2018 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of a high-efficiency performance evaluation system for existing bridges by the uncertainty quantification of model parameters using structural sensing data
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17H04934
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
西尾 真由子 筑波大学, システム情報系, 准教授 (00586795)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 地震モニタリング / 非線形時刻歴応答解析 / 無線加速度センサ / グローバル感度解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「(A) 評価性能に応じた劣化損傷モデルパラメータ事後分布推定」では，桁端部腐食を有する鋼橋の有限要素モデルパラメータ事後分布推定に，桁端部での正規化したひずみ分布データを用いる有効性を示した前年度の成果をうけ，このひずみデータ取得を可能とする画像計測の適用性を検討した．金属材料引張試験での基礎実験を実施し，デジタル画像相関法によるひずみ分布計測が，事後分布推定に適した分解能・精度を得られるか確認を行った．
「(B) 実橋梁での活荷重応答と地震時応答の計測」では，実橋梁3橋を選定して，無線加速度センサによる地震応答モニタリングシステムの構築を行い，インターネット経由で小中規模地震での橋梁振動応答データを取得した．そして，対象橋梁の地震応答解析モデルを実際の耐震設計計算書に基づいて構築し，複数の損傷シナリオが考えられる中でのフラジリティ解析を可能とした．
さらに，それぞれの対象橋梁地点で地盤データからハザード評価を実施し，地震リスク解析への準備を行った．その上で，事後分布を用いた既存橋梁の耐震性能評価のための，数理的な基礎検証を実施した．具体的には，免震RC橋脚の数値モデルを用いて，非線形構造振動解析パラメータの不確定性定量化における事後分布推定結果の妥当性評価の方法として，グローバル感度解析に基づく方法を示し，その有効性を示した．
また前年度からの成果を含め，国内外で本研究課題に関する成果発表を積極的に行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の成果に基づいて新しく画像計測法の検討をはじめたことで，研究が発展した．また今年度は，非線形構造振動解析のベイズ事後分布推定に関する基礎検証で，予定していた通りの進捗がみられたほか，実橋梁でのデータ取得も当初予定していた通りに複数橋梁でモニタリングシステム構築ができ，時間がかかると懸念されていたモデル構築も橋梁管理者より多大な協力が得られ，実際の設計計算書と整合する地震応答解析を可能とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は引き続き「(B) 実橋梁での活荷重応答と地震時応答の計測」を継続しながら，「(A) 評価性能に応じた劣化損傷モデルパラメータ事後分布推定」における画像ひずみ分布計測の導入と「(C)代替モデル構築による高効率構造信頼性計算の実証」の非線形地震応答解析への拡張を行う．具体的には以下の３項目に取り組む．
(A-1) 画像ひずみ計測データでの事後分布推定を示すため，梁供試体を用いた実験検証を実施する．また，鋼鈑桁橋における桁端部損傷が与える耐荷性能低下について検証し，事後分布の妥当性を論じる．
(B-1) センサ設置済の実橋梁で無線加速度センサによる地震応答モニタリングを継続する．IoTデータ取得システムのメインテナンス作業は適宜実施する．その上で，対象橋梁のフラジリティ解析を実施し，地点ハザード評価と合わせた地震リスク解析へと展開する．
(C-1) 非線形時刻歴応答解析の事後分布推定に関する解析的検証の成果を得ており，次段階としてスパースモデリングによる代替モデル構築の研究を行う．ここで，スパース代替モデルの線形解析における有効性を2017年度に既に示しているので，2019年度は非線形解析への拡張に挑戦する．このとき，本年度成果のグローバル感度解析に基づく事後分布評価とつなげた考察ができると考えている．
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