2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fatigue damage detection system for steel bridge using MEMS sensor and piezoelectric element sensor
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20K14814
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
関屋 英彦 東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 准教授 (60743309)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 疲労損傷 / 鋼橋 / 圧電素子センサ / MEMSセンサ / 維持管理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鋼道路橋に生じる疲労損傷は，熟練点検員による目視点検においても見逃す恐れがあるほど発見が困難な上，急激な破壊である脆性破壊を引き起こす危険性があり，適切な維持管理が求められている．疲労損傷は初期段階にて発見することにより，グラインダー処理等の最小限の処置で対策できるケースも多い．実験室内における疲労試験では，溶接止端部近傍に箔ひずみゲージを貼付することによって，疲労損傷の発生および進展を検知することが可能である．しかし，箔ひずみゲージは消費電力が大きく，実橋梁における長期計測には適していない．
そこで本研究では，センサ部に電力を必要としない圧電素子センサを活用した鋼橋における疲労損傷検知システムの構築を目的としている． 2020年度は，供用中の実橋梁における現場計測を実施し，圧電素子センサを用いたひずみ計測の精度検証を実施した．この結果，ランダムな外力が作用する条件下であっても圧電素子センサにて疲労損傷の発生及び進展を検知できる可能性を示した．2021年度は，MEMSセンサ1台のみによる鋼橋の変位計測手法を検討した．2022年度は，圧電素子センサとMEMSセンサを用いて，供用中の鋼床版橋梁の現地計測を実施し，その計測データに基づき，疲労損傷検知の可能性に関して検討を行った．そして，2023年度は，圧電素子センサを用いた疲労試験を実施し，疲労き裂の発生および進展の検知における実用性を検証した．疲労試験体は鋼床版のデッキプレートと縦リブの溶接部を模擬した試験体である．その結果，実荷重に相当する荷重においても，圧電素子センサによる応答が確認でき，その検知可能性を示した．
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