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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】構造物設計評価管理システム、および、構造物設計評価管理方法
(51)【国際特許分類】
G06F 30/13 20200101AFI20240123BHJP
G06F 30/23 20200101ALI20240123BHJP
G06F 30/10 20200101ALI20240123BHJP
【ＦＩ】
G06F30/13
G06F30/23
G06F30/10
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020087585
(22)【出願日】2020-05-19
(65)【公開番号】P2021182277
(43)【公開日】2021-11-25
【審査請求日】2023-02-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(73)【特許権者】
【識別番号】518034894
【氏名又は名称】株式会社ＨＲＣ研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110000121
【氏名又は名称】ＩＡＴ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】仁平 達也
(72)【発明者】
【氏名】土橋 亮太
(72)【発明者】
【氏名】金島 篤希
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 忠朋
(72)【発明者】
【氏名】大滝 航
(72)【発明者】
【氏名】坂口 淳一
【審査官】堀井 啓明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１６８８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３７３１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２６４８４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
構造物の設計支援を行い、前記構造物の３次元図面情報を生成する設計処理部と、前記設計処理部の処理により生成された前記３次元図面情報を記憶する３次元情報管理データベースと、
前記構造物の検査結果を記憶する検査情報管理データベースと、
前記構造物の前記３次元図面情報、および、前記検査情報管理データベースに記憶されている前記検査結果に基づいて、モデルを複数構築する複数モデル構築部と、
前記複数モデル構築部の処理により構築された複数の前記モデルを用いて構造解析を実行する構造解析処理部と、
前記構造解析処理部の処理による構造解析結果を記憶する構造解析結果情報管理データベースと、
前記検査情報管理データベースに記憶されている、実作用時の前記検査結果に基づいて、前記構造解析結果情報管理データベースに記憶されている複数の前記モデルの前記構造解析結果のうちの整合するモデルを選択するモデル選択処理部と、
前記モデル選択処理部により選択された前記整合するモデルの前記構造解析結果を用いて、前記構造物の状態変化を推定する状態変化推定処理部と
を有することを特徴とする構造物設計評価管理システム。
【請求項2】
請求項１に記載の構造物設計評価管理システムにおいて、前記検査情報管理データベースに記憶されている初回検査の検査結果を、前記複数モデル構築部の処理により構築された複数の前記モデルに反映させる検査情報反映部をさらに有し、
前記構造解析処理部は、前記検査情報反映部により前記初回検査の検査結果が反映された複数の前記モデルを用いて構造解析を実行する
ことを特徴とする構造物設計評価管理システム。
【請求項3】
請求項２に記載の構造物設計評価管理システムにおいて、前記検査情報反映部は前記初回検査の検査結果として、かぶりの値の実測値を複数の前記モデルに反映させる
ことを特徴とする構造物設計評価管理システム。
【請求項4】
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の構造物設計評価管理システムにおいて、前記モデル選択処理部は、前記実作用時の検査結果として、前記構造物の実負荷時のたわみの値や変状状態を用いて、複数の前記モデルの前記構造解析結果のうちの前記整合するモデルを選択する
ことを特徴とする構造物設計評価管理システム。
【請求項5】
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の構造物設計評価管理システムにおいて、前記状態変化推定処理部の処理による前記構造物の状態変化の推定結果と、前記検査情報管理データベースに記憶されている前記構造物の維持管理に必要な各種検査結果を比較する推定‐実測比較処理部をさらに有する
ことを特徴とする構造物設計評価管理システム。
【請求項6】
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の構造物設計評価管理システムにおいて、前記設計処理部は、前記構造物の前記３次元図面情報に基づいて、前記構造物の骨組みに関する各種計算を実行する骨組み計算処理部と、
前記構造物の前記３次元図面情報、および、前記骨組み計算処理部による計算結果に基づいて、前記構造物に課された設計基準を満たしているか否かを判定する基準判定部をさらに有する
ことを特徴とする構造物設計評価管理システム。
【請求項7】
構造物の設計支援を行い、前記構造物の３次元図面情報を生成する設計ステップと、前記設計ステップの処理により生成された前記３次元図面情報を３次元情報管理データベースに記憶する第１の記憶ステップと、
前記構造物の検査結果を検査情報管理データベースに記憶する第２の記憶ステップと、
前記設計ステップの処理により生成され、前記第１の記憶ステップの処理により前記３次元情報管理データベースに記憶された前記構造物の前記３次元図面情報、および、前記第２の記憶ステップの処理により検査情報管理データベースに記憶された前記検査結果に基づいて、モデルを複数構築する複数モデル構築ステップと、
前記複数モデル構築ステップの処理により構築された複数の前記モデルを用いて構造解析を実行する構造解析ステップと、
前記構造解析ステップの処理による構造解析結果を構造解析結果情報管理データベースに記憶する第３の記憶ステップと、
前記第２の記憶ステップの処理により検査情報管理データベースに記憶されている、実作用時の前記検査結果に基づいて、前記第３の記憶ステップの処理により前記構造解析結果情報管理データベースに記憶されている複数の前記モデルの前記構造解析結果のうちの整合するモデルを選択するモデル選択ステップと、
前記モデル選択ステップの処理により選択された前記整合するモデルの前記構造解析結果を用いて、前記構造物の状態変化を推定する状態変化推定ステップと
を含むことを特徴とする構造物設計評価管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造物設計評価管理システム、および、構造物設計評価管理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
複雑な構造物の設計において、例えば、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method、以下、ＦＥＭと称する）などの構造解析手法による解析結果に基づいて設計を行えるよう支援するための技術がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－１９５７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
複雑で大規模な構造物においては、必ずしも設計された通りに構造物が構築されているものではないのが現状である。具体的には、設計は、例えば、かぶりやコンクリートの品質が確保されるものとして行われるが、実際の施工においては、かぶり不足やコンクリートの品質不良などが発生してしまう場合がある。
【0005】
また、設計において強度等の計算を行う場合、基本的には、主部材のみを考慮した骨組み計算により、耐力や応力度等の耐荷性能を算定する計算モデルが用いられている。しかしながら、実際に施工される構造物には、例えば、防音壁や路盤コンクリートなどの２次部材が存在し、それらが、剛性や耐力に影響を与える。このため、主部材のみを考慮した骨組み計算により想定される耐荷性能と、実際に施工される構造物の耐荷性能とが異なるものとなってしまう場合があった。
【0006】
複雑な構造物の設計においては、例えば、特許文献１に記載のように、３次元ＦＥＭ解析が広く用いられている。しかしながら、局所的なかぶり不足などが構造物に及ぼす影響、または、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響等を、設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守等までを考慮して管理する技術は存在しなかった。
【0007】
