送電用鉄塔基礎の4本杭支持床板および直接支持床板においていかり材方式で鋼管を定着する際の押抜きせん断耐力算定式について検討することが本論文の目的である. 検討に際して, まず, 4本杭支持床板について, 押抜きせん断破壊試験を実施し, 簡易な押抜きせん断耐力式を検討した. 次にこれらの実験から典型的な1試験体を選んで静的3次元弾塑性FEMであるCOM3を用いた数値シミュレーション解析を行い, 押抜きせん断耐力を精度良く算定可能なことを確認した. 最後に, 直接基礎の押抜きせん断耐力を, 数値解析を通じて検討した.

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本研究では, ケミカルプレストレスト部材の曲げ性状と多軸拘束の効果を実験的に検討した. 一軸引張試験で Tension Stiffening を, 梁の曲げ試験で曲げ性状と多軸拘束の効果を検討した. 十分に養生された場合は, Tension Stiffening 効果が大きく, 曲げ部材ではひび割れ発生近傍の剛性, 引張縁でのコンクリートの挙動が普通コンクリートとは異なることが明らかとなった. また, 多軸拘束の効果が曲げ性状でも見られ, 特に断面が大きい場合にその効果が大きいことを示した. さらに, 膨張コンクリートに特有な性状が曲げひび割れ幅を低減する効果について考察を行った.

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本研究は, 筆者等が提案した離散型ひび割れおよび付着モデルを, せん断補強鉄筋を有さないRC部材の有限要素法解析に適用したものである. せん断補強鉄筋を有さないRC部材のせん断耐力は, 圧縮部コンクリートのせん断耐力, 骨材のかみ合わせ作用, および鉄筋のダウエル作用により負担されている. 本モデルにはこれらの耐荷機構を要因ごとに検討を行った特性を導入している. さらに, 解析上の各ステップあたり, 部材の最大主引張応力点にひび割れモデルを一要素ずつ挿入し, 逐次進展するひび割れを表現する手法を用いて解析を行った. 本解析手法を用いることより, 各荷重レベルでの構成材料の応力状態および分担せん断力を明らかにし, 本解析手法の妥当性および問題点に関して検討を行った.

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本研究では, インターロッキング (IL) ブロック舗装におけるブロック間の荷重伝達率にブロック寸法・目地材料・路面の締固め方法等が与える影響, および路盤構造の強弱とILブロック舗装の荷重分散性能の関係を明らかにすることを目的として, 小型のFWDであるHFWDを用いて供用中の車道舗装や試験舗装にてたわみ測定を行った. その結果, ブロック寸法と荷重伝達率には高い相関のあることが確認でき交通量に応じたブロック寸法を提案することができた. さらに, 目地砂の機能を明らかにし, 供用中の車道舗装において, 路盤構造の差異が荷重分散性能に与える影響, ILブロック舗装の破損部と健全部におけるたわみ特性の差異を明らかにした.

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海生生物であるフジツボは, コンクリート表面に緻密な組織構造をもつ炭酸カルシウムを主成分とする底殻を形成することにより, 鋼材の腐食因子である塩化物イオンや酸素のコンクリート中への浸透を抑制し鋼材を保護することで, 構造物の耐久性を向上させることを明らかにした. また, コンクリートの配合や材料を変化させることにより, アルカリ度が小さいほど, 表面が多孔であるほど底殻の形成量が増加することを実験的に明らかにした. さらに, 底殻の成長と鋼材腐食因子のコンクリートへの浸入抑制効果を考慮した塩化物イオンの移動および鋼材の腐食進行予測にもとづく耐久性照査の考え方を示し, 海生生物が形成する底殻を鉄筋コンクリート構造物の高耐久化に応用するための考え方についても検討を加えた.

