仮支柱等を必要としない腐食高力ボルト摩擦接合継手部のレトロフィット工法の開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04582
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 山口 栄輝 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (90200609)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高井 俊和 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00759433)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 高力ボルト摩擦接合継手部 / 腐食 / 重ね板補強 / コネクタ要素 / すべり荷重

Outline of Annual Research Achievements

腐食した高力ボルト摩擦接合継手部では，高力ボルト取り換えと添接板補強を行う必要がある．仮支柱等を設置すれば安全な工事を行えるが，工事費が大きくなる．そこで本研究では，仮支柱等が不要なレトロフィット工法を検討した．
現在では，ボルト継手部を精緻にモデル化しての解析も可能である．しかし，計算負荷が大きく，適用性には限界がある．より簡便な解析を行うため，コネクタ要素の適用を検討した．片側3行2列の摩擦接合継手部を対象に，精緻なモデルとコネクタ要素によるモデルで解析し，さらに載荷試験を行なった．その結果，コネクタ要素解析の有効性を検証することができた．
次いで，実構造を参照して構築した，片側23行4列の腐食高力ボルト摩擦接合継手部を対象に，コネクタ要素解析で検討した．レトロフィット工法としては，ボルト取り外し，重ね板補強，ボルト設置を，小領域ごとに順次行うこととした．ボルト取り外しに伴い，継手部のすべり荷重が低下する．低下した荷重が設計荷重を下回ると，そのボルト取り外しは許容できない．
下側添接板は補剛材が設置されているため，5枚の板に分かれている．各板は4ないし5行のボルトを有している．本研究では，この5枚の板を，１枚ずつ順次，補強していくこととした．まず１行ずつボルトを取り外して添接板を補強することとし，補強する板の順序，各板の中でのボルト取り外し順序を検討した．種々のパターンを考慮した結果，継手中央部の板から工事に取り掛かり，板の中央部からボルトを取り外すパターンの安全余裕が最も大きかった．
作業効率向上には，複数行のボルトを取り外して，添接板補強する方がよい．そこで，複数行のボルトを取り外して検討した．その結果，継手中央部の板でも，5行のボルトを取り外すとすべり荷重が設計荷重を下回ったが，2行ないし3行のボルト取り外しであれば，安全性が担保されるという結果が得られた．