2020 Fiscal Year Research-status Report
弾性波の伝播特性を利用した橋梁用免震ゴム支承の健全性評価指標の開発
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20K04672
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
川崎 佑磨 立命館大学, 理工学部, 准教授 (90633222)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 橋梁用免振ゴム支承 / 健全性評価 / 非破壊試験法 / AE法 / 弾性波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゴム内部の損傷・劣化が存在するゴム支承に対して、地震による巨大な水平力などの衝撃力が作用した場合、その損傷・劣化箇所に応力集中して破断する可能性がある。また、地震後にゴム支承がどの程度損傷を受けたか、を評価する手法が確立されていない。その課題に対して非破壊試験法であるAE法を利用して弾性波検出を行い、ゴム支承の健全性評価を試みる。しかし、ゴム支承は鋼板とゴムが積層された構造であるため、弾性波伝播経路などの特徴は一般的な単層材料とは異なると考えた。その課題に対して、①弾性波伝播挙動を解析的に把握して、ゴム支承内部の損傷を評価可能な波形を検出することが可能か、②ゴム支承内部を伝播する弾性波が鋼板の影響をどの程度受けるか、の2点について解析的・実験的検討を行った。
その結果、解析的検討では、ゴム支承内部および外部に疑似損傷を設けて様々なケースで検討を行った。その結果、弾性波到達時間や検出波形の比較により、ゴム支承内部の損傷有無、損傷箇所を評価できる可能性を示した。特に、内部損傷がセンサ間に存在する場合、対面する位置に設置したAEセンサの検出波形において波形の対称性が崩れること、内部損傷によって反射した弾性波は外部損傷の反射よりも早く到達すること、がわかった。
実験的検討では、ゴム支承内部に設けた疑似損傷の上、下、上下に鋼板を挿入して疑似損傷から得られた弾性波を用いて位置標定解析を行った。その結果、ゴム支承内部に鋼板が設置されることで、鋼板が設置されない場合と比較して位置標定精度が20%～30％程度低下することがわかった。これは、鋼板による弾性波の反射により、検出された弾性波の到達時間や波形の減衰が影響していることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度の前半期は、コロナ禍の影響で室内実験の開始や実験資材の作製・搬入が大幅に遅れたため、当初予定していた実験の全てを完了させることができなかった。一方で、解析的検討については、概ね予定通り実施ができた。2020年度に実施できなかった実験的検討は、2021年度に実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず2020年度に遅れていた検討項目について、最初に進めることを考えている。次に、予定通り、検出した弾性波の各種パラメータを利用した健全性評価指標の構築を目指す。そのための実験資材は少しずつ作製・完成・搬入されており、問題なく進展できる状況である。検討する実験として、「せん断変位なし」の新品のゴム支承でAE計測を行い、その後、せん断変位100％、200%、300%をそれぞれ与えたゴム支承で再度AE計測を行い、せん断変位量に伴った弾性波のパラメータを確認する予定である。
解析的検討では、同様の条件を模擬したケースで解析を行う予定をしている。また、解析で検討しやすいケースについても実験で模擬できるように検討中である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で実験的検討がやや遅れていることから、当該年度に余剰が生じた。翌年度は当該年度分の実験的検討も含めた計画をしていることから、余剰分をその使用に充てる計画である。
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