1997 Fiscal Year Annual Research Report
既存大規模脆弱構造物の健全性モニタリングとその知能化改造法に関する研究
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09044129
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
呉 智深 茨城大学, 工学部, 助教授 (00223438)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岑 章志 中国清華大学, 工学部, 教授
岩松 幸雄 福島工業高等専門学校, 校長 (10160136)
原田 隆郎 茨城大学, 工学部, 助手 (00241745)
沼尾 達弥 茨城大学, 工学部, 助教授 (90164649)
福澤 公夫 茨城大学, 工学部, 教授 (50165271)
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| Keywords | 既存大規模脆弱構造物 / 維持管理システム / 非破壊検査 / ハイブリッド炭素繊維補強材 / 環境適応性 / 健全性モニタリング / 知能化適応構造物 / 補修・補強・改造 |
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| Research Abstract |
本研究は既存大規模脆弱構造物の実態を調査することによって、耐震補強計画の支援システムおよび最適化維持管理システムの構築方法を検討すると共に,改造前の構造物に対するレーザーや赤外線技術および圧電セラミックスのセンサー・アクチュエータ作用を活用した非接触計測と改造後のハイブリッド炭素繊維シートやテンドンの環境適用性によるセンサ機能を統合することによって都市システムにおける大規模脆弱構造物内部の損傷場所・程度・寿命などの実時間計測・解析モニタリングシステムを構築すること,さらに実用化された適応制御システムの開発とハイブリッド繊維(FRP)シートやテンドンの適用設計による補強・改造部分のアクチュエータ(自己修復・減衰・靱性向上)機能の活用により構造物の知能化改造設計方法の確立を目指すものである。初年度の研究実績として,
1) 日本の神戸や茨城県および中国の北京・南京・広州における既存大型構造物の実態についての調査を行い,耐震補強計画の支援システムおよび最適化維持管理システムを構築するための基礎データを収集した.
2) 非接触レーザー振動計測システムを提案し,構造物に張り付けた炭素繊維シートの浮き・剥離の非破壊検査に適用すると共に,その有用性を検討した.
3) 赤外線技術を活用した熱イメージ法を発展し、コンクリート構造物における鉄筋腐食などの内部劣化場所を検出するための非破壊検査法を構築した.
4) 圧電セラミックスセンサー・アクチュエータ効果を利用したインピーダンス計測装置を開発すると同時に、その解析法の定式化を行った結果,構造内部亀裂の発生の前兆および進展状況などをモニタリングできることが確認できた.
5) 既存構造物の補強・改造部位にFRPシート接着補強工法から発展する緊張方法およびテンドン緊張工法に基づき,各種FRP材質,接着計画および緊張程度を活用した知能化改造設計を行うための理論体系を構築している.改造された部位の自己診断・自己修復(センサ・アクチュエータ)機能を定性的に確認した.
6) 炭素複合材料によって改造や補強された構造物の界面特性の制御および検査・診断手法の開発を行っている.
7) 改造や補強によって複合化された構造物の界面亀裂などを追跡するための破壊力学手法を開発している.
8) 有限要素・境界要素解析法による離散化逆解析手法および最適化問題の求解法として相互結合型ニューラルネットワークモデルを発展し,構造物の全体よび局部的,さらに静的および動的実測情報による一般化されたモニタリング情報解析システムと知的適応制御アルゴリズムに関する研究が推し進められている.
9) 今後,補強・改造された構造物の環境劣化・振動に関する知的環境適応制御システム性能評価実験装置の開発,構造劣化・構造特性の同定・診断の実施,実道路橋の健全性モニタリングを行い,各種実測データの蓄積に努めると同時に実測装置を実用化するために改良を行う.FRP補強材,接着樹脂,接着部位,改造構造の機能化の維持などについての信頼性,耐久性および寿命の予測手法を検討する.
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[Publications] 金沢 勝治, 呉 智深, 岩松 幸雄: "時系列信頼性解析による脆弱構造システムの破壊プロセスに関する研究" 土木学会第52回年次学術講演会・講演概要集. IA-150. 298-299 (1997)
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[Publications] 阿部 勇, 呉 智深, 高橋 学, 田名部 菊次郎: "圧電セラミックスのアクチュエータ特性による脆性体の破壊現象に及ぼす影響に関する実験的研究" 土木学会第52回年次学術講演会・講演概要集. V-137. 274-275 (1997)
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[Publications] 呉 智深, 周 平, 田名部 菊次郎, 西澤 修: "非接触レーザー振動計測システムによる炭素繊維シートの剥離の測定法に関する研究" コンクリート構造物の補強設計に関するシンポジウム論文集. (1998)
