構造システム挙動を考慮したFRP壁高欄における接合構造の合理化
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21K14234
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka City University (2021) |
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Principal Investigator |
林 厳 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 助教 (10869530)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| 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)
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| Keywords | 複合材料 / 橋梁付属物 / 高力ボルト摩擦接合 / 高力ボルト引張接合 / 耐荷力 / 溶融亜鉛めっき |
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| 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．
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| Outline of Annual Research Achievements |
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り，①接合部のディテールが異種材料を用いた接合構造に及ぼす影響の解明，②塑性加工を施した曲げ鋼部材の力学的挙動の解明，③材料ばらつきと壁高欄システム全体挙動の把握と接合構造の最適化，④長期供用に伴う構造性能の把握およびガイドラインの策定，のこれらの4つの課題を解決することで達成される．
2021，2022年度は，異種材料を用いた継手に適した接合構造の基礎的な検討として，高力ボルト摩擦接合GFRP継手のすべり挙動を明らかにするために，GFRP部材の表面処理やリラクセーションによるボルト軸力低下を想定した導入ボルト軸力などを構造パラメータとした継手の引張実験を行った．その結果，亜鉛めっき処理後にりん酸塩処理のよる素地調整を行った連結板と，耐候性向上のためのフッ素樹脂塗装したGFRP部材の組み合わせが最もすべり耐力が高くなることを明らかした．また，高力ボルト摩擦接合の長期供用の際に重要となる長期リラクセーション特性を実験的に検討し，製作ロットの違い，表面処理処理，導入ボルト軸力などの構造パラメータの違いは，軸力低下へ及ぼす影響が小さいこと，約2年間で20%程度ボルト軸力が低下することを明らかした．さらには，壁高欄基部の継手構造を検討するため，L型鋼部材の耐荷力と，長孔内ボルト配置による継手性能を評価するため，FE解析による検討を行い，L型の曲げ加工半径が耐荷力に及ぼす影響はすくなく，現状の設計は，安全側であることを示した
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021，2022年度は，FRP壁高欄基部に適用する，高力ボルト摩擦接合の設計すべり係数とそれの長期リラクセーション特性，塑性加工した鋼部材の力学的挙動を明らかにするため，GFRP継手の引張実験とFE解析によるパラメトリック解析および実験の検討を進め，それらの定量的な評価を行った．そのため，実施に遅れはなく，おおむね順調に進行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，FRP部材で構成される構造物の接合部に，高力ボルト摩擦接合を適用することで，より合理的な構造，施工性や耐久性を向上させることを目的としており，そのためには，材料物性値のばらつきが高力ボルト摩擦接合GFRP継手の耐荷力に及ぼす影響や，塑性加工を受けた鋼部材の寸法最適化・疲労耐久性評価を行う必要がある．
2021，2022年度は，高力ボルト摩擦接合GFRP継手のすべり挙動のメカニズム・長期リラクセーション特性と，塑性加工を受けた鋼部材の耐荷力，壁高欄基部の引張継手の性能を解析的，実験的に明らかにした．2023年度は，これまでの結果を踏まえて，年度前半には壁高欄の実物大実験を実施する．そして，より合理的な曲げ加工鋼部材の寸法およびボルト配置，材料物性値のばらつきを考慮した安全係数を検討する．そのために，実験の再現解析を実施して，鋼部材の曲げ加工の影響がより再現できるモデルを構築する．鋼部材の曲げ加工の影響は，曲げ加工解析と，曲げ加工部材の耐荷力解析を別々に実施して，評価しているため，より現実に近い曲げ加工後に，ボルト締付け，曲げ載荷するようなFE解析を実施する．また，FRP壁高欄の終局挙動は，設計上望ましい終局挙動となるような構造詳細を提案するため，FRPの材料物性値のばらつきや，曲げ加工部材の寸法を解析的に検討する．これらの検討を踏まえて，GFRP壁高欄の設計法をまとめる予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
