JP2003222566A - 構造物の損傷推定システムおよびプログラム - Google Patents
構造物の損傷推定システムおよびプログラムInfo
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- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 18
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 8
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Landscapes
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地震発生直後に、その地震によって構造物に
生じた損傷の位置およびその程度を高い精度で推定でき
る構造物の損傷推定システムおよびプログラムを提供す
ること。 【解決手段】 構造物の損傷推定システムを、橋梁（構
造物）Ｋの近傍に設置された地震計Ｊと、構造物Ｋに対
応した構造解析モデルＭを予め記憶しておくデータベー
スＤと、コンピュータＣで構築し、コンピュータＣを、
構造解析モデルＭを構成する構造要素の入力地震波に対
する応答値を算定する解析手段と、応答値と橋梁Ｋを構
成する部材の損傷度合との関係が規定された損傷度合デ
ータテーブルを予め記憶しておくデータテーブル記憶手
段と、解析手段によって算定された構造要素の応答値に
対応する損傷度合を損傷度合データテーブルから検索す
る検索手段と、検索手段によって検索された損傷度合を
表示する表示手段として機能させる。
生じた損傷の位置およびその程度を高い精度で推定でき
る構造物の損傷推定システムおよびプログラムを提供す
ること。 【解決手段】 構造物の損傷推定システムを、橋梁（構
造物）Ｋの近傍に設置された地震計Ｊと、構造物Ｋに対
応した構造解析モデルＭを予め記憶しておくデータベー
スＤと、コンピュータＣで構築し、コンピュータＣを、
構造解析モデルＭを構成する構造要素の入力地震波に対
する応答値を算定する解析手段と、応答値と橋梁Ｋを構
成する部材の損傷度合との関係が規定された損傷度合デ
ータテーブルを予め記憶しておくデータテーブル記憶手
段と、解析手段によって算定された構造要素の応答値に
対応する損傷度合を損傷度合データテーブルから検索す
る検索手段と、検索手段によって検索された損傷度合を
表示する表示手段として機能させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地震発生直後に、
その地震によって構造物に生じた損傷の位置および程度
を推定するための構造物の損傷推定システムに関し、さ
らに、構造物の損傷推定システムを構成するコンピュー
タを制御するための構造物の損傷推定プログラムに関す
る。
その地震によって構造物に生じた損傷の位置および程度
を推定するための構造物の損傷推定システムに関し、さ
らに、構造物の損傷推定システムを構成するコンピュー
タを制御するための構造物の損傷推定プログラムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、一定規模以上の地震が発生した場
合には、構造物の健全度を検査している。例えば、道路
橋や鉄道橋であれば、通行止めを実施したうえで、車両
の通行に支障をきたすような損傷の有無を検査してい
る。
合には、構造物の健全度を検査している。例えば、道路
橋や鉄道橋であれば、通行止めを実施したうえで、車両
の通行に支障をきたすような損傷の有無を検査してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本来ならば、全ての橋
桁・橋脚について詳細に検査するのが望ましいが、検査
対象となる橋桁・橋脚が非常に多く、それらすべてにつ
いて詳細に検査すると多大な時間を要し、通行止めも長
期間に及んでしまう。このため、監視員が自動車で巡回
しつつ、適宜、目視によって簡易に検査しているのが実
情であるが、橋桁の裏側や支承にまで検査が及ばないこ
とも多く、また、地中に埋設されている基礎について
は、目視で検査することが不可能であることから、有害
な損傷を見落とす恐れがある。
桁・橋脚について詳細に検査するのが望ましいが、検査
対象となる橋桁・橋脚が非常に多く、それらすべてにつ
いて詳細に検査すると多大な時間を要し、通行止めも長
期間に及んでしまう。このため、監視員が自動車で巡回
しつつ、適宜、目視によって簡易に検査しているのが実
情であるが、橋桁の裏側や支承にまで検査が及ばないこ
とも多く、また、地中に埋設されている基礎について
は、目視で検査することが不可能であることから、有害
な損傷を見落とす恐れがある。
【０００４】また、設計時に行なわれる動的応答解析の
結果から、構造物の損傷位置や損傷程度を予測しておく
ことも考えられるが、構造解析モデルに使用される剛
性、質量、減衰定数などの物性値は、あくまでも設計上
のものであり、入力波として用いられる模擬地震波や設
計用地震波についても、その最大値や周波数特性が調節
されているため、実際の地震によって構造物が損傷する
位置およびその程度を推定する手段としては、必ずしも
精度が高いものとはいえない。
結果から、構造物の損傷位置や損傷程度を予測しておく
ことも考えられるが、構造解析モデルに使用される剛
性、質量、減衰定数などの物性値は、あくまでも設計上
のものであり、入力波として用いられる模擬地震波や設
計用地震波についても、その最大値や周波数特性が調節
されているため、実際の地震によって構造物が損傷する
位置およびその程度を推定する手段としては、必ずしも
精度が高いものとはいえない。
【０００５】以上のような背景の中、近年では、地震に
よって構造物に生じた損傷の位置およびその程度を迅速
にかつ的確に把握しうる検査体制の構築が望まれてい
る。
よって構造物に生じた損傷の位置およびその程度を迅速
にかつ的確に把握しうる検査体制の構築が望まれてい
る。
【０００６】そこで、本発明は、このような検査体制を
構築すべく、地震によって構造物に生じた損傷の位置お
よびその程度を高い精度で推定できる構造物の損傷推定
