繰返し荷重を受けるコンクリート構造物のひび割れ間に介在する水の動態特性

循环荷载作用下混凝土结构裂缝间水的动态特性

• 批准号: 23860015
• 负责人: 藤山 知加子
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: The University of Tokyo (2012)Hosei University (2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-08-24 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23860015/
• 关键词: コンクリート速度依存性; ひび割れ間隙水圧; キャビテーション; コンクリートの動的応答

本研究の目的は，繰返し荷重を受けるコンクリート構造物について，ひび割れ間に介在する水が，構造物の変形性能，疲労寿命に与える影響を定量的に明らかにすることである．コンクリート構造物特有の事象であるひび割れの開閉に着目し，媒質として存在する水がひび割れ発生時（開口時）は負圧によってひび割れ間に引き込まれ，ひび割れ閉合時にはひび割れの閉合を妨げる効果を明らかにすることに，本研究の眼目がある．粘弾性体である水の物理的性質と，多孔質体でわずかながら透水性をもつコンクリートの材料特性を鑑みて，繰返し荷重の載荷速度と水が構造性能に与える影響との関係を定量的に分析し，水中構造物の非線形有限要素解析に用いる数値モデルを提案することを目指した．本研究には，以下の3つの段階がある．1.載荷速度とひび割れ間の水の抵抗性を定量的に調べる基礎的実験（H23），2.水の抵抗性をコンクリートの非線形有限要素解析に導入するためのモデル化検討（H23～H24），3.実大構造物を用いた疲労実験によるモデルの検証（H24）．しかしながら平成24年度に別の研究課題が採択され重複防止規定により本課題を辞退せざるを得なくなったため，完了したのは第1段階までであった．第一段階の研究では，意図的にひび割れを生じさせたコンクリート試験体を水を満たした容器の中に入れ，載荷速度，波形をパラメータとした多数の載荷を行い，ひび割れ開閉時に発生するひびわれ付近の圧力変動を水中マイクにより測定した．その結果，ひび割れ閉合時の圧力上昇はほぼ予測通り補足できたが，ひび割れ開口時に予測していた負圧の発生およびそれに伴うキャビテーション現象の兆候は，本実験の条件下では捉えることができなかった．今後，実験手法と計測装置の変更を続ける所存である．本実験と取得データの分析内容は国際会議にて公表している．

The purpose of this study is to quantify the effects of cyclic loading on the structural properties, fatigue life and deformation of structures. The phenomenon peculiar to the structure is that when the medium is present, the water is generated (when the medium is open), the negative pressure is generated, and when the medium is closed, the negative pressure is generated. The physical properties of water in viscous bodies, the identification of material properties of porous bodies, the quantitative analysis of the relationship between load velocity and structural properties of water, and the use of numerical methods for nonlinear finite element analysis of underwater structures. This study consists of the following three stages: 1. the fundamental study of the quantitative adjustment of water resistance between load velocities (H23); 2. the mathematical model of the introduction of nonlinear finite element analysis of water resistance (H23-H24); 3. the mathematical model of the application of large structures (H24). In 2004, the first phase of the project was completed. The first step of the study is to determine the load velocity of the test body in the middle of the vessel, and to determine the pressure of the test body in the middle of the vessel. As a result, the pressure rise at the time of closing is expected to increase, and the pressure rise at the time of opening is expected to increase, and the pressure rise at the time of opening is expected to increase. In the future, the measurement device will be changed. This paper analyzes the contents of the international conference on the acquisition of information.

项目成果

Investigation into cavitation as a cause of rate-dependent fatigue loss in submerged concrete members

研究空化作为水下混凝土构件中速率相关疲劳损失的原因

• 发表时间: 2012
• 作者: 原田俊太;山本祐治;関和明;堀尾篤史;三橋貴仁;宇治原徹;Koichi Maekawa;Maxim Sagan
• 通讯作者: Maxim Sagan

Rate‐dependent model of structural concrete incorporating kinematics of ambient water subjected to high‐cycle loads

• DOI: 10.1108/ec-06-2012-0125
• 发表时间: 2013-11
• 期刊: Engineering Computations
• 影响因子: 1.6
• 作者: K. Maekawa;C. Fujiyama