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JP6421033B2 - Method, program and system for estimating damage state of structure - Google Patents
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JP6421033B2 - Method, program and system for estimating damage state of structure - Google Patents

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Description

本開示は、構造物の損傷状態を推定する方法、プログラム及びシステムに関する。   The present disclosure relates to a method, a program, and a system for estimating a damage state of a structure.

橋梁等の大型の構造物は、建造から徐々に損傷し、年数を経て劣化していく。そのため、適時に損傷箇所を補修して、構造物の維持及び管理を図る必要がある。   Large structures such as bridges are gradually damaged from construction and deteriorate over the years. Therefore, it is necessary to repair damaged parts in a timely manner and to maintain and manage the structure.

構造物の損傷箇所を把握するための方法として現在主流であるのは、作業者が構造物の表面をハンマーで叩き、その音によって損傷状態を判断する打音検査である。この方法では、適切な判断のために検査作業者の熟練を要すると共に、多数存在する構造物(例えば橋梁に関していえば、本邦には70万以上の橋梁が存在する。)を人手で検査するのに限界がある。   The current mainstream method for grasping the damaged part of the structure is a hammering test in which an operator hits the surface of the structure with a hammer and determines the damage state based on the sound. This method requires the skill of an inspection worker to make an appropriate judgment and manually inspects a large number of structures (for example, there are over 700,000 bridges in Japan when it comes to bridges). There is a limit.

そこで、特許文献1は、建造物の劣化及び/又は健全度を診断するためのシステムを開示している。特許文献1のシステムは、構造物の所定箇所に配置された複数の無線付きセンサと、当該センサによって計測されると共に当該センサから送信された情報を用いて、構造物全体の固有振動数を取得する取得手段と、取得手段によって求められた固有振動数と予め取得された健全時の構造物の固有振動数との比較により構造物全体に異常があるか否かを判定する判定手段とを備える。さらに、特許文献1は、判定手段によって構造物に異常があると判定された場合に、センサの測定結果からボード線図を求め、健全時の構造物のボード線図と異常があると判定された構造物のボード線図との比較に基づいて、亀裂箇所を特定する特定手段を備える。   Therefore, Patent Document 1 discloses a system for diagnosing deterioration and / or soundness of a building. The system of Patent Document 1 obtains the natural frequency of the entire structure by using a plurality of wireless sensors arranged at predetermined positions of the structure and information measured by the sensor and transmitted from the sensor. And a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the entire structure by comparing the natural frequency obtained by the acquisition unit and the natural frequency of the structure that is acquired in advance in a healthy state. . Furthermore, in Patent Document 1, when it is determined that the structure is abnormal by the determination unit, a Bode diagram is obtained from the measurement result of the sensor, and it is determined that there is an abnormality with the board diagram of the structure at the time of soundness. Based on the comparison with the Bode diagram of the structure, a specifying means for specifying the crack location is provided.

特開2008−255571号公報JP 2008-255571 A

特許文献1に記載のシステムにおいては、損傷箇所を特定するために、以前のデータが必要であり、経時的あるいは定期的にデータを取得しておく必要がある。しかしながら、この場合、経時的あるいは定期的にデータを取得するのに手間がかかると共に、データの蓄積のために時間を要する。   In the system described in Patent Document 1, previous data is necessary to identify a damaged portion, and it is necessary to acquire data over time or periodically. However, in this case, it takes time to acquire data over time or periodically, and it takes time to accumulate data.

そこで、本開示は、適時に且つ簡易に構造物の損傷状態を推定することが可能な方法、プログラム及びシステムを説明する。   Therefore, the present disclosure describes a method, a program, and a system that can estimate a damage state of a structure in a timely and simple manner.

本開示の一つの観点に係る構造物の損傷状態を推定する方法は、加速度センサが所定箇所に配置された構造物を車両が走行する際に構造物の所定箇所に生ずる加速度を、加速度センサによって計測する第1の工程と、第1の工程で加速度センサから得られた加速度データに基づいて実変位データを取得する第2の工程と、仮想空間内において、車両を模した車両モデルに構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデルを仮想的に走行させることにより、構造物モデルのうち所定箇所に対応する仮想位置に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する第3の工程と、第2の工程で得られた実変位データと第3の工程で得られた仮想変位データとが近似しているか否かを判定する第4の工程とを含む。   According to one aspect of the present disclosure, a method for estimating a damage state of a structure includes: an acceleration sensor that detects acceleration generated at a predetermined position of the structure when the vehicle travels on the structure where the acceleration sensor is disposed at the predetermined position. A first step of measuring, a second step of acquiring actual displacement data based on the acceleration data obtained from the acceleration sensor in the first step, and a vehicle model imitating a vehicle in a virtual space A virtual displacement that occurs at a virtual position corresponding to a predetermined location in the structure model is acquired as virtual displacement data by virtually running a structure model having a rigidity set to a predetermined value. And a fourth step of determining whether or not the actual displacement data obtained in the second step is approximate to the virtual displacement data obtained in the third step.

本開示の一つの観点に係る構造物の損傷状態を推定する方法では、構造物の所定箇所に生ずる加速度を加速度センサによって計測し、加速度センサから得られた加速度データに基づいて実変位データを取得している。加速度センサで計測された加速度データに基づき実変位データを取得する場合、変位センサを用いて実変位データを直接取得するよりも、構造物の振動状態が精度よく検出される。すなわち、構造物の所定箇所における車両走行時の変位(撓み)が精度よく得られる。そのため、第4の工程での判定の結果、仮想変位データが実変位データに近似している場合には、構造物モデルが現実の構造物を精度よく再現していると判断できる。従って、直接計測することができない現実の構造物の剛性を、構造物モデルの剛性から把握することができる。このように、本開示の一つの観点に係る構造物の損傷状態を推定する方法によれば、経時的にデータを蓄積することなく、構造物を車両が走行するだけで構造物の剛性を把握することができるので、適時に且つ簡易に構造物の損傷状態を推定することが可能となる。   In the method for estimating a damage state of a structure according to one aspect of the present disclosure, acceleration generated at a predetermined position of the structure is measured by an acceleration sensor, and actual displacement data is obtained based on the acceleration data obtained from the acceleration sensor. doing. When actual displacement data is acquired based on acceleration data measured by the acceleration sensor, the vibration state of the structure is detected more accurately than when actual displacement data is directly acquired using the displacement sensor. That is, the displacement (deflection) during traveling of the vehicle at a predetermined location of the structure can be obtained with high accuracy. Therefore, when the virtual displacement data approximates the actual displacement data as a result of the determination in the fourth step, it can be determined that the structure model accurately reproduces the actual structure. Accordingly, the rigidity of an actual structure that cannot be directly measured can be grasped from the rigidity of the structure model. As described above, according to the method for estimating the damage state of the structure according to one aspect of the present disclosure, the rigidity of the structure can be grasped only by the vehicle traveling on the structure without accumulating data over time. Therefore, it is possible to estimate the damage state of the structure in a timely and simple manner.

第4の工程での判定の結果、近似していない場合には、構造物モデルの一部又は全部における剛性の設定値を変更する第5の工程をさらに含み、第5の工程において変更後の剛性の設定値を用いて第3及び第4の工程を再度実行してもよい。この場合、仮想変位データが実変位データに近似するまで、構造物モデルにおける剛性の設定値の変更が繰り返される。そのため、構造物モデルにおける剛性の設定値を、現実の構造物の剛性に極めて近づけることができる。従って、構造物の損傷状態をより精度よく推定することが可能となる。   If the result of determination in the fourth step is not an approximation, the method further includes a fifth step of changing the stiffness setting value in part or all of the structure model, and after the change in the fifth step The third and fourth steps may be performed again using the stiffness setting value. In this case, the change of the stiffness setting value in the structure model is repeated until the virtual displacement data approximates the actual displacement data. Therefore, the stiffness setting value in the structure model can be made very close to the rigidity of the actual structure. Therefore, it becomes possible to estimate the damage state of the structure more accurately.

構造物は、複数の橋脚と、複数の橋脚上に支持された上部構造とを備える橋梁であり、第5の工程では、第4の工程での判定の結果、近似していない場合には、構造物モデルの上部構造のうち橋脚寄りの第1の部分における剛性の設定値を構造物モデルの上部構造のうち第1の部分とは異なる第2の部分における剛性の設定値よりも小さく設定してもよい。現実の構造物の上部構造のうち橋脚近傍の第1の部分は、橋脚に支持されているので、上部構造の荷重を受ける。これに加え、橋梁が連続桁橋である場合には、車両が橋梁を通過する際に第1の部分に特に大きな力が加わりやすい。そのため、現実の構造物の第1の部分には、建造後長期間が経過したり、車両が橋梁を繰り返し通過したりすることにより、損傷が集中しやすい。従って、構造物モデルの第1の部分における剛性の設定値を、構造物モデルの第2の部分における剛性の設定値よりも小さく設定することにより、構造物モデルにおける剛性の設定値を、現実の構造物の剛性にさらに近づけることができる。その結果、現実の構造物の損傷状態をより精度よく推定することが可能となる。   The structure is a bridge including a plurality of piers and an upper structure supported on the plurality of piers. In the fifth step, if the result of determination in the fourth step is not approximate, The stiffness setting value in the first portion near the pier in the superstructure of the structure model is set smaller than the stiffness setting value in the second portion different from the first portion in the superstructure of the structure model. May be. The first part in the vicinity of the pier in the superstructure of the actual structure is supported by the pier, and thus receives the load of the superstructure. In addition to this, when the bridge is a continuous girder bridge, a particularly large force is likely to be applied to the first portion when the vehicle passes through the bridge. Therefore, damage is likely to concentrate on the first part of the actual structure because a long period of time elapses after the construction or the vehicle repeatedly passes through the bridge. Therefore, by setting the stiffness setting value in the first portion of the structure model to be smaller than the stiffness setting value in the second portion of the structure model, the stiffness setting value in the structure model is reduced to the actual value. It can be made closer to the rigidity of the structure. As a result, it is possible to estimate the damage state of the actual structure with higher accuracy.

構造物は、第1〜第4の橋脚と、第1及び第2の橋脚上に支持された第1の受け桁と、第3及び第4の橋脚上に支持された第2の受け桁と、第1及び第2の受け桁の間に位置し且つゲルバーヒンジを介して第1及び第2の受け桁上に支持された吊り桁とを備える、ゲルバー構造の橋梁であり、第1の受け桁は、吊り桁寄りの第1の橋脚から吊り桁側の端部に至るまで延びる第1の部分と、第1及び第2の橋脚の間において延びる第2の部分と、第1の橋脚から第2の部分に至るまで延びる第3の部分とを有し、第2の受け桁は、吊り桁寄りの第3の橋脚から吊り桁側の端部に至るまで延びる第4の部分と、第3及び第4の橋脚の間において延びる第5の部分と、第3の橋脚から第5の部分に至るまで延びる第6の部分とを有し、第5の工程では、第4の工程での判定の結果、近似していない場合には、構造物モデルの第3及び第6の部分における剛性の設定値を構造物モデルの第2及び第5の部分における剛性の設定値よりも小さく設定し、構造物モデルの第1及び第4の部分における剛性の設定値を構造物モデルの第3及び第6の部分における剛性の設定値よりも小さく設定してもよい。現実の構造物の上部構造のうち橋脚近傍の第1、第3、第4及び第6の部分は、橋脚に支持されているので、上部構造の荷重を受ける。これに加え、橋梁が連続桁橋である場合には、車両が橋梁を通過する際に第1、第3、第4及び第6の部分に特に大きな力が加わりやすい。そのため、現実の構造物の第1、第3、第4及び第6の部分には、建造後長期間が経過したり、車両が橋梁を繰り返し通過したりすることにより、損傷が集中しやすい。従って、構造物モデルの第1、第3、第4及び第6の部分における剛性の設定値を、構造物モデルの第2及び第5の部分における剛性の設定値よりも小さく設定することにより、構造物モデルにおける剛性の設定値を、現実の構造物の剛性にさらに近づけることができる。さらに、現実の構造物の上部構造のうち第1及び第4の部分は、ゲルバーヒンジを介して吊り桁を支持しているので吊り桁の荷重を受ける。加えて現実の構造物の上部構造のうち第1及び第4の部分は、吊り桁との隙間部分から雨等が浸入して溜まりやすいので、建造後長期間が経過して風雨にさらされることで浸食されやすい。そのため、現実の構造物の第1及び第4の部分には、特に損傷が集中しやすい。従って、構造物モデルの第1及び第4の部分における剛性の設定値を、構造物モデルの第3及び第6の部分における剛性の設定値よりも小さく設定することにより、構造物モデルにおける剛性の設定値を、現実の構造物の剛性にさらに近づけることができる。その結果、現実の構造物の損傷状態をより精度よく推定することが可能となる。   The structure includes first to fourth piers, a first support beam supported on the first and second piers, and a second support beam supported on the third and fourth piers. A gel bar-structured bridge comprising a suspension girder positioned between the first and second girder and supported on the first and second girder via a gel bar hinge. The girder includes a first portion extending from the first pier close to the suspension girder to the end on the suspension girder side, a second portion extending between the first and second piers, and the first pier A third portion extending to reach the second portion, and the second receiving girder includes a fourth portion extending from the third bridge pier close to the suspension girder to the end on the suspension girder side, A fifth portion extending between the third and fourth piers and a sixth portion extending from the third pier to the fifth portion, in the fifth step If the result of determination in the fourth step is not an approximation, the stiffness setting values in the third and sixth parts of the structure model are set to the rigidity values in the second and fifth parts of the structure model. The stiffness setting value in the first and fourth portions of the structure model may be set smaller than the setting value, and the stiffness setting value in the third and sixth portions of the structure model may be set smaller than the setting value. Of the superstructure of the actual structure, the first, third, fourth and sixth portions in the vicinity of the pier are supported by the pier and thus receive the load of the superstructure. In addition, when the bridge is a continuous girder bridge, a particularly large force is likely to be applied to the first, third, fourth, and sixth portions when the vehicle passes through the bridge. Therefore, damage is likely to concentrate on the first, third, fourth, and sixth portions of the actual structure when a long period of time elapses after construction or when the vehicle repeatedly passes through the bridge. Therefore, by setting the stiffness setting values in the first, third, fourth and sixth portions of the structure model to be smaller than the stiffness setting values in the second and fifth portions of the structure model, The rigidity setting value in the structure model can be made closer to the rigidity of the actual structure. Further, the first and fourth portions of the superstructure of the actual structure receive the load of the hanging girder because they support the hanging girder via the gel bar hinge. In addition, the first and fourth parts of the superstructure of the actual structure are subject to wind and rain after a long period of time since the rain and the like tend to collect from the gap with the hanging girder. It is easy to be eroded by. Therefore, damage is particularly likely to concentrate on the first and fourth portions of the actual structure. Therefore, by setting the stiffness setting values in the first and fourth portions of the structure model to be smaller than the stiffness setting values in the third and sixth portions of the structure model, the rigidity of the structure model is set. The set value can be made closer to the rigidity of the actual structure. As a result, it is possible to estimate the damage state of the actual structure with higher accuracy.