システムを提供することを課題とし、さらに、このよう
な構造物の損傷推定システムを構成するコンピュータを
制御するための構造物の損傷推定プログラムを提供する
ことを課題とする。
構築すべく、地震によって構造物に生じた損傷の位置お
よびその程度を高い精度で推定できる構造物の損傷推定
システムを提供することを課題とし、さらに、このよう
な構造物の損傷推定システムを構成するコンピュータを
制御するための構造物の損傷推定プログラムを提供する
ことを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、請求項１に記載の発明は、地震発生直後に、
その地震によって構造物に生じた損傷の位置と程度とを
推定するための構造物の損傷推定システムであって、前
記構造物の近傍に設置され、前記構造物に入力される入
力地震波を計測する地震計と、前記構造物に対応した構
造解析モデルを予め記憶しておく構造解析モデル記憶手
段と、前記地震計によって計測された入力地震波を前記
構造解析モデルに入力するとともに、前記構造解析モデ
ルを構成する構造要素の前記入力地震波に対する応答値
を算定する解析手段と、応答値の大きさと前記構造物を
構成する部材の損傷度合との関係が規定されたデータテ
ーブルを予め記憶しておくデータテーブル記憶手段と、
前記解析手段によって算定された応答値に対応する損傷
度合を、前記データテーブルから検索する検索手段と、
前記検索手段によって検索された損傷度合を表示する表
示手段と、を備えることを特徴とする。
るために、請求項１に記載の発明は、地震発生直後に、
その地震によって構造物に生じた損傷の位置と程度とを
推定するための構造物の損傷推定システムであって、前
記構造物の近傍に設置され、前記構造物に入力される入
力地震波を計測する地震計と、前記構造物に対応した構
造解析モデルを予め記憶しておく構造解析モデル記憶手
段と、前記地震計によって計測された入力地震波を前記
構造解析モデルに入力するとともに、前記構造解析モデ
ルを構成する構造要素の前記入力地震波に対する応答値
を算定する解析手段と、応答値の大きさと前記構造物を
構成する部材の損傷度合との関係が規定されたデータテ
ーブルを予め記憶しておくデータテーブル記憶手段と、
前記解析手段によって算定された応答値に対応する損傷
度合を、前記データテーブルから検索する検索手段と、
前記検索手段によって検索された損傷度合を表示する表
示手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】かかる構造物の損傷推定システムによる
と、損傷を推定すべき構造物に対応する構造解析モデル
と、応答値の大きさと構造物を構成する部材の損傷度合
との関係を規定するデータテーブルとを予め作成してお
くとともに、構造物の近傍に設置された地震計により計
測された入力地震波を用いて動的応答解析を行うので、
地震発生直後に、その地震による構造物の損傷の位置と
程度とを迅速に、かつ、精度よく推定することができ
る。そして、構造物が損傷していると推定された位置を
重点的に検査することで、信頼性の高い検査を効率よく
行うことができる。なお、応答値と損傷度合との関係
は、例えば、各部材の許容応力値や終局状態における応
力値などを基に規定される。また、構造解析モデルの構
造要素とは、構造物をモデル化するための要素であっ
て、例えば、シェル要素、ソリッド要素、梁要素、バネ
要素などである。
と、損傷を推定すべき構造物に対応する構造解析モデル
と、応答値の大きさと構造物を構成する部材の損傷度合
との関係を規定するデータテーブルとを予め作成してお
くとともに、構造物の近傍に設置された地震計により計
測された入力地震波を用いて動的応答解析を行うので、
地震発生直後に、その地震による構造物の損傷の位置と
程度とを迅速に、かつ、精度よく推定することができ
る。そして、構造物が損傷していると推定された位置を
重点的に検査することで、信頼性の高い検査を効率よく
行うことができる。なお、応答値と損傷度合との関係
は、例えば、各部材の許容応力値や終局状態における応
力値などを基に規定される。また、構造解析モデルの構
造要素とは、構造物をモデル化するための要素であっ
て、例えば、シェル要素、ソリッド要素、梁要素、バネ
要素などである。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構造物の損傷推定システムであって、前記構造解析モ
デルを構成する構造要素の剛性、質量および減衰定数の
少なくとも一つは、前記構造物の実測された動的応答特
性に基づいて設定されることを特徴とする。
の構造物の損傷推定システムであって、前記構造解析モ
デルを構成する構造要素の剛性、質量および減衰定数の
少なくとも一つは、前記構造物の実測された動的応答特
性に基づいて設定されることを特徴とする。
【００１０】かかる構造物の損傷推定システムによる
と、構造解析モデルの剛性、質量および減衰定数の少な
くとも一つは、構造物で実測された動的応答特性をもと
に設定されるので、損傷の位置およびその程度の推定精
度が向上する。
と、構造解析モデルの剛性、質量および減衰定数の少な
くとも一つは、構造物で実測された動的応答特性をもと
に設定されるので、損傷の位置およびその程度の推定精
度が向上する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の構造物の損傷推定システムであって、
前記構造物上に設置され、入力地震波に対する応答地震
波を計測する応答地震計と、前記解析手段によって算定
された応答地震波が、前記応答地震計によって計測され
た応答地震波と等しくなるように前記構造解析モデルを
構成する構造要素の剛性、質量および減衰定数の少なく
とも一つを補正する補正手段と、をさらに備えることを
特徴とする。
請求項２に記載の構造物の損傷推定システムであって、
前記構造物上に設置され、入力地震波に対する応答地震
波を計測する応答地震計と、前記解析手段によって算定
された応答地震波が、前記応答地震計によって計測され
た応答地震波と等しくなるように前記構造解析モデルを
構成する構造要素の剛性、質量および減衰定数の少なく
とも一つを補正する補正手段と、をさらに備えることを
