鋼橋主桁横桁接合部の疲労き裂に対する実用的診断手法の構築

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04237
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 村越 潤 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (60355881)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 鋼I桁橋 / 主桁-横桁接合部 / 疲労損傷 / 診断手法 / 疲労対策

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、鋼I桁橋の主桁-横桁接合部に発生する２次応力に起因する疲労き裂を対象として、橋梁点検データによるき裂の発生傾向の分析、実橋での応力計測及び橋全体系の応力・変形挙動の解析を行い、き裂が発生・進展しやすい構造・載荷条件を明らかにするとともに、効果的な疲労対策方法を提示することにより、実用的な診断手法の構築を目的としている。2022年度は、以下の２つの観点から検討を行った。
1)疲労着目部位の局部応力と橋全体系の変形挙動との関係性の把握
過年度に作成し、載荷試験結果の再現性を確認した鋼I桁橋の３次元立体FEMモデルを用いて、疲労着目部位の局部応力に関係の深い構造パラメータとして主桁と床版間の変形挙動に関する指標を分析し、両者の相対変形角に関するパラメータを明らかにした。同パラメータについては、橋上の活荷重載荷位置が異なる場合や、床版や主桁の剛性が異なる場合等に対して、疲労着目部の局部応力と高い相関関係にあることを確認した。
2)橋全体系挙動を踏まえた局部応力軽減のための疲労対策方法の提案
1)で提示した変形挙動パラメータを踏まえ、橋全体系の変形挙動が局部応力に及ぼす影響の観点から、き裂進展抑制のための対策として、a)橋全体系の剛性向上による変形抑制、b)局部的な変形拘束緩和、の２方法による局部応力軽減効果の分析を行った。その結果、橋全体系の剛性向上策のうち、床版の耐荷性能を向上させるための床版増厚が、床版の変形抑制の観点から局部応力軽減に効果的であることを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

疲労着目部位の局部応力に関連の深い、主桁と床版間の変形挙動に関する指標を示すことができ、また、橋全体系の変形挙動が局部応力に及ぼす影響の観点から各種疲労対策方法の評価結果が得られており、概ね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

予定どおり2023年度の研究を進める。具体的には、引き続き３次元立体FEMモデルを用いて、提示した変形挙動に関する指標の局部応力推定への適用性について分析を進めていく。また、汎用性の高い簡便な構造解析モデルに基づく変形挙動に関する指標と関連づけることにより、既設鋼I桁橋の様々な構造・載荷条件に対して、着目部位の局部応力の実用的推定方法や対策選定方法の検討を進めていく。