疲労荷重下構造物の力学的劣化に関する実験と解析手法の構築

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750453
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 高志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40301121)
• Keywords: 疲労破壊 / 界面剥離 / RC床版 / 高靱性セメント複合材料

Research Abstract

本研究の目的は,疲労荷重下構造物の力学的劣化(疲労と剥離)に関する解析手法を構築することである.解析手法の構築により、疲労と剥離に対するメカニズムの理解とそのコントロールを可能にすることを目指している。これまでの実績は以下のとおりである。
まず、疲労に関してはその対象を一般的な繊維補強コンクリートと近年開発された高靭性セメント複合材料の二つとした。前者の材料に対しては、ひび割れ面での伝達応力劣化挙動をモデル化し、有限要素法に組み込むことにより、疲労解析手法を構築した。これにより従来実大試験で確認されていた疲労現象に対して解析的検討を行うことが可能になった。後者の材料は引張応力下において微細な複数ひび割れを形成することにより歪み硬化挙動を示すものである。疲労荷重下におけるその挙動とメカニズムに関しては従来研究が成されていなかったが、今回試験と同時にモデル構築を行うことにより解明が成された。成果は今後の材料開発や構造利用につながるものである。
次に,二材料間界面の混合荷重下における破壊靭性値,特に疲労荷重後の破壊靭性値について実験計測を行った.補修/補強構造において不可避となる二材料間界面は引張からせん断までの混合荷重下におかれ、疲労荷重下の構造物において界面破壊が観測されることが多い。この実験によって界面での疲労に対する抵抗性を評価することが出来た。
最終的にはコンクリート構造物,特に道路橋鉄筋コンクリート床版,における疲労ひび割れ進展による陥没・崩壊を再現し,これに断面増厚補強工法を施した際の延命効果を疲労と剥離の影響を考慮した上で算定し得る解析手法を構築する予定である.

Research Products

• [Publications] Suthiwarapirak, P., Matsumoto, T., Horii, H.: "Fatigue Life Analysis of Reinforced Steel-Fiber-Concrete Beams"コンクリート工学年次論文集. 23・3. 127-132 (2001)
• [Publications] Matsumoto, T.: "Fatigue Analysis of Fiber Reinforced Concrete Overlaid/Underlaid Beams"Fracture Mechanics of Concrete Structures(FRAMCOS-4). 2. 1007-1012 (2001)
• [Publications] 海老澤健正, 松本高志, 堀井秀之: "延性・脆性の二材料を用いた複合構造物の構造形式決定問題"土木学会論文集. No.675/I-55. 287-296 (2001)