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無線センサによる加速度・傾斜計測とデータ同化を活用した活荷重・衝撃力簡易推定

研究課題

研究課題/領域番号 17H03295
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造工学・地震工学・維持管理工学
研究機関東京大学

研究代表者

長山 智則  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80451798)

研究分担者 宮下 剛  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20432099)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワードBWIM / 活荷重評価 / 道路橋 / 疲労損傷 / 無線センサ / 車両動揺 / 衝撃力 / データ同化 / 加速度計測 / 橋梁 / 動的作用外力 / 活荷重推定 / 衝撃荷重 / 加速度
研究成果の概要

まず,橋梁に設置した無線加速度計のみを用いて,交通荷重による橋梁のたわみを推定するアルゴリズムを開発し,実橋梁において実証実験を行った.傾斜角推定を利用することにより,数値積分を省略し,従来の加速度計測に基づくたわみ推定の課題を解消するものである.
次に,推定されたたわみに基づいて,橋梁上を通過する車両の重量を推定するアルゴリズムを開発した.多数車両が同時に走行する場合であっても,個別車両の重量に分解して推定することが可能な仕組みである.
最後に,車両側に設置したセンサにより車両応答を計測し,逆解析することで,車両から橋梁に作用する動的荷重を推定するアルゴリズムを開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

道路橋の疲労劣化においては構造物側の状態に加えて,作用荷重が支配的となる.5年に1度の定期点検において道路橋の状態評価がなされている一方で,過積載車両を含む活荷重実態は,それを効率的に把握する手法が限定的である.そこで,設置が容易な無線加速度計を利用して簡易に走行車両の重量を推定するアルゴリズムを開発するとともに,車両からタイヤを介して橋梁に作用する衝撃的荷重を評価する仕組みを提案した.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Two-step method for bridge modal mass identification using synchronously measured bridge and vehicle dynamic responses2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Haoqi、Nagayama Tomonori
    • 雑誌名

      International Journal of Lifecycle Performance Engineering

      巻: 3 号: 3/4 ページ: 233-256

    • DOI

      10.1504/ijlcpe.2019.103692

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of dynamic tire force by measurement of vehicle body responses with numerical and experimental validation2019

    • 著者名/発表者名
      H. Wang, T. Nagayama, D. Su
    • 雑誌名

      Mechanical Systems and Signal Processing

      巻: 123 ページ: 369-385

    • DOI

      10.1016/j.ymssp.2019.01.017

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vehicle Parameter Identification through Particle Filter using Bridge Responses and Estimated Profile2017

    • 著者名/発表者名
      Wang Haoqi、Nagayama Tomonori、Su Di
    • 雑誌名

      Procedia Engineering

      巻: 188 ページ: 64-71

    • DOI

      10.1016/j.proeng.2017.04.458

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of moving vehicle parameters using bridge responses and estimated bridge pavement roughness2017

    • 著者名/発表者名
      Wang Haoqi、Nagayama Tomonori、Zhao Boyu、Su Di
    • 雑誌名

      Engineering Structures

      巻: 153 ページ: 57-70

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2017.10.006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Bridge natural frequency estimation by extracting the common vibration component from the responses of two vehicles2017

    • 著者名/発表者名
      Nagayama T.、Reksowardojo A.P.、Su D.、Mizutani T.
    • 雑誌名

      Engineering Structures

      巻: 150 ページ: 821-829

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2017.07.040

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A numerical study on bridge deflection estimation using multi-channel acceleration measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Nagayama Tomonori, Zhang Chunbo
    • 雑誌名

      構造工学論文集

      巻: 63 ページ: 209-215

    • NAID

      130007395148

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Vehicle weight estimation using wireless accelerometers on a steel-box girder bridge2019

    • 著者名/発表者名
      長山智則
    • 学会等名
      第20回IABSE Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic vehicle passage detection using wireless accelerometers toward Bridge Weigh-In-Motion2019

    • 著者名/発表者名
      長山智則
    • 学会等名
      ANCRiSST 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Study on Vehicle Static and Dynamic Load Identification with Lane Detection from Bridge Acceleration and Inclination Data using Particle Filter Method2018

    • 著者名/発表者名
      長山智則
    • 学会等名
      第 73 回土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Tire Force Estimation through Measurement of Vehicle Body Acceleration and Angular Velocity2018

    • 著者名/発表者名
      王浩祺
    • 学会等名
      第 73 回土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of a continuous girder bridge’s deflection using acceleration and inclination measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Nagayama
    • 学会等名
      7th World Conference on Structural Control and Monitoring
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical study on dynamic tire force estimation from measurement of vehicle body responses2018

    • 著者名/発表者名
      Haoqi Wang
    • 学会等名
      7th World Conference on Structural Control and Monitoring
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deflection estimation of a steel box girder bridge using multi-channel acceleration measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Nagayama
    • 学会等名
      IABSE Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Bridge Weigh-in-Motion Method by Moving Force Identification Using Augmented Particle Filter from Measured Bridge Acceleration and Inclination Data2017

    • 著者名/発表者名
      Haoqi Wang
    • 学会等名
      ANCRiSST2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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