2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the ultimate strength and re-distribution behavior of residual stress at H-rolled beam end under corrosion process
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15K18109
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| Research Institution | Akashi National College of Technology |
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Principal Investigator |
三好 崇夫 明石工業高等専門学校, 都市システム工学科, 准教授 (40379136)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 圧延桁 / 桁端 / 腐食 / 断面欠損 / 残留応力 / 初期たわみ / 残存強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，鋼製の桁を用いた橋の端支点部で，腐食に伴う断面積の減少（断面欠損）が発生し，同橋の維持，補修計画を戦略的に進めるため，合理的な腐食後の強度予測方法の確立が求められている．これまでに，それに関する多くの研究が報告されているが，圧延H形鋼を桁に用いた圧延桁橋の端支点部に生じた断面欠損が強度に及ぼす影響は明らかにされていない．また，残留応力や初期たわみが鋼構造物の強度に及ぼす影響が大きいことはよく知られているが，圧延桁橋に限らず，桁端部に腐食に伴う断面欠損が進行する過程におけるそれらの変化についても明らかにされていない．
本研究では，実際の圧延桁橋の桁端部に見立てて，支点上補剛材をH形鋼に溶接した供試体を製作した．昨年度までに，同供試体の桁端側の腹板下部や支点上補剛材下部に段階的に人工的な断面欠損を導入し，その過程で残留応力が変化するとともに付加的な面外変位の生ずることを把握した．また，支点上補剛材の下部に導入する断面欠損量を変化させた供試体に，支点反力に見立てた圧縮力を作用させて，破壊までの挙動や強度についても明らかにした．
最終年度は，桁端側の腹板下部に断面欠損を導入した供試体に圧縮力を作用させて，破壊までの挙動や強度，断面欠損量の相違が強度特性に及ぼす影響についても明らかにした．また，断面欠損過程における残留応力の変化や面外変位が生ずるメカニズムを明らかにするため，有限要素法解析も実施した．その結果，断面欠損過程では，残留応力の解放によって付加的な面外変位が増大するため，その影響を無視すると危険側の強度評価につながる可能性や，断面欠損を持つ圧延桁端部の強度は，道路橋示方書において，支点上補剛材の設計に用いられる断面積から断面欠損分を控除し，支点上補剛材と腹板の低いほうの降伏応力を乗じて求められる初期降伏軸力を用いて安全側に評価できることが明らかとなった．
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