修正二曲面モデルによる鋼製橋脚の繰り返し弾塑性挙動に関する解析的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650547
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 水野 英二 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80144129)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 葛 漢彬 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90262873) ; 伊藤 義人 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (30111826) ; 宇佐美 勉 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50021796)
• Keywords: 修正二曲面モデル / 鋼製橋脚 / 局部座屈 / M-P-φ特性 / 繰り返し弾塑性有限変位解析

Research Abstract

平成9年度の研究実績を以下に報告する。
局部座屈を考慮したM-P-φ関係を用いた鋼製橋脚の繰り返し変形特性に対しては,以下の研究結果を得た。
1)局部座屈を考慮することにより,鋼製パイプ橋脚の荷重-変形挙動を求めることのできる有限要素法プログラムを開発した。
2)軸圧縮力と曲げモーメントが作用する場合,局部座屈を考慮した円形断面の有限要素解析に適用可能な,「部材の最適長さ(局部座屈の有効範囲)」の求め方に関する提案を行った。
3)汎用有限要素法プログラムABAQUS(シェル要素)を用いることにより,局部座屈を考慮した部材(最適長さを有する部材)の単調載荷時の曲げモーメント(M)-軸力(P)-平均曲率(φ)関係を求め,それの定式化を行った。
4)本プログラムに定式化を行ったM-P-φ関係を取り込み,単調載荷時の鋼製橋脚の荷重-変形挙動を求めた。本解析結果と汎用プログラムABAQUSによる解析結果とを比較し,本解析の妥当性について検討を行った。
5)最適長さを有する部材の繰り返し載荷時のM-P-φ関係を求め,その特性について考察を行った。
6)本プログラムに繰り返し載荷時のM-P-φ関係を取り込み,荷重-変形挙動を求め,考察を行った。
断面力表示型構成モデルの開発および応用に関する研究では,以下の研究結果を得た。
(1)局部座屈を考慮した短柱のM-P-φ解析
本解析では、応力表示型修正二曲面モデルを構成モデルとして取り込んだ汎用有限要素プログラムABAQUSを用いて、パイプ断面の短柱を厳密にFEMシェル解析した結果から局部座屈を考慮した繰り返し荷重を受ける鋼部材のM-P-φ関係を求め、それを基に、従来の断面力表示型二曲面モデルにおいて、曲げモーメント-軸力空間で局部座屈曲面を設定した新たな断面力表示型構成モデルを提案した。
(2)長柱鋼製橋脚の荷重-変位解析
さらに、本提案モデルをはり要素の有限変位解析プログラムFEAPに組み込んでパイプ断面の鋼製橋脚の解析を行い、本解析結果と局部座屈を考慮したシェル要素による解析結果とを比較することにより、本提案モデルの有効性および適用性について確認した。

Research Products

• [Publications] 水野・劉・近藤・鈴木: "断面力表示型二曲面モデルによる鋼構造物の有限変位解析" 構造工学論文集(土木学会). Vol.44A. 211-222 (1998)
• [Publications] 石原順一・水野英二: "局部座屈を考慮した鋼製パイプ断面橋脚の変形挙動解析" 土木学会中部支部研究発表会講演概要集. 19-20 (1998)
• [Publications] 近藤智之・水野英二: "局部座屈を考慮した断面力表示型構成モデルの開発" 土木学会中部支部研究発表会講演概要集. 7-8 (1998)