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．

本研究的目的是开发一种机器学习模型，该模型可以通过由于碳化、盐害等引起的钢材腐蚀而在混凝土表面出现的微小变形来掌握混凝土内部钢材腐蚀的状态。混凝土的早期阶段以及混凝土表面发生的微小变形。通过使用基于混凝土断裂力学的损伤模拟进行有限元分析来模拟钢材的腐蚀膨胀，可以估计混凝土设计标准强度、钢筋直径和保护层的变化对钢材腐蚀的影响。研究了裂缝的扩展和混凝土表面出现的微小变形。通过将钢材腐蚀产生的腐蚀产物的扩展再现为钢材的垂直位移的有限元分析结果发现，当混凝土的设计标准强度发生变化时，随着钢材腐蚀的进展而出现的混凝土表面形状会发生变化。结果发现影响很小。此外，还表明，当钢筋直径变化时，尽管对钢筋垂直方向上发生的混凝土表面变形的影响较小，但对钢筋水平方向上的影响范围扩大。此外，据透露，当保护层发生变化时，混凝土表面相对于钢筋发生的位移在垂直和水平方向上都会扩大。此外，根据这些有限元分析的结果，我们建立了有关钢材腐蚀进展和混凝土表面发生的微小变形量的数据库，并开发了机器学习模型来了解混凝土内部钢材腐蚀的状态我们整理了系统构建所需的培训数据。同时，我们设计和规划了能够使用与本次使用的有限元分析模型相同形状和分析条件的样本进行实验的设备，并为2021财年进行的实验做好了准备。

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