本論文は, 密実な構造物を構築するために, 一般に用いられている普通コンクリートを振動締固めにより変形・流動させた鉄筋間隙通過試験を行って締固め性能の評価を試みたものである. このため, 高流動コンクリートの間隙通過性を評価するボックス形充てん装置に加速度計を装着したものを用いて, 配合, 内部振動機の振動数およびかぶりを変えて実験を行った. その結果, 十分締め固まるまでに計測された加速度から算出される単位容積累積加速度によって相対的なエネルギーが得られることを物理的意義を明確にした上で示し, これによって締固めの難易さ, 鉄筋間隙通過抵抗性および材料分離程度を相対的に評価できること, 締固め作業を行う上での適切な配合選定を行うためのデータを示し得ることを明らかにした.

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コンクリート構造物の透水性の照査では, 各透水経路の透水量を累加してそれらの全体量が許容値以内であることを評価する. ところが, コンクリート構造物の透水経路を事前に推定することは困難であり, その透水性の評価精度はほとんど確認されていない. そこで本論文では, 施工時の温度ひび割れを抑制したコンクリート構造物試験体において, 透水経路を調査するとともに採取したコアの室内透水試験によりその透水性を測定して, 両者を累加することによりコンクリート構造物試験体の初期平均透水係数を解析的に評価した. その妥当性は, コンクリート構造物試験体の加圧注水実験で測定した初期注水量により, 実験的に確認した.

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温度ひび割れを抑制した大型構造物の初期透水性を評価するために, 外径6 m, 壁厚1 m, 壁高6 mの中空円筒形コンクリート構造物試験体を作製し, 0.25 MPaの外圧注水実験を行った. 浸出側の側壁内面にひび割れや水平打継目の剥離が発生したものの, 側壁コンクリートのみならず水平打継目からさえ5.5年間透水しなかった. そこで, 加圧注水実験終了直後に, 厚さ1 mの側壁加圧注水側かぶりのコンクリート及び水平打継目からコアを採取し, このコア内に浸潤線の存在を確認した. これにより, コンクリート構造物試験体は高い水密性を有していたことが分かった. また, このコンクリート構造物試験体の初期平均透水係数は, 加圧注水実験で測定した初期注水量により, 1.6×10^-12 m/sと実験的に評価された.

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走行時や静止時にタイヤと舗装の接地圧として, 鉛直等分布荷重だけでなく接地面積領域の外周から内向きにせん断応力 (求心荷重) が分布していると考えられている. 本研究では求心荷重を円錐形分布, 鉛直荷重を等分布とし, その解を新しい考え方で誘導している. この解を用いて半無限体と3層構造の解析を行い, 求心荷重が応答結果に及ぼす影響を解明した. 求心荷重によりその外縁に沿って舗装表面に大きな引張応力が発生し, また3層構造の最上層下面の荷重直下においても引張応力が発生することが明らかになった.

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自由度の高い複合構造を計画・設計・施工するためには, 汎用性の高い時間依存性解析が必要となる. 本研究では, 架設途上やコンクリートの経時挙動による断面図心の変動の影響を図心ずれとして考慮し, クリープ予測式の形態に影響を受けないstep-by-step法を基本とし, 逐次積分を組み合わせることでステップ分割の粗密による影響を改善, さらに, クリープ等の固定端断面力については部材内でひずみが放物線分布すると仮定し, 精度向上を図った解析法を提示した. 同解析法を用いた事例により, 拘束鋼材の効果や図心ずれの影響度を示した.

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性能が低下した道路橋RC床版の補強工法として, 吹付け下面増厚補強工法がある. 本研究では, 実施工で不可欠な継手部を有する炭素繊維の格子状連続繊維補強材 (以下, CFRPと称する) を使用した場合の下面増厚補強効果を検討するために, 下面増厚補強したRCはりについて, 静的載荷試験および200万回の繰返し載荷試験を行った結果を報告する. 繰返し載荷では, 応力振幅をRCはりの引張鉄筋の応力度で140 N/mm²および180 N/mm²の2水準で200万回の繰返し載荷試験を実施した. また固定アンカーの種類, リベットアンカーの本数および継手部補強材の交点の数に着目して, 試験体の最大荷重, ひび割れ, たわみ, CFRPのひずみ分布等の力学的性状を報告する.

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普通強度から高強度までの構成材料を用いたRC柱の一軸圧縮実験を行い, 各実験因子とコンファインド効果の関係を考察した. 一軸圧縮実験を行う際には, 供試体中央位置にひずみゲージを貼付した異形角型アクリル棒を埋め込み, ポストピークで現れるひずみの局所化領域を実測している. そして, 一軸圧縮実験で得られたデータをもとに横拘束効果指標を定義し, これを用いたコンファインドコンクリートの平均化応力―ひずみ関係を提案した. 提案モデルは, コンクリート圧縮強度130 N/mm², 横拘束筋降伏強度1450 N/mm²程度までを用いたRC柱に適用可能なものであり, さらに, 圧縮破壊エネルギーを介していることから, ひずみの平均化長さの設定に関わらず使用できるなど, 既往のモデルに比べ高い汎用性を有している.

