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Rationalization of Joint Structure in FRP Bridge Barriers Considering Structural System Behavior

Research Project

Project/Area Number 21K14234
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka City University (2021)

Principal Investigator

HAYASHI Gen  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 助教 (10869530)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords複合材料 / 高力ボルト摩擦接合 / 引張接合 / 長期リラクセーション特性 / 橋梁付属物 / 耐荷力 / 高力ボルト引張接合 / 溶融亜鉛めっき
Outline of Research at the Start

本研究は,橋梁付属物の施工性向上やメンテナンス負荷の低減を実現するため,軽量・高耐食性を有するFRPを壁高欄に適用し,それを廉価化するために,より最適な設計手法の確立を目指すものである.FRP-鋼の複合構造に適した接合構造の検討,材料の選定,システム全体としての挙動の検討をFEM解析と実験により明らかにして,実構造物への適用性を検討する.さらに,これらの成果を踏まえた,設計・施工ガイドラインも策定する.

Outline of Final Research Achievements

In this study, research on high-strength bolted frictional GFRP joints was conducted with the goal of rationalizing the joint structure of GFRP bridge barriers. The results showed that joint surface treatments, such as galvanizing the connecting plate and fluororesin coating the base metal, significantly affected the slipping capacity in the slip joint experiments. Reproduction analysis indicated that the variation of the shear modulus had a significant effect on the slipping behavior. Bending experiments at the base of full-scale GFRP bridge barriers confirmed the frictional behavior and failure modes, quantitatively evaluating the initial stiffness and stress distribution. Furthermore, the effects of galvanized steel and fiber volume content on bolt axial force were evaluated in long-term relaxation tests, leading to the proposal of a prediction equation for the reduction of bolt axial force.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は施工性や維持管理性の優れた実務上の要請に応え得る橋梁付属物の設計の一助となる検討である.構造材料としてFRPを用いることで重機を使用せずとも施工可能となることで施工性を良くし,従来の構造材料では実現できない高耐久性の橋梁付属物であるからである.また,本研究の試みたFRP部材の接合部における高力ボルト摩擦接合は,有効性が高く,今後,大型土木構造物への波及効果も期待される.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] 実大GFRP壁高欄基部高力ボルト摩擦接合部の曲げ挙動に関する実験的研究2024

    • Author(s)
      林厳, 関本将貴, 山口隆司, 久保圭吾, 酒井圭一, 青木海
    • Journal Title

      土木学会論文集

      Volume: 13

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 曲げを受けるGFRP壁高欄基部接合部の構造性能に関する検討2024

    • Author(s)
      関本将貴, 林厳, 山口隆司, 土生川季永, 久保圭吾, 酒井圭一
    • Journal Title

      土木学会論文集

      Volume: 13

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Performance of Joint Structure of Bent L‐Shaped Steel Members for GFRP Wall Railings2023

    • Author(s)
      Masaki Sekimoto, Gen Hayashi, Takashi Yamaguchi, Keigo Kubo
    • Journal Title

      ce/papers

      Volume: 6(5) Issue: 5 Pages: 1446-1454

    • DOI

      10.1002/cepa.2051

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 溶融亜鉛めっき高力ボルト摩擦接合GFRP継手の表面処理がすべり挙動に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      関本将貴,林厳,山口隆司,久保圭吾,酒井圭一,青木海
    • Journal Title

      土木学会論文集

      Volume: 13

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Slipping Behavior and Relaxation Characteristics of Thin-Walled GFRP High-Strength Bolted Friction Joints for Sound Barriers on Bridge Viaducts2022

    • Author(s)
      Sekimoto Masaki、Hayashi Gen、Yamaguchi Takashi、Sakai Keiichi、Aoki Kai、Kubo Keigo
    • Journal Title

      IABSE Congress Nanjing 2022

      Volume: - Pages: 490-497

    • DOI

      10.2749/nanjing.2022.0490

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] GFRP壁高欄基部接合部のボルト配置が曲げ性能に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      関本将貴, 林厳, 山口隆司, 久保圭吾, 酒井圭一, 青木海
    • Organizer
      第15回複合・合成構造の活用に関するシンポジウム講演集(CD-ROM)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 実大GFRP壁高欄基部接合部の曲げ載荷実験2023

    • Author(s)
      酒井圭一, 林厳, 関本将貴, 山口隆司, 青木海, 久保圭吾
    • Organizer
      第15回複合・合成構造の活用に関するシンポジウム講演集(CD-ROM)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Slipping behavior and relaxation characteristics of thin-walled GFRP high-strength bolted friction joints2023

    • Author(s)
      Gen HAYASHI
    • Organizer
      13th Taiwan-Japan Workshop on Structural and Bridge Engineering
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 曲げを受ける GFRP 壁高欄基部高力ボルト摩擦接合部の基部設計に関する検討2023

    • Author(s)
      関本将貴, 林厳, 山口隆司, 久保圭吾, 酒井圭一
    • Organizer
      令和6年度土木学会年次学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 土木構造物に用いるGFRP部材の高力ボルト摩擦接合に関する実験的研究2023

    • Author(s)
      林厳, 関本将貴, 山口隆司, 久保圭吾
    • Organizer
      第48回複合材料シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高力ボルトGFRP摩擦接合の長期リラクセーション特性2023

    • Author(s)
      酒井圭一,久保圭吾,青木海,林厳,山口隆司,関本将貴
    • Organizer
      令和5年度 土木学会年次学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 関本将貴,林厳,山口隆司,久保圭吾,酒井圭一,青木海2023

    • Author(s)
      基部のボルト配置がGFRP壁高欄基部の構造性能に及ぼす影響
    • Organizer
      令和5年度 土木学会年次学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高力ボルト摩擦接合GFRP継手の表面処理がすべり耐力に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      関本将貴,林厳,山口隆司,久保圭吾,酒井圭一,青木海
    • Organizer
      第9回FRP複合構造・橋梁に関するシンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 溶融亜鉛めっき処理を施した高力ボルト摩擦接合GFRP継手の長期リラクセーション特性2022

    • Author(s)
      青木海,林厳,関本将貴,山口隆司,久保圭吾,酒井圭一
    • Organizer
      第9回FRP複合構造・橋梁に関するシンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 薄板GFRPを用いた高力ボルト摩擦接合継手のすべり挙動2022

    • Author(s)
      関本, 林, 山口, 久保, 酒井, 青木
    • Organizer
      土木学会関西支部年次学術講演会,2022.6.
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 断面観察による高力ボルト摩擦接合GFRP継手の表面塗装がすべり耐力に及ぼす影響評価2022

    • Author(s)
      関本, 林, 山口, 久保, 酒井, 青木
    • Organizer
      第77回土木学会年次学術講演会,2022.9.
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] GFRP摩擦接合における高力ボルトのリラクセーション特性2022

    • Author(s)
      青木, 山口, 久保, 林, 酒井, 関本
    • Organizer
      第77回土木学会年次学術講演会,2022.9.
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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