東芝研究開發中心機械與系統研究所的研究團隊7月12日發佈，開發了從外觀上無法應答的橋樑表層薄板内部健全性解析與視覺化技術，並與福岡北九州高速道路公社共同實施了驗證試驗，驗證了其技術的有效性。該技術透過應用振源探測法，在橋面下設置感測器獲取並分析車輛駛過橋樑時路面發生的微弱振動，可將目視檢查無法應答的内部傷害程度以「健全性地圖」的形式視覺化。東芝計劃2024年度開始提供相關業務，今後還將繼續操作實施驗證試驗。期待該技術能爲延長社會基礎設施的壽命做貢獻。

圖1：本次開發的技術概要（供圖：東芝）

日本在經濟高速增長時期建設了很多社會基礎設施，據日本國土交通省的資料，到2033年，建成後已使用50年的橋樑將達到63%。這些基礎設施很難立即全部翻新，再加上勞動人口減量，社會基礎設施的老舊化已經成爲日本社會面臨的一個問題。

對此，不能等事故發生後再進行維修，而是需要轉向預防性維護。

2012年發生笹子隧道頂棚坍塌事故後，日本於2014年修訂了《道路法》，此後橋樑和隧道必須每5年進行一次目測檢查。然而，目前的情況是無法用目測檢測的方法應答到建築内部的混凝土裂縫等。

爲此，研究團隊開發出了利用感測技術視覺化目測無法應答到的橋面内部變形的技術。在橋面下方設置多個AE（聲發射）感測器，透過感測器檢測柏油路上駛過車輛產生的彈性波，解析振源分佈，可以將橋樑的健全程度視覺化。如果内部存在變形，傳播的彈性波會因裂縫等而衰減，可以與未發生變形時區分開來。

「健全性地圖」用紅色（有傷害）～藍色（無傷害）的顏色表示傷害程度。雖然該地圖還無法判斷裂縫等的深度，但如果深度方向存在變形，會顯示變形程度。另外，噪音的去除採用了東芝自主開發的訊號處理技術。

驗證實驗期間爲2021年～2022年。

圖2：在福岡高速實施的驗證實驗概要（供圖：東芝）

研究團隊首先在福岡高速1號線的混凝土橋面下方（約4×1米）設置18個感測器，連續測量了2個小時的訊號。

分析獲得的資料發現，部分位置有輕微傷害，母體完好。

爲評估分析的準確性，研究團隊在測量區域内選定4個位置（3處完好，1處有輕微傷害），從橋面下方分別鑽了直徑約10毫米的孔，調查了孔内的情況。結果顯示，只有在接近傷害（黃色）區域和「健全性地圖」標明的傷害區域，有一條0.2毫米的裂縫。

接下來，爲驗證能否利用該技術定量評估維修效果，在需要維修的福岡高速2號線進行了驗證實驗。

利用同樣的方式檢測了維修前後的橋面，結果表明，在維修之前的「健全性地圖」上，很多位置都顯示爲了紅色，注入樹脂維修後經過再次應答，發現「健全性地圖」全面恢復爲表示健全的藍色。

預定2024年度開始透過東芝Plant Systems & Services公司向道路營運商提供有關服務。

今後該技術不僅是用於橋樑，還計劃用於各種混凝土内部的裂縫等完好性評估，爲此將繼續操作實施驗證實驗。

此次開發的技術包括NEDO（新能源產業技術綜合開發機構）的委託研究專案「基礎設施維護管理及更新等社會課題因應系統發展專案」的部分成果。

原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部