2021 Fiscal Year Research-status Report
損傷した石造アーチ橋の崩壊機構の解明と文化財価値を考慮した補修・補強方法の提案
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20K04665
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
山尾 敏孝 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 名誉教授 (40109674)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森山 仁志 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (50825495)
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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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 構造工学・地震工学 / 石造アーチ橋・石積み構造 / 数値解析 / 文化財 / 補修・補強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度も上流側と下流側の壁石の連結，隣接壁石間の連結に適用する接着アンカー工法の開発に取り組んだ．基礎的検討として，純引張状態におけるアンカーの引抜実験を行い，アンカーの埋込長と孔径，鋼種が補強後石材の終局耐力と破壊モードに及ぼす影響について検討した．その結果，最大荷重と埋込長の関係は，破壊モードに依らず比例関係になることが明らかとなった．しかしながら，石材のコーン状破壊モードで破壊面が浅く形成される場合や，スコリアなどの軽量で破砕しやすい介在物が存在する石材に適用する場合には，比例関係とならなかった．また，アンカー補強部の引抜剛性および最大荷重は，石材の一軸圧縮強度に比例することも確認した．このような，石材の機械的性質・物理的性質が接着アンカーの補強効果に及ぼす影響は，継続して検討を進めていく．
2021年度は，石造アーチ橋の崩壊に繋がる壁石の孕みだしの防止方法として，壁石を平行四辺形状とし中詰め材側に落込み・すべりが生じやすくする工法を考え，その有効性を壁石模型の振動実験で検討した．実験結果より，壁石を平行四辺形状にすることで孕みだしの抑制に繋がり，特に積層による上載荷重を期待できない頂部位置の壁石の孕みだしが抑制されることが明らかとなり，検討方法の有効性を確認することができた．2022年度も引き続き振動実験を行い，裏込め土の有無・種類，石材間の間詰め材の有無をパラメータにした実験を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和2年7月豪雨の発災および新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の拡大を受けて，当初計画より研究活動に遅れが生じたままである．また，個別要素法等による数値解析は予算の制約上，R4年度以降に実施するものとした．
2020~2021度は，現下の状況を鑑み，上流側と下流側の壁石の連結，隣接壁石間の連結に適用する接着アンカー工法の開発に先行して取り組んだ．2022年度には，過去2年で実施したアンカー補強部の引抜実験の結果を取りまとめ，補強後石材の終局耐力評価式および補強部の構造詳細の設計方針を提案する予定である．また，研究分担者の機関においては，壁石の孕みだし挙動，中詰め材の種類が石造アーチ橋の崩壊機構に及ぼす影響を解明するための振動実験を開始することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的は，①損傷劣化した石造アーチ橋の耐荷力と崩壊機構の解明すること，②崩壊機構を踏まえた補修・補強工法を，当時技術のみを用いる伝統的観点と現代工学を用いる近代的観点の両方から提案することである．
目的①については，中詰め材をパラメータとした壁石構造や石橋の振動実験，振動実験の再現解析，接触・摩擦バネのパラメータの同定，個別要素法を用いたパラメトリックスタディによる損傷程度・位置と耐荷力の関係の解明を行う．載荷実験は2021年度より開始した．再現解析・パラメトリックスタディは2022年度～2023年度で行う．
目的②については，近代的工法としてエポキシ樹脂と鋼棒による接着アンカー工法を考えており，2020年度は埋込長・孔径等の構造諸元をパラメータとした引抜実験，2021年度には石種をパラメータとした追加実験をそれぞれ行った．2022年度には補強後石材の終局耐力評価式および補強部の構造詳細の設計方針を提案する．一方，伝統的工法にはダボによる連結を考えており，石橋に使用可能な各種石材の性能試験（せん断試験等）を行うことで，ダボによる設計方法を確立する．
最後に，研究の総括として，伝統的・近代的工法により補修・補強した石橋模型の静的・動的載荷実験を行い，提案工法の効果を検証する．
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| Causes of Carryover |
本研究の遂行に必須となる個別要素法による数値解析を行うため，昨年度と本年度の助成金を組み合わせ，解析ソフトウェアと年間ライセンスを購入することとしている．
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