特徴とする。
【００１２】かかる構造物の損傷推定システムによる
と、地震後に、構造物の動的応答特性と構造解析モデル
の動的応答特性との間に差異が生じた場合であっても、
これらが等しくなるように、構造解析モデルの剛性、質
量および減衰定数の少なくともひとつが補正されるの
で、精度の高い解析を行うことができる。
と、地震後に、構造物の動的応答特性と構造解析モデル
の動的応答特性との間に差異が生じた場合であっても、
これらが等しくなるように、構造解析モデルの剛性、質
量および減衰定数の少なくともひとつが補正されるの
で、精度の高い解析を行うことができる。
【００１３】請求項４に記載の発明は、地震発生直後
に、その地震によって構造物に生じた損傷の位置と程度
とを推定するために、コンピュータに、構造解析モデル
が予め記憶された構造解析モデル記憶手段から、前記構
造物に対応した構造解析モデルを読み出す手順と、前記
構造解析モデルと前記構造物の近傍に設置された地震計
で計測した入力地震波とから、前記構造解析モデルを構
成する構造要素の前記入力地震波に対する応答値を算定
する手順と、応答値の大きさと前記構造物を構成する部
材の損傷度合との関係が規定されたデータテーブルか
ら、前記解析手段によって算定された応答値に対応する
損傷度合を検索する手順と、前記検索手段によって検索
された損傷度合を表示手段に表示する手順と、を実行さ
せるための構造物の損傷推定プログラムである。
に、その地震によって構造物に生じた損傷の位置と程度
とを推定するために、コンピュータに、構造解析モデル
が予め記憶された構造解析モデル記憶手段から、前記構
造物に対応した構造解析モデルを読み出す手順と、前記
構造解析モデルと前記構造物の近傍に設置された地震計
で計測した入力地震波とから、前記構造解析モデルを構
成する構造要素の前記入力地震波に対する応答値を算定
する手順と、応答値の大きさと前記構造物を構成する部
材の損傷度合との関係が規定されたデータテーブルか
ら、前記解析手段によって算定された応答値に対応する
損傷度合を検索する手順と、前記検索手段によって検索
された損傷度合を表示手段に表示する手順と、を実行さ
せるための構造物の損傷推定プログラムである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、構造物を橋梁と想定して、
本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説
明する。
本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説
明する。
【００１５】図１は、本発明に係る構造物の損傷推定シ
ステムを示す概略構成図である。損傷推定システムは、
地震発生直後に、複数の橋梁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・
Ｋｎ（橋梁Ｋ）の地震による損傷の位置および程度を同
時に推定するもので、データベースＤと、コンピュータ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・，Ｃｎ（コンピュータＣ）
と、橋梁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・，Ｋｎのそれぞれの
近傍に設置された地震計Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，・・・，Ｊ
ｎ（地震計Ｊ）と、橋梁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・，Ｋ
ｎ上のそれぞれに設置された応答地震計Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，・・・，Ｒｎ（応答地震計Ｒ）と、から構築されて
いる。
ステムを示す概略構成図である。損傷推定システムは、
地震発生直後に、複数の橋梁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・
Ｋｎ（橋梁Ｋ）の地震による損傷の位置および程度を同
時に推定するもので、データベースＤと、コンピュータ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・，Ｃｎ（コンピュータＣ）
と、橋梁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・，Ｋｎのそれぞれの
近傍に設置された地震計Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，・・・，Ｊ
ｎ（地震計Ｊ）と、橋梁Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・，Ｋ
ｎ上のそれぞれに設置された応答地震計Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，・・・，Ｒｎ（応答地震計Ｒ）と、から構築されて
いる。
【００１６】データベースＤは、構造解析モデルＭ１，
Ｍ２，Ｍ３，・・・，Ｍｎ（構造解析モデルＭ）を格納
し、コンピュータＣとアクセス可能に接続されている。
また、構造解析モデルＭ１は、橋梁Ｋ１をモデル化した
ものであり、同様に、構造解析モデルＭ２，Ｍ３，・・
・，Ｋｎは、それぞれ橋梁Ｋ２，Ｋ３，・・・，Ｋｎを
モデル化したものである。なお、本実施形態では、デー
タベースＤが構造解析モデル記憶手段に相当する。
Ｍ２，Ｍ３，・・・，Ｍｎ（構造解析モデルＭ）を格納
し、コンピュータＣとアクセス可能に接続されている。
また、構造解析モデルＭ１は、橋梁Ｋ１をモデル化した
ものであり、同様に、構造解析モデルＭ２，Ｍ３，・・
・，Ｋｎは、それぞれ橋梁Ｋ２，Ｋ３，・・・，Ｋｎを
モデル化したものである。なお、本実施形態では、デー
タベースＤが構造解析モデル記憶手段に相当する。
【００１７】構造解析モデルＭは、通常の耐震設計に用
いられる三次元骨組モデルや三次元有限要素モデルであ
る。例えば、図５（ｂ）に示す構造解析モデルＭは、三
次元骨組モデルであり、図５（ａ）に示す橋梁Ｋを梁要
