• 検索結果がありません。

鋼 床版 舗 装 の表 面 縦 ひ び割れ に関す る研 究

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

シェア "鋼 床版 舗 装 の表 面 縦 ひ び割れ に関す る研 究"

Copied!
8
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)【土 木 学 会 舗 装 工 学 論 文 集. 第4巻1999年12月. 】. 鋼 床版 舗 装 の表 面 縦 ひ び割れ に関す る研 究 内 田 喜 太 郎1・ 1 2. 西 澤 辰 男2・. 姫 野 賢 治3・. 正 会 員 佐 藤 道 路 技 術 研 究 所 所 長(〒243‑0211厚. 野 村 健 一 郎4 木 市 三 田47‑3). 正 会 員 工 博 石川 工業 高等 専 門学校 助 教授 環境 都 市 工学科(〒929‑0392河. 3. フ ェ ロ ー 会 員 工 博 中 央 大 学 教 授 工 学 部 土 木 工 学 科(〒112‑8551東 4. 正会 員 博(工)大. 成 ロテ ック技術 研 究所(〒365‑0027鴻. 北部 津幡 町 北 中条). 京 都 文 京 区 春 日143‑27). 巣 市大 字 上谷1456). 首都 圏 に架 か る50橋 余 りの鋼床 版 舗装 の破 損実 態調 査 にお いて,橋 軸 方 向の縦 ひ び割 れ が縦 リブ ウェブ接 合 部 の み な らず,ウ ェブの 間 にも発 生 してい る橋 梁 が数橋 ある こ とが認 め られ た.本 研 究 は,こ れ らの現 象 を,実 験 室 に お け る繰 返 し曲 げ試験 お よび有 限帯 板法 を通 して 力学 的 に解 明す る こ とを 目的 と して い る.鋼 床 版 舗 装 の力学 的 挙動 につ い ては,鋼 床版 と一体 的 に解 析 で きる よ うに,有 限帯板 法(FSM)を2層 化 し リンク要 素 で結 合 した2層 有 限帯 板法 を開発 し,力 学解 析 を行 った.こ の解 析 に よる と,縦 リブ接合 部 直 上の 縦 ひび割 れ の発 生 に 関 しては説 明が 可能 であ るが,リ ブ ウェブ間 の縦ひ び割 れ の発 生 につ いて は説 明 できな い.一 方,繰 返 し曲 げ試験 か らは,高 温 時 にお いて,圧 縮 ひず みの み で もひび割 れ が発 生す るこ とが確認 され た. Key. 1.は. Words. : pavement on plate deck, longitudinal strain prediction. cracking,. finite. strip method,. overlaid. element,. イ 有 限 帯 板 法 を用 い て ひ ず み 解 析 を 行 い,発. じめ に. 思 わ れ る 引 張 ひ ず み 位 置 を特 定 した.さ わ が 国 に お い て,道 られ た の は,昭. 路 橋 と して 鋼 床 版 が 最 初 に 用 い. 和29年. で あ り,以 後45年. 間 に本 州 四. 国 連 絡 橋 な ど世 界 に 冠 た る長 大 橋 を 架 橋 で き る ま で の 技 術 開 発 が 行 な わ れ て き た.ま され る 舗 装 に つ い て も,そ. た,鋼. 析 結 果 に 基 づ い て,鋼. 生原 因 と. らにひず み解. 床 版 舗 装 を 模 擬 した 実 験 室 に お. け る繰 返 し 曲 げ 試 験 を 実 施 し,ひ. び割れ 発 生原 因 につ. い て 検 討 を行 っ た.. 床 版 の 上 に施 工. の 厚 さや 用 い られ る 材 料 が,. 2.