そこで、本発明は、前記課題を解決すること、すなわち、設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守までを管理し、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響を考慮することができる、構造物設計評価管理システム、および、構造物設計評価管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の構造物設計評価管理システムの一側面は、構造物の設計支援を行い、構造物の３次元図面情報を生成する設計処理部と、設計処理部の処理により生成された３次元図面情報を記憶する３次元情報管理データベースと、構造物の検査結果を記憶する検査情報管理データベースと、構造物の３次元図面情報、および、検査情報管理データベースに記憶されている検査結果に基づいて、モデルを複数構築する複数モデル構築部と、複数モデル構築部の処理により構築された複数のモデルを用いて構造解析を実行する構造解析処理部と、構造解析処理部の処理による構造解析結果を記憶する構造解析結果情報管理データベースと、検査情報管理データベースに記憶されている、実作用時の検査結果に基づいて、構造解析結果情報管理データベースに記憶されている複数のモデルの構造解析結果のうちの整合するモデルを選択するモデル選択処理部と、モデル選択処理部により選択された整合するモデルの構造解析結果を用いて、構造物の状態変化を推定する状態変化推定処理部とを有することを特徴とする。
【0009】
本発明の構造物設計評価管理システムの他の側面は、検査情報管理データベースに記憶されている初回検査の検査結果を、複数モデル構築部の処理により構築された複数のモデルに反映させる検査情報反映部をさらに有し、構造解析処理部は、検査情報反映部により初回検査の検査結果が反映された複数のモデルを用いて構造解析を実行することを特徴とする。
【0010】
本発明の構造物設計評価管理システムの他の側面は、検査情報反映部は初回検査の検査結果として、かぶりの値の実測値を複数のモデルに反映させることを特徴とする。
【0011】
本発明の構造物設計評価管理システムの他の側面は、モデル選択処理部は、実作用時の検査結果として、構造物の実負荷時のたわみの値を用いて、複数のモデルの構造解析結果のうちの整合するモデルを選択することを特徴とする。
【0012】
本発明の構造物設計評価管理システムの他の側面は、状態変化推定処理部の処理による構造物の状態変化の推定結果と、検査情報管理データベースに記憶されている構造物の維持管理に必要な各種検査結果を比較する推定‐実測比較処理部をさらに有することを特徴とする。
【0013】
本発明の構造物設計評価管理システムの他の側面は、設計処理部は、構造物の３次元図面情報に基づいて、構造物の骨組みに関する各種計算を実行する骨組み計算処理部と、構造物の３次元図面情報、および、骨組み計算処理部による計算結果に基づいて、構造物に課された設計基準を満たしているか否かを判定する基準判定部をさらに有することを特徴とする。
【0014】
本発明の構造物設計評価管理方法の一側面は、構造物の設計支援を行い、構造物の３次元図面情報を生成する設計ステップと、設計ステップの処理により生成された３次元図面情報を３次元情報管理データベースに記憶する第１の記憶ステップと、構造物の検査結果を検査情報管理データベースに記憶する第２の記憶ステップと、設計ステップの処理により生成され、第１の記憶ステップの処理により３次元情報管理データベースに記憶された構造物の３次元図面情報、および、第２の記憶ステップの処理により検査情報管理データベースに記憶された検査結果に基づいて、モデルを複数構築する複数モデル構築ステップと、複数モデル構築ステップの処理により構築された複数のモデルを用いて構造解析を実行する構造解析ステップと、構造解析ステップの処理による構造解析結果を構造解析結果情報管理データベースに記憶する第３の記憶ステップと、第２の記憶ステップの処理により検査情報管理データベースに記憶されている、実作用時の検査結果に基づいて、第３の記憶ステップの処理により構造解析結果情報管理データベースに記憶されている複数のモデルの構造解析結果のうちの整合するモデルを選択するモデル選択ステップと、モデル選択ステップの処理により選択された整合するモデルの構造解析結果を用いて、構造物の状態変化を推定する状態変化推定ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守までを管理し、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響を考慮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】構造物設計評価管理システム１の概要を示す図である。
【図2】３次元情報管理データベース２３に登録されているライブラリ図面情報の一例について説明するための図である。
【図3】３次元情報管理データベース２３に登録されているライブラリ図面情報の一例について説明するための図である。
【図4】３次元情報管理データベース２３に登録されているライブラリ図面情報の一例について説明するための図である。
【図5】３次元情報管理データベース２３に登録されているライブラリ図面情報の一例について説明するための図である。
【図6】設計装置１１が有する機能を示す機能ブロック図である。
【図7】設計支援のための表示画面を示す図である。
【図8】骨組み解析のためのモデルを示す図である。
【図9】断面の配筋情報の抽出について説明するための図である。
【図10】断面力の大きさを、配筋図の軸線に重畳させたグラフのデータについて説明するための図である。
【図11】パラメータ入力画面を示す図である。
【図12】判定結果を含む表示画面を示す図である。
【図13】設計装置１１により作図される３次元図面を示す図である。
【図14】データベース制御装置２１の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図15】かぶりの実測データの一例を示す図である。
【図16】構造解析装置１３が有する機能構成を示す機能ブロック図である。
【図17】主部材のみを考慮したモデルの一例を示す図である。
【図18】２次部材を考慮したモデルの一例を示す図である。
【図19】２次部材を考慮したモデルの一例を示す図である。
【図20】主部材のみを考慮した第１のモデルの一例を示す図である。
【図21】２次部材を考慮した第２のモデルの一例を示す図である。
【図22】ボロノイ分割を用いた、モデルに対する初回検査結果の反映方法について説明するための図である。
【図23】ボロノイ分割を用いた、モデルに対する初回検査結果の反映方法について説明するための図である。
【図24】ボロノイ分割を用いた、モデルに対する初回検査結果の反映方法について説明するための図である。
【図25】ボロノイ分割を用いた、モデルに対する初回検査結果の反映方法について説明するための図である。
【図26】構築されたモデルに対して、初回検査において測定されたかぶり値を反映させた状態を示す３次元図について説明するための図である。
【図27】第１のモデルに対してＦＥＭを用いた場合のたわみの解析結果の一例を示す図である。
【図28】第２のモデルに対してＦＥＭを用いた場合のたわみの解析結果の一例を示す図である。
【図29】評価管理処理装置１４が有する機能構成を示す機能ブロック図である。
【図30】解析値とたわみの実測値との比較について説明するための図である。
【図31】鉄筋の質量減少率と供用年数の関係について説明するための図である。
【図32】鉄筋の腐食によるひび割れ発生と剥落発生の予測結果の一例を示す図である。
【図33】鉄筋の腐食によるひび割れ発生と剥落発生の予測結果の一例を示す図である。
【図34】鉄筋の腐食によるひび割れ発生と剥落発生の予測結果の一例を示す図である。
【図35】列車荷重の荷重倍率に対する垂直変異予測結果の一例を示す図である。
【図36】列車荷重がかかった場合のひずみ分布の予測結果の一例を示す図である。
【図37】列車荷重がかかった場合のひずみ分布の予測結果の一例を示す図である。
【図38】列車荷重がかかった場合のひずみ分布の予測結果の一例を示す図である。
【図39】列車荷重がかかった場合のひずみ分布の予測結果の一例を示す図である。
【図40】設計処理について説明するためのフローチャートである。
【図41】構造解析処理について説明するためのフローチャートである。
【図42】モデル選定・経時変化予測処理について説明するためのフローチャートである。
【図43】管理処理について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
【0018】
図１を参照して、本発明の一実施例である構造物設計評価管理システム１について説明する。
【0019】
構造物設計評価管理システム１は、構造物の設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守管理等を管理するシステムである。構造物設計評価管理システム１は、設計装置１１、データベースシステム１２、構造解析装置１３、および、評価管理処理装置１４を含んで構成されている。データベースシステム１２は、データベース制御装置２１、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４を含んで構成されている。
【0020】
