れと前記区分線との交点を検出するステップと、
前記交点におけるひび割れの幅と方向とを求めるステップと、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の健全度評価方法。
【請求項３】
前記評価範囲及び前記要素領域は矩形又は正方形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の健全度評価方法。
【請求項４】
前記健全度評価ステップは、
各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅を歪みに変換するステップと、
各要素領域に対応する歪みに基づいて平均的歪みを求めるステップと、
各要素領域の健全度を、対象物に前記平均的歪みを発生させるエネルギーと前記対象物の破壊エネルギーとの比として求めるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の健全度評価方法。
【請求項５】
前記健全度評価ステップは、
各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅を歪みに変換するステップと、
前記歪みを所定の直交座標系における歪みに変換するステップと、
前記平均的歪みを前記直交座標系の各座標軸方向毎に求めるステップと、
前記健全度を前記直角座標の各座標軸方向毎に求めるステップと、
含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の健全度評価方法。
【請求項６】
前記各交点に対し、所定の係数を設定するステップを更に有し、
前記平均的歪みを求めるステップは、前記各交点のひび割れに対応する歪みに前記係数を乗じた値を用いて前記平均的歪みを求めることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の健全度評価方法。
【請求項７】
前記対象物はコンクリート構造物であり、前記エネルギーの比は、コンクリートの引張軟化曲線の１／４モデルに基づいて求めることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の健全度評価方法。
【請求項８】
前記ひび割れの状態を示すデータは、対象物のデジタル画像であり、
当該デジタル画像からひび割れを検出するステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の健全度評価方法。
【請求項９】
対象物上の評価の対象とする評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力されるステップと、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅を歪みに変換するステップと、各要素領域に対応する平均的歪みを求めるステップと、各要素領域の健全度を、対象物に前記平均的歪みを発生させるエネルギーと前記対象物の破壊エネルギーとの比として求めるステップとを含む健全度評価方法をコンピュータに実行させる手順を記述したことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
対象物上に設定された評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力される入力部と、
各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求める評価部とを有することを特徴とする健全度評価装置。
【請求項１１】
前記対象物上に発生したひび割れの状態を示すデータが入力されるひび割れデータ入力部と、
前記評価範囲を設定すると共に前記評価範囲を要素領域に細分化する区分線とを設定する設定部と、
前記区分線と前記入力されたデータが示すひび割れとの交点を検出する交点検出部と、
前記交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とを求めて前記入力部に入力する計測部と、
を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の健全度評価装置。