実. 橋 にお ける実 態調査. 交 通 量 の 増 加 と車 両 の 大 型 化 に 伴 っ て 改 善 され て 今 日 に 至 っ て い る1).. こ の 調 査 の 目的 は,鋼. コ ン ク リー ト床 版 の場 合 ,床 版 の 剛 性 が 高 い の で,床 版 自体 に 大 き な ひ び 割 れ が 生 じな い 限 り舗 装 に ひ び 割. 対 象 と して,橋. れ が 生 ず る こ と は な い.一. リブ 構 造 に つ い て,目. 性 が 低 い た め,ひ. 方 鋼 床 版 の 場 合,床. 版 の剛. び 割れ な どの欠 陥 が な くて も局部 的. 床版 舗 装 の破 損 の 実態 を把握. す る こ と に あ る.首 都 圏 に 架 か る50の. 鋼床 版 道路橋 を. 面 舗 装 の 破 損 と橋 梁 の 構 造 形 式 お よび. 章 に お い て は,そ. 視 に よ る外 観 調 査 を行 っ た.本. の 調 査 に つ い て 述 べ る3).. に 大 き な 曲 げ 変 形 を 生 じ,そ れ に よ っ て 舗 装 に ひ び 割 れ を 発 生 させ る こ とが あ る.特. に,橋. 軸方 向に発 生 す. る縦 ひ び 割 れ が 多 い と い わ れ て い る.こ は,比. の縦 ひ び割 れ. 較 的 早 期 に 車 輪 走 行 部 に集 中 して,あ. 間 隔 で 平 行 に 発 生 す る特 長 が あ る.こ. の 間隔 は ほぼ縦. リブ の 取 り付 け 位 置 間 隔 に 一 致 す るた め,縦 の 発 生 は,舗. る一 定 の. ひび 割れ. 装 構 造 ば か りで な く,鋼 床 版 の 構 造 や 交. (1)路. 面の破 損. 調 査 対 象 橋 梁 は,一. 方 向 あ た り,2車. と最 も 多 く,こ れ に 次 い で3車 橋,4車. 線 が1橋. の他 が6橋. 線 が15橋,1車. 線 が5. と な っ て い る.こ れ らの 橋 梁 形 式 の 内. 訳 は,箱 桁 橋 が29橋,単 橋,そ. 線 の 橋 が29橋. 純 銀 桁 橋 が10橋,斜. 張 橋 が5. で あ っ た.し か し,橋 梁 形 式 と舗 装 の. 通 荷 重 の 作 用 位 置 に 密 接 な 関係 が あ る こ とが 予 想 され. 破 損 に は,関 連 性 が 無 い と判 断 され た.図‑1は,主. る2).し. 観. か し な が ら,こ. の縦 ひび割 れ につ い ての調 査. に よ る 路 面 の 評 価 を ま と め た も の で あ る.こ. 研 究 は 進 ん で お らず,抜. 本 的 な 対 策 が 取 られ て い な い. れ る ひ び 割 れ 破 損 の 大 半 が 縦 ひ び 割 れ で あ り,こ の う. の が 現 状 で あ る. そ こ で,本 い て,ま. 研 究 で は,鋼. ち の10%が 床版 舗 装 の縦 ひ び割 れ につ. ず 現 状 を 把 握 す る た め に,い. くつ か の 実 橋 に. つ い て 目視 に よ る破 損 実 態 調 査 を 行 っ た.そ 踏 ま え,鋼. の 結果 を. 床 版 と舗 装 を 同 時 に 解 析 で き るオ ー バ ー レ ―103―. ラ ン クBお. 土 木 技 術 資 料4)で は,ひ の 関連 に つ い て,縦. よびCの. こで示 さ. 要 修 繕 と判 断 され た.. び 割 れ 発 生位 置 と橋 梁 構 造 と. リブ 直 近,主. 桁 ウ ェブ 上,主. 桁直. 近 の 縦 リブ な どの 位 置 が 縦 ひ び 割 れ に 密 接 な 関係 に あ る と述 べ られ て い る..

