外部因子の非定常性を考慮した中小スパン橋梁の長期ヘルスモニタリング技術の開発

考虑外部因素非平稳性的中小跨度桥梁长期健康监测技术开发

• 批准号: 17J09033
• 负责人: 五井 良直
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J09033/
• 关键词: 構造ヘルスモニタリング; 損傷検知; 維持管理; ベイズ統計; データ同化; 橋梁ヘルスモニタリング; 仮説検定; 長期計測

本研究は橋梁の維持管理のため，交通振動を利用した長期的な構造物ヘルスモニタリング技術の開発を目指している．採用第二年度の研究活動においては，以下に示す進展が得られた．採用初年度において開発された損傷検知に関する理論体系を整理し，各種損傷実験により提案手法の有効性を検討した．単径間鋼トラス橋，多径間鋼トラス橋，単径間単純桁構造の鋼鈑桁橋の３橋の実橋梁における損傷実験ついて，損傷検知および損傷位置推定の有効性が確認された．なお，上記のうち単径間鋼鈑桁橋においては長期的な計測結果を通じた温度変化が振動特性に与える影響について追加検討を行っている．上の検討を通じて，橋梁の振動現象を把握するために有限要素モデルに最適化の余地があることが分かった．特に，計測された振動特性の変化が橋梁のどのような変状に基づくものであるかを確認するうえで，有限要素モデルは将来的に有効な手段となると考えられた．したがって，本年度は損傷指示指標の開発と並行して，計測された結果を基に実構造物の諸元を有限要素モデル上で再現するデータ同化手法の開発を行った．当初の研究計画においては，本年度は気温変動への対応を改善したうえで計測データから逐次的に異常の有無を判別する方法を検討する予定であった．上記の目標は長期計測における逐次的なデータ処理過程を提案する点では達成されたが，気温変化への対応についてはさらなる改善の余地が残される．また，本研究の最終的な目的として，実地での運用を目指した枠組みの提案を目指していた．しかしながら，提案手法における理論体系について学術誌への掲載に至らず，上記の目標の達成はなされなかった．一方，橋梁の維持管理の手段としてデータ同化を含めた広範な意思決定基準についての着想に至り，進捗を得た点は当初の計画を上回る成果と考えられる．

本研究旨在开发利用交通振动进行桥梁维护和管理的长期结构健康监测技术。入职第二年的研究活动取得了以下进展。我们总结了损伤检测相关的理论体系，并通过各种损伤实验检验了该方法的有效性。在单跨钢桁梁桥、多跨钢桁梁桥和单跨简梁结构钢板梁桥三座实际桥梁的损伤实验中，证实了损伤检测和损伤位置估计的有效性。对于上述单跨钢梁桥，正在通过长期测量结果进一步研究温度变化对振动特性的影响。通过上述研究发现，为了理解桥梁的振动现象，有限元模型还有优化的空间。特别是，有限元模型被认为是未来确定桥梁哪种变形导致测量振动特性变化的有效手段。因此，今年，在开发损伤指示器的同时，我们开发了一种数据同化方法，可根据测量结果在有限元模型上再现实际结构的规格。在原来的研究计划中，今年我们计划改进对温度波动的响应，然后研究一种根据测量数据依次判断是否存在异常的方法。尽管通过提出用于长期测量的顺序数据处理过程实现了上述目标，但在处理温度变化方面仍有进一步改进的空间。此外，本研究的最终目的是提出一个实用的框架。但该方法的理论体系并未在学术期刊上发表，上述目标并未实现。另一方面，我们提出了一个广泛的决策标准的想法，包括数据同化，作为桥梁维护和管理的手段，并且我们所取得的进展被认为是超越了现有的结果。初步计划。

项目成果

Vibration monitoring and damage experiment on an actual steel plate girder bridge

实际钢板梁桥振动监测及损伤实验

• 发表时间: 2018
• 作者: Kim;C.W.;Goi;Y.;Hayashi;G.;Mimasu;T.
• 通讯作者: T.

Anomaly Detection of Bridges Based on Bayesian Inference of Multivariate Auto-Regressive Model

基于多元自回归模型贝叶斯推理的桥梁异常检测

• DOI: 10.2472/jsms.67.143
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of the Society of Materials Science, Japan
• 作者: 五井良直;金哲佑
• 通讯作者: 金哲佑

Anomaly detection of under vehicle induced vibration by means of Bayesian inference

基于贝叶斯推理的车底振动异常检测

• 发表时间: 2017
• 作者: Goi;Y.;Kim;C.W.;五井良直，金哲佑;Yoshinao Goi;Takuya Mimasu;Yoshinao Goi;Takuya Mimasu;Xinda Ma;Yoshinao Goi;Yoshinao Goi;三増卓也;三増卓也;三増卓也;林厳;Yoshinao Goi;Chul-Woo Kim;五井良直;Yoshinao Goi;Yoshinao Goi
• 通讯作者: Yoshinao Goi

A Bayesian anomaly detection of highway bridges

公路桥梁的贝叶斯异常检测

• 发表时间: 2017
• 作者: Goi;Y.;Kim;C.W.;五井良直，金哲佑;Yoshinao Goi;Takuya Mimasu;Yoshinao Goi;Takuya Mimasu;Xinda Ma;Yoshinao Goi;Yoshinao Goi;三増卓也;三増卓也;三増卓也;林厳;Yoshinao Goi;Chul-Woo Kim;五井良直;Yoshinao Goi;Yoshinao Goi;Chul-Woo Kim;Chul-Woo Kim
• 通讯作者: Chul-Woo Kim

Long-term vibration and temperature monitoring on a steel plate girder bridge

钢板梁桥的长期振动和温度监测

• 发表时间: 2018
• 作者: Ma;X.;Goi;Y.;Kim;C.W.
• 通讯作者: C.W.