分布型光センシングによる構造ヘルスモニタリングシステムの構築

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360228
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 呉 智深 茨城大学, 工学部, 教授 (00223438)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 功一 茨城大学, 工学部, 教授 (20302325) ; 原田 隆郎 茨城大学, 工学部, 助手 (00241745) ; 佐々木 豊 茨城大学, 工学部, 教授 (90225897) ; 横田 浩久 茨城大学, 工学部, 講師 (30272115)
• Keywords: 都市インフラ構造物 / 構造ヘルスモニタリング / 分布型光センシング / BOTDR / FBG / 損傷検知 / 実時間的診断システム / ワイヤレスセンシング

Research Abstract

本研究では、BOTDR分布型および多点型FBG光センシング技術をはじめ、各種光センシング技術の分布計測性状を検討した上で、それらによる都市インフラの構造ヘルスモニタリング手法を開発した。第2年度においては次の成果が得られている。(1)BOTDR光分布型センシングに関する基礎的な検討結果を踏まえ、RCおよびPC曲げ供試体を用いた実験により、BOTDRの精度向上手法、BOTDRとFBG多点型センシングを融合したモニタリング手法およびリモートモニタリング手法に関する検討を行った。(2)前年度に実施したBOTDRやFBG光センシングに関するFRP補強されたPC桁橋のセンシングを行うためのモデル実験、また、海外におけるBOTDR手法とETDR手法による梁-柱接合構造体のひずみ分布、ひび割れおよび圧縮損傷の分布センシング能力に関する比較実験などのデータ解析を行い、各種光分布計測に関する原理的究明および有効性をまとめた。(3)FBG多点型センシング手法に関して、コンクリート構造物などに適用するための長ゲージセンサを考案し、構造物の劣化検知能力や各種動的性状を有する構造体の動的同定能力を向上させる手法を開発した。(4)コンクリートトンネル覆工のひび割れ、圧縮劣化性状などの非線形性を表現した逆解析手法に関するモデル構築を行うとともに、分布型光センシングおよびFBG多点型センシングによる取得データを入力値としたNNによる劣化同定手法の同定能力の向上を図った。(5)BOTDRおよびFBG時間的および空間的分布センシングデータの集計・処理システムの構築を行い、ひび割れ解析手法、構造分散同定およびニューラルネットワーク大規模解析手法を発展し、静的ひずみやひび割れ分布、動的応答データを用いた診断解析手法を構築した。

Research Products

• [Journal Article] Failure Mechanism of Deformed Concrete Tunnel Linings with a Cave (2005)
  • Author(s): He, W., Wu, Z.S.
  • Journal Title: Journal of Structural Engineering 51A Pages: 1359-1367
• [Journal Article] Distributed Strain measurement of a large-scale reinforced concrete beam-column assembly under cyclic loading (2005)
  • Author(s): Chen, G., Xu, B., McDaniel, R.D., Ying, X., Pommerenke, D.J., Wu, Z.S.
  • Journal Title: Proceedings of SPIE International Symposium on Smart Structures and Materials (印刷中)
• [Journal Article] Characterization of long-gage fiber optic sensors for structural identification (2005)
  • Author(s): Li, S.Z., Wu, Z.S.
  • Journal Title: Proceedings of SPIE International Symposium on Smart Structures and Materials (印刷中)
• [Journal Article] Post-Earthquake Damage Identification Using Exiting Vibration Time Series with Neural Networks (2005)
  • Author(s): Xu, B., Wu, Z.S., Yokoyama, K.
  • Journal Title: Smart Materials and Structures (印刷中)
• [Journal Article] Performance of Neural Networks Based Damage Identification Strategy for Noise Polluted Responses (2004)
  • Author(s): Xu, B., Li, S.Z., Wu, Z.S., Yokoyama, K.
  • Journal Title: Proceedings of International Symposium on Network and Center-Based Research for Smart Structures Technologies and Earthquake Engineering Pages: 85-90
• [Journal Article] A Novel Neuro-Computing Strategy for Damage Evaluation Using Forced Vibration Time Series (2004)
  • Author(s): Xu, B., Chen, J., Wu, Z.S., Yokoyama, K.
  • Journal Title: Proceedings of 7th International Conference on Motion and Vibration Control
• [Journal Article] Soft Computing Strategies for Decentralized and Localized Identification and Control of Large-Scare Structure with Neural Networks (2004)
  • Author(s): Su Z.S., Xu, B., Chen, J.
  • Journal Title: Proceedings of China-Japan-U.S. Symposium on Structural Health Monitoring and Control
• [Journal Article] Distributed Sensing Technologies for Monitoring FRP-Strengthened Structures (2004)
  • Author(s): Wu, Z.S., Yang, C.Q.
  • Journal Title: Proceedings of North American Euro Pacific Workshop for Sensing Issues in Civil Structural Health Monitoring
• [Journal Article] Direct Identification of Structural parameters from Dynamic Responses with Neural Networks (2004)
  • Author(s): Xu, B., Wu, Z.S., Chen, G., Yokoyama, K.
  • Journal Title: Engineering Applications of Artificial Intelligence 17 Pages: 931-943
• [Journal Article] An Experimental Study on Measurement Characteristics of BOTDR for Structural Health Monitoring (2004)
  • Author(s): Wu, Z.S., Shi, B., Harada, T., Ishii, T., Xu, B.
  • Journal Title: China Civil Engineering Journal Vol.37
• [Journal Article] Failure Mechanism of Deformed Concrete Tunnels Under Plastic Ground Pressure (2004)
  • Author(s): He, W., Wu, Z.S.
  • Journal Title: Journal of Applied Mechanics Vol.7 Pages: 1203-1212