老朽開水路内に配管される圧力パイプラインの力学挙動の解明と耐震設計手法の確立

阐明旧明渠中安装的压力管道的力学性能并建立抗震设计方法

• 批准号: 20H00441
• 负责人: 河端 俊典
• 金额: $ 28.37万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00441/
• 关键词: パイプライン; 開水路; 長寿命化; 遠心力模型実験; ジオシンセティックス; 屈曲部; 模型実験; 応力集中; 数値解析; ひずみ; 耐震性; 動的挙動

既設開水路内に管路を敷設する開水路内配管工法の確立を目標に，老朽化した開水路内に設置された管路屈曲部を対象にスラスト力を模擬した水平力を負荷する実験を実施してきた．令和2年度に実施した模型実験では，載荷中に模型管が軸方向に回転し，正確に水平抵抗力が計測できていないことが明らかとなった．そこで，令和3年度には，載荷装置を改良し，同条件での実験を実施した．概ね前年度と同様の結論を得たが，水路底板と水路壁が固定された実験条件では，管と開水路模型が一体となり挙動する様子が観察され，前年度と異なる新たな知見を得た．また，管と水路壁の間の距離を変えた条件での実験ケースについて，より詳細な検討を行い，本研究で実施された埋設条件では，距離と抵抗力が概ね線形で近似できることを示すとともに，画像解析を通して，管および水路壁周辺地盤の変形挙動ならびに抵抗力発揮メカニズムを解明した．さらに，既設開水路内に2本の管路が敷設される二条配管時の力学挙動を解明するため，2本の模型管に定荷重を負荷した載荷実験に着手し，現在までに基本ケースの実験を終了した．上記のスラスト力を受ける管路屈曲部の力学挙動の検討に加え，管底側部の応力集中の緩和を目的としたEPS基礎を提案し，その有効性についても実験的に検証してきた．令和2年度に実施した模型実験では，模型管の外径が165mmと小さく，一部のEPS基礎では，応力集中を抑制する効果が確認できなかった．そこで令和3年度には，模型管の外径を313mmとし，地盤の相対密度を前年度の30%から60%に変更することで，より実際に近い埋設条件を再現した．実験結果よりEPS基礎を用いた全てのケースで管底側部の応力集中を抑制する効果が確認された．

Set up the pipeline in the pipeline to establish the purpose of the pipeline bending force simulation. For example, in the second year, the model was applied in the axial direction of the load, and the horizontal resistance was measured correctly. In the third year, the load device was improved, and the same conditions were implemented. In the past year, the same conclusion was obtained, and the water channel bottom plate and the water channel wall were fixed. The pipe and the water channel model were integrated, and the new knowledge was obtained. The distance between the pipe and the water channel wall is changed according to the condition of the buried pipe, the distance and the resistance are approximated according to the linear shape, and the image analysis is carried out according to the condition of the buried pipe and the water channel wall. In this paper, even if two pipes are laid in the hot water circuit, the mechanical vibration of the two pipes is solved. The load of the two pipes is fixed. The load is started. Now the basic load is finished. In this paper, the dynamic analysis of the bending part of the pipeline is discussed, and the purpose of relieving the stress concentration at the bottom of the pipeline is proposed. In order to implement the model in 2002, the outer diameter of the model tube was 165mm and the EPS foundation was partially suppressed. The outer diameter of the model tube is 313mm, and the relative density of the site is 30% of that of the previous year. The results show that the EPS foundation is fully functional and the stress concentration at the bottom of the tube is suppressed.

项目成果

既設開水路内に設置された埋設管屈曲部における水平載荷実験

现有明渠中埋地管道弯曲部分水平荷载试验

• 发表时间: 2022
• 作者: 永谷太志，太田遥子，澤田豊，河端俊典

既設開水路内に敷設された圧力管路屈曲部における水平載荷実験

现有明渠内压力管道弯曲部位水平加载试验

• 发表时间: 2021
• 作者: Tanaka C;Kinoshita K;Iwashita A;Idani G;郡司玄,木津亮介,木村大夢,橋本玲奈,石附夏子,市川麻央,本池珠恵,古賀晧之,花井研哉,平野智成,風間裕介,阿部智子,光田展隆,堀口吾 朗,澤進一郎,塚谷裕一,フェルジャニ アリ;永谷太志，太田遥子，澤田豊，河端俊典
• 通讯作者: 永谷太志，太田遥子，澤田豊，河端俊典

神戸大学大学院農学研究科土地環境学研究室HP

神户大学研究生院农业土地环境研究实验室 HP

管底側部に設置したEPS基礎がたわみ性埋設管の力学挙動に与える影響に関する埋設模型実験

管道底部EPS基础对柔性埋地管道力学性能影响的埋地模型试验

• 发表时间: 2022
• 作者: Satsuki Suzuki;Huiyuan Qi;Annegret Moto Naito-Liederbach;Yumiko Nakaya;Takashi Nagamine;Manabu Onuma;Miho Inoue-Murayama;園田悠介，伊川千颯，辻本琴音，永谷太志，工藤秀穂，澤田 豊，河端俊典
• 通讯作者: 園田悠介，伊川千颯，辻本琴音，永谷太志，工藤秀穂，澤田 豊，河端俊典

プレキャストコンクリート板を用いた埋設管路屈曲部のスラスト対策工法に関する水平載荷実験

预制混凝土板埋地弯管推力对策方法水平加载试验

• 发表时间: 2022
• 作者: Chika Zemmoto;Yuki Matsumoto;Monori Arahori;Miho Inoue-Murayama;永谷太志，太田遥子，澤田豊，河端俊典
• 通讯作者: 永谷太志，太田遥子，澤田豊，河端俊典