| 研究課題/領域番号 |
18K13820
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
野口 恭平 京都大学, 工学研究科, 助教 (70802685)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 海塩粒子 / 飛来塩分 / 付着塩分 / 腐食 / 維持管理 / 数値流体解析 / 地上設置物 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的の１つは，地上への設置物によって橋梁断面周りの気流を変化させ，その結果として橋梁への付着塩分量を低減させることである．今年度は簡単のため，対象を矩形断面とした．地上設置物の効果の検討に先立ち，矩形断面と地面との距離が矩形周りの流れ場に及ぼす影響を調査した．数値流体解析（ＣＦＤ）によって，矩形と地面との距離を様々に変えつつ流れ場を算出したところ，地面が近づくにつれて，角柱上側の剥離剪断層が角柱から離れ，逆に下側の剥離剪断層は角柱に近づくことが明らかとなった．これは，角柱下方の空間の圧力が高まり，流れ場を全体的に押し上げることになるためと考えられる．
次に，地上設置物の影響について検討を行った．設置物も基礎的研究として矩形とした．同様にＣＦＤによって流れ場を算出したところ，設置物が矩形の下方に存在する場合は，先述の地面が近づく場合と同様に，流れ場が全体的に押し上げられることが判明した．また，上流側に設置物が存在する場合には，設置物の背後に矩形断面との兼ね合いで広い負圧領域が生じ，下向きの流れが生まれるため，上下両方の剥離剪断層が矩形から離れることが明らかとなった．さらに，地上設置物の寸法を様々に変化させたところ，設置物の流れ方向長さの影響は小さい一方，高さは強く影響することが判明した．最後に，塩分粒子の飛散解析を行ったところ，設置物が矩形断面の下方に存在する場合には，先述のように流れ場形状が変化した結果，矩形下面への付着が大きく抑制されることが明らかとなった．
なお，塩分粒子の大気中輸送および物体壁面への付着メカニズムを詳細に検討するために，矩形断面単独の場合の塩分粒子の飛散解析も併せて実施しており，塩分粒子の付着分布は粒径に依存すること，また，上流面だけではなく側面においても端部に付着しやすいことが明らかとなった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では，橋梁の腐食環境を改善させるための方策として，「Ａ．橋梁周辺の地面への構造物の設置による，橋梁表面に塩分が付着しにくい風環境の実現」，「Ｂ．熱で発生する上昇気流に伴う，桁間の換気による腐食環境の改善」の２つを対象としている．当初予定では両者を並行して実施する予定であったが，Ａの検討に集中して取り組むこととした．その結果として，Ａについては十分な成果が得られたと考えており，Ｂについても情報収集等は継続して行っていることから，全体としての進捗はおおむね順調であると判断される．
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| 今後の研究の推進方策 |
「Ａ．橋梁周辺の地面への構造物の設置による，橋梁表面に塩分が付着しにくい風環境の実現」については，平成３０年度の成果に基づき，さらに検討を進める．具体的には，対象形状を矩形断面から橋梁断面へと変化させ，複雑な形状の場合に単純な矩形断面の場合とはどのような違いが現れるかを明らかにする．また，地上設置物についても，矩形以外にも様々な形状を検討する余地があり，特に柵や金網のような，例えば高速道路の桁下空間の侵入防止に使われる形状を対象に，流れ場形状や塩分粒子の飛散特性に与える影響を検討する．
「Ｂ．熱で発生する上昇気流に伴う，桁間の換気による腐食環境の改善」については，自然風がない状態を想定し，ＣＦＤによって風速や圧力とともに温度に関する方程式を解くことで，地面に接する空気の温度変化と上昇気流の発生の程度を，地面の材料と色ごとに系統的に明らかにする．さらに，地面の部位によって材料と色を変えることで浮力に差をつけ，浮力が大きいほうから小さいほうへの上昇気流の循環を促し，桁間を換気させる．桁間への空気の流入量と流出入の合計が大きくなる条件をＣＦＤで特定する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究室内の都合により海外出張を取りやめたこと，および大学のスーパーコンピュータの資源量を予定していたほど確保できなかったことから，次年度使用額が生じた．この金額は，高性能計算機の購入など，主に計算環境の充実に利用したいと考えている．
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