土木学会論文集A
Online ISSN : 1880-6023
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英文論文
和文論文
  • 齋藤 潔, 山本 広祐
    2010 年 66 巻 4 号 p. 596-612
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/10/20
    ジャーナル フリー
     ダム洪水吐きゲートは,洪水放流を担う重要構造物としてダム堤体と同等の耐震性能が求められている.本論文では,ラジアルゲートの大規模地震時の耐荷力と損傷過程・形態を耐荷力実験と有限要素解析により検討し,ラジアルゲート脚柱の耐荷力評価法としてまとめた.耐荷力実験では,実機の1/4縮尺模型に常時静水圧荷重と地震時動水圧荷重を静的に作用させ,損傷形態が脚柱の弱軸方向の座屈となることを確認した.3次元弾塑性大変形解析による耐荷力実験のシミュレーションを行い,実験で見られた損傷形態を再現した.脚柱の耐荷力評価法は,簡便さや要求精度に応じて,軸圧縮部材の設計耐荷力曲線を用いる方法,有限要素解析を用いる方法および模型実験を用いる方法の3段階の検討方法を示すとともに,各手法の留意点と推定精度を示した.
  • 細見 直史, 貝沼 重信
    2010 年 66 巻 4 号 p. 613-630
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/10/20
    ジャーナル フリー
     これまで,著者らはコンクリート境界部における鋼部材の腐食特性を明らかにするために,モデル試験体の腐食促進試験を行なった.また,構造物の供用年数に相当する経時腐食表面性状を評価・予測するための空間統計数値シミュレーションの手法を提案した.さらに,腐食した鋼部材の疲労挙動を明らかにするため,腐食させたモデル試験体の疲労試験を行った.本研究では,任意の板厚の鋼部材における腐食表面性状の応力集中係数を定量的に明らかにするために,腐食させたモデル試験体,および空間統計数値シミュレーションによる腐食表面性状を対象としたFEM応力解析を実施した.また,この結果に基づき,コンクリート境界部で腐食した様々な板厚の鋼構造部材に対する応力集中係数の評価手法を提案し,腐食した鋼構造部材の疲労寿命を評価・予測した.
  • 堀 宗朗, 中川 英則
    2010 年 66 巻 4 号 p. 643-652
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/11/19
    ジャーナル フリー
     地表地震断層の挙動を予測することを念頭に,地盤の物性や破壊挙動など不確定性を含む非線形連続体問題に対し,スペクトル確率有限要素法に基づく新しい数値解析手法を提案した.提案する新しい数値解析手法では,大量の計算を行う必要のあるモンテカルロ法と比較して遥かに効率的に変位・歪・応力の確率関数を計算できる.この解析手法を使ったシミュレーションにより,横ずれ断層の進展に見られるリーデルせん断帯が再現できることが示された.解の収束性も吟味され,数値解析手法として基本的な妥当性が検討された.
  • 冨永 知徳, 三木 千壽, 糟谷 正, 松岡 和巳
    2010 年 66 巻 4 号 p. 653-662
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     残留応力状態の改善により疲労強度を向上する低温変態溶材について,溶接継手のFEM解析および残留応力測定によって,鋼材強度と溶材のマルテンサイト変態開始温度(Ms点)の残留応力に与える影響を調査している.さらに,作用する外力が残留応力に与える影響についても調査を行い,このような圧縮残留応力付与工法による疲労寿命向上のメカニズムについて溶接継手を対象に基本的な挙動を検討した.その結果,Ms点250°C前後が大きな圧縮残留応力を与えること,また,溶接性を損なわない Ms点350°Cの溶材でも残留応力状態の改善が可能であることが確認された.さらに,この溶接によって形成された残留応力分布は,公称応力130MPaの外力の作用によっても止端部近傍では再配分しないことが確認された.
  • 田村 武, 西藤 潤, 森安 俊介, 佐藤 寛
    2010 年 66 巻 4 号 p. 663-672
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     本研究は,一般的な平面骨組構造の力学特性である不静定次数と不安定次数の一般論について述べたものである.よく知られているように静定構造はつりあい式のみで支点反力や部材力が求められる構造を意味する.また,そうでないものを不静定構造という.不静定構造の部材力を求めるのに不足する式の数を不静定次数というが,部材数やヒンジが多くなると,不静定次数を求めることが困難になる.特にヒンジが多く含まれるとき,外力がなくても変形しうるような不安定構造になる場合もあることから,問題は繁雑となる.しかし,不静定構造に不静定次数があるように,不安定構造には不安定次数があって,両者を同時に扱うことで見通しのよい計算法が可能となる.ここでは個々の構造ごとに対し定義されるB行列のランクを用いてその詳細を明らかにする.
