2013 Fiscal Year Annual Research Report
セメント系材料による農業用水路トンネルの合理的な補強工法の開発
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25292142
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
長束 勇 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (90379694)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 将幸 島根大学, 生物資源科学部, 准教授 (50293965)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水路トンネル / 補強効果 / 載荷試験 / 数値解析 |
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| Research Abstract |
載荷試験による補強効果については、JISモルタルにより作製した実物の1/4程度のトンネル覆工コンクリートを模した無補強供試体を分割エアーバック載荷装置にセットし、天端背面空洞の有無・大小の異なる条件下で破壊試験を行った。その結果、第一ひび割れ発生荷重については、天端背面空洞が無の場合は0.288MPa、空洞小（天端から左右に18°の範囲に空洞が存在）の場合は0.168MPa、空洞大（同様に左右に54°の範囲）の場合は0.126MPa、破壊荷重については、空洞が無の場合は0.320MPa、空洞小の場合は0.190MPa、空洞大の場合は0.126MPaと、空洞が大きい場合は第一ひび割れ発生後の耐荷力は期待できず、補強が必要であることが明らかになった。そこで今後は、補強による効果が大きいと考えられる空洞が大きい場合の補強について実験を行う予定である。
損傷を受けた水路トンネルを内面から補強した場合、その効果は剛性と強度の二つの面に現れる。そこで、載荷試験で損傷を与えた後にもう一度載荷した管の変形をフレーム解析で評価して、管の剛性がどれくらい低下しているかを調べた。その結果、構造全体の耐力があまり低下していない場合でも、ひび割れが生じた部位において剛性が局所的に大きく低下することがある、という結果が得られ、強度と同時に剛性を回復させるような設計の重要性が明らかになった。また同時に、補強部材が局所的に大きい変形をうける可能性が示唆され、大きい変形を受けても剥離しないような設計とすることが重要であることもわかった。HPFRCCやFRP格子筋による補強は、適切に使えばトンネルの剛性を回復させるうえでも有効であると考えられる。HPFRCCが主に圧縮を、FPR格子筋が引張を受けるような設計としつつ、局所的な剛性低下を補えるような補強形態について検討を行う予定である。
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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
FRP格子筋を用いたポリマーセメントモルタル（PCM）や、モルタルと補強用短繊維によって構成される複合材料（HPFRCC）を用いたセメント系材料による農業用水路トンネルの合理的な補強工法を開発するための載荷試験については、補強効果を確認できる試験条件の絞り込みができた。数値解析については、要素試験の結果を数値解析におけるパラメータとして表現することはできていないが、損傷を受けた構造物の解析を先行して実施することにより、重要なパラメータの絞り込みを行うことができた。全体的には、概ね計画通りの進捗であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
分割エアーバック載荷装置によるほろ形トンネルの補強効果については、当初の計画どおり、JISモルタルよりも物性値の劣るモルタルにて作製した供試体（実際のトンネルの物性値に近い供試体）や、既にひび割れが生じている供試体を補強した載荷試験を行い、その補強効果を調べる。数値解析による最適な補強工法を選択する手法の提案については、当初の計画では、数値解析による補強効果の表現に重点を置くこととしていた。補強効果の表現が重要であるという考え方に変化はないが、補強対象であるトンネルに生じた剛性低下を表現することが、当初の認識よりはるかに重要であることが明らかになった。今後はこの点を考慮して研究を進め、補強効果を適切に表現できる解析手法を開発したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入した精密万能試験機オートグラフの使用調整に時間を要したため，昨年度は圧縮強度試験が適正に行えるように機械調整をした．そのため，引張試験に対する機械調整は次年度に行うこととし，引張試験用治具は次年度に購入することとした．
上記の理由で述べたように，今年度に引張試験用治具を購入する．
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