以下、構造物設計評価管理システム１は、構造物の一例として、鉄道構造物の設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守管理等を管理するシステムであるものとして説明するが、構造物設計評価管理システム１は、鉄道構造物以外の一般的な構造物の設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守管理等を管理するシステムとして機能することが可能であることは言うまでもない。
【0021】
なお、図１においては、設計装置１１、データベースシステム１２、構造解析装置１３、および、評価管理処理装置１４を、それぞれ異なる装置として図示しているが、構造物設計評価管理システム１は、これ以上または以下の複数の装置、もしくは、１つの装置で構成されていてもよいことは言うまでもない。
【0022】
設計装置１１は、ユーザによる操作入力に基づいて、データベースシステム１２において管理されている過去の実績のある設計事例を適宜参照し、または、利用しながら、構造物の骨組み計算や３次元図面の作図処理を行い、その結果得られる３次元図面情報等を、データベースシステム１２に供給し、登録するものである。設計装置１１の更に詳細な機能構成については、図６を用いて後述する。
【0023】
データベースシステム１２のデータベース制御装置２１は、設計装置１１、構造解析装置１３、および、評価管理処理装置１４からの要求に基づいて、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４に記録されている各種情報を呼び出して、要求元となる装置に供給する。また、データベース制御装置２１は、設計装置１１、構造解析装置１３、および、評価管理処理装置１４から供給される各種データ、並びに、外部の図示しない情報処理装置等から供給される各種検査データ等を、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、または、検査情報管理データベース２４のうちの適切なデータベースに登録する。また、データベース制御装置２１は、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４に情報を登録する際、必要に応じて、それぞれの関連する情報をひも付け（リンク）する。データベース制御装置２１の更に詳細な機能構成については、図１４を用いて後述する。
【0024】
構造解析結果情報管理データベース２２には、構造解析装置１３による構造解析結果が供給されて登録される。
【0025】
３次元情報管理データベース２３には、過去の実績のある設計事例の３次元図面情報がライブラリとして登録され、設計装置１１により、適宜参照可能なようになされているとともに、設計装置１１により新たに設計された３次元図面情報、および、それに付随する情報が供給されて登録される。更に、３次元情報管理データベース２３には、評価管理処理装置１４から供給される構造物の経時変化の推定値や構造物の管理に関する情報が、３次元図面情報とリンクされて登録される。
【0026】
【0027】
３次元情報管理データベース２３には、すでに建築実績のある３次元図面がライブラリ図面情報として格納されている。すでに建築実績のある３次元図面としては、例えば、図２に示されるように、ＲＣ桁の３次元図面３１、および、ラーメン高架橋の３次元図面３２，３３などが登録されている。
【0028】
また、３次元情報管理データベース２３には、すでに建築実績のある３次元配筋図面がライブラリ図面情報として格納されている。すでに建築実績のある３次元配筋図面としては、例えば、図３にその一部が拡大されて示される、ラーメン高架橋の３次元配筋図面３５などが登録されている。
【0029】
また、３次元情報管理データベース２３には、すでに建築実績のあるパーツの概形図面がライブラリ図面情報として格納されている。すでに建築実績のあるパーツの概形図面としては、例えば、図４に示されるように、スラブの概形図面４１、縦梁および横梁の概形図面４２、柱の概形図面４３、並びに、地中梁の概形図面４４などが登録されている。
【0030】
また、３次元情報管理データベース２３には、すでに建築実績のあるパーツの配筋図面がライブラリ図面情報として格納されている。すでに建築実績のあるパーツの配筋図面としては、例えば、図５に示されるように、スラブの配筋図面５１、縦梁および横梁の配筋図面５２、柱の配筋図面５３、並びに、地中梁の配筋図面５４などが登録されている。
【0031】
また、３次元情報管理データベース２３には、設計装置１１により設計された構造物に関する３次元情報、具体的には、３ＤＣＡＤによる作図情報とそれに付随される情報が、図２を用いて説明した場合と同様な所定構造物や図３を用いて説明した場合と同様な所定構造物単位の配筋図として、または、図４を用いて説明した場合と同様なパーツ概形図や図５を用いて説明した場合と同様なパーツ配筋図として供給されて登録される。
【0032】
図１に戻り、検査情報管理データベース２４には、構造物の各種検査結果が供給されて登録される。具体的には、検査情報管理データベース２４には、例えば、施工後、実際に鉄道構造物に車両等が走行する前に実行される初回検査、実際の鉄道の営業運行前に車両等が走行、すなわち、構造物に実負荷が与えられた場合の検査、そして、その後、構造物の管理運営のために実施される各種検査の結果が供給されて登録される。
【0033】
構造解析装置１３は、ユーザによる操作入力に基づいて、設計装置１１により設計された構造物の構造解析処理を実行する。構造解析の手法としてはいずれの手法を用いるものであってもよいが、例えば、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method、以下、ＦＥＭと称する）を用いることができる。構造解析装置１３は、データベースシステム１２から、設計装置１１により設計され、３次元情報管理データベース２３に登録された、構造解析対象となる構造物に関する３次元情報、具体的には、３ＤＣＡＤによる作図情報とそれに付随される情報を取得するとともに、データベースシステム１２の検査情報管理データベース２４に登録された、構造解析対象となる構造物の初回検査結果を取得し、これらの情報に基づいて、構造物の構造解析処理を実行する。構造解析装置１３は、基本的な主部材のみを考慮した構造解析のみならず、２次部材を考慮した複数パターンの構造物モデルにおける構造解析処理を実行する。構造解析装置１３は、構造物の構造解析処理結果をデータベースシステム１２に供給し、登録する。構造解析装置１３の更に詳細な機能構成については、図１６を用いて後述する。
【0034】
評価管理処理装置１４は、ユーザによる操作入力に基づいて、設計装置１１により設計され、３次元情報管理データベース２３に登録された、評価管理対象となる構造物に関する３次元図面情報、構造解析装置１３により構造解析され、構造解析結果情報管理データベース２２に登録された、評価管理対象となる構造物の構造解析処理結果、および、検査情報管理データベース２４に登録された、評価管理対象となる構造物に対して行われる各種検査情報を、データベースシステム１２から取得し、構造物の評価および管理に関する処理を実行する。具体的には、評価管理処理装置１４は、複数モデルの構造解析結果と、車両等が走行、すなわち、構造物に実負荷が与えられた場合の検査における、例えば、たわみなどの実測値に基づいて、複数パターンの構造物モデルのうち、最も適当である（整合する）と思われるモデルを選択する。そして、評価管理処理装置１４は、最も適当と思われる評価モデルを用いて、評価管理対象となる構造物の経時変化の推定を行い、推定結果を、データベースシステム１２に供給し、３次元情報管理データベース２３に登録する。
【0035】
また、評価管理処理装置１４は、３次元情報管理データベース２３に登録された、評価管理対象となる構造物の経時変化の推定結果と、検査情報管理データベース２４に登録された、管理運営時に行われる各種検査結果とを読み出し、推定と実測を比較し、構造物の状態を評価し管理する。評価管理処理装置１４の更に詳細な機能構成については、図２９を用いて後述する。
【0036】
図６は、設計装置１１が有する機能を示す機能ブロック図である。設計装置１１は、構造物の設計支援を行うものである。具体的には、設計装置１１は、ユーザによる操作入力に基づいて、データベースシステム１２において管理されている過去の実績のある設計事例を適宜参照し、または、利用しながら、構造物の骨組み計算や３次元図面の作図処理を行い、その結果得られる３次元図面情報とそれに付随する各種情報を、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に供給し、登録するものである。設計装置１１は、設計処理部に対応する。
【0037】
設計装置１１は、第１の操作入力制御部６１、作図処理部６２、第１の３次元情報取得制御部６３、骨組み計算処理部６４、第１の表示制御部６６、基準判定部６７、および、第１の出力制御部６８を含んで構成されている。
【0038】
第１の操作入力制御部６１は、設計装置１１を操作するユーザからの図示しない入力デバイスを用いた操作入力を受け、その内容を、作図処理部６２、骨組み計算処理部６４、および、基準判定部６７に供給する。
【0039】
