(57)【要約】【課題】計測対象物に与える損傷を最小限として、精度の高い測定を行うことが可能な構造物内に存在する応力の計測方法を提供する。【解決手段】構造物の応力測定方法は、構造物２に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、被構造物の計測対象領域Ｓの中心部周辺の歪み状態を検出する検出手段５、１１を備え、計測対象領域Ｓの中心部を削孔して構造物２に作用している応力を開放し、応力の開放によって削孔の周辺に生じる歪み変化を検出して、歪み変化に基づいて計測対象領域Ｓの現状応力を解析して応力を測定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、
前記構造物の計測すべき計測対象領域に孔部を形成して当該孔部の周辺に生じる歪み変化を検出し、当該歪み変化に基づいて前記構造物に作用している応力の状態を解析することで前記応力を測定することを特徴とする構造物の応力測定方法。
【請求項２】
構造物に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、
前記構造物の計測対象領域を特定する計測対象領域特定工程と、
前記計測対象領域の中心部の周辺に歪みを検出する検出手段を設置する検出手段設置工程と、
前記計測対象領域の中心部を削孔する削孔工程と、
前記検出手段によって、削孔後に前記削孔によって形成された孔部の周辺の歪みを検出する検出工程と、を具備し、
前記検出された歪みの値に基づいて、前記構造物に作用している応力の状態を解析することで前記応力を測定することを特徴とする構造物の応力測定方法。
【請求項３】
構造物に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、
前記構造物の計測対象領域を特定する計測対象領域特定工程と、
前記計測対象領域を撮像する第１の撮像工程と、
前記計測対象領域の中心部を削孔する削孔工程と、
前記削孔後の計測対象領域を撮像する第２の撮像工程と、
前記削孔前後の計測対象領域を撮像した映像に基づいて前記削孔によって形成された孔部の周辺の歪み変化を検出する検出工程と、を具備し、
前記検出された歪み変化に基づいて、前記構造物に作用している応力の状態を解析することで前記応力を測定することを特徴とする構造物の応力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、鉄筋やコンクリートなど所定の構造物が受けている応力を測定する構造物の応力測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレストレスコンクリート（以下、「ＰＣ」と称する。）橋では、塩害によるＰＣ鋼材の破断やプレストレス不足によるひび割れ、グラウト不良によるＰＣ鋼材の腐食などの現象が生じている。これらの変化状態や性能劣化に対して、現状のＰＣ橋の応力状態を把握し、何らかの適切な対処を行う必要がある。
【０００３】
現状においてこのような構造物の応力状態を把握する方法としては、コンクリート構造物のうち、計測対象領域の一定領域の応力を部分的に解放して計測を行い、当該計測した値に基づいて応力状態を推定する方法が一般的に知られている。
【０００４】
この方法は、図１に示すように、コンクリート構造物５０のうち、計測対象領域の一定領域をコア５１として採取し、当該コア５１における採取前後の歪み変化を検出して、当該検出した歪み変化に基づいて応力を推定するものである（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−９９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、計測対象位置の一定領域をコアとして抜き取る必要があり、構造物に損傷を与えるという欠点があった。
【０００７】
本願は上記各問題点の解決を課題の一例として為されたもので、計測対象物に与える損傷を最小限として、精度の高い測定を行うことが可能な構造物内に存在する応力の計測方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の構造物の応力測定方法は、構造物（２）に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、前記構造物の計測すべき計測対象領域（Ｓ）に孔部を形成して当該孔部の周辺に生じる歪み変化を検出し、当該歪み変化に基づいて前記構造物に作用している応力の状態を解析することで前記応力を測定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の構造物の応力測定方法は、構造物に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、前記構造物の計測対象領域を特定する計測対象領域特定工程と、前記計測対象領域（Ｓ）の中心部の周辺に歪みを検出する検出手段（５）を設置する検出手段設置工程と、前記計測対象領域の中心部を削孔する削孔工程と、前記検出手段によって、削孔後に前記削孔によって形成された孔部（７）の周辺の歪みを検出する検出工程と、を具備し、前記検出された歪みの値に基づいて、前記構造物に作用している応力の状態を解析することで前記応力を測定することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の構造物の応力測定方法は、構造物に作用している応力を測定するための応力測定方法であって、前記構造物の計測対象領域を特定する計測対象領域特定工程と、前記計測対象領域を撮像する第１の撮像工程と、前記計測対象領域の中心部を削孔する削孔工程と、前記削孔後の計測対象領域を撮像する第２の撮像工程と、前記削孔前後の計測対象領域を撮像した映像に基づいて前記削孔によって形成された孔部周辺の歪み変化を検出する検出工程と、を具備し、前記検出された歪み変化に基づいて、前記構造物に作用している応力の状態を解析することで前記応力を測定することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願の最良の実施形態について、図２乃至図５を用いて詳細に説明する。