| 研究課題/領域番号 |
19K04574
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
深田 宰史 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (10313686)
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| 研究分担者 |
上野 敏幸 金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (30338256)
北川 章夫 金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (10214785)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 振動発電 / モニタリング / 橋梁振動 / 床版変位 / 劣化構造物 / 軸重 / 耐荷性能 / 長期モニタリング / 振動発電デバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
北陸地方の道路橋では，過積載車両の影響に加え，ASRや凍結防止剤散布による塩害および凍害などの要因による劣化橋梁の維持管理が問題となっている．また，近年では，周辺環境から未利用のエネルギーを収穫して電力に変換する技術が注目されている．
このようなインフラ構造物の維持管理問題と維持管理へのIoT技術の導入という時代背景のもと，本研究では，電源が容易に確保できない場所において，長期間の走行荷重および床版変位の計測が可能な振動発電を利用したモニタリングデバイスを開発し，劣化構造物上を走行する活荷重と床版変位との関係から劣化度を評価できるモニタリングシステムを開発する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，磁歪式振動発電デバイスが効率よく振動発電する横構部材に着目した．横構に振動発電デバイスを設置したときの時間帯ごとの平均出力電圧を算出したところ，大きな出力電圧が記録され，本振動発電デバイスを橋梁に用いることでモニタリングデバイスの電力を賄うことができることを明らかにした．
また，試験車および一般車の走行により得られた床版たわみと様々劣化パターンを想定した有限要素モデルを用いた解析結果を比較することで，対象床版の劣化度を推定することができた．さらに，その劣化状況をモデル化した解析モデルを用いて弾塑性解析を行い，載荷荷重と床版変位の関係から対象床版の残存耐力を評価した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
北陸地方の国県市道や高速道路における道路橋床版では，過積載車両の影響が懸念されることに加え，ASRや塩害および凍害などの要因による劣化が顕著に見られ，これらの床版の劣化度を適切に評価できる手法を開発することが求められている．また，近年，環境振動発電技術への注目が高まっており，これらの電力を利用してIoT向けのモニタリング機器の電源としてのニーズが求められている．
本研究成果として，実橋梁における振動発電による発電効果を確かめられたことおよび実橋における床版の残存耐力を試験と解析から評価できたことは，学術的および社会的なニーズに貢献でき，意義があると考える．
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