橋梁研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要| ＜構造橋梁部＞ |
橋梁研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
研究期間：平11～平13
担当者 ： 西川和廣、上仙靖、廣松新
道路橋の現在の膨大なストック、今後の橋梁数増加と老朽化進行の予を通し維持管理負担の増加が心配されている。このため、文献1)では最小限の維持管理による長寿命化の実現が必要であるとしている。また、公共事業の建設コスト縮減が叫ばれ、効率的な予算執行が求められる中、適切な建設マネジメントの確立が急務である。本研究は、道路橋マネジメントにおける現実的な橋の資産価値評価法に関する調査・研究である。
11年度は現行の社会資本整備に対する経済評価手法の調査、および、橋梁マネジメントにおけるバランスシートの作成を念頭に、橋の経年変化に伴う、コストと社会的資産価値に関する調査、研究を行った。
研究期間：平11～平13
担当者 ： 西川和廣、小野潔、中洲啓太
現在、道路橋の設計は、はりや格子などの簡易なモデルに置き換えて行われている。コンピュータが未発達な時代では、このように簡易なモデルの使用が、最も効果的な手段であったが、最近では、パソコンでも容易に立体ＦＥＭ解析ができるほど、設計ツールが進歩しており、橋梁を実際に近い形でモデル化し、立体ＦＥＭ解析により設計を行うことが不可能ではなくなってきている。
11年度は、実際の橋梁を対象として立体ＦＥＭ解析を行い、道路橋示方書に基づく計算結果とFEM解析による計算結果とを比較し、橋梁設計にＦＥＭを用いる際に発生する問題点を抽出した。
研究期間：平９～平12
担当者 ： 西川和廣、玉越隆史、上仙靖、廣松新
近年の経済の国際化やコスト縮減の動きに対し、競争力や透明性の確保、新技術の迅速な導入のためには、従来の仕様規定型の技術基準から性能規定型への移行が必要となってきている。本検討では、鋼道路橋について性能規定型基準としたときの要求性能の枠組みを作成し、性能規定型基準案を提案することを目標とする。
11年度は、性能規定型基準案に向けて、枠組みの整理を行うとともに、基準案提案の端緒として、鋼橋溶接部における設計・施工・維持管理の各段階での品質管理の目的と内容について検討した。
研究期間：平９～平12
担当者 ： 西川和廣、上仙靖、高橋実、川間重一
近年の経済の国際化や建設コスト縮減の動きに対し、競争力や透明性の確保、新技術の迅速な導入のためには、従来の仕様規定型の技術基準から性能規定型への移行が必要となってきている。本研究では、鋼道路橋について性能規定型基準としたときの要求性能の枠組みを作成し、性能規定型基準案を提案することを目標とする。
１１11動探傷試験(AUT)の能力を把握するため、AUTが実施された内部欠陥を有する試験体(別途製作)の破壊実験を実施した。その成果として、ある程度の大きさならば内部欠陥を有していても疲労強度が期待できることおよび内部欠陥の実際の形状寸法等が確認された。
研究期間：平10～平13
担当者 ： 西川和廣、小野潔、中洲啓太
鋼製橋脚の非線形動的解析モデルとして、道路橋示方書・同解説Ⅴ耐震設計編（以下、「道示」という。）では、１本柱の鋼製橋脚の非線形動的解析モデルの設定例が記載されている。しかしながら、鋼製ラーメン橋脚および鋼製アーチ橋の非線形動的解析の復元力モデルとしては、より汎用性の高いＭ－Φ関係もしくはファイバーモデルが有用になってくる場合があると考えられる。そこで、10年度はＭ－Φ関係の設定法に関する検討を行った。11年度は鋼製アーチ橋耐震性評価手法およびファイバーモデルの設定法に関する基礎的検討を行った。
研究期間：平11～平13
担当者 ： 西川和廣、玉越隆史、上仙靖、中洲啓太
鋼道路橋の疲労については、これまで損傷事例の報告されている局部変形や二次応力に関する細部構造の疲労を対象に、主に構造面での対処法について検討が行われている。本課題はこれらの調査研究成果や活荷重実態調査結果等を踏まえ、疲労設計法の体系化を図るものである。
11年度は活荷重実態調査に必要となる車両重量計測システム（ＷＩＭ）の改良および大型車にエアサスペンションを用いることによる橋梁の疲労への影響について基礎的調査を行った。
研究期間：平11～平13
担当者 ： 西川和廣、内田賢一、廣松新
