Development of fatigue damage detection system for steel bridge using MEMS sensor and piezoelectric element sensor

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鋼橋に生じる疲労損傷は，脆性破壊を引き起こす危険性があり，適切な補修・補強を実施することが重要である．特に，疲労損傷の維持管理においては早期発見が重要である．この理由は，早期に発見することができれば，必要最小限の処置にて適切な対応が可能であるためである．実験室内にて実施する疲労試験等においては，疲労損傷の検知にひずみゲージによるひずみ計測が実施されている．しかしながら，箔ひずみゲージは消費電力が大きいため、実橋における長期的な計測において，電源の課題が生じることが考えられる．そこで本研究では，センサ部に電力を必要としない圧電素子センサを活用した鋼橋における疲労損傷検知システムの構築を目的としている．2022年度は，圧電素子センサとMEMSセンサを用いて，供用中の鋼床版橋梁の現地計測を実施し，その計測データに基づき，疲労損傷検知の可能性に関して検討を行った．その結果，鋼床版においても鋼桁橋のガセット溶接部と同様に，疲労損傷の検知が可能である応答を計測することができた．この研究成果は，点検時に外側から確認できない疲労損傷を圧電素子センサにて検知できる可能性を示している．また，MEMSセンサを活用せず，圧電素子センサのみによる簡易な疲労損傷検知システムを提案し，その有効性について計測データに基づき検討を行った．その結果，圧電素子センサのみを用いて，ランダムな外力（車両荷重）が作用する供用中の鋼橋における疲労損傷検知の可能性が示された．