JPH11248558A - Measuring method for strain distribution - Google Patents

Measuring method for strain distribution

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JPH11248558A
JPH11248558A JP5391998A JP5391998A JPH11248558A JP H11248558 A JPH11248558 A JP H11248558A JP 5391998 A JP5391998 A JP 5391998A JP 5391998 A JP5391998 A JP 5391998A JP H11248558 A JPH11248558 A JP H11248558A
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JP
Japan
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strain
optical fiber
strain distribution
value
test member
Prior art date
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JP5391998A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshige Ono
博重 大野
Atsushi Nobiki
敦 野引
Toshio Kurashima
利雄 倉嶋
Hiroshi Naruse
央 成瀬
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a measuring method in which the strain of a test member can be measured irrespective of the generation of a crack, by a method wherein an optical fiber is fixed to the surface of the test member via a shock absorbing member whose yield stress is higher than that of the test member and whose modulus of elasticity is smaller than that of the optical fiber. SOLUTION: Optical fibers 2 which are covered with nylon through a measuring apparatus B-OTDR 8 for a strain distribution are pasted in the center on the surface and in the center on the rear surface of a beam 1 via urethane resins, as shock absorbing members, whose yield stress is higher than that of concrete as the beam 1 and whose modulus of elasticity is smaller than that of the optical fibers 2. Accordingly, even when a crack is generated in the beam 1, the optical fibers 2 are not torn into pieces, and the strain distribution on the surface of the beam 1 can be measured easily. At this time, a strain measured value before the generation of the crack is precise, and the value of a strain in every position is increased rectlinearly due to an increase in a load after the generation of the crack. Consequently, when, after the generation of the crack, the strain measured value of the optical fibers 2 is proportionally calculated, the value of the strain which is generated actually can be found.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ひずみ分布測定方
法に関し、特にクラックの発生した試験部材のひずみ分
布を測定する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring strain distribution, and more particularly to a method for measuring strain distribution of a cracked test member.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、構造物に蓄積されたひずみを
正確に評価し、応力分布を測定することは構造物の信頼
性を診断する上で非常に重要である。すなわち、建築資
材の強度試験においては、応力分布をいかに正確に測定
するかが課題となっている。例えば、橋やビルディング
等を建築する際には、その土台となる地面に直径1m,
長さが10m程度の場所打ちコンクリート杭を打ち込ん
でおり、このような杭の強度試験においては、杭の表面
にひずみゲージを点在させて固定し、その測定値に基づ
いて応力分布を求めていた。
2. Description of the Related Art Hitherto, it has been very important to accurately evaluate the strain accumulated in a structure and measure the stress distribution in order to diagnose the reliability of the structure. That is, in a strength test of a building material, how to accurately measure a stress distribution is an issue. For example, when constructing a bridge or building, the diameter of 1m
A cast-in-place concrete pile having a length of about 10 m is driven into the pile. In such a pile strength test, a strain gauge is interspersed and fixed on the surface of the pile, and the stress distribution is obtained based on the measured value. Was.

【0003】ところで、構造物のひずみを測定する場
合、構造物に発生している応力が降伏応力以下であれ
ば、ひずみゲージを用いるだけで構造物に発生している
ひずみを正確に測定することができ、この測定されたひ
ずみの値から構造物表面の応力分布を容易に推定するこ
とができる。
When measuring the strain of a structure, if the stress generated in the structure is equal to or lower than the yield stress, it is necessary to accurately measure the strain generated in the structure only by using a strain gauge. The stress distribution on the surface of the structure can be easily estimated from the measured strain value.

【0004】しかし、構造物に発生している応力が降伏
応力を超えて構造物にクラックが発生すると、ひずみゲ
ージを用いただけでは測定は困難となる。なぜなら、構
造物表面でのひずみゲージのいくつかがクラックによっ
て破壊されてしまい、測定不可能となってしまうからで
ある。また、破壊されずに残った測定可能なひずみゲー
ジについても、クラックの発生による応力解放の影響を
受けるため、構造物表面全体にわたっての正確なひずみ
分布を求めることは不可能である。
[0004] However, if the stress generated in the structure exceeds the yield stress and cracks occur in the structure, it becomes difficult to measure only by using a strain gauge. This is because some of the strain gauges on the surface of the structure are destroyed by cracks, and cannot be measured. In addition, even a measurable strain gauge remaining without being destroyed is affected by stress release due to the occurrence of cracks, so that it is impossible to obtain an accurate strain distribution over the entire structure surface.