  • 秦 吉弥, 一井 康二, 野津 厚, 古川 愛子, 常田 賢一
    2010 年 66 巻 4 号 p. 673-690
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     2009年8月に発生した静岡県駿河湾の地震 (Mj6.5)により,東名高速道路牧之原SA付近における盛土法面が崩落し,通行機能の不全につながった.この経験を踏まえた今後の高速道路盛土の耐震性評価のためにも,当該地点の地震動を推定することは非常に重要である.そこで本研究では,盛土崩落地点近傍での地震観測結果および常時微動計測結果などに基づいて,当該地点におけるサイト特性を評価した.そして,経験的サイト増幅・位相特性を考慮した強震動評価手法を用いて当該地点での地震動を推定した.さらに,当該地点近傍における墓石の転倒解析を実施し,地震後の墓石の状況と推定地震動との間に矛盾がないことを確認した.
  • 別府 万寿博, 大野 友則, 大久保 一徳, 佐藤 和幸
    2010 年 66 巻 4 号 p. 700-716
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     本研究は,火薬庫や重要構造物などのコンクリート構造物の耐爆設計法の確立に資するため,カーボンおよびアラミド繊維で裏面を補強したコンクリート板の接触および近接爆発荷重に対する耐爆性能(損傷および飛散物の低減)について実験的に検討したものである.実験では,C4爆薬を接触・近接爆発させ,繊維の方向,補強枚数がコンクリート板の耐爆性能に与える影響と補強の効果を調べている.また,繊維シートによるコンクリート板の耐爆補強効果について,応力波理論および繊維シートによる押し抜きせん断耐力増加の観点から考察した.
  • 松原 仁, 入部 綱清, 伊良波 繁雄
    2010 年 66 巻 4 号 p. 723-736
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     SPH法やMPS法で得られる数値解析解の精度について議論することは,実務計算における工学的判断を行うのに極めて重要である.そこで,本研究では,粒子数や粒子分布の変化に伴うSPH法やMPS法における空間一階微分の近似精度について,定量的に議論することを目的に,それぞれの手法が有する空間微分の近似精度が考察される.特に,SPH法の解析領域境界における精度低下の原因がSPH法の微分近似式自体にあることが理論的に説明される.また,回転やひずみなどの物理量を自由度として保有できる高精度な移動最小自乗法が開発され,SPH法やMPS法への適用法が議論される.さらに,弾性応力場や複雑な変位場を用いた数値解析例によって,SPH法とMPS法の空間微分の近似精度の問題が明確化されるとともに,本研究で提案される手法の妥当性が示される.
  • 西岡 勉, 堀江 佳平, 明田 修
    2010 年 66 巻 4 号 p. 737-751
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     中央支間長600mの斜張橋を対象に都市高速道路の交通特性,特に都市部で頻繁に発生する渋滞特性を反映した設計活荷重を提案することを目的として車両列載荷のシミュレーションを実施した.シミュレーション結果と等価L荷重を影響線の着目符号側のみに載荷する現行設計法の比較を行い,影響線の着目符号側と異符号側の面積比が両者の活荷重応答の差の要因であることを示した.性能照査型設計の観点から地域の都市高速道路の交通特性に即した合理的な設計活荷重とその載荷方法を提案し,死荷重+活荷重時の終局限界状態に関する安全性評価指標の比較を行い,提案設計法の合理性を示した.
  • 岩崎 英治, 伊藤 俊, 小島 靖弘, 長井 正嗣
    2010 年 66 巻 4 号 p. 752-766
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     塗装を省ける耐候性鋼橋梁は,LCC(ライフサイクルコスト)を低減可能なことから幅広く建設されている.耐候性鋼材は,桁内の飛来塩分が0.05mdd(mg/dm2/day)以下の環境が使用の目安になっている.しかし,腐食状況は橋梁の部位により異なる.また,桁内での飛来塩分は橋梁の完成後まで観測することができない.したがって,数値シミュレーション等により橋梁各部位の飛来塩分を評価することができると,防食設計や維持管理に有益である.本論文は,数値シミュレーションにより橋梁各部位の飛来塩分を推定するために,飛来塩分を濃度物質の移流拡散と粒状物質の移流拡散により扱い,物質通過累積を定義して,実橋の観測値との比較によりその有効性を検討している.