第4の工程では、第3の工程で得られた仮想変位データの極値が第2の工程で得られた実変位データの極値の±5%以内であるときに近似していると判定してもよい。この場合、変位の絶対値が大きくなりやすい極値において仮想変位データが実変位データに精度よく近似される。そのため、構造物モデルにおける剛性の設定値を、現実の構造物の剛性により精度よく近づけることができる。   In the fourth step, it is determined that approximation is made when the extreme value of the virtual displacement data obtained in the third step is within ± 5% of the extreme value of the actual displacement data obtained in the second step. May be. In this case, the virtual displacement data is accurately approximated to the actual displacement data at the extreme value where the absolute value of the displacement tends to be large. Therefore, the rigidity setting value in the structure model can be brought closer to the actual structure rigidity with higher accuracy.

第1の工程で得られた加速度データに基づいて構造物の固有振動数を求める第6の工程をさらに含み、第3の工程では、構造物モデルの固有振動数も求め、第4の工程では、第3及び第6の工程でそれぞれ得られた固有振動数同士が近似しているか否かも判定してもよい。この場合、仮想変位データと実変位データとの近似に加えて、現実の構造物と構造物モデルとにおいて固有振動数同士が近似しているか否かも判定される。そのため、構造物の損傷状態が複雑であっても、複数の観点から現実の構造物と構造物モデルとを比較することで、より精度よく構造物の損傷状態を推定することができる。   The method further includes a sixth step of obtaining the natural frequency of the structure based on the acceleration data obtained in the first step. In the third step, the natural frequency of the structure model is also obtained. In the fourth step, It may also be determined whether or not the natural frequencies obtained in the third and sixth steps are approximate to each other. In this case, in addition to the approximation between the virtual displacement data and the actual displacement data, it is also determined whether or not the natural frequencies are approximated in the actual structure and the structure model. Therefore, even if the damage state of the structure is complicated, the damage state of the structure can be estimated with higher accuracy by comparing the actual structure and the structure model from a plurality of viewpoints.

加速度センサはサーボ型加速度センサであってもよい。サーボ型加速度センサは、直線性及び分解能に優れ、広いダイナミックレンジを有し、加速度の検出精度が極めて高い。そのため、サーボ型加速度センサによれば、低周波数領域(例えば0.1Hz以下(10秒以下))の応答を高精度に検出することができる。車両が構造物上を走行する際に構造物に生じる変位は一般に0.001mm〜1mm程度と小さく、車両が構造物上を走行する際の変位の卓越周波数はv/2L(ここで、vは車両の走行速度であり、Lは対象構造物の長さである。)となることから、一般に0.2Hz〜2Hz程度の低周波成分が卓越する。従って、サーボ型加速度センサを用いることによって、構造物の振動状態を極めて精度よく検出できる。   The acceleration sensor may be a servo type acceleration sensor. Servo-type acceleration sensors have excellent linearity and resolution, have a wide dynamic range, and extremely high acceleration detection accuracy. Therefore, according to the servo acceleration sensor, a response in a low frequency region (for example, 0.1 Hz or less (10 seconds or less)) can be detected with high accuracy. The displacement generated in the structure when the vehicle travels on the structure is generally as small as about 0.001 mm to 1 mm, and the dominant frequency of the displacement when the vehicle travels on the structure is v / 2L (where v is In general, a low-frequency component of about 0.2 Hz to 2 Hz is dominant because L is the vehicle traveling speed and L is the length of the target structure. Therefore, the vibration state of the structure can be detected with extremely high accuracy by using the servo acceleration sensor.

第4の工程での判定の結果、近似している場合には、そのときの構造物モデルにおける剛性の設定値を、構造物に所定の損傷が生じていると仮定した場合における構造物の剛性の理論値と比較することにより、構造物の損傷の程度を推定してもよい。この場合、外観を目視により検査することでは確認できない損傷が構造物の内部に生じている場合でも、構造物の損傷の程度を推定することが可能となる。   If the result of determination in the fourth step is an approximation, the rigidity setting value in the structure model at that time is the rigidity value of the structure when it is assumed that the structure is damaged in a predetermined manner. The degree of damage to the structure may be estimated by comparing with the theoretical value. In this case, even when damage that cannot be confirmed by visually inspecting the appearance has occurred inside the structure, it is possible to estimate the degree of damage to the structure.

本開示の他の観点に係る構造物の損傷状態を推定する方法は、第1〜第N(Nは2以上の自然数。)の加速度センサが第1〜第Nの箇所にそれぞれ配置された構造物を車両が走行する際に構造物の第1〜第Nの箇所に生ずる加速度を、第1〜第Nの加速度センサによってそれぞれ計測する第1の工程と、第1の工程で第1〜第Nの加速度センサからそれぞれ得られた第1〜第Nの加速度データに基づいて第1〜第Nの実変位データを取得する第2の工程と、仮想空間内において、車両を模した車両モデルに構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデルを仮想的に走行させることにより、構造物モデルのうち第1〜第Nの箇所にそれぞれ対応する第1〜第Nの仮想位置に生じた仮想変位を第1〜第Nの仮想変位データとしてそれぞれ取得する第3の工程と、第2の工程で得られた第k(kは1〜Nの自然数。)の実変位データと第3の工程で得られた第kの仮想変位データとが近似しているか否かを全てのkについてそれぞれ判定する第4の工程とを含む。   A method for estimating a damage state of a structure according to another aspect of the present disclosure is a structure in which first to N-th (N is a natural number of 2 or more) acceleration sensors are arranged in first to N-th locations, respectively. A first step of measuring accelerations generated in the first to Nth locations of the structure when the vehicle travels with the first to Nth acceleration sensors, respectively, and first to first in the first step. A second step of acquiring first to N-th actual displacement data based on first to N-th acceleration data obtained from each of N acceleration sensors, and a vehicle model simulating a vehicle in virtual space By virtually running a structure model imitating a structure and having a rigidity set to a predetermined value, the first to Nth virtual corresponding respectively to the first to Nth locations in the structure model The virtual displacement generated at the position is used as the first to Nth virtual displacement data. The third step to be acquired, the k-th actual displacement data (k is a natural number of 1 to N) obtained in the second step, and the k-th virtual displacement data obtained in the third step. And a fourth step of determining whether or not the approximation is performed for all k.

本開示の他の観点に係る構造物の損傷状態を推定する方法では、上記の方法と同様に、適時に且つ簡易に構造物の損傷状態を推定することが可能となる。   In the method for estimating the damage state of the structure according to another aspect of the present disclosure, it is possible to estimate the damage state of the structure in a timely and simple manner as in the above method.

本開示の他の観点に係る構造物の損傷状態を推定するプログラムは、コンピュータに、構造物を車両が走行する際に構造物の所定箇所に生ずる加速度を所定箇所に配置された加速度センサが計測することによって得られた加速度データに基づいて、所定箇所における実変位データを取得する第1の処理と、仮想空間内において、車両を模した車両モデルに構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデルを仮想的に走行させることにより、構造物モデルのうち所定箇所に対応する仮想位置に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する第2の処理と、第1の処理で得られた実変位データと第2の処理で得られた仮想変位データとが近似しているか否かを判定する第3の処理とを実行させる。   According to another aspect of the present disclosure, a program for estimating a damage state of a structure is measured by an acceleration sensor disposed at a predetermined position on a computer, when the vehicle travels on the structure. A first process for acquiring actual displacement data at a predetermined location on the basis of the acceleration data obtained by doing the above, and in the virtual space, imitating a vehicle model simulating a vehicle and having a predetermined rigidity By virtually running the structure model set to, a second process of acquiring virtual displacement data generated at a virtual position corresponding to a predetermined location in the structure model as virtual displacement data, and a first process A third process for determining whether or not the obtained actual displacement data and the virtual displacement data obtained by the second process are approximated is executed.

本開示の他の観点に係る構造物の損傷状態を推定するプログラムでは、上記の方法と同様に、適時に且つ簡易に構造物の損傷状態を推定することが可能となる。   In the program for estimating the damage state of the structure according to another aspect of the present disclosure, it is possible to estimate the damage state of the structure in a timely and simple manner as in the above method.

本開示の他の観点に係る構造物の損傷状態を推定するシステムは、構造物の所定箇所に配置され、構造物を車両が走行する際に構造物の所定箇所に生ずる加速度を計測する加速度センサと、加速度センサから得られた加速度データに基づいて実変位データを取得する第1の取得手段と、仮想空間内において、車両を模した車両モデルに構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデルを仮想的に走行させることにより、構造物モデルのうち所定箇所に対応する仮想位置に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する第2の取得手段と、第1の取得手段が取得した実変位データと第2の取得手段が取得した仮想変位データとが近似しているか否かを判定する判定手段とを備える。   A system for estimating a damage state of a structure according to another aspect of the present disclosure is arranged at a predetermined position of the structure, and measures an acceleration generated at the predetermined position of the structure when the vehicle travels on the structure And first acquisition means for acquiring actual displacement data based on acceleration data obtained from the acceleration sensor, and in the virtual space, imitating a structure similar to a vehicle model simulating a vehicle and having a predetermined rigidity A second acquisition unit that acquires a virtual displacement generated at a virtual position corresponding to a predetermined position in the structure model as virtual displacement data by virtually running the set structure model; and a first acquisition unit. Determining means for determining whether or not the actual displacement data acquired by the second acquisition means approximates the virtual displacement data acquired by the second acquisition means.

本開示の他の観点に係る構造物の損傷状態を推定するシステムでは、上記の方法と同様に、適時に且つ簡易に構造物の損傷状態を推定することが可能となる。   In the system for estimating the damage state of the structure according to another aspect of the present disclosure, it is possible to estimate the damage state of the structure in a timely and simple manner as in the above method.

本開示に係る方法、プログラム及びシステムによれば、適時に且つ簡易に構造物の損傷状態を推定することが可能となる。   According to the method, program, and system according to the present disclosure, it is possible to estimate a damage state of a structure in a timely and simple manner.

図1は、本実施形態に係る橋梁の損傷状態を推定するための推定システムを示す。FIG. 1 shows an estimation system for estimating a damage state of a bridge according to the present embodiment. 図2は、本実施形態に係る橋梁の損傷状態を推定するための推定システムの内部構成を概略的に示す。FIG. 2 schematically shows an internal configuration of an estimation system for estimating a bridge damage state according to the present embodiment. 図3は、橋梁の損傷状態の推定処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining a process for estimating a damage state of a bridge. 図4は、剛性の推定処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the rigidity estimation process. 図5は、損傷程度の推定処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining damage degree estimation processing. 図6は、ゲルバー構造の橋梁を車両が走行する様子を示す。FIG. 6 shows a state in which a vehicle travels on a bridge with a Gerber structure. 図7は、図6のVII−VII線断面を示す。FIG. 7 shows a cross section taken along line VII-VII in FIG. 図8は、橋梁をバスが走行したときに受け桁の中央位置に生ずる加速度の実験値を示す。FIG. 8 shows experimental values of acceleration generated at the center position of the receiving beam when the bus travels on the bridge. 図9は、橋梁をバスが走行したときに受け桁の中央位置に生ずる変位の実験値を示す。FIG. 9 shows experimental values of the displacement that occurs at the center position of the receiving beam when the bus travels on the bridge. 図10は、図8に示される加速度に基づいて得られたパワースペクトルを示す。FIG. 10 shows a power spectrum obtained based on the acceleration shown in FIG. 図11は、図8の実験値と、全体が健全状態(剛性の低下がない状態)に設定された橋梁モデルをバスモデルが走行したときに受け桁の中央位置に生ずる変位の解析値とを示す。FIG. 11 shows the experimental values of FIG. 8 and the analysis value of the displacement that occurs at the center position of the receiving beam when the bus model runs on the bridge model that is set in a healthy state (the state where there is no reduction in rigidity). Show. 図12は、図8の実験値と、全体の剛性が健全状態よりも30%低く設定された橋梁モデルをバスモデルが走行したときに受け桁の中央位置に生ずる変位の解析値とを示す。FIG. 12 shows experimental values of FIG. 8 and analytical values of displacement generated at the center position of the receiving beam when the bus model runs on a bridge model in which the overall rigidity is set to be 30% lower than that in a healthy state. 図13は、図8の実験値と、受け桁のうち径間中央1/4領域の剛性が健全状態に設定され且つ受け桁のうち他の領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定されたときの橋梁モデルをバスモデルが走行したときに受け桁の中央位置に生ずる変位の解析値とを示す。FIG. 13 shows the experimental values of FIG. 8 and the rigidity of the center quarter region of the span of the girder is set in a healthy state, and the rigidity of other regions of the girder is set to be 30% lower than that in the healthy state. The analysis value of the displacement generated at the center position of the receiving girder when the bus model runs through the bridge model is shown. 図14は、図8の実験値と、受け桁のうち径間中央1/2領域の剛性が健全状態に設定され且つ受け桁のうち他の領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定されたときの橋梁モデルをバスモデルが走行したときに受け桁の中央位置に生ずる変位の解析値とを示す。FIG. 14 shows the experimental values of FIG. 8 and the rigidity of the center half area between the spans is set to be in a healthy state and the rigidity of other regions in the support girders is set to be 30% lower than that in the healthy state. The analysis value of the displacement generated at the center position of the receiving girder when the bus model runs through the bridge model is shown. 図15は、固有振動数の実験値及び解析値を示す。FIG. 15 shows experimental values and analysis values of the natural frequency. 図16(a)は、受け桁のうち径間中央1/2領域の剛性が健全状態に設定され且つ受け桁のうち他の領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定されたときの橋梁モデルにおける計測位置(ゲルバーヒンジ近傍)を示し、図16(b)は、図16(a)の計測位置に生ずる変位の実験値及び解析値を示す。FIG. 16 (a) shows a bridge when the rigidity of the center half area between the spans is set in a healthy state and the rigidity of other regions in the bridge girders is set to be 30% lower than that in the healthy state. The measurement position (near the gel bar hinge) in the model is shown, and FIG. 16 (b) shows the experimental value and analysis value of the displacement that occurs at the measurement position in FIG. 16 (a). 図17(a)は、受け桁のうち径間中央1/2領域の剛性が健全状態に設定され且つ受け桁のうち他の領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定されたときの橋梁モデルにおける計測位置(吊り桁中央部)を示し、図17(b)は、図17(a)の計測位置に生ずる変位の実験値及び解析値を示す。FIG. 17 (a) shows the bridge when the rigidity of the center half area between the spans is set to a healthy state and the rigidity of the other regions of the bridge girders is set to be 30% lower than the healthy state. FIG. 17B shows experimental values and analysis values of displacement occurring at the measurement position in FIG. 17A. 図18(a)は、受け桁のうち径間中央1/2領域の剛性が健全状態に設定され、受け桁のうち橋脚から径間中央1/2領域までの領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定され、且つ受け桁のうち橋脚から端部までの領域の剛性が健全状態よりも50%低く設定されたときの橋梁モデルにおける測計測位置(受け桁中央部)を示し、図18(b)は、図18(a)の計測位置に生ずる変位の実験値及び解析値を示す。FIG. 18 (a) shows that the rigidity of the span center 1/2 region of the receiving beam is set in a healthy state, and the region of the receiving beam from the bridge pier to the span center 1/2 region is more healthy than the sound state. 18 shows the measurement position (the center part of the receiving beam) in the bridge model when it is set 30% lower and the rigidity of the region from the bridge pier to the end of the receiving beam is set 50% lower than the healthy state. (B) shows the experimental value and analysis value of the displacement which arises in the measurement position of Fig.18 (a). 図19(a)は、受け桁のうち径間中央1/2領域の剛性が健全状態に設定され、受け桁のうち橋脚から径間中央1/2領域までの領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定され、且つ受け桁のうち橋脚から端部までの領域の剛性が健全状態よりも50%低く設定されたときの橋梁モデルにおける計測位置(ゲルバーヒンジ近傍)を示し、図19(b)は、図19(a)の計測位置に生ずる変位の実験値及び解析値を示す。FIG. 19 (a) shows that the rigidity of the span center 1/2 region of the receiving beam is set to a healthy state, and the region of the receiving beam from the bridge pier to the span center 1/2 region is more healthy than the sound state. FIG. 19B shows the measurement position (in the vicinity of the Gerber hinge) in the bridge model when the rigidity of the region from the bridge pier to the end of the girder is set to be 50% lower than the healthy state. ) Shows experimental values and analysis values of displacement occurring at the measurement position in FIG. 図20(a)は、受け桁のうち径間中央1/2領域の剛性が健全状態に設定され、受け桁のうち橋脚から径間中央1/2領域までの領域の剛性が健全状態よりも30%低く設定され、且つ受け桁のうち橋脚から端部までの領域の剛性が健全状態よりも50%低く設定されたときの橋梁モデルにおける計測位置(吊り桁中央部)を示し、図20(b)は、図20(a)の計測位置に生ずる変位の実験値及び解析値を示す。FIG. 20 (a) shows that the rigidity of the center half area between the spans of the girder is set to a healthy state, and the rigidity of the area from the bridge pier to the center half area of the span of the girder is higher than the sound state. FIG. 20 shows the measurement position in the bridge model (the center part of the suspension girder) when the rigidity of the area from the bridge pier to the end of the bridge girder is set to be 50% lower than the healthy state. b) shows an experimental value and an analysis value of the displacement occurring at the measurement position in FIG.

