社会基盤構造物における合理的な常時モニタリング手法の開発的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560400
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小幡 卓司 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20214215)
• Keywords: 社会基盤構造物 / モニタリング / 維持管理 / 非接触動的変位測定 / 音響測定 / フラクタル次元解析

Research Abstract

本研究は、社会基盤構造物において今後急激に高まる維持管理に伴う健全度診断等のニーズに対応するために、一般的民生用技術を応用した合理的な常時モニタリング手法の確立を試みるものである。具体的には、非接触による動的変位計測ならびに構造物内を伝播する音響測定手法を開発し、IT技術を応用してデータを常時監視することにより、橋梁構造物の維持管理等を念頭においた廉価で扱いやすいモニタリングシステムの構築を行うことを目的とする。
音響測定に関しては、著者が開発中のDigital Audio Interfaceとダイナミックマイクを用いた、最大16Chまでの音響データの同時収録が可能なシステムを用いて、仮想的な損傷を与えた構造物モデルに対する多点同時計測を実施した。実験結果からは、本研究の音響モニタリングシステムは損傷に伴う構造物の音響特性の変化を捉えることが可能であると考えられる。さらに、得られた音響データに対してフラクタル次元解析を適用すれば、今後のデータの蓄積により損傷の定量的評価が行えると推定される結果が得られた。
次に、画像処理による非接触動的変位測定に関しては、複数台のカメラを完全同期させた上で画像の撮影、ターゲットの抽出、画像の2値化ならびに変位の計算まで一貫して行える手法の検討を行った。実験・解析結果から、MATLABを用いた撮影ならびに解析システムを用いることにより、複数台のカメラを用いた場合でも個々のカメラ間における位相遅れは発生せず、フレームレート30fpsを超えるモニタリングも可能であることが判明した。加えて、高速度カメラによる撮影実験では、最大400fpsまで撮影できることが確認され、概ね100Hz程度の振動数までの変位応答を正確に測定出来得るものと考えられる。したがって、社会基盤構造物のモニタリングにも適用が可能であると判断される。

Research Products

• [Publications] Takashi Obata: "Study on Damage Identification of Bridge Structure based on Sound Monitoring Data"Proceedings of the International Workshop on Structural Health Monitoring of Bridges / Colloquium on Bridge Vibration '03. 211-216 (2003)
• [Publications] 小幡 卓司: "橋梁構造物における損傷同定のための音響モニタリングシステムの開発について"第8回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集. 405-410 (2003)
• [Publications] 宮森 保紀: "画像処理とTCP/IP通信を用いた塔状構造物の遠隔セミアクティブ制振に関する一考察"第8回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集. 374-379 (2003)
• [Publications] 小幡 卓司: "鋼橋における音響モニタリング損傷同定システムの開発的研究"鋼構造年次論文報告集. 第11巻. 169-176 (2003)
• [Publications] 小幡 卓司: "PCカメラを用いた非接触多点変位計測システムについて"土木学会北海道支部論文報告集. 第60号. 100-101 (2004)