作図処理部６２は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、構造物の３次元の図面を作図し、作図の過程、または、作図結果を第１の表示制御部６６に供給し、例えば、図７に示されるような設計支援のための表示画面を、図示しない表示装置に表示させる。作図処理部６２の処理により作図される図面は、例えば、構造物の３次元の概形図面、構造物の３次元の配筋図面、パーツの３次元の概形図、パーツの３次元の配筋図などである。具体的には、作図処理部６２は、例えば、図２～図５を用いて説明した場合と同様な図面を作成することができる。また、作図においては、例えば、構造物の仕様部材、寸法、鉄筋系、かぶりの厚さなど、施工のために必要な各種情報が入力される。
【0040】
また、作図処理部６２は、必要に応じて、第１の３次元情報取得制御部６３を制御して、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３から、例えば、図２～図５を用いて説明したような実績のある図面を取得させ、これらを用いて作図を行うことも可能である。作図処理部６２は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、作成された３次元図面とそれに付随する情報を、骨組み計算処理部６４および基準判定部６７に供給する。そして、作図処理部６２は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、作成された３次元図面とそれに付随する情報を、第１の出力制御部６８に供給し、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録させる。
【0041】
第１の３次元情報取得制御部６３は、作図処理部６２の制御に基づいて、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３から、例えば、図２～図５を用いて説明したような実績のある図面を取得し、作図処理部６２に供給する。
【0042】
骨組み計算処理部６４は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、作図処理部６２により作図された３次元図面とそれに付随する情報を取得し、例えば、骨組みの耐力、応力度等の、構造物の骨組みに関する各種計算を実行し、その計算過程に必要な情報、および、計算結果を第１の表示制御部６６に供給し、図示しない表示装置に表示させる。
【0043】
具体的には、骨組み計算処理部６４は、作図処理部６２により作図された、例えば、図８に示されるような骨組み解析のためのモデルから、軸線、接点、および、各要素諸元等の情報を抽出したり、図９に示されるように、必要な部分における断面の配筋情報を抽出することにより、スラブ自重、柱自重、断面力、および変異等の骨組みに関する計算を行う。骨組み計算処理部６４は、例えば、得られた断面力の計算結果に基づいて、図１０に示されるように、それぞれの位置の断面力の大きさを、配筋図の軸線に重畳させたグラフのデータを生成して、第１の表示制御部６６に供給し、図示しない表示装置に表示させることができる。図１０においては、軸線に対応するそれぞれの位置における断面力の大きさを直線で示し、それぞれの直線の頂点を結ぶ曲線を用いて、配筋各所の断面力の推移が一目でわかるようになされている。
【0044】
骨組み計算処理部６４は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、骨組みの耐力、応力度等の計算結果を、作図処理部６２および基準判定部６７に供給する。そして、骨組み計算処理部６４は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、骨組みの耐力、応力度等の計算結果を、第１の出力制御部６８に供給し、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録させる。
【0045】
基準判定部６７は、作図処理部６２および骨組み計算処理部６４の処理により設計された構造物の情報、および、骨組み計算処理部６４による骨組み計算結果を取得し、第１の表示制御部６６を制御して、例えば、図１１に示されるような、構造物に課された設計基準を満たしているか否かを判定するための各種パラメータ入力画面を表示させる。基準判定部６７は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、作図処理部６２および骨組み計算処理部６４の処理により設計された構造物が、構造物に課された設計基準を満たしているか否かを判定し、判定結果を、作図処理部６２および骨組み計算処理部６４に供給するとともに、第１の表示制御部６６に供給し、例えば、図１２に示されるような、判定結果を含む表示画面を図示せぬ表示装置に表示させ、ユーザに判定結果を通知させる。
【0046】
第１の表示制御部６６は、設計装置１１、骨組み計算処理部６４、および、基準判定部６７の処理の実行に必要な各種パラメータの入力を促すための情報、または、実行中の処理に対応する情報、もしくは、実行結果をユーザに対して表示する図示しない表示装置の表示を制御する。具体的には、第１の表示制御部６６は、例えば、作図処理部６２による処理に必要な入力を促すユーザインタフェース、作図処理部６２による作図過程または処理結果、骨組み計算処理部６４による骨組み計算結果、基準判定部６７による判定結果など、図７～図１２を用いて説明した各種情報の、図示しない表示装置への表示を制御する。
【0047】
設計装置１１のユーザは、上述したようにして、作図処理部６２により作図された３次元図面と、骨組み計算処理部６４による強度等の計算に用いられる骨組みモデルとをリンクさせ、基準判定部６７の処理による、構造物に課された設計基準を満たしているか否かの判定結果の通知を受けることにより、必要に応じて、骨組み計算処理部６４により得られる計算結果を確認しながら、作図処理部６２による３次元設計図面を適宜修正し、設計を行うことができる。その結果、設計装置１１のユーザは、耐力、応力度等においてすべて基準を満たした構造物を設計することができる。
【0048】
第１の出力制御部６８は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、作図処理部６２により作図された、例えば、図１３に示されるようなラーメン高架橋の３次元図面およびその図面に付随する各種情報、並びに、骨組み計算処理部６４の処理により得られた計算結果の供給を受け、データベースシステム１２のデータベース制御装置２１に供給し、３次元情報管理データベース２３に登録させる。
【0049】
設計装置１１の処理により設計され、データベースシステム１２のデータベース制御装置２１の処理により３次元情報管理データベース２３に登録された図面情報に基づいて、構造物が建設される。そして、構造物の建設後、まず、初回検査と称される検査が実行されて、その検査結果が、データベースシステム１２に供給されて、データベース制御装置２１の処理により、検査情報管理データベース２４に登録される。また、その後、構造解析装置１３において実行される構造解析結果、外部の各種装置から供給される各種検査結果、および、評価管理処理装置１４において実行される各種推定処理の結果および評価管理処理の結果が、データベースシステム１２に供給されて、データベース制御装置２１の処理により、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４のうちの対応するデータベースに登録される。
【0050】
図１４は、データベース制御装置２１の機能構成を示す機能ブロック図である。
【0051】
データベース制御装置２１は、設計装置１１、構造解析装置１３、および、評価管理処理装置１４からの要求に基づいて、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４に記録されている各種情報を呼び出して、要求元となる装置に供給する。また、データベース制御装置２１は、設計装置１１、構造解析装置１３、および、評価管理処理装置１４から供給される各種データ、および、外部から供給される各種検査データ等を、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、または、検査情報管理データベース２４のうちの適切なデータベースに登録する。また、データベース制御装置２１は、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４に情報を登録する際、必要に応じて、それぞれの関連する情報をひも付け（リンク）する。
【0052】
データベース制御装置２１は、登録データ取得制御部８１、検査結果取得処理部８２、データリンク処理部８３、データ取得要求処理部８４、および、ライブラリ管理処理部８５の機能を含んで構成されている。
【0053】
登録データ取得制御部８１は、設計装置１１から供給される３次元画像データ、構造解析装置１３から供給される構造解析結果、および、評価管理処理装置１４から供給される評価管理情報を取得し、データリンク処理部８３に供給する。
【0054】
