秋山 充良 (アキヤマ ミツヨシ)

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所属

理工学術院 創造理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.f.waseda.jp/akiyama617/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1997年

    東北大学   工学研究科   土木工学専攻  

  •  
    -
    1995年

    東北大学   工学部   土木工学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 東北大学   博士(工学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2011年04月
    -
     

    平成 早稲田大学教授

  • 2007年04月
    -
     

    平成 東北大学准教授

  • 2004年04月
    -
     

    平成 東北大学助教授

  • 2001年10月
    -
     

    平成 東北大学講師

  • 1998年04月
    -
     

    平成 東北大学助手

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    アメリカコンクリート工学会

  •  
     
     

    (社)日本コンクリート工学協会

  •  
     
     

    日本地震工学会

  •  
     
     

    IABSE

  •  
     
     

    IALCCE

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 構造工学、地震工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 耐震構造、ライフサイクル解析、信頼性解析

論文 【 表示 / 非表示

  • Probabilistic estimation of flexural loading capacity of existing RC structures based on observational corrosion-induced crack width distribution using machine learning

    Mingyang Zhang, Mitsuyoshi Akiyama, Mina Shintani, Jiyu Xin, Dan M. Frangopol

    Structural Safety   91  2021年07月

     概要を見る

    Corrosion-induced crack width can provide effective information on the deterioration level of in situ corroded reinforced concrete (RC) structures. However, the uncertainty associated with the relationship between corrosion-induced crack width and steel corrosion in RC structures is quite large. In this study, a probabilistic framework for estimating the structural capacity of corroded RC structures using the observational corrosion-induced crack width distribution and machine learning is proposed. Based on the experimental results of corroded RC beams, random field theory, and finite element (FE) analysis, artificial samples composed of corrosion-induced crack width and steel weight loss distributions over the RC beams are generated. Two machine learning-based models are then developed using these samples to estimate the steel weight loss distribution from the observational corrosion-induced crack distribution. Finally, a Monte Carlo-based FE analysis with the estimated steel weight loss distribution as the input data is conducted to obtain the probability density function (PDF) of the structural capacity of corroded RC beams. For illustrative purposes, the effect of observational corrosion-induced crack width distribution on the PDF of flexural capacity of an existing RC beam is investigated using the proposed framework. The results show that the proposed framework using a machine learning-based model is a reliable and computationally efficient approach for estimating the structural capacity of corroded RC members and demonstrates the potential for assessing the deterioration condition of existing RC structures based on the corrosion-induced crack width distribution.

    DOI

  • Risk estimation of the disaster waste generated by both ground motion and tsunami due to the anticipated Nankai Trough earthquake

    Hiroki Ishibashi, Mitsuyoshi Akiyama, Takayuki Kojima, Koki Aoki, Shunichi Koshimura, Dan M. Frangopol

    Earthquake Engineering and Structural Dynamics    2021年

     概要を見る

    The amount of disaster waste is one of the most important performance indicators in quantifying the resilience of a community. In fact, disaster waste can have significant negative impacts on the environment in affected regions and hinder the postdisaster recovery process. Appropriate disaster waste management should be developed in Japan before the occurrence of the Nankai Trough earthquake. It is expected that the seismic and tsunami intensities caused by the anticipated Nankai Trough earthquake will be substantially larger than those caused by the 2011 Great East Japan earthquake. In this paper, a risk-based methodology is presented for estimating the amount of disaster waste generated by both the ground motions and the tsunami due to the anticipated Nankai Trough earthquake. First, Monte Carlo simulation-based probabilistic hazard analyses are performed to obtain seismic and tsunami hazard curves considering the uncertainty associated with fault movement along the Nankai Trough. Structural damage data associated with past earthquakes are used to develop seismic and tsunami fragility curves. The amount of disaster waste generated from a single structure is defined as the generation unit and is determined based on past disasters. Finally, with the aid of a geographic information system, the risk of disaster waste can be estimated using the hazard and fragility curves and the generation units. As an illustrative example, the risk curves and expected values associated with disaster waste in Mie Prefecture, Japan, are estimated based on the proposed framework.