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圧縮強度130MPaまでの高強度コンクリートを用いた腹鉄筋のないRCはりのせん断実験を行った. 斜め引張破壊する高強度RCはりでは, コンクリート圧縮強度の増加に対し, そのせん断強度が一定値に収束すること, および寸法効果の影響が普通強度RCはりよりも大きくなること, などが確認され, 既往のせん断強度式は高強度RCはりのせん断強度を過大評価した. 一方, せん断圧縮破壊する高強度RCはりでは, 既往のせん断強度式により, 各変動因子のせん断強度に与える影響を偏りなく評価できることを示した. 本研究では, 既往の高強度RCはりのせん断実験結果も収集し, 斜め引張破壊およびせん断圧縮破壊する高強度RCはりのせん断強度式の提示, さらには, 両算定式の精度を考慮し, 高強度RCはりの設計せん断強度の評価に用いる部材係数も提案する.

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本研究は, 純ねじりを受けるRC部材の履歴復元力特性提案に必要な基礎データを得ることを目的とし, 一般的なRC橋脚をモデルとした模型供試体を用いて純ねじり正負交番載荷実験を行ったものである. パラメータとして, 軸圧縮力の他に主鉄筋配置・帯鉄筋間隔・コンクリート設計基準強度を設定し, これらの違いが降伏後の2次勾配, 最大耐力後の負勾配, ねじり塑性率に及ぼす影響について比較検討した. また, 実験結果をもとにした骨格曲線の決定法の提案を述べ, さらにねじり角とねじり率の関係, ヒステリシスの特徴についても言及した.

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近年, PC橋梁上部工の長支間化への対応やコスト縮減, 耐久性向上を目的として, 支間途中の主桁内に定着される外ケーブルの適用事例が増えている. しかしながら, 大容量の外ケーブルを部材厚の小さい主桁の床版やウェブに定着する場合, 定着突起及びその周辺部材の応力状態は複雑であり, 現時点では系統立った設計手法や構造細目は整理されていない. 本論文は, 最近建設された2件の特徴的な橋梁を対象に実施された, 主桁の実物大模型を用いた外ケーブル定着部の性能確認試験の概要, 及び試験・設計計算結果の比較を紹介すると共に, 試験結果に若干の検討を加えて, 桁内の外ケーブル定着部の挙動特性や設計法に関する考察を行ったものである.

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本研究ではハイブリッドストレス要素をもとにした12自由度を有する三角形平面要素をコンクリートの破壊解析に応用した. その要素は各々の要素境界の辺中央に節点があるためにコンクリートの離散ひび割れを含め非線形問題を取扱うのに有用である. 引張軟化を考慮した解析では snap-back のような不安定現象が現れるので, このような不安定現象に対しても解析方法が適用できるアルゴリズムの開発も併せて行った. 解析方法の妥当性を明らかにするためにCT試験体と切欠きを有するコンクリートはりの破壊シミュレーションを行った. 数値解析の結果と実験値との一致は良好であった.

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有限要素法でコンクリートのひび割れ解析をする際, 平面要素を用いて引張軟化を考慮し数値解析を行う方法は厳密である. しかし, はり部材が曲げや軸力を受ける場合は, 平面要素の代わりにトラス要素やはり要素のような一次元要素を用いることができれば, 計算コストや入力データ作成の点で大きな軽減になる. そこで, 本研究ではトラス要素やはり要素のような一次元要素を用いて, コンクリートの引張軟化を考慮した解析方法を示し, コンクリートはりの直接引張試験, コンクリートはりの曲げ試験, 低鉄筋コンクリートはりの曲げ試験の数値解析を行った. 解析結果と実験値との一致は良好であった.

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ケーソン基礎の頂版は, 外縁部下面を全周にわたって支持されたせん断スパン比の小さい面部材であるが, 従来のせん断設計において, 面部材としての取り扱いや, 荷重の偏心の影響が十分に明確にされていなかった. また, 近年の耐震設計の改訂に伴い, ケーソン基礎の耐力向上が求められ, せん断スパン比が従来よりも小さくなる傾向にあるが, せん断スパン比のごく小さい領域におけるせん断耐力は必ずしも明らかにされていない. そこで, ケーソン基礎頂版の模型供試体を用いた載荷実験を行い, せん断耐力算定手法について検討を行った. その結果, 既往のディープビームのせん断耐力算定式を用いて, せん断破壊面の周長を考慮することにより, ケーソン基礎頂版のせん断耐力を算定できることが明らかになった.