検査結果取得処理部８２は、図示しない外部の装置から、所定のネットワークを介して入力される各種検査結果を取得し、データリンク処理部８３に供給する。具体的には、検査結果取得処理部８２は、図示しない外部の装置から、上述したように、施工後の初回検査結果の供給を受け、データリンク処理部８３に供給する。初回検査結果には、例えば、実際に建設された構造物のかぶりの検査結果が含まれる。図１５に、図１３を用いて説明したラーメン高架橋のスラブ下面から測定されたかぶりの実測データの一例を示す。図１５中の〇は、かぶりの検査を行った測定点を示す。また、検査結果取得処理部８２は、構造物に実負荷をかけた場合、すなわち、実際に車両を走行させた場合における構造物の各箇所のたわみ量等の検査結果を、図示しない外部の装置から取得し、データリンク処理部８３に供給する。また、検査結果取得処理部８２は、図示しない外部の装置から、構造物の維持管理に必要となる各項目における検査結果を取得し、データリンク処理部８３に供給する。
【0055】
データリンク処理部８３は、登録データ取得制御部８１および検査結果取得処理部８２から供給された各種データのうち、関連のあるものをリンクし、ライブラリ管理処理部８５に供給する。リンクの方法については、例えば、登録データ取得制御部８１から供給された、３次元図面およびそれに付随する情報に対して、登録データ取得制御部８１から供給された、対応する部分の構造解析結果、ならびに、検査結果取得処理部８２から供給された、対応する部分の施工後の初回検査結果、構造物に実負荷をかけた場合の各箇所のたわみ量等の検査結果、および、構造物の維持管理に必要となる各項目における検査結果をリンクさせて、ライブラリ管理処理部８５に供給する。
【0056】
データ取得要求処理部８４は、設計装置１１から、作図に用いるための３次元画像データの要求を受け、ライブラリ管理処理部８５に要求内容を通知する。また、データ取得要求処理部８４は、構造解析装置１３から、構造解析に用いるための３次元画像データおよび検査情報の要求を受け、ライブラリ管理処理部８５に要求内容を通知する。また、データ取得要求処理部８４は、評価管理処理装置１４から、評価管理に用いるための３次元画像データ、構造解析結果、および、検査情報の要求を受け、ライブラリ管理処理部８５に要求内容を通知する。
【0057】
ライブラリ管理処理部８５は、データリンク処理部８３により適切にリンク付けされて供給された各種データを、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４の適切なデータベースに記憶させる。また、ライブラリ管理処理部８５は、データ取得要求処理部８４から供給された要求内容に基づいて、構造解析結果情報管理データベース２２、３次元情報管理データベース２３、および、検査情報管理データベース２４の適切なデータベースから、要求されたデータを読み出し、設計装置１１、構造解析装置１３、または、評価管理処理装置１４に供給する。
【0058】
図１６は、構造解析装置１３が有する機能構成を示す機能ブロック図である。
【0059】
構造解析装置１３を用いた構造解析は、設計が終了し、初回検査が行われたのち、初回検査の検査結果を設計内容に反映させた情報を用いて実行される。すなわち、構造解析装置１３は、データベースシステム１２から、設計装置１１により設計された構造物に関する３次元情報、具体的には、３ＤＣＡＤによる作図情報とそれに付随される情報に加えて、対応する構造物の初回検査結果を取得し、これらの情報に基づいて、構造物の構造解析処理を実行する。構造解析装置１３は、基本的な主部材のみを考慮した構造解析のみならず、２次部材を考慮した複数パターンにおける構造物の構造解析処理を実行する。構造解析装置１３は、構造物の構造解析処理結果をデータベースシステム１２に供給し、登録する。構造解析の手法としては、いかなる手法であってもよいが、例えば、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）を用いることができる。
【0060】
構造解析装置１３は、第２の操作入力制御部１０１、第２の３次元情報取得制御部１０２、第１の検査情報取得制御部１０３、複数モデル構築部１０４、検査情報反映部１０５、構造解析処理部１０６、第２の表示制御部１０７、および、第２の出力制御部１０８の機能を含んで構成されている。
【0061】
第２の操作入力制御部１０１は、構造解析装置１３を使用するユーザからの、図示しない入力デバイスを用いた操作入力情報を取得し、第２の３次元情報取得制御部１０２、第１の検査情報取得制御部１０３、複数モデル構築部１０４、および、構造解析処理部１０６に供給する。
【0062】
第２の３次元情報取得制御部１０２は、第２の操作入力制御部１０１から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録されている３次元図面情報を要求する情報をデータベースシステム１２に供給するとともに、データベースシステム１２から供給された３次元図面情報を複数モデル構築部１０４に供給する。
【0063】
第１の検査情報取得制御部１０３は、第２の操作入力制御部１０１から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の検査情報管理データベース２４に登録されている検査情報を要求する情報をデータベースシステム１２に供給するとともに、データベースシステム１２から供給された検査情報を、検査情報反映部１０５に供給する。具体的には、第１の検査情報取得制御部１０３は、例えば、図１５を用いて説明したような、施工された建造物の実際のかぶりの値の初回検査結果を取得し、検査情報反映部１０５に供給する。
【0064】
複数モデル構築部１０４は、第２の操作入力制御部１０１から供給されたユーザの操作入力に基づいて、第２の３次元情報取得制御部１０２から供給された３次元図面情報から、構造解析を行うための複数モデルを構築する。複数モデル構築部１０４は、複数モデルを構築するにあたり、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画面や、構築されたモデルを表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第２の表示制御部１０７に供給する。
【0065】
複数モデル構築部１０４は、例えば、図１３を用いて説明したラーメン高架橋に対応する部分の構造解析を行うにあたって、主部材のみを考慮するのではなく、防音壁や路盤コンクリートなどの２次部材を考慮した複数モデルを構築することができる。具体的には、複数モデル構築部１０４は、例えば、図１７に示されるような主部材のみを考慮したモデル、図１８に示されるような、主部材に加えて、高欄、地覆・ダクト、および路盤コンクリートの２次部材を考慮したモデル、並びに、図１９に示されるような、主部材に加えて、高欄、地覆・ダクト、路盤コンクリート、軌道スラブ、および、CAモルタルの２次部材を考慮したモデルなどの複数のモデルを構築することができる。複数モデル構築部１０４は、図１７～図１９を用いて説明したように、３つのモデルではなく、２つのモデルを構築してもよいし、４つ以上のモデルを構築してもよい。これにより、後述する処理において、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響を考慮することができる。
【0066】
ここでは、複数モデル構築部１０４は、構造解析に利用するモデルとして、図２０に示されるような、主部材のみを考慮したモデルを第１のモデルとし、図２１に示されるような、主部材に加えて、高欄、地覆・ダクト、および路盤コンクリートの２次部材を考慮したモデルを第２のモデルとして構築するものとして、以下の説明を行う。複数モデル構築部１０４は、構築した複数のモデルに関する情報を、検査情報反映部１０５に供給する。
【0067】
検査情報反映部１０５は、複数モデル構築部１０４から供給された、図２０および図２１を用いて説明した第１のモデルおよび第２のモデルに対して、第１の検査情報取得制御部１０３から供給された、施工された建造物の実際のかぶりの値の初回検査結果を反映させる。検査情報反映部１０５は、複数モデルに実際のかぶりの値を反映させるにあたり、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画面や、構築されたモデルに対して、初回検査において測定されたかぶり値を反映させた状態を示す図、表、または数値などの情報を表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第２の表示制御部１０７に供給する。モデルに対する初回検査結果の反映方法は、いずれの方法であってもよいが、例えば、ボロノイ分割を用いて、それぞれのモデルに対して初回検査結果を反映させることができる。
【0068】
【0069】
図２２は、構造物の表面における計測値と計測値の適応領域を示している。図２２において、数値は、構造物のかぶりの実測値を示す。そして、図２３は、解析モデルの対応する表面における配筋情報に基づいた要素分割結果を示す。図２３において、〇は、各要素の重心位置を示す。検査情報反映部１０５は、図２４に示されるように、図２２を用いて説明したかぶりの実測値を、図２３を用いて説明した要素分割結果と重畳させ、図２５に示されるように、要素分析された領域ごとに、構造物のかぶりの実測値を対応させる。そして、検査情報反映部１０５は、複数モデル構築部１０４から供給された複数の構造解析用モデルの各領域において、同様の処理を行い、例えば、図２６に示されるように、構築されたモデルに対して、初回検査において測定されたかぶり値を反映させた状態を示す３次元図を生成し、構造解析処理部１０６に供給する。このように初回検査において実測されたかぶりの値をモデルに反映させるので、実際の施工おけるかぶり不足を考慮した構造解析を行うことができる。