素と質点でモデル化したものである。また、構造解析モ
デルＭの梁要素の剛性（弾性係数）、質量、減衰定数な
ど（以下、物性値と総称する）は、橋梁Ｋを設計した際
に用いたものでもよいが、解析精度をより向上させるた
めに、橋梁Ｋの実測された動的応答特性に適合するよう
に予め補正したものであってもよい。具体的には、例え
ば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、常時微動に対する
動的応答や加振点１０２に加えた衝撃に対する動的応答
を、橋梁Ｋの各所に取り付けた加速度計やひずみゲージ
などの計測器１０１により計測し、構造解析モデルＭの
動的応答特性（固有周期、応答倍率など）が実測により
得られた橋梁Ｋの動的応答特性と等しくなるように、構
造解析モデルＭの梁要素の物性値を補正する、といった
方法がある。また、橋梁Ｋの損傷を推定するといった観
点から、構造解析モデルＭの梁要素は、材料の非線形性
を考慮したものがよい。
いられる三次元骨組モデルや三次元有限要素モデルであ
る。例えば、図５（ｂ）に示す構造解析モデルＭは、三
次元骨組モデルであり、図５（ａ）に示す橋梁Ｋを梁要
素と質点でモデル化したものである。また、構造解析モ
デルＭの梁要素の剛性（弾性係数）、質量、減衰定数な
ど（以下、物性値と総称する）は、橋梁Ｋを設計した際
に用いたものでもよいが、解析精度をより向上させるた
めに、橋梁Ｋの実測された動的応答特性に適合するよう
に予め補正したものであってもよい。具体的には、例え
ば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、常時微動に対する
動的応答や加振点１０２に加えた衝撃に対する動的応答
を、橋梁Ｋの各所に取り付けた加速度計やひずみゲージ
などの計測器１０１により計測し、構造解析モデルＭの
動的応答特性（固有周期、応答倍率など）が実測により
得られた橋梁Ｋの動的応答特性と等しくなるように、構
造解析モデルＭの梁要素の物性値を補正する、といった
方法がある。また、橋梁Ｋの損傷を推定するといった観
点から、構造解析モデルＭの梁要素は、材料の非線形性
を考慮したものがよい。
【００１８】図２は、コンピュータＣの概略構成図であ
る。コンピュータＣは、本実施形態では、ハードディス
ク装置１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２、表示手段
（ディスプレイ）３、メモリ４、キーボード５などで構
成され、バス６により接続されている。
る。コンピュータＣは、本実施形態では、ハードディス
ク装置１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２、表示手段
（ディスプレイ）３、メモリ４、キーボード５などで構
成され、バス６により接続されている。
【００１９】ハードディスク装置１は、制御プログラム
１ａ、動的応答解析プログラム１ｂ、検索プログラム１
ｃ、地震波補間プログラム１ｄ、補正プログラム１ｅ、
データテーブル１ｆを格納する。また、ハードディスク
装置１は、データベースＤから読み出された構造解析モ
デルＭを一時的に記憶する記憶手段や地震計Ｊおよび応
答地震計Ｒによって計測された地震波を一時的に格納し
ておく地震波記憶手段１５（図３参照）としても使用さ
れる。
１ａ、動的応答解析プログラム１ｂ、検索プログラム１
ｃ、地震波補間プログラム１ｄ、補正プログラム１ｅ、
データテーブル１ｆを格納する。また、ハードディスク
装置１は、データベースＤから読み出された構造解析モ
デルＭを一時的に記憶する記憶手段や地震計Ｊおよび応
答地震計Ｒによって計測された地震波を一時的に格納し
ておく地震波記憶手段１５（図３参照）としても使用さ
れる。
【００２０】制御プログラム１ａは、コンピュータＣの
動作を制御するプログラムである。制御プログラム１ａ
をＣＰＵ２で実行させると、動的応答解析プログラム１
ｂ、検索プログラム１ｃ、地震波補間プログラム１ｄお
よび補正プログラム１ｅが起動されるほか、構造解析モ
デルＭのデータベースＤからの読み出し、各プログラム
間のデータのやり取り、表示手段３の制御などが行われ
る。また、制御プログラム１ａは、地震計Ｊで計測され
た地震波や気象情報などから地震の規模が所定の大きさ
以上になったと判断されたときに自動的に起動するよう
にプログラムされたものでもよいし、人間の判断により
起動するように設定されたものでもよい。
動作を制御するプログラムである。制御プログラム１ａ
をＣＰＵ２で実行させると、動的応答解析プログラム１
ｂ、検索プログラム１ｃ、地震波補間プログラム１ｄお
よび補正プログラム１ｅが起動されるほか、構造解析モ
デルＭのデータベースＤからの読み出し、各プログラム
間のデータのやり取り、表示手段３の制御などが行われ
る。また、制御プログラム１ａは、地震計Ｊで計測され
た地震波や気象情報などから地震の規模が所定の大きさ
以上になったと判断されたときに自動的に起動するよう
にプログラムされたものでもよいし、人間の判断により
起動するように設定されたものでもよい。
【００２１】動的応答解析プログラム１ｂは、ＣＰＵ２
で実行されて解析手段１１（図３参照）として機能す
る。解析手段１１は、地震波記憶手段１５に格納されて
いる入力地震波を読み出して構造解析モデルＭに入力
し、動的応答解析により構造解析モデルＭを構成する梁
要素などの入力地震波に対する応答値Ｘを算定するもの
である。なお、動的応答解析は、公知の解析手法を利用
することができるが、構造物の損傷を精度よく推定する
という観点から、好適には、材料の非線形性を考慮した
時刻歴応答解析によるのがよく、さらには、地震時の実
際の挙動が再現できるように、３方向の入力地震波を同
時に入力しうるものがよい。また、応答値Ｘは、例え
ば、応力値やひずみ量などである。
で実行されて解析手段１１（図３参照）として機能す
る。解析手段１１は、地震波記憶手段１５に格納されて
いる入力地震波を読み出して構造解析モデルＭに入力
し、動的応答解析により構造解析モデルＭを構成する梁
要素などの入力地震波に対する応答値Ｘを算定するもの
である。なお、動的応答解析は、公知の解析手法を利用
することができるが、構造物の損傷を精度よく推定する
