3次元点群データへの深層学習の適用によるRC構造物の剥落予兆検知技術の開発

将深度学习应用于 3D 点云数据开发 RC 结构剥落迹象检测技术

• 批准号: 22K20454
• 负责人: 角野 拓真
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Anan National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20454/
• 关键词: 鉄筋コンクリート; 鋼材腐食; ひび割れ; コンクリ－ト表面の変形性状; 剥落予測・検知技術; 深層学習; 3次元点群データ

中性化や塩害等の影響により生じる鋼材腐食に伴うコンクリ－ト表面に現れる微小な変形から，コンクリ－ト内部の鋼材腐食状況を把握する機械学習モデルを構築することを目的に，鋼材腐食の初期段階のコンクリート内部でのひび割れの進展やコンクリート表面に生じる微小な変形状態に着目し，コンクリ－トの破壊力学に基づく損傷シミュレーションを用いた有限要素解析により，鋼材の腐食膨張を模擬することで，コンクリ－トの設計基準強度，鉄筋径およびかぶりの変動が，鋼材腐食に伴うひび割れの進展やコンクリ－ト表面に現れる微小な変形に与える影響を把握した．鋼材腐食による腐食生成物の膨張を鋼材の鉛直変位として再現した有限要素解析の結果，コンクリ－トの設計基準強度を変動させた場合は，鋼材腐食の進行に伴い生じるコンクリ－ト表面の形状に与える影響は小さくなることを明らかにした．また，鉄筋径を変動させた場合は，鉄筋に対して鉛直方向に生じるコンクリート表面の変形に対する影響は小さいものの，鉄筋に対して水平方向の影響範囲が拡大することを明らかにした．さらに，かぶりを変動させた場合は，鉄筋に対してコンクリ－ト表面に生じる変位は，鉛直方向および水平方向のどちらにも影響範囲が拡大することを明らかにした．加えて，これらの有限要素解析の解析結果から，鋼材腐食の進行とコンクリ－ト表面に生じる微小な変形量に関するデータベースを構築し，コンクリ－ト内部の鋼材腐食状況を把握するための機械学習モデルの構築に必要となる教師データの整理を行った．併せて，今回実施した有限要素解析モデルと同形状の供試体および解析条件で実験を行うことが可能となる装置の設計および計画を行い，令和５年度に実施する実験の準備を行った．

旨在建立一个机器学习模型，该模型了解钢内部混凝土腐蚀的腐蚀，这是由于由中和或盐损伤引起的钢腐蚀引起的钢表面上出现的微小变形，我们专注于在钢腐蚀的初始阶段内部混凝土内部裂纹的进展，并在钢的初始阶段和使用损坏的损坏元素上的较小的不形成状态，并在混凝土元素上进行了损坏，并在混凝土分析上发生了损坏，并在混凝土元素上进行了损坏，钢材材料的腐蚀膨胀，并了解设计标准强度，增强直径和混凝土覆盖对钢腐蚀和混凝土表面上出现的微变形而产生的裂纹进展的影响。有限元分析的结果重现了由钢腐蚀作为垂直位移引起的腐蚀产物的膨胀，表明当混凝土的设计标准强度变化时，随着钢腐蚀进展的混凝土表面形状的影响将很小。此外，当钢筋直径变化时，尽管垂直在加固栏上垂直发生的混凝土表面变形的影响很小，则增强杆的水平影响区域增加。此外，据揭示，当盖子更改时，相对于钢筋的混凝土表面上发生的位移会增加垂直和水平方向的影响范围。此外，从这些有限元分析的分析结果中，构建了一个数据库，这些数据库涉及钢腐蚀的进展以及在混凝土表面上发生的小变形的量，以及构建机器学习模型所需的教师数据，以了解混凝土内部钢材材料的腐蚀状态。此外，我们设计并计划了一种设备，该设备将允许在与有限元分析模型和分析条件相同的形状下进行实验，并准备在2023财政年度进行实验。

项目成果

鋼材腐食の進行に伴うコンクリ－ト表面の変形性状に関する解析的検討

钢筋锈蚀进展引起的混凝土表面变形特性分析研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 角田 貴之;鈴木 綾菜;内藤 りん;羽深 昭;山村 寛;木村 克輝;角野拓真
• 通讯作者: 角野拓真