【請求項１２】
前記ひび割れの状態を示すデータは、対象物を撮影したデジタル画像であり、
前記データに基づいてひび割れを検出するひび割れ検出部を更に有することを特徴とする請求項１１に記載の健全度評価装置。
【請求項１３】
対象物の同一箇所について、
前記対象物上に発生したひび割れの状態を示すデータを取得するステップと、
前記取得したデータを入力するステップと、
前記データに基づきひび割れの状態を表示した表示上に、評価範囲を設定させるステップと、
前記評価範囲を区分線で細分化し要素領域を生成するステップと、
前記ひび割れと前記区分線との交点を検出するステップと、
前記交点におけるひび割れの幅と方向とを求めるステップと、
各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求めるステップとを、
所定の時間をおいて取得した複数の前記データの夫々に対して実行し、
前記各データに対応する健全度に基づいて所定時間後の健全度を推定することを特徴とする健全度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物のひび割れを撮影したデジタル画像を画像処理して前記対象物の健全度を評価する方法、装置に関する。本発明の装置及び方法は、例えば大型コンクリート構造物の健全度を評価する為に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物は経年による構造劣化及び物性劣化や外力などにより表面にひび割れを生ずることがある。このひび割れの状態はコンクリート構造物の健全度を評価するための重要な要因である。健全度の評価はひび割れの長さ、幅、密度などに基づいて行われる。評価項目の一部は数値化されることもある。下記関連技術が公知である。
【０００３】
特許文献１には、対象物、特にコンクリート構造物のひび割れを撮影したデジタル画像を画像処理してひび割れの幅を評価する装置が開示されている。
【０００４】
非特許文献１には、対象面を走査するレーザー光線の反射光強度に基づいて、対象面上のクラックの状態をクラックの幅を識別可能なクラック図として出力するシステムが記載されている。
【０００５】
非特許文献２には、ひび割れのあるコンクリート構造物を撮影したデジタル画像を画像処理して、ひび割れの走り方を示すひび割れ図を作成することが記載されている。また、これを行うソフトが市販されている。
【特許文献１】特開２００１−１２４５２２
【非特許文献１】トンネル覆工コンクリートのためのレーザークラック調査法マニュアル  （日本道路公団  試験研究所  平成９年９月）
【非特許文献２】画像診断支援ソフトＧＳ−１（商品名）  ユーザーズガイド（株式会社ニコンシステム）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の装置は、ひび割れの特定箇所におけるひび割れ幅を求めたり、ひび割れ図を作成するのみであり、コンクリート構造物の健全度を評価することは行っていない。
【０００７】
本発明の目的は、対象物、例えばコンクリート構造物の健全度を示す値を求める方法、装置を提供することである。前記値は対象物の健全度を総合的に評価するための一つの指標として用いられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成する本発明は、下記方法を提供する。即ち、
第１に、対象物上の評価の対象とする評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力されるステップと、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求めるステップと、を含むことを特徴とする健全度評価方法である。
【０００９】
第２に、対象物上に発生したひび割れの状態を示すデータが入力されるステップと、前記データに基づきひび割れの状態を表示した表示上に、評価範囲を設定させるステップと、前記評価範囲を区分線で細分化し要素領域を生成するステップと、前記ひび割れと前記区分線との交点を検出するステップと、前記交点におけるひび割れの幅と方向とを求めるステップと、を更に有することを特徴とする上記健全度評価方法である。
