ケーブル・トラス構造の部材軸力および曲げ剛性の同定法に関する基礎的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650475
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 頭井 洋 摂南大学, 工学部・土木工学科, 教授 (30236062)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 正治 摂南大学, 工学部・機械工学科, 助教授 (60180840) ; 波田 凱夫 摂南大学, 工学部・土木工学科, 教授 (30198379)
• Keywords: ケーブル構造 / 振動法による張力計測 / 曲げ剛性 / 振動同定 / 拡張カルマンフィルター / インパクトハンマー

Research Abstract

ニールセン橋や斜長橋などケーブルを用いた橋梁あるいはテンセグリティ構造などに使用される軸力部材の張力と部材曲げ剛性の同定法に関する基礎的研究として、インパクト加振を用いた同定手法の開発を行った。これらケーブル構造の架設工事では、部材軸力の管理が重要で、研究代表者らは、振動計測値より部材張力を算定する振動法による張力測定のための実用算定式を提案し、ケーブル張力と曲げ剛性を同時に推定できる方法として拡張カルマンフィルタを用いた同定手法を開発してきた。加振装置に反力型の電磁加振機を用い、1次ないし2次振動の固有振動数で正弦波加振した場合は、十分な加振力が得られるため、良好な結果を得ることができた。しかし、実構造への適用を考えると、反力型の電磁加振機の反力をとるための治具や足場が必要になり、実用上の問題が残されている。そこで、本研究では、架設工事への適用に容易なインパクトハンマーによる加振法を用いた場合にも適用できるよう同定手法を拡張し、模型実験装置を用いて、その精度を検証した。励起されたモードのうち、卓越モードに着目してバンドパスフィルターを通すことにより、ある程度の精度で、張力と曲げ剛性を同定できることを確認した。今後、部材に直接定着できる小型加振装置を開発し、加振装置の質量補正を考慮した軸力と曲げ剛性を同定する手法の開発、および、テンセグリティ構造への適用を図るため、圧縮部材の軸力に対しても、あらたに、収縮力の算定式および同定法の開発を目指す予定である。