2013 Fiscal Year Annual Research Report
苛酷な疲労環境下にある鋼道路橋のモニタリングを活用した統合管理システム
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25249063
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
三木 千壽 東京都市大学, 総合研究所, 教授 (20016645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白旗 弘実 東京都市大学, 工学部, 准教授 (40298013)
佐々木 栄一 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40311659)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 疲労 / モニタリング |
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| Research Abstract |
本研究は典型的な既存不適格問題である道路橋の疲労安全性確保の解決を目指して、最新のセンサリングとモニタリング技術を橋梁構造の点検と診断に統合した維持管理システムを構築するものである。
疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築：過去の疲労損傷事例について、疲労の外的要因とメカニズム、原因究明の手順と判断基準、応力測定とそれを用いた疲労度の照査などを、Web上のデータベースとして整理をした。統合維持管理システムを構成する、点検支援、診断支援コンサルテーションシステムのコアとなる。
疲労度診断を目的としたセンサーとモニタリングシステムの開発：新規の導入した振動台を用いて、我が国で入手可能な8タイプの加速度センサーについて、特に10Hz以下のレンジでの加速度計測の性能を確認した。今後、加速度を数値積分して得られる変位から活荷重動態測定（Weigh in motion）や変位誘起疲労の原因同定システムの開発を行う。
疲労亀裂が構造物の動的特性に及ぼす影響度検討：疲労亀裂の検出を目的としたモニタリングでのセンサーの特性や配置を検討する基礎資料として、橋梁構造に生じる可能性の高い疲労亀裂を想定し、詳細なFEM解析により、亀裂による固有振動数やモードの変化を検討した。
モニタリングデータから異常を検知するためのビッグデータ処理の検討：様々なタイプのセンサーから取得される膨大なデータから、構造物の変状のシグナルを検出する方法について、調査を開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
情報プラットフォームについては過去の損傷に関する情報収集と、データベースとしての有用性を高める目的で、Web上に構築しており、基本システムとしてはPukiWikiを用いている。センサーの性能確認は、振動台による、正弦波、実際の橋梁での実働変位波形、および様々な部位での変位をコンピュータにより構成したシミュレーション波形で実施している。センサーにより、特に低周波数帯での特性に大きな差があり、橋梁の健全度評価や損傷検知を目的としたモニタリングに適したセンサーの選定やセンサーの開発を目指している。これらの成果は、モニタリングシステムに発展する。
数値計算による疲労損傷が橋梁の構造動特性に及ぼす影響度の検討から、疲労亀裂が下フランジを切断するなどのレベルまで達しないと、全体構造の動特性に及ぼす影響は極めて小さいことが明らかになった。したがって、損傷を検知するには、橋梁の固有振動数の変化などからは難しく、損傷が生じる近傍にサンサーを配置するなどが必要となると考えられる。今後さらに検討を進める予定である。
以上の成果は本年9月の土木学会年次講演会で発表の予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
情報プラットフォームはさらに情報量を増やすとともに、統合維持管理システムの構築に進んでいく。PukiWikiを基本システムとしての構築は可能であり、利便性の高いシステムとなると考えている。
センサーとそれを応用したモニタリングシステムについては、今後、実際の橋梁での適用性の検討に入る。加速度センサーのみでは変位モードの同定には限界があると思われることから、今後、ジャイロによる角度データの活用も考えていく。
疲労の早期発見を目的としたモニタリングについては、亀裂発生の可能性の高い位置の特定と、それに適したセンサーの適用が必須と考えられ、それに向けての研究を進める。疲労亀裂から脆性破壊への移行を防止するためのモニタリングについては、これまでの成果から、ほぼ目途が立っている。
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