車両の衝突により損傷を受けた跨道橋鋼桁の安全性評価基準と対処法

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K06184
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 山口 栄輝 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90200609)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 鋼桁 / 鋼板パネル / 車両衝突 / 耐荷力

Outline of Annual Research Achievements

実際に車両衝突により損傷した鋼橋を参考にして，鋼桁モデルを作成した．衝突箇所では鉛直方向に100mm以上，水平方向に50mm程度と，かなり大きく変形している．ここでは，垂直補剛材間のウェブを鋼板パネルと呼ぶが，主たる損傷は連続する２枚の鋼板パネルに生じている．そこで，まずこの主たる損傷区間（２枚のパネル）の両端に同じ大きさの集中荷重を作用させ，鋼桁の力学挙動を検討した．この検討では，鋼桁全体をシェル要素でモデル化し，３次元非線形有限要素解析を実施した．材料非線形と幾何学的非線形の両方を考慮に入れた複合非線形解析を採用している．損傷を受けていない健全な状態の鋼桁モデルも併せて作成して解析し，比較検討した．両者の解析結果を比べると，損傷により剛性低下は早く始まるものの，耐荷力の低下は１％程度に留まった．
次いで損傷した鋼板パネルの両端に集中荷重を作用させた．損傷の大きな鋼板パネルが２枚あることから，２枚の鋼板パネルを検討対象とした．鋼板パネルの耐荷力は，曲げ応力とせん断応力の組み合わせに左右される．荷重条件によって，曲げ応力が卓越する場合，せん断応力が卓越する場合がある．このことに鑑み，ここでは曲げ応力が卓越する荷重条件，せん断応力が卓越する条件を考慮した．後者では，符号の異なるせん断応力が作用する場合も考慮するため，２組の荷重条件を採用した．鋼板パネルを対象とした検討でも，鋼桁の場合と同様，シェル要素でモデル化した上で，３次元複合非線形有限要素解析を実施した．また，損傷がない鋼板パネルの解析も行い，比較検討した．いずれの荷重条件においても，損傷により，鋼板パネルの変形モードに違いが現れる．しかしながら，損傷が及ぼす耐荷力への影響は小さく，損傷により耐荷力がむしろ大きくなる場合もあった．耐荷力の増加は，衝突による変形と荷重による変形が相殺することに起因すると考えられる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

衝突による損傷が，鋼板パネルの耐荷力に及ぼす影響を検討することができた

Strategy for Future Research Activity

損傷度合いが，鋼板パネルの耐荷力に及ぼす影響を検討していく予定である．この検討は，材料非線形性，幾何的非線形性の両方を考慮した複合非線形解析により行う．

Causes of Carryover

予定していた学会に出席できなかったことなどにより，若干の次年度使用額が生じた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

データ処理関連の経費などに充当する予定である.