| 研究課題/領域番号 |
26289138
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| 研究機関 | 石川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
西澤 辰男 石川工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00143876)
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| 研究分担者 |
佐々木 厳 独立行政法人土木研究所, その他部局等, 研究員 (00355794)
前川 亮太 中央大学, 理工学部, 助教 (20455497)
高橋 修 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60236263)
堀内 智司 独立行政法人土木研究所, その他部局等, 研究員 (70626564)
木幡 行宏 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90215301)
竹内 康 東京農業大学, 地域環境科学部, 教授 (90271329)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 3次元有限要素法 / アスファルト舗装 / ひび割れ / わだち掘れ / コンクリート舗装 / 温度応力 / 連続鉄筋コンクリート舗装 |
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| 研究実績の概要 |
舗装は，その上を走行する交通荷重のみならず気象の作用を受け，それらに応答しながらその物理的様相を刻々と変化させていく．そのような物理的変化によって，舗装の機能が交通量や時間とともに失われていく過程をパフォーマンスと呼ぶ．限られた予算の中で舗装の機能を維持していくためには，長期的なパフォーマンス予測に基づいた合理的かつ効率的な設計法や維持管理法が求められている．本研究の目的は，長期的な舗装パフォーマンスを精度良く予測するために，力学理論および実績からの知見を融合した汎用モデルを確立することである．
本年度は，アスファルト舗装およびコンクリート舗装の挙動解析モデルの検討を行った．アスファルト舗装の代表的な破損はわだち掘れとひび割れである．わだち掘れについてはニューラルネットワーク(ANN)によって交通量と舗装構造からわだち掘れ量を推定するモデルを開発した．ひび割れについては，ANNによるモデル化が困難であったが，疲労ひび割れについて疲労度とひび割れ度との関係を見出すことができた．コンクリート舗装に対しては，コンクリート版の温度応力を推定するモデルを開発するとともに，気象データよりコンクリート版の温度分布を求め，年間の温度応力分布を直接求める手法を開発した．このことにより，従来コンクリート版上下面の温度差の頻度分布から間接的に温度応力を推定する必要がなくなり，応力推定の精度が向上し，疲労解析によるより正確なコンクリート舗装の寿命予測が可能となった．さらに連続鉄筋コンクリート舗装の初期ひび割れの発生に及ぼすアスファルト中間層の効果についても検討した．
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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
アスファルト舗装のわだち掘れおよびひび割れを予測するシステムの開発を試みた．解析方法はどちらかというとアスファルト表層だけの現象に着目したえる手法の開発であった．本研究課題においては繰返し荷重による路床，路盤の塑性変形の進行を踏まえたわだち掘れ予測モデルの開発を目指しているが，路床，路盤の塑性変形をモデル化するまでにはいたらなかった．これは「解体新書プロジェクト」によって集められた路床路盤の材料データの解析が進んでいないためである．
コンクリート舗装については，気象データからコンクリート舗装の温度分布を予測するプログラムの開発に成功した．本プログラムはコンクリートの水和熱による温度予測も可能であり，普通コンクリートの温度応力解析および連続鉄筋コンクリート舗装のひび割れ予測に使用できる．
以上のことからコンクリート舗装については計画どおりであるがアスファルト舗装についてはやや遅れていると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はアスファルト舗装の挙動解析モデルの開発を早めるとともに，それらの精度を確認するための走行載荷試験を実施する．走行載荷試験は土木研究所の円形走行路に試験舗装を建設し，繰返し走行による路床面や路盤面の変状を観測する方法を試みる予定である．このことによってわだち掘れに及ぼす路床，路盤の塑性変形の寄与度を正確に把握し，モデルの検証に生かす．また「解体新書プロジェクト」によって集められた路床路盤の材料データの解析を進め，路床，路盤の塑性変形モデルを完成させる．その際降雨や地下水の影響を考慮できるような形にする．また，高速道路本線での観測も計画し，実道路におけるモデルの検証データを収集する．コンクリート舗装については，日本各地の気象データからコンクリート舗装の温度分布を時間ごとに1年間分計算し，それに基づいた温度応力の頻度分布を求める．これにより，温度の違いによるコンクリート舗装の構造設計への影響を検討する．また連続鉄筋コンクリート舗装の横ひび割れの発生モデルを完成させ，実際の横ひび割れ状況との比較によりモデルの検証を行う．
アスファルト舗装とコンクリート舗装の長期的な挙動をシミュレートするために，1千万回以上の繰返し作用をモデル化するアルゴリズムを本研究課題のプラットフォームである3次元有限要素法に基づいたPave3Dに組み込む．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
小型FWDの購入価格が予定より低かったため，10万円程度の未使用分が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は試験舗装を計画しているため，その建設費用の一部に当てる予定である．
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