| 研究課題/領域番号 |
19K04975
|
|---|
| 研究機関 | 熊本高等専門学校 |
|---|
研究代表者 |
岩坪 要 熊本高等専門学校, 生産システム工学系ACグループ, 教授 (60290839)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 落橋防止ケーブル / 耐震設計 / 引張実験 / 破壊力学 / 2016年熊本地震 |
|---|
| 研究実績の概要 |
橋梁の耐震設計では大地震に遭遇した時に落橋を防ぐ観点があり，最後の砦として機能するのが落橋防止システムである。2016年熊本地震では山間部の橋梁で落橋防止ケーブルが破断するという被害が発生した。そこで，この事実をふまえた既設橋・新設橋への適用を想定し，落橋防止システムの高機能化を目指した研究を主目的としている。本研究では，落橋防止システムとして機能する落橋防止ケーブルの目的機能を十分に発揮させるため，ケーブルに求める要求性能の確立を目指している。期間は3か年として①ケーブル破断条件と引張挙動の確認，②落橋防止ケーブルの地震時応答実験，③高性能ケーブルへの展開の３点について検討を行う。
2019年度は①ケーブル破断条件と引張挙動を確認する実験を行った。具体的には，ケーブルを構成する細線を丸鋼に置き換えて，１本から複数本束ねた供試体を準備し，傷の有無をパラメータにして引張実験を行った。その結果，束ねた全体の耐力は構成している丸鋼の破断によって一時的に低下するが，残った丸鋼で耐力をある程度負担すること，傷がない丸鋼が同時に破断することはないことが分かった。メーカーから提供を受けた実ケーブルで実験を行ったが，同様の傾向は見受けられた。しかしながら，実験治具の定着方法と傷の導入の問題が課題となった。
2020年度はコロナ禍のために，在宅勤務などの勤務状況の変化に伴い研究活動は停滞してしまった。当初の予定は，新しく模型を製作して②地震時応答実験を実施する予定としていたが設計・製作が出来ずにいたものの，ケーブルを模したワイヤーを変化させて実験を行った。静的な荷重下では耐えられるワイヤーであるが，速度をもった上部構造モデルの移動に伴い破断した。また，ワイヤーが破断したものの，ワイヤーがない場合より若干の移動変位は抑えられており，ケーブルが横方向の移動を拘束する効果もあることが分かった。
|
| 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
やや遅れていると評価した。原因は，上記の概要にも記したが，2020年度はコロナ禍による勤務状況が変化し研究活動が制限されてしまったことが大きな原因である。2019年度は実験室の改修工事が予定よりも延びた影響から実験の時期が遅くなった。また①の引張実験での課題については2020年度に対応予定であったが，まだ解決には至っていない。しかしながら，②に相当する地震時応答実験の一部を実施することが出来ている。これまでの実験では，落橋防止ケーブルを模したワイヤーケーブルを設置して加振実験を行っても破断させることが出来なかったが，加振実験の中で破断させることが出来た。この知見は，次の実験模型，及び実験方法の改善にフィードバックが可能である。以上のように，研究の進捗状況は芳しくなかったため，やや遅れていると自己評価を行った。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本研究では，3か年計画で，①ケーブル破断条件と引張挙動の確認（2019～2021年度），②落橋防止ケーブルの地震時応答実験（2020～2021年度），③高性能ケーブルへの展開（2020～2021年度）の３点の検討を行う予定としていた。既に2か年過ぎているが，前述のように若干遅れ気味である。そこで，2021年度は次の対応を予定しており，既に装置の設計・製作に取り掛かっている。
①については，(1-a)引張力が作用している状態で横方向からの力が作用した時のケーブル挙動の実験，及び(1-b)実ケーブルの引張実験を行う。(1-a)の実験は，被災状況の分析では必要な実験であり，装置の設計を終えて準備を進めている。特に，実験パラメータの設定について検討を進めている。(1-b)の実験は，治具などを改良して再実験を行うことと，実ケーブルを構成する細線の素材試験を行う。これは数値解析上では必要なデータである。
②地震時応答実験を振動台で実施するが，昨年度の実験をふまえ，加振方法のバリエーションを増やし，サイン波形の入力を数パターン用意して加振実験を行う。パラメータは加速度と振動台の移動量（＝橋梁の移動量）とする。その実験では，新しい橋梁の部分を模した模型の設計を行って実施する予定としている。
③高性能化の検討については，以上の①と②の実験の中で，高性能化を目指した方法を検証する治具を設計してその効果を同時に検証する。高強度のPC鋼材を使用しているため，今以上の高強度なケーブルはコスト，実現性からも実用的ではない。そこで，同様の被害が発生しない方法として，落橋防止ケーブルの使用方法，及び設置方法の提案と，その設計に必要なデータ収集を行うことを目的とし，当初の研究目的の達成を目指すものとする。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度は実験室の改修工事の影響を受け，実験の実施時期が遅れた点と，治具の問題が発生した。2020年度には実験治具の問題解決，及び振動実験模型の設計を行う予定であったが，コロナ禍により，在宅勤務などの学校の勤務状況の変化から研究活動への影響が出た。参加する予定としていた国際学会も延期になり，国内出張も自粛したため，旅費の使用はなかった。以上の理由により，2021年度への繰越額が膨れてしまった。2021年度は既に実験装置の設計・製作に取り掛かっており，速やかに実験を実施する予定としている。また，2021年後半には，ワクチン接種の状況にもよるが，情報収集などの目的で出張も予定している。さらに，国際学会は無理だが，これまでの研究成果を外部へ発表する投稿は積極的に行う予定としている。
|
