2013 Fiscal Year Research-status Report
腐食劣化した高力ボルトの残存軸力評価法の確立を目的とする解析的検討
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25820211
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
田井 政行 木更津工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (70646596)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有限要素法解析 / 腐食減肉 / 残存軸力 / 局所変形 / 減肉形状 |
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| Research Abstract |
本研究では，鋼橋の腐食部位の中でも腐食劣化速度が著しく速く，腐食劣化状況によっては橋の安全性が損なわれる危険性の高い摩擦接合型高力ボルト継手部の高力ボルトを対象とし，腐食劣化した高力ボルトの残存軸力の評価を行うことを目的としている．検討に当たっては有限要素法解析を用いた．
本年度は，まず腐食減肉に伴う残存軸力低下を再現できる解析モデルの提案を行った．提案した解析モデルでは，ナット部やボルト軸部に加え，座金や添接板，母材をSolid要素を用いてモデル化した．さらにナット部とボルト軸部の間のネジ山のモデル化も行い，それぞれの要素の間に接触を定義した弾塑性有限要素解析を行った．既往の研究で行われた新材の高力ボルトの人工減肉に伴う残存軸力測定結果と解析結果を比較し，本解析モデルを用いることで，減肉に伴う残存軸力低下を概ね再現できることを示した．次に提案した解析モデルを用い，腐食減肉に伴う高力ボルトの残存軸力低下メカニズムの検討を行った．解析結果より，減肉に伴う高力ボルトの残存軸力の低下の要因は，座金近傍のナットやボルト頭部の局所変形及び添接板の孔周辺の局所変形に伴う座金の回転変形であることを明らかにした．現在は実腐食した橋梁から採取した高力ボルトの腐食減肉形状を分析し，腐食減肉形状が残存軸力に及ぼす影響の検討を行っている．具体的には，高力ボルトの実腐食減肉形状を，『一様型』，『台形型』，『逆台形型』，『砂時計型』の4つに分類できると仮定し，それぞれの形状が残存軸力に及ぼす影響及び減肉形状を考慮した残存軸力評価法の検討を行っている．この問題については，平成26年度に引き続き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
腐食劣化した高力ボルトの残存軸力を評価できる解析モデルを提案し，その妥当性を既往の研究結果より示した．また，提案した解析モデルを用いて，減肉に伴う軸力低下メカニズムを明らかにしており，高力ボルトの腐食減肉に伴う残存軸力評価法の提案につながると考えている．さらに減肉形状が残存軸力に影響を及ぼすことが解析的に示されており，次年度は形状の影響を考慮できる評価パラメータの検討を行い，残存軸力評価法の提案へとつなげる予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究として，腐食減肉形状が残存軸力に及ぼす影響の検討を目的に，実橋にて見られた腐食高力ボルトの減肉形状を模擬した有限要素法解析を行う．また，ナット部だけでなくボルト頭部の腐食にも着目し，ナット部・ボルト頭部の両側が減肉した場合の評価手法についても解析的に検討を行う．これらの結果より腐食した高力ボルトの残存軸力評価法の提案を行い，実腐食した橋梁より採取した高力ボルトの残存軸力測定結果と比較してその妥当性を検証する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予定していたワークステーションとは異なる仕様のものを導入したため．
当初の予定とことなるパラメータも検討する必要があることが明らかとなったため，その解析結果の保存用のメディア等に用いる予定である．
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