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

[推定システムの構成]
まず、図1及び図2を参照して、橋梁の損傷状態を推定するための推定システム100の構成について説明する。推定システム100は、コンピュータ本体(推定装置)102と、表示領域104aに画像を表示するディスプレイ104と、加速度センサAMとを備える。推定システム100は、操作者がコンピュータ本体102に対して操作入力を行えるキーボードやマウス等の操作入力装置をさらに備えていてもよい。
[Configuration of estimation system]
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the estimation system 100 for estimating the damage state of a bridge is demonstrated. The estimation system 100 includes a computer main body (estimation device) 102, a display 104 that displays an image in a display area 104a, and an acceleration sensor AM. The estimation system 100 may further include an operation input device such as a keyboard or a mouse that allows an operator to input an operation to the computer main body 102.

コンピュータ本体102は、図2に示されるように、CPU(Central Processing Unit)102a、RAM(Random Access Memory)102b、ROM(Read Only Memory)102c、I/Oポート102d及び外部記憶装置(記憶手段)102eを有している。CPU102aは、ROM102cに記憶されているプログラムに従い、コンピュータ本体102に各種機能を実現させると共に、I/Oポート102dを介して他の構成要素との信号の入出力を行い、コンピュータ本体102全体の動作制御を行う。   As shown in FIG. 2, the computer main body 102 includes a CPU (Central Processing Unit) 102a, a RAM (Random Access Memory) 102b, a ROM (Read Only Memory) 102c, an I / O port 102d, and an external storage device (storage means). 102e. The CPU 102a realizes various functions in the computer main body 102 according to a program stored in the ROM 102c, and inputs / outputs signals to / from other components via the I / O port 102d, thereby operating the entire computer main body 102. Take control.

RAM102bは、CPU102aが作動する際に用いるデータやプログラムを記憶する。ROM102cは、CPU102aが実行するプログラム(橋梁の損傷状態を推定するための推定プログラム)と、恒久的なデータを記憶している。   The RAM 102b stores data and programs used when the CPU 102a operates. The ROM 102c stores a program executed by the CPU 102a (an estimation program for estimating a damage state of the bridge) and permanent data.

推定プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録して頒布することが可能である。本明細書において、コンピュータ読み取り可能な記録媒体には、一時的でない有形の媒体(non-transitory computer recording medium)(例えば、各種の主記憶装置又は補助記憶装置)や、伝播信号(transitory computer recording medium)(例えば、ネットワークを介して提供可能なデータ信号)が含まれる。一時的でない有形の媒体としては、例えば、磁気媒体(ハードディスク、フレキシブルディスク等)、光学媒体(CR−ROM、DVD−ROM、BD−ROM等)、磁気光学媒体(MOディスク等)、又はプログラム命令を実行または格納するように特別に配置されたその他のハードウェアデバイス(RAM、ROM、半導体不揮発性メモリ等)が挙げられる。   The estimation program can be recorded and distributed on a computer-readable recording medium. In this specification, a computer-readable recording medium includes a non-transitory tangible medium (non-transitory computer recording medium) (for example, various main storage devices or auxiliary storage devices) and a propagation signal (transitory computer recording medium). (E.g., a data signal that can be provided over a network). Examples of the tangible medium that is not temporary include a magnetic medium (hard disk, flexible disk, etc.), an optical medium (CR-ROM, DVD-ROM, BD-ROM, etc.), a magneto-optical medium (MO disk, etc.), or a program instruction. And other hardware devices (RAM, ROM, semiconductor non-volatile memory, etc.) specially arranged to execute or store.

当該記録媒体からの推定プログラムの読み取り又は実行のために、必要に応じて、記録媒体から推定プログラムを読み取る記録媒体読取用のドライブ(例えば、フレキシブルディスクドライブ)が、I/Oポート102dを介してCPU102aに対して接続されていてもよい。当該ドライブは、コンピュータ本体102内に内蔵されていてもよいし、コンピュータ本体102とは別体であってもよい。当該ドライブがコンピュータ本体102とは別体の場合には、当該ドライブは、コンピュータ本体102の外部に位置しており、信号線を介してコンピュータ本体102のI/Oポート102dと接続される。   In order to read or execute the estimation program from the recording medium, a recording medium reading drive (for example, a flexible disk drive) that reads the estimation program from the recording medium is provided via the I / O port 102d as necessary. It may be connected to the CPU 102a. The drive may be built in the computer main body 102 or may be separate from the computer main body 102. When the drive is separate from the computer main body 102, the drive is located outside the computer main body 102, and is connected to the I / O port 102d of the computer main body 102 via a signal line.

外部記憶装置102eは、I/Oポート102dを介してCPU102aに接続されている。外部記憶装置102eは、橋梁の設計データ、車両のデータ、橋梁モデルのデータ、車両モデルのデータ、加速度センサAMから入力された加速度データ等の必要なデータの保持に用いられる。   The external storage device 102e is connected to the CPU 102a via the I / O port 102d. The external storage device 102e is used to hold necessary data such as bridge design data, vehicle data, bridge model data, vehicle model data, and acceleration data input from the acceleration sensor AM.

ディスプレイ104は、I/Oポート102dを介してCPU102aに接続されており、CPU102aの指示に基づき所定の画像を表示領域104aに表示する。ディスプレイ104は、コンピュータ本体102と一体化されていてもよい。   The display 104 is connected to the CPU 102a via the I / O port 102d, and displays a predetermined image in the display area 104a based on an instruction from the CPU 102a. The display 104 may be integrated with the computer main body 102.

加速度センサAMは、測定対象物に取り付けられることにより、当該測定対象物の加速度を検出するセンサである。加速度センサAMは、図1に示されるように、測定した加速度を加速度データとしてコンピュータ本体102に送信する。加速度データを加速度センサAMからコンピュータ本体102に送信する方式としては、有線による通信でもよいし、無線による通信でもよい。この場合、測定直後に加速度データが送信されてもよいし、所定期間の経過後又は所定量の加速度データが蓄積された後、定期的又は不定期的に加速度データが送信されてもよい。あるいは、加速度センサAMが測定した加速度データを記録可能な記録媒体が加速度センサに内蔵されており、加速度センサAMがコンピュータ本体102に直接又は間接に接続されたときに、当該記録媒体に記録されている加速度データがコンピュータ本体102に送信されてもよい。   The acceleration sensor AM is a sensor that detects the acceleration of the measurement object by being attached to the measurement object. As shown in FIG. 1, the acceleration sensor AM transmits the measured acceleration to the computer main body 102 as acceleration data. A method for transmitting the acceleration data from the acceleration sensor AM to the computer main body 102 may be wired communication or wireless communication. In this case, the acceleration data may be transmitted immediately after the measurement, or the acceleration data may be transmitted regularly or irregularly after a predetermined period has elapsed or after a predetermined amount of acceleration data has been accumulated. Alternatively, a recording medium capable of recording acceleration data measured by the acceleration sensor AM is built in the acceleration sensor, and when the acceleration sensor AM is directly or indirectly connected to the computer main body 102, the recording medium is recorded on the recording medium. Acceleration data may be transmitted to the computer main body 102.

本実施形態においては、種々の形式の加速度センサAMを用いることができるが、加速度センサAMとしてサーボ型加速度センサを用いると特に好ましい。サーボ型加速度センサは、例えば、可動部(振り子)と、可動部の位置を検出するための検出部と、可動部を駆動するための駆動部(電磁コイル)と、これらを内部に収容する筐体とを備える。サーボ型加速度センサに外力が付与されて加速度が生ずると、可動部は所定位置からずれるが、検出器で検出された可動部のずれ量を打ち消すように駆動部が可動部を駆動する。そのため、可動部は、筐体内において静止状態が保たれる。サーボ型加速度センサでは、このときに駆動部が可動部に付与した力に基づいて、サーボ型加速度センサに生じた加速度を取得する。サーボ型加速度センサは、直線性及び分解能に優れ、広いダイナミックレンジを有し、加速度の検出精度が極めて高い。そのため、サーボ型加速度センサによれば、低周波数領域(例えば0.1Hz以下(10秒以下))の応答を高精度に検出することができる。自身よりもはるかに大きな橋梁1を車両Vが走行するとき、橋梁1に生ずる変位は僅かであるので、橋梁1に生ずる加速度においては低周波成分が卓越する。従って、サーボ型加速度センサを用いることによって、橋梁1の振動状態を極めて精度よく検出できる。なお、加速度センサAMのノイズ密度は、500ngrms/√Hz以下であってもよいし、400ngrms/√Hz以下であってもよいし、300ngrms/√Hz以下であってもよい。 In this embodiment, various types of acceleration sensors AM can be used, but it is particularly preferable to use a servo acceleration sensor as the acceleration sensor AM. The servo type acceleration sensor includes, for example, a movable part (pendulum), a detection part for detecting the position of the movable part, a drive part (electromagnetic coil) for driving the movable part, and a housing that accommodates these. With body. When acceleration is generated by applying an external force to the servo-type acceleration sensor, the movable unit is displaced from a predetermined position, but the drive unit drives the movable unit so as to cancel out the shift amount of the movable unit detected by the detector. For this reason, the movable portion is kept stationary in the housing. In the servo type acceleration sensor, the acceleration generated in the servo type acceleration sensor is acquired based on the force applied to the movable part by the driving unit at this time. Servo-type acceleration sensors have excellent linearity and resolution, have a wide dynamic range, and extremely high acceleration detection accuracy. Therefore, according to the servo acceleration sensor, a response in a low frequency region (for example, 0.1 Hz or less (10 seconds or less)) can be detected with high accuracy. When the vehicle V travels on the bridge 1 that is much larger than itself, the displacement generated in the bridge 1 is very small, and therefore the low frequency component is dominant in the acceleration generated in the bridge 1. Therefore, the vibration state of the bridge 1 can be detected with extremely high accuracy by using the servo acceleration sensor. The noise density of the acceleration sensor AM may be 500 ng rms / √Hz or less, 400 ng rms / √Hz or less, or 300 ng rms / √Hz or less.

[推定処理]
続いて、図3〜図7を参照して、推定システム100において推定プログラムにより実行される、橋梁の損傷状態の推定処理について説明する。損傷状態の推定処理は、図3に示されるように、剛性の推定処理(ステップS1)と、損傷程度の推定処理(ステップS2)とを含む。
[Estimation process]
Next, a bridge damage state estimation process executed by the estimation program in the estimation system 100 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the damage state estimation process includes a rigidity estimation process (step S1) and a damage degree estimation process (step S2).

次に、剛性の推定処理について、図4を参照して説明する。まず、振動計測実験を実施する(ステップS10)。この振動計測実験は、図6に示されるように、現実の橋梁1上を車両Vが走行することによって行われる。橋梁1は、河川、海、渓谷、他の構造物等の上方に架け渡され、その端部間の交通を可能にする構造物である。橋梁1は、複数の橋脚2と、橋脚2によって支持される上部構造3とを備える。本実施形態では、橋梁1がゲルバー構造を呈している。なお、図6は、橋梁1の一部を示している。   Next, the rigidity estimation process will be described with reference to FIG. First, a vibration measurement experiment is performed (step S10). As shown in FIG. 6, the vibration measurement experiment is performed when the vehicle V travels on the actual bridge 1. The bridge 1 is a structure that extends over rivers, seas, valleys, other structures, etc., and enables traffic between the ends. The bridge 1 includes a plurality of piers 2 and an upper structure 3 supported by the piers 2. In the present embodiment, the bridge 1 has a gel bar structure. FIG. 6 shows a part of the bridge 1.

複数の橋脚2は、橋梁1の延びる方向(図6の左右方向)に沿って一列に並んでいる。図6には複数の橋脚2のうち6本が示されている。以下では、この6本の橋脚2を、図6の左側から順に橋脚2A〜2Fと呼ぶこととする。   The plurality of bridge piers 2 are arranged in a line along the direction in which the bridge 1 extends (the left-right direction in FIG. 6). FIG. 6 shows six of the plurality of piers 2. Hereinafter, the six piers 2 are referred to as piers 2A to 2F in order from the left side of FIG.

上部構造3は、複数の受け桁4と、複数の吊り桁5と、図示しない支承とを有する。複数の受け桁4と、複数の吊り桁5とは、橋梁1の延びる方向に沿って交互に並んでいる。隣り合う受け桁4と吊り桁5とは一体化されていない。これらの受け桁4及び吊り桁5はそれぞれ、図7に示されるように、床板4a,5aと、床板4a,5aの下面に設けられ橋梁1の延在方向に延びる主桁4b,5bと、床板4a,5aの上面に設けられ橋梁1の延在方向に延びる高欄4c,5cとを有する。これらの受け桁4及び吊り桁5により、車両や人が通行可能な通路が構成されている。図6には、複数の受け桁4のうち3つが示されており、複数の吊り桁5のうち2つが示されている。以下では、この3つの受け桁4を、図6の左から順に受け桁4A〜4Cと呼ぶこととし、この2つの吊り桁5を、図6の左から順に吊り桁5A,5Bと呼ぶこととする。   The upper structure 3 includes a plurality of receiving girders 4, a plurality of hanging girders 5, and a support (not shown). The plurality of receiving girders 4 and the plurality of hanging girders 5 are arranged alternately along the direction in which the bridge 1 extends. Adjacent receiving girders 4 and hanging girders 5 are not integrated. As shown in FIG. 7, each of the receiving girders 4 and the hanging girders 5 is provided with floor plates 4 a and 5 a, main girders 4 b and 5 b that are provided on the lower surfaces of the floor plates 4 a and 5 a and extend in the extending direction of the bridge 1, There are rails 4c, 5c provided on the upper surfaces of the floor plates 4a, 5a and extending in the direction in which the bridge 1 extends. The receiving girder 4 and the hanging girder 5 constitute a passage through which vehicles and people can pass. In FIG. 6, three of the plurality of receiving girders 4 are shown, and two of the plurality of hanging girders 5 are shown. Hereinafter, the three receiving girders 4 will be referred to as receiving girders 4A to 4C in order from the left in FIG. 6, and the two hanging girders 5 will be referred to as hanging girders 5A and 5B in order from the left in FIG. To do.

