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本研究は、近年、多数発生している疲労による鋼橋の亀裂損傷の発生原因の解明とその発生個所を予測するための研究を行ったものである。亀裂発生個所を予測するために有限要素法(FEM)による応力解析が行われているが、構造物の全体解析では膨大な数値計算になるために、FEMでは多大の労力と費用を要する。そこで、本研究では長大薄肉構造物の全体解析と局部応力解析を一度に行うことができる節点帯板法(NSM)を開発し、この解法を用いた局部応力解析システムを作成した。
本研究で得られた主な成果は次のとおりである。
(1)有限帯板法(FSM)を改良して、長大薄肉構造物の全体解析に適した節点帯板法による局部応力解析システムを開発した。
(2)本解析法は、FEMに比べて計算効率がよく、長大要素を用いて局部応力を求めることができる。
(3)3主桁のプレート・ガーダー橋について、対傾構などにより主桁に発生する局部応力解析を行った結果では、ウェブプレートに棒理論による応力よりもかなり大きな局部応力が生じることが分った。
(4)上記の解析モデルでは、対傾構のみ取付けた個所での局部応力は小さくて、対傾構と横構の両方の取付け点で局部応力が生じていることから、疲労亀裂の発生には横構の部材配置(構造形式)も影響するものと思われる。
上記の他に、任意形状に適用できるサブパラメトリック帯板要素を開発した。この要素を本解析システムに組込めば、曲線桁などに適用できる。今後は、鋼床版箱桁橋や種々の形式の鋼薄肉橋梁構造物についての局部応力解析を進展させたい。
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