东芝研究开发中心机械与系统研究所的研究团队7月12日发布，开发了从外观上无法确认的桥梁面板内部健全性解析与可视化技术，并与福冈北九州高速道路公社共同实施了验证试验，验证了其技术的有效性。该技术通过应用振源探测法，在桥面下设置传感器获取并分析车辆驶过桥梁时路面发生的微弱振动，可将目视检查无法确认的内部损伤程度以“健全性地图”的形式可视化。东芝计划2024年度开始提供相关业务，今后还将继续实施验证试验。期待该技术能为延长社会基础设施的寿命做贡献。

图1：本次开发的技术概要（供图：东芝）

日本在经济高速增长时期建设了很多社会基础设施，据日本国土交通省的数据，到2033年，建成后已使用50年的桥梁将达到63%。这些基础设施很难立即全部翻新，再加上劳动人口减少，社会基础设施的老旧化已经成为日本社会面临的一个问题。

对此，不能等事故发生后再进行维修，而是需要转向预防性维护。

2012年发生笹子隧道顶棚坍塌事故后，日本于2014年修订了《道路法》，此后桥梁和隧道必须每5年进行一次目测检查。然而，目前的情况是无法用目测检测的方法确认到建筑内部的混凝土裂缝等。

为此，研究团队开发出了利用传感技术可视化目测无法确认到的桥面内部变形的技术。在桥面下方设置多个AE（声发射）传感器，通过传感器检测柏油路上驶过车辆产生的弹性波，解析振源分布，可以将桥梁的健全程度可视化。如果内部存在变形，传播的弹性波会因裂缝等而衰减，可以与未发生变形时区分开来。

“健全性地图”用红色（有损伤）～蓝色（无损伤）的颜色表示损伤程度。虽然该地图还无法判断裂缝等的深度，但如果深度方向存在变形，会显示变形程度。另外，噪声的去除采用了东芝自主开发的信号处理技术。

验证实验期间为2021年～2022年。

图2：在福冈高速实施的验证实验概要（供图：东芝）

研究团队首先在福冈高速1号线的混凝土桥面下方（约4×1米）设置18个传感器，连续测量了2个小时的信号。

分析获得的数据发现，部分位置有轻微损伤，总体完好。

为评估分析的准确性，研究团队在测量区域内选定4个位置（3处完好，1处有轻微损伤），从桥面下方分别钻了直径约10毫米的孔，调查了孔内的情况。结果显示，只有在接近损伤（黄色）区域和“健全性地图”标明的损伤区域，有一条0.2毫米的裂缝。

接下来，为验证能否利用该技术定量评估维修效果，在需要维修的福冈高速2号线进行了验证实验。

利用同样的方式检测了维修前后的桥面，结果表明，在维修之前的“健全性地图”上，很多位置都显示为了红色，注入树脂维修后经过再次确认，发现“健全性地图”全面恢复为表示健全的蓝色。

预定2024年度开始通过东芝Plant Systems & Services公司向道路运营商提供有关服务。

今后该技术不仅是用于桥梁，还计划用于各种混凝土内部的裂缝等完好性评估，为此将继续实施验证实验。

此次开发的技术包括NEDO（新能源产业技术综合开发机构）的委托研究项目“基础设施维护管理及更新等社会课题应对系统开发项目”的部分成果。

原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部