受け桁4Aは、受け桁4Aと橋脚2A,2Bとの間にそれぞれ位置する支承を介して、橋脚2A,2B上に支持されている。受け桁4Aは、橋脚2A,2B間において延びる部分4Aと、橋脚2A,2Bから端部に至るまで延びる一対の部分4Aと、部分4A,4Aの間において延びる一対の部分4Aとを含む。 The receiving girder 4A is supported on the piers 2A and 2B via bearings positioned between the receiving girder 4A and the piers 2A and 2B, respectively. Receiving digits. 4A, piers 2A, a portion 4A 1 extending between 2B, piers 2A, a pair of portions 4A 2 extending up to the end of 2B, portions 4A 1, 4A pair of portions 4A 3 extending between the two Including.

受け桁4Bは、受け桁4Bと橋脚2C,2Dとの間にそれぞれ位置する支承を介して、橋脚2C,2D上に支持されている。受け桁4Bは、橋脚2C,2D間において延びる部分4Bと、橋脚2C,2Dから端部に至るまで延びる一対の部分4Bと、部分4B,4Bの間において延びる一対の部分4Bとを含む。 The receiving girder 4B is supported on the piers 2C and 2D via bearings positioned between the receiving girder 4B and the piers 2C and 2D, respectively. Receiving digits. 4B, piers 2C, a portion 4B 1 extending between 2D, piers 2C, the pair of portions 4B 2 extending up to the end from 2D, portions 4B 1, 4B pair of portions 4B 3 extending between the two Including.

受け桁4Cは、受け桁4Cと橋脚2E,2Fとの間にそれぞれ位置する支承を介して、橋脚2E,2F上に支持されている。受け桁4Cは、橋脚2E,2F間において延びる部分4Cと、橋脚2E,2Fから端部に至るまで延びる一対の部分4Cと、部分4C,4Cの間において延びる一対の部分4Cとを含む。 The receiving girder 4C is supported on the piers 2E and 2F via bearings positioned between the receiving girder 4C and the piers 2E and 2F, respectively. Receiving digits. 4C, piers 2E, a portion 4C 1 extending between 2F, piers 2E, a pair of portions 4C 2 which extends up to the end of 2F, portions 4C 1, 4C pair of portions 4C 3 extending between the two Including.

吊り桁5Aは、吊り桁5Aと受け桁4A,4Bとの間にそれぞれ位置する支承(ゲルバーヒンジ)を介して、受け桁4A,4B上に支持されている。吊り桁5Bは、吊り桁5Bと受け桁4B,4Cとの間にそれぞれ位置する支承(ゲルバーヒンジ)を介して、受け桁4B,4C上に支持されている。   The suspension girders 5A are supported on the receiving girders 4A and 4B via supports (gel bar hinges) positioned between the hanging girders 5A and the receiving girders 4A and 4B, respectively. The hanging girder 5B is supported on the receiving beams 4B and 4C via supports (gel bar hinges) positioned between the hanging beam 5B and the receiving beams 4B and 4C, respectively.

受け桁4Bの中央部には、加速度センサAM(以下、加速度センサAM1と呼ぶ。)が取り付けられている。受け桁4Bと吊り桁5Bとの間に位置する支承(ゲルバーヒンジ)の近傍には、加速度センサAM(以下、加速度センサAM2と呼ぶ。)が取り付けられている。吊り桁5Bの中央部には、加速度センサAM(以下、加速度センサAM3と呼ぶ。)が取り付けられている。加速度センサAM1〜AM3は、車両Vが橋梁1上(上部構造3上)を走行する際に取り付け位置に生ずる加速度を計測する。加速度センサAM1〜AM3の取り付け位置に特に制限はないが、設置の容易性に鑑みると床板4a,5aの上面に固定すると好ましい。   An acceleration sensor AM (hereinafter referred to as acceleration sensor AM1) is attached to the central portion of the receiving beam 4B. An acceleration sensor AM (hereinafter referred to as acceleration sensor AM2) is attached in the vicinity of a support (Gelbar hinge) positioned between the receiving beam 4B and the hanging beam 5B. An acceleration sensor AM (hereinafter referred to as acceleration sensor AM3) is attached to the central portion of the hanging beam 5B. The acceleration sensors AM1 to AM3 measure the acceleration generated at the attachment position when the vehicle V travels on the bridge 1 (on the upper structure 3). Although there is no restriction | limiting in particular in the attachment position of acceleration sensor AM1-AM3, when it considers the ease of installation, it is preferable if it fixes to the upper surface of the floor boards 4a and 5a.

振動計測実験に用いられる車両Vとしては、例えば自動車、鉄道車両等の所定の重量を有する車両が挙げられる。車両Vの重量は、橋梁1の大きさや構造に応じて適宜設定してよい。車両Vの重量は、車両Vが橋梁1を走行したときに加速度センサAM(AM1〜AM3)が検出可能な程度の振動を橋梁1に生じさせることができれば、特に制限されない。車両Vの重量が大きいほど、車両Vが橋梁1を走行したときに橋梁1に振動が生じやすくなるため好ましい。ただし、車両Vの重量が大きくなりすぎると橋梁1に損傷を与える虞があるため、車両Vの重量は橋梁1が支持可能な大きさを超えないことが好ましい。車両Vの重量は、例えば橋梁1が一般的な道路橋である場合には10000kg〜40000kg程度であってもよいし、例えば橋梁1が一般的な鉄道橋である場合には鉄道車両1つあたり30000kg〜50000kg程度であってもよい。   Examples of the vehicle V used in the vibration measurement experiment include a vehicle having a predetermined weight such as an automobile and a railway vehicle. The weight of the vehicle V may be appropriately set according to the size and structure of the bridge 1. The weight of the vehicle V is not particularly limited as long as the bridge 1 can generate vibrations that can be detected by the acceleration sensors AM (AM1 to AM3) when the vehicle V travels on the bridge 1. It is preferable that the weight of the vehicle V is larger because vibration is easily generated in the bridge 1 when the vehicle V travels on the bridge 1. However, since the bridge 1 may be damaged if the weight of the vehicle V becomes too large, it is preferable that the weight of the vehicle V does not exceed a size that the bridge 1 can support. The weight of the vehicle V may be, for example, about 10,000 kg to 40000 kg when the bridge 1 is a general road bridge. For example, when the bridge 1 is a general railway bridge, It may be about 30000 kg to 50000 kg.

振動計測実験では、車両Vを所定速度で橋梁1上(上部構造3上)を走行させ、少なくとも一つの加速度センサAM(加速度センサAM1〜AM3のいずれか1つ以上)により加速度を検出する。車両Vは、橋梁1(上部構造3)のうち全部を走行してもよいし、一部を走行してもよい。車両Vが橋梁1(上部構造3)の一部を走行する場合には、橋梁1が単純桁橋であるときは少なくとも1スパン(隣り合う橋脚間の距離であり1径間ともいう。)を車両Vが走行すればよく、橋梁1が連続桁橋であるときは加速度センサAMが取り付けられた桁及びその両隣の桁を少なくとも車両Vが走行すればよい。   In the vibration measurement experiment, the vehicle V travels on the bridge 1 (on the upper structure 3) at a predetermined speed, and acceleration is detected by at least one acceleration sensor AM (any one or more of acceleration sensors AM1 to AM3). The vehicle V may travel all or some of the bridge 1 (upper structure 3). When the vehicle V travels a part of the bridge 1 (superstructure 3), when the bridge 1 is a simple girder bridge, at least one span (the distance between adjacent piers, also referred to as one span). The vehicle V only needs to travel, and when the bridge 1 is a continuous girder bridge, the vehicle V only needs to travel at least the girder to which the acceleration sensor AM is attached and the girder on both sides thereof.

車両Vの走行速度は、略一定でもよいし、変化してもよい。車両Vの走行速度が略一定であると、走行速度が変化する場合と比較して、コンピュータ上でシミュレーションを行う際に車両モデルの速度を設定しやすくなる(コンピュータ上でのシミュレーションについて詳しくは後述する)。車両Vの走行速度は特に限定されないが、加速度センサAMのサンプリング周波数(単位時間あたりの加速度センサAMによる加速度データの取得数)に上限があるため、走行速度が速すぎる場合にはサンプル数が少なくなり、橋梁1に生ずる加速度の検出精度が低くなりやすい傾向にあり、走行速度が遅すぎる場合には橋梁1がほとんど振動しないか、極めて低い周波数で振動するため、加速度センサAMが振動を検出し難くなる傾向にある。車両Vの走行速度は、車両Vが自動車である場合には例えば20km/h〜60km/h程度であってもよいし、車両Vが鉄道車両である場合には80km/h〜300km/h程度であってもよい。   The traveling speed of the vehicle V may be substantially constant or may vary. When the traveling speed of the vehicle V is substantially constant, it becomes easier to set the speed of the vehicle model when the simulation is performed on the computer as compared with the case where the traveling speed is changed. To do). The traveling speed of the vehicle V is not particularly limited, but since the sampling frequency of the acceleration sensor AM (the number of acceleration data acquired by the acceleration sensor AM per unit time) has an upper limit, the number of samples is small when the traveling speed is too high. Therefore, the accuracy of detection of the acceleration generated in the bridge 1 tends to be low, and when the traveling speed is too slow, the bridge 1 hardly vibrates or vibrates at a very low frequency. Therefore, the acceleration sensor AM detects the vibration. It tends to be difficult. The traveling speed of the vehicle V may be, for example, about 20 km / h to 60 km / h when the vehicle V is an automobile, or about 80 km / h to 300 km / h when the vehicle V is a railway vehicle. It may be.

続いて、加速度センサAMによって検出された加速度データが、コンピュータ本体102に送信される。これにより、コンピュータ本体102が加速度データを取得する(ステップS11)。このとき、コンピュータ本体102(I/Oポート102d及び外部記憶装置102e)が、加速度データの取得手段として動作する。   Subsequently, acceleration data detected by the acceleration sensor AM is transmitted to the computer main body 102. Thereby, the computer main body 102 acquires acceleration data (step S11). At this time, the computer main body 102 (I / O port 102d and external storage device 102e) operates as an acceleration data acquisition unit.

続いて、コンピュータ本体102が加速度データから実変位データを取得する(ステップS12)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、実変位データの取得手段として動作する。加速度データから実変位データを取得するための手法としては、例えば、加速度データを時間領域において基線補正を行いながら2階積分を行う手法や、周波数領域においてバンドパスフィルタを用いつつ2階積分を行う手法が挙げられる。バンドパスフィルタは、例えば、ノイズ成分が卓越する0.1Hz以下の周波数をカットしてもよい。   Subsequently, the computer main body 102 acquires actual displacement data from the acceleration data (step S12). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as a means for acquiring actual displacement data. As a method for acquiring the actual displacement data from the acceleration data, for example, a method of performing second-order integration while performing baseline correction on the acceleration data in the time domain, or performing second-order integration using a bandpass filter in the frequency domain. A method is mentioned. For example, the band pass filter may cut a frequency of 0.1 Hz or less where noise components are dominant.

続いて、コンピュータ本体102が加速度データから、実験値としての固有振動数を算出する(ステップS13)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、実験値としての固有振動数の取得手段として動作する。加速度データから固有振動数を算出するための手法としては、例えば、修正ピリオドグラム法(ウェルチ法)が挙げられる。修正ピリオドグラム法では、確率的に発生するノイズを含む計測データから、所定のテーパー(例えば、ハミング・テーパー、ハニング・テーパー)を用いてノイズを除去する処理を行っている。これにより、加速度データから得られるパワースペクトルが平滑化され、加速度データにおける卓越振動数の識別が容易となる。   Subsequently, the computer main body 102 calculates a natural frequency as an experimental value from the acceleration data (step S13). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as means for acquiring the natural frequency as an experimental value. An example of a method for calculating the natural frequency from the acceleration data is a modified periodogram method (Welch method). In the modified periodogram method, noise is removed from measurement data including noise that occurs at random using a predetermined taper (for example, Hamming taper, Hanning taper). As a result, the power spectrum obtained from the acceleration data is smoothed, and the dominant frequency in the acceleration data can be easily identified.

続いて、コンピュータ本体102上において、振動シミュレーションを実施する(ステップS14)。具体的には、コンピュータ本体102の仮想空間内において、現実の橋梁1を模した橋梁モデル1M(図1参照)を構成する。橋梁モデル1Mは、ソリッド要素により橋梁1がモデル化されたものであってもよいし、はり要素により橋梁1がモデル化されたものであってもよい。このとき、橋梁モデル1Mには、橋梁1の断面(図7参照)に基づいて得られる断面二次モーメントIと、橋梁1の建設当時の設計基準に基づいて得られるコンクリートの弾性係数Eと、曲げ剛性EIとが設定される。なお、設計基準としては、例えば、コンクリート標準示方書、道路橋示方書などが挙げられる。これにより、建設当時の橋梁1(すなわち、健全時の橋梁1)を模した橋梁モデル1Mが得られる。   Subsequently, a vibration simulation is performed on the computer main body 102 (step S14). Specifically, a bridge model 1M (see FIG. 1) simulating an actual bridge 1 is configured in the virtual space of the computer main body 102. The bridge model 1M may be a model in which the bridge 1 is modeled by a solid element, or may be a model in which the bridge 1 is modeled by a beam element. At this time, the bridge model 1M includes a secondary moment of section I obtained based on the cross section of the bridge 1 (see FIG. 7), an elastic modulus E of concrete obtained based on the design criteria at the time of construction of the bridge 1, The bending rigidity EI is set. Examples of design criteria include concrete standard specifications, road bridge specifications, and the like. Thereby, a bridge model 1M simulating the bridge 1 at the time of construction (that is, the bridge 1 in a healthy state) is obtained.

続いて、コンピュータ本体102の仮想空間内において、現実の車両Vを模した車両モデル(図示せず)を構成する。車両モデルは、例えば、一つの質点であってもよいし、重心位置を考慮しつつ、ばね要素及びダンパー(ダッシュポット)を用いてモデル化されていてもよい。なお、車両モデルのばね定数等については、現実の車両Vに関して所定の実験を行うことで求めもよい(例えば、矢部明人、「路線バスを利用した既存橋梁の変状検知システムの開発に関する基礎的研究」、山口大学学位論文、理工博甲第556号参照)。   Subsequently, a vehicle model (not shown) simulating the actual vehicle V is configured in the virtual space of the computer main body 102. The vehicle model may be, for example, one mass point, or may be modeled using a spring element and a damper (dashpot) in consideration of the position of the center of gravity. The spring constant of the vehicle model may be obtained by conducting a predetermined experiment on the actual vehicle V (for example, Akito Yabe, “Basics on Development of an Existing Bridge Deformation Detection System Using a Route Bus” Research ”, Yamaguchi University dissertation, Science and Technology Hiroko No.556).