【0005】そのため、このような問題を解決するた
め、従来においては構造物内部にあらかじめ鉄筋計付き
の鉄筋を埋め込み、構造物内部のひずみの測定値に基づ
いて構造物表面でのひずみを推定し、構造物の変形状態
を評価する手法が用いられていた。
[0005] Therefore, in order to solve such a problem, a reinforcing bar with a reinforcing bar is embedded in the structure in advance, and the strain on the surface of the structure is estimated based on the measured value of the strain inside the structure. In addition, a technique for evaluating the deformation state of a structure has been used.

【0006】ここで、一例として、本願の発明者らによ
って行われた鉄筋コンクリート梁の単純梁強度試験につ
いて述べる。図4に鉄筋コンクリート梁強度試験におい
て使用された試験部材である梁1の寸法、ひずみゲージ
5の位置、鉄筋6の位置、鉄筋計6aの位置、支点3お
よび載荷点4の位置を示す。
Here, as an example, a simple beam strength test of a reinforced concrete beam performed by the present inventors will be described. FIG. 4 shows the dimensions of the beam 1, which is a test member used in the reinforced concrete beam strength test, the position of the strain gauge 5, the position of the reinforcing bar 6, the position of the reinforcing bar 6a, and the positions of the fulcrum 3 and the loading point 4.

【0007】同図に示すように、コンクリート製の梁1
の中には、鉄筋計6aが一定間隔で取り付けられた鉄筋
6が埋め込まれている。そして、この梁1の両端は支点
3によって支えられ、梁1の中央部(載荷点4)には真
上から鉛直下向きに負荷がかけられ、梁1の表面には複
数のひずみゲージ5が取り付けられている。なお、各部
の寸法は図中に示すとおりであり、梁1の寸法は縦0.
5m,横0.4m、ひずみゲージ5の位置は梁1の左端
から2.5m,4m,5m,6m,7.5m、鉄筋計6
aの位置は梁1の左端から1m間隔、載荷点4の位置は
梁1の左端から5mとしている。
[0007] As shown in FIG.
A reinforcing bar 6 having a reinforcing bar 6a attached thereto at regular intervals is embedded therein. Both ends of the beam 1 are supported by a fulcrum 3, and a load is applied to the central portion (loading point 4) of the beam 1 vertically downward from directly above, and a plurality of strain gauges 5 are attached to the surface of the beam 1. Have been. The dimensions of each part are as shown in the figure.
5 m, 0.4 m wide, the position of the strain gauge 5 is 2.5 m, 4 m, 5 m, 6 m, 7.5 m from the left end of the beam 1, and the rebar gauge 6
The position a is 1 m apart from the left end of the beam 1, and the position of the loading point 4 is 5 m from the left end of the beam 1.

【0008】さて、このような梁1の長手方向に直交す
る切断面を示すと図5のとおりである。同図に示すよう
に、梁1の中には合計10本の鉄筋(鉄筋6,7)が埋
め込まれており、特に鉄筋6には前述した鉄筋計6aが
取り付けられている。そして、梁1の上面および下面に
はひずみゲージ5が取り付けられている。なお、各部の
寸法は図中に示すとおりであり、鉄筋7を梁1の下端か
ら0.05m間隔で計6本設けかつ上端から0.05m
の位置に計2本設けている。同様に、鉄筋計6aの取
り付けられた鉄筋6を梁1の上面および下面から0.0
5mの位置にそれぞれ1本ずつ配置した。
FIG. 5 shows a cross section of the beam 1 orthogonal to the longitudinal direction. As shown in the figure, a total of ten rebars (rebars 6, 7) are embedded in the beam 1, and in particular, the rebar 6 is provided with the above-mentioned rebar gauge 6a. Then, strain gauges 5 are attached to the upper and lower surfaces of the beam 1. The dimensions of each part are as shown in the figure, and a total of six reinforcing bars 7 are provided at 0.05 m intervals from the lower end of the beam 1 and 0.05 m from the upper end.
At two positions. Similarly, the reinforcing bar 6 to which the reinforcing bar gauge 6a is attached is moved from the upper surface and the lower surface of the beam 1 by 0.0.
One of each was placed at a position of 5 m.

【0009】ここで、梁1による単純梁強度試験の結果
を示すと以下のとおりである。すなわち、載荷点4に対
して段階的に荷重を加え、各段階においてひずみゲージ
5の測定を行うことにより、図6に示す結果が得られ
た。図6は、図4の梁1の左端を横軸の原点として、載
荷された荷重が7t、8t、11tの際に発生したひず
みの値を示している。なお、各数値は荷重5tの場合に
発生したひずみを基準にしている。
Here, the results of the simple beam strength test using the beam 1 are as follows. That is, the load shown in FIG. 6 was obtained by applying a load stepwise to the loading point 4 and measuring the strain gauge 5 at each step. FIG. 6 shows the values of the strain generated when the loaded load is 7t, 8t, and 11t, with the left end of the beam 1 in FIG. 4 as the origin of the horizontal axis. Each numerical value is based on the strain generated when the load is 5t.

