高性能鋼の特性を活用した鋼製ラーメン橋脚隅角部の設計手法開発に関する研究

利用高性能钢的特点开展钢刚构桥墩角部设计方法研究

• 批准号: 15760350
• 负责人: 小野 潔
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760350/
• 关键词: 鋼製ラーメン橋脚; 隅角部; 高性能鋼; 耐震性能; 耐震設計法; 構成則; 耐震設計; 塑性履歴特性; 長方形断面鋼製橋脚

昨年度は,鋼製ラーメン橋脚隅角部の脚部に着目して正負交番載荷実験を行い耐震性能の把握をおこなった.さらに,高性能鋼として狭降伏点レンジー低降伏比鋼(SN鋼)を対象とし,SN鋼から材料試験片を作成し,高性能鋼の材料としての繰返し塑性履歴特性の把握を行った.本年度は,各種力学パラメータ,従来の構造用鋼材と高性能鋼といった各種鋼材の機械的性質が鋼製ラーメン橋脚隅角部の耐力および変形性能に与える影響を幅広い観点から検討するため,鋼材の塑性履歴特性を精度よく再現できる構成式を用いた弾塑性有限変位解析により,その特性の把握を行った.なお,解析の信頼性を向上させ,従来の構造用鋼材と高性能鋼の機械的性質の違いを適切に解析結果に反映させるため,解析で使用する鋼材の構成則のパラメータは昨年度の鋼材の繰返し載荷実験から決定した.また,疲労耐久性を向上させる観点から鋼製橋脚隅角部の構造の検討が行われている.その疲労耐久性を考慮した隅角部の耐震性能を確認することが必要である.そこで,研究代表者である小野は,別の研究で疲労耐久性を考慮した隅角部の耐震性能確認実験を行い,その実験結果と解析結果との比較により解析手法の妥当性の検証も行った.実験結果と解析結果との比較を行った結果,隅角部の荷重-変位関係,座屈変形性状等について解析結果が実験結果の特徴を精度良く表現できていることが確認できた.そして解析結果および実験結果を基に検討を行った結果,隅角部の柱部に座屈変形が生じなくとも隅角部のウェブパネルの変形が大きくなると隅角部に過大な残留変位が生じることが明らかとなった.よって,隅角部の耐震設計においては,地震後の復旧性,修復性の関係から,隅角部に積極的に塑性化を認めるべきではないということが判明した.また,高性能鋼としてSN鋼を対象として検討を行った.隅角部に積極的に塑性化を認める設計法であればSN鋼の特性を生かした設計法の提案が可能であるとも考えられたが,塑性化を積極的に認めない範囲においては,SN鋼を使用することによって実設計上,大幅な隅角部の耐震性能の向上を期待することは難しいと考えられる.

去年，我们进行了正面和负面的载荷实验，重点是钢拉面码头角落的腿的腿，并评估了地震抗性。此外，我们创建了从SN钢制成的材料标本，用于狭窄的产量点范围低的产量比钢（SN钢）作为高性能钢，并将循环塑料滞后特性抓住为高性能钢的材料。在今年，我们从广泛的角度研究了各种钢的各种机械参数和各种钢的机械性能的影响，例如常规结构钢和高性能钢对钢拉根码头角的强度和变形性能。钢的性能是通过使用精心生产的本构方程来通过弹性塑料有限位移分析来确定的。为了提高分析的可靠性，并适当地反映了分析结果中常规结构钢和高性能钢的机械性能的差异，分析中使用的钢构规则的参数是根据去年钢材材料的循环加载实验确定的。此外，已经研究了钢墩角的结构，以提高疲劳耐用性。在考虑疲劳耐用性时，有必要确认角落的地震性能。因此，首席研究员Ono说，在研究中，我们进行了一个实验，以确认角落的地震性能，并考虑到疲劳耐用性，并通过将实验结果与分析结果进行比较来验证分析方法的有效性。 We compared the experimental results with the analysis results, and it was confirmed that the analysis results accurately express the characteristics of the experimental results for the load-displacement relationship and buckling deformation properties, etc. Based on the analysis results and experimental results, it was revealed that even if buckling deformation occurs in the columns of corners, excessive residual displacement occurs in the corners when the deformation of the web panels of corners becomes large, excessive residual displacement发生在角落。因此，发现，在拐角的地震设计中，由于地震后的关系和可修复性，不应在角落积极认识塑料。此外，该研究是在SN钢作为高性能钢上进行的。人们还认为，可以提出一种积极认识到角落中增塑的设计方法来利用SN钢的特性，但是在未积极认识的塑料的范围内，很难通过使用SN钢进行实际设计中角落的地震性能的显着改善。

项目成果

狭降伏点レンジー低降伏比鋼の塑性履歴特性と構成則の適用について

窄屈服点范围低屈强比钢的塑性历史性能及本构定律的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 平成16年度関西支部年次学術講演会講演概要集
• 作者: 金澤佑樹;服部伸幸;小野潔;西村宣男;池内智行
• 通讯作者: 池内智行