| 研究課題/領域番号 |
15K18109
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| 研究機関 | 明石工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
三好 崇夫 明石工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40379136)
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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 | 圧延桁橋 / 桁端支点部 / 腐食 / 断面欠損 / 残留応力 / 再分配挙動 / 変形挙動 |
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| 研究実績の概要 |
圧延H形鋼の両端に支点上補剛材と載荷点補剛材を取り付けたsp.2供試体と，圧延H形鋼の一端に支点上補剛材のみを溶接したsp.1供試体を製作した．さらに，材料特性値を把握するため，両試験体の製作に用いた鋼板の引張試験を実施した．同試験から，いずれもSS400の特性値を満足していることが確認された，
sp.1供試体に関しては直ちに腹板，支点上補剛材の初期たわみと残留応力計測を実施し，sp.2供試体に関しては，初期たわみとひずみの初期値を計測後，板厚の39，72と100%と段階的に断面欠損を導入し，その過程のひずみと面外変位を計測した．各供試体とも，最終的にひずみゲージまわりを放電ワイヤ加工機によって小片に切断して解放ひずみを計測した．残留応力は桁高方向成分について計測した．初期たわみと面外変位は，腹板と支点上補剛材について計測した．断面欠損はsp.2供試体の桁尻の腹板下端部にフライス加工によって導入した．
初期たわみと面外変位の計測結果から，その最大値は，sp.1，2供試体とも道路橋示方書に規定されている製作精度は満足していることが確認された．また，断面欠損過程では，桁尻の腹板に顕著な面外変位の変化が生じたものの，それ以外では殆ど変化は認められなかった．
残留応力計測結果によれば，各試験体とも初期状態では，支点上補剛材等の溶接部では引張，それ以外では自己平衡系をなすような圧縮の残留応力分布形状を呈していた．sp.1供試体に関する計測結果から，支点上補剛材の溶接による残留応力は，径間側に引張残留応力分布幅の5倍の範囲でほぼ0に収れんした．sp.2供試体の計測結果から，腹板桁尻では断面欠損の導入によって残留応力が圧縮から引張側に顕著に推移し，支点上補剛材溶接部では僅かながら圧縮側に推移したことから，残留応力の再配分挙動が認められた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
申請時の計画では，平成27年度は圧延桁端支点部に見立てた供試体を製作し，その残留応力と初期たわみの計測を行うとともに，同供試体を用いて腐食を模擬した断面欠損過程における残留応力再配分や変形挙動を把握するための実験を行い，平成28年度は圧延桁端支点部に腐食に伴う断面欠損を導入した供試体を製作して，載荷実験によって同部の残存強度について実験的に調べる予定であった．しかしながら，昨年度，供試体の製作ミスが判明したため，平成28度は，新たに供試体を製作し直して，平成27年度に実施予定であった実験を実施したため，概ね1年遅れで研究が進行している．断面欠損パターンとしては，当初は複数のパターンを設定していたが，放電ワイヤ加工機を用いた試験体の切断や，フライス加工に予想以上の時間を要したため，結果的には腹板の桁尻下端に断面欠損を与えた場合の1パターンの試験しか実施できていない．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は，平成28年度に実施予定であった，圧延桁端支点上に腐食に伴う断面欠損を導入した供試体を用いて，載荷実験によってその残存強度を調べる予定である．当初計画では，残存強度を調べるために３点曲げ実験を行う予定であったが，腐食損傷を有するプレートガーダー橋の桁端支点部の残存強度に関する既往の研究によれば，支点直上に集中荷重を載荷する方法によって安全側に支点部の強度を評価できるとされていることから，載荷方法を支点直上載荷に変えて検討を行う予定である．また，昨年度実施した計測結果によれば，支点上補剛材溶接部の引張残留応力分布幅の概ね5倍の範囲で桁高方向残留応力はほぼ0に収れんするため，供試体の長さについても，支点上補剛材取り付け点から腹板厚の12倍強の長さを左右に確保したものに変更する予定である．
昨年度実施できなかった断面欠損過程における残留応力の再分配挙動，変形挙動の計測についても，上記の残留応力分布性状が把握できたことから，長さを短縮した供試体を製作し，同供試体を用いて計測を行う予定である．昨年度の計測では，供試体が長いため，フライス加工が困難な場合や，放電ワイヤ加工においてもかなりの時間を要する要因となったため，長さの短縮によってかなりの作業速度向上が期待されることや，支点上補剛材への断面欠損の導入も可能となる．断面欠損パターンとしては，支点上補剛材下端の欠損のパターンを追加する予定である．
以上の実験的検討とは別に供試体をソリッド有限要素でモデル化し，断面欠損過程における残留応力再分配挙動や変形挙動について解析的な検討も行う予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画では，本年度は載荷供試体と引張試験片，ひずみゲージ等の消耗品の購入と変位計等のセンサ類の購入を行う予定であったが，平成27年度実施予定の断面欠損過程における残留応力計測実験が業者の供試体の製作ミスによって１年遅れて本年度実施することとなったため，平成28年度は供試体の製作費用として750,000円を支出した．なお，平成27年度は供試体の製作費用は支払わず，実験に必要なひずみゲージ等の消耗品合計218,721円分を購入したのみである．供試体へのひずみゲージ貼付に際して，ミルスケールの除去に動力ツールを使用しなければかなりの時間を要することが判明したため，ハンドグラインダーと関連する消耗品を（砥石とコーン等）を合計49,604円分購入した．よって，平成28年度の支出額は750,000円+49,604円=799,603円となった．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用額は，平成28年度実施予定であった，断面欠損を有する圧延桁端支点部の載荷実験における供試体の製作，ひずみゲージ等のセンサ類の購入に充てる予定である．
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