官学連携による振動発電技術を用いた橋梁引張部材の張力モニタリングシステムの開発

官学合作开发利用振动发电技术的桥梁受拉构件张力监测系统

• 批准号: 22K04284
• 负责人: 深田 宰史
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04284/
• 关键词: 振動発電; 張力; ケーブル; モニタリング; 張力部材

イタリアの斜張橋，モランディ橋や台湾のニールセンローゼ橋，南方澳跨港大橋の崩落事故など吊ケーブルの腐食が原因とされる橋梁全体構造の崩壊事故が起きたことは記憶に新しい．これらの橋を含め，ケーブルなど引張部材を有する橋梁において，道路管理者は引張部材の張力を常時把握していないのが現状である．IoTおよびIT技術が発達した現在，予算や技術者が不足している地方自治体において，ケーブルなどの引張部材の張力を実橋で簡易に管理できるモニタリングシステムの開発が必要であると考えた．本研究では，電源が容易に確保できない橋梁現場において，長期間，ケーブルなどの引張部材の張力をモニタリングできる振動発電を利用したモニタリングデバイスを開発し，地方自治体と連携して道路管理者が維持管理に役立つ張力モニタリングシステムの開発を目的とした．この目的に対して，今年度は，本学の近くに架設されている金沢市が管理するエクストラドーズド橋，朝霧大橋の斜材ケーブルを対象としたケーブルの振動実験を行った．まず，ケーブルに加速度計（707LF, TEAC製）を設置して人力による加振試験を行い，各ケーブルの卓越振動数を調べた．つぎに，計測した1次の卓越振動数を用いて簡易推定式により張力を求め，建設時の導入張力と比較した．その結果，卓越振動数から5％以内の精度で張力を推定できることを明らかにした．また，MEMSの加速度計により取得した加速度データを周波数分析し，ピーク周波数の上位5つの卓越振動数をLoRa通信（プライベート）により大学まで（約1-2km）無線送信できるデバイスを開発した．さらに，磁歪式振動発電デバイスをケーブルに設置して大型車1台走行による発電量を把握した．

The collapse of the bridge across Hong Kong was caused by corrosion and the collapse of the entire structure of the bridge was caused by the new memory. The tension of tension components in bridges is always under control by road managers.IoT and IT technologies are developed. Now, engineers are not enough to predict the tension of tension components in bridges. This study is aimed to ensure that power supply is easy to maintain on site, and to develop the tension of tension components in the bridge in the long term. The purpose of this year's study is to construct a bridge in the city of Jinze, and to construct a bridge in the city of Jinze. The accelerometer (707LF, TEAC) is set up for manual vibration test, and the vibration number of each accelerometer is adjusted. In addition, the excellent number of vibrations measured once is used to calculate the tension in a simple formula, and the tension introduced during construction is compared. As a result, the number of excellent vibrations is within 5%, and the accuracy of tension estimation is within 5%. MEMS accelerometers are used to obtain acceleration data and frequency analysis, and frequency analysis is used to obtain the highest frequency of frequency. LoRa communication is used for wireless transmission (about 1-2km). In addition, the magnetic vibration transmission is set up to control the transmission quantity of a standard vehicle.