【0010】同図に示すように、荷重8tにおいては、
梁1の下面にクラックが生じているため、梁1の左端か
ら距離5mの位置における下面のひずみは、荷重7tの
場合よりも荷重8t,11tの場合の方が小さな値にな
っている。これは、発生したクラックの影響により、梁
1の左端から距離5mの位置付近において応力解放が生
じ、正確なひずみ分布が求められていないものと考えら
れる。
[0010] As shown in FIG.
Since a crack has occurred in the lower surface of the beam 1, the strain on the lower surface at a position 5 m from the left end of the beam 1 has a smaller value when the loads are 8t and 11t than when the load is 7t. This is considered to be due to the fact that stress was released near the position at a distance of 5 m from the left end of the beam 1 due to the effect of the generated crack, and an accurate strain distribution was not obtained.

【0011】また、荷重11tにおいては、梁1の左端
から距離4mの位置でのひずみの値を測定することはで
きなかった。これは、梁1の左端から距離4mの位置に
おけるひずみゲージ5が、クラックによって破壊されて
しまったものと考えられる。すなわち、これらの結果
は、構造物にクラックが発生すると、構造物の表面に取
り付けたひずみゲージを用いただけでは、構造物の変形
状態を評価することはできないことを意味する。
Further, at a load of 11 t, it was not possible to measure a strain value at a position 4 m away from the left end of the beam 1. This is considered that the strain gauge 5 at a position 4 m from the left end of the beam 1 was broken by a crack. That is, these results indicate that when a crack occurs in a structure, the deformation state of the structure cannot be evaluated only by using a strain gauge attached to the surface of the structure.

【0012】そこで、中立面に垂直な断面においてはひ
ずみの値が直線分布するものと仮定し、構造物内に設置
した鉄筋計6aから得られたひずみの値を用いて、梁1
の上面および下面に発生したひずみの値を推定すること
にした。
Therefore, on the cross section perpendicular to the neutral plane, it is assumed that the strain value is linearly distributed, and the beam 1 is obtained by using the strain value obtained from the reinforcing bar 6a installed in the structure.
The value of the strain generated on the upper surface and the lower surface of is determined.

【0013】図7は、梁1の左端から5mの位置におけ
るひずみゲージ5および鉄筋計6aの測定結果と、鉄筋
計6aから得られた値に基づいて推定した表面における
ひずみとを示すグラフである。同図においては、梁1の
上面を横軸の原点とし、梁1の上面から鉛直下方にかけ
ての断面でのひずみの値を示している。
FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the strain gauge 5 and the rebar gauge 6a at a position 5 m from the left end of the beam 1, and the strain on the surface estimated based on the value obtained from the rebar gauge 6a. . In the drawing, the upper surface of the beam 1 is set as the origin of the horizontal axis, and the value of the strain in the cross section from the upper surface of the beam 1 to the vertically downward direction is shown.

【0014】また、梁1の上面から鉛直下方への距離が
5cmおよび45cmにおける●*、黒三角*、■* は、
それぞれ荷重11t、8t、7tの場合の鉄筋計6aの
測定値を示す。0cm、50cmにおける●、黒三角、
■は、それぞれ荷重11t、8t、7tの場合の梁1の
表面におけるひずみゲージ5の測定値を示す。○、△、
□は、それぞれ荷重11t、8t、7tの場合の鉄筋計
6aの値から推定された梁1の上面および下面のひずみ
の値を示す。
When the distance from the upper surface of the beam 1 to the vertical downward direction is 5 cm and 45 cm, ● * , black triangle * , ■ * are as follows:
The values measured by the rebar gauge 6a under the loads of 11t, 8t, and 7t are shown. ● at 0 cm and 50 cm, black triangle,
(2) shows the measured values of the strain gauge 5 on the surface of the beam 1 when the loads are 11t, 8t, and 7t, respectively. ○, △,
□ indicates the value of the strain on the upper surface and the lower surface of the beam 1 estimated from the value of the rebar gauge 6a when the load is 11t, 8t, and 7t, respectively.

