2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced strengthening technique for steel structures using externally bonded FRP members
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21K04238
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中村 一史 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (70264596)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 補修・補強 / FRP部材 / 鋼構造物 / 接着接合 / 耐久性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は，データの蓄積の観点から初年度から取り組んできた，(1)鋼部材との接着接合部の強度，耐久性に関する検討を継続して行った．当て板接着した板曲げによるはく離寿命の検討結果より，静的強度が高いほど，疲労強度・寿命も増加する傾向を踏まえ，接合用強化材を用いない真空含浸成形・接着の方法を考案し，静的試験を行った．その結果，静的はく離荷重が18%増加することが確かめられ，疲労耐久性の向上にも寄与することが示唆された．クリープ試験では，持続荷重，温度をパラメータとして検討を継続した．高温促進試験による長期クリープ試験より，20℃換算で約550年相当のクリープ破壊のデータを取得するとともに，既往の研究におけるマスターカーブに近似する結果を得た．
さらに，(2)補修・補強に必要なFRP部材の積層構成・断面剛性の検討，(3)典型的な損傷をモデル化した鋼部材による効果の検証を遂行した．まず，軸力を受ける部材については，鋼橋の効率的な耐震補強に向けて，ブレース材の座屈を抑制してエネルギー吸収を図るためのCFRP座屈拘束材の検討を行った．CFRPの積層構成を検討して試験体を試作し，正負交番の漸増繰返し載荷実験を行って，その妥当性を実験的に検証した．次に，軸圧縮力と曲げモーメントを受ける部材については，座屈損傷を受けた円形鋼製橋脚のCFRP接着による耐震補強を検討した．エネルギー吸収を最大化するためのCFRPの配向をパラメトリックに検討して，±45°方向の配置を提案した．さらに，曲げモーメントとせん断力を受ける鋼桁のCFRP接着補強について解析的な検討を行った．その結果，過年度の実験による試験体の耐荷力を，十分な精度で評価できるモデル化の手法を提示した．また，CFRPのはく離進展を評価するためのモデル化を解析的に検討した．その結果，要素サイズに応じたはく離の構成則を提示した．
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