鋼桁端部をFRP桁とした高耐久性能を有する鋼・FRP混合桁の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K06469
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 橋本 国太郎 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (40467452)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 鋼FRP混合桁 / CFRP / GFRP / 摩擦接合 / 支圧接合

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，鋼桁端部を耐久性が高く強度の高いFRP桁で置き換えた鋼・FRP混合桁を開発することが大きな目的である．鋼とFRPの接合は鋼部材の接合で一般的に用いられている高力ボルトで接合することを想定している．
平成28年度は，部材同士の接合方法を検討するために，FRPの材料（GFRPやCFRP）や接合方法（摩擦接合や支圧接合）をパラメータとして，実験的な検討を行った．実験供試体は，一方の板を鋼板，もう一方の板をCFRPもしくはGFRPの2種類の材料を用意し，鋼の連結板と高力ボルト2本（片側1本ずつ）によって連結・接合する形式の継手を用いた．接合方法としては，摩擦力のみで外力に抵抗する摩擦接合およびボルトと板の孔との隙間を樹脂によって埋めた支圧接合継手の2つの接合方法の継手を3体ずつ用意し，計12体に対して実験を行った．また鋼板の表面処理は，ショットブラスト後に無機ジンクリッチペイントを塗布した．FRP板の表面処理は，サンドブラストによって表面をあらした．
実験方法は，まず，試験体組み立て時に，ボルト頭部に貼付したひずみゲージで換算したボルト軸力を測定しながらボルトの締付を行った．その後，1週間ほどボルト軸力の変化を計測した．載荷は万能試験機を用いて，実験供試体に対して引張力を加え，試験荷重が最大荷重を超え，大きく低下し始めるまで載荷した．載荷時の計測項目としては，荷重，変位，ボルト軸力（ひずみによる換算），FRP板のひずみなどである．
現状の実験結果として，CFRPの摩擦接合試験体に対して，すべり係数が0.4以上となることを確認した．GFRP摩擦接合試験体は現在，実験供試体の製作が遅れており，平成29年度の前半には実施する予定である．また，摩擦接合試験の結果を踏まえ，支圧接合に対する検討も行う．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成28年度に実施する予定であった一部の実験供試体（GFRP板）の製作が遅れたため，実験の実施がやや遅れている．それ以外の試験体に関しては，実施できている．なお，遅れている試験体はすでに製作できており，平成29年度前半の早い段階には実験を実施する．

Strategy for Future Research Activity

平成29年度は，鋼・GFRP混合桁の3点曲げ載荷実験を実施する．この実験では，昨年度～今年度前半で実施するボルト接合部の実験結果を踏まえ，ボルト本数や接合方法を決定する．主にCFRPとGFRPを用いた桁を用意し，桁端部両側にFRP桁を配置し，桁中央側には鋼を配置した混合桁試験体を製作する．試験体は比較のため，鋼のみの試験体およびFRPのみの試験体も用意する．
実験方法は，試験体の両端部を単純支持し，万能試験機を用いて，桁中央1点に荷重を加える3点曲げ載荷とする．実験での計測項目は，荷重，変位やボルト接合部のすべり，桁のひずみ，ボルトの軸力などである．