Development of condition evaluation system for steel structures considering redistribution of stress caused by damage progression

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H02222
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐々木 栄一 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40311659)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 鋼構造物 / 腐食損傷 / 応力再分配 / 状態把握

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，鋼構造物の維持管理上重要な現有性能等の状態把握を行うことを目的として，①損傷進行に伴う応力等の状態変化特性の解明，②状態変化による耐荷力への影響の検討，③状態変化の検出方法に関する検討，④現場実験による鋼橋梁部位への適用性の検証，⑤点検時の簡易計測法としてのシステム構築，⑥効果的な損傷補強対策に関する考察を実施している．2020年度は，2019年度の検討を踏まえ，橋梁現場での計測等を開始するとともに，以下の内容について検討を行い，2021年度での取りまとめに向け検討を行った．
（５） 渦電流を用いた鋼部材の状態把握システムの構築（テーマ③）：申請者が提案する鋼部材の腐食状態分析手法（さび厚，残存板厚同時分析）と応力計測方法を統合しより効率的な計測法とするため，同一計測点で同じコイルにより実施できるよう，コイル諸元・コイル構造について解析的な検討を行い，適した構造等について考察するとともに，システム構成について検討した．
（６） 疲労損傷による応力状態変化に関する検討（テーマ①，テーマ③）：疲労損傷を有する鋼部材においては，亀裂部付近での残留応力，死荷重応力の低減，活荷重応力分の変化等，周辺での応力変動が予想される．この挙動について各種溶接継手を対象として，実大橋梁における応力レベルを踏まえ，継手試験体を用いた解析・実験により分析を行った．現在，引き続き，2021年度に向けて，載荷，疲労試験を進め，おり，亀裂発生に伴う応力再分配のデータ取得を行う．
（７） 点検時の簡易計測法としてのシステム構築（テーマ⑤）：（５）で提示した状態把握システムをポータブルに構築するため，モニタリングポイントの設定方法について，解析的な検討結果を踏まえて考察した．トラス橋梁を対象とした場合に床桁などをモニタリングポイントとすることなどの有効性を確認した．実際の橋梁への適用などの検討を進める．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2020年に実施を予定していた検討内容について，予定した形で検討を進めていると考えられる．一部，実験的な検討が継続的に実施予定となっているが，現場への適用など当初予定より早く進んでいるテーマもあり，全体としては，順調に進められていると考えられる．

Strategy for Future Research Activity

本研究で提案している，さび厚，板厚計測と応力計測の効率的な実施のためのシステム構築をよりポータブルにし現場適用の高いものとすることを目指すとともに，データ分析の面での高度化を図り，簡略化と高精度化のバランスを踏まえた検討を進めていきたいと考えている．