2017 Fiscal Year Research-status Report
鉛直・水平補剛材に重度の腐食損傷を受けた鋼桁腹板のせん断耐荷力評価と機能回復技術
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16K06472
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
有住 康則 琉球大学, 工学部, 教授 (90109306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下里 哲弘 琉球大学, 工学部, 准教授 (90452961)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 鋼橋 / 腐食損傷 / 残存耐荷力 / 機能回復 / 補修補強 / 耐荷力実験 / 耐荷力解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、腹板及び水平補剛材の腐食断面欠損及び腐食亀裂損傷タイプが鋼プレートガーダー腹板のせん断強度特性に及ぼす影響を解明するため、腹板の腐食進行状態、水平補剛材の腐食形状を種々変化させ、更に下フランジ及び水平補剛材の溶接部に腐食損傷亀裂が生じた場合を想定しパラメトリック数値解析を行った。解析モデルは2枚の腹板と上下フランジで構成された単純支持桁とし、その一つのパネルを腐食減肉パネルとし、解析着目パネルとした。腹板部の寸法は，実橋を想定し幅1420mm，高さ1450mmとし，アイソパラメトリックシェル要素でモデル化し，弾塑性有限変位理論に基づいた数値解析を行った。解析は、汎用構造解析プログラムMSC MARCを用いて行い、要素は8節点厚肉曲面シェル要素を用いた。解析モデルの要素分割は鉛直方向10mm、水平方向10mm間隔を基準とした。荷重は上フランジ中央部に鉛直方向に強制変位を漸増させ載荷した。腐食による腹板の板厚減少量は要素の板厚を変化させ考慮した。
解析より得られた結果を検討した結果、水平補剛材近傍腹板腐食タイプでは，腐食の進行状況により、せん断座屈時の水平補剛材の位置における支持形態が変化し、例えば腐食損傷亀裂が全長に亘って生じた場合の腹板の支持条件は4辺単純支持条件から3辺単純支持1辺自由の境界条件に移行し，せん断座屈強度が低下することが明らかとなった。
下フランジ近傍腹板の腐食が進行するタイプの解析モデルでは、腐食が進行し下フランジ溶接部に最終的に亀裂損傷が生じた場合、斜め張力場の幅は大きく変化しないが、下フランジに位置していた下フランジのアンカー位置が全て垂直補剛材部分に移行し、せん断耐荷力が低下することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，鉛直及び水平補剛材の腐食断面欠損及び腐食亀裂損傷タイプが実腐食減厚分布を有する鋼プレートガーダー腹板のせん断強度特性に及ぼす影響を解明するため，腐食断面欠損及び腐食亀裂損傷を想定した有限要素解析モデルを作成し，弾塑性有限変位理論に基づくパラメトリック耐荷力解析を行った．解析より得られた結果より，腹板のせん断座屈強度と斜め張力場によって評価されるせん断強度について詳細に検討を行った．よって、計画通り研究の進捗状況は概ね順調に進展しているものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの実験結果及び解析結果を総合的に検討を行い、水平補剛材の腐食断面欠損及び水平補剛材と腹板接合部の腐食亀裂損傷、下フランジと腹板が同時に腐食断面欠損及び腐食亀裂損傷した場合を想定し、補修・補強方法（当て板ボルト工法、高強度鋼板接着補強工法、腹板対角方向への補剛材接着補強工法との併用、FRP接着補強工法等（ボルト併用方式を含む））を提案し、実腐食鋼I桁を用いて実物大供試体に補修・補強を施し、耐荷力実験を行い、更に、上記弾塑性有限変形理論に基づいた解析手法を用いて耐荷力解析を行い、補強により必要性能が回復しているか実験及び解析的に確認を行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）
当初本研究で得られた成果を学会で発表する予定であったが、それを次年度に変更したのが主な理由である。なお、旅費は物品費（ゲージ購入）に充当したが、少額の残額が生じた。
（使用計画）
次年度使用額は実験等の物品費として使用する予定である。
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