【００１０】
前記評価範囲及び前記要素領域は矩形であることが好ましく、正方形であることが特に好ましい。
【００１１】
前記健全度評価ステップは、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅を歪みに変換するステップと、各要素領域に対応する平均的歪みを求めるステップと、各要素領域の健全度を、対象物に前記平均的歪みを発生させるエネルギーと前記対象物の破壊エネルギーとの比として求めるステップと、を含むようにすることができる。
【００１２】
また、前記健全度評価ステップは、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅を歪みに変換するステップと、前記歪みを所定の直交座標系における歪みに変換するステップと、前記平均的歪みを前記直交座標系の各座標軸方向毎に求めるステップと、前記健全度を前記直角座標の各座標軸方向毎に求めるステップと、含むようにすることもできる。
【００１３】
この場合、前記各交点に対し、所定の係数を設定するステップを更に加え、
前記平均的歪みを求めるステップを、前記各交点のひび割れに対応する歪みに前記係数を乗じた値を用いて前記平均的歪みを求めるようにすることができる。
【００１４】
更に、前記対象物はコンクリート構造物である場合、前記エネルギーの比は、コンクリートの引張軟化曲線の１／４モデルに基づいて求めることができる。
【００１５】
前記第２として述べた健全度評価方法において、前記ひび割れの状態を示すデータは、対象物のデジタル画像であり、当該デジタル画像からひび割れを検出するステップを更に含むようにすることができる。
【００１６】
異なる観点によれば本発明は、対象物上の評価の対象とする評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力されるステップと、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅を歪みに変換するステップと、各要素領域に対応する平均的歪みを求めるステップと、各要素領域の健全度を、対象物に前記平均的歪みを発生させるエネルギーと前記対象物の破壊エネルギーとの比として求めるステップとを含む健全度評価方法をコンピュータに実行させる手順を記述したことを特徴とするコンピュータプログラムを提供する。
【００１７】
更に異なる観点によれば本発明は、対象物上に設定された評価範囲を要素領域に細分化する区分線と対象物上に発生したひび割れとの交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とが入力される入力部と、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求める評価部とを有することを特徴とする健全度評価装置を提供する。
【００１８】
上記装置は、前記対象物上に発生したひび割れの状態を示すデータが入力されるひび割れデータ入力部と、前記評価範囲を設定すると共に前記評価範囲を要素領域に細分化する区分線とを設定する設定部と、前記区分線と前記入力されたデータが示すひび割れとの交点を検出する交点検出部と、前記交点におけるひび割れの幅とひび割れの方向とを求めて前記入力部に入力する計測部と、を更に有しても良く、前記ひび割れの状態を示すデータは対象物を撮影したデジタル画像とし、前記データに基づいてひび割れを検出するひび割れ検出部を更に有するようにしても良い。
【００１９】
また更に異なる観点によれば本発明は、対象物の同一箇所について、前記対象物上に発生したひび割れの状態を示すデータを取得するステップと、前記取得したデータを入力するステップと、前記データに基づきひび割れの状態を表示した表示上に、評価範囲を設定させるステップと、前記評価範囲を区分線で細分化し要素領域を生成するステップと、前記ひび割れと前記区分線との交点を検出するステップと、前記交点におけるひび割れの幅と方向とを求めるステップと、各要素領域を生成する区分線と交差する前記ひび割れの幅と方向とに基づいて、対象物の変状の程度を示す健全度を各要素領域毎に求めるステップとを、所定の時間をおいて取得した複数のデータの夫々に対して実行し、前記各データに対応する健全度に基づいて所定時間後の健全度を推定することを特徴とする健全度評価方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、対処物の健全度を数値で評価することができる。