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地震時における橋梁全体系を考慮した3次元非線形動的解析を実施し, 地震時における3次元応答が橋脚の挙動に与える影響を考察した. その結果, 地震動が水平2方向から入力された場合にはRC橋脚に2軸曲げが発生し, 断面の耐力が大幅に低下すること, さらに多スパン全体系を考慮した場合には, 橋桁の上下振動により, 橋脚躯体上部に無視できない大きさの付加曲げモーメントが発生すること, その大きさは橋脚の形状により相当異なったものとなることが明らかとなった.

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本研究では, MMA系ポリマーコンクリートの硬化時の物性を把握する手法として, 拘束度の影響を受けない非破壊評価手法に着目して, 物性変化を連続的に評価することの可能性について検討を加えた. 非破壊評価手法としてはAE法および超音波法を選定し, 硬化時の収縮特性が異なる2種類の配合を対象として実験を行った. その結果, 超音波がフレッシュな状態から完全な硬化体に至るまで, 連続的にMMA系ポリマーコンクリート中を伝播することが確認できた. また, MMA系ポリマーコンクリート中の超音波伝播特性はMMA系樹脂の硬化反応に伴う物性の変化をほぼ正確に捉えており, 物性変化を確実に評価する手法として有効であることが明らかとなった.

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実験的にも, 有限要素法などを用いての数値解析的にも現象の詳細な解明が困難であったせん断補強筋を有しない鉄筋コンクリート (以下RCと略す) 棒部材の破壊機構を解明した. 本研究では, せん断破壊部材の斜めひび割れ面と軸方向筋に沿った水平ひび割れ面での正確な変位と伝達力の関係を明らかにし, ダウエル作用および水平ひび割れの影響を考慮した有限要素解析によって実験結果を検証した. せん断補強筋を有しないRC棒部材では, 軸方向筋に沿った水平ひび割れにより斜めひび割れでの開口が大きくなる. その結果, ひび割れ面での伝達力が小さくなり, 斜めひび割れの進展を早め, 脆性的な斜め引張破壊に至ることを明らかにした.

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水硬性粒度調整スラグ路盤材のレジリエントモジュラスを評価するために, 軸変位及び軸荷重の計測精度を向上させて, AASHTO 試験法で推奨されている繰返し載荷方法に準じて繰返し三軸圧縮試験を実施した. さらに, 西らが採用している載荷方法でも試験を行い, 既往のレジリエントモジュラスとの比較および載荷方法の違いがレジリエントモジュラスに及ぼす影響について考察した. その結果, 水硬性粒度調整スラグ路盤材のレジリエントモジュラスは, 過去の結果と同様に, 平均主応力と偏差応力に依存し養生期間が長いほど大きい値であることを確認した. さらに, 従来のようなセル外部のLVDTによる軸変位計測から算定した値はかなりの過小評価になっており, 試験法の違いの影響は非常に小さいことがわかった.

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本研究は基準配合として水セメント比を25%と45%に設定し, その配合に対してフライアッシュの置換率を変化させたモルタルを雰囲気温度10℃および20℃, 相対湿度57±5%の恒温恒湿槽に設置して, 硬化収縮および乾燥収縮の実験を行った. 実験の結果, 置換率を上げると硬化収縮ひずみと乾燥収縮ひずみは減少するものの, 配合によっては普通ポルトランドセメントのみのモルタルよりひずみは必ずしも減少しなかった. また, 硬化収縮・乾燥収縮が起きる要因として, 水和反応や毛細管張力の他に細孔内の水の吸着・脱着が要因として考えられること, フライアッシュの置換率が上がると, 硬化収縮・乾燥収縮共にひずみが減少する理由どして, 細孔内の自由水が増えることにより, 水の消費・逸散に対する化学ポテンシャルの変化が少なくなるためと考えられた.

