| 研究課題/領域番号 |
23K04016
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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 | 呉工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
河村 進一 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 教授 (70315224)
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| 研究分担者 |
黒川 岳司 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 教授 (50325148)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 洪水 / 流体力 / 橋梁 / 数値流体解析 / 水槽実験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，近年の豪雨災害で問題となっている計画高水位を越える洪水による橋梁の流失被害に関して，構造（橋）－流体（水）の連成系として数値シミュレーションを行って，洪水時の流体力を推定し，橋梁被害を防止・低減しようとするものである。地形と構造物を一体的に扱えるよう測量用ドローンによる橋梁形状および河川地形の詳細な計測，橋脚－橋桁－河川を含む数値解析モデルの構築と数値流体解析による橋梁周辺流れと流体力の評価，模型を用いた水槽実験により行う。これらの結果から，橋梁工学および河川工学の両方から計画高水位を越える洪水時の流体力の評価を行い，橋梁流出被害低減策を提案する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、近年の豪雨災害で問題となっている計画高水位を越える洪水による橋梁の流失被害に関して，構造（橋）－流体（水）の連成系として数値シミュレーションを行って，洪水時の流体力を推定し，橋梁被害を防止・低減しようとするものである。
2023年度は、(1)地形と構造物の3Dデータ取得、(2)数値シミュレーションソフトウェアの整備、(3)単純な形状のモデルを使用した水槽実験を計画した。
(1)地形と構造物の3Dデータ取得に関しては、測量用ドローンと3Dレーザースキャナによる橋梁形状および河川地形の詳細な計測を計画したが、ドローンの調達に時間がかかったこともあり、現地調査を着手できなかった。測量用ドローンと航行支援ソフトウェア、写真測量用ソフトウェアの整備は年度内に完了し、呉高専所有の3Dレーザースキャナと合わせて、対象橋梁周辺の地形の３次元計測と橋梁の細部形状計測を行う準備ができている。
(2)橋脚－橋桁－河川を含む単純な形状の数値解析モデルのメッシュ構築と数値流体解析による橋梁周辺流れと流体力の評価のための自作プログラムのカスタマイズ、特に橋梁に洪水流を対象とするために水面を表現できる界面捕獲法（VOF法）のチューニングを行った。また、市販数値流体解析ソフトとの比較を行った。
(3)近年も流失被害がある鉄道橋の2主桁開床プレートガーダー橋の模型を製作し、上流側主桁に設置するフェアリングの効果について、水槽実験により主桁に流体力の検討を行った。フェアリングを設置することにより、流体力の最大値がわずかに減少することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
7月末に購入予定であった測量用ドローンの機種変更が必要となり、12月末に購入できたが、新規購入のドローンの操縦訓練や操縦用ソフトウェアの訓練に時間を要したため、対象橋梁の現地調査が未実施である。そのため、現地調査の結果に基づく実橋梁周辺の3Dデータ取得ができていないため、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
1年目に未実施の対象橋梁の現地調査を8月末までに実施して、橋梁周辺の3Dデータ取得を行う。3Dデータの取得に関しては半年遅れとなるが、2年目終了までに当初の計画の内容を実施可能と判断している。
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