また、要素領域に区分する区分線との交点におけるひび割れの幅と方向のみを用いたので演算負荷が小さくて済む。更に、コンクリート構造物の損傷度がＸ方向、Ｙ方向の夫々について数値で示されるので、的確・詳細な診断が可能となると共に、客観的判断が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の方法は、その処理内容と手順とを記載したプログラムを読み込んだコンピュータ、例えばパソコンによって実行される。前記処理の一部又は全部をハードウェアによって行うようにしても良い。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の方法の処理内容と手順とを説明する。なお、健全度は、変状の少なさを表し、変状のない健全な状態を１００、破壊状態を０とする。一方、変状の多さを表すものとして損傷度がある。損傷度は変状のない状態を０、破壊状態を１００として表す。即ち、健全度＝１００−損傷度である。健全度は損傷度から容易に且つ一意的に求めることができるので、以下の説明では対象物の変状の程度を損傷度として求める方法を説明する。
【００２３】
図１は本実施の形態例の方法の処理内容及び手順の概要を示した図である。なお、図中では処理の各ステップをＳ１のように記す。
【００２４】
ステップＳ１では、コンクリート構造物のひび割れ部分を撮影したデジタル画像を読み込む。前記デジタル画像は、通常のデジタルカメラで撮影した画像に限られず、例えば赤外線カメラで撮影した画像やレーザー光線で対称面を走査してその反射光強度に基づいて生成した画像、銀塩フィルムカメラで撮影した画像をフィルムをフィルムスキャナにかけてデジタル化した画像などであっても良い。更に、コンクリート構造物を複数の部分に分割して撮影した複数の画像を連結合成した前記コンクリート構造物の広い範囲を含むデジタル画像であっても良い。前記分割撮影と連結合成は、評価対象とする最も幅の細いひび割れを撮影するために必要な撮影倍率で、評価すべき範囲が撮影された画像を得るために行われる。
【００２５】
いずれの場合も前記デジタル画像は必要に応じて画像の歪みを補正した正射影画像であるものとする。
【００２６】
ステップＳ２では、読み込んだ画像に基づいてひび割れの走り方を示すデジタルデータであるひび割れデータを生成しこれに基づいてひび割れ図を作成する。読み込んだ画像からひび割れ部分を抽出しひび割れデータを生成するための方法は公知であり前述の非公知文献の装置などで実施されている。
【００２７】
図２は、ステップＳ１で読み込んだデジタル画像にステップＳ２で生成したひび割れ図を重ねて表示した図である。前記デジタル画像は２０ｍ＊２０ｍを超える大きさのコンクリート構造物の面の画像であり、多数の部分に分割して撮影した画像を連結合成したものである。このため、場所により画像の明るさに差が出ている。
【００２８】
ステップＳ３では、前記ひび割れの走り方に基づいてコンクリート構造物の損傷度を算出する。
【００２９】
図３は、図１のステップＳ３の処理内容を詳細に示した図である。
【００３０】
ステップＳ２１では、表示した図２の画像に対して評価の対象とする評価範囲を設定すると共に該評価範囲を要素領域に分割する。ここでは要素領域を矩形のメッシュで区切られた範囲とし、メッシュ一つの縦横寸法と縦横各方向のメッシュ数を入力させると共に基準点を指示させる。そして、該基準点を原点とし画像の横方向をＸ軸方向、縦方向をＹ軸方向とするＸ−Ｙ座標を前記画像上に生成する。さらに、入力されたメッシュの大きさ、メッシュ数に基づいてメッシュを生成する。本実施の形態例では、図４に示したように画像１上に、点２を基準点とするＸ−Ｙ座標３を生成し、更に２０００ｍｍ＊２０００ｍｍのメッシュ４を１０＊１０＝１００個生成した。生成されたメッシュで覆われた範囲が評価対象範囲とされるが、生成したメッシュの位置やＸ、Ｙ各方向のメッシュ数は変更可能とされているので、評価すべき範囲がメッシュの範囲に含まれるように適宜調整することができる。なお、画像上での表示寸法と実寸法との関係は予め与えられているものとする。