【0070】
構造解析処理部１０６は、複数モデル構築部１０４により構築され、検査情報反映部１０５により初回検査におけるかぶりの実測値が反映された複数のモデルに対して、例えば、有限要素法（ＦＥＭ）を用いて構造解析を実行し、その結果を第２の出力制御部１０８に供給する。また、構造解析処理部１０６は、実際のかぶりの値を反映させた複数モデルを構造解析するにあたり、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画面や、構造解析結果を示す図、表、または数値などの情報を表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第２の表示制御部１０７に供給する。
【0071】
図２７および図２８に、構造解析としてＦＥＭを用いた場合のたわみの解析結果の一例を示す。図２７は、図２０を用いて説明した第１のモデルに初回検査により得られた実際のかぶりの値を反映させたものに対するたわみ値のＦＥＭ解析結果である。図２８は、図２１を用いて説明した第２のモデルに初回検査により得られた実際のかぶりの値を反映させたものに対するたわみ値のＦＥＭ解析結果である。構造解析処理部１０６は、図２７および図２８を用いて説明したような解析結果を、第２の表示制御部１０７に供給するとともに、第２の出力制御部１０８に供給する。
【0072】
第２の表示制御部１０７は、複数モデル構築部１０４、検査情報反映部１０５、または、構造解析処理部１０６から供給されたそれぞれの情報の、図示しない表示デバイスへの表示を制御する。
【0073】
第２の出力制御部１０８は、構造解析処理部１０６から供給された構造解析結果をデータベースシステム１２に供給して保存させる。
【0074】
図２９は、評価管理処理装置１４が有する機能構成を示す機能ブロック図である。
【0075】
評価管理処理装置１４は、ユーザによる操作入力に基づいて、設計装置１１により設計された構造物に関する３次元情報、構造解析装置１３による構造物の構造解析処理結果、および、構造物に対して行われる各種検査情報を、データベースシステム１２から取得し、構造物の評価および管理に関する処理を実行する。
【0076】
評価管理処理装置１４は、構造解析結果情報取得制御部１２１、第３の３次元情報取得制御部１２２、第２の検査情報取得制御部１２３、第３の操作入力制御部１２４、モデル選択処理部１２５、第３の表示制御部１２６、状態変化推定処理部１２７、推定‐実測比較処理部１２８、および、第３の出力制御部１２９の機能を含んで構成されている。
【0077】
構造解析結果情報取得制御部１２１は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の構造解析結果情報管理データベース２２に登録されている構造解析結果情報を要求する情報をデータベースシステム１２に供給するとともに、データベースシステム１２から供給された構造解析結果情報をモデル選択処理部１２５に供給する。ここでは、構造解析結果情報取得制御部１２１は、図２７および図２８を用いて説明した第１のモデルおよび第２のモデルに関する各種構造解析結果を取得し、モデル選択処理部１２５に供給するものとして説明する。
【0078】
第３の３次元情報取得制御部１２２は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録されている３次元図面情報、または、後述する状態変化の推定結果を要求する情報をデータベースシステム１２に供給するとともに、データベースシステム１２から供給された３次元図面情報をモデル選択処理部１２５に、状態変化の推定結果を推定‐実測比較処理部１２８に、それぞれ供給する。
【0079】
第２の検査情報取得制御部１２３は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の検査情報管理データベース２４に登録されている検査情報を要求する情報をデータベースシステム１２に供給するとともに、データベースシステム１２から供給された検査情報をモデル選択処理部１２５、または、推定‐実測比較処理部１２８に供給する。ここでは、構造解析結果情報取得制御部１２１は、図１３を用いて説明したラーメン高架橋の３次元図面に対応する部分において、実車両が走行した場合のたわみの値を取得し、モデル選択処理部１２５に供給するとともに、その後の維持管理に必要な各種検査情報を取得し、推定‐実測比較処理部１２８に供給するものとして説明する。
【0080】
第３の操作入力制御部１２４は、評価管理処理装置１４を利用するユーザからの、図示しない入力デバイスを用いた操作入力情報を取得し、評価管理処理装置１４の各部にユーザの操作入力に対応する情報を供給する。
【0081】
モデル選択処理部１２５は、構造解析結果情報取得制御部１２１から供給された複数のモデルの構造解析結果、第３の３次元情報取得制御部１２２から供給された複数のモデルの３次元図面情報、および、第２の検査情報取得制御部１２３から取得された検査結果に基づいて、複数モデルのうちの最も維持管理に適した（整合する）モデルを選択し、選択されたモデルに関する各種情報を、状態変化推定処理部１２７に供給する。また、モデル選択処理部１２５は、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画像や、複数モデルのうちの最も維持管理に適したモデルを選択する過程で用いられる、図、表、または数値などの情報、並びに、選択されたモデルなどを表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第３の表示制御部１２６に供給する。
【0082】
具体的には、モデル選択処理部１２５は、例えば、構造解析結果情報取得制御部１２１から供給された、図２７および図２８を用いて説明した構造解析結果、第２の検査情報取得制御部１２３から供給された、図１３を用いて説明したラーメン高架橋の３次元図面に対応する部分において、実負荷時、すなわち、実車両が走行した場合のたわみの値や変状状態に基づいて、例えば、図３０に示されるように、各モデルにおける解析値とたわみの実測値や変状状態とを比較し、実測値に最も近いモデルを、最も維持管理に適したモデルとして選択する。この場合、非構造部材も併せてモデル化したケース２が実測値に近いため、ケース２が最も維持管理に適したモデルとして選択される。
【0083】
状態変化推定処理部１２７は、モデル選択処理部１２５の処理により、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルによる構造解析結果を用いて、構造物の状態変化を推定し、推定結果を第３の出力制御部１２９に供給する。また、状態変化推定処理部１２７は、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画像や、構造物の状態変化を推定する過程で用いられる、図、表、または数値などの情報、並びに、構造物の状態変化の推定結果を表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第３の表示制御部１２６に供給する。この時、状態変化推定処理部１２７は、図３１に示される、鉄筋の質量減少率と供用年数の関係を考慮して、構造物の状態変化を推定する。なお、図３１においては、Ｃはかぶりの厚さを示し、太線は異形鉄筋の径が１３ｍｍである場合、細線は、異形鉄筋の径が２９ｍｍである場合を示す。
【0084】
具体的には、状態変化推定処理部１２７は、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルによる構造解析結果を用いて、例えば、実負荷時のたわみ値、鋼材の腐食量、ひび割れ発生、剥落発生、または、耐力低下などを推定する。
【0085】
図３２～図３４に、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルによる構造解析結果に基づいた、鉄筋の腐食によるひび割れ発生と剥落発生の予測結果の一例を示す。図３２は、３５年後のひび割れ発生と剥落発生の予測結果であり、図３３は、１００年後のひび割れ発生と剥落発生の予測結果であり、図３４は、２００年後のひび割れ発生と剥落発生の予測結果である。図３２～図３４に示されるように、状態変化推定処理部１２７の処理により、ひび割れや剥落の発生可能性が時間の経過にともなって高くなる箇所の予測が可能となる。
【0086】
また、図３５に、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルによる構造解析結果を用いて生成された、列車荷重の荷重倍率に対する垂直変異予測結果の一例を、経過年ごとに示したグラフの一例を示す。図３５において、Ｔ－０は、現在の垂直変異予測を示し、Ｔ－３５は、３５年後の垂直変異予測を示し、Ｔ－１００は、１００年後の垂直変異予測を示し、Ｔ－２００は、２００年後の垂直変異予測を示している。図３５に示されるように、状態変化推定処理部１２７の処理により、列車荷重の荷重倍率ごとの垂直変異、すなわち、たわみ量の時間の経過に伴う増加量の予測が可能となる。
【0087】
