弾性波の伝播特性を利用した橋梁用免震ゴム支承の健全性評価指標の開発
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20K04672
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
川崎 佑磨 立命館大学, 理工学部, 准教授 (90633222)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 橋梁用免振ゴム支承 / 健全性評価 / 非破壊試験法 / AE法 / 弾性波 / 橋梁用免震ゴム支承 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の概要は、近年報告されている橋梁用ゴム支承の破断や経年劣化、地震後の残存耐力推定を可能とするための、非破壊検査による健全性評価指標の作成を目指すものである。特に、ゴム支承内部で発生・伝播する弾性波の健全性評価にAE法を利用する。AE法では、検出した弾性波の波形の各種パラメータを取得することができる。そこで、ゴム支承の損傷評価に対して有効な特徴量の把握、数値解析、実験を行う。また、実際に使用されるゴム支承の室内実験や現地測定を通じて、弾性波パラメータを利用した健全性評価指標の構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震時の過大なせん断変形による損傷や、交通振動などの経年による劣化によってゴム支承内部にはひび割れなどの欠陥が生じる。これらの欠陥を内在した状態で、再度地震などによる課題なせん断変形を受けると、そのひび割れに応力が集中して破断する可能性がある。ゴム支承の外観からこれらの損傷を評価することは極めて難しく、ゴム支承が絶縁体であるため電気化学的な評価も困難である。そこで、非破壊試験法の中でも弾性波を検出することで材料の損傷評価が可能なAE（アコースティックエミッション）法を利用して、ゴム支承内部の損傷を評価して、健全性評価指標を作製することを試みた。2021年度には、ゴム支承の種類としてRB、LRB、HDRを用いて、せん断変形を0、100、200、300％加振した後に、繰返し圧縮載荷試験を行い、AEモニタリングによる評価を行った。その後、供試体を切断して、内部の損傷状態とAE法による非破壊評価の相関を試みた。RBではせん断ひずみの増加に伴ってAEヒット数、AEエネルギー、最大振幅値、RMSに増加傾向が見られ、断面観察の結果からも損傷の増加が確認された。LRBではせん断ひずみの増加に伴ってAEヒット数、RMSの減少傾向が見られたものの、断面観察の結果からその原因と考えられる鉛プラグの変形が確認された。HDRではせん断ひずみの増加に伴ってAEヒット数、AEエネルギー、RMSの減少傾向が見られた。これらより、RBにおいてはAE計測結果と断面観察結果がある程度一致しており、LRBにおいても断面観察結果によってAE計測との相関を確認することができた。また、AEヒット数、AEエネルギー、最大振幅値、RMSは損傷評価指標として有効であることがわかった。数値解析では、機械学習を用いて、得られたAE波形の健全時と異常時の判定を行った。いくつかのケースで異常判定が可能であることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍による実験遅延もほぼ解消できた。実験的検討では現地計測を2箇所実施し、HDRの載荷実験もほぼ完了することができた。解析的検討でも、課題であった健全時のデータと異常時のデータを収集することができ、いくつかのケースで解析結果をまとめることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
HDRの実験的検討で、与えるせん断ひずみ量の増加を計画していたが、一部の実験が完了しなかった。そのため、今後はその実験を進めるとともに、AEモニタリング結果と切断後の観察結果から健全性評価指標の開発を進めていく。
解析的検討では、機械学習のための正常データのさらなる増加を試みて、より精度の高い異常判定が可能か検討する。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
