| 研究課題/領域番号 |
15K06201
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| 研究機関 | 豊田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
川西 直樹 豊田工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (60300589)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 耐震設計 / コンクリート充填橋脚 / 有限要素法 / 繰り返し載荷 / 高軸力 |
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| 研究実績の概要 |
研究対象としている鋼製橋脚はコンクリート充填されているものが事実上多いため，平成２８年度はコンクリート充填された鋼製橋脚に検討対象とし実験およびFE解析により検討を実施した．また，コンクリート充填橋脚に高軸力が作用する場合の耐震性能の評価が未解明であったため，高軸力が作用する場合についても検討対象とした．また，これまでコンクリート充填橋脚に対する想定外の大地震に対する耐震性能の評価方法も確立されておらず，さらに，現行の耐震設計法にも課題や問題についても整理することとした．
これらの検討からつぎの知見が得られた．(1)提案したFE解析法によるとCFT柱の終局状態までの実験での繰り返し挙動を精度よく再現できることを検証した．(2)Pushover解析結果と一方向繰り返し載荷の結果から，無充填に比べCFTの方が最大耐力や変形能が上昇するが，この傾向は細長比が小さく，軸力比が大きい場合に顕著である．さらに，ポストピークでの荷重低下量は少なくエネルギー吸収性能に優れる．ただし，繰り返しによる変形能の低下は大きく，とくに細長比と軸力比が小さい場合に顕著である．(3) 細長比の大きなケースでは，軸力比の増加によりCFT柱の最大耐力は低下する．これは，軸力比と細長比の増加でCFT柱の付加曲げの影響が顕著になり，基部セグメントの曲げモーメントが最大値に達する前に構造不安定が起きたためである．
さらに，CFT柱の終局限界を水平荷重のピーク点とする現行設計法の考え方に対し，理論的にその問題点を明らかにし，CFT柱の高さhと軸力Pが大きくなると，付加曲げによるモーメントの増加のみを考えるだけでは不十分であり，構造不安定により終局限界に到達することを考慮することが不可欠であることが分かった．
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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
検討対象を当初は無充填の鋼製橋脚と考えていたが，現行の鋼製橋脚の多くはコンクリート充填された鋼製橋脚であることと，コンクリート充填橋脚の地震時における力学挙動が明確に解明されていないため，適切な耐震性能評価方法自体が確立されておらず，大地震による損傷を評価する手法自体も全くないのが現状であるため，コンクリート充填橋脚の適切な耐震性能評価を確立するのが社会的にも重要であることから，検討対象をコンクリート充填橋脚とした．
本研究の主な目的は，１）大地震地震時の橋脚の損傷の適切な評価方法の確立，２）その評価に基づいた大地震の橋脚損傷時の急速補修工法の提案にある．現状１）の検討にやや時間がかかっている．これはコンクリート充填橋脚の力学挙動には学術的にも未解明な点が多く存在し，さらに，設計パラメータが無充填橋脚に比べ多いため，検討に時間を要すためである．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで実施してきた実験結果とＦＥ解析結果を整理することで，コンクリート充填された鋼製橋脚についての大地震時における損傷の評価方法を確立し，さらに，この知見を現行の耐震設計法に十分反映できるよう得られた知見を整理する．
つぎに，大地震後の損傷度に対して修復の必要性などについての知見を活用して，修復の必要性がある場合に対して，適切で迅速な補修工法（急速補修工法）を提案し，その効果を実験等により検証する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現行一般的な鋼製橋脚のタイプとしても用いられるコンクリート充填型の鋼製橋脚の耐震性能評価方法の確立に時間がかかり，本研究の主目的のひとつである急速補修工法に関する実験および数値解析による検討がやや遅れたためである．
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| 次年度使用額の使用計画 |
コンクリート充填型の鋼製橋脚の耐震性能評価方法確立と急速補修工法に向けた実験の実施のための試験体および試験に必要なセンサーの購入とＦＥ解析による解析速度向上のための計算サーバーの購入を予定している．
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