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奥山　雄介

CFRPを用いた鋼桁腐食部の補修，補強方法の開発

長井　正嗣

　鋼構造物の劣化要因の大半は腐食であり，供用期間の経過とともに劣化の進行が避けられない．鋼構造物の代表的な鋼橋においては，機能向上対策以外の理由で架け替えとなるものの大部分が鋼材の腐食である．これまで鋼構造物の性能を回復させるために，ボルトや溶接による鋼板当て板補修や，損傷部材を交換する部材交換等が行なわれてきた．しかし，これらの補修・補強方法では，ボルト孔による断面欠損や溶接入熱による熱影響が生じるなど，様々な制約を受けることとなる．そのため，効果的な補修，補強工法が求められている．このような状況の中，軽量で高強度、高い耐久性を有する繊維強化プラスチック（以下，FRP）が鋼構造物の補修・補強材料として期待されている．
　本研究の最終目標は，鋼桁端部の腹板に生じる腐食の合理的な補修・補強工法の確立である．これまで，FRPを鋼橋の補修・補強に適用した事例は，軸力や曲げを受ける部材に対してのみであり，座屈変形が生じる腹板には適用されたことはない．そのため，本研究では，補修，補強工法の確立に向けた基礎研究として，腹板の座屈変形に追従して強度を発現することが可能なFRPシートの選定と貼付け方法を確立するために，FRP接着鋼板の一軸圧縮試験とFRPを腹板に接着した鋼桁のせん断座屈試験を実施する．
　種々のFRPシートを用いた一軸圧縮試験結果から，FRP接着鋼板の弾性座屈荷重は，最外層のFRPシート長さが同一の場合，その引張剛性に比例して増加することが確認された．また，鋼板とFRPシートの間にパテ材を挿入することで， FRPシートのはく離を抑制し，十分な補強効果を発揮することが分かった．よって，引張剛性の高いシートを最外層とし，さらにパテ材を組み合わせることで，合理的な補修が可能となると言える．
　せん断座屈試験結果から，FRPシートには補修・補強効果があり，その終局強度は，Basler式を修正した評価式を用いることで，精度良く評価できることが確認された．また，腐食領域と耐荷力の関係を把握するために実施したFEAにより，腐食領域の小さいケースでは，耐力の低下はほとんど見られないが，腐食領域が大きく，特に，斜張力場に腐食領域が重なるようなケースでは，耐力の低下が大きいことが分かった．
　今後の課題としては，シートの貼付け方法や異種繊維の組合せ等を考慮したせん断座屈試験の実施と，実際に腐食を模擬した試験体に対してFRPによる補修・補強を行った試験体でのせん断座屈試験の実施が挙げられる．

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