    DOI

  • Flexural behaviour of reinforced concrete beams repaired using a hybrid scheme with stainless steel rebars and CFRP sheets

    Md Abul Hasan, Mitsuyoshi Akiyama, Koya Kashiwagi, Keisuke Kojima, Long Peng

    Construction and Building Materials   265   120296 - 120296  2020年12月  [査読有り]

    担当区分:責任著者

     概要を見る

    The repair of corroded reinforced concrete (RC) structures is a critical issue for structural designers and managers because the repair cost significantly dominates the life-cycle cost. Moreover, in chloride-containing environments (e.g. coastal environments), RC structures repaired with conventional methods may corrode again since the ingress of chloride ions, water, and oxygen into the concrete will not be completely restrained. In this paper, a novel repair method for corroded RC beams using stainless steel (SS) rebars and externally bonded carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP) sheets is proposed. The flexural behaviour of a group of RC beams repaired using the proposed method is experimentally investigated. The test variables include the longitudinal reinforcement types (i.e. carbon and SS), shear reinforcement configurations, and CFRP sheet wrapping schemes. Experimental results demonstrate that a carbon steel (CS) reinforcement can be replaced with an SS reinforcement to reduce future repair costs since there is no significant difference in the flexural behaviour of beams reinforced with CS and SS rebars. The effectiveness of CFRP sheet wrapping schemes on the flexural performances of SS-RC beams is approximately identical to that of CS-RC beams. In addition, the present paper discusses the serviceability and ultimate limit states of RC beams retrofitted with SS rebars and CFRP sheets based on the current design codes for ordinary RC beams strengthened using CFRP sheets. The predictions are in good agreement with the experimental results.

    DOI

  • Effect of the correlation of steel corrosion in the transverse direction between tensile rebars on the structural performance of RC beams

    Mingyang Zhang, Naoki Nishiya, Mitsuyoshi Akiyama, Sopokhem Lim, Keisuke Masuda

    Construction and Building Materials   264   120678 - 120678  2020年12月  [査読有り]

    担当区分:責任著者

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    Reinforcement corrosion is highly nonuniform and spatially distributed in reinforced concrete (RC) structures. Since RC members are reinforced with multiple rebars, corrosion of one rebar might affect another rebar in the transverse direction, thereby influencing the behavior of the structure. Hence, greater attention should be paid to studying the effects of the correlation of localized corrosion between adjacent rebars on the structural performance of RC members. In this paper, the effects of localized corrosion and the correlation of steel corrosion between tensile rebars on the structural performance of corroded RC beams were investigated through experiments and finite element (FE) analyses. The experimental results indicated that compared to the RC beams corroded over their entire length, the partially corroded RC beams with highly localized steel corrosion in the mid-span experienced large reductions in both loading capacity and ultimate deflection. Moreover, for beams with multiple rebars, the results showed that the beams with higher correlation coefficients of cross-sectional area loss between rebars had lower load and deflection capacities than the beams with lower correlation coefficients. The load–deflection responses of the beams with multiple rebars simulated by the 3D FE model were found to be in better agreement with the experimental results than those of the 2D FE model. Furthermore, a Monte Carlo simulation (MCS) was performed using a 3D FE model for two different cases: correlated and uncorrelated steel corrosion in the transverse direction of the RC beam. The results showed that a stronger correlation of steel cross-sectional area loss on different tensile rebars led to a larger variation in the load capacities of the corroded RC beams.

    DOI

  • Effects of concrete flow on the distribution and orientation of fibers and flexural behavior of steel fiber-reinforced self-compacting concrete beams

    Ramiz Ahmed Raju, Sopokhem Lim, Mitsuyoshi Akiyama, Takumi Kageyama

    Construction and Building Materials   262  2020年11月  [査読有り]

     概要を見る

    Several parameters during the fabrication process cause segregation and poor orientation of the fibers in steel fiber-reinforced concrete (SFRC) members. With its high flowability and compactability, self-compacting fiber-reinforced concrete (SCFRC) can be used as an alternative to conventional SFRC, as it exhibits improved orientation and lesser fiber segregation. This study aims to investigate (1) the effects of concrete type (i.e., SCFRC versus SFRC), fiber content, and specimen depth on the fiber distribution and orientation and (2) the structural performance of SCFRC and SFRC beams considering their fiber distribution and orientation using X-ray images. The X-ray images showed that owing to the high-flow properties, the SCFRC beams exhibited a lower fiber segregation and better fiber alignment than the SFRC beams. The bending test results demonstrated that the SCFRC beams exhibited better flexural performance than the SFRC beams owing to the improved distribution and orientation of the fibers. Moreover, a finite element (FE) analysis was performed to evaluate the structural performance of the beams considering the varying fiber distribution properties observed in the X-ray images. The FE method could differentiate the superior structural performance of the SCFRC beam from that of the SFRC beam.

