2020 Fiscal Year Research-status Report
火災による熱履歴を受けた鋼・コンクリート合成桁橋の疲労耐久性
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20K04673
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大山 理 大阪工業大学, 工学部, 教授 (70411410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今川 雄亮 大阪工業大学, 工学部, 講師 (00804121)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 橋梁火災 / 熱履歴 / 疲労耐久性 / 弾性合成理論 / フレキシビリティ定数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本の大都市圏を支えている交通ネットワーク網に甚大な影響を与える災害リスク，特に，橋梁火災に対して，火災による熱履歴を受けた橋梁の安全性について総合的な評価方法については構築されておらず，損傷状況や安全性について適確に判断がなされていないのが現状である．
そこで，研究代表者は，橋梁火災に対して，本学の八幡工学実験場・構造実験センターの設備での実験や解析ソフトを活用して研究を遂行してきた中で，建設頻度の高い鋼・コンクリート合成桁(以下，合成桁と略記)を対象に，火災による鋼桁および鉄筋コンクリート床版内の受熱温度把握や桁の耐荷力に関して評価を行ってきた．そこで，本研究では，後に重要となる交通を再開した際の力学特性，特に，火災の熱により亀甲状のひび割れが生じるなどの損傷が見られる鉄筋コンクリート床版を有する合成桁の疲労耐久性に関して新たに解明することを目的としている．
令和2年度は，主に，熱履歴が鋼桁と床版との合成効果に及ぼす影響を明らかにするための数値解析を行った．その手法は，鋼桁と床版との間にずれが生じるという仮定の下で，弾性合成理論に基づくものである．解析の結果，床版内温度の上昇とフレキシビリティ定数の増加に伴い，鋼桁および床版の分担軸力は低下，鋼桁の分担曲げモーメントは増加，床版の分担曲げモーメントは低下する傾向が見られた．さらに，頭付きスタッドの配置間隔が600mmにおける常温時と火災温度700℃，時間90分の火災を受けた場合の鋼桁上縁の応力度を比較すると，常温時の約2.1倍大きくなることが明らかになった．
あとは，版理論に基づいて，加熱による曲げ剛性の低下を考慮した変位式の誘導を行った．
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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
令和2年度の研究計画は，当初，【版試験】の実施と【桁試験】の予備検討を挙げていた．しかし，新型コロナウイルス感染拡大防止の観点から，【版試験】の実施は出来ていないが，版理論に基づいて，加熱による曲げ剛性の低下を考慮した変位式の誘導を行うことに注力した．
一方，【桁試験】の予備検討は，合成桁の熱伝導解析に加え，令和3年度に実施予定であった既存の弾性合成理論に，本研究室で以前に行った加熱冷却後の頭付きスタッドのずれ定数と加熱冷却後の常温時における鋼，コンクリートの弾性係数の影響を考慮した解析式の誘導を行い，上述の研究実績に記した結果を得ることができた．
以上より，令和2年度の研究計画を達していない内容もあるが，令和3年度の研究計画の一部を前倒しして実施したため，最終，『おおむね順調に進展している』と判断致しました．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度，【桁試験】は，予定通り，熱伝導解析および弾性合成理論より得られた結果に基づき，供試体の検討を行い，製作(2体)までを行う．
なお，当初は，【版試験】と【桁試験】を分けて実施することを考えていた．しかし，構造体としての性能評価を行うに際し，本供試体はコンクリート床版を有するため，この供試体を用いて，【版試験】の評価も併せて行うことを考えている．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大防止の観点から，【版試験】の実験を遂行することが出来なかった．次年度使用額は，【桁試験】の桁製作費用の一部に充当する予定である．
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