| 研究課題/領域番号 |
19K04975
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| 研究機関 | 熊本高等専門学校 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 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 |
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| 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年熊本地震では山岳橋梁で落橋防止ケーブルが破断した。そこで，この事実をふまえて既橋・新橋問わずに落橋防止システムの高機能化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年度は引張実験を通じて，傷があると，最大強度手前に破断することがわかった。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たが，既存の模型を使って振動台実験を行い，橋梁の横方向変位移動の拘束（低減）に落橋防止ケーブルが機能することが確認できた。 2021年度は，静的な荷重条件下で，ケーブルに軸力が作用している状態で面外方向から外力が作用する状況を再現する実験装置を製作し，破断に至る挙動と最大強度の変化を調べた。数パターンの実験を行ったが，面外方向からの作用時の軸力の変化を確認した。しかし，ワイヤーロープが低強度すぎたため，再実験の必要性を考えている。 2022年度は前年の実験の他，実際の落橋防止ケーブルの引張実験を実施した。しかし，まだ他の実験ケースを検討すべきで，分析にもデータは不十分である。
以上の結果，研究期間の延長が必要であると考え，延長申請を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
理由
遅れていると評価した。2020年度のコロナ禍の影響で行動制限を受けたため2021年度は実験を精力的に行った。これまでの検討の中で，振動台を用いた加振実験よりも，静的な挙動を調べた方がメカニズム解明には有用であると考えたたため，静的実験装置を考案し製作に取り掛かり実験を行った結果，いくつかの発見・確認が出来た。新しく製作した実験装置は大型・高強度供試体の対応は不可能であるが，難しい２軸方向の加力が可能な装置であるため今回の研究成果の一つである。ただし，これまでに実験で用いたケーブルは低強度の者であったため，固定治具の調整に難航した。そこで，2022年度には，実ケーブルを用いた引張実験を万能試験機で行った。その中で，これまでの知見から想定される結果は得られていたと考えいる。しかし，まだデータ数が不十分である点と，他のケースについて調べることが必要になったため，2023年度までの延長を申請した。これまでの検討により，様々な実験でのデータサンプリング手法や，データを抑える観点などを整理できている。そこで，より深く分析をするために実験データの補充を行うための実験を実施する。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は，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を経て，③高性能ケーブルへの展開の３段階の検討を行う予定としていた。全体の状況としては前述のように若干遅れ気味であり，実験の実施とデータサンプリングが必要であるため，研究期間の最後の延長を判断をした。最終年度であることもふまえ，今年度は次のことを実施する。
静的な引張実験から，軸方向の加力と，引張に面外方向からの加力の分析から，面外方向からの加力が軸力を増すことになる。その後，傷を受けた部分の素線が破断し，健全な素線とは破断タイミングが異なる。しかし，傷の大小に限らず，破断時の軸力は大きく変わりはないことが分かった。そこで，実ケーブルを用いて，傷のパターンをいくつか変更させた時のデータを収集することとする。次の今後のケーブル活用の検討の為に，実験結果を踏まえたケーブルの数値解析モデルについて検討を行うことも含める。
本研究の目的は，落橋防止ケーブルの高性能化にある。これまでの実験の中で，使用されている鋼材（PC鋼線）はかなり強度が高いことが分かった。これ以上の高強度鋼材は現在のところ使用されることがないのと，高強度により靭性が乏しいことが分かっている。そこで，最も緊張力が高まった時点で伸び量に余裕を持たせるようなブラケットの改良に着しており，実験と解析から機能や特徴を整理することとする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2021年を最終年度としていたが，再々延長を申請する事態となった。コロナ禍のために校務の増大と活動の制限が発生したことが主たる原因である。また，学会の延期や中止などの影響もある。最終年度である2023年度には，次の計画としている。今年度の使用計画は，解析モデルの検討のための解析プログラムの購入（55万ほど），実験治具の制作や関連する消耗品などの購入（25万ほど），試験機調整と点検（35万ほど）で，残りは調査出張に行く予定としている。
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