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Structural Deterioration Mechanisms

    Akiyama, M, Soliman, M, Biondini, F, Frangopol, D.M( 担当: 共著)

    American Society of Civil Engineers  2019年

  • 南海トラフ地震 その防災と減災を考える

    秋山 充良( 担当: 共著)

    早稲田大学出版部  2019年

  • Reliability-based durability design and service life assessment of concrete structures in an aggressive environment

    Akiyama, M, Frangopol, D.M, Matsuzaki, H

    CRC Press/Balkema  2014年

  • Computational Methods in Earthquake Engineering

    Dan M. Frangopol, M. Akiyama

    Springer  2010年

Misc 【 表示 / 非表示

  • Life-cycle reliability-based design and reliability updating of reinforced concrete shield tunnels in coastal regions

    Zheng Shu He, Srivaranun Supasit, Mitsuyoshi Akiyama, Dan M. Frangopol

    Structure and Infrastructure Engineering   16 ( 4 ) 726 - 737  2020年04月  [査読有り]

     概要を見る

    In this paper, a novel approach for life-cycle reliability-based design and reliability updating of reinforced concrete (RC) shield tunnels in coastal regions has been developed. For new shield tunnels, a reliability-based durability design criterion to determine the concrete cover and concrete quality for preventing the deterioration of structural performance during the structural service life is proposed. For existing shield tunnels, an approach to update structural reliability is established based on Sequential Monte Carlo Simulation. Epistemic uncertainty associated with the structural performance prediction of existing shield tunnels can be reduced compared with that of new shield tunnels. In illustrative examples, durability design factors and maximum water to cement ratio for designing RC segment satisfying the target durability reliability are investigated. For existing RC shield tunnels, the effect of the observational deformation of segmental lining on the time-dependent failure probability is discussed.

    DOI

  • Damage of Bridges during 2011 Great East Japan Earthquake

    KAWASHIMA Kazuhiko, KOSA Kenji, TAKAHASHI Yoshikazu, AKIYAMA Mitsuyoshi, NISHIOKA Tsutomu, WATANABE Gakuho, KOGA Hirohisa, MATSUZAKI Hiroshi

    Proc Jt Meet U S Jpn Panel Wind Seism Eff UJNR   43rd   165 - 178  2012年

    J-GLOBAL

  • Size effect on compressive fracture behavior of RC column with high-strength materials

    Satoshi Abe, Mitsuyoshi Akiyama, Motoyuki Suzuki

    Journal of Structural Engineering   57A   386 - 394  2011年

  • Reliability-based durability design for RC structures in a marine environment based on the partial factors format

    Hiroshi Matsuzaki, Mitsuyoshi Akiyama, Motoyuki Suzuki

    Journal of Structural Engineering   56 ( A ) 733 - 741  2010年

  • A method for structural reliability analysis of concrete beams under marine environment over lifetime and its application to pretensioned PC beams

    Hiroshi Matsuzaki, Mitsuyoshi Akiyama, Fumihiro Ohki, Keita Nakajima, Motoyuki Suzuki

    Journal of the JSCE E   66 ( 2 ) 147 - 165  2010年

    DOI

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Works(作品等) 【 表示 / 非表示

  • 点検・検査の結果を利用した劣化構造物のライフタイム評価に対する確率論的アプローチ

    2008年
    -
    2009年

  • 点検・検査の結果を利用した劣化構造物のライフタイム評価に対する確率論的アプローチ

    2008年
    -
    2009年

  • 地震リスク最小化を可能にする鋼コンクリート複合構造形式の検討

    2007年
    -
    2009年

  • 地震リスク最小化を可能にする鋼コンクリート複合構造形式の検討

    2007年
    -
    2009年

  • コンクリート充填鋼管杭を橋脚に利用した乗用車専用道路の開発

    2006年
    -
    2007年

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受賞 【 表示 / 非表示

  • Junior Research Prize

    2016年06月   IABMAS  

    受賞者: 秋山 充良

  • 第56回構造工学シンポジウム論文賞

    2010年06月  

  • 平成21年度土木学会吉田賞(論文部門)

    2010年05月  

  • 科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2008年05月  

  • 平成18年度土木学会論文奨励賞

    2007年05月  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • レジリエンス強化のための備災マネジメントと南海トラフ地震・津波の影響地域への適用