図２はコンクリート構造物の一部を削孔した時の孔部周辺の歪み分布を示した図、図３は歪みゲージを用いて応力を測定する第１実施例の説明図、図４は撮像装置を用いて応力を測定する第２実施例の説明図、図５は応力測定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００１２】
なお、以下に説明する実施の形態は、一実施例として、コンクリート構造物を計測対象物として適用した場合の実施形態を示すものであるが、この実施形態に限定されるものではなく、たとえば、鋼構造物、岩盤、金属材料、石材、石膏、プラスチック材料等の弾性体材料にも適用可能である。なお、以下に示す計測対象領域とは、計測をすべき領域を意味するものであり、当該領域は、計測すべき１点を含む周辺である。
【００１３】
まず、コンクリート部材、鋼部材、石材などは、自重などにより応力が作用していることが一般に知られている。一方、孔の開いた部材にσの応力を作用させると、開口周辺に３σの集中応力が発生することが一般に知られている。
【００１４】
そして、コンクリート部材、鋼部材、石材など自重などにより応力が作用している構造物の一部を削孔し、部分的に応力を解放すると削孔部周辺に応力の再分配が発生する。この再分配により削孔部周辺の応力状態が変化すると考えられる。本願は、当該削孔部周辺の応力状態に着目したものであり、本実施形態の構造物の応力測定方法は、計測対象領域の中心部を削孔し、当該削孔周辺部の歪み状態から当該構造物に作用する応力状態を把握（解析）し、当該構造物に作用する応力を測定するものである。
【００１５】
図２は、コンクリート構造物の一部を削孔した時の孔部周辺の歪み分布を示した図である。この図に示すように、コンクリート構造物２の一部を削孔して形成された孔部７周辺には、歪みが発生していることがわかる。このコンクリート構造物２の場合、孔部７周辺の水平方向に比べ鉛直方向がより歪んでいることがわかる。そして、この歪みからコンクリート構造物に作用している応力を測定する。
【００１６】
このように本願は、コンクリート構造物２の一部を削孔し、当該削孔により生じる孔部７周辺の歪み分布から鉛直方向又は水平方向の歪み変化量を求めてコンクリート構造物２の応力を測定するものである。
【００１７】
具体的には、本願の応力測定方法は、当該削孔による孔部周辺のひずみ分布の変化量を計測するスペックル干渉計、当該孔部周辺の画像をＣＣＤカメラで撮影して当該撮影した画像から当該孔部周辺のひずみ分布を計測する全視野ひずみ測定法、又は従来のストレインゲージひずみ計測等を用いて当該孔部周辺のひずみ分布を計測する方法、などを用いて、当該計測されたひずみ分布の変化量をＦＥＭ解析などにより逆算して当該孔部周辺に作用する応力状態を把握（解析）することで、当該構造物に作用する応力を測定する。
【００１８】
その際、当該構造物の対象領域の中心部を削孔する孔の直径は対象材料により１０〜１００ｍｍ程度から選定するため、構造物に与えるダメージを極力最小にできる。また、削孔の径が小さいことから構造物の局所の応力を測定することが可能となり便利である。
【００１９】
以下に、本実施形態の構造物の応力測定方法に関する実施例について図３乃至図５を用いて説明する。
【００２０】
−第１実施例−
まず、図３に示すように、コンクリート構造物２のうち、計測対象領域Ｓを特定する。当該計測対象領域Ｓは、コンクリート構造物２のうち、内部応力が知りたい場所の領域であり、種々の構造物の構造などによって計測対象領域が変わるものであり、測定業者が決定するものである。
【００２１】
次いで、図３に示すように、計測対象領域Ｓの中心部Ａの周辺に歪みゲージ５を複数設ける。当該歪みゲージ５は、計測対象領域Ｓの中心部Ａの周辺に設けられる。
【００２２】
なお、構造物に作用する応力の方向がわかっていればその方向に歪みゲージを設ければよく、構造物に作用する応力の方向がわからない場合には、図３中一点鎖線に示すように、計測対象領域Ｓの中心部Ａに対して水平方向、鉛直方向、及び中心から上下左右４５度に延びる線上の中心部Ａの周辺にそれぞれ歪みゲージ５を所定の間隔をおいて設けることが好ましい。
【００２３】
次いで、計測対象領域Ｓの中心部Ａにコンクリート構造物では、直径５０〜１００ｍｍ（より好ましくは７５ｍｍ）程度で削孔して、コンクリート構造物２に作用している応力を解放する。
【００２４】
次いで、歪みゲージ５により応力を解放した後の孔部７周辺の歪み量を検出し、その検出値に基づいて、当該孔部７周辺のひずみ分布を求め、当該コンクリート構造物２に作用して応力を算出し、コンクリート構造物２に作用している応力を測定するようになっている。
