Uリブを有する鋼床版の溶接部付近に...
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Uリブを有する鋼床版の溶接部付近に 発生するひずみの動的挙動 社会基盤設計学領域 B4 吉浪 泰祐 平成19年度 特別研究
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Uリブを有する鋼床版の溶接部付近に発生するひずみの動的挙動
社会基盤設計学領域 B4
吉浪 泰祐
平成19年度 特別研究
研究の背景
特に問題となる損傷…ルート部からデッキプレートに進展するき裂
Uリブを持つ鋼床版の疲労損傷事例の増加
デッキプレート
貫通型き裂
Uリブ
溶接部
デッキプレート
既往の研究
主応力方向は橋軸直角方向
主応力方向はどう変化するのか？
Uリブ
横リブデッキプレート
橋軸方向
研究目的
輪荷重走行下における， Uリブ・横リブ交差部ならびに横リブ支間部のUリブ・デッキプレート溶接部付近に発生する主ひずみとその方向の動的挙動の確認を行う．
実験概要
3 x 570 = 1710
2500
2810
U4
907
600
12
280
300
295
12003880
400780150
12
G2
1200
12
150
12
907
395
155
280
300
b
G1
U2
U3
U1
R1a edc
R2f g ki jh
155
395
R3
試験体
A断面(-600mm)
B断面(600mm)
載荷位置
載荷荷重117.6kN
測定方法
三軸ゲージにより測定
輪荷重走行下，測定周期1kHzで10秒間測定(輪が5回程度往復)
得られるひずみ値・時間より影響線を作成
U4
2500
160
G1
300
A1A2
125
U1
12574
62
U3
75
58575655
160
U2
71
6059
73 72
54 5352 51
66
12
G2
300
12
907
U2U1
300
U3
300 12
U4
60
71125125 160
B1B2
16072
615153
5452
7374
625856
75
5557
59
A断面
B断面
実験結果
-240
-210
-180
-150
-120
-90
-60
-30
0
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
-1000-800-600-400-200 0 200 400 600 8001000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
A断面上面の主ひずみとその方向の影響線
0°-180°：橋軸直角方向 -90°：橋軸方向
主ひずみ方向
主ひずみ
A断面
3 x 570 = 1710
2500
2810
U4
907
600
12
280
300
295
12003880
400780150
12
G2
1200
12
150
12
907
395
155
280
300
b
G1
U2
U3
U1
R1a edc
R2f g ki jh
155
395
R3
橋軸方向
橋軸直角方向
-120
-90
-60
-30
0
30
60
90
120
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
A断面下面の主ひずみとその方向の影響線
0°：橋軸直角方向 -90°,90°：橋軸方向
主ひずみ方向
主ひずみ
A断面
3 x 570 = 1710
2500
2810
U4
907
600
12
280
300
295
12003880
400780150
12
G2
1200
12
150
12
907
395
155
280
300
b
G1
U2
U3
U1
R1a edc
R2f g ki jh
155
395
R3
橋軸方向
橋軸直角方向
-90
-60
-30
0
30
60
90
120
150
-900
-600
-300
0
300
600
900
1200
1500
-1000-800-600-400-200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
B断面上面の主ひずみとその方向の影響線
0°：橋軸直角方向 -90°90°：橋軸方向
主ひずみ方向
主ひずみ
B断面
3 x 570 = 1710
2500
2810
U4
907
600
12
280
300
295
12003880
400780150
12
G2
1200
12
150
12
907
395
155
280
300
b
G1
U2
U3
U1
R1a edc
R2f g ki jh
155
395
R3
橋軸方向
橋軸直角方向
-60
-30
0
30
60
90
120
150
180
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
B断面下面の主ひずみとその方向の影響線
0°180°：橋軸直角方向 90°：橋軸方向
主ひずみ方向 主ひずみ
B断面
3 x 570 = 1710
2500
2810
U4
907
600
12
280
300
295
12003880
400780150
12
G2
1200
12
150
12
907
395
155
280
300
b
G1
U2
U3
U1
R1a edc
R2f g ki jh
155
395
R3
橋軸方向
橋軸直角方向
結論
Uリブ・横リブ交差部ならびに横リブ支間部では，輪荷重がその断面直上付近にある場合，主ひずみ方向はほぼ橋軸直角方向を示す．
Uリブ・横リブ交差部における疲労き裂の発生・進展の要因の一つとして，主ひずみがピーク値を示す位置が，輪荷重が断面直上ではなくその前後の位置で，その方向も大きく変化しているためと考えられる．
予備資料：実験概要
局部的な面外変形
輪荷重により生じるデッキプレートの面外変形
→高い局部応力の発生
溶接線近傍に高い応力が発生
予備資料
試験体寸法など
全長 3810mm(橋軸方向)