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2023年03月
     

  • 将来の設計地震力増大に対応できるメタボリズム耐震橋脚構造の開発

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2022年03月
     

  • 「危機耐性」の概念に基づく耐震設計体系の確立と実現のための要素技術の開発

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    危機耐性の設計概念を整理した.これまでの検討に基づき,ストレステストのための仮想的外力としての地震動や,コミュニティと技術者の情報共有を促す体系の重要性について整理した.また,共有情報のマネジメントとしてリスクガバナンスが重要であること等を示した.強震動地震動のシミュレーションのためのモデル化について特性震源化モデルを対象として検討するとともに,断層変位に対して危機耐性を確保する方策に関する調査研究を実施するための産学官の専門家による検討会を発足させた.耐震構造については,まず,摩擦振子型免震機構を有するRC橋脚について,H28の震動実験結果を受け,改良を試みた.まず,滑り面形状の工夫による滑り性能の改善,および,表面強化材の塗布による滑り面の耐摩耗性の向上を図り,水平二方向震動実験によりその効果を確認した.特に,3Dプリンターを活用した臼型滑り面と,エポキシ樹脂製コンクリート補修材を使用すること

  • 材料劣化の空間変動の確率・統計的表現とその既存構造物の性能照査への応用

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    既存鉄筋コンクリート(RC)構造物では,コンクリートの品質,あるいはかぶり不足などが原因となり,中性化や塩害による鉄筋腐食が生じている場合がある.このような鉄筋腐食が生じたRC構造物の曲げ耐力やせん断耐力,あるいは靭性能評価を行う際には,構造物の各位置で空間的に変動する鉄筋腐食の影響を考慮する必要がある.X線装置を用いて鉄筋腐食の成長過程を連続的に撮影した昨年の研究成果を見る限り,鉄筋腐食の空間変動性はランダムな現象ながらも,確率場のパラメータを適切に定めることにより,確率統計的に再現可能である.つまり,例えば,平均質量減少率が10%のRC部材の曲げ耐力を予測する場合,部材内に生じ得る鉄筋腐食分布は,ある規則に従っており,その規則を満足する平均質量減少率10%の鉄筋腐食分布を多数作成することにより,このRC部材が発現し得る曲げ耐力分布(確率密度分布)を算定できると期待される.一方,現状では,鉄筋腐食の空間変動

  • 材料劣化の空間変動の確率・統計的表現とその既存構造物の性能照査への応用

    基盤研究(B)(一般)

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2020年03月
     

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Risk and resilience of civil infrastructure systems under extreme events

    秋山 充良  [招待有り]

    IABSE Symposium 2019  

    発表年月: 2019年03月

  • Life-cycle reliability of bridges under independent and interacting hazards

    Mitsuyoshi Akiyama  [招待有り]

    9th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS2018)   (Melbourne, Australia) 

    発表年月: 2018年

  • Lessons from recent major earthquakes in Japan: Emphasis on reliability assessment of structures under multiple hazards

    Mitsuyoshi Akiyama  [招待有り]

    18th ASEP International Convention   (Quezon, Philippine) 

    発表年月: 2017年

  • Reliability-based assessment of structures for extreme events

    Mitsuyoshi Akiyama  [招待有り]

    IABSE Summit 2016   (Helsinki, Finland) 

    発表年月: 2016年

  • Probabilistic approach for road network retrofitting prioritization under seismic and tsunami hazards

    Mitsuyoshi Akiyama  [招待有り]

    5th International Symposium on Reliability Engineering and Risk Management (ISRERM2016)   (Seoul, Korea) 

    発表年月: 2016年

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 摩擦振子型免震機構付き橋脚に用いる滑り面形状の最適化と寸法効果に関する実験的研究

    2020年  

     概要を見る

     ダメージフリー橋梁の開発を目指し,摩擦振子型免震機構を有するRC橋脚を提案するとともに,その震動実験を行ってきた.提案構造は,橋脚中間部に滑り面を設けることで橋脚下部に伝達される地震時慣性力を大幅に低減することができる.特徴は3Dプリンターで製作したコンクリート型枠を用いることで,複雑な形状を有する滑り面を安価に製作できる点にある.本研究では,過去に用いた橋梁模型を大型化し,提案構造の地震応答に及ぼす寸法効果の影響を検討するための震動実験を実施し,提案構造で生じる応答加速度の低減効果や残留変位の大きさが供試体寸法に依存しないことを確認した.