【００３１】
メッシュの生成は、評価範囲とする矩形の対角２頂点をクリック入力する、又は前記２頂点間をドラッグするなどによって指示すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向夫々の分割数を入力させ、前記評価範囲を前記分割数に分割したメッシュを生成するようにしても良い。
【００３２】
メッシュ一つの大きさは、各メッシュの辺とひび割れとの交点の合計数の平均値が所定の範囲、例えば５〜６個となるように決めることが好ましく、ひび割れの密度が高い部分のみ、より細かなメッシュとしても良い。また、評価範囲、即ちメッシュ全体の外形は正方形に限られず、矩形、或いは更に矩形の凸部を有する形状であっても良い。
【００３３】
ステップＳ２２では、ひび割れ線が前記メッシュの辺と交差する交点を検出する。
【００３４】
ステップＳ２３では、各交点におけるひび割れの幅Ｗとひび割れの方向θとを求める。図５に示したように、ひび割れの幅Ｗは、ひび割れ５０が延びる長手方向（η方向）に垂直な方向（ζ方向）の幅とし、ひび割れの方向θは、ひび割れ５０の幅方向（ζ方向）がＸ軸となす角とする。ひび割れの幅Ｗとひび割れの方向θとを求める具体的方法の一例が特許文献１（特開２００１−１２４５２２）に開示されている。或いは、交点近傍におけるひび割れをマウス操作に応じて表示画面上を移動するカーソルでなぞり、その軌跡に基づいてひび割れの方向θを求め、画面上に表示されたひび割れの幅を計測して、これに基づいて求めたひび割れの幅Ｗを入力させても良い。
【００３５】
以降の計算処理にひび割れの幅Ｗ及び方向θの計測値をそのまま用いても良いが、ここでは計算処理を容易にするため、ひび割れ幅Ｗの計測値を階級に分類し各分類の階級値を計測値に代えて使用した。階級分類の仕方は対象とするコンクリート構造物のひび割れの程度や損傷度評価も目的などにより適宜決定される。図２のコンクリート構造物の場合、ひび割れ幅が全体的にやや大きいので、計測単位を０．２ｍｍとし、前記階級分類を０．４ｍｍ未満、０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、１．０ｍｍ以上とし、各階級値を０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍとした。
【００３６】
ステップＳ２４では、ひび割れとメッシュの辺との各交点に対して係数ｋを設定する。係数ｋはそのひび割れ及び滑らかに分岐したひび割れがメッシュの辺と交差する交点の数に応じた値、例えば交点数の逆数とする。但し、互いに交差するひび割れや直角に近い角度をもって分岐するひび割れは、夫々独立したひび割れとみなす。
【００３７】
図６に、あるメッシュ（要素領域）についてひび割れの走り方と各交点におけるひび割れの幅とを示した。図６において、ひび割れＡはひび割れＢと交差する独立したひび割れとし、Ｗ１、Ｗ４の２交点を有するので各交点の係数ｋを夫々１／２とする。ひび割れＣはひび割れＢからほぼ直角に分岐しているので独立したひび割れとする。従って、ひび割れＢの交点Ｗ２、Ｗ６の係数ｋは夫々１／２とし、ひび割れＣの交点はＷ５のみであるので係数ｋは１とする。ひび割れＤの交点もＷ３のみであるので係数ｋは１とする。ひび割れＥはメッシュの辺のいずれとも交差していないので取りあげない。
【００３８】
上記係数ｋの設定は、ひび割れ線図のデータに基づいてコンピュータで自動処理することが好ましいが、オペレータに入力させても良い。
【００３９】
ステップＳ２５では、前記選択された各ひび割れの幅Ｗをこれに対応する歪みεに換算する。その際前記係数ｋを考慮する。即ち、図５に示した如くひび割れの幅方向をζ、長手方向をηとする座標系において、ζ方向の歪みεζ＝ｋＷ／ｌとする。ｌは基準長であり、ここではｌ＝メッシュの辺の長さ＝２０００ｍｍとしたが、他の適当な値、例えばひび割れ図から求めたひび割れの平均間隔等としても良い。
【００４０】