という観点から、好適には、材料の非線形性を考慮した
時刻歴応答解析によるのがよく、さらには、地震時の実
際の挙動が再現できるように、３方向の入力地震波を同
時に入力しうるものがよい。また、応答値Ｘは、例え
ば、応力値やひずみ量などである。
【００２２】検索プログラム１ｃは、ＣＰＵ２で実行さ
れて検索手段１３（図３参照）として機能する。検索手
段１３は、解析手段１１によって算定された応答値Ｘに
対応する損傷度合Ｙをデータテーブル１ｆから検索する
ものである。
れて検索手段１３（図３参照）として機能する。検索手
段１３は、解析手段１１によって算定された応答値Ｘに
対応する損傷度合Ｙをデータテーブル１ｆから検索する
ものである。
【００２３】地震波補間プログラム１ｄは、ＣＰＵ２で
実行されて地震波補間手段１６（図３参照）として機能
する。地震波補間手段１６は、地震計Ｊがない位置にお
ける入力地震波を地震計Ｊで計測された入力地震波から
計算によって補間するものである。例えば、図５（ａ）
に示すように、地震計Ｊが橋脚Ｐｋ１，Ｐｋ４の近傍に
のみ設置されている場合には、地震波補間手段１６によ
って、橋脚Ｐｋ２，Ｐｋ３における入力地震波が補間さ
れる。これにより、構造解析モデルＭにおいても、橋梁
Ｋと同様に、その橋脚Ｐｍ１，Ｐｍ２，Ｐｍ３，Ｐｍ４
から入力地震波を入力することが可能になる。
実行されて地震波補間手段１６（図３参照）として機能
する。地震波補間手段１６は、地震計Ｊがない位置にお
ける入力地震波を地震計Ｊで計測された入力地震波から
計算によって補間するものである。例えば、図５（ａ）
に示すように、地震計Ｊが橋脚Ｐｋ１，Ｐｋ４の近傍に
のみ設置されている場合には、地震波補間手段１６によ
って、橋脚Ｐｋ２，Ｐｋ３における入力地震波が補間さ
れる。これにより、構造解析モデルＭにおいても、橋梁
Ｋと同様に、その橋脚Ｐｍ１，Ｐｍ２，Ｐｍ３，Ｐｍ４
から入力地震波を入力することが可能になる。
【００２４】補正プログラム１ｅは、ＣＰＵ２で実行さ
れて補正手段１４（図３参照）として機能する。補正手
段１４は、解析手段１１によって算定された応答地震波
が、応答地震計Ｒによって計測された応答地震波と等し
くなるように構造解析モデルＭを構成する梁要素の剛
性、質量および減衰定数の少なくとも一つを補正するも
のである。
れて補正手段１４（図３参照）として機能する。補正手
段１４は、解析手段１１によって算定された応答地震波
が、応答地震計Ｒによって計測された応答地震波と等し
くなるように構造解析モデルＭを構成する梁要素の剛
性、質量および減衰定数の少なくとも一つを補正するも
のである。
【００２５】データテーブル１ｆは、応答値Ｘの大きさ
と橋梁Ｋを構成する部材の損傷度合Ｙとの関係を規定す
るもので、例えば、図７に示すように、応答値Ｘの大き
さと損傷度合Ｙとの関係が予め規定されている。なお、
応答値Ｘと損傷度合Ｙとの関係は、例えば、各部材の許
容応力値や終局状態における応力値などを基に規定され
る。また、データテーブル１ｆは、必ずしもハードディ
スク装置１に記憶される必要はなく、例えばデータベー
スＤに記憶されていてもよい。
と橋梁Ｋを構成する部材の損傷度合Ｙとの関係を規定す
るもので、例えば、図７に示すように、応答値Ｘの大き
さと損傷度合Ｙとの関係が予め規定されている。なお、
応答値Ｘと損傷度合Ｙとの関係は、例えば、各部材の許
容応力値や終局状態における応力値などを基に規定され
る。また、データテーブル１ｆは、必ずしもハードディ
スク装置１に記憶される必要はなく、例えばデータベー
スＤに記憶されていてもよい。
【００２６】地震計Ｊは、橋梁Ｋの近傍の地盤上に設置
され、入力地震波を計測する。また、応答地震計Ｒは、
橋梁Ｋの上に設置され、前記の入力地震波に対する応答
地震波を計測する。なお、地震計Ｊおよび応答地震計Ｒ
の個数および設置箇所は、図示の実施形態に限定される
ことはなく、橋梁Ｋの構造形式や周囲の状況などに応じ
て適宜変更しても差し支えない。また、図示は省略する
が、地震計Ｊおよび応答地震計Ｒには、送信装置が備え
られ、無線もしくは有線の通信回線を介してコンピュー
タＣと接続されおり、地震が発生すると、地震計Ｊで計
測された入力地震波および応答地震計Ｒで計測された応
答地震波がハードディスク装置１に記憶される。なお、
地震計Ｊおよび応答地震計Ｒは、３方向（Ｎ−Ｓ方向、
Ｅ−Ｗ方向、Ｕ−Ｄ方向）の成分を計測できるものがよ
い。また、通信回線としては、一般の電話回線のほか、
衛星携帯電話回線や専用回線などがある。
され、入力地震波を計測する。また、応答地震計Ｒは、
橋梁Ｋの上に設置され、前記の入力地震波に対する応答
地震波を計測する。なお、地震計Ｊおよび応答地震計Ｒ
の個数および設置箇所は、図示の実施形態に限定される
ことはなく、橋梁Ｋの構造形式や周囲の状況などに応じ
て適宜変更しても差し支えない。また、図示は省略する
が、地震計Ｊおよび応答地震計Ｒには、送信装置が備え
られ、無線もしくは有線の通信回線を介してコンピュー
タＣと接続されおり、地震が発生すると、地震計Ｊで計
測された入力地震波および応答地震計Ｒで計測された応
答地震波がハードディスク装置１に記憶される。なお、
地震計Ｊおよび応答地震計Ｒは、３方向（Ｎ−Ｓ方向、
Ｅ−Ｗ方向、Ｕ−Ｄ方向）の成分を計測できるものがよ
い。また、通信回線としては、一般の電話回線のほか、
衛星携帯電話回線や専用回線などがある。
【００２７】次に、地震発生直後における損傷推定シス
テムの動作を、図４に示すフローチャートにしたがって
説明する。なお、コンピュータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，・・
・，Ｃｎには、予め、解析すべき構造解析モデルＭ１，
Ｍ２，Ｍ３，・・・，Ｍｎが割り当てられており、以下
で説明する動作は、コンピュータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，・
・・，Ｃｎのそれぞれで並列（同時）に実行される。ま
た、地震計Ｊおよび応答地震計Ｒによって計測された各
地震波は、すでにハードディスク装置１に記憶されてい
るものとする。
テムの動作を、図４に示すフローチャートにしたがって
