2022 Fiscal Year Annual Research Report
計画高水位を越える洪水時の橋梁被災メカニズムとフェアリングによる流体力低減効果
| Project/Area Number |
19K04959
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Technology (KOSEN), Kure College |
|---|
Principal Investigator |
河村 進一 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 教授 (70315224)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有尾 一郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (50249827)
黒川 岳司 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 教授 (50325148)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 洪水 / 被災メカニズム / 数値流体解析 / 3Dレーザースキャナ / 水槽実験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，豪雨災害における被災橋梁の緊急調査結果と追加の調査をもとに被害の分析を行い，構造（橋）－流体（水）の連成系として被害発生メカニズムを解明し，橋梁被害を防止・低減しようとするものである。
洪水により橋桁に作用する流体力の評価を行うために，橋桁および橋脚の模型を用いて，橋桁に作用する流体力の計測を行った。水槽の水位を橋桁下端から橋桁上を越える5段階に変化させて，橋桁に作用する流体力の変化を計測した。2020年度に実施した開床式に主桁プレートガーダー橋の模型を基本形状とし，床版の有無および高欄の有無による流体力を実験的に求めた。また，水槽実験と同じ形状の流体解析モデルを作成し，OpenFOAMによる非圧縮粘性流体解析プログラムに，洪水流の水面を表現できる界面捕獲法（VOF法）を追加した気液二相流での非圧縮粘性流体解析プログラムを用いて，洪水流による橋桁周辺流れの数値シミュレーションを行った。水槽実験および数値流体解析から，高欄の有無により20%程度流体力が増加することが確認されたが，流木などによる高欄の閉塞により，さらに20%以上の流体力増加が見込まれたが，実現象とフルード数の相違などがあり，定量的な評価には至らなかった。
実際の橋梁周りの洪水シミュレーションを行うことを目的に，3Dレーザースキャナを用いて橋梁および周辺の地形の３次元計測を行い，橋脚－橋桁－河川護岸の点群モデルを作成した。比較的小規模の橋梁について，橋脚－橋桁－河川護岸の点群モデルから橋梁の3Dモデル作成と数値流体解析用モデルの構築を試みた。実橋梁の洪水シミュレーションによる流体力評価には，メッシュサイズ等の検討が必要である。
|
