サブストラクチャー法を利用した浮体橋の風・波浪応答シュミレーション手法の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555131
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 渡邊 英一 京都大学, 工学研究科, 教授 (30026174)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 洋 日立造船(株), 海洋土木設計部, 部長(研究職) ; 永田 和寿 京都大学, 工学研究科, 助手 (40301238) ; 宇都宮 智昭 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10211773) ; 永田 修一 日立造船(株), 海洋土木設計部, 主管研究員(研究職)
• Keywords: 浮体橋 / 波浪応答解析 / シミュレーション / モード法 / 動的応答解析 / 風洞実験 / フェンダー係留

Research Abstract

本研究においては、橋梁上部工の弾性変形、流体力の周波数依存特性、係留系の非線形反力特性の3者を同時に厳密に考慮できる、浮体橋の波浪・風応答シミュレーション法の開発をおこない、設計計算の高度化を目指すとともに、流体力特性を簡易化する従来の近似計算法の妥当性に関する検討をおこなうことを研究目的とした。これら3者を同時に厳密に考慮するための解析プログラムの仕様について各種検討をおこない、1)橋梁上部工を有限要素法(NASTRAN)によりモデル化する一方、浮体基礎特性については付加質量のみを有限要素モデルに組み込んだ上で実固有値解析をおこない、モード形状を求める、2)モード座標系において、流体力のメモリー効果ならびに係留系の非線形反力特性を考慮した時刻歴応答解析プログラムをNewmark-β法に基づき開発する、というモード法に基づくこととした。
平成14年度においては、初年度で開発された要素プログラムを統合し、単独のプログラムパッケージとして、浮体橋の風・波浪応答シミュレーションプログラムをまとめた。プログラムの検証として、夢舞大橋の設計検討時において、JV各社により実施された水槽実験があるため、これらの実験値との比較検討を実施した。さらに係留系の非線形反力特性(カテナリー係留時における非線形反力特性ならびにフェンダー係留時におけるヒステリシスも含めた反力特性)の組み込み、長周期変動漂流力の組み込み、風荷重の考慮についても、これらをおのおのサブルーチン形式での組み込みをおこなうとともに、日立造船(株)での風洞内に浮体橋模型を設置し、風と波を同時に受ける実験を実施、応答シミュレーションプログラムの実験的検証までおこなった。

Research Products

• [Publications] 渡邊 英一: "メモリー効果を考慮した浮体の時刻歴波浪応答解析"構造工学論文集. 48A. 963-969 (2002)
• [Publications] 渡邊 英一: "円筒浮体群に作用する波力の解析解"構造工学論文集. 48A. 947-956 (2002)
• [Publications] 渡邊 英一: "浮体橋の波浪応答シミュレーションプログラムの開発"構造工学論文集. 49A. 661-668 (2003)