説明する。なお、コンピュータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，・・
・，Ｃｎには、予め、解析すべき構造解析モデルＭ１，
Ｍ２，Ｍ３，・・・，Ｍｎが割り当てられており、以下
で説明する動作は、コンピュータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，・
・・，Ｃｎのそれぞれで並列（同時）に実行される。ま
た、地震計Ｊおよび応答地震計Ｒによって計測された各
地震波は、すでにハードディスク装置１に記憶されてい
るものとする。
【００２８】まず、制御プログラム１ａを起動させる。
制御プログラム１ａが実行されると、データベースＤか
ら構造解析モデルＭが読み出され、コンピュータＣ内の
ハードディスク装置１に記憶される（ステップＳ１）。
また、必要に応じて地震波補間プログラム１ｄが起動さ
れ、地震計Ｊが設置されていない橋脚Ｐｋ２，Ｐｋ３に
おける入力地震波が計算される。計算された入力地震波
は、構造解析モデルＭの橋脚Ｐｍ２，Ｐｍ３に入力され
る。
制御プログラム１ａが実行されると、データベースＤか
ら構造解析モデルＭが読み出され、コンピュータＣ内の
ハードディスク装置１に記憶される（ステップＳ１）。
また、必要に応じて地震波補間プログラム１ｄが起動さ
れ、地震計Ｊが設置されていない橋脚Ｐｋ２，Ｐｋ３に
おける入力地震波が計算される。計算された入力地震波
は、構造解析モデルＭの橋脚Ｐｍ２，Ｐｍ３に入力され
る。
【００２９】次に、動的応答解析プログラム１ｂが起動
され、構造解析モデルＭと地震波記憶手段１５に記憶さ
れた入力地震波とから、所定の解析方法によって入力地
震波に対する構造解析モデルＭの応答値Ｘが算出される
（ステップＳ２）。
され、構造解析モデルＭと地震波記憶手段１５に記憶さ
れた入力地震波とから、所定の解析方法によって入力地
震波に対する構造解析モデルＭの応答値Ｘが算出される
（ステップＳ２）。
【００３０】次に、補正プログラム１ｅが起動され、ス
テップＳ２によって算定された応答地震波（解析値）と
応答地震計Ｒによって実測された応答地震波（実測値）
とが比較され、構造解析モデルＭの物性値を補正するか
否かが判断される（ステップＳ３）。
テップＳ２によって算定された応答地震波（解析値）と
応答地震計Ｒによって実測された応答地震波（実測値）
とが比較され、構造解析モデルＭの物性値を補正するか
否かが判断される（ステップＳ３）。
【００３１】ステップＳ３によって、構造解析モデルＭ
の物性値の補正を行う必要があると判断された場合（解
析値と実測値との差が許容範囲を超える場合）には、補
正手段１４によって、構造解析モデルＭの物性値が補正
され（ステップＳ７）、構造解析モデルＭが更新される
（ステップＳ８）。そして、動的応答解析プログラム１
ｂが再び起動され、すなわち、補正された構造解析モデ
ルＭの応答地震波が解析手段１１により算出される（ス
テップＳ２）。なお、構造解析モデルＭの物性値の補正
は、必要に応じて人間が行ってもよい。
の物性値の補正を行う必要があると判断された場合（解
析値と実測値との差が許容範囲を超える場合）には、補
正手段１４によって、構造解析モデルＭの物性値が補正
され（ステップＳ７）、構造解析モデルＭが更新される
（ステップＳ８）。そして、動的応答解析プログラム１
ｂが再び起動され、すなわち、補正された構造解析モデ
ルＭの応答地震波が解析手段１１により算出される（ス
テップＳ２）。なお、構造解析モデルＭの物性値の補正
は、必要に応じて人間が行ってもよい。
【００３２】一方、ステップＳ３によって、構造解析モ
デルＭの物性値の補正を行う必要がないと判断された場
合（解析値と実測値とが等しい、もしくは、その差が許
容範囲以内の場合）には、検索プログラム１ｃが起動さ
れ、データテーブル１ｆに基づいてステップＳ２で算出
された応答値Ｘに対応する損傷度合Ｙが検索される（ス
テップＳ４）。例えば、図７に示すように、構造解析モ
デルＭの橋脚Ｐｍ２の応答値Ｘが０．７３であれば、橋
梁Ｋの橋脚Ｐｋ２の損傷度合Ｙとして「検査要」が、橋
脚Ｐｍ４の応答値Ｘが１．２であれば、橋脚Ｐｋ４の損
傷度合Ｙとして「崩壊（大）」がそれぞれ検索される。
デルＭの物性値の補正を行う必要がないと判断された場
合（解析値と実測値とが等しい、もしくは、その差が許
容範囲以内の場合）には、検索プログラム１ｃが起動さ
れ、データテーブル１ｆに基づいてステップＳ２で算出
された応答値Ｘに対応する損傷度合Ｙが検索される（ス
テップＳ４）。例えば、図７に示すように、構造解析モ
デルＭの橋脚Ｐｍ２の応答値Ｘが０．７３であれば、橋
梁Ｋの橋脚Ｐｋ２の損傷度合Ｙとして「検査要」が、橋
脚Ｐｍ４の応答値Ｘが１．２であれば、橋脚Ｐｋ４の損
傷度合Ｙとして「崩壊（大）」がそれぞれ検索される。
【００３３】そして、ステップＳ４で検索された損傷度
合Ｙが、表示手段３に表示される（ステップＳ５）。例
えば、図８に示すように、橋脚の位置と検査の要、不要
あるいは崩壊の規模が一目でわかるように表示される。
合Ｙが、表示手段３に表示される（ステップＳ５）。例
えば、図８に示すように、橋脚の位置と検査の要、不要
あるいは崩壊の規模が一目でわかるように表示される。
【００３４】最後に、データベースＤに記憶された構造
解析モデルＭの物性値を更新するか否かが判断される
（ステップＳ６）。そして、データベースＤに記憶され
た構造解析モデルＭの物性値を更新する必要がない場合
には、損傷推定システムが終了される。
解析モデルＭの物性値を更新するか否かが判断される
（ステップＳ６）。そして、データベースＤに記憶され
た構造解析モデルＭの物性値を更新する必要がない場合
には、損傷推定システムが終了される。
【００３５】一方、データベースＤに記憶された構造解
析モデルＭの物性値を更新する必要があると判断された
場合には、データベースＤに記憶された構造解析モデル
Ｍの物性値をその動的応答解析解析の終了時点の物性値
に更新し（ステップＳ９）、その後に損傷推定システム
が終了される。この場合には、次の地震で動的応答解析
を行う場合の構造解析モデルＭの物性値の初期値は、動
的応答解析解析の終了時点における構造解析モデルＭの
物性値となる。
析モデルＭの物性値を更新する必要があると判断された
