2014 Fiscal Year Annual Research Report
水分子準平衡モデルに基づく大型ＲＣーＰＣ社会基盤構造の長期動態予測
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23226011
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
前川 宏一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80157122)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
半井 健一郎 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10359656)
牧 剛史 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60292645)
千々和 伸浩 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80546242)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | コンクリート構造 / 過剰たわみ / 準平衡 / クリープ / 乾燥収縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・中規模中空プレストレストコンクリート模型の自然環境暴露試験を継続し、コンクリート中の水分変動と季節変動との関連、連動するコンクリートの変形と応力緩和を継続して計測し，数値解析モデルの検証を行った。本年度は特に2013年度末に火災で損傷したセンサー、計測器復旧を最優先として活動した。復旧が進む中で当初予想を超える内部損傷が発生していたことが明らかになり、復旧に時間を要したものの、計測システムが完全復旧したことを確認し、計測を再開した。基本システムの復旧が完了した上で、今後予定している中空部温湿度制御によるたわみ制御の可能性検証実験のためのシステム補修・再構築を行った。
・遅れせん断破壊が疑われる地中ダクトの斜めせん断ひび割れの検出を目的とした非破壊検査および微破壊検査を実施した。その結果、数値解析結果から予見された位置において、せん断ひび割れを発見することができた。採取した地盤データ、建設からの経過時間などの情報を基に計算した結果と実測したたわみ量もおよそ符合することを確認した。
・二相モデルをベースとして、ひび割れ中の水分移動に関して整備してきたモデルを、アルカリ骨材反応、鋼材腐食反応に応用し、構造物の残存性能の評価システムを開発した。これは化学反応によって生じたゲルが構造物に与える損傷について、時間当たりゲル発生量、ゲル粘性、ひび割れ幅や空隙径を基に膨張圧を算定するものである。これらの劣化に伴って損傷がした状態での静的耐荷力，疲労強度、損傷モードの変化に着目した検討を行った。
・数値解析システムを既存構造物に適用することを目し、橋梁床版を対象に開発されたPseudo-cracking法の一般構造物への応用展開を進めた。また橋梁床版の疲労寿命の算定の高精度化のために、水分子準平衡モデルの橋梁床版解析への組み込みを行った。
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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
2013年度末に発生した火災により、中規模中空プレストレストコンクリート模型を用いた実験試験体、計測システムが被災し、実験計画に大きな遅れが生じた。復旧においては、センサーの応答確認、延焼してちぎれたケーブルの同定・再結線、計測機器の動作確認・交換、被災したPC鋼棒を補修するための梁の一時受け替え、計測コンテナの修繕、再度の火災発生を想定した配線方法変更など、設置の数倍の時間を要したものの、約半年の遅れの範囲で研究再開に漕ぎつけることができた。特に今回の一連の計測はコンクリートの時間依存変形に着目した研究であり、時間的な遅れを挽回する手立てがないため、火災による遅延を半年に収められたことは、研究計画遂行へのダメージを軽減できたと評価している。
遅れせん断破壊に関する検討では、これまでの積み上げてきた検討成果に基づいた順当な成果が得られてきたと考えている。事前解析によるエリアの絞り込みや、解析結果に関する議論で醸成された現象機構の理解が、限られた時間内で広範なエリアから事例箇所の特定を可能にした。
二相モデルをベースとするアルカリ骨材反応、鋼材腐食による損傷評価システムの構築、並びに橋梁床版解析への水分子準平衡モデルの組み込みについても順調に進行している。水を含めた各種粘性体の空隙やひび割れ中の動態をモデル化することで、複合劣化を統一的に取り扱う基盤が形成されつつあり、次年度以降はこれらのシステムを積極的に活用して、各種現象の解明を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
・内空温湿度操作による構造物の変位制御の可能性を検討すべく、中規模プレストレストコンクリート試験体の内空温湿度操作を行い、コンクリート内の熱力学状態の変化とそれに伴う上下フランジのひずみ応答を計測する予定である。数値解析モデルにおいて同事象の再現を行うことでモデルの精度検証を図るとともに、同モデルを用いて数値シミュレーション上に再現した実橋モデルに対して内空環境制御操作相当の条件を与え、長期たわみ制御の効果を検討する。
・遅れせん断破壊について、2014年度の成果からほぼその確証が得られた。今後はその発生条件を数値解析によって明らかにするとともに、今後の時間経過に伴う耐荷・耐震性能の変化を数値解析から評価し、今後の維持管理方策の提案を行う。
・本年度水分子準平衡モデルの組み込みを完了した橋梁床版解析システムを用い、材料や施工、環境作用などの諸条件が橋梁床版の余寿命に与える影響について定量的な評価を行い、新設床版の設計・施工や維持管理における留意点としてとりまとめる。
・ひび割れ以降の物質移動を考慮したアルカリ骨材反応モデルや鋼材腐食反応モデルを用い、複合劣化に伴う一般構造物の残存性能を経時変化を数値解析によって評価し、設計一般で用いられている経年劣化曲線と比較することで維持管理の更なる合理化を図る。
・液状水の浸入が、合成桁構造の鋼-コンクリート接合部の定着性能や、腐食ひびわれを有する鉄筋定着部の定着性能に与える影響について実験・解析から明らかにし、既設の構造物の残存性能の再評価を行う。
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[Journal Article] Long-Term Serviceability and Risk Assessment of Shallow Underground RC Culverts and Tunnels2014
Author(s)
Kunieda, M., Zhu, X., Nakajima, Y., Tanabe, S., Maekawa, K.
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Journal Title
Proceedings of the 1st Ageing of Materials & Structures 2014 Conference,
Volume: -
Pages: 376-383
Peer Reviewed
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