橋梁振動を電力に変換!
－塩害による鋼材腐食を遠隔モニタリングー

Converting Bridge Vibrations into Electricity!
– Remote Monitoring of Steel Corrosion due to Salt Damage –

本研究では，磁歪式振動発電デバイスを用いて、橋梁振動から得られるエネルギーを電力に変換し、塩害が問題となっている道路橋床版内の鋼材の腐食データ（鉄筋の自然電位データ）を無線送信する鋼材腐食モニタリングシステムを開発しました（図-1）。送信システムとして、Sigfoxを用いて電位データを1日4回無線送信しています。

In this research, we have developed a steel corrosion monitoring system that converts the energy obtained from bridge vibrations using magnetostrictive vibration power generation devices into electricity. This system aims to address the issue of steel corrosion in the bridge deck plates affected by salt damage. The system wirelessly transmits the corrosion data of the steel (natural potential data of reinforcing bars). We utilize Sigfox as the transmission system, sending the potential data wirelessly four times a day (Figure-1).
 

図-1　橋梁振動を用いた鋼材腐食モニタリング

Figure-1: Steel Corrosion Monitoring Using Bridge Vibrations

鋼材腐食モニタリングとして，チタンワイヤーセンサーを用いた鉄筋の自然電位を計測しています（図-2）。チタンワイヤーセンサーは、直径3 mm、長さ100 mm程度あり、高純度チタンに特殊被覆を施した安価なセンサーです。なお、電位値は、飽和塩化銀照合電極とほぼ同等であり、ASTM C 876 の腐食判定基準を準拠した判定を行っています。

As part of the steel corrosion monitoring, we are measuring the natural potential of reinforcing bars using titanium wire sensors (Figure-2). The titanium wire sensors have a diameter of approximately 3 mm and a length of 100 mm. They are cost-effective sensors with a special coating applied to high-purity titanium. The potential values obtained are comparable to those of saturated silver chloride reference electrodes, and corrosion assessments are conducted based on the criteria defined in ASTM C 876.
 

図-2　チタンワイヤーセンサーを用いた電位計測

Figure-2: Potential Measurement Using Titanium Wire Sensors

実橋を対象とした実証モニタリングを行っています。振動発電デバイスは、対象とする卓越振動数、振動モードに対して、振動数を調整し、モードの腹となる位置に設置しています（図-3） 。

We are conducting demonstration monitoring on actual bridges. The vibration energy harvesting devices are installed at positions that correspond to the prominent vibration frequencies and modes by adjusting the vibration frequency (Figure-3).
 

図-3　実橋での実証モニタリング

Figure-3: Demonstration Monitoring on Actual Bridges

鋼材の腐食モニタリングから得られた情報をもとにして、構造解析を行うことにより、構造物の構造性能（残存耐力）を推定しています（図-4） 。
 

We estimate the structural performance (remaining strength) of structures based on the information obtained from the steel corrosion monitoring, and perform structural analysis (Figure-4).
 

図-4　鋼材腐食モニタリングと構造解析との連携

Figure-4: Integration of Steel Corrosion Monitoring and Structural Analysis

このようにモニタリングと構造解析を連携させることにより、目視点検だけではわからない構造性能を評価することができ、維持管理に役立てることができます。

By integrating monitoring and structural analysis in this way, it is possible to evaluate the structural performance that cannot be determined through visual inspections alone, and utilize it for maintenance management.