【0015】以上の結果から明らかなように、クラック
が発生する前の荷重7tのときは、ひずみゲージ5によ
る測定値および鉄筋計6aによる推定値はともに一致し
ているが、クラックが発生した後の荷重8t,11tに
おいては、両者は一致していないことがわかる。
As is apparent from the above results, when the load is 7 t before the occurrence of the crack, the measured value by the strain gauge 5 and the estimated value by the rebar gauge 6 a are both the same, but after the occurrence of the crack, It can be seen that the loads 8t and 11t do not match.

【0016】しかしながら、当然のことではあるが、す
でに構築された構造物内部に鉄筋計を設置することは困
難であり、また従来の方法では、複数のひずみゲージや
鉄筋計を離散的に配置していたため、空間的に連続した
ひずみ分布を測定することはできなかった。
However, as a matter of course, it is difficult to install a reinforcing bar inside a structure already constructed, and in the conventional method, a plurality of strain gauges or reinforcing bars are discretely arranged. Therefore, the spatially continuous strain distribution could not be measured.

【0017】ところで、構造物のひずみ分布を測定する
方法としては、上記のようなひずみゲージと鉄筋計を用
いたものだけでなく、新たに光ファイバを用いて測定す
るものも提案されている。これは、構造物の表面に光フ
ァイバを取り付け、この光ファイバに光パルス入射し、
光ファイバの長手方向に発生するブリルアン散乱光の光
ファイバの長手方向に沿ったひずみ分布を計測すること
によって、間接的に構造物のひずみを測定するものであ
る。
By the way, as a method for measuring the strain distribution of a structure, not only a method using the above-described strain gauge and a rebar gauge but also a method using a new optical fiber has been proposed. This is to attach an optical fiber to the surface of the structure, make a light pulse incident on this optical fiber,
By measuring the strain distribution of the Brillouin scattered light generated in the longitudinal direction of the optical fiber along the longitudinal direction of the optical fiber, the strain of the structure is indirectly measured.

【0018】すなわち、光ファイバの片端から光パルス
を入射して、光ファイバの長手方向の各位置で発生する
散乱光のうち、入射端側に戻ってくる光(すなわち、後
方散乱光)の特性を解析することにより、光ファイバに
かかる張力とその張力の発生している位置とを計測する
ものである。このような光ファイバの長手方向に発生す
るひずみ分布を測定する装置としては、ひずみ損失統合
型OTDR(以下、B−OTDRという)(特願平7−
248169号を参照)が用いられている。
That is, the characteristic of the light (that is, the backscattered light) of the scattered light generated at each position in the longitudinal direction of the optical fiber after the light pulse is incident from one end of the optical fiber and returning to the incident end side. Is analyzed to measure the tension applied to the optical fiber and the position where the tension is generated. As an apparatus for measuring the distribution of strain generated in the longitudinal direction of such an optical fiber, a strain-loss integrated OTDR (hereinafter, referred to as B-OTDR) (Japanese Patent Application No. Hei.
248169) is used.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光ファイバを用いてひずみ分布を計測しようとして
も、従来のように強力接着剤を用いて光ファイバを接着
すると、試験部材に生じたクラックによって光ファイバ
がちぎれてしまうため、クラックの発生を気にせずにひ
ずみ分布を測定することは困難であった。本発明は、こ
のような課題を解決するためのものであり、クラックの
発生に関わらず試験部材のひずみを測定することがで
き、試験部材全体に亘るひずみ分布を容易に求めること
ができるひずみ分布測定方法を提供することを目的とす
る。
However, even if an attempt is made to measure the strain distribution using such an optical fiber, if the optical fiber is bonded using a strong adhesive as in the prior art, cracks generated in the test member may occur. Since the optical fiber is torn, it has been difficult to measure the strain distribution without worrying about the occurrence of cracks. The present invention is intended to solve such a problem, and it is possible to measure the strain of a test member regardless of the occurrence of cracks, and to easily obtain the strain distribution over the entire test member. It is intended to provide a measuring method.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るひずみ分布測定方法は、試験部
材の表面に、上記試験部材よりも降伏応力が高くかつ光
ファイバよりも弾性率の小さい緩衝部材を介して上記光
ファイバを固定し、この光ファイバのひずみ分布に基づ
いて上記試験部材のひずみ分布を求めるものである。こ
のように構成することにより本発明は、試験部材にクラ
ックが発生してもクラックによって光ファイバが切断さ
れることはなく、試験部材の表面におけるひずみ分布を
測定することができる。また、試験部材内に鉄筋計等を
埋め込む必要がないため、すでに構築された試験部材に
おいても容易にひずみ分布を測定することができ、試験
部材の変形状態を容易に評価することができる。
In order to achieve such an object, a method for measuring a strain distribution according to the present invention comprises the steps of: providing a surface of a test member having a higher yield stress than the test member and having a higher elasticity than an optical fiber; The optical fiber is fixed via a buffer member having a small ratio, and the strain distribution of the test member is obtained based on the strain distribution of the optical fiber. With such a configuration, according to the present invention, even if a crack occurs in the test member, the optical fiber is not cut by the crack, and the strain distribution on the surface of the test member can be measured. Further, since it is not necessary to embed a rebar gauge or the like in the test member, the strain distribution can be easily measured even in the already constructed test member, and the deformation state of the test member can be easily evaluated.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図1は、本発明の一つの
実施の形態を示す斜視図である。同図において、図4に
おける同一または同等の部材には同一符号を付してお
り、試験部材である梁1は、コンクリートによって形成
された単純梁である。そして、梁1にはその上面と下面
の中央に光ファイバ2を、コンクリートよりも降伏応力
が高くかつ弾性率の小さい材料でできた緩衝部材(図示
せず)を介して張り付けている。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention. 4, the same or equivalent members in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and a beam 1 as a test member is a simple beam formed of concrete. An optical fiber 2 is attached to the beam 1 at the center between the upper surface and the lower surface thereof via a buffer member (not shown) made of a material having a higher yield stress and a lower elastic modulus than concrete.