続いて、コンピュータ本体102の仮想空間内において、車両モデルに橋梁モデル1Mを仮想的に走行させることにより、仮想変位データを算出する(ステップS15)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、仮想変位データの取得手段として動作する。具体的には、コンピュータ本体102の仮想空間内において、車両モデルが橋梁モデル1Mを仮想的に走行した結果、橋梁モデル1Mの所定箇所に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する。当該所定箇所は、現実の橋梁1における加速度センサAMの設置位置に対応している。   Subsequently, the virtual displacement data is calculated by causing the vehicle model to virtually run the bridge model 1M in the virtual space of the computer main body 102 (step S15). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as virtual displacement data acquisition means. Specifically, in the virtual space of the computer main body 102, as a result of the vehicle model virtually running on the bridge model 1M, a virtual displacement generated at a predetermined location of the bridge model 1M is acquired as virtual displacement data. The predetermined location corresponds to the installation position of the acceleration sensor AM on the actual bridge 1.

続いて、コンピュータ本体102が、解析値としての固有振動数を算出する(ステップS16)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、解析値としての固有振動数の取得手段として動作する。固有振動数の解析値は、具体的には以下のように求められる。まず、ラグランジェの運動方程式より、[M]を質量マトリクス、[K]を剛性マトリクス、{x}を変位ベクトルとすると、減衰のない多自由度系の自由振動の運動方程式(式1)が得られる。

Figure 0006421033

固有ベクトル{u}を用いると、式1の解は
Figure 0006421033

とおくことができる。式2を式1に代入すると、任意時刻において
Figure 0006421033

が成り立つ必要があるので、式3が有意な解を持つための条件は
Figure 0006421033

となる。そうすると、式4を満足するω(固有値)を求めることにより、式5からi(iは自然数)次の固有振動数fを算出することができる。
Figure 0006421033
Subsequently, the computer main body 102 calculates a natural frequency as an analysis value (step S16). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as means for acquiring a natural frequency as an analysis value. Specifically, the analysis value of the natural frequency is obtained as follows. First, from Lagrange's equation of motion, if [M] is a mass matrix, [K] is a stiffness matrix, and {x} is a displacement vector, the equation of motion of free vibration of a multi-degree-of-freedom system (Equation 1) without damping is can get.
Figure 0006421033

Using the eigenvector {u}, the solution of Equation 1 is
Figure 0006421033

It can be said. Substituting Equation 2 into Equation 1, at any time
Figure 0006421033

Therefore, the condition for Equation 3 to have a significant solution is
Figure 0006421033

It becomes. Then, by obtaining ω 2 (eigenvalue) that satisfies Equation 4, the i-th natural frequency f i (i is a natural number) can be calculated from Equation 5.
Figure 0006421033

続いて、コンピュータ本体102が、実変位データと仮想変位データとが近似しているか否かを判定する(ステップS17)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、実変位データと仮想変位データとが近似しているか否かの判定手段として動作する。具体的には、コンピュータ本体102は、実変位データと仮想変位データとを比較した結果、仮想変位データを実変位データで除算した値が所定範囲内にあるときに両者が近似していると判定し(ステップS17でYES)、ステップS18の処理に進む。一方、コンピュータ本体102は、実変位データと仮想変位データとを比較した結果、仮想変位データを実変位データで除算した値が所定範囲内にないときに両者が近似していないと判定し(ステップS17でNO)、ステップS19の処理に進む。当該判定にあたっては、少なくとも仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較すればよいが、全てのデータについて比較してもよい。所定範囲内とは、例えば、95%〜105%であってもよいし、97%〜103%であってもよいし、98%〜102%であってもよい。従って、極値同士を比較する際は、コンピュータ本体102は、仮想変位データの極値が実変位データの極値の±5%以内であるときに両者が近似していると判定してもよい。この場合、変位の絶対値が大きくなりやすい極値において仮想変位データが実変位データに精度よく近似される。そのため、橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定値を、現実の橋梁1の曲げ剛性により精度よく近づけることができる。   Subsequently, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data and the virtual displacement data are approximated (step S17). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as a determination unit for determining whether or not the actual displacement data and the virtual displacement data are approximate. Specifically, as a result of comparing the actual displacement data and the virtual displacement data, the computer main body 102 determines that the two are approximated when the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data is within a predetermined range. (YES in step S17), the process proceeds to step S18. On the other hand, as a result of comparing the actual displacement data and the virtual displacement data, the computer main body 102 determines that the two are not approximated when the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data is not within the predetermined range (step (NO in S17), the process proceeds to step S19. In the determination, at least the extreme value of the virtual displacement data and the extreme value of the actual displacement data may be compared, but all the data may be compared. The predetermined range may be, for example, 95% to 105%, 97% to 103%, or 98% to 102%. Therefore, when comparing extreme values, the computer main body 102 may determine that both are approximate when the extreme value of the virtual displacement data is within ± 5% of the extreme value of the actual displacement data. . In this case, the virtual displacement data is accurately approximated to the actual displacement data at the extreme value where the absolute value of the displacement tends to be large. Therefore, the set value of the bending stiffness EI in the bridge model 1M can be made closer to the actual bending stiffness of the bridge 1 with high accuracy.

続いて、コンピュータ本体102が、固有振動数の実験値と解析値とが近似しているか否かを判定する(ステップS18)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、固有振動数の実験値と解析値とが近似しているか否かの判定手段として動作する。具体的には、コンピュータ本体102は、固有振動数の実験値と解析値とを比較した結果、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値が所定範囲内にあるときに両者が近似していると判定し(ステップS18でYES)、剛性の推定処理を終了する。これにより、現実の橋梁1が、橋梁モデル1Mに設定された曲げ剛性EIを有していると推定される。一方、コンピュータ本体102は、固有振動数の実験値と解析値とを比較した結果、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値が所定範囲内にないときに両者が近似していないと判定し(ステップS18でNO)、ステップS19の処理に進む。解析値としての固有振動数fのうち偶数次の値は逆対象モードでの固有振動数であり、現実の橋梁1には生じ得ないので、当該判定にあたっては、解析値としての固有振動数fのうち奇数次の値と、実験値としての固有振動数とを比較する。所定範囲内とは、例えば、95%〜105%であってもよいし、97%〜103%であってもよいし、97.5%〜102.5%であってもよいし、98%〜102%であってもよい。従って、固有振動数の実験値と解析値とを比較する際は、コンピュータ本体102は、固有振動数の解析値が固有振動数の実験値の±5%以内であるときに両者が近似していると判定してもよい。この場合、仮想変位データと実変位データとの近似に加えて、現実の橋梁1と橋梁モデル1Mとにおいて固有振動数同士が近似しているか否かも判定される。そのため、橋梁1の損傷状態が複雑であっても、複数の観点から現実の橋梁1と橋梁モデル1Mとを比較することで、より精度よく橋梁1の損傷状態を推定することができる。 Subsequently, the computer main body 102 determines whether or not the experimental value and the analysis value of the natural frequency are approximated (step S18). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as a determination means for determining whether or not the experimental value and the analysis value of the natural frequency are approximate. Specifically, the computer main body 102 compares the experimental value of the natural frequency with the analytical value, and as a result, the value obtained by dividing the analytical value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency is within a predetermined range. It is determined that both are approximated (YES in step S18), and the rigidity estimation process is terminated. Thereby, it is estimated that the actual bridge 1 has the bending rigidity EI set to the bridge model 1M. On the other hand, as a result of comparing the experimental value of the natural frequency with the analytical value, the computer main body 102 approximates both when the value obtained by dividing the analytical value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency is not within the predetermined range. It determines with not having carried out (it is NO at step S18), and progresses to the process of step S19. The even-order value of the natural frequency f i as the analysis value is the natural frequency in the inverse target mode and cannot occur in the actual bridge 1. and odd values of f i, is compared with the natural frequency of the experimental values. The predetermined range may be, for example, 95% to 105%, 97% to 103%, 97.5% to 102.5%, or 98% -102% may be sufficient. Therefore, when comparing the experimental value of the natural frequency with the analytical value, the computer main body 102 approximates both when the analytical value of the natural frequency is within ± 5% of the experimental value of the natural frequency. It may be determined that In this case, in addition to the approximation of the virtual displacement data and the actual displacement data, it is also determined whether or not the natural frequencies are approximated in the actual bridge 1 and the bridge model 1M. Therefore, even if the damage state of the bridge 1 is complicated, the damage state of the bridge 1 can be estimated more accurately by comparing the actual bridge 1 and the bridge model 1M from a plurality of viewpoints.

ステップS17又はステップS18でNOと判定された場合、ステップS19に進み、コンピュータ本体102が、橋梁モデル1Mに設定されている曲げ剛性EIの値を変更する(ステップS19)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定値の変更手段として動作する。なお、ステップS19では、橋梁モデル1Mの一部における曲げ剛性EIの設定値を変更してもよいし、橋梁モデル1Mの全部における曲げ剛性EIの設定値を変更してもよい。   When it is determined NO in step S17 or step S18, the process proceeds to step S19, and the computer main body 102 changes the value of the bending stiffness EI set in the bridge model 1M (step S19). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as a means for changing the set value of the bending rigidity EI in the bridge model 1M. In step S19, the setting value of the bending rigidity EI in a part of the bridge model 1M may be changed, or the setting value of the bending rigidity EI in the whole bridge model 1M may be changed.

ところで、ステップS17又はステップS18でNOと判定された場合には、橋梁モデル1Mの曲げ剛性EIが現実の橋梁1の曲げ剛性EIとは異なっており、橋梁モデル1Mが現実の橋梁1を再現していないこととなる。橋梁モデル1Mに当初設定される曲げ剛性EIの値は、現実の橋梁1が健全である場合の値であるので、両者の曲げ剛性EIが異なっているということは、現実の橋梁1に損傷が生じており曲げ剛性EIが低下しているものと推定される。従って、ステップS19では、橋梁モデル1Mの曲げ剛性EIの値が当初の値よりも小さくなるように、橋梁モデル1Mに設定されている曲げ剛性EIの値を変更する。   By the way, when it is determined NO in step S17 or step S18, the bending stiffness EI of the bridge model 1M is different from the bending stiffness EI of the actual bridge 1, and the bridge model 1M reproduces the actual bridge 1. It will not be. Since the value of the bending rigidity EI initially set in the bridge model 1M is a value when the actual bridge 1 is healthy, the fact that the bending rigidity EI of both is different means that the actual bridge 1 is damaged. It is estimated that the bending rigidity EI is reduced. Accordingly, in step S19, the value of the bending stiffness EI set in the bridge model 1M is changed so that the value of the bending stiffness EI of the bridge model 1M is smaller than the initial value.

ステップS19において曲げ剛性EIの設定値が変更されると、ステップS14に戻る。その後、実変位データと仮想変位データとが近似し、且つ、固有振動数の実験値と解析値とが近似するまで、ステップS14〜S19が繰り返される。すなわち、剛性の推定処理では、橋梁モデル1Mが現実の橋梁1を再現するまで、橋梁モデル1Mの曲げ剛性EIの設定値を変更する処理が繰り返し行われる。   When the set value of the bending stiffness EI is changed in step S19, the process returns to step S14. Thereafter, steps S14 to S19 are repeated until the actual displacement data and the virtual displacement data are approximated and the experimental value and the analysis value of the natural frequency are approximated. That is, in the rigidity estimation process, the process of changing the set value of the bending rigidity EI of the bridge model 1M is repeatedly performed until the bridge model 1M reproduces the actual bridge 1.

次に、損傷程度の推定処理について、図5を参照して説明する。まず、橋梁1(上部構造3)における曲げ剛性EI及び骨格曲線(曲率φに対する曲げモーメントMの大きさを示す曲線)の理論値を算出する(ステップS20)。このとき、橋梁1(上部構造3)が健全であると仮定したときの理論値、又は橋梁1(上部構造3)に所定の損傷が生じていると仮定したときの理論値を算出する。この仮定条件としては、上部構造3が鉄筋コンクリート製である場合には、例えばコンクリートのひび割れの程度、鉄筋(主筋)の破断本数等が挙げられる。ステップS20では、コンクリートのひび割れの仮定量と鉄筋(主筋)の仮定破断本数とをそれぞれパラメータとして種々変化させることにより、様々な損傷程度を有する橋梁1(上部構造3)についてそれぞれ理論値を算出してもよい。一方、ステップS20では、所定の一つの損傷程度を有する橋梁1(上部構造3)についてだけ理論値を算出してもよい。この場合、車両Vの通行規制をすべき程度に橋梁1が損傷していること(例えば、主筋が1本破断していること)を仮定条件としてもよい。なお、橋梁1(上部構造3)が健全であると仮定したときの理論値は、橋梁1の建設当時の設計基準に基づいて求めてもよい。設計基準としては、例えば、コンクリート標準示方書、道路橋示方書などが挙げられる。   Next, the damage degree estimation process will be described with reference to FIG. First, theoretical values of the bending stiffness EI and the skeleton curve (curve indicating the magnitude of the bending moment M with respect to the curvature φ) in the bridge 1 (superstructure 3) are calculated (step S20). At this time, a theoretical value when it is assumed that the bridge 1 (upper structure 3) is healthy, or a theoretical value when it is assumed that predetermined damage is generated in the bridge 1 (upper structure 3) is calculated. As this assumption condition, when the upper structure 3 is made of reinforced concrete, for example, the degree of cracking of the concrete, the number of ruptures of the reinforcing bars (main bars), and the like can be mentioned. In step S20, theoretical values are calculated for the bridge 1 (superstructure 3) having various degrees of damage by changing the assumed amount of cracks in the concrete and the assumed number of fractures of the reinforcing bars (main bars) as parameters. May be. On the other hand, in step S20, the theoretical value may be calculated only for the bridge 1 (superstructure 3) having a predetermined degree of damage. In this case, the assumption may be that the bridge 1 is damaged to the extent that the passage of the vehicle V should be restricted (for example, one main bar is broken). In addition, you may obtain | require the theoretical value when it is assumed that the bridge 1 (superstructure 3) is healthy based on the design standard at the time of construction of the bridge 1. FIG. Examples of design criteria include concrete standard specifications, road bridge specifications, and the like.

なお、曲げモーメントMの理論値は、yを橋桁断面の中立軸から任意の点までの距離、σを当該任意の点における応力度とすると、式6において曲率φを増減させることにより得られる。また、曲げ剛性EIの理論値は、式7から得られる。

Figure 0006421033

Figure 0006421033
The theoretical value of the bending moment M can be obtained by increasing or decreasing the curvature φ in Equation 6 where y is the distance from the neutral axis of the bridge girder cross section to an arbitrary point and σ is the degree of stress at the arbitrary point. Further, the theoretical value of the bending stiffness EI can be obtained from Equation 7.
Figure 0006421033

Figure 0006421033

続いて、コンピュータ本体102が、剛性の推定処理において得られた橋梁モデル1Mの曲げ剛性EIに応じて現実の橋梁1の損傷程度を評価する(ステップS21)。このとき、コンピュータ本体102(CPU102a)が、現実の橋梁1の損傷程度を評価する評価手段として動作する。具体的には、剛性の推定処理において得られた橋梁モデル1Mの曲げ剛性EIを、ステップS20において算出した曲げ剛性EIの理論値と比較することにより、曲げ剛性EIの理論値において仮定した程度の損傷が現実の橋梁1に生じていると推定する。また、そのときの骨格曲線の理論値における最大耐力と、健全時の橋梁1の最大耐力との差から、余剰耐力を推定する。以上により、損傷程度の推定処理を終了する。   Subsequently, the computer main body 102 evaluates the actual degree of damage to the bridge 1 according to the bending rigidity EI of the bridge model 1M obtained in the rigidity estimation process (step S21). At this time, the computer main body 102 (CPU 102a) operates as an evaluation means for evaluating the actual degree of damage to the bridge 1. Specifically, by comparing the bending rigidity EI of the bridge model 1M obtained in the rigidity estimation process with the theoretical value of the bending rigidity EI calculated in step S20, the degree assumed in the theoretical value of the bending rigidity EI. It is estimated that damage has occurred in the actual bridge 1. Further, the surplus proof stress is estimated from the difference between the maximum proof stress in the theoretical value of the skeleton curve at that time and the maximum proof stress of the bridge 1 at the time of soundness. Thus, the damage degree estimation process ends.

