2015 Fiscal Year Research-status Report
道路付属物を対象とした簡易・定量的な健全性評価手法の開発と実証試験
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15K06192
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
佐伯 昌之 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70385516)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 隆浩 名古屋大学, 情報科学研究科, 研究員 (30726146) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 精密小型加振機 / 道路標識 / 振動実験 / 温度補正 / 常時モニタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，申請者が開発を進めてき精密小型加振機を用いた構造センシング手法を，道路標識柱などの道路付属物に適用し，簡易・定量的に健全性を把握するための検査技術を開発することである．また，同時にMEMS加速度計による応答モニタリングを行い，ビッグデータ解析による異常検知技術の開発にも取り組むことを目的とする．H27年度の研究計画では以下の3つの課題に取り組むことになっていた．
1. 道路標識柱の設置：本学キャンパス内に実際の道路に設置されているものと同じ道路標識を設置し，振動実験を行った．実際には，H26年度に同じ道路標識を設置して，実験を先行させていた．新たに科研費で建て替えが可能となったことから，以前の道路標識に意図的に損傷を与え，振動実験を行うことができた．
2. 精密小型加振機を用いた加振実験と，有限要素モデルの構築：道路標識を有限要素モデルで表現した．片持ち梁に調和点加振が作用する場合のグリーン関数の解析解を求め，有限要素モデルの解と比較したところ，良好な結果が得られた．また，設置した道路標識に対して，精密小型加振機を用いた振動実験を実施し，グリーン関数を推定した．この実験で得られたグリーン関数を説明するような有限要素モデルのパラメータは求めることができなかった．
3. 常時微動による振動の連続モニタリング：道路標識は気象条件によって振動特性が変化するため，常時でどの程度応答が変化するかを把握するため，定期的に常時微動を計測した．H28年度の計画ではMEMS加速度計を用いたモニタリングシステムを開発することを予定しているため，この実験では候補となるMEMS加速度計と同じものを使用して，1日2分程度の連続データを数か月に渡って収録した．汎用のデータロガーを用いたマニュアル計測であったため，休日や雨天時にはデータが欠損しているものの，十分なデータが得られたものと考えている．
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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
上記の1.～の3.の研究項目について，進捗状況をまとめる．
項目1.の道路標識の設置は当初予定よりも進んでおり，追加の実験も行えているため，順調に進展していると言える．
項目2.の有限要素モデルの構築は，当初予定よりも遅れており，今だ有限要素モデルの構築は完了していない．一方で，H28年度に開始する予定だった逆解析手法の検討を前倒しでH27年度中に開始している．有限要素モデルの完成を待っていると，研究計画に影響を及ぼすと考えたための措置で，H28年度中も上記のモデルの構築と逆解析手法の開発を同時並行で進める予定である．よって，おおむね順調に進展していると考えた．
項目3.の常時微動のモニタリングは，当初予定通りに進み，当初予想した通りの知見も得られている．このお陰で，予定通りにH28年度のモニタリングシステムの開発を進めることができる．
以上のことから，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画ではH28年度以降の研究計画として以下の4.～6.を挙げていた．本年度は，予定通り，以下の項目について研究を進める．
4. 道路標識の構造状態を変化させての加振実験：H27年度中に道路標識に損傷を与え加振実験を行っている．その実験では，損傷を与えたにも関わらず固有振動数が高くなるなどの不可思議な現象も起きている．その後の研究の結果，雨が降った後に実験を繰り返すと，予想と異なる挙動をすることが分かってきた．H28年度も同じように振動実験を繰り返し，様々な状況下での振動実験の応答変化を考察する．
5. 有限要素モデルを用いた異常個所の逆解析：当初計画では，既に有限要素モデルが完成しているはずであるが，未完成であるため，まずはこれを継続する．基本的には，境界条件をどうするかという問題である．まずは，基礎のコンクリートの応答を計測し，実際にどのように運動しているのかを把握する．また，基礎のコンクリートと地盤のカップリングの問題についても考察し，受動土圧の場合のみ抵抗力を発揮するようなモデルも考える．他方，モデル化と同時に固定端の有限要素モデルを用いて逆解析手法の検討を進める．既に遺伝的アルゴリズムを用いた逆解析手法の構築には着手している．問題は独立な情報の取得方法になることから，様々な実験条件・センサ配置・目的関数を試み，パラメータが独立に動くような条件を求める．
6. 実現場に適用できる加速度無線センサの開発：H27年度の実験で使用したMEMS加速度計を用いて加速度無線センサを開発する．既に業者とは打合せが終わっており，見積りも取得しており，直ちに発注する．今年前半には設計および試作機が完了する予定である．のファームウェアは研究室で開発することにしており，学内に設置している道路標識にシステムを固定し，常時モニタリングを試みる予定である．
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| Causes of Carryover |
国際学会での発表を想定して予算を申請していたが，実際に参加した国際学会は国内で行われたため，想定よりも旅費を安く抑えることができた．また，H27年の5月時点で分担者であった名古屋大学の大谷氏（H27年11月に転職のため分担者を辞退）は，大学での予算執行に間に合わず，別予算からの支出になったため，未使用分が出た．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の通り旅費として未使用分が出たが，本年度は想定よりもセンサ開発に費用が必要そうなので，そちらに振り向けることを考えている．また，国際学科にも積極的に参加したいと考えている．
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