ken09503

笹川　卓

トラス橋の構造冗長性の評価法に関する研究

岩崎　英治

　2007年，米国ミネソタ州のトラス橋において部材の破断により橋梁全体が崩壊した．日本でも木曽川大橋，本荘大橋において斜材が腐食により破断するという大きな損傷が発生した．しかし，木曽川大橋，本荘大橋は米国ミネソタ州のトラス橋のように橋梁全体が崩壊していない．この違いを明らかにするためにリダンダンシー評価が行われている．リダンダンシーとは，橋梁のある部材が破断したとしても，その他の部材が断面力を負担することで橋梁全体の崩壊に至らないことであり，構造に余裕があるということである．この精度が向上すれば社会基盤構造物の劣化に伴う補修・補強対策を行う上で有益となると考えられることから，本研究では長生橋を参照橋梁とした5径間のゲルバートラス橋を対象としてリダンダンシー評価を行うことを目的とする．ある主構部材を破断させ，どの部材が破断すると橋梁全体が不安定になり崩壊の危険性があるか把握する．FEM解析により縦桁を考慮したモデルと省略したモデルの2種類の3次元モデルを作成する．上下弦材，斜材，垂直材，橋門構等は骨組要素として扱い，偏心を考慮するために主構，横桁ともに梁要素，トラス格点部は剛結合としている．床版は省略している．
　両モデルの下弦材格点に死活荷重と各部材の軸力が最大となる活荷重の組合せで載荷する．破断想定部材は主構部材のみ考える．破断力は想定した破断部材の断面力を両格点に逆向きに加えることにより与え，各部材が終局状態であるかどうかを判定し，破断想定部材が径間の崩壊をもたらすような部材であるかどうか評価する．
　本研究により得られた知見を述べる．
線形解析
・縦桁を考慮する場合と省略する場合では，下弦材が破断する場合および支点部付近，ゲルバー部以外の垂直材が破断するとR>1の部材が多いことから，縦桁が配置されていないと，破断力を負担する部材が少ないので，モデル化の精度がリダンダンシーの評価を左右する．
非線形解析
・部材破断は断面力の開放率=1に相当するが，開放率が1以下で初期降伏し，開放率が1を若干超える所で終局を迎える部材がある．
　線形解析ではR<1の部材が，非線形解析では開放率1を若干超える所で終局を迎える部材があることから，線形解析によるリダンダンシーの評価は危険側の評価になっていることが分かる．

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