2014 Fiscal Year Annual Research Report
高密度スマートセンサアレイとアクティブセンシングによる橋の健全度診断の実用化
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25870025
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮森 保紀 北見工業大学, 工学部, 准教授 (00363383)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 構造ヘルスモニタリング / スマートセンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
橋のモニタリングデータに基づいて損傷や劣化の程度や位置を同定する構造ヘルスモニタリングについて、低コストで無線化された｢スマートセンサー｣を高密度に配置し、振動形状の微小な変化を検出することで健全性診断に活用するシステムを構築し、橋のヘルスモニタリング技術の実用化を目指す。
初年度の平成25年度は、実験室規模の解析モデルと実験供試体を製作し、解析モデルについては固有振動解析を実施し、モード振幅の積算から損傷指標を求め、それを実験により再現して損傷検出の精度を検討した。また、次年度に実験を行う実際に損傷を受けた橋梁を対象として、予備測定を行った。
最終年度である平成26年度においては、スマートセンサーを用いた多点振動測定と損傷位置同定の実構造物での検証として、損傷した横断歩道橋で実験を行った。対象橋梁は片側の主桁に亀裂および変形を生じていた。実験は補修前の損傷した状態での振動測定を最初に行い、補修後にも同様の振動測定を行った。取得した振動データから固有振動数と3次元の固有振動モードを求めた。使用したセンサーはスマートセンサーシステムImote2でありセンサーは片側7基、計14基設置した。加振方法は人力加振では人間1人が跳躍し、着地時に発生する減衰自由振動を測定した。
測定データから補修前後の振動モードを比較したところ、固有振動数に大きな変化は生じなかった。そこでモード振幅の変化から損傷位置を同定するため、補修前後のモード振幅の差分について検討を行った。この結果、損傷近傍のセンサーでのモード振幅変化が最大となり、3次元での振動特性同定により構造全体のモード形状の変化を捉えることができた。一方で、損傷していない位置でも指標に変化が見られた。これは，部材の温度変化や支持条件の変化など通常の範囲内での状態変化が複雑に関係していると考えられ、これらの関する予備的な検討も実施した。
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