また、図３６～図３９に、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルによる構造解析結果における、列車荷重がかかった場合のひずみ分布の予測結果の一例を示す。図３６は、現在のひずみ分布の解析結果を示し、図３７は、３５年後のひずみ分布の解析結果を示し、図３８は、１００年後のひずみ分布の解析結果を示し、図３９は、２００年後のひずみ分布の解析結果を示す。図３６～図３９に示されるように、状態変化推定処理部１２７の処理により、列車荷重がかかった場合のひずみ分布の時間の経過に伴う増加量の予測が可能となる。
【0088】
評価管理処理装置１４のユーザは、状態変化推定処理部１２７の処理により得られる構造物の時間の経過に伴う状態変化の推定結果を、構造物の維持管理のために用いることができる。すなわち、主部材のみを考慮するのではなく、防音壁や路盤コンクリートなどの２次部材を考慮し、かつ、初回検査の検査結果を反映させた複数モデルのうち、最も維持管理に適しているとして選択されたモデルを用いて、構造物の時間の経過に伴う状態変化が推定されるので、評価管理処理装置１４のユーザは、精度の良い推定結果を用いて構造物の維持管理を行うことが可能となる。
【0089】
図２９に戻り、推定‐実測比較処理部１２８は、第３の３次元情報取得制御部１２２から供給された、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルを用いて推定された、管理対象となる構造物の状態変化の推定結果、および、第２の検査情報取得制御部１２３から取得された、維持管理に必要な各種検査結果に基づいて、構造物の状態変化の推定結果と実測値を比較し、比較結果を第３の出力制御部１２９に供給する。また、状態変化推定処理部１２７は、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画像や、構造物の状態変化の推定結果と実測値を比較する過程で用いられる、図、表、または数値などの情報、並びに、比較結果を表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第３の表示制御部１２６に供給する。
【0090】
評価管理処理装置１４のユーザは、推定－実測比較処理部１２８の処理による比較結果に基づいて、構造物を維持管理したり、構造物の時間の経過に伴う状態変化の推定値を適宜修正することができる。具体的には、例えば、モデル選択処理部１２５は、第３の操作入力制御部１２４から供給されるユーザの操作入力に基づいて、選択するモデルを変更することができ、状態変化推定処理部１２７は、第３の操作入力制御部１２４から供給されるユーザの操作入力に基づいて、状態推定のためのパラメータを変更することができる。また、構造解析装置１３が実行する構造解析処理において、複数モデル構築部１０４による複数モデルの構築方法を変更したり、構造解析処理部１０６による構造解析処理のパラメータを変更するなどを行うことも可能である。
【0091】
第３の表示制御部１２６は、モデル選択処理部１２５、状態変化推定処理部１２７、および、推定‐実測比較処理部１２８から供給されたそれぞれの情報の、図示しない表示デバイスへの表示を制御する。
【0092】
第３の出力制御部１２９は、評価管理処理の結果、すなわち、状態変化推定処理部１２７による状態変化推定結果、および、推定‐実測比較処理部１２８による推定と実測の比較処理結果をデータベースシステム１２に供給して保存させる。
【0093】
このように、構造物設計評価管理システム１は、構造物の設計支援を行い、構造物の３次元図面情報を生成する設計装置１１と、設計処理部の処理により生成された３次元図面情報を記憶する３次元情報管理データベース２３と、構造物の検査結果を記憶する検査情報管理データベース２４と、構造物の３次元図面情報、および、検査情報管理データベース２４に記憶されている検査結果に基づいて、モデルを複数構築する複数モデル構築部１０４と、複数モデル構築部１０４の処理により構築された複数のモデルを用いて構造解析を実行する構造解析処理部１０６と、構造解析処理部１０６の処理による構造解析結果を記憶する構造解析結果情報管理データベース２２と、検査情報管理データベース２４に記憶されている、実作用時の検査結果に基づいて、構造解析結果情報管理データベース２２に記憶されている複数のモデルの構造解析結果のうちの整合するモデルを選択するモデル選択処理部１２５と、モデル選択処理部１２５により選択された整合するモデルの構造解析結果を用いて、構造物の状態変化を推定する状態変化推定処理部１２７とを有するので、設計、施工、構造解析、および、評価、ならびに、その後の構造物の保守までを管理し、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響を考慮することができる。
【0094】
次に、図４０のフローチャートを参照して、設計処理について説明する。
【0095】
ステップＳ１において、設計装置１１の作図処理部６２は、必要に応じて、第１の３次元情報取得制御部６３を制御して、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３から、例えば、図２～図５を用いて説明したような実績のある図面を取得させ、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、構造物の３次元の図面を作図し、作図の過程、または、作図結果を第１の表示制御部６６に供給し、例えば、図７を用いて説明したような設計支援のための表示画面を、図示しない表示装置に表示させ、３次元図面を作図する。そして、作図処理部６２は、作成された３次元図面とそれに付随する情報を、骨組み計算処理部６４および基準判定部６７に供給する。
【0096】
ステップＳ２において、骨組み計算処理部６４は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、例えば、骨組みの耐力、応力度等の、構造物の骨組みに関する各種計算を、実行し、図８～図１０を用いて説明したように、その計算過程に必要な情報、および、計算結果を第１の表示制御部６６に供給し、図示しない表示装置に表示させる。骨組み計算処理部６４は、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、骨組み計算を実行し、骨組みの耐力、応力度等の計算結果を、作図処理部６２および基準判定部６７に供給する。
【0097】
基準判定部６７は、ステップＳ３において、作図処理部６２および骨組み計算処理部６４の処理により設計された構造物の情報、および、骨組み計算処理部６４による骨組み計算結果に基づいて、設計された構造物が、構造物に課された設計基準を満たしているか否かを判定し、ステップＳ４において、設計基準を満たしているか否かを判断する。
【0098】
ステップＳ４において、設計基準を満たしていないと判断された場合、判断処理は、ステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【0099】
ステップＳ４において、設計基準を満たしていると判断された場合、ステップＳ５において、基準判定部６７は、第１の出力制御部６８に、第１の操作入力制御部６１から供給されたユーザの操作入力の内容に基づいて、作図処理部６２により作図された、例えば、図１３を用いて説明したような３次元図面およびその図面に付随する各種情報、並びに、骨組み計算処理部６４の処理により得られた計算結果を供給する。第１の出力制御部６８は、これらの情報の供給を受け、データベースシステム１２のデータベース制御装置２１に供給し、３次元情報管理データベース２３に登録させ、処理が終了される。
【0100】
このような処理により、設計装置１１においては、構造物に課された設計基準を満たしているか否かが判定されるので、設計装置１１のユーザは、必要に応じて、骨組み計算処理部６４により得られる計算結果を確認しながら、作図処理部６２による３次元設計図面を適宜修正し、設計を行うことができる。その結果、設計装置１１のユーザは、耐力、応力度等においてすべて基準を満たした構造物を設計することができる。
【0101】
次に、図４１のフローチャートを参照して、構造解析処理について説明する。
【0102】
ステップＳ２１において、データベース制御装置２１の検査結果取得処理部８２は、図示しない外部の装置から、所定のネットワークを介して入力される初回検査結果として、例えば、構造物のかぶりの実測値を取得し、データリンク処理部８３に供給する。
【0103】
ステップＳ２２において、データリンク処理部８３は、登録データ取得制御部８１から供給され、図４０のステップＳ５の処理により３次元情報管理データベース２３に登録された３次元図面およびその図面に付随する情報に対して、検査結果取得処理部８２から供給された初回検査結果をリンクして、ライブラリ管理処理部８５に供給する。ライブラリ管理処理部８５は、データリンク処理部８３によりリンク付けされた初回検査結果を、検査情報管理データベース２４に登録する。
【0104】
ステップＳ２３において、構造解析装置１３の第２の３次元情報取得制御部１０２は、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録されている３次元図面情報を取得し、複数モデル構築部１０４に供給する。第１の検査情報取得制御部１０３は、データベースシステム１２の検査情報管理データベース２４に登録されている初回検査結果を取得し、検査情報反映部１０５に供給する。
【0105】