[作用]
以上のような本実施形態では、橋梁1の所定箇所に生ずる加速度を加速度センサAMによって計測し、加速度センサAMから得られた加速度データに基づいて実変位データを取得している。加速度センサAMで計測された加速度データに基づき実変位データを取得する場合、変位センサを用いて実変位データを直接取得するよりも、橋梁1の振動状態が精度よく検出される。すなわち、橋梁1の所定箇所における車両V走行時の変位(撓み)が精度よく得られる。そのため、仮想変位データが実変位データに近似していると判定される場合には、橋梁モデル1Mが現実の橋梁1を精度よく再現していると判断できる。従って、橋梁モデル1Mに設定された曲げ剛性が推定されると、直接計測することができない橋梁1の曲げ剛性を、橋梁モデル1Mの曲げ剛性から把握することができる。このように、本実施形態によれば、経時的にデータを蓄積することなく、橋梁1を車両Vが走行するだけで橋梁1の曲げ剛性を把握することができるので、適時に且つ簡易に橋梁1の損傷状態を推定することが可能となる。
[Action]
In the present embodiment as described above, the acceleration generated at a predetermined location of the bridge 1 is measured by the acceleration sensor AM, and the actual displacement data is acquired based on the acceleration data obtained from the acceleration sensor AM. When acquiring actual displacement data based on acceleration data measured by the acceleration sensor AM, the vibration state of the bridge 1 is detected with higher accuracy than directly acquiring actual displacement data using a displacement sensor. That is, the displacement (deflection) during traveling of the vehicle V at a predetermined location of the bridge 1 can be obtained with high accuracy. Therefore, when it is determined that the virtual displacement data is approximate to the actual displacement data, it can be determined that the bridge model 1M accurately reproduces the actual bridge 1. Therefore, when the bending stiffness set in the bridge model 1M is estimated, the bending stiffness of the bridge 1 that cannot be directly measured can be grasped from the bending stiffness of the bridge model 1M. As described above, according to the present embodiment, the bending rigidity of the bridge 1 can be grasped only by the vehicle V traveling on the bridge 1 without accumulating data over time. 1 damage state can be estimated.

本実施形態では、剛性の推定処理において得られた橋梁モデル1Mの曲げ剛性EIを、ステップS20において算出した曲げ剛性EIの理論値と比較することにより、橋梁1の損傷の程度を推定している。この場合、外観を目視により検査することでは確認が困難な損傷が橋梁1の内部に生じている場合でも、橋梁1の損傷の程度を推定することが可能となる。   In the present embodiment, the degree of damage to the bridge 1 is estimated by comparing the bending stiffness EI of the bridge model 1M obtained in the stiffness estimation process with the theoretical value of the bending stiffness EI calculated in step S20. . In this case, it is possible to estimate the degree of damage to the bridge 1 even when damage that is difficult to confirm by visual inspection of the appearance has occurred inside the bridge 1.

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、上記の実施形態では構造物の一例として橋梁1の損傷状態を推定したが、車両Vが走行することができれば橋梁1以外の他の構造物の損傷状態を推定することもできる。損傷状態を推定する対象となる構造物が鉄筋コンクリート製であると、上記の実施形態の推定方法により構造物の損傷状態を極めて精度よく推定することができるため特に好ましい。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, you may add a various deformation | transformation to said embodiment within the range of the summary of this invention. For example, in the above embodiment, the damage state of the bridge 1 is estimated as an example of the structure. However, if the vehicle V can travel, the damage state of other structures other than the bridge 1 can be estimated. It is particularly preferable that the structure for which the damage state is estimated is made of reinforced concrete because the damage state of the structure can be estimated with extremely high accuracy by the estimation method of the above embodiment.

橋梁1(構造物)に取り付けられる加速度センサAMの数は、一つであってもよいし、複数であってもよい。すなわち、加速度センサAMによる橋梁1(構造物)の加速度の測定箇所は、一箇所であってもよいし、複数箇所であってもよい。加速度センサAMを一つだけ用いる場合には、車両Vによる振動計測実験を一回行うたびに、加速度センサAMを異なる箇所に取り付けることで、複数箇所における橋梁1(構造物)の加速度を測定してもよい。   The number of acceleration sensors AM attached to the bridge 1 (structure) may be one or plural. That is, the measurement location of the acceleration of the bridge 1 (structure) by the acceleration sensor AM may be one or a plurality of locations. When only one acceleration sensor AM is used, the acceleration of the bridge 1 (structure) at a plurality of locations is measured by attaching the acceleration sensor AM to a different location each time a vibration measurement experiment using the vehicle V is performed. May be.

ステップS19では、橋梁モデル1Mの上部構造3のうち橋脚2寄りの部分4A,4A,4B,4B,4C,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値を、橋梁モデル1Mの上部構造の部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定してもよい。現実の橋梁1の上部構造3のうち橋脚2近傍の部分4A,4A,4B,4B,4C,4Cは、橋脚2に支持されているので、上部構造3の荷重を受ける。これに加え、橋梁1が連続桁橋である場合には、車両Vが橋梁1を通過する際に部分4A,4A,4B,4B,4C,4Cに特に大きな力が加わりやすい。そのため、現実の橋梁1の部分4A,4A,4B,4B,4C,4Cには、建造後長期間が経過したり、車両Vが橋梁1を繰り返し通過したりすることにより、損傷が集中しやすい。従って、橋梁モデル1Mの部分4A,4A,4B,4B,4C,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値を、橋梁モデル1Mの部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定することにより、橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定値を、現実の橋梁1の曲げ剛性EIにさらに近づけることができる。その結果、現実の橋梁1の損傷状態をより精度よく推定することが可能となる。 In step S19, the set value of flexural rigidity EI in the upper structure portion 4A 2 of the pier 2 close out of 3, 4A 3, 4B 2, 4B 3, 4C 2, 4C 3 bridge model 1M, superstructure of the bridge model 1M portions 4A 1 of, 4B 1, may be set smaller than the set value of flexural rigidity EI at 4C 1. Of the superstructure 3 of the actual bridge 1, the portions 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 in the vicinity of the pier 2 are supported by the pier 2 and receive the load of the superstructure 3. . In addition to this, when the bridge 1 is a continuous girder bridge, a particularly large force is applied to the portions 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 when the vehicle V passes through the bridge 1. Cheap. Therefore, a long period of time has passed after the building 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 of the actual bridge 1 or the vehicle V repeatedly passes through the bridge 1. Easy to concentrate, damage. Therefore, the setting value of the bending stiffness EI in the portions 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 of the bridge model 1M is used as the bending stiffness EI in the portions 4A 1 , 4B 1 , 4C 1 of the bridge model 1M. The setting value of the bending stiffness EI in the bridge model 1M can be made closer to the actual bending stiffness EI of the bridge 1 by setting it to be smaller than the setting value. As a result, the actual damage state of the bridge 1 can be estimated with higher accuracy.

ステップS19では、橋梁モデル1Mの部分4A,4A,4B,4B,4C,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値を橋梁モデル1Mの部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定し、且つ、橋梁モデル1Mの部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値を橋梁モデル1Mの部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定してもよい。現実の橋梁1の上部構造3のうち部分4A,4B,4Cは、支承(ゲルバーヒンジ)を介して吊り桁5を支持しているので吊り桁5の荷重を受ける。加えて現実の橋梁1の上部構造3のうち部分4A,4B,4Cは、吊り桁5との隙間部分から雨等が浸入して溜まりやすいので、建造後長期間が経過して風雨にさらされることで浸食されやすい。そのため、現実の橋梁1の部分4A,4B,4Cには、特に損傷が集中しやすい。従って、橋梁モデル1Mの部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値を、橋梁モデル1Mの部分4A,4B,4Cにおける曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定することにより、橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定値を、現実の橋梁1の曲げ剛性EIにさらに近づけることができる。その結果、現実の橋梁1の損傷状態をより精度よく推定することが可能となる。 In step S19, the bending stiffness EI in the parts 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 of the bridge model 1M is used as the bending stiffness in the parts 4A 1 , 4B 1 , 4C 1 of the bridge model 1M. The bending stiffness EI in the portions 4A 3 , 4B 3 and 4C 3 of the bridge model 1M is set to be smaller than the set value of EI and the bending stiffness EI in the portions 4A 2 , 4B 2 and 4C 2 of the bridge model 1M is set. It may be set smaller than the set value. The portions 4A 2 , 4B 2 , and 4C 2 of the superstructure 3 of the actual bridge 1 receive the load of the suspension girder 5 because they support the suspension girder 5 via the support (Gelbar hinge). In addition, portions 4A 2 , 4B 2 , and 4C 2 of the superstructure 3 of the actual bridge 1 tend to collect rain and the like from the gaps with the suspension girder 5, so that a long period of time has passed after construction and wind and rain It is easy to be eroded by being exposed to. Therefore, damage is particularly likely to concentrate on the actual portions 4A 2 , 4B 2 , 4C 2 of the bridge 1. Accordingly, the setting value of the bending stiffness EI in the portions 4A 2 , 4B 2 , 4C 2 of the bridge model 1M is set to be smaller than the setting value of the bending stiffness EI in the portions 4A 3 , 4B 3 , 4C 3 of the bridge model 1M. Thus, the set value of the bending stiffness EI in the bridge model 1M can be made closer to the actual bending stiffness EI of the bridge 1. As a result, the actual damage state of the bridge 1 can be estimated with higher accuracy.

以下に実施例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例では、山口県玖珂郡和木町と広島県大竹市とを結ぶ旧・栄橋(本願出願日時点で撤去済)を対象にして、損傷状態の推定処理を行った。まず、栄橋の振動計測実験を行った。栄橋は、国道二号線の小瀬川の河口付近に架設されたゲルバー構造の橋梁である。栄橋の詳細を以下に示す。なお、栄橋も実施形態における橋梁1もゲルバー構造であるため、以下では、栄橋の説明のために実施形態の橋梁1における符号を用いる場合がある。
起終点:広島県大竹市南栄二丁目〜山口県玖珂郡和木町和木五丁目
橋梁形式:受け桁と吊り桁とが交互に並ぶゲルバー構造の8径間連続高架橋(鉄筋コンクリート製)
竣工年:昭和17年3月
橋長:168.29m
幅員:11m
1スパン:22.2m
受け桁長:31.8m
受け桁のうち橋脚から端部までの長さ:両端側共に4.8m
吊り桁長:12.6m
In the examples, damage state estimation processing was performed on the former Sakae Bridge (removed as of the filing date of the present application) connecting Waki-machi, Gamagori, Yamaguchi Prefecture, and Otake City, Hiroshima Prefecture. First, the vibration measurement experiment of Sakae Bridge was conducted. Sakae Bridge is a Gerber structure bridge built near the mouth of the Kose River on National Route 2. Details of Sakae Bridge are shown below. Since the Sakae bridge and the bridge 1 in the embodiment have a Gerber structure, the symbols in the bridge 1 of the embodiment may be used in the following description of the Sakae bridge.
Start / end point: 2-chome Minamiei, Otake-shi, Hiroshima to 5-chome Waki, Waki-machi, Yamaguchi Prefecture
Year of completion: March 1953 Bridge length: 168.29m
Width: 11m
1 span: 22.2m
Girder length: 31.8m
Length of bridge girder from pier to end: 4.8m on both ends
Hanging girder length: 12.6m

栄橋の上部構造の上面であって、図6に示されるのと同等の位置に、加速度センサAM1〜AM3を設置した。すなわち、第4径間における受け桁(受け桁4B)の中央部に加速度センサAM1を取り付け、第4径間における受け桁(受け桁4B)と第5径間における吊り桁(吊り桁5B)との間に位置する支承の近傍に加速度センサAM2を取り付け、第5径間における吊り桁(吊り桁5B)の中央部に加速度センサAM3を取り付けた。加速度センサAM1〜AM3としては、COLIBRYS社製のサーボ型加速度センサSF3000L(10Hz〜1000Hzにおけるノイズ密度:300ngrms/√Hz)を用いた。 Acceleration sensors AM1 to AM3 were installed on the upper surface of the upper structure of Sakae Bridge, at the same positions as shown in FIG. That is, the acceleration sensor AM1 is attached to the central portion of the receiving beam (receiving beam 4B) between the fourth diameters, and the receiving beam (receiving beam 4B) between the fourth diameters and the hanging beam (hanging beam 5B) between the fifth diameters. The acceleration sensor AM2 was attached in the vicinity of the support located between the two, and the acceleration sensor AM3 was attached to the central portion of the hanging girder (hanging girder 5B) between the fifth diameters. As the acceleration sensors AM1 to AM3, a servo acceleration sensor SF3000L (noise density at 10 Hz to 1000 Hz: 300 ng rms / √Hz) manufactured by COLIBRYS was used.

振動計測実験に用いる車両として、一般的な観光バスを用いた。当該バスの詳細を以下に示す。
総重量:約15000kgf(約150kN)
全長:6.5m
重心位置:後端から2.17m
実験時の走行速度:略30km/h
A general sightseeing bus was used as a vehicle for vibration measurement experiments. Details of the bus are shown below.
Total weight: about 15000kgf (about 150kN)
Total length: 6.5m
Center of gravity: 2.17m from rear end
Travel speed during the experiment: approximately 30 km / h

以上のような条件のもとで、栄橋の広島側から山口側にバスを走行させた。このときに加速度センサAM1において得られた加速度データを図8に示す。図8における符号Aは、図6の符号Aに対応しており、図6の符号Aの位置(受け桁4Bと吊り桁5Aとの境界位置)をバスが通過するときに、加速度センサAM1の設置位置(受け桁4Bの中央部)に生じた加速度を示している。図8における符号B〜Eについても同様である。すなわち、図8は、バスが加速度センサAM1に徐々に近づいた後に遠ざかっていくときの時間経過に応じて測定された加速度を示している。   Under the above conditions, a bus was run from the Hiroshima side of Sakae Bridge to the Yamaguchi side. FIG. 8 shows acceleration data obtained in the acceleration sensor AM1 at this time. A symbol A in FIG. 8 corresponds to the symbol A in FIG. 6, and when the bus passes the position of the symbol A in FIG. 6 (the boundary position between the receiving beam 4 </ b> B and the hanging beam 5 </ b> A), The acceleration generated at the installation position (the central part of the receiving beam 4B) is shown. The same applies to symbols B to E in FIG. That is, FIG. 8 shows the acceleration measured according to the passage of time when the bus gradually moves away from the acceleration sensor AM1.