ステップＳ２６では、各ひび割れに対応する歪みεζを歪み変換則によりＸ−Ｙ座標系に換算する。その際、η方向の歪みεη及び剪断歪みγηζはないもの（＝０）とする。その結果、前記換算は下記３式によって行われる。εｘはＸ方向の歪み、εＹはＹ方向の歪み、γＸＹは剪断歪みである。
εｘ＝εζCOS２θ
εＹ＝εζSIN２θ
γＸＹ＝−εζSINθCOSθ
【００４１】
ステップＳ２７では、前記各要素領域に対する平均的歪み、例えば平均歪みεｘＡＶ、εＹＡＶ、γＸＹＡＶを算出する。前記平均歪みεｘＡＶ、εＹＡＶ、γＸＹＡＶは夫々、その要素領域に対応するメッシュの各辺上のひび割れに対応する、ステップＳ２６で求めた歪みεｘ  、εＹ  、γＸＹの算術平均値である。前記平均的歪みは、その要素領域に対応する歪みの状態を全体的に表す値であれば、算術平均以外の処理によって求めた値でも良い。また、各要素領域の位置に基づく重要度に応じた重み係数を更に乗じた値としても良い。前記係数はＸ方向とＹ方向とで異なる値としても良い。
【００４２】
図７に、図６に示した要素領域についてステップＳ２５からステップＳ２７の処理を行った結果を示す。なお、歪み及び変換後の歪みの数値は１０−６倍した値であり、タイトル欄の（μ）はこれを表している。
【００４３】
ステップＳ２８では、前記平均歪みの発生に要するエネルギーＧとコンクリートの破壊エネルギーＧｆとの比Ｓをコンクリートの損傷度として各要素領域毎に、Ｘ方向、Ｙ方向夫々について算出する。その詳細は後述する。
【００４４】
ステップＳ２９では、各要素領域について求めた損傷度Ｓ（百分率）に基づいて損傷度分布図を作成する。図８はＸ方向の損傷度分布図であり、図９はＹ方向の損傷度分布図である。
【００４５】
ステップＳ３０では、図８、図９の値に基づいて評価範囲全体に対する平均損傷度を算出する。得られた平均損傷度は、Ｘ方向＝６８％、Ｙ方向＝３９％である。
【００４６】
そして、処理を終了する。
【００４７】
上記により求めた図８のＸ方向の損傷度分布図、図９のＹ方向の損傷度分布図からＸ方向の健全度分布図、Ｙ方向の健全度度分布図を、平均損傷度から平均健全度が求められる。平均健全度は、Ｘ方向＝３２％、Ｙ方向＝６１％である。
【００４８】
次に、図３のステップＳ２８の処理の詳細を示した図１０を参照して説明するが、まず、コンクリートにおけるひび割れ発生過程を図１１を用いて説明する。図１１は、コンクリートの引張軟化曲線の標準的モデルである１／４モデルを応力σと歪みεとの関係に変換した図である。引張軟化曲線の１／４モデルは、コンクリートに引張力をかけた時の応力σとコンクリートの変位ｄｘとの関係のひび割れ発生後の部分を示すものであるが、ε＝Ｗ／ｌとすることによって応力σと歪みεとの関係に変換することができる。
【００４９】
図１１において、点Ｐ１における応力ｆｔはコンクリートの引張強度であり、応力σがこの値に達するとひび割れが発生する。この時の歪みはεcrである。その後、歪みの増大とともに応力σは線Ｌ１、点Ｐ２、線Ｌ２に沿って減少し、歪みε０の点Ｐ３において破壊する。図１１の斜線部の面積は、歪みがεcrからεに至るまでに消費するエネルギーＧに対応している。なお、点Ｐ２における応力σはｆｔ／４、歪みεはεｌである。また、εｌ、ε０の値は図１１中に記した式で求めることができる。但し、Ｇｆは破壊エネルギーであり、線Ｌ１、Ｌ２の下側全体の面積に対応している。
【００５０】
さて、図１０に戻って、ステップＳ１０１において、図４のステップＳ２７で求めた平均的歪みεｘＡＶ、εＹＡＶがひび割れ発生時の歪みεｃｒを超えているか否かを判断する。図１０ではεｘＡＶ、εＹＡＶをまとめてεＡＶと記した。εｃｒを超えている平均的歪みεｘＡＶ、εＹＡＶについてはステップＳ１０２〜ステップＳ１２３の処理を行い、超えていない平均的歪みεｘＡＶ、εＹＡＶについてはステップＳ１３４に進む。なお、εｃｒ＝ｆｔ／Ｅｃである。前記Ｅｃはコンクリートの弾性係数である。
【００５１】
ステップＳ１０２において、前記εｘＡＶからεｃｒを減じた値と破壊時の歪みε0との比Ｒｘ（＝（εｘＡＶ−εｃｒ）／ε0）及び、εＹＡＶからεｃｒを減じた値と前記ε0との比Ｒｙ（＝（εＹＡＶ−εｃｒ）／ε0）を夫々求める。ε0は前記した如く図１１中に記した式  ε0＝５Ｇｆ／ｆｔ・ｌによって求められる。