(2) 図‑1破. (2)リ. 図‑2縦. ひび 割れ 発 生状 況(初 期). 図‑3縦. ひ び 割 れ 発 生 状 況(中 期). 図‑4縦. ひび割 れ 発 生状 況(終 期). 損調 査 結果. ブ構造. リブ 構 造 の 内 訳 は,開 断 面 縦 リブ(以 下,開 ぶ)が25橋,閉. 断 面 縦 リブ(以 下,閉. 橋,不. で あ っ た.今. 明 が7橋. リブ と よ. リブ と よ ぶ)が18. 回 の調 査 で は,開. リブ よ り. も 閉 リ ブ の ほ うが,縦. ひ び 割 れ の 発 生 頻 度 が 高 い とい. う結 果 で あ っ た が,舗. 装 の 補 修 履 歴 や 使 用 した 舗 装 材. 料 お よ び 横 リブ と の 関係 が 不 明 で あ る た め,リ. ブ構 造. と縦 ひ び 割 れ の 関 連 は 必 ず し も 明 確 で は な か っ た.こ の 点 に つ い て は,縦. リブ の 剛 性 を 含 め た よ り詳 細 な 調. 査 が 必 要 で あ る.. (3)縦. ひび割 れの 発 生例. 目視 に よ れ ば,舗. 装 に 発 生 した 縦 ひ び 割 れ は 車 輪 走. 行 部 で の 発 生 が ほ と ん ど で あ り,ひ び 割 れ の 本 数 が 複 数 の 場 合 は ほ ぼ 平 行 で 等 間 隔 に発 生 して い る.終 に は,約15cm間. 状 へ と発 達 して い る.こ れ らの数 例 を,図‑2〜 示 す.調. 図‑4に. 査 は 縦 ひ び 割 れ の 発 生 して い る舗 装 の 代 表 横. 断 面 を側 線 と し,そ た.図. 局的. 隔 の 平 行 な 縦 ひ び 割 れ か ら さ らに 亀 甲. こで のひ び割 れ本 数 をカ ウ ン トし. で は 側 線 部 分 の ひ び 割 れ 状 況 の ス ケ ッチ と,鋼. 跡 部 に3本. 以 下 の 縦 ひ び 割 れ が 局 所 的 に 発 生 した 場 合,. 輪 跡 部 に3本. 〜5本 の 縦 ひ び 割 れ が10m以. 上 にわ た っ. 床 版 の 断 面 構 造 と側 線 に お け る縦 ひ び 割 れ の 本 数 を 合. て 認 め られ る場 合,輪 跡 部 の 縦 ひ び 割 れ が15cm程. わ せ て 示 して い る.こ. 間 隔 とな り亀 甲 状 に 発 達 して 一 定 の 区 間 連 続 的 と な っ. が,ひ. れ ら の 図 は,橋. 梁 自体 は 異 な る. び 割 れ の 進 展 状 況 に よ っ て 初 期,中. 代 表 的 な もの を 示 す.こ. こ に,初. 期,中. 期,終. 期,終. 期の. 期 とは,. ひ び 割 れ の 発 生 状 況 に よ る 区 分 で あ り,そ れ ぞ れ,輪. ―104―. た 場 合,に. 度の. 分 類 した.. 図 の リブ の位 置 とひ び割 れ 発 生位 置 との 関係 か ら,縦 ひ び 割 れ は,主 げ た腹 板 や 縦 リブ 接 合 部 の み な らず,縦.