次に、加速度センサAM1により得られた加速度データを、周波数領域においてバンドパスフィルタを用いつつ2階積分することにより、加速度データから実変位データを取得した。取得した実変位データを図9に示す。図9における符号A〜Eも、図8における符号A〜Eに対応している。図9によれば、以下の事実が理解される。
・バスが受け桁4Aから受け桁4Bに近づくにつれて、受け桁4Bの中央部の変位が0mmから鉛直上方向に徐々に大きくなった。
・バスが橋脚2Cを通過した後は、受け桁4Bの中央部の変位が鉛直下方向に徐々に小さくなった。
・バスが受け桁4Bの中央部に到達したときに、受け桁4Bの中央部の変位が鉛直下方向に最も大きくなった。
・バスが受け桁4Bの中央部を経過した後は、受け桁4Bの中央部の変位が鉛直下方向に徐々に大きくなった。
・バスが受け桁4Bと吊り桁5Bとの境界位置を通過した後は、受け桁4Bの中央部の変位が鉛直下方向に徐々に小さくなり0mmに近づいていった。
Next, the actual displacement data was obtained from the acceleration data by second-order integrating the acceleration data obtained by the acceleration sensor AM1 using a bandpass filter in the frequency domain. The acquired actual displacement data is shown in FIG. Reference signs A to E in FIG. 9 also correspond to reference signs A to E in FIG. According to FIG. 9, the following facts are understood.
-As the bus approached the receiving beam 4B from the receiving beam 4A, the displacement of the central portion of the receiving beam 4B gradually increased from 0 mm vertically upward.
-After the bus passed the pier 2C, the displacement of the central part of the receiving beam 4B gradually decreased vertically downward.
-When the bus reached the central part of the receiving beam 4B, the displacement of the central part of the receiving beam 4B became the largest vertically downward.
-After the bus passed through the central part of the receiving beam 4B, the displacement of the central part of the receiving beam 4B gradually increased vertically downward.
-After the bus passed the boundary position between the receiving beam 4B and the hanging beam 5B, the displacement of the central part of the receiving beam 4B gradually decreased vertically downward and approached 0 mm.

次に、加速度センサAM1により得られた加速度データを修正ピリオドグラム法によって処理してパワースペクトル(エネルギースペクトル密度)を算出した。算出したパワースペクトルを図10に示す。図10に示されるように、3.6Hz、4.6Hz、9.44Hz、及び13.76Hzにおいて応答が卓越していた。ただし、バスの車軸位置での振動数を計測したところ12Hz〜13Hz程度で卓越していたことから、図10の13Hz前後での応答はバスが栄橋を走行することによって導入された振動である。従って、栄橋の橋桁の鉛直方向における固有振動数は3.6Hz、4.6Hz、及び9.44Hzであった。   Next, acceleration data obtained by the acceleration sensor AM1 was processed by a modified periodogram method to calculate a power spectrum (energy spectrum density). The calculated power spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the response was excellent at 3.6 Hz, 4.6 Hz, 9.44 Hz, and 13.76 Hz. However, since the frequency at the axle position of the bus was measured and was excellent at about 12 Hz to 13 Hz, the response at around 13 Hz in FIG. 10 is the vibration introduced by the bus traveling on Sakae Bridge. Therefore, the natural frequencies in the vertical direction of the bridge girder of Sakae Bridge were 3.6 Hz, 4.6 Hz, and 9.44 Hz.

次に、コンピュータ本体102上において、振動シミュレーションを実施した。まず、橋梁モデル1Mに対し、栄橋の建設当時の設計基準に基づいて得られるコンクリートの弾性係数Eと、曲げ剛性EIとを健全時(建設当時)の栄橋の値として設定して(条件1)、仮想変位データ及び解析値としての固有振動数を算出した。算出された仮想変位データを図11に示し、算出された固有振動数の解析値を図15に示す。図11では、実変位データを実線で示し、仮想変位データを破線で示した。   Next, vibration simulation was performed on the computer main body 102. First, for the bridge model 1M, the elastic modulus E of concrete obtained based on the design criteria at the time of construction of Sakae Bridge and the bending stiffness EI are set as the values of Sakae Bridge at the time of healthy construction (Condition 1). The natural frequency as the virtual displacement data and the analysis value was calculated. The calculated virtual displacement data is shown in FIG. 11, and the calculated analysis value of the natural frequency is shown in FIG. In FIG. 11, the actual displacement data is indicated by a solid line, and the virtual displacement data is indicated by a broken line.

次に、コンピュータ本体102により、実変位データと仮想変位データとが近似しているか否かを判定した。具体的には、図11の7.5秒近傍における仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較し、仮想変位データを実変位データで除算した値が95%〜105%の範囲内にあるかどうかを判定した。本実施例では、仮想変位データを実変位データで除算した値は103%であったため、両者が近似していると判定された。   Next, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data and the virtual displacement data are approximate. Specifically, the extreme value of the virtual displacement data and the extreme value of the actual displacement data in the vicinity of 7.5 seconds in FIG. 11 are compared, and the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data is 95% to 105%. Judged whether it was within the range. In this example, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 103%, so it was determined that both were approximate.

次に、コンピュータ本体102により、固有振動数の実験値と解析値とが近似しているか否かを判定した。具体的には、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値が95%〜105%の範囲内にあるかどうかを判定した。本実施例では、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値はいずれも105%を超えていたため、両者が近似していないと判定された。従って、栄橋の建設当時の曲げ剛性EIが設定された橋梁モデル1Mは、変位の挙動は現実の栄橋を再現しているものの固有振動数が近似していないため、現実の栄橋の曲げ剛性EIを再現していないことが判明した。   Next, the computer main body 102 determined whether or not the experimental value and the analysis value of the natural frequency are approximate. Specifically, it was determined whether or not the value obtained by dividing the analysis value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency is in the range of 95% to 105%. In this example, since the value obtained by dividing the analysis value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency exceeded 105%, it was determined that both were not approximated. Therefore, the bridge model 1M in which the bending stiffness EI at the time of the construction of Sakae Bridge is set is the same as the actual Sakae Bridge, but the natural frequency is not approximated. It turned out that it was not reproduced.

そこで、橋梁モデル1Mの全体の曲げ剛性EIを、栄橋の健全時の曲げ剛性EIよりも30%低い値に設定し(条件2)、コンピュータ本体102上において、振動シミュレーションを再度実施した。その結果、算出された仮想変位データを図12に示し、算出された固有振動数の解析値を図15に示す。   Therefore, the overall bending rigidity EI of the bridge model 1M was set to a value 30% lower than the bending rigidity EI of the Sakae Bridge when sound (condition 2), and the vibration simulation was performed again on the computer main body 102. As a result, the calculated virtual displacement data is shown in FIG. 12, and the calculated analysis value of the natural frequency is shown in FIG.

次に、コンピュータ本体102により、実変位データと仮想変位データとが近似しているか否かを判定した。本実施例では、仮想変位データを実変位データで除算した値は146%であったため、両者が近似していないと判定された。なお、コンピュータ本体102により、固有振動数の実験値と解析値とが近似しているか否かも判定した。本実施例では、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値は91%〜103%の範囲内であった。従って、全体剛性30%低下時の橋梁モデル1Mは、健全時の橋梁モデル1Mと比較して固有振動数が現実の栄橋に近づいたものの、変位の挙動が現実の栄橋を再現していないため、現実の栄橋の曲げ剛性EIを再現していないことが判明した。損傷の位置や程度が複雑である場合には、本実施例のように、実変位データと仮想変位データとが近似していても固有振動数の実験値と解析値とが近似していないことや、その逆が起こりうる。   Next, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data and the virtual displacement data are approximate. In this example, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 146%, so it was determined that the two were not approximate. Note that it was also determined by the computer main body 102 whether or not the experimental value and the analysis value of the natural frequency were approximate. In this example, the value obtained by dividing the analysis value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency was in the range of 91% to 103%. Therefore, the bridge model 1M when the overall rigidity is reduced by 30% is closer to the real Sakae bridge compared to the bridge model 1M when healthy, but the displacement behavior does not reproduce the real Sakae bridge. It turned out that the actual bending stiffness EI of Sakae Bridge was not reproduced. When the location and degree of damage are complex, the experimental value and the analysis value of the natural frequency are not approximated even if the actual displacement data and the virtual displacement data are approximated as in this example. Or vice versa.

そこで、橋梁モデル1Mのうち橋脚寄りの部分(部分4A,4A,4B,4B,4C,4C等)における曲げ剛性EIの設定値を、橋梁モデル1Mの他の部分(部分4A,4B,4C等)における曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定し、コンピュータ本体102上において、振動シミュレーションを再度実施した。具体的には、橋梁モデル1Mの上部構造3のうち径間中央1/4領域の曲げ剛性EIを栄橋の健全時の値に設定し、且つ、他の領域の曲げ剛性EIを当該健全時の値よりも30%低い値に設定した(条件3)。その結果、算出された仮想変位データを図13に示し、算出された固有振動数の解析値を図15に示す。このとき、仮想変位データを実変位データで除算した値は127%であったため、両者が近似していないと判定された。また、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値は93%〜101%の範囲内であったため、両者が近似していないと判定された。 Therefore, the set value of the bending stiffness EI in the portion near the pier (portions 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 etc.) in the bridge model 1M is used as the other portion (portion) of the bridge model 1M. 4A 1 , 4B 1 , 4C 1 etc.) were set to be smaller than the set value of the bending rigidity EI, and the vibration simulation was performed again on the computer main body 102. Specifically, in the superstructure 3 of the bridge model 1M, the bending rigidity EI of the center quarter region of the span is set to the value at the time of soundness of the Sakae Bridge, and the bending rigidity EI of the other region is set at the time of the soundness. The value was set 30% lower than the value (Condition 3). As a result, the calculated virtual displacement data is shown in FIG. 13, and the calculated analysis value of the natural frequency is shown in FIG. At this time, since the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 127%, it was determined that the two were not approximate. Moreover, since the value obtained by dividing the analysis value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency was in the range of 93% to 101%, it was determined that the two were not approximated.

同様に、橋梁モデル1Mの上部構造3のうち径間中央1/2領域の曲げ剛性EIを栄橋の健全時の値に設定し、且つ、他の領域の曲げ剛性EIを当該健全時の値よりも30%低い値に設定した(条件4)。その結果、算出された仮想変位データを図14に示し、算出された固有振動数の解析値を図15に示す。このとき、仮想変位データを実変位データで除算した値は103%であったため、両者が近似していると判定された。また、固有振動数の解析値を固有振動数の実験値で除算した値は97%〜104%の範囲内であったため、両者が近似していると判定された。条件3,4での結果から、条件3,4共に条件2よりも橋梁モデル1Mが現実の栄橋をよく再現しているが、特に条件4のときに橋梁モデル1Mによる現実の栄橋の再現性が高いことが確認された。   Similarly, in the superstructure 3 of the bridge model 1M, the bending stiffness EI in the center half area of the span is set to the value at the time of soundness of the Sakae Bridge, and the bending stiffness EI of the other region is determined from the value at the time of soundness. Was also set to a value 30% lower (Condition 4). As a result, the calculated virtual displacement data is shown in FIG. 14, and the calculated analysis value of the natural frequency is shown in FIG. At this time, since the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 103%, it was determined that both were approximate. Moreover, since the value obtained by dividing the analysis value of the natural frequency by the experimental value of the natural frequency was in the range of 97% to 104%, it was determined that both were approximate. From the results in conditions 3 and 4, the bridge model 1M reproduces the actual Sakae bridge better than the condition 2 in both the conditions 3 and 4, but the reproducibility of the actual Sakae bridge by the bridge model 1M is particularly good in the condition 4. It was confirmed to be high.

ここで、橋梁モデル1Mが栄橋全体を精度よく再現しているか否かを、以下の手順で確認した。まず、受け桁4Bと吊り桁5Bとの間のゲルバーヒンジ近傍において、加速度センサAM2の実変位データと条件4のときの仮想変位データとが近似しているか否かを、コンピュータ本体102により判定した。図16(a)は条件4のときの橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定状況及び変位の計測位置を示し、図16(b)は加速度センサAM2の実変位データと条件4のときの仮想変位データとを示す。   Here, whether or not the bridge model 1M accurately reproduces the entire Sakae Bridge was confirmed by the following procedure. First, in the vicinity of the gel bar hinge between the receiving beam 4B and the hanging beam 5B, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data of the acceleration sensor AM2 and the virtual displacement data under the condition 4 are approximate. . FIG. 16A shows the setting state of the bending stiffness EI and the measurement position of the displacement in the bridge model 1M under the condition 4, and FIG. 16B shows the actual displacement data of the acceleration sensor AM2 and the virtual displacement under the condition 4. Data.

図16(b)の7.5秒近傍における仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較すると、仮想変位データを実変位データで除算した値は103%であった。そのため、両者が近似していないと判定された。その結果、条件4では、特にゲルバーヒンジ近傍において、橋梁モデル1Mによる現実の栄橋の再現性が十分でないことが確認された。   When the extreme value of the virtual displacement data and the extreme value of the actual displacement data in the vicinity of 7.5 seconds in FIG. 16B are compared, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data is 103%. Therefore, it was determined that the two were not approximate. As a result, in condition 4, it was confirmed that the reproducibility of the actual Sakae bridge by the bridge model 1M was not sufficient, particularly near the Gerber hinge.

また、吊り桁5Bの中央部において、加速度センサAM3の実変位データと条件4のときの仮想変位データとが近似しているか否かを、コンピュータ本体102により判定した。図17(a)は条件4のときの橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定状況及び変位の計測位置を示し、図17(b)は加速度センサAM3の実変位データと条件4のときの仮想変位データとを示す。   Further, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data of the acceleration sensor AM3 and the virtual displacement data in the condition 4 are approximate in the central portion of the hanging beam 5B. FIG. 17A shows the setting state of the bending rigidity EI and the measurement position of the displacement in the bridge model 1M under the condition 4, and FIG. 17B shows the actual displacement data of the acceleration sensor AM3 and the virtual displacement under the condition 4. Data.

図17(b)の10秒近傍における仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較すると、仮想変位データを実変位データで除算した値は103%であった。そのため、吊り桁5Bの中央部においては両者が近似していると判定された。   Comparing the extreme value of the virtual displacement data and the extreme value of the actual displacement data in the vicinity of 10 seconds in FIG. 17B, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 103%. Therefore, it was determined that both were approximated at the central portion of the hanging beam 5B.

