鋼床版舗装における表面縦ひび割れ発生メカニズムの解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650515
• Research Institution: Ishikawa National College of Technology
• Principal Investigator: 西澤 辰男 石川工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (00143876)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野村 健一郎 大成ロテック株式会社, 技術研究所, 所長代理 ; 内田 喜太郎 佐藤道路株式会社, 技術研究所, 所長 ; 姫野 賢治 中央大学, 理工学部・土木工学科, 教授 (30156616)
• Keywords: 舗装 / 鋼床版 / 縦ひび割れ / 粘弾性解析 / 有限要素法 / 疲労解析 / アスファルト混合物

Research Abstract

本年度は以下のような研究を行った.
(1)首都圏内の鋼床版舗装について,継続的に路面観察を行った.その結果,一部表面縦ひび割れが見られたが,その後大きく進展はしていないようである.車上からの観察であるため,縦リブとの位置関係が不明である.詳細な橋梁図面との突合せが必要である,また,路面温度との関係が予想されるので,その方面の調査も必要である.
(2)通常のアスファルト舗装にも表面縦ひび割れが発生するが,これも鋼床版舗装におけるものと同様のメカニズムではないかと考えている,そこでは,高温時に表面に発生するマイクロクラックが原因の1つであると予想している.ただし,このようなマイクロクラックがすべて縦ひび割れに成長するのではなく,タイヤの転圧やニーディング作用を受けて,クラック破断面のアスファルトモルタルの偽着作用により1部は消滅する.このような作用をヒーリング作用と位置付け,アスファルト混合物のヒーリング特性を評価する実験的手法を開発した.本実験法によって,載荷時間,温度およびアスファルト混合物の劣化が,表面縦ひび割れの発生原因の1つであることを明らかにした.
(3)鋼床版舗装の構造解析モデルとして,角柱要素と帯板要素をリンク要素で結合して,鋼床版と舗装の両者を同時に扱える有限要素法を開発した,また,アスファルト混合物の粘弾性挙動を取り扱うために,Burgerモデルを用いた中心差分形式の動的粘弾性解析に拡張した.モデルを用いて,湘南大橋の鋼床版舗装の解析を行ったが,その結果,粘弾性を考慮すると,荷重通過する時点で舗装表面の縦リブウエブ中間部に引張応力が現れた.ただし、アスファルト混合物のレオロジーパラメータの決定に問題が残った.

Research Products

• [Publications] Tatsuo Nishizawa: "Development of a New Structural Model with Prism and Strip Elements for Pavements on Steel Bridge Decks"The International Journal of Geomechanics. 1. 351-369 (2001)
• [Publications] Tatsuo Nishizawa: "Longitudinal Surface Cracking in Pavement on Steel Bridge Deck"Proceedings of 8^<th> International Road Conference Budapest. (CD-ROM). (2001)
• [Publications] Kitaro Uchida: "Healing Characteristics of Asphalt Mixture under High Temperature Conditions"Proceedings of 8^<th> International Conference on Asphalt Pavements. (in printing). (2002)