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本研究は, 重錘を圧縮空気で浮上させることで底面摩擦によるエネルギー逸散を無くした衝突実験装置を開発し, 衝突時の運動エネルギーの消失量と二つの衝突重錘間に設置したコンクリート供試体のひずみエネルギーの収支を確認しつつ, コンクリート局部応答領域が圧壊する際の荷重～変形関係を計測し, 静的および高速圧縮実験と比較考察したものである. 実験によると, 最大強度が静的強度より増加する傾向はあるものの, 高速載荷実験ほどではなく, 最大荷重後のじん性が大きいことが認められた. また, 衝突実験結果を一次元バネ～質点モデルで解析し, 実験による観測値の信頼性についても検討した.

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高齢化社会が進行する中で, 歩道舗装の設計において, 高齢者や障害者が安心して戸外に出かけられる環境を第一に考え, 早急に歩道環境の改善を図る必要がある. 本研究では, 歩行中の「転倒によるけが」に対する危険性を低減するため, 歩道舗装のうち転倒しても比較的安全な弾性舗装に着目し, まず, (1) 弾性舗装は歩きやすいかどうか, (2) 弾性舗装が歩きやすいための条件とは何かを調査した. 次に, (1) 転倒しても比較的安全な硬さの範囲, (2) 歩きやすい硬さの範囲, (3) 車いすが走行しやすい硬さの範囲がそれぞれどこにあるのかを検討し, その共通の範囲から弾性舗装の適正な硬さがおおむね70～90 Gの範囲にあることを示した.

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シールドトンネルに用いられる可塑性の裏込め注入材は排水条件下で加圧されると脱水圧密により体積が減少する. シールドトンネルの掘進によって発生する周辺地盤の変位に着目すれば, このような裏込め注入材の体積損失を明らかにすることは重要である. 本論文では, 二液性の可塑状裏込め注入材を対象として, 強度と配合・材齢の関係, 強度と弾性係数の関係, 圧密特性に関する実験を行い, これらの実験結果を基に, 裏込め注入材の圧密と固化の過程を一般的に表現できる実験式を提案した. さらに, 提案した実験式により計算した, 供試体内のひずみ, セメント水比, 弾性係数, 透水係数の分布・経時変化から, 裏込め注入材の圧密と固化のメカニズムを検討し, 上記の実験を良く近似できることを示した.

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大偏心外ケーブル方式PC橋の曲げせん断特性を検討するために, 模型連続はりの静的載荷実験および試設計橋の非線形解析を行った. その結果, 大偏心方式PC桁は, 終局時に外ケーブルの引張応力度の増加が顕著であることにより, 桁高以内にケーブル配置した従来方式PC桁と同等な曲げ耐力を発揮し, また, せん断耐荷性能に優れている性状が得られた. これより, 大偏心方式は, 従来方式より主方向ケーブルやせん断補強鋼材の配置量を減ずることのできる経済的な構造であることを導いた. また, 橋梁形式別, 支間別のPC橋について比較検討した結果, エクストラドーズド橋は, 本検討範囲である支間225 m以下において経済的に優位である性状を確認した.

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圧縮強度200 N/mm², 曲げ強度35 N/mm² (40×40×160 mm供試体) を有する超高強度繊維補強コンクリートの一つであるRPCの引張特性を明らかにするために, 切欠きのある／ない供試体の3等分点曲げ試験を実施した. 実験および実験結果の逆解析に基づき, RPCを用いた構造物の設計に有用かつ簡易な引張軟化モデルを提示した. 引張軟化特性に起因する曲げ強度の寸法効果について検討を行い, 引張応力―ひずみ関係を導出した. この関係を用いることで, 桁高さの異なる供試体の3等分点曲げ試験の最大荷重までの挙動をほぼ良好にシミュレートできることを確認した.

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せん断スパン比の小さいRCはりでは, タイドアーチ効果によって高いせん断耐力が発現する. 一方, 主筋の付着を除去した部材, 先行ひび割れや人工的な模擬亀裂を導入した部材では, せん断スパン比が2～3の領域でも高いせん断耐荷能を発揮する場合がある. これらの耐荷機構の向上は, 2次元的な力の流れの変化を反映できる解析で説明が可能であることから, 耐荷システムを明示的に反映させた設計評価式の開発を試みた. 特に斜めひび割れ経路とタイドアーチ的な耐荷機構の発現について検討を行い, 種々の諸元に対して, 斜めひび割れの位置とせん断耐力の両者を与える算定法を提案した. この手法をアンボンド部材や人工的にひび割れや亀裂を導入した部材のせん断耐力算定に適用し, 妥当性と精度の検証を行った.

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トンネルの覆工コンクリートにおけるひび割れ等の変状を定量的に調査し, 適切な維持管理計画を立案することが急務となっている. 本稿は, これらのトンネル保全技術に寄与すべく, レーザー光線による覆工コンクリート変状の計測原理, およびその解析方法を示すとともに, 高性能化を図った計測車輌 (システム) について, その計測機構を中心に示すものである. さらに, 開発した計測システムを供用中のトンネルに適用することで, 時系列なひび割れの進展に対しても定量的に評価できるなど, その有効性について報告するものである.

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