【００２５】
−第２実施例−
本実施例は、第１実施例の歪みゲージに変えて、ＣＣＤカメラなどの撮像装置で孔部７周辺のひずみ分布を計測するものである。
【００２６】
まず、図４（ａ）に示すように、コンクリート構造物２のうち、計測対象領域Ｓを特定する。当該計測対象領域Ｓは、コンクリート構造物２のうち、内部応力が知りたい場所であり、種々の構造物の構造などによって計測対象領域Ｓが変わるものであり、測定業者が決定するものである。
【００２７】
次いで、図４（ａ）に示すように、計測対象領域ＳをＣＣＤカメラなどの撮像装置１１により撮影する。
【００２８】
次いで、図４（ｂ）に示すように、計測対象領域Ｓの中心部Ａにコンクリート構造物では、直径５０〜１００ｍｍ（より好ましくは７５ｍｍ）程度で削孔（孔部７を形成）して、コンクリート構造物２に作用している応力を解放する。
【００２９】
次いで、図４（ｃ）に示すように、コンクリート構造物２に作用している応力を解放した後の計測対象領域ＳをＣＣＤカメラなどの撮像装置１１により撮影する。
【００３０】
次いで、撮像装置１１により撮影された応力解放前と応力解放後の映像に基づいて、構造物に作用している応力を解放した時の当該孔部７周辺の歪み変化から当該孔部７周辺の歪み分布を求め、当該歪み分布に基づいてコンクリート構造物２に作用している応力を測定するようになっている。
【００３１】
−応力測定装置の構成等−
次に、図５を参照して、第１及び第２実施例で示す応力測定方法に用いられる応力測定装置の構成及び機能について説明する。図５は応力測定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００３２】
図５に示すように、応力測定装置Ｍは、計測対象領域Ｓの一部を削孔した時に当該削孔によって形成された孔部７の周辺の歪みの変化を検出する検出部２１と、表示画面２２を含む端末装置２３と、を含んで構成されている。
【００３３】
検出部２１は、例えば、歪みゲージ５や、ＣＣＤカメラなどの撮像装置１１である。
【００３４】
歪みゲージ５は、例えば、図２に示すように、コンクリート構造物２の計測対象領域Ｓに設けられ、特に、孔部７の周辺部に設けられる。さらに具体的には、孔部７の周辺であって、当該孔部７の中心を通る水平方向と垂直方向の線上に好適に設けられる。
【００３５】
また、撮像装置１１は、例えば、図４に示すように、孔部７を含む計測対象領域Ｓ全体を撮影するためのカメラである。当該撮像装置１１は、削孔前後の計測対象領域Ｓを撮影する。よって、撮像装置１１では、コンクリート構造物２に作用する応力を解放する前と応力を解放した後の、当該削孔部周辺の映像が撮影される。
【００３６】
端末装置２３は、検出部２１によって検出された孔部７の周辺の歪み分布に基づいてコンクリート構造物２に作用する応力を解析する解析部２４と、解析した結果を図や数値で、例えば表示画面２２上に表示などする制御部２５と、図示しないが応力を算出するための計算式などを記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）等からなる記憶部、所定のキーやマウスなどの入力部等を含んで構成されている。なお、制御部２５は、各部を統括的に制御するものである。端末装置は、例えば、一般的に汎用コンピュータと称される装置であって測定者によって操作されるものである。
【００３７】
制御部２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び各種プログラムやデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）等によって構成されている。そして、制御部は、ＣＰＵが例えばＲＯＭ等に記憶された応力解析プログラムを実行することにより、解析部によってコンクリート構造物２に作用する応力が算出されるものである。
【００３８】
具体的には、制御部２５は、検出部２１により検出された孔部７の周辺の歪みから孔部７周辺の歪み分布を求め、当該コンクリート構造物２に作用している応力を算出し、当該算出した結果を表示画面に表示するようになっている。
【００３９】
当該コンクリート構造物２に作用している応力は、例えば、画像相関法やスペックル干渉法により孔部周辺に作用している圧縮、又は引張応力状態を推定することで、コンクリート構造物２に作用する応力を算出するようになっている。
【００４０】
なお、本実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の応力測定方法の説明図である。
【図２】コンクリート構造物の一部を削孔した時の孔部周辺の歪み分布を示した図である。
【図３】歪みゲージを用いて応力を測定する第１実施例の説明図である。
【図４】撮像装置を用いて応力を測定する第２実施例の説明図である。
【図５】応力測定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｓ  計測対象領域
Ｍ  応力測定装置
５  歪みゲージ
７  孔部
１１  撮像装置
２１  検出部
２４  解析部
【図１】
2007303916.tif 000003
【図２】
2007303916.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007303916.tif 000006
【図５】
2007303916.tif 000007