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本論文は, 著者らの開発した連続繊維シートで巻立て補強された鉄筋コンクリート柱部材のじん性予測法について述べるものである. 本予測法は, 実験において観察されたシート補強RC柱の変形・破壊性状を力学モデルにより表現したものであって, せん断ひび割れの発生・開口, およびひび割れを跨ぐシートの剥離を考慮している. 検証の結果, 提案予測法はシート補強RC柱のじん性を変形・破壊メカニズムと関連づけて予測できることが明らかとなった. また, 感度解析の結果, シート補強RC柱部材のじん性には, シートの破断ひずみの影響が敏感に現れること, シートとコンクリートの界面剥離に関する特性はあまり影響しないことなどを明らかにした.

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本研究では, セメントとして, 普通ポルトランドセメント, 高炉セメントB種, エコセメント (速硬型および普通型) の4種類, 反応性骨材として, 実際にアルカリシリカ反応による損傷が構造物で発生した, 川砂利, チャート砕石, 2種類の安山岩砕石の4種類, を組合せてモルタルを作製し, モルタルの膨張挙動に及ぼすアルカリシリカゲルの生成量とその化学組成の影響に着目することにより, 現行の促進養生試験法による骨材のアルカリシリカ反応性の判定の適合性について検討した.

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ボックスラーメン構造物は, 地中構造物として多く活用されている. 一般に底版コンクリートの打設後, 側壁, 頂版を構築するが, この場合, 側壁に温度ひび割れが発生しやすく, このひび割れから漏水等の問題が生じている. 本研究は, ボックスラーメン構造物の温度ひび割れの制御を目的として, 実構造物に施工された温度ひび割れ誘発目地と温度ひび割れ発生状況の調査・分析を行なったものである. その結果, 断面欠損率, L/H (誘発目地間隔Lと構造物高さHとの比), 温度降下量の3つの要因と温度ひび割れ発生との関係から, 温度ひび割れを効果的に制御するための知見を得た.

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高い確率で供試体が試験区間で破断すること, 供試体の作製, 載荷が比較的容易であること, 試験区間がある程度の長さを有し, 試験区間のひずみが測定できること, これらの特長を備えたコンクリートの一軸引張試験方法について検討を行った. ドッグボーン型供試体, 角柱型供試体の検討を経て, 連続繊維シートにより端部を補強した角柱型供試体を用いる試験方法を開発した. 本供試体は, 荷重伝達用の埋込みボルトに起因した端部における破断を防いで, 試験区間で破断させることができ, ひずみの測定も安定して行うことができた. また, ドッグボーン型供試体に比べて, 試験区間を長くでき, 軽量化を実現できた.

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本研究は, 水セメント比30%の高強度コンクリートを対象に, 人工軽量骨材および普通骨材を種々に組み合わせた際のヤング係数の定量的評価を試みたものである. その結果, 軽量骨材の容積置換に伴いヤング係数が低下し, 単位容積質量に概ね比例することが示された. さらに複合則理論モデルによるヤング係数の推定を行い, 軽量骨材の組み合わせコンクリートにおいても, これらのモデルに基づくヤング係数推定の妥当性が示された.

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Static loading tests on steel columns and composite columns were carried out in order to investigate basic properties of torsion. Moreover, the results of loading test were compared with theoretical analysis and F.E.M. (Finite Element Method) analysis, considering nonlinear material properties. From the comparative works, following conclusions were obtained. At the test, the failure of steel columns was determined by local buckling. Composite columns had much higher bearing capacity than steel columns because local buckling of steel column was prevented by filled concrete. Torsional moment on yield point and torsional rigidity in the theoretical analysis and the results of F. E. M. analysis had almost corresponded to those of loading tests.

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