  • 片山 拓朗, 山尾 敏孝
    2010 年 66 巻 4 号 p. 783-798
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     本論文では,構造物のパッシブ振動制御に資する,減衰力としての摩擦力が変位の絶対値に比例して増加する摺動型減衰装置を提案する.提案の装置は凹型・凸型摺動体,U型板ばねおよび支持はりで構成する.凹型・凸型摺動体は,作動方向に僅かに傾いた二組の前方用摺動面とそれらと逆の傾きの一組の後方用摺動面を有し,凹型・凸型摺動体の摺動変位の絶対値に比例して高さが増加する.支持はりとU型板ばねは凹型・凸型摺動体の高さの変化を利用して摺動面に圧縮力を作用させる.提案の装置はこの圧縮力を利用して変位の絶対値に比例して増加する摩擦力を生成する.提案の装置の基本構造と摩擦力を生成する原理が述べられ,装置を装着した一層ラーメンの静的力学特性が理論的に説明される.その静的力学特性は模型を用いた載荷試験の結果と良く対応した.
  • 秦 吉弥, 一井 康二, 村田 晶, 野津 厚, 宮島 昌克
    2010 年 66 巻 4 号 p. 799-815
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     地震被災事例の分析では,当該地点の地震動を推定することが非常に重要である.そこで,線状構造物を対象に,経験的サイト増幅・位相特性を考慮した地震動の推定手法を提案し,2007年能登半島地震において被災した能登有料道路に適用した.具体的には,常時微動計測結果に基づき能登有料道路を4つのゾーンに分割して各ゾーンの地震動を推定した.さらに,個別地点の常時微動計測結果を利用することで,線状構造物の個々の地点での地震動を推定した.最後に,推定地震動の応用例としてフラジリティカーブの検討例を示した.
  • 後藤 芳顯, 水野 貢介, Ghosh Prosenjit KUMAR, 藤井 雄介
    2010 年 66 巻 4 号 p. 816-835
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     コンクリート充填矩形断面鋼製橋脚は,鋼製補剛パネルとダイヤフラムに拘束された充填コンクリートによる補剛パネルの局部座屈防止効果とコンクリート自体の圧縮強度向上効果で,高い強度・変形能を有する.しかしながら,繰り返し荷重下の界面での相互作用は複雑で,数値計算の安定性を損なうため,精度の良い解析法は提示されていない.ここでは,充填コンクリートは損傷塑性理論を導入したソリッド要素と仮想ひび割れ(離散ひび割れ)でモデル化し,鋼脚に構成則として三曲面モデルを導入したシェル要素を用いた.そして,界面はコンタクトペアおよび接触バネ要素でモデル化しすることで,精度が良く,安定した解析法を提示した.さらに,本手法を用いて正方形断面充填鋼脚の強度・変形能の向上やき裂発生のメカニズムについて明らかにした.
  • 三木 千壽, 徳永 皓平, 判治 剛
    2010 年 66 巻 4 号 p. 836-849
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     鋼橋に生じた疲労き裂に対して溶接により補修を行うことは,当て板等の補強部材を必要としないため工期や費用を抑えることができ,またボルト添接が不可能な狭隘部に対して有効である.しかしその一方で,溶接補修部においては溶接欠陥や残留変形が生じてしまい疲労強度が低下する恐れがある.さらに,き裂が生じた継手部には疲労強度の低い継手ディテールが採用されていることが多く,たとえ健全な補修溶接により元の状態に回復できたとしても,補修後の疲労強度を補修前より向上させなければき裂が再発する可能性がある.そこで本研究では,溶接後の冷却過程にて圧縮残留応力を導入でき,かつ溶接変形を抑制できる低変態温度溶接材料に着目し,それを用いた溶接補修の有効性について検討した.
  • 渡辺 力, 林 正
    2010 年 66 巻 4 号 p. 850-862
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     ハイアラーキソリッド要素において,各種の厚板理論と同じ変位場を規定したハイアラーキ三次元シェル要素を提案する.この要素は厚板理論に基づいて定式化された平面シェル要素と等価であるが,三次元体の形状を有する.したがって,ソリッド要素と結合しても中央面が結合されることがなく,変厚板への適用も容易である.一次せん断変形理論に基づいたMindlin要素とReissner要素,高次せん断変形理論に基づいた高次理論型要素を厚板解析に適用して,その精度と適用性を調べている.
  • 篠 泉
    2010 年 66 巻 4 号 p. 863-873
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     気象庁により公表される震度の根拠になる計測震度の数値は,強震記録に特別なフィルターを作用させて求めている.ところが,そのフィルターは1自由度系の地震時速度応答を求める振動数応答関数の振幅特性と類似した形状をしている.そこで,1自由度系の地震応答の相対速度に基づいて速度応答震度を提案した.速度応答震度の妥当性は,計測震度との対応を K-NETおよび KiK-netの515強震記録を用いて確認することで,検証した.
