直接荷重を受ける溶接カバープレート近傍の応力性状と疲労挙動に関する研究

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本研究の初年度には、鋼製橋脚横梁支点部直下のダイアフラムディテールにおいて、沓座から伝達される力により発生する応力について検討し、板厚の変化により、沓座端部直下での応力の集中程度について実験的に検討しており、またフランジ板厚の変化の影響についても検討したが、本年度は、より基礎的なモデルを用いることにより、実橋梁で見られた現象について検討を試みた。I型断面部材のフランジとの間のギャップをパラメータとした溶接カバープレート試験体を製作し、載荷領域を変化させながら、カバープレートとフランジとの接触挙動や、その挙動が、カバープレート直下の応力場に与える影響を実験的に検討するとともに、その挙動を忠実に再現できる接触要素を用いたFEM解析モデルを作成した。接触を考慮することにより、ギャップや載荷領域の変化によりカバープレートの変形様式が異なり、フランジとの接触の様相が異なり、カバープレート直下のウェブ、特にフランジとウェブとの間の溶接ルート部との応力の発生性状が異なり、また、カバープレートの局部的なフランジとの接触により、局部的な接触の後にはカバープレート端部よりも接触部直下に大きな応力の集中が生じる可能性があることなどを示すことができた。また、作成したFEMモデルを用いてカバープレート下部構造の変形(剛性)の影響や載荷荷重の種類、フランジの板厚の影響についても検討を行った。特に下部構造がたわむような構造であると、よりカバープレートの接触が生じなくなり、また、カバープレートの変形様式も異なることにより、カバープレート直下の応力状態が大きく異なり、更に沓座端部直下での応力の集中程度が大きくなることを示した。