衝撃的上下動を考慮したRC構造物の損傷および破壊メカニズムの推定に関する研究

考虑冲击竖向运动的RC结构损伤失效机制估计研究

• 批准号: 09234231
• 负责人: 宮本 文穂
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09234231/
• 关键词: 衝撃的地震動; 鉄筋コンクリート(RC)橋脚; 損傷メカニズム; 動的非線形有限要素解析; 輪切状ひびわれ; 模型実験; バネ〜質点系モデル

兵庫県南部地震では、本格的な横揺れを感じる前に衝撃的な上下動を感じたという多くの人の証言があるように、一瞬の衝撃的上下動が構造物に作用した結果、被害を予想外に大きくしたのではないかという懸念がある。本研究は、特に鉄筋コンクリート橋脚を対象とした解析的および模型実験による各種検討を行い、衝撃的上下動初期におけるRC橋脚内への引張ひび割れ損傷発生の可能性およびそれがRC橋脚の損傷、破壊メカニズムにどのように関与したか明らかにしようとしたものである。本研究によって得られた新たな知見などの成果を以下にまとめる。1)バネ質点系モデルを用いた解析的検討:鉄筋コンクリート橋脚を対象とした1質点系モデルに力積の考え方に基づく運動量保存則を適用することで、衝撃的上下動初期におけるRC橋脚内への引張ひび割れ損傷発生の可能性を明らかにした。その結果、コンクリート柱部の直径が2〜4m、柱長が3〜10mの範囲をとると、v_o=20kine程度の衝撃的な上下動によって、概ね20〜30kgf/cm^2の瞬間的な引張応力がコンクリート柱に生じることになり、輪切り状ひび割れの発生の可能性があることが明らかとなった。2)3次元有限要素法を適用した解析的検討:阪神高速道路3号神戸線における標準的な円形断面の単柱式橋脚を対象として、シェル要素による3次元有限要素解析を行った。解析では、主鉄筋の段落とし位置を考慮し、入力する衝撃的上下動としては、周波数を変化させた最大速度100cm/secの速度余弦波(加速度正弦波)1波をフーチング下端から入力した。その結果、26.4Hzで16.8cm/secの1波入力があれば、橋脚断面にクラックが生じ、その後の地震動に対する弱点となり得ることがわかった。3)衝撃的上下動によるRC橋脚の輪切り状ひび割れの再現実験および解析:鉄筋コンクリート橋脚に発生した輪切り状ひび割れに着目し、これが衝撃的上下動により発生した可能性もあると考えて、この現象を衝撃突上げ実験により模型実験的に再現するとともに、ばね〜質点系にモデルによって衝撃突き上げ実験結果のシミュレーションを試みた。その結果、輪切り状ひび割れ発生のメカニズムをほぼ解明できた。すなわち、地盤(基盤)が停止した後の負の基盤加速度による上部質量に発生する慣性力(引張力)が輪切り状ひび割れを発生させるものと考えられる。

The earthquake in the southern part of Hyogo Prefecture caused a lot of people to testify before the earthquake. The earthquake caused a lot of people to testify before the earthquake. The earthquake caused a lot of people to testify before the earthquake. The earthquake caused a lot of people to testify before the earthquake. In this paper, the possibility of damage occurrence in RC bridge leg due to tension and shear in RC bridge leg during initial period of impact is studied. The results of this study are as follows: 1) Analysis of particle system: Iron rib bridge foot image 1) Particle system: Force product of the force field 1) Preservation of base motion 2) Application of the force field 1) Initial up-and-down movement of the impact 3) Extension of RC bridge foot and possibility of damage occurrence 3) Analysis of particle system: Iron rib bridge foot image 1) Analysis of particle system: Force product of the force field 2) Calculation of base motion preservation 3) Application of force field 1) Analysis of particle system: Force product of the force field 1) Analysis of particle system: Force product of the force field 2) Calculation of base motion preservation 3) Application of the force field 1) Analysis of particle system: Force product 3) Analysis of the force field 1) Analysis of particle system: Force product of the force field 1) Analysis of the force field 2) Calculation of base motion preservation 3) Application of the force field 1) Analysis of particle system 3) Initial up-and-down movement 3) Analysis of impact 4) Initial up-and-down movement 3) Analysis of RC bridge foot tension and damage occurrence 3) Analysis of RC bridge foot. The results show that the diameter of the column part is 2 ~ 4m, the length of the column is 3 ~ 10m, the range of the impact is 20kine, and the instantaneous tensile force is 20 ~ 30kgf/cm^2. 2)3 Discussion on the application of the dimensional finite element method to the analysis: Hanshin Expressway No. 3 Kobe Line, the standard circular cross-section of the single-column bridge foot, the object of the three-dimensional finite element analysis, the implementation of the three-dimensional finite element analysis The analysis takes into account the position of the main steel bar, the upward and downward movement of the impact, the number of cycles, the maximum velocity of 100 cm/sec, the velocity cosine wave (acceleration sine wave), and the lower end of the impact force. Results: 26.4 Hz, 16.8 cm/sec, 1 wave incident force, bridge foot cross-section, and ground vibration. 3)The analysis of the occurrence of the circular cut of the RC bridge foot during the up-and-down movement of the impact and the possibility of the occurrence of the impact during the up-and-down movement of the RC bridge foot during the up-and-down movement of the impact and the analysis of the occurrence of the circular cut of the RC bridge foot during the up-and-down movement of the impact and the possibility of the occurrence of the impact during the up-and-down movement of the RC bridge foot during the up-and-down movement of the impact. The results of the survey show that the number of people who have died in the past few years has increased significantly. The imaginary force (induced tension) generated by the upper mass due to the negative acceleration of the base plate after the stop of the base plate and the rotation of the base plate is examined.

项目成果

別府万寿博: "都市直下型地震によるRC橋脚の輪切り状ひび割れ発生の原因究明に関する一考察" 第2回都市直下型地震災害総合シンポジウム論文集. 269-272 (1997)

别府世博会：“城市地震引起的RC桥墩环形裂缝原因研究”第二届城市地震灾害综合研讨会论文集269-272（1997）。

宮本文穂: "土木構造物" 兵庫県南部地震に関する耐震技術特別研究委員会報告書. 335-345 (1997)

宫本文穗：兵库县南部地震地震技术特别研究委员会的《土木工程结构》报告335-345（1997）。

別府万寿博: "衝撃的突き上げを受けるRC橋脚模型の衝撃応答解析と輪切り状ひび割れ破壊の原因究明について" 第52回土木学会全国大会 年次学術講演概要集. 508-509 (1997)

别府世博会：“RC桥墩模型受到冲击隆起的冲击响应分析和环形裂纹失效原因的调查”第52届日本土木工程师学会全国会议年度学术演讲摘要508-509（1997）。

別府万寿博: "衝撃突き上げ装置によるRC橋脚模型の輪切り状ひび割れに関する実験的研究" 土木学会論文集. 5571I-41. 165-180 (1997)

别府世博会：“冲击推进装置对 RC 桥墩模型中环形裂缝的实验研究”日本土木工程师学会会刊 5571I-41（1997 年）。

Ayaho MIYAMOTO: "3-Ddynamic analysis and computer graphics application to impact failure simulation for reinforced concrete slabs" Structures Under Shock and Impact. V. (1998)

Ayaho MIYAMOTO：“钢筋混凝土板冲击失效模拟的 3D 动态分析和计算机图形应用”冲击和冲击下的结构。