【0022】例えば、この緩衝部材としてウレタン樹脂
等からなる接着剤を用いるとよい。これは、光ファイバ
2を、強力接着剤を使って強固に固定してしまうと、ク
ラックの発生によって光ファイバがちぎれてしまうおそ
れがあるからである。したがって、単純に光ファイバ2
を梁1に対して張り付けただけでは、本願発明をなし得
ることはできない。
For example, an adhesive made of urethane resin or the like may be used as the cushioning member. This is because if the optical fiber 2 is firmly fixed using a strong adhesive, the optical fiber may be broken due to cracks. Therefore, the optical fiber 2
The invention of the present application cannot be achieved only by affixing to the beam 1.

【0023】なお、本実施の形態においては、波長1.
55μm用のナイロン被覆の光ファイバ2と、波長1.
55μm用の光ファイバ2の長さ方向に発生するひずみ
分布を測定する装置(B−OTDR8)および光ファイ
バ2を梁1に固定するため梁1よりも降伏応力が高くか
つ光ファイバ2よりも弾性率の小さい緩衝材料であるウ
レタン樹脂とから構成されている。さらに、梁1の表面
を厚さが約1mmのウレタン樹脂でコーティングしてお
り、その上に光ファイバ2を張り付けている。
In this embodiment, the wavelength 1.
Nylon-coated optical fiber 2 for 55 μm;
A device (B-OTDR8) for measuring the distribution of strain occurring in the length direction of the optical fiber 2 for 55 μm and a yield stress higher than that of the beam 1 and more elastic than that of the optical fiber 2 for fixing the optical fiber 2 to the beam 1 And a urethane resin which is a buffer material having a low rate. Further, the surface of the beam 1 is coated with a urethane resin having a thickness of about 1 mm, and the optical fiber 2 is attached thereon.

【0024】ここで、本実施の形態の有効性を示す実験
結果について説明する。図2は、図1で示した本実施の
形態での実験結果を示すグラフである。同図に示すよう
に、梁1の左端からの距離とひずみとの関係を示し、図
6と同様に梁1の左端を横軸の原点とし、載荷荷重が7
t、8t、11tの場合について、梁1に発生したひず
みの値を荷重が5tの場合を基準として示している。
Here, experimental results showing the effectiveness of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a graph showing experimental results in the present embodiment shown in FIG. As shown in the figure, the relationship between the distance from the left end of the beam 1 and the strain is shown, and the left end of the beam 1 is taken as the origin of the horizontal axis and the load is 7
For t, 8t, and 11t, the value of the strain generated in the beam 1 is shown based on the case where the load is 5t.

【0025】また、図中の実線および点線は、光ファイ
バから求められたひずみ分布を示す。□、△、○は、梁
1の上面に取り付けられたひずみゲージ(図示せず)に
よって測定されたひずみの値を示す。■、黒三角、●
は、梁1の下面に取り付けられたひずみゲージ(図示せ
ず)によって測定されたひずみの値を示す。なお、ひず
みゲージの設置位置は図4の場合と同じであり、同様に
図示しない鉄筋計も取り付けてある。
The solid and dotted lines in the figure show the strain distribution obtained from the optical fiber. □, Δ, and ○ indicate the values of strain measured by a strain gauge (not shown) attached to the upper surface of the beam 1. ■, black triangle, ●
Indicates the value of strain measured by a strain gauge (not shown) attached to the lower surface of the beam 1. The installation position of the strain gauge is the same as that in FIG. 4, and a rebar gauge (not shown) is also attached.