ステップＳ２４において、複数モデル構築部１０４は、第２の操作入力制御部１０１から供給されたユーザの操作入力に基づいて、第２の３次元情報取得制御部１０２から供給された３次元図面情報から、構造解析を行うための複数モデルを構築する。複数モデル構築部１０４は、構造解析を行うにあたって、主部材のみを考慮するのではなく、防音壁や路盤コンクリートなどの２次部材を考慮した複数モデルを構築することができる。具体的には、複数モデル構築部１０４は、例えば、図３０を用いて説明した主部材のみを考慮した第１のモデル、および、図２１を用いて説明した、主部材に加えて、高欄、地覆・ダクト、および路盤コンクリートの２次部材を考慮した第２のモデルなどの複数のモデルを構築することができる。これにより、後述する処理において、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響を考慮することができる。複数モデル構築部１０４は、構築した複数のモデルに関する情報を、検査情報反映部１０５に供給する。
【0106】
ステップＳ２５において、検査情報反映部１０５は、複数モデル構築部１０４から供給された、複数のモデルのそれぞれに対して、第１の検査情報取得制御部１０３から供給された、施工された建造物の実際のかぶりの値の初回検査結果を反映させる。モデルに対する初回検査結果の反映方法は、いずれの方法であってもよいが、例えば、図２２～図２５を用いて説明したボロノイ分割を用いて、それぞれのモデルに対して初回検査結果を反映させることができる。そして、検査情報反映部１０５は、複数モデル構築部１０４から供給された複数の構造解析用モデルの各領域において、同様の処理を行い、例えば、図２６を用いて説明したように、構築されたモデルに対して、初回検査において測定されたかぶり値を反映させた状態を示す３次元図を生成し、構造解析処理部１０６に供給する。
【0107】
ステップＳ２６において、構造解析処理部１０６は、複数モデル構築部１０４により構築され、検査情報反映部１０５により初回検査におけるかぶりの実測値が反映された複数のモデルに対して、例えば、有限要素法（ＦＥＭ）を用いて構造解析を実行し、その結果を第２の出力制御部１０８に供給する。
【0108】
ステップＳ２７において、第２の出力制御部１０８は、構造解析処理部１０６から供給された構造解析結果をデータベースシステム１２に供給して登録させ、処理が終了される。
【0109】
この様な処理により、構造解析装置１３は、複数のモデルに対して構造解析を行うので、後述する処理において、２次部材が耐力や応力度等の耐荷性能に与える影響を考慮することができる。また、構造解析装置１３は、初回検査結果を反映させたモデルに対して構造解析を行うので、実際の施工おけるかぶり不足を考慮した構造解析を行うことができる。
【0110】
次に、図４２のフローチャートを参照して、モデル選定・経時変化予測処理について説明する。
【0111】
ステップＳ４１において、評価管理処理装置１４の第２の検査情報取得制御部１２３は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の検査情報管理データベース２４に登録されている、実作用を与えた場合、すなわち、実車両が走行した場合の各種実測値を取得し、モデル選択処理部１２５に供給する。実測値として、例えば、実車両が走行した場合の構造物のたわみの値が取得される。
【0112】
ステップＳ４２において、構造解析結果情報取得制御部１２１は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の構造解析結果情報管理データベース２２に登録されている複数モデルそれぞれの構造解析結果を取得し、モデル選択処理部１２５に供給する。
【0113】
ステップＳ４３において、モデル選択処理部１２５は、構造解析結果情報取得制御部１２１から供給された複数のモデルの構造解析結果と、第２の検査情報取得制御部１２３から取得された実作用を与えた場合の各種実測値に基づいて、例えば、図２０を用いて説明したようにして、各モデルにおける解析値とたわみの実測値や変状状態とを比較し、実測値に最も近いモデルを評価に適した適正モデル（整合したモデル）として選択し、選択されたモデルに関する各種情報を、状態変化推定処理部１２７に供給する。
【0114】
ステップＳ４４において、状態変化推定処理部１２７は、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルによる構造解析結果を用いて、例えば、図３２～図３９を用いて説明したようにして、構造物の耐荷性能、ひび割れ、剥落などの経年状態推移を推定し、推定結果を第３の出力制御部１２９に供給する。
【0115】
ステップＳ４５において、第３の出力制御部１２９は、選択された適正モデルと、適正モデルを用いた推定結果を、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録して、処理が終了される。
【0116】
このようにして、評価管理処理装置１４は、複数モデルのうち、実際の検査によって得られた値に基づいて、整合するモデルを選択し、そのモデルを用いて、経年状態推移を推定することができるので、より精度良く、構造物の維持管理を行うことが可能となる。
【0117】
次に、図４３のフローチャートを参照して、管理処理について説明する。
【0118】
ステップＳ６１において、評価管理処理装置１４の第３の３次元情報取得制御部１２２は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の３次元情報管理データベース２３に登録されている、適正モデルを用いた、耐荷性能、ひび割れ、剥落などの経年状態推移の推定結果を取得し、推定‐実測比較処理部１２８に供給する。
【0119】
ステップＳ６２において、第２の検査情報取得制御部１２３は、第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、データベースシステム１２の検査情報管理データベース２４に登録されている維持管理に必要な各種検査結果を取得し、推定‐実測比較処理部１２８に供給する。
【0120】
ステップＳ６３において、推定‐実測比較処理部１２８は、第３の３次元情報取得制御部１２２から供給された、最も維持管理に適したモデルと選択されたモデルを用いて推定された、管理対象となる構造物の状態変化の推定結果、および、第２の検査情報取得制御部１２３から取得された、維持管理に必要な各種検査結果に基づいて、構造物の状態変化の推定結果と実測値を比較し、比較結果を第３の出力制御部１２９に供給して、データベースシステム１２に登録させる。また、状態変化推定処理部１２７は、ユーザに必要な情報の入力や操作を促すための表示画像や、構造物の状態変化の推定結果と実測値を比較する過程で用いられる、図、表、または数値などの情報、並びに、比較結果を表示するための表示画面を生成するために必要な情報を、第３の表示制御部１２６に供給して表示させる。
【0121】
ステップＳ６４において、評価管理処理装置１４の各部は、必要に応じて第３の操作入力制御部１２４から供給されたユーザの操作入力に基づいて、推定モデルを修正し、処理が終了される。
【0122】
このように、評価管理処理装置１４のユーザは、推定‐実測比較処理部１２８の処理による比較結果に基づいて、構造物を維持管理したり、構造物の時間の経過に伴う状態変化の推定値を適宜修正することができるので、より容易に正確に、構造物の維持管理を行うことができる。
【0123】
上述した技術は、ハードウェアとしては、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に適用することができる。
【0124】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【0125】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【0126】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0127】
１…構造物設計評価管理システム、 １１…設計装置、 １２…データベースシステム、 １３…構造解析装置、 １４…評価管理処理装置、 ２１…データベース制御装置、 ２２…構造解析結果情報管理データベース、 ２３…３次元情報管理データベース、 ２４…検査情報管理データベース、 ６１…第１の操作入力制御部、 ６２…作図処理部、 ６３…第１の３次元情報取得制御部、 ６４…骨組み計算処理部、 ６６…第１の表示制御部、 ６７…基準判定部、 ６８…第１の出力制御部、 ８１…登録データ取得制御部、 ８２…検査結果取得処理部、 ８３…データリンク処理部、 ８４…データ取得要求処理部、 ８５…ライブラリ管理処理部、 １０１…第２の操作入力制御部、 １０２…第２の３次元情報取得制御部、 １０３…第１の検査情報取得制御部、 １０４…複数モデル構築部、 １０５…検査情報反映部、 １０６…構造解析処理部、 １０７…第２の表示制御部、 １０８…第２の出力制御部、 １２１…構造解析結果情報取得制御部、 １２２…第３の３次元情報取得制御部、 １２３…第２の検査情報取得制御部、 １２４…第３の操作入力制御部、 １２５…モデル選択処理部、 １２６…第３の表示制御部、 １２７…状態変化推定処理部、 １２８…推定‐実測比較処理部、 １２９…第３の出力制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】