| 研究課題/領域番号 |
20K04665
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
山尾 敏孝 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 名誉教授 (40109674)
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| 研究分担者 |
森山 仁志 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (50825495)
岩坪 要 熊本高等専門学校, 生産システム工学系ACグループ, 教授 (60290839)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 構造工学・地震工学 / 石造アーチ橋・石積み構造 / 数値解析 / 文化財 / 補修・補強 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
石造アーチ橋の歴史は古いが，代表的な損傷事例である壁石の孕みだしや中詰め材の特性が崩壊機構に及ぼす影響は未解明であり，2016年熊本地震では中詰め材の流出が崩壊の原因となった．また，石造アーチ橋の補修には文化財的観点から施工上の制約があるため，現在でも伝統的工法によってのみ行われているが，その補修効果の工学的な技術データは不明確である．このような背景を踏まえ，本研究では，損傷劣化した石造アーチ橋の耐荷能力と崩壊機構を数値解析と載荷実験により解明し，当時技術のみを用いる伝統的観点と現代工学を用いる近代的観点の２つの観点からから文化財価値を損なわない補修工法を提案することを目的とする．
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| 研究実績の概要 |
2023年度は，接着アンカー補強部の引抜実験に関する研究成果の公表，コア抜き片を用いた3点曲げ試験の研究成果の取りまとめ，既設石造構造物の使用石材の特性および接着アンカー補強の効果を推定するためのコア抜き片を用いた実験プログラムを開発した．また，接着アンカー補強部の数値解析に着手した．
石橋の振動実験については，壁石の孕みだし挙動および壁石形状の変更による孕みだし抑制方法を検討，その結果を公表した．
2024年度は，コア抜き片を用いた3点曲げ試験の研究成果の公表，接着アンカー補強部の数値解析の実施，壁石構造や石橋の数値解析の実施を行う予定である．また，中詰め材の種類が石造アーチ橋の崩壊機構に及ぼす影響について，実験的な検討も行う．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
和2年7月豪雨の発災および新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の拡大を受けて，当初計画より研究活動に遅れが生じたままである．数値解析の検討は，研究分担者の所属組織の異動や予算の制約を受け，2022年度末より実施しているものの，継続した検討が必要である．
石橋の振動実験は2022年度より開始できており，壁石の孕みだし挙動についての研究成果は取りまとめた．一方，中詰め材の種類が石造アーチ橋の崩壊機構に及ぼす影響については継続した検討が必要となっている．
要素技術の検討に関しては，接着アンカー工法により補強した石材の終局耐力評価式の検討，コア抜き片と非破壊指標を用いた既存石造構造物の材料特性および補強効果の推定手法の検討には取組んでいる．進捗しているものの，成果の取りまとめに時間を要している．
以上を踏まえ，本研究の進捗は「遅れている」と判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の目的は，①損傷劣化した石造アーチ橋の耐荷力と崩壊機構の解明すること，②崩壊機構を踏まえた補修・補強工法を，当時技術のみを用いる伝統的観点と現代工学を用いる近代的観点の両方から提案することである．
目的①については，中詰め材をパラメータとした壁石構造や石橋の振動実験，振動実験の再現解析，接触・摩擦バネのパラメータの同定，個別要素法や有限要素法を用いたパラメトリックスタディによる損傷程度・位置と耐荷力の関係の解明を行う．載荷実験は2022年度より開始し，継続して実施している．再現解析・パラメトリックスタディは2022年度～2024年度で行う．
目的②については，近代的工法としてエポキシ樹脂と鋼棒による接着アンカー工法を考えており，2020年度は埋込長・孔径等の構造諸元をパラメータとした引抜実験，2021年度には石種をパラメータとした追加実験をそれぞれ行った．2022年度からは補強後石材の終局耐力評価式および補強部の構造詳細の設計方針の検討，既設石造構造物の使用石材の特性および接着アンカー補強の効果を推定するための，コア抜き片を用いた性能評価試験方法の開発にも取り組んでいる．そのうち，2023年度については，純引張を受ける場合のコーン破壊と付着破壊の連成モードの耐力評価式を提案し，これにより，ほぼすべてのモードの耐力評価が可能となった．伝統的工法にはダボによる連結を考えており，石橋に使用可能な各種石材の性能試験（せん断試験等）やその数値解析を行うことで，ダボによる設計方法を確立する．
最後に，研究の総括として，伝統的・近代的工法により補修・補強した石橋模型の静的・動的載荷実験を行い，提案工法の効果を検証する．
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