【００５２】
ステップＳ１０１、ステップＳ１０２の処理を具体的に行うための数値として、ここでは２００２年度制定コンクリート標準示方書（構造物性能照査編）（土木学会２００２年３月制定）に従い、骨材寸法を最大２５ｍｍと仮定してＧｆ＝８３Ｎ／ｍとした。更に、評価対象のコンクリート構造物建設当時の状況を考慮して仮定したコンクリートの圧縮強度ｆｃ＝２４Ｎ／ｍｍ２から引張強度ｆｔ＝２．２５Ｎ／ｍｍ２、弾性係数Ｅｃ＝２５ｋＮ／ｍｍ２とした。これらの値を用いて、εｃｒ＝９０＊１０−６、ε0＝９２．２２２＊１０−６が算出される。
【００５３】
以下、Ｒｘ及びＲｙをまとめてＲと記す。以下の処理はＲｘ及びＲｙ夫々について行うものとする。
【００５４】
ステップＳ１０３では、５＊Ｒの値に応じて次の処理で求める前記消費エネルギーＧと破壊エネルギーＧｆとの比Ｓを求める算式を異なるものに振り分ける。即ち、５＊Ｒの値が３／４未満である場合はステップＳ１０４に、３／４以上且つ５未満の場合はステップＳ１１４に、５以上の場合はステップＳ１２４に進む。
【００５５】
ステップＳ１０４では、Ｓ＝５Ｒ−（５Ｒ）２／２を求める。    ・・・式（１）
ステップＳ１１４では、Ｓ＝１−（５Ｒ−５）２／３４を求める。・・・式（２）
ステップＳ１２４では、Ｓ＝１とする。                       ・・・式（３）
ステップＳ１３４では、Ｓ＝０とする。                       ・・・式（４）
ステップＳ１０４〜ステップＳ１２４で求めるエネルギーの比Ｓは、図１１においてε＝εｘＡＶ、又はεＹＡＶとしたときの斜線部の面積と線Ｌ１、Ｌ２の下側全体の面積との比に対応している。
【００５６】
図６、図７に示した例の場合、Ｘ方向については、ステップＳ１０１において、εｘＡＶ＝１２９．０１０＊１０−６＞εcr＝９０＊１０−６故、ステップＳ１０２に進み、該ステップＳ１０２においてＲｘ＝０．４２３を求める。そして、ステップＳ１０３において５＊Ｒｘ＝２．１１５に基づいてステップＳ１１４に進み、式２によってＳ＝７５％が求められる。一方、Ｙ方向については、εＹＡＶ＝８７．６４２＊１０−６＜εcr＝９０＊１０−６故、ステップＳ１３４に進み、損傷度ＳＹ＝０％が求められる。
【００５７】
また、本実施の形態ではコンクリートの引張軟化曲線の１／４モデルに基づいて前記エネルギーの比Ｓを求めたが、引張軟化曲線そのもの、又は他のモデルに基づいて求めることもできる。
【００５８】
ステップＳ１０１からステップＳ１３４の処理を全ての要素領域の平均歪みεｘＡＶ、εＹＡＶの夫々について行い、百分率表示にまとめたものが図８、図９である。前述したように、Ｓは損傷度を示す値であり、値が大きいほど損傷が大きい。
【００５９】
前述したように、評価範囲は評価対象のコンクリート構造物の形状に応じて適宜の形状に設定することができる。要素領域の大きさもひび割れの状態や評価目的に応じて適宜の大きさにすることができる。図１２は、凸部１１０を有する長方形のコンクリート構造物１００に対して、評価範囲が凸部１２１を有する長方形１２０となるように正方形の要素領域を配置した例である。
【００６０】
また、ひび割れの多い部分に対応させて、評価範囲の左上部１３０のみをより小さい要素領域に区分している。この部分１３０に関しては、ひび割れの幅Ｗを歪みεに変換するための基準長としてｌ＝１０００ｍｍを用いる。基準長をこのようにとることにより求めた損傷度に他の部分と同等の意味を持たせることができる。
【００６１】
或いは、元の大きさの要素領域についての損傷度を、基準長を他の部分の基準長と同じくｌ＝２０００ｍｍとすると共に、元の大きさの要素領域の区分線との交点１３２におけるひび割れ幅などに加えて、小さい要素領域に区分した区分線１３１との交点１３３におけるひび割れ幅なども考慮に入れて求めるようにすることもできる。勿論、前記方法を評価範囲全体に適用することもできる。
【００６２】
また、要素領域の形状は正方形とすることが一般的には好ましいが、目的によっては正方形以外の形状、例えば図１２の左下部１４０に示した如く長方形とすることができる。その場合、基準長ｌは長方形の２辺の長さの平均値や、長方形と同一面積の円の半径又は直径等とすることが好ましい。或いは、いずれか一方の辺の長さとし、Ｘ−Ｙ座標に変換した歪みεｘ、εＹに前記２辺の長さの比に基づいた重み付け補正を加えても良い。
