接合梁の損傷同定逆問題と固有値問題

节点梁损伤识别反问题和特征值问题

• 批准号: 20654009
• 负责人: 中村 玄
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20654009/
• 关键词: 鉄・コンクリート接合梁; 損傷同定; 最小二乗法; 固有値の摂動公式; 固有関数の摂動公式; 逆問題; 非破壊検査; 橋梁; 固有値; 固有関数; 摂動; 接合梁; 損傷; 共役勾配法

本研究は、橋梁の基本ユニットである鉄梁とコンクリート梁が接合された接合梁の損傷の非破壊検査法に関するものである。計測データは、インパクトハンマーテストで得られる約3～5個程度の固有値と固有関数の鉛直変位成分である。そしてデータ解析手法に用いるモデル方程式は、接合梁の振動方程式である。橋の損傷は、このモデル方程式のある係数(以下ボルト係数とよぶ)の値の低減として表される。ボルト係数は二つの係数kとμからなる。kとμはそれぞれ鉄梁とコンクリート梁を接合するボルトのせん断剛性と軸剛性に相当する。データ解析手法は、理論解析により得られたモデル方程式の固有値と固有関数の鉛直変位成分の摂動公式を用いた最小二乗汎関数(データ値に対するモデル方程式を用いた理論計算値の残差の二条)の最小化に基づく。前年度より開始した数値データに対するデータ解析の知見を基に、平成22年度は実験データに対して本研究のデータ解析手法の有効性を検証した。即ち接合梁に人為的に4段階の損傷(段階が上がるごとに損傷の程度は大きい)を加え、それぞれの損傷段階の計測データに対して本研究のデータ解析手法を適用した。その結果、損傷レベル3以上では、μの同定値に明らかな低減が見られ、損傷箇所の特定とμ値の低減同定に役立つことが分かった。しかしkの同定値は、振動しておりk値の低減を明確に特定するだけの信頼性は得られなかった。有効性の検証に関しては、本研究のデータ解析手法は、実用的な手法になり得るとの結論である。

这项研究涉及对关节梁的损坏的无损检查，其中将铁束和混凝土梁（是桥梁的基本单元）结合在一起的。测得的数据约为3至5个特征值和通过撞击锤测试获得的本征函数的垂直位移成分。数据分析方法中使用的模型方程是关节束的振动方程。桥梁损坏表示为降低该模型方程的某个系数（以下称为伏特系数）的值（以下简称为Volt系数）。 Volt系数由两个系数K和μ组成。 K和μ对应于分别连接铁束和混凝土束的螺栓的剪切和轴向刚度。 The data analysis method is based on minimizing least squares functionals (two lines of the residuals of the theoretical calculated values ​​using the model equation obtained by theoretical analysis) using perturbation formulas for the eigenvalues ​​of the model equation and the vertical displacement components of the eigenvalues ​​of the eigenvalues ​​of the eigenvalues ​​of the eigenvalues ​​of the eigenvalues ​​of the特征值的特征值征值特征值的特征价值的特征值，特征值的特征值的特征值，特征值的特征值特征值的特征值特征值的特征值是由特征值的特征值进行了分析的特征值的特征值。基于从上一年开始的数值数据的数据分析的发现，该研究的数据分析方法的有效性是根据实验数据验证的。也就是说，将损伤的四个阶段（每个步骤都更大）人为地应用于关节束，并将本研究的数据分析方法应用于每个损害阶段的测量数据。结果，发现在损伤3或更高时观察到μ的识别值明显降低，这对于识别受损位点并降低μ值很有用。但是，K的识别值振荡了，可靠性不足以清楚地识别K值的降低。关于有效性验证，可以得出结论，本研究中的数据分析方法可以是一种实用方法。

项目成果

Inverse Spectral Problem for Identifying Damage in Steel-Concrete Composite Beams

用于识别钢-混凝土组合梁损伤的逆谱问题

• 发表时间: 2010
• 作者: 中村玄

Numerical method for detecting damage in a steel-concrete composite beam by finite eigenvalue measurements

通过有限特征值测量检测钢-混凝土组合梁损伤的数值方法

• 发表时间: 2009
• 作者: Shuichi Jimbo;Antonino Morrasi;Gen Nakamura;Kenji Shirota
• 通讯作者: Kenji Shirota