2020 Fiscal Year Research-status Report
リアルタイムハイブリッド実験による極低温環境下の免震橋梁の地震応答の解明
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19K15069
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
齊藤 剛彦 北見工業大学, 工学部, 准教授 (70646984)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高減衰ゴム支承 / 温度依存性 / ハイブリッド実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，リアルタイムで載荷したときの支承の内部温度の上昇を検討するために，事前にハイブリッド実験を行い，その応答変位データを命令波形として載荷装置に入力することで，供試体をリアルタイムで載荷する実験を行った．現状の仮動的実験とリアルタイム載荷を比較すると，支承の変位は概ね同じとすることができた．そのときの荷重はリアルタイム載荷の方が大きくなった．これは支承の速度依存性により剛性が大きくなっているためと考えられる．この実験は+23℃の温度条件で行ったが，内部温度は，仮動的実験では最大でも1.3℃しか上昇しなかった．しかし，リアルタイム載荷では4.0℃上昇した．この結果，実際の地震時の内部温度の上昇量をある程度解明することができたと考えている．
つづいて，解析モデルを変更して，支承がより大きな変形をすることを想定した実験を行った．ここでは，道路橋示方書で支承の限界性能とされているせん断ひずみ250%になるように解析モデルと入力地震動を設定し，常温と低温での応答の比較を行った．その結果，低温では支承の応答変位が小さくなった．これは低温でゴム支承の剛性が大きくなったためと考えられる．また，橋脚基部の応答塑性率は大きくなった．これは，支承のエネルギー吸収量では-20℃の方が大きいものの，支承の最大せん断応力が-20℃の方が大きいことから，橋脚に作用する荷重も大きく，塑性化が進行したのではないかと考えている．
さらに，実験システムのリアルタイム化に向けて，現行のプログラム，ハードウェア，ソフトウェアに着目し，構造解析部分の計算，載荷装置の応答速度およびそれらをつなぐ通信と統合プログラムの計算に分割して，それぞれの所要時間を検討した．その結果，載荷装置の応答よりも構造計算に多くの時間を要することがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度の結果では地震動による加振が進むにつれて支承の履歴曲線が変化することを応答解析に取り込むことができたものの，ゴム支承の履歴曲線の最大変位は剛性が大きくなる低温でも明確に小さくなるわけではなく，大きな履歴曲線を一度描く，従来の地震応答解析から想定される結果とは異なるものであった．これについて解析モデルを変更して実験したところ，低温時にはゴム支承の変位が小さくなる，従来の地震応答解析から想定される結果となった．この，新たな解析モデルの作成に時間がかかったことが主な要因である．
システムのリアルタイム化の検討について，現行システムの所要時間や改善点は把握できたものの，システム改良には至っていないため，上記の進捗状況の区分とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は現行システムの結果から，支承の内部温度に着目した検討を行うことと，システムのリアルタイム化に向けた改良を行うこととの2つを実施する．
まず，支承のエネルギー吸収量と内部温度上昇の関係に着目し，現行システムでの内部温度上昇量の推定を検討する．
既存の一定振幅での載荷実験結果から支承のエネルギー吸収量と内部温度上昇量には相関があることが知られているため，その方法を地震応答解析に適用する．
併せて，リアルタイム載荷実験で得られた内部温度の実測値から，内部温度の推定方法の妥当性を検証する．
システムの計算速度の向上については引き続き，システムのプログラムコードを修正して，GPU計算に対応させ計算時間短縮の効果を測定する．その一方で，既往の研究でよく用いられているデジタルシグナルプロセッサーによるシステムについても検討する．
以上のように，現状のシステムで実験しゴム支承の温度依存性による地震応答への影響を検討するとともに，応答速度の影響，システムのリアルタイム化の検討を進める．
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| Causes of Carryover |
今年度はシステム改善に着手できなかったため，そのための備品や本実験を行うための備品，試験体の購入などに使用しなかった．また，新型コロナウイルス感染症により，研究打ち合わせや研究発表のための出張が取りやめになったため，次年度使用額が生じた．
次年度において，システムの改善のための備品や，本実験を行うための備品の購入などに使用する計画である．
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Research Products
(5 results)