【００６３】
これまでの説明では、図１のステップＳ１で読み込まれる画像は正射影デジタル画像としたが、画像歪みのある画像であってもその画像歪みを考慮した評価範囲、要素領域とすれば上記と同様に処理することができる。例えば、図１３に示した画像の場合、コンクリートを打設する際に使用した型枠の痕が画像に撮影されている。前記型枠は長方形であるので型枠の痕も長方形であるが、図１３の画像は仰角を持って撮影されたので画像歪みを生じ、型枠の痕も長方形から歪んでいる。
【００６４】
この画像に対して、評価範囲を型枠痕の頂点２０１、２０２、２０３、２０４を結んだ四辺形２０１−２０２−２０３−２０４とし、辺２０１−２０２と辺２０３−２０４の夫々を入力された横方向の分割数、例えば４に分割する点２１１、２１２、２１３及び点２２１、２２２、２２３を生成し、辺２０１−２０４と辺２０２−２０３の夫々を入力された縦方向の分割数、例えば４に分割する点２３１、２３２、２３３及び点２４１、２４２、２４３を生成する。そして、これらの点を結んで図１３に示した如く評価範囲を４＊４＝１６個の要素領域に区分する。なお、生成された前記各点は型枠痕の頂点と必ずしも一致しない。この様にして生成した各要素領域は矩形から歪んでいるが、画像歪みを補正した画像上では矩形となる。従って、歪みのある図１３の画像に対しても前述の評価方法を適用することができる。
【００６５】
この方法は、コンクリート構造物に評価範囲及び要素領域を示す線を描き、この線との交点におけるひび割れの幅及び方向を測定できる場合に好適である。正射投影画像から求める場合と同様の手法によって、歪みのある画像から求めたひび割れの幅及び方向を用いる場合には誤差を生ずるが、評価結果に対する誤差の影響が差し支えない範囲で用いることができる。歪みのある画像から求めたひび割れの幅及び方向を正射投影画像における値に補正して用いることにより前記誤差を無くすことができる。
【００６６】
以上説明した方法によって、同一対象物の同一部位について所定の時間経過後に損傷度を評価して各時点での損傷度分布図及び平均損傷度を求めることを、好ましくは多数回繰り返して得た、各時点で得た損傷度分布図及び平均損傷度に基づいて、更に所定時間後の損傷度を推定することができる。例えば、損傷度評価を行った日時データとこれに対応する損傷度分布図のデータ及び平均損傷度をコンピュータに読込み、損傷度分布図のデータの対応する値及び平均損傷度の経過時間に対する変化の状態、例えば平均変化率や変化曲線を求め、前記平均変化率や変化曲線に基づいて外挿し、入力された所定時間後の損傷度分布及び平均損傷度を求める。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の方法による処理の手順を示した図。
【図２】コンクリート構造物の画像上にひび割れ図を重畳表示した図。
【図３】図１のステップＳ３の処理の手順の詳細を示した図。
【図４】図２の画像の評価範囲をメッシュで要素領域に区切った図。
【図５】座標の関係を示した図。
【図６】ある要素領域におけるひび割れの模式図。
【図７】図６の要素領域の平均歪みを求めた表。
【図８】図２の画像から求めた損傷度分布図（Ｘ方向）。
【図９】図２の画像から求めた損傷度分布図（Ｙ方向）。
【図１０】図３のステップＳ２８の処理の手順の詳細を示した図。
【図１１】コンクリートの損傷度を説明するための図。
【図１２】要素領域、評価範囲の設定の図４とは異なる例を示した図。
【図１３】歪みのある画像に対する要素領域の設定方法の説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１………対象物を撮影した画像
２………基準点（原点）
３………Ｘ−Ｙ座標
４………メッシュ（要素領域の区分線）
５０……ひび割れ
Ｗ………ひび割れの幅
θ………ひび割れの方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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