場合には、データベースＤに記憶された構造解析モデル
Ｍの物性値をその動的応答解析解析の終了時点の物性値
に更新し（ステップＳ９）、その後に損傷推定システム
が終了される。この場合には、次の地震で動的応答解析
を行う場合の構造解析モデルＭの物性値の初期値は、動
的応答解析解析の終了時点における構造解析モデルＭの
物性値となる。
【００３６】このように、損傷を推定すべき橋梁Ｋに対
応する構造解析モデルＭと、構造解析モデルＭの応答値
Ｘと橋梁Ｋを構成する部材の損傷度合Ｙとの関係を規定
するデータテーブル１ｆとを予め作成しておくととも
に、橋梁Ｋの近傍に設置された地震計Ｊにより実際に計
測された入力地震波を用いて動的応答解析を行うので、
地震発生直後に、その地震による橋梁Ｋの損傷の位置と
程度とを精度よく、かつ、迅速に推定することができ
る。さらに、コンピュータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・，
Ｃｎに、解析すべき構造解析モデルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，
・・・，Ｍｎを予め割り当て、複数台のコンピュータで
並列に処理を行わせることで、各コンピュータの負担が
軽減され、解析時間の短縮を図ることもできる。そし
て、橋梁が損傷していると推定された位置を重点的に検
査することで、信頼性の高い検査を効率よく行うことが
できる。
応する構造解析モデルＭと、構造解析モデルＭの応答値
Ｘと橋梁Ｋを構成する部材の損傷度合Ｙとの関係を規定
するデータテーブル１ｆとを予め作成しておくととも
に、橋梁Ｋの近傍に設置された地震計Ｊにより実際に計
測された入力地震波を用いて動的応答解析を行うので、
地震発生直後に、その地震による橋梁Ｋの損傷の位置と
程度とを精度よく、かつ、迅速に推定することができ
る。さらに、コンピュータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・，
Ｃｎに、解析すべき構造解析モデルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，
・・・，Ｍｎを予め割り当て、複数台のコンピュータで
並列に処理を行わせることで、各コンピュータの負担が
軽減され、解析時間の短縮を図ることもできる。そし
て、橋梁が損傷していると推定された位置を重点的に検
査することで、信頼性の高い検査を効率よく行うことが
できる。
【００３７】また、解析手段１１によって算定された応
答地震波（解析値）が応答地震計Ｒによって実測された
応答地震波（実測値）と等しくなるように、構造解析モ
デルＭの物性値を補正することで、橋梁Ｋの損傷の位置
と程度とを精度よく推定することができる。
答地震波（解析値）が応答地震計Ｒによって実測された
応答地震波（実測値）と等しくなるように、構造解析モ
デルＭの物性値を補正することで、橋梁Ｋの損傷の位置
と程度とを精度よく推定することができる。
【００３８】なお、図１に示す実施形態では、１台のコ
ンピュータＣにひとつの構造解析モデルＭ（橋梁Ｋ）が
割り当てられているが、これに限定されることはなく、
１台のコンピュータＣに複数の構造解析モデルＭが割り
当てられていてもよい。これは、コンピュータＣの台数
および性能と、構造解析モデルＭ（橋梁Ｋ）の個数に応
じて、適宜設定すればよい。
ンピュータＣにひとつの構造解析モデルＭ（橋梁Ｋ）が
割り当てられているが、これに限定されることはなく、
１台のコンピュータＣに複数の構造解析モデルＭが割り
当てられていてもよい。これは、コンピュータＣの台数
および性能と、構造解析モデルＭ（橋梁Ｋ）の個数に応
じて、適宜設定すればよい。
【００３９】また、上記の実施形態では、入力地震波を
記憶しておく地震波記憶手段１５および入力地震波の補
間を行う地震波補間手段１６などが、コンピュータＣに
よって実現され、すなわち、地震波の記憶と補間、損傷
推定結果の表示などがコンピュータごとに行われる場合
を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、
データベースＤ、検索手段１３、地震波記憶手段１５、
表示手段３などを備えた図示しない制御コンピュータを
配置し、コンピュータＣに動的応答解析だけを実行させ
るような構成であってもよい。すなわち、地震計Ｊおよ
び応答地震計Ｒによって計測された地震波の記憶と補
間、損傷度合の検索などを制御コンピュータに実行させ
てもよい。
記憶しておく地震波記憶手段１５および入力地震波の補
間を行う地震波補間手段１６などが、コンピュータＣに
よって実現され、すなわち、地震波の記憶と補間、損傷
推定結果の表示などがコンピュータごとに行われる場合
を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、
データベースＤ、検索手段１３、地震波記憶手段１５、
表示手段３などを備えた図示しない制御コンピュータを
配置し、コンピュータＣに動的応答解析だけを実行させ
るような構成であってもよい。すなわち、地震計Ｊおよ
び応答地震計Ｒによって計測された地震波の記憶と補
間、損傷度合の検索などを制御コンピュータに実行させ
てもよい。
【００４０】また、上記の実施形態では、ステップＳ３
（図４参照）で構造解析モデルＭの物性値を補正するか
否かが判断されたが、短時間で損傷箇所および程度を推
定する場合には、このような補正を行わず、すなわち、
スッテプＳ３を省略して、ステップＳ４に進んでもよ
い。この場合には、例えば、損傷度合を表示（ステップ
Ｓ５）した後に、構造解析モデルＭの物性値の補正およ
びデータベースＤの更新を行ってもよい。
（図４参照）で構造解析モデルＭの物性値を補正するか
否かが判断されたが、短時間で損傷箇所および程度を推
定する場合には、このような補正を行わず、すなわち、
スッテプＳ３を省略して、ステップＳ４に進んでもよ
い。この場合には、例えば、損傷度合を表示（ステップ
Ｓ５）した後に、構造解析モデルＭの物性値の補正およ
びデータベースＤの更新を行ってもよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、地震発生直後に、その