【0026】さて、図2から明らかなように、梁1の上
面においてはひずみゲージの測定値と光ファイバ2の測
定値は、ほぼ一致していることがわかる。一方、下面に
おいては、荷重8tで梁1にクラックが生じているため
応力解放が生じ、場所によっては7tの場合よりも8t
および11tの場合の方がひずみの値が小さくなってい
る。しかし、光ファイバ2の測定値は、クラックが生じ
る前の7tにおいては、ひずみゲージの値とほぼ一致し
ている。また、クラックが発生した8t以降において
も、上面同様に荷重の増加にともなって各位置でのひず
みの値も増加していることがわかる。
Now, as is apparent from FIG. 2, on the upper surface of the beam 1, the measured value of the strain gauge and the measured value of the optical fiber 2 are almost the same. On the other hand, on the lower surface, stress is released because the beam 1 is cracked by the load of 8 t, and depending on the location, the stress is reduced by 8 t compared to the case of 7 t.
And 11t, the value of the strain is smaller. However, the measured value of the optical fiber 2 substantially coincides with the value of the strain gauge at 7t before the crack occurs. Further, it can be seen that the strain value at each position also increases with the increase in the load, similarly to the upper surface, after 8t at which the crack occurred.

【0027】ここで、光ファイバによる下面でのひずみ
の値と、鉄筋計のひずみの値から推定された下面に発生
したひずみの値と比較するため、各荷重について、載荷
点におけるひずみの値をそれぞれ図3に示す。
Here, in order to compare the value of the strain on the lower surface due to the optical fiber with the value of the strain generated on the lower surface estimated from the value of the strain of the rebar meter, the value of the strain at the loading point was determined for each load. Each is shown in FIG.

【0028】図3においては、●が鉄筋計の値から推定
された下面のひずみの値、□が光ファイバによる測定
値、黒三角がひずみゲージによる測定値を示している。
鉄筋計の値から推定された下面のひずみの値と、下面に
設置されたひずみゲージの値は、7tまでは同様の値を
示しており、ひずみゲージによって正確に測定されてい
ることがわかる。
In FIG. 3, ● represents the value of the strain on the lower surface estimated from the value of the rebar gauge, □ represents the value measured by the optical fiber, and the black triangle represents the value measured by the strain gauge.
The value of the strain on the lower surface estimated from the value of the rebar gauge and the value of the strain gauge installed on the lower surface show the same value up to 7 t, which indicates that the strain gauge accurately measures.

【0029】しかし、ひずみゲージの値は8t以降では
クラックの影響によってほとんど変化がなく、ひずみゲ
ージによって正確に測定されていないことがわかる。鉄
筋計から推定された下面におけるひずみの値と、光ファ
イバによる下面のひずみの値は7tまでは同様の値を示
している。
However, it can be seen that the value of the strain gauge hardly changes after 8 t due to the effect of the crack, and the value is not accurately measured by the strain gauge. The value of the strain on the lower surface estimated from the rebar meter and the value of the strain on the lower surface due to the optical fiber show the same value up to 7t.

【0030】また、クラックが生じた8t以降は傾きは
異なるが、どちらも荷重に対して直線的な変化をしてい
ることがわかる。このことから、クラックが生じるまで
は光ファイバによるひずみの値はほぼ正確であることが
わかる。そして、クラックが生じた後については、実際
に発生しているひずみの値は光ファイバのひずみの値か
ら比例計算によって求めることができる。
Further, it can be seen that the inclination is different after 8t when the crack occurs, but both change linearly with the load. From this, it can be seen that the value of the strain due to the optical fiber is almost accurate until the crack occurs. Then, after the crack has occurred, the value of the strain actually occurring can be obtained from the strain value of the optical fiber by a proportional calculation.

【0031】すなわち、光ファイバを用いることによっ
て梁表面におけるひずみ分布を空間的に連続して求める
ことができた。ここでは、ひずみゲージをコンクリート
梁に設置したため、クラックの発生の有無を発見するこ
とができた。実際の測定において、光ファイバの値のみ
からクラックの発生の有無を判断することは、困難であ
ると考えられる。
That is, by using the optical fiber, the strain distribution on the beam surface could be continuously obtained spatially. Here, since the strain gauge was installed on the concrete beam, it was possible to discover whether cracks occurred. In actual measurement, it is considered difficult to determine whether or not a crack has occurred from only the value of the optical fiber.