橋梁分野における、次世代の更新、維持管理負担を軽減する手段として、ライフサイクルコスト(LCC)による経済性評価がある。また、LCC概念の導入で、新しい耐久性向上技術の導入が容易になる。本研究では、コンクリート橋のLCCの算出手法提案を目標とする。
11年度は、コンクリート橋の特性を考慮した、LCC算出の基本的な考え方を提案し、それに基づき橋種、環境条件の異なる６ケースで、建設後100年間のLCCを試算した。その結果、最小限の維持管理で最大限の長寿命化をめざしたミニマムメンテナンス橋は、標準的な橋と比較して、初期建設コストは増加するが、LCCでは全て大幅に経済的となった。
研究期間：平10～平12
担当者 ： 西川和廣、高橋実、川間重一(基礎研究室)
平成6年12月に「公共工事の建設費のコスト縮減に関する行動計画」が発表され、縮減策の一つとして省力化の推進が挙げられている。本研究では、鋼桁橋において、設計、製作、施工の省力化を重視した桁および床版構造について検討を行っている。
11年度は、欠陥の種類や位置寸法の違いが疲労強度に及ぼす影響を明らかにするため、10年度に実施された各種の内部欠陥を人工的に挿入した疲労試験体の破面に対して走査型電子顕微鏡を用いた破面調査および疲労亀裂進展解析を実施した。また、既存の超音波自動探傷試験(AUT)の能力を把握するために、AUTが実施された内部欠陥を有する試験体(別途製作)に対して、破壊実験を実施した。成果として、亀裂の発生位置、伝播経路が把握できた。また、亀裂発生以降の亀裂進展状況を比較的精度よく再現できることが判明した。
研究期間：平11～平13
担当者 ： 西川和廣、玉越隆史、中洲啓太
近年の長大橋梁建設では、経済的で合理的な橋面構造の開発が必要とされており、死荷重および工数の低減によりコスト縮減を図るため、Ｕリブを大型化した合理化鋼床版の使用が検討されている。一方、耐風安定性向上の観点からはグレーチング床版の使用も注目されている。
11年度は、合理化鋼床版およびグレーチング床版に関する既往の研究についての調査を行い、これらを実用化するにあたっての問題点や検討課題の整理を行った。
研究期間：平10～平12
担当者 ： 西川和廣、廣松新
PC橋における外ケーブル工法は、上部工の軽量化が可能なこと、施工性が向上すること、PC鋼材の維持管理が容易であること等の長所がある。しかし、外ケーブル方式のPCげたの終局時の挙動には不明な点が残されており、また、国内の規準類も十分には整備されていない。本研究では、外ケーブル工法の設計・施工指針を作成することを目標とする。 11年度は、外ケーブル工法を適用したPCげたのせん断破壊に至るまでの挙動とせん断耐力の確認を目的に、モデル供試体９体に対し、載荷実験を行った。
研究期間：平11～平12
担当者 ： 西川和廣、高橋実
鋼道路橋においては、コスト縮減および維持管理費縮減に対応した極厚の板部材を用いた省力化桁などの橋梁形式の現場溶接継手部に求められる疲労耐久性および非破壊検査手法が明確化されておらず、今後、このような新しい橋梁形式の採用増加が予想されることを考えると、これらを整備することが必要である。
本研究では、先ず、溶接継手における内部欠陥の寸法等が疲労強度に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、各種の内部欠陥を挿入した試験体に対する疲労試験を行った。次に、溶接継手の内部欠陥の寸法を既存の超音波自動探傷試験機器により検査した場合の検出率や検出精度等を明らかにすることを目的とし、検査用の試験体の製作および検査終了後の試験体の破壊試験を行った。成果としては、ある程度の大きさならば内部欠陥を有していても一定水準以上の疲労強度が期待できることおよび内部欠陥の実際の形状寸法等が確認された。
研究期間：平12
担当者 ： 西川和廣、内田賢一、川間重一
道路橋を取り巻く環境は、近年の車軸の大型化や交通量の増大等を考慮すると決して易しいものではなく、膨大な数の道路橋ストックを将来にわたって適切に維持監視していく必要があることはいうまでもない。中でも道路橋の既設RC床版は、走行する車軸の影響を直接受け、繰り返しによる疲労損傷を受けやすい。そこで本調査では、道路橋床版の破壊メカニズムを解明し、損傷状態に応じた効果的な補修補強工法を検討するために、昭和47年道路橋示方書（以下「道示」）および平成８年道示に準じたRC床版供試体を作製し、輪荷重走行試験機による疲労試験を行い、その疲労耐久性を確認した。