地震による構造物の損傷の位置と程度とを精度よく、か
つ、迅速に推定することができる。そして、構造物が損
傷していると推定された位置を重点的に検査すること
で、信頼性の高い検査を効率よく行うことができる。
地震による構造物の損傷の位置と程度とを精度よく、か
つ、迅速に推定することができる。そして、構造物が損
傷していると推定された位置を重点的に検査すること
で、信頼性の高い検査を効率よく行うことができる。
【図１】 本発明に係る構造物の損傷推定システムを示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図２】 コンピュータの概略構成図である。
【図３】 本発明に係る構造物の損傷推定システムを示
す機能ブロック図である。
す機能ブロック図である。
【図４】 構造物の損傷推定システムの処理を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】 （ａ）（ｂ）構造解析モデルを説明する概略
斜視図である。
斜視図である。
【図６】 （ａ）は構造物の動的応答特性を計測すると
きの計測器の配置を示す概略側面図、（ｂ）は同じく正
面図である。
きの計測器の配置を示す概略側面図、（ｂ）は同じく正
面図である。
【図７】 データテーブルの内容を示す模式図である。
【図８】 表示手段に表示される内容の一例を示す模式
図である。
図である。
Ｃ コンピュータ
Ｄ データベース
Ｍ 構造解析モデル
Ｋ 橋梁
Ｊ 地震計
Ｒ 応答地震計
１ ハードディスク装置
１ａ 制御プログラム
１ｂ 動的応答解析プログラム
１ｃ 検索プログラム
１ｄ 地震波補間プログラム
１ｅ 補正プログラム
１ｆ データテーブル
２ ＣＰＵ
３ 表示手段
１１ 解析手段
１２ データテーブル記憶手段
１３ 検索手段
１４ 補正手段
１５ 地震波記憶手段
１６ 地震波補間手段
Claims (4)
- 【請求項１】 地震発生直後に、その地震によって構造
物に生じた損傷の位置と程度とを推定するための構造物
の損傷推定システムであって、 前記構造物の近傍に設置され、前記構造物に入力される
入力地震波を計測する地震計と、 前記構造物に対応した構造解析モデルを予め記憶してお
く構造解析モデル記憶手段と、 前記地震計によって計測された入力地震波を前記構造解
析モデルに入力するとともに、前記構造解析モデルを構
成する構造要素の前記入力地震波に対する応答値を算定
する解析手段と、 応答値の大きさと前記構造物を構成する部材の損傷度合
との関係が規定されたデータテーブルを予め記憶してお
くデータテーブル記憶手段と、 前記解析手段によって算定された応答値に対応する損傷
度合を、前記データテーブルから検索する検索手段と、 前記検索手段によって検索された損傷度合を表示する表
示手段と、を備えることを特徴とする構造物の損傷推定
システム。 - 【請求項２】 前記構造解析モデルを構成する構造要素
の剛性、質量および減衰定数の少なくとも一つは、前記
構造物の実測された動的応答特性に基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の構造物の損傷推定シ
ステム。 - 【請求項３】 前記構造物上に設置され、入力地震波に
対する応答地震波を計測する応答地震計と、 前記解析手段によって算定された応答地震波が、前記応
答地震計によって計測された応答地震波と等しくなるよ
うに前記構造解析モデルを構成する構造要素の剛性、質
量および減衰定数の少なくとも一つを補正する補正手段
と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の構造物の損傷推定システム。 - 【請求項４】 地震発生直後に、その地震によって構造
物に生じた損傷の位置と程度とを推定するために、 コンピュータに、 構造解析モデルが予め記憶された構造解析モデル記憶手
段から、前記構造物に対応した構造解析モデルを読み出
す手順と、 前記構造解析モデルと前記構造物の近傍に設置された地
震計で計測した入力地震波とから、前記構造解析モデル
を構成する構造要素の前記入力地震波に対する応答値を
算定する手順と、 応答値の大きさと前記構造物を構成する部材の損傷度合
との関係が規定されたデータテーブルから、前記解析手
段によって算定された応答値に対応する損傷度合を検索
する手順と、 前記検索手段によって検索された損傷度合を表示手段に
表示する手順と、を実行させるための構造物の損傷推定
プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023421A JP3569899B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 橋梁の損傷推定システムおよびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023421A JP3569899B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 橋梁の損傷推定システムおよびプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222566A true JP2003222566A (ja) | 2003-08-08 |
| JP3569899B2 JP3569899B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=27746139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002023421A Expired - Fee Related JP3569899B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 橋梁の損傷推定システムおよびプログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3569899B2 (ja) |
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