2014 Fiscal Year Research-status Report
性能回復を意識した重度腐食鋼板の座屈実験－強度評価から補修・補強設計へ－
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25420494
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| Research Institution | Tokuyama College of Technology |
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Principal Investigator |
海田 辰将 徳山工業高等専門学校, 土木建築工学科, 准教授 (10390519)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 鋼構造 / 腐食 / 維持管理 / 点検 / 板厚計測 / 残存耐荷力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は，基部が腐食した道路附属物支柱について，前年度に実施した超音波厚さ計（UTG）およびレーザースキャナによる残存板厚測定と曲げ座屈試験の結果を反映し，曲げ座屈強度評価の観点から簡易な残存板厚評価式について提案した．まず，25mmピッチで前年度に測定されたデータ群から周方向断面に4点を抜き出す方法で平均板厚や標準偏差を再計算し，それらのデータを用いて柱基部断面の曲げ座屈強度を安全側に評価するための残存板厚の簡易評価式を検討した．特に，柱断面におけるベースプレートからの高さと鋼表面の凹凸状況には高い相関があることに着目し，UTGによって過大評価される残存板厚を，標準偏差によって適性に差し引く方法での問題解決を図った．上記検討の結果，得られた主な成果は以下の通りである．
1)測点のグラインダ処理をせずに支柱腐食部のUTG測定を行い，平均板厚を求めると，実際の板厚よりも過大に評価してしまう可能性が極めて高い．このことは，測定対象の断面がベースプレートおよび地際部に近いほど顕著である．
2)周方向1断面あたり4点（90°毎）のUTG測定から得られる平均板厚と板厚標準偏差を用いて平均板厚を安全側に補正するための板厚評価式を提案した．この評価式は，平均板厚から標準偏差×補正係数の分だけ安全側に差し引く形を採用しているが，この補正係数については，標準偏差と相関が認められるため，予め定式化しておくことが可能と考えられる．
上記の成果より，今後はH25年度に実施した曲げ座屈実験結果およびモデル化された腐食支柱のFEM解析を実施して曲げ座屈強度評価に対する板厚評価式の有用性を検証したい．同時に，上記2)の補正係数について，他の支柱に対しても同様の（またはさらに細かいメッシュで）UTG測定を行い，より信頼性の高い相関式を検討する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
申請当初は単純な平板状の腐食鋼板について実験や板厚計測を実施する予定であったが，道路附属物である標識柱や照明柱の相次ぐ倒壊事故を受けて，鋼管柱の曲げ座屈状態における合理的な点検方法および耐荷力評価に主眼を置いてH26年度まで研究を遂行した．本研究全体の流れからみると，上記理由により腐食部材のFEM解析に関する作業が遅れ気味ではあるが，H27年度の上半期に注力することにより，目標達成を目指す．以上のことから，現在までの達成度としては「③やや遅れている。」が妥当と判断した．今後はFEMによる腐食部材の残存曲げ座屈強度評価に加え，約100年供用された地域の老朽化トラス橋の調査を行う機会を得たので，橋梁全体レベルでの耐荷力解析およびFCM同定といった，補修補強などの対策に有用かつ社会全体のニーズに対してタイムリーな知見を見いだせるよう本研究課題を拡大・展開したいと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度はまず，研究全体の流れから遅れ気味である，FEM解析に関する作業に注力する．具体的には，平成25~26年度で取り扱った腐食鋼管柱の曲げ座屈解析を行い，座屈実験結果および板厚評価結果と併せて簡易な曲げ座屈強度評価法について検討する．本解析では，実際の照明柱基部にみられる腐食損傷状況を幾何的にパターン化した腐食モデルを採用し，超音波厚さ計を用いた点検方法と併せて残存強度を論じる．
一方，性能回復を含む鋼構造物の合理的な維持管理の観点から考えると，昨今部材レベルよりもむしろ長寿命化を見据えた橋梁全体における余剰耐荷力に関する検討のニーズが非常に高いように感じられる．その上で，優先的に補修補強すべき部材（FCM）の同定や増大した活荷重の影響を定量的に示し，性能回復の判断材料として活用することが期待されている．このような「待った無し」の現状を鑑み，本年度は周南市等に存在する老朽化トラス橋を対象とした橋梁全体のFEM解析または格点部に着目した部分解析を実施し，当て板やFRP接着等によって性能回復を図った場合に期待される橋梁全体の耐荷力への影響について検討を始める予定である．
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| Causes of Carryover |
研究資料整理等のための消耗品購入の際に，カタログ価格からの割引等による差額が生じたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の消耗品購入に充当する．
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