弾性波の伝播特性を利用した橋梁用免震ゴム支承の健全性評価指標の開発

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地震時の過大なせん断変形による損傷や、交通振動などの経年による劣化によってゴム支承内部にはひび割れなどの欠陥が生じる。これらの欠陥を内在した状態で、再度地震などによる課題なせん断変形を受けると、そのひび割れに応力が集中して破断する可能性がある。ゴム支承の外観からこれらの損傷を評価することは極めて難しく、ゴム支承が絶縁体であるため電気化学的な評価も困難である。そこで、非破壊試験法の中でも弾性波を検出することで材料の損傷評価が可能なAE（アコースティックエミッション）法を利用して、ゴム支承内部の損傷を評価して、健全性評価指標を作製することを試みた。2021年度には、ゴム支承の種類としてRB、LRB、HDRを用いて、せん断変形を0、100、200、300％加振した後に、繰返し圧縮載荷試験を行い、AEモニタリングによる評価を行った。その後、供試体を切断して、内部の損傷状態とAE法による非破壊評価の相関を試みた。RBではせん断ひずみの増加に伴ってAEヒット数、AEエネルギー、最大振幅値、RMSに増加傾向が見られ、断面観察の結果からも損傷の増加が確認された。LRBではせん断ひずみの増加に伴ってAEヒット数、RMSの減少傾向が見られたものの、断面観察の結果からその原因と考えられる鉛プラグの変形が確認された。HDRではせん断ひずみの増加に伴ってAEヒット数、AEエネルギー、RMSの減少傾向が見られた。これらより、RBにおいてはAE計測結果と断面観察結果がある程度一致しており、LRBにおいても断面観察結果によってAE計測との相関を確認することができた。また、AEヒット数、AEエネルギー、最大振幅値、RMSは損傷評価指標として有効であることがわかった。数値解析では、機械学習を用いて、得られたAE波形の健全時と異常時の判定を行った。いくつかのケースで異常判定が可能であることがわかった。