そこで、橋梁モデル1Mのうち橋脚寄りの部分(部分4A,4A,4B,4B,4C,4C等)における曲げ剛性EIの設定値を、橋梁モデル1Mの他の部分(部分4A,4B,4C等)における曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定した。また、橋梁モデル1Mの橋脚から端部に至るまでの部分(部分4A,4B,4C等)における曲げ剛性EIの設定値を、橋梁モデル1Mの中央部と端部との間の部分(部分4A,4B,4C等)における曲げ剛性EIの設定値よりも小さく設定した。具体的には、橋梁モデル1Mの上部構造3のうち径間中央1/2領域の曲げ剛性EIを栄橋の健全時の値に設定し、且つ、受け桁の橋脚から中央1/2領域までの曲げ剛性EIを当該健全時の値よりも30%低い値に設定し、且つ、受け桁の橋脚から端部までの曲げ剛性EIを当該健全時の値よりも50%低い値に設定した(条件5)。そして、コンピュータ本体102上において、振動シミュレーションを再度実施した。 Therefore, the set value of the bending stiffness EI in the portion near the pier (portions 4A 2 , 4A 3 , 4B 2 , 4B 3 , 4C 2 , 4C 3 etc.) in the bridge model 1M is used as the other portion (portion) of the bridge model 1M. 4A 1 , 4B 1 , 4C 1 etc.) and set to be smaller than the set value of bending rigidity EI. In addition, the set value of the bending rigidity EI in the part from the pier to the end of the bridge model 1M (parts 4A 2 , 4B 2 , 4C 2 etc.) is set between the center part and the end part of the bridge model 1M. It was set smaller than the set value of the bending stiffness EI in (parts 4A 3 , 4B 3 , 4C 3 etc.). Specifically, the bending stiffness EI of the center half area of the span of the superstructure 3 of the bridge model 1M is set to the value at the time of the soundness of the Sakae bridge, and from the bridge pier to the center half area. The bending rigidity EI was set to a value 30% lower than the value at the time of soundness, and the bending rigidity EI from the bridge pier to the end of the receiving girder was set to a value 50% lower than the value at the time of soundness (conditions) 5). Then, the vibration simulation was performed again on the computer main body 102.

この振動シミュレーションにおいては、まず、受け桁4Bの中央部において、加速度センサAM1の実変位データと条件5のときの仮想変位データとが近似しているか否かを、コンピュータ本体102により判定した。図18(a)は条件5のときの橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定状況及び変位の計測位置を示し、図18(b)は加速度センサAM1の実変位データと条件5のときの仮想変位データとを示す。   In this vibration simulation, first, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data of the acceleration sensor AM1 and the virtual displacement data under the condition 5 are approximated at the center of the receiving beam 4B. 18A shows the setting state of the bending stiffness EI and the measurement position of the displacement in the bridge model 1M under the condition 5, and FIG. 18B shows the actual displacement data of the acceleration sensor AM1 and the virtual displacement under the condition 5. Data.

図18(b)の7.5秒近傍における仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較すると、仮想変位データを実変位データで除算した値は103%であった。そのため、受け桁4Bの中央部において、両者が近似していると判定された。   When the extreme value of the virtual displacement data and the extreme value of the actual displacement data in the vicinity of 7.5 seconds in FIG. 18B were compared, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 103%. For this reason, it is determined that the two are approximate in the central portion of the receiving beam 4B.

また、受け桁4Bと吊り桁5Bとの間のゲルバーヒンジ近傍において、加速度センサAM2の実変位データと条件5のときの仮想変位データとが近似しているか否かを、コンピュータ本体102により判定した。図19(a)は条件5のときの橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定状況及び変位の計測位置を示し、図19(b)は加速度センサAM2の実変位データと条件5のときの仮想変位データとを示す。   Further, in the vicinity of the gel bar hinge between the receiving beam 4B and the hanging beam 5B, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data of the acceleration sensor AM2 and the virtual displacement data under the condition 5 are approximate. . FIG. 19A shows the setting state of the bending stiffness EI and the measurement position of the displacement in the bridge model 1M under the condition 5, and FIG. 19B shows the actual displacement data of the acceleration sensor AM2 and the virtual displacement under the condition 5. Data.

図19(b)の7.5秒近傍における仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較すると、仮想変位データを実変位データで除算した値は104%であった。そのため、受け桁4Bと吊り桁5Bとの間のゲルバーヒンジ近傍において、両者が近似していると判定された。   When the extreme value of the virtual displacement data in the vicinity of 7.5 seconds in FIG. 19B is compared with the extreme value of the actual displacement data, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data is 104%. Therefore, it was determined that the two were approximated in the vicinity of the gel bar hinge between the receiving beam 4B and the hanging beam 5B.

さらに、吊り桁5Bの中央部において、加速度センサAM3の実変位データと条件5のときの仮想変位データとが近似しているか否かを、コンピュータ本体102により判定した。図20(a)は条件5のときの橋梁モデル1Mにおける曲げ剛性EIの設定状況及び変位の計測位置を示し、図20(b)は加速度センサAM3の実変位データと条件5のときの仮想変位データとを示す。   Further, the computer main body 102 determines whether or not the actual displacement data of the acceleration sensor AM3 approximates the virtual displacement data under the condition 5 in the central portion of the hanging beam 5B. 20A shows the setting state of the bending stiffness EI and the measurement position of the displacement in the bridge model 1M under the condition 5, and FIG. 20B shows the actual displacement data of the acceleration sensor AM3 and the virtual displacement under the condition 5. Data.

図20(b)の10秒近傍における仮想変位データの極値と実変位データの極値とを比較すると、仮想変位データを実変位データで除算した値は104%であった。そのため、吊り桁5Bの中央部において、両者が近似していると判定された。   When the extreme value of the virtual displacement data and the extreme value of the actual displacement data in the vicinity of 10 seconds in FIG. 20B were compared, the value obtained by dividing the virtual displacement data by the actual displacement data was 104%. Therefore, it was determined that both were approximated at the central portion of the hanging beam 5B.

以上より、条件5のときには、橋梁モデル1Mにより現実の栄橋を極めて高い精度で再現性できたことが確認された。   From the above, it was confirmed that the real Sakae bridge could be reproducible with extremely high accuracy by the bridge model 1M under the condition 5.

1…橋梁、3…上部構造、4…受け桁、5…吊り桁、4A〜4A,4B〜4B,4C〜4C…部分、100…推定システム、102…コンピュータ本体、102a…CPU、102e…外部記憶装置、AM(AM1〜AM3)…加速度センサ、V…車両。 1 ... bridges, 3 ... superstructure, 4 ... received digits, 5 ... hanging girder, 4A 1 ~4A 3, 4B 1 ~4B 3, 4C 1 ~4C 3 ... portion, 100 ... estimation system, 102 ... computer, 102a ... CPU, 102e ... external storage device, AM (AM1-AM3) ... acceleration sensor, V ... vehicle.

Claims (9)

加速度センサが所定箇所に配置された構造物を車両が走行する際に前記構造物の前記所定箇所に生ずる加速度を、前記加速度センサによって計測する第1の工程と、
前記第1の工程で前記加速度センサから得られた加速度データに基づいて実変位データを取得する第2の工程と、
仮想空間内において、前記車両を模した車両モデルを、前記構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデル上で仮想的に走行させることにより、前記構造物モデルのうち前記所定箇所に対応する仮想位置に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する第3の工程と、
前記第2の工程で得られた前記実変位データと前記第3の工程で得られた前記仮想変位データとが近似しているか否かを判定する第4の工程とを含む、構造物の損傷状態を推定する方法。
A first step of measuring, by the acceleration sensor, acceleration generated at the predetermined location of the structure when the vehicle travels through the structure where the acceleration sensor is disposed at the predetermined location;
A second step of acquiring actual displacement data based on the acceleration data obtained from the acceleration sensor in the first step;
In the virtual space, the vehicle model which simulates the vehicle, by imitating to and rigid the structure causes virtually running on set structure model to a predetermined value, among the structure models the A third step of acquiring, as virtual displacement data, a virtual displacement occurring at a virtual position corresponding to the predetermined location;
Damage to the structure including the fourth step of determining whether the actual displacement data obtained in the second step is approximate to the virtual displacement data obtained in the third step A method of estimating the state.
前記第4の工程での判定の結果、近似していない場合には、前記構造物モデルの一部又は全部における剛性の設定値を変更する第5の工程をさらに含み、
前記第5の工程において変更した後の剛性の設定値を用いて前記第3及び第4の工程を再度実行する、請求項1に記載の方法。
As a result of the determination in the fourth step, if not approximate, further includes a fifth step of changing a stiffness setting value in a part or all of the structure model,
The method according to claim 1, wherein the third and fourth steps are executed again using the stiffness set value after the change in the fifth step.
前記構造物は、複数の橋脚と、前記複数の橋脚上に支持された上部構造とを備える橋梁であり、
前記第5の工程では、前記第4の工程での判定の結果、近似していない場合には、前記構造物モデルの前記上部構造のうち前記橋脚寄りの第1の部分における剛性の設定値を前記構造物モデルの前記上部構造のうち前記第1の部分とは異なる第2の部分における剛性の設定値よりも小さく設定する、請求項2に記載の方法。
The structure is a bridge comprising a plurality of piers and an upper structure supported on the plurality of piers,
In the fifth step, if the result of determination in the fourth step is not an approximation, the stiffness setting value in the first portion near the pier in the upper structure of the structure model is set. The method according to claim 2, wherein the stiffness is set to be smaller than a set value of rigidity in a second portion different from the first portion in the superstructure of the structure model.
前記構造物は、
第1〜第4の橋脚と、前記第1及び第2の橋脚上に支持された第1の受け桁と、
前記第3及び第4の橋脚上に支持された第2の受け桁と、
前記第1及び第2の受け桁の間に位置し且つゲルバーヒンジを介して前記第1及び第2の受け桁上に支持された吊り桁とを備える、ゲルバー構造の橋梁であり、
前記第1の受け桁は、
前記吊り桁寄りの前記第1の橋脚から前記吊り桁側の端部に至るまで延びる第1の部分と、
前記第1及び第2の橋脚の間において延びる第2の部分と、
前記第1の橋脚から前記第2の部分に至るまで延びる第3の部分とを有し、
前記第2の受け桁は、
前記吊り桁寄りの前記第3の橋脚から前記吊り桁側の端部に至るまで延びる第4の部分と、
前記第3及び第4の橋脚の間において延びる第5の部分と、
前記第3の橋脚から前記第5の部分に至るまで延びる第6の部分とを有し、
前記第5の工程では、前記第4の工程での判定の結果、近似していない場合には、
前記構造物モデルの前記第3及び第6の部分における剛性の設定値を前記構造物モデルの前記第2及び第5の部分における剛性の設定値よりも小さく設定し、
前記構造物モデルの前記第1及び第4の部分における剛性の設定値を前記構造物モデルの前記第3及び第6の部分における剛性の設定値よりも小さく設定する、請求項2に記載の方法。
The structure is
First to fourth piers, and first receiving girders supported on the first and second piers,
A second receiving girder supported on the third and fourth piers;
A gel bar-structured bridge comprising a hanging girder positioned between the first and second girder and supported on the first and second girder via a gel bar hinge;
The first receiving digit is
A first portion extending from the first pier near the suspension girder to an end of the suspension girder,
A second portion extending between the first and second piers;
A third portion extending from the first pier to the second portion,
The second receiving digit is
A fourth portion extending from the third bridge pier close to the suspension girder to the end on the suspension girder side;
A fifth portion extending between the third and fourth piers;
A sixth portion extending from the third pier to the fifth portion,
In the fifth step, if the result of determination in the fourth step is not approximate,
Setting stiffness set values in the third and sixth portions of the structure model to be smaller than stiffness set values in the second and fifth portions of the structure model;
3. The method according to claim 2, wherein a stiffness setting value in the first and fourth portions of the structure model is set smaller than a stiffness setting value in the third and sixth portions of the structure model. .
前記第4の工程では、前記第3の工程で得られた前記仮想変位データの極値が前記第2の工程で得られた前記実変位データの極値の±5%以内であるときに近似していると判定する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。   In the fourth step, approximation is performed when the extreme value of the virtual displacement data obtained in the third step is within ± 5% of the extreme value of the actual displacement data obtained in the second step. The method as described in any one of Claims 1-4 which determines with having carried out. 前記第1の工程で得られた前記加速度データに基づいて前記構造物の固有振動数を求める第6の工程をさらに含み、
前記第3の工程では、前記構造物モデルの固有振動数も求め、
前記第4の工程では、前記第3及び第6の工程でそれぞれ得られた固有振動数同士が近似しているか否かも判定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
A sixth step of obtaining a natural frequency of the structure based on the acceleration data obtained in the first step;
In the third step, the natural frequency of the structure model is also obtained,
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in the fourth step, it is also determined whether or not the natural frequencies obtained in the third and sixth steps are approximate to each other.
前記第4の工程での判定の結果、近似している場合には、そのときの前記構造物モデルにおける剛性の設定値を、前記構造物に所定の損傷が生じていると仮定した場合における前記構造物の剛性の理論値と比較することにより、前記構造物の損傷の程度を推定する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   If the result of determination in the fourth step is an approximation, the setting value of rigidity in the structure model at that time is the value obtained when it is assumed that predetermined damage has occurred in the structure. The method according to claim 1, wherein the degree of damage of the structure is estimated by comparison with a theoretical value of rigidity of the structure. コンピュータに、
構造物を車両が走行する際に前記構造物の所定箇所に生ずる加速度を前記所定箇所に配置された加速度センサが計測することによって得られた加速度データに基づいて、前記所定箇所における実変位データを取得する第1の処理と、
仮想空間内において、前記車両を模した車両モデルを、前記構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデル上で仮想的に走行させることにより、前記構造物モデルのうち前記所定箇所に対応する仮想位置に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する第2の処理と、
前記第1の処理で得られた前記実変位データと前記第2の処理で得られた前記仮想変位データとが近似しているか否かを判定する第3の処理とを実行させる、構造物の損傷状態を推定するプログラム。
On the computer,
Based on the acceleration data obtained by the acceleration sensor arranged at the predetermined location measuring the acceleration generated at the predetermined location of the structure when the vehicle travels on the structure, the actual displacement data at the predetermined location is obtained. A first process to acquire;
In the virtual space, the vehicle model which simulates the vehicle, by imitating to and rigid the structure causes virtually running on set structure model to a predetermined value, among the structure models the A second process of acquiring a virtual displacement generated at a virtual position corresponding to the predetermined location as virtual displacement data;
A third process for executing a third process for determining whether or not the actual displacement data obtained in the first process is approximate to the virtual displacement data obtained in the second process; A program that estimates damage status.
構造物の所定箇所に配置され、前記構造物を車両が走行する際に前記構造物の前記所定箇所に生ずる加速度を計測する加速度センサと、
前記加速度センサから得られた加速度データに基づいて実変位データを取得する第1の取得手段と、
仮想空間内において、前記車両を模した車両モデルを、前記構造物を模し且つ剛性が所定の値に設定された構造物モデル上で仮想的に走行させることにより、前記構造物モデルのうち前記所定箇所に対応する仮想位置に生ずる仮想変位を仮想変位データとして取得する第2の取得手段と、
前記第1の取得手段が取得した前記実変位データと前記第2の取得手段が取得した前記仮想変位データとが近似しているか否かを判定する判定手段とを備える、構造物の損傷状態を推定するシステム。
An acceleration sensor that is arranged at a predetermined location of the structure and measures acceleration generated at the predetermined location of the structure when a vehicle travels through the structure;
First acquisition means for acquiring actual displacement data based on acceleration data obtained from the acceleration sensor;
In the virtual space, the vehicle model which simulates the vehicle, by imitating to and rigid the structure causes virtually running on set structure model to a predetermined value, among the structure models the Second acquisition means for acquiring virtual displacement occurring at a virtual position corresponding to a predetermined location as virtual displacement data;
A damage state of the structure, comprising: a determination unit that determines whether or not the actual displacement data acquired by the first acquisition unit is approximate to the virtual displacement data acquired by the second acquisition unit. Estimating system.
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