【0032】しかし、本実施の形態の結果からもわかる
ようにクラックが発生した後のひずみの値はクラック発
生前よりも大きくなること、および、構造物の材料によ
って降伏応力の際のひずみの値はほぼ正確にわかってい
ることから、その値と光ファイバの測定値とからクラッ
ク発生の有無を推定することが可能であると考える。以
上から、本実施の形態を用いることにより、クラックの
発生の有無に関わらず真のひずみ分布を空間的に連続し
て求めることができた。
However, as can be seen from the results of this embodiment, the value of the strain after the occurrence of the crack is larger than that before the occurrence of the crack, and the value of the strain at the time of the yield stress depends on the material of the structure. Since is known almost exactly, it is considered that it is possible to estimate the presence or absence of crack occurrence from the value and the measured value of the optical fiber. As described above, by using the present embodiment, the true strain distribution could be continuously obtained spatially regardless of the presence or absence of cracks.

【0033】なお、本実施の形態では、緩衝部材として
ウレタン樹脂を用いたが、構造物よりも降伏応力が高く
かつ光ファイバよりも弾性率の小さい材料であれば、そ
の他の材料を用いてもかまわない。例えば、エポキシ樹
脂やシリコーンゴム等を用いていも同様の結果を得るこ
とができた。また、光ファイバの被覆がコンクリートよ
り降伏応力の高いUV(紫外線)硬化型樹脂等の感光性
樹脂の場合にも、同様の結果を得ることができた。さら
に、梁1の表面を上記の緩衝部材でコーティングしてや
ってもよく、梁1の表面に溝を形成してその中に光ファ
イバ2を固定してやってもよい。上記ではコンクリート
構造物について例を示したがこれに限られるものではな
く、橋、船舶等の構造物に本発明を適用することがで
き、大きさについても上記のものに限られるものではな
い。
In this embodiment, urethane resin is used as the cushioning member. However, any other material having a higher yield stress than the structure and a smaller elastic modulus than the optical fiber may be used. I don't care. For example, similar results could be obtained using epoxy resin or silicone rubber. Similar results could be obtained when the optical fiber was coated with a photosensitive resin such as a UV (ultraviolet) curable resin having a higher yield stress than concrete. Further, the surface of the beam 1 may be coated with the above-described cushioning member, or a groove may be formed on the surface of the beam 1 and the optical fiber 2 may be fixed therein. In the above, an example was given of a concrete structure, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to structures such as bridges and ships, and the size is not limited to the above.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、試験部
材にクラックが発生しても光ファイバがちぎれることな
く試験部材表面におけるひずみ分布を容易に測定するこ
とができる。また、試験部材内に鉄筋計等を埋め込む必
要がないため、すでに構築された試験部材においても容
易にひずみ分布を測定することができる。さらに、本発
明を、橋、船舶、場所打ちコンクリート杭等の構造物に
適用しても効果的である。
As described above, according to the present invention, even if a crack occurs in the test member, the strain distribution on the surface of the test member can be easily measured without breaking the optical fiber. Further, since it is not necessary to embed a reinforcing bar or the like in the test member, it is possible to easily measure the strain distribution even in the test member already constructed. Furthermore, the present invention is also effective when applied to structures such as bridges, ships, cast-in-place concrete piles, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一つの実施の形態を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention.

【図2】 図1で示した本実施の形態での実験結果を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing experimental results in the present embodiment shown in FIG.

【図3】 光ファイバ1による下面でのひずみの値と、
鉄筋計6aのひずみの値から推定された下面に発生した
ひずみの値と比較するためのグラフである。
FIG. 3 shows the value of strain on the lower surface of the optical fiber 1 and
It is a graph for comparing with the value of the strain generated in the lower surface estimated from the value of the strain of the rebar gauge 6a.

【図4】 従来例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional example.

【図5】 図4に係る梁1を示す断面図である。5 is a sectional view showing the beam 1 according to FIG.

【図6】 図4に係る梁1による単純梁強度試験の結果
を示すグラフである。
6 is a graph showing a result of a simple beam strength test using the beam 1 shown in FIG.

