構造物のモニタリングと損傷度検出システム

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11209206
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鈴木 祥之 京都大学, 防災研究所, 教授 (50027281)
• 研究分担者: 武田 展雄 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10171646) ; 佐藤 忠信 京都大学, 防災研究所, 教授 (00027294)
• キーワード: 構造ヘルスモニタリング / 健全度評価システム / 格子型光ファイバセンサ / 非線形同定 / 最大ひずみ記憶センサ / 非破壊検査法 / 損傷追跡 / ライフサイクルコスト解析

研究概要

本研究は、強震時における構造物の損傷程度と損傷位置の検出システムと経年的な構造物の劣化をモニターする健全度評価システムを構築するためにセンサーを含むモニタリング技術の開発、地震時における構造物の非線形地震応答を同定するアルゴリズムの開発ならびに構造物の地震時損傷の評価・検出アルゴリズムを導き、都市重要施設・建築物など既存構造物の安全性・信頼性を保全するとともに、構造物の最適維持管理計画の策定に有用なライフサイクルコスト解析法の開発を行うことを目的として、以下に列挙する研究を行った。
最大ひずみ記憶センサとしての一方向強化CFRP複合材の電気・力学的挙動のモデル化、構造ヘルスモニタリング用ブラッグ格子型光ファイバセンサ、マイクロ波を利用したコンクリート構造物の損傷検知のための三次元画像処理技術、コンクリート構造物の損傷度と内部欠陥評価のための非破壊検査法の開発、フレキシビリティに基づく損傷指標と振動ジャイロによる振動計測を用いた構造物の損傷追跡、条件付非ガウス場の状態推定、履歴構造物の非線形同定、非線形構造同定とヘルスモニタリング手法の開発、ウェブレット手法による木造住宅の振動台実験時の損傷検出、知的パラメータ可変法を用いた構造ヘルスモニタリングと損傷推定、地震の影響を考慮した橋梁構造物のライフサイクルコスト解析、橋梁構造物の地震リスク評価とライフサイクルコスト解析に関する研究である。
これらの構造ヘルスモニタリングシステムの基本となる要素技術については、上記で述べたように大いなる進展が計られた。次世代システムとして社会的にも要望されている技術の実用化に向けては、さらなる関連する要素技術の開発とともにシステム技術の開発を進める必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Li, S.J., H.Yu, Y.Suzuki: "Identification of non-linear hysteretic systems with slip Computers & structures"Vol.82,n2-3. 157-164 (2004)
• [文献書誌] Li, S.J., Y.Suzuki, M.Noori: "Identification of hysteretic systems with slip using bootstrap filter"Mechanical Systems and Signal Processing. Vol.18,No.4. 781-795 (2004)
• [文献書誌] 鈴木祥之, 前野将輝, 西塔純人, 北原昭男, 後藤正美, 須田達, 大下達哉: "伝統木造軸組の実大振動実験・静的水平力載荷実験"日本建築学会構造系論文集. No.574. 135-142 (2003)
• [文献書誌] Masayki Kohiyama, Norihiko Yamashita, tadanobu Sato, Lu Hengjian, Norio Maki, Satoshi Tanaka: "Expansion of the Nishinomiya Built Environment Database-Simulation of seismic ground motion distribution and correlation with damage in the 1995 Hyogo-ken Nanbu Earthquake"Natural Hazards. No.29. 501-522 (2003)
• [文献書誌] J.B.Park, T.Okabe, N.Takeda: "New Concept for Modeling the Electromechanical Behavior of Unidirectional Carbon-Fiber Reinforced Plastic under Tensile Loading"Smart Materials and Structures. Vol.12,No.1. 105-114 (2003)
• [文献書誌] O.Maruyama, M.Hoshiya: "Non-linear filter using Monte Carlo integration for conditional random fields"ICASP. 9th. 353-358 (2003)
• [文献書誌] A.Sutoh, M.Hoshiya, M.Hori, Y.Saito: "Simplified measurement system and an identification procedure of strong ground motion using security video records"ICASP. 9th. 1559-1564 (2003)
• [文献書誌] 古田均, 堂垣正博, 小山和裕, 片岡宏文, 杉本博之: "信頼性理論に基づく地震による構造物の破壊を考慮したライフサイクルコスト評価に関する研究"材料. (2004)
• [文献書誌] A.Masuda, A.Sone: "Damage identification of one-dimensional structures based on traveling wave transfer functions"DEStech Publications(Edited by F.K.Chang, Structural Health Monitoring 2003 From Diagnostics & Prognostics To Structural Health Management). 693-700 (2003)
• [文献書誌] S.Saadat, G.D.Buckner, T.Furukawa, M.N.Noori: "Non-linear System Identification of Base Excited Structures using An Intelligent Parameter Varying(IPV) Modeling Approach"Modeling, Signal Processing and Control(Proceedings of SPIE 10th International Symposium on Smart Structures and Materials). Vol.5049. (2003)
• [文献書誌] Mita, A., H.Kazama: "Simple Mechanism for Vibration Sensor Based on Fiber Bragg Grating"Stanford University(Proc.of 4th Int.Workshop on Structural Health Monitoring). 1468-1475 (2003)
• [文献書誌] 小林正美, 竹内典之, 高橋康夫, 鉾井修一, 鈴木祥之, 渡邊史夫 他: "木造都市の設計技術"コロナ社. (2003)
• [文献書誌] 鈴木祥之 他: "防災学講座・地震災害論"山海堂. (2003)