腐食劣化した既設プレストレス構造物のデジタルツインによる性能評価

本研究の目的は、内部鋼材が腐食劣化した既設プレストレストコンクリート(PC)構造物の残存構造性能に対する数値解析手法を高度化すること，既設PC構造物のデジタルツインにより，現場での点検結果と数値解析の情報が相互に共有できる環境を構築することを目的とする．局所腐食や破断といった不均一な応力状態の追跡とフルスケール適用でための簡素化が主な課題である．本年度は部材内に腐食劣化の極端な状態である，鋼材破断時の挙動に着目した．現象を精緻に捉えるため，数値解析と実験の両面で研究を行うが，数値解析による検討と実験の准部を行った．有限要素法解析を用い，鋼材，グラウト，コンクリートを3次元ソリッド要素，シース管を積層シェル要素，鋼材とグラウト間，グラウトとシース管間の応力伝達を境界要素でモデル化することで破断時挙動の再現を試みた．既往の研究における破断時のひずみ分布をよく再現できると共に，破断部位周囲のすべりが発生するが，ある程度離れた位置でのグラウトモルタルが圧縮力をうけることで応力が伝達することで，健全なプレストレスが破断位置から離れるにしたがって回復し，鋼材破断時のメカニズムを明らかにした．部材の力学的性状についても数値解析を用いて評価を行った．鋼材破断位置やグラウトの物性，プレストレス力の多寡といったパラメータに着目し，上記の精密なモデルを用いて鋼材破断が曲げ性状に与える影響を評価した．鋼材破断位置からある程度離れればプレストレスが回復するが，この距離には緊張力が大きく影響を与え，鋼材破断位置によって健全なプレストレスが残存する範囲が変わるため，同じ程度の破断状況であっても曲げ性状が大きく異なることがわかった．

本研究の目的は、内部鋼材が腐食劣化した既設プレストレストコンクリート(PC)構造物の残存構造性能に対する数値解析手法を高度化すること，既設PC構造物のデジタルツインにより，現場での点検結果と数値解析の情報が相互に共有できる環境を構築することを目的とする．局所腐食や破断といった不均一な応力状態の追跡とフルスケール適用でための簡素化が主な課題である．本年度は部材内に腐食劣化の極端な状態である，鋼材破断時の挙動に着目した．現象を精緻に捉えるため，数値解析と実験の両面で研究を行うが，数値解析による検討と実験の准部を行った．有限要素法解析を用い，鋼材，グラウト，コンクリートを3次元ソリッド要素，シース管を積層シェル要素，鋼材とグラウト間，グラウトとシース管間の応力伝達を境界要素でモデル化することで破断時挙動の再現を試みた．既往の研究における破断時のひずみ分布をよく再現できると共に，破断部位周囲のすべりが発生するが，ある程度離れた位置でのグラウトモルタルが圧縮力をうけることで応力が伝達することで，健全なプレストレスが破断位置から離れるにしたがって回復し，鋼材破断時のメカニズムを明らかにした．部材の力学的性状についても数値解析を用いて評価を行った．鋼材破断位置やグラウトの物性，プレストレス力の多寡といったパラメータに着目し，上記の精密なモデルを用いて鋼材破断が曲げ性状に与える影響を評価した．鋼材破断位置からある程度離れればプレストレスが回復するが，この距離には緊張力が大きく影響を与え，鋼材破断位置によって健全なプレストレスが残存する範囲が変わるため，同じ程度の破断状況であっても曲げ性状が大きく異なることがわかった．