  • 鉄筋腐食の空間変動性を考慮したRC部材の構造性能評価

    2019年  

     概要を見る

     鉄筋コンクリート(RC)部材に生じる鉄筋腐食などの材料劣化は,場所ごとに腐食程度が大きく異なり,空間的に変動している.劣化RC部材の3D-X線撮影により得られる鉄筋腐食分布からその空間変動を確率・統計的に表現するためのパラメータを同定するとともに,鉄筋腐食の不均一な分布がRC部材の耐力や変形能に及ぼす影響を実験的・解析的に検討した.また,既存RC構造物から得られる数点の点検・検査結果からデータ同化手法を用いることで,RC構造物内に生じている鉄筋腐食量の空間的な変動を同定し,数値解析によりその耐力や変形能を算定した.これと残存供用期間に応じて求められる作用荷重との比較を行うことで,既存構造物の合理的な性能照査やライフサイクル解析が可能となった.

  • 2次元非ガウス確率場の拡張と点検・検査結果への同化による鉄筋腐食分布の推定

    2018年  

     概要を見る

    本研究では,まず,RC部材の電食実験と,そのX線撮影・ディジタル画像処理により,RC構造物内の鉄筋腐食分布がどのように進展・成長するのかを理解した.X線撮影には,比較的規模の大きいRC部材をそのまま収容できる装置(早稲田大学所有)を使用した. 次に,鉄筋腐食分布の連続的な変化を2次元非ガウス確率場にてモデル化した.Lehigh大学のProf. Bocchiniの研究グループにおいて開発が進められている行列型非ガウス確率場を応用した.本モデルは,離散的に配置された鉄筋の腐食分布の表現に適しており,計算式で必要となるパラメータを前述の実験結果に基づき決定した.最後に,既存RC構造物から得られる数点の鉄筋腐食量に応じて,鉄筋腐食分布の絞込みを行った.鉄筋腐食量の測定位置とその鉄筋腐食量の測定結果を与え,更新理論を介することにより,点検・検査結果に応じた鉄筋腐食量の分布を同定した.数点の鉄筋腐食量の点検・検査結果から,大規模なRC構造物全体に拡がっている鉄筋腐食分布を出力できるようにしたのが本研究の成果である.

  • 南海トラフ地震による強震動と津波の影響を受けるインフラ構造物のリスク評価

    2018年  

     概要を見る

    単一の地震ハザードに対する信頼性の確保から,それを起因として引き起こされる,異なるマルチハザードを想定し,構造物の信頼性に影響する支配的なハザードの抽出などを行う必要がある.本研究では,マルチハザードを受ける構造物の信頼性評価に関する基礎研究として,南海トラフ地震により引き起こされる強震動および津波を想定した.信頼性のアプローチを南海トラフ地震の影響地域にある構造物に適用することで,その破壊可能性を支配するハザードの抽出や異種構造物(橋梁・盛土)の安全性の大小などを比較した.これらの情報は,対策を優先的に施していく地域や構造物の同定に活用される.

  • 構造形態の工夫によるRC柱のダメージフリー化と震動実験による性能確認

    2017年  

     概要を見る

    本研究では,これまでの既存研究の知見を基に二方向入力を受ける場合を想定して摩擦振子型免震機構付き柱を設計し,震動実験によりその地震時挙動を確認した.一方向入力の場合と異なり,滑り曲面上を斜め方向に摩擦振子が滑る場合の滑り性能の確保,あるいはそれに適した滑り曲面形状や橋脚の配置方法などが問題となった.また,骨組解析モデルを用いた非線形動的解析も行い,提案構造の地震時挙動を数値解析的に評価するための基礎検討も行った.なお,これまでに観測されている範囲の鉛直地震動の大きさでは,本構造の地震時挙動に鉛直地震動が及ぼす影響は極めて限定的であることから,本実験では,鉛直方向成分の入力は行わなかった.

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2019年
    -
    継続中

    地震工学会  副会長

  • 2019年
    -
    継続中

    Managing Editor of Structure and Infrastructure Engineering

  • 2017年
    -
    継続中

    IABSE  Vice Chair of Commission 6 - Sustainability, IABSE

  • 2016年
    -
    継続中

    Editorial Board Member of Structural Safety

  • 2016年
    -
    継続中

    Associate Editor of the ASCE Journal of Bridge Engineering

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