     1自由度系の固有振動数fnを変更することにより,速度応答震度(fn=0.7Hz)の他に短周期速度応答震度(fn=3.333Hz)と長周期速度応答震度(fn=0.1666Hz)を定義した.そして,短周期速度応答震度と土砂災害の発生,長周期速度応答震度と石油タンクでの被害発生の関係を調べた.
和文報告
  • 岡本 裕, 中村 俊一, 鈴村 恵太
    2010 年 66 巻 4 号 p. 691-699
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     腐食した橋梁用亜鉛めっき鋼線の腐食ピットの寸法と分布を計測した結果,腐食が進行するほど腐食ピットは深く,比較的浅いピットは広範囲に分布し,より深いピットは狭い範囲に集中していた.このデータに基づき3種類の人工ピット付きの亜鉛めっき鋼線の疲労試験を実施した.丸形ピット付きの疲労強度が最も高く,三角形ピットは応力集中が高くなり疲労強度は低かった.ノッチ入り三角形ピットの疲労強度が最も低く,その応力集中はノッチに依存するため亜鉛めっき鋼線の疲労強度はピット長さに関わらず一定であった.三角形ピット付き鋼線試験体の疲労強度は,腐食試験体強度と同一傾向を示し,人工ピット付き試験体の疲労試験が妥当であり,疲労強度低下の主要因は腐食による表面凹凸であると言える.
和文ノート
  • 木村 元哉, 立石 晶洋, 中山 太士, 松井 繁之
    2010 年 66 巻 4 号 p. 631-636
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/10/20
    ジャーナル フリー
     リベット接合を用いた古い鋼鉄道橋において,リベットに弛緩が生じた場合,高力ボルトを用いた補修が一般的である.しかし,被締め付け鋼材に腐食による表面凹凸がある場合には,接合強度の確保が困難になる.このような場合に対して,所定のボルト接合強度を確保するため,母材とワッシャとの間に樹脂を挟み込む工法を考案した.樹脂は圧縮強度が低く,高力ボルトで締め付けると樹脂が破壊してしまうため,鋼製の拘束リングを用いることでこの問題を解決できる.さらに,樹脂のクリープ変形によるボルト軸力の経時低下が大きいことから,樹脂のフィラーとして鋼球等を混入し,クリープ変形を抑制することを考えた.パラメータを変えて長期クリープ試験を行ったところ,ボルト軸力の経時低下は実用レベルまで改善され,本工法活用の目処が得られた.
  • 阿部 雅人, 藤野 陽三
    2010 年 66 巻 4 号 p. 637-642
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/10/20
    ジャーナル フリー
     鉄道をはじめとした交通施設では,竜巻などの局所的気象現象が大きなリスク要因となっている.そこで,本研究では,竜巻による被害軽減を目的としたリスクマネジメントの一方策として,直前検知による車両の緊急制動への応用を念頭に,移動体上風センシングによる竜巻検知を提案し,その適用可能性について検討した.具体的には,竜巻の風速分布として現象論的な渦点モデルを採用し,移動体との相対関係による最大風速ならびに最大風速発生時刻を移動体上の風速風向計測から推定する方法を構築した.また,実際に計測された,竜巻通過時における風向風速時刻歴記録に本方法を適用し,その有効性を検討した.
  • 石川 敏之
    2010 年 66 巻 4 号 p. 717-722
    発行日: 2010年
    公開日: 2010/12/20
    ジャーナル フリー
     切断位置を跨いでCFRP板が接着された鋼板では,CFRP板の剛性を大きくすると,切断縁の接着剤に生じるはく離せん断応力を小さくできるが,CFRP板の付着端のはく離せん断応力が大きくなる.したがって,CFRP板接着切断鋼板では,はく離せん断応力を小さくするために,切断縁でCFRP板の剛性を大きく,CFRP板の付着端で剛性を小さくするのが良い.CFRP板の端部に段差を設けた場合,切断縁で剛性が大きく,付着端で剛性が小さくなるため,はく離せん断応力が小さくなり,CFRP板のはく離荷重の上昇が期待できる.本研究では,端部に段差を設けて2枚のCFRP板が切断鋼板に接着された場合に対して,切断縁およびCFRP板の付着端の接着剤に生じるはく離せん断応力を最小にする各CFRP板の剛性を明らかにする.
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