【図7】 ひずみゲージおよび鉄筋計の測定結果と、鉄
筋計から得られた数値に基づいて推定した表面における
ひずみとを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing measurement results of a strain gauge and a rebar gauge, and strain on a surface estimated based on numerical values obtained from the rebar gauge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…梁、2…光ファイバ、3…支点、4…載荷点、5…
ひずみゲージ、6,7…鉄筋、6a…鉄筋計、8…B−
OTDR。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Beam, 2 ... Optical fiber, 3 ... Support point, 4 ... Loading point, 5 ...
Strain gauge, 6,7 ... Rebar, 6a ... Rebar gauge, 8 ... B-
OTDR.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成瀬 央 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Naka Naruse 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試験部材の表面に、前記試験部材よりも
降伏応力が高くかつ光ファイバよりも弾性率の小さい緩
衝部材を介して前記光ファイバを固定し、 この光ファイバのひずみ分布に基づいて前記試験部材の
ひずみ分布を求めることを特徴とするひずみ分布測定方
法。
1. An optical fiber is fixed to a surface of a test member via a buffer member having a higher yield stress than the test member and a smaller elastic modulus than the optical fiber, and based on a strain distribution of the optical fiber. A strain distribution measuring method, wherein a strain distribution of the test member is obtained.
【請求項2】 請求項1において、 前記試験部材に溝を形成し、この溝の中に前記光ファイ
バを設置することを特徴とするひずみ分布測定方法。
2. The strain distribution measuring method according to claim 1, wherein a groove is formed in the test member, and the optical fiber is installed in the groove.
【請求項3】 請求項1において、 前記緩衝部材は、ウレタン樹脂で形成されていることを
特徴とするひずみ分布測定方法。
3. The strain distribution measuring method according to claim 1, wherein the buffer member is formed of urethane resin.
【請求項4】 請求項1において、 前記緩衝部材は、エポキシ樹脂で形成されていることを
特徴とするひずみ分布測定方法。
4. The strain distribution measuring method according to claim 1, wherein the buffer member is formed of an epoxy resin.
【請求項5】 請求項1において、 前記光ファイバを、前記試験部材よりも降伏応力が高く
かつ前記光ファイバよりも弾性率の小さい被覆部材で覆
ってから、前記試験部材の表面に固定することを特徴と
するひずみ分布測定方法。
5. The optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber is covered with a covering member having a higher yield stress than the test member and a smaller elastic modulus than the optical fiber, and then fixed to a surface of the test member. A strain distribution measuring method.
【請求項6】 請求項5において、 前記被覆部材は、ナイロンで形成されていることを特徴
とするひずみ分布測定方法。
6. The strain distribution measuring method according to claim 5, wherein the covering member is formed of nylon.
【請求項7】 請求項5において、 前記被覆部材は、紫外線硬化型樹脂で形成されているこ
とを特徴とするひずみ分布測定方法。
7. The strain distribution measuring method according to claim 5, wherein the covering member is formed of an ultraviolet curable resin.
【請求項8】 請求項1において、 前記試験部材を、前記試験部材よりも降伏応力が高くか
つ前記光ファイバよりも弾性率の小さい被覆部材で覆っ
てから、前記試験部材の表面に前記光ファイバを固定す
ることを特徴とするひずみ分布測定方法。
8. The optical fiber according to claim 1, wherein the test member is covered with a coating member having a higher yield stress than the test member and a smaller elastic modulus than the optical fiber, and then the surface of the test member is covered with the optical fiber. A strain distribution measuring method, characterized by fixing
【請求項9】 請求項1において、 前記光ファイバに光パルスを入射し、 前記光ファイバの長手方向に発生するブリルアン散乱光
の前記長手方向における分布を測定し、 前記ブリルアン散乱光により前記長手方向に沿った前記
光ファイバのひずみ分布を測定し、 前記光ファイバのひずみ分布から前記試験部材のひずみ
分布を求めることを特徴とするひずみ分布測定方法。
9. The optical system according to claim 1, wherein an optical pulse is incident on the optical fiber, and a distribution of the Brillouin scattered light generated in the longitudinal direction of the optical fiber in the longitudinal direction is measured. Measuring the strain distribution of the optical fiber along the line, and obtaining the strain distribution of the test member from the strain distribution of the optical fiber.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103268397A (en) * 2013-04-25 2013-08-28 长安大学 Fast evaluation method for PR (reinforced concrete) simple T-girder bridge load capacity based on crack height
CN105116133A (en) * 2015-03-13 2015-12-02 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 Device and method for monitoring concrete stress
CN105696635A (en) * 2016-04-05 2016-06-22 王永洪 Device for testing internal force of body of prestressed pipe pile with embedded stressed reinforcing steel bars
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CN111006603A (en) * 2019-12-24 2020-04-14 石家庄铁道大学 Steel bar stress strain gauge

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