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鋼橋部材の疲労強度は、溶接継手部を単純な形状にモデル化した試験体に直応力を繰返し作用させた疲労試験の結果を基に求められている。しかし、鋼橋内において疲労損傷事例が報告され、また疲労設計上の弱点となるI断面プレートガーダー橋の主桁ウェブ・横桁フランジ交差部では、主桁の面内曲げに起因する主桁ウェブ応力に加えて、横桁の荷重分配作用による横桁フランジ応力が作用する2軸応力場となる。さらに、主桁ウェブでは、荷重の位置によりせん断応力の方向が反転し、主応力方向が変化するという特徴もある。当研究では、2軸応力と主応力の変化を考慮した主桁・横桁交差部の疲労強度評価方法を構築することを目的としている。
本年度行った研究の内容は以下のとおりである。
(1)横桁フランジが主桁ウェブに接合された溶接継手部のモデル化による継手形状の違いが疲労強度に及ぼす影響について、疲労試験と有限要素応力解析を行うことにより検討した。その結果、横桁フランジ端部のコーナーが丸みを帯び、この部分の止端部曲率半径が他の溶接部よりも大きいために、モデル試験体と十字継手試験体の応力集中係数と疲労強度に顕著な差は生じないことを明らかとした。
(2)横桁フランジ溶接部の疲労強度に対する2軸荷重の影響について検討し、その影響は主桁ウェブ溶接部よりも大きいこと、この原因が主桁ウェブ応力による横桁フランジ溶接部近傍の応力の増加と応力の2軸性にあることを示した。
(3)主桁ウェブ溶接部の疲労強度に対する主応力方向変化の影響を明らかにする目的で、2軸疲労試験を行った結果が述べた。そして、主応力方向の変化の影響は亀裂発生位置での最大主応力とその方向の最小応力の差で評価できることを示した。
(4)これまで確立することが困難とされてきた主桁・横桁交差部の疲労強度評価方法が提案し、それを用いた疲労照査例を示した。
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