多田優斗

腐食切れが一辺に2つ生じたトラス橋圧縮部材の座屈強度に関する研究

岩崎英治

我が国の橋梁インフラは，高度経済成長期に建設されたものが多く，建設後50年を経過した橋梁が急増し，老朽化が問題となっている．また，少子高齢化の影響により，橋梁保全業務に携わる土木技術者は減少しており，老朽化した橋梁の急増に対し，それらの補修・補強工事が追いついていない現状にある．そのため，専門知識を要することなく，補修工事の優先度や緊急性の明確化のために，構造物の健全性を簡易的に評価する手法の確立が求められる．
トラス橋は，他の橋梁形式に比べて，構造的冗長性は高くなく，主構部材の損傷により橋梁全体の構造安定性を損なう恐れがある．鋼トラス橋圧縮斜材は鋼板の溶接により箱型断面部材として構成されているが，腐食が進行すると，溶接部が分離し腐食切れが生じる．腐食切れの範囲が長くなると，部材全体の座屈強度が低下する．座屈強度はFEAによる弾塑性有限変位解析により評価できるが，専門知識が必要なため，解析業務を専門業者に依頼する必要がある．そのため，結果を速やかに入手することができず，補修工事の緊急性の判断には使い難い．このような背景から，FEAを用いずに腐食切れの生じた圧縮斜材の座屈強度を簡易的に評価する座屈強度式が必要とされている．単一の腐食切れが生じた斜材と二辺に腐食切れが生じた斜材については，座屈強度式が提案されているが，一辺に腐食切れが2つ生じた斜材については検討されていない．
そこで，本研究では一辺に2つの腐食切れが生じたトラス橋圧縮斜材の座屈強度を明らかにすることを目的とした．一辺に腐食切れが2つ生じた板および斜材について弾塑性有限変位解析を実施し，座屈強度を明らかにした．一辺に腐食切れが2つ生じた場合において，腐食切れの間隔が大きい場合は単一の腐食切れとして扱えると考えられるが，どの程度離れると単一の腐食切れとして扱うことができるか，また腐食切れが接近したときに生じる影響については明らかになっていない．そのため，FEAにより得られた座屈強度と既往の座屈強度式により算出された座屈強度との比較を行い，単一の腐食切れがとの座屈強度の差を確認した．これらの結果より，一辺に2つの腐食切れが生じた場合の座屈強度と単一の腐食切れが生じた場合の座屈強度の差は，降伏応力の10%程度であり，単一の腐食切れが生じた場合の座屈強度式を適用できることを明らかにした．