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有限要素解析

近年、計算機(コンピュータ)は急速に発達しています。それにより、これまで解析することが困難であった鋼構造物の厳密なモデルの数値解析を行うことが可能になりました。有限要素法も時代と共に可能になった数値解析手法の一つです。有限要素法(FEM)とは、解析的に解くことが難しい微分方程式の近似解を数値的に得る方法の一つであり、工学分野の多種多様な問題の数値解析、シミュレーション法として多用され、計算力学を支える有力な手段となっています。鋼構造研究室では、橋梁のメンテナンスに関する研究および様々な実験に対して有限要素法を用いており、より優れた有限要素法の手法の確立を目指し研究しています。

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鋼橋の腐食に関する研究

我が国では、高度経済成長期の1960年以降に多くの橋梁が建設され、経年劣化に伴う腐食損傷事例が発生しています。そのため、近年では構造物の建設から維持管理・撤去までにかかる費用、いわゆる「ライフサイクルコスト(LCC)」を考慮した設計や維持管理が重要となっています。鋼橋の腐食要因の一つとしては、橋梁の各部材に付着する「塩分」が挙げられます。この塩分には、海から風によって飛ばされる「海塩粒子」と、積雪寒冷地において冬期間に路面上に散布される「凍結防止剤」があります。鋼構造研究室では、異なる環境下にある橋梁を対象として、鋼桁部への塩分の飛来量を計測し、塩分の飛来量と鋼材の腐食の関係について調査しています。さらに、数値シミュレーションを行うことによって、塩分の飛来状況の再現および維持管理への適応について検討しています。

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CFRP(炭素繊維強化プラスチック)

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)接着工法とは、炭素の糸をシート状に成型したシート(炭素繊維シート)に、時間の経過によってプラスチック状に硬化する液状の樹脂(エポキシ樹脂)を含侵することで、鋼材と炭素繊維シートを一体化させ、鋼部材を補修・補強する工法です。炭素繊維シートは、高強度・高弾性・高耐食性・軽量といった鋼材の補修・補強材料として優位な特徴を有しており、さらに、施工は液状の樹脂をローラーやヘラを用いて塗布するだけであるため、容易かつ大型な設備を必要としません。このように、鋼構造物の補修・補強工法として優位な特徴を多く有するCFRP接着工法は、従来工法に比べより効果的かつ効率的な工法として注目を受けています。本研究室では、このCFRP接着工法を用いた腐食損傷を有する鋼部材の補修、鋼構造物の耐震補強に対して、その有効性やより効果的な施工方法について検討を行っています。

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合成桁の大型実験

平成29年7月に改定された道路橋示方書では,設計体系が部分係数設計法へと移行した.また,老朽化橋梁,高齢化橋梁の大規模更新については,今後国内外でニーズが急速に高まることが予想され,今まで以上にコスト縮減が求められている.橋梁の建設コストを縮減するため,橋梁の持っている耐荷性能を最大限活用した合理的で信頼性の高い設計の実現に向けて,終局状態においては,道路橋を構成する部材の一部塑性化を考慮した耐荷力評価法を確立することが望まれる.しかしながら,鋼橋で最も一般的な形式である桁構造の耐荷力評価法は,部材の線形挙動内での評価が中心となっており,昭和48年の道示から40年以上もの間改定されていない.他方,より合理的な設計法の開発が求められているものの,耐荷力に関する研究が不足しているため,新たな設計法を開発する上で,必要な情報が十分に得られていない.

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お知らせ

2021/05/27
メンバーを更新しました。
2021/03/15
過去の研究テーマを更新しました。
2020/08/27
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2020/08/18
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