全幅 2810mm(橋軸直角方向)
主桁間隔 2500mm
板厚 デッキプレート：12mmUリブ：6mm
Uリブ 320×240×6×3810(mm)
溶込量 全Uリブ溶接線：30％未満
着目断面 c断面(横リブ交差部)i断面(横リブ間中央)
横リブ間長 R2-R3間：2400mm(i断面含)
予備資料
載荷軌道について
軌道設置図
鉄輪
載荷版カバー
載荷版
軌道鉄板
載荷版の面積
120190 190
200
載荷中心線
予備資料
3 x 570 = 1710
2500
2810
U4
907
600
12
280
300
295
12003880
400780150
12
G2
1200
12
150
12
907
395
155
280
300
b
G1
U2
U3
U1
R1a edc
R2f g ki jh
155
395
R3
測定位置
A断面
上面：A1下面：A2
90°-90°
0°
180°
B断面
上面：B1下面：B2
主ひずみ・主ひずみ方向
○最大・最小主ひずみ
○主ひずみ方向
3
2
1
第𝟏軸のひずみ値：𝛆𝟏
第𝟐軸のひずみ値：𝛆𝟐
第𝟑軸のひずみ値：𝛆𝟑
εmax =1
2 ε1 + ε2 + 2 ε1 − ε3 2 + ε2 − ε3 2
εmin =1
2 ε1 + ε2 − 2 (ε1 − ε3)2 + (ε2 − ε3)2
ΦP =1
2tan−1
2ε3 − (ε1 + ε2)
ε1 − ε2
最大主ひずみ方向は第 1 軸ゲージから時計方向にΦP回転した方向
最小主ひずみ方向はΦP+ 90°
ε1 > ε2の場合
最小主ひずみ方向が第 1 軸ゲージから時計方向にΦP回転した方向
最大主ひずみ方向はΦP+ 90°回転した方向
ε1 < ε2の場合
予備資料
輪荷重位置算出①
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ひずみ
(με)
測定時間（ｓ）t1 t2 t3 t4
○角速度 ω=2π/((t1+t2+t3+t4)/4)
○t’ピーク時の測定時間
予備資料
試験体
軌道
鉄輪
2550㎜ 1000㎜
0㎜1000㎜ -1000㎜x
載荷能力 0～294KN
走行速度 30往復/min
輪半径 1000mm
荷重移動範囲 ±1000mm
アーム長 2550mm
車輪径 500mm
車輪幅 500mm
輪荷重位置算出②
x = −r cos θ600 + ω t− t′ + L2 − r sin(θ600 + ω(t− t′)− 2550
輪荷重走行試験機能力
x:輪荷重位置 t:測定時間 ω:角速度L:アーム長(=2550mm) r:輪半径(=1000mm)
予備資料
データ整理
最大・最小主ひずみ主ひずみ方向
輪荷重位置
得られるデータひずみ値・測定時間
絶対値の大きい主ひずみ主ひずみ方向
影響線
予備資料：実験結果
-270
-180
-90
0
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
輪荷重位置(mm)
A断面上面の最大・最小主ひずみ方向影響線(50回)
c断面
最大
最小
0°,-180°：橋軸直角方向 -90°,270°：橋軸方向
予備資料
A断面下面の最大・最小主ひずみ方向影響線(50回)
-150
-120
-90
-60
-30
0
30
60
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
輪荷重位置(mm)c断面
最大最小
0°：橋軸直角方向 -90°：橋軸方向
予備資料
-60
-30
0
30
60
90
120
150
180
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
輪荷重位置(mm)
B断面上面の最大・最小主ひずみ方向影響線(50回)
i断面
最大
最小
0°,180°：橋軸直角方向 90°：橋軸方向
予備資料
B断面下面の最大・最小主ひずみ方向影響線(50回)
-60
-30
0
30
60
90
120
150
180
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
輪荷重位置(mm) i断面
最大最小
0°,180°：橋軸直角方向 90°：橋軸方向
予備資料
-240
-210
-180
-150
-120
-90
-60
-30
0
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
A断面上面の主ひずみ・主ひずみ方向影響線(81万回)
c断面
主ひずみ方向
主ひずみ
0°,-180°：橋軸直角方向 -90°：橋軸方向
予備資料
-120
-90
-60
-30
0
30
60
0
50
100
150
200
250
300
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
A断面下面の主ひずみ・主ひずみ方向影響線(81万回)
c断面
主ひずみ方向
主ひずみ
0°：橋軸直角方向 -90°：橋軸方向
予備資料
-90
-60
-30
0
30
60
90
120
150
-900
-600
-300
0
300
600
900
1200
1500
-1000-800-600-400-200 0 200 400 600 8001000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
B断面上面の主ひずみ・主ひずみ方向影響線(81万回)
i断面
主ひずみ方向
主ひずみ
0°：橋軸直角方向 -90°,90°：橋軸方向
予備資料
-60
-30
0
30
60
90
120
150
180
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
主ひずみ方向
(deg
)
主ひずみ
(μ)
輪荷重位置(mm)
B断面下面の主ひずみ・主ひずみ方向影響線(81万回)
i断面
主ひずみ方向 主ひずみ
0°,180°：橋軸直角方向 90°：橋軸方向
予備資料