(3) 写 真‑1典. 型 的 な縦 ひ び割 れ. リブ ウ ェ ブ の 間 に も発 生 して い る こ と が 明 らか で あ る. ま た,既 設 の 鋼 床 版 の 構 造 で は,主 げ た ウェ ブ と これ に 隣 接 す る リ ブ ウ ェ ブ の 間 隔 は15cm〜25cm,隣 リブ 同 士 の 間 隔 お よ び 閉 リブ 用U形 30cm〜34cmが. 限 帯板 要素 モデ ル. 図‑6オ. ー バ ー レイ モ デ ル. 接す る. 鋼 の 開 口部 の幅 は. 一 般 的 に 用 い られ て い る5),6).こ. とか ら も,15cm間. 図‑5有. のこ. 隔 に発 生 す る縦 ひ び割 れ の 何 本 か は,. リ ブ 間 に お い て 発 生 して い る と考 え る こ とが で き る. 写 真‑1は. 典 型 的 な 縦 ひ び 割 れ の 発 生 状 況 で あ る.橋. 軸 方 向 に 一 定 の 間 隔 で 縦 ひ び 割 れ が 平 行 に 連 続 して 発 生 して い る様 子 が よ くわ か る.. (4)調. 査の まとめ. 以上 の考 察お よび これ 以外 に今 回 の調 査 に よ って明 らか に な っ た こ と を ま と め る と以 下 の よ うに な る3)… 1.わ だ ち 掘 れ は少 な く、 ほ とん ど の 破 損 が 縦 方 向 の 線 状 ひ び 割 れ で あ る. 2.縦. リブ の 種 類,す. な わ ち 開 リブ と 閉 リブ で は 縦 ひ. び 割 れ の 発 生 状 況 が 異 な る. 3.箱 桁 腹 板 上 の 目地 は 有 効 に機 能 して い る よ うで あ る. 4.縦 ひ び 割 れ は 縦 リブ の 配 置 と車 輪 走 行 位 置 に 関 連 して い る. 5.縦. リブ 接 合 部 の み な らず 、 そ の 間 に も縦 ひ び 割 れ. が 発 生 して い る個 所 もみ られ る. 図‑7リ 3.数. ンク要 素の 役割. 値 解 析 に よ る検 討 (1)オ. 前 章 の 調 査 結 果 か ら,縦 ひ び 割 れ の 発 生 原 因 を 究 明 す る た め に は,鋼. 床 版 の 構 造 を 合 理 的 に 反 映 した 解 析. が 必 要 で あ る こ とが わ か っ た.そ. ー バ レイ 有 限 帯 板 法7). 鋼 床 版 舗 装 の ひ ず み を解 析 す る た め に,FSMと. こ で 本 章 に お い て は,. FSMは. 交 通 荷 重 が 作 用 した と き の 鋼 床 版 舗 装 の 挙 動 に つ い て,. し,板. オ ー バ ー レイ 有 限 帯 板 法(OFSM)解. で あ る8).9).こ. 析 に よって検 討 を. 図‑5に. 示 す よ うに,橋. 軸 方 向 の一 様性 を考 慮. を帯 板 状 の 要 素 の 集 合 体 と して 解 析 を 行 う方 法 の 方 法 で は,x,z平. 行 う.特 に 縦 リブ の位 置 と タイ ヤ の 位 置 と の 関係 に よっ. は 適 当 な 変 位 関 数 を 用 い,y方. て 表 面 の 横 断 方 向 の ひ ず み が どの よ うに 変 化 す る か に. 数 に よ っ て 近 似 す る.し. つ い て 調 べ る こ と に した.. 内 の 断 面 につ い て 行 え ば よ く,y方 ―105―. オー. バ ー レイ モ デ ル を組 み 合 わせ た 構 造 モ デ ル を 開 発 した.. 面 の 変 形 に 対 して. 向 の 変 形 は 正 弦 関 数 の級. た が っ て 要 素 分 割 はx,z平. 面. 向につ いて は級数 の.

(4) 体 化 され て い る と考 え,鋼 床 版 と舗 装 のx,y方 ず み が 連 続 す る よ うに,高 式(1)の10倍. (2)想. いx,y方. 向 のひ. 向 の ば ね 係 数 値,. の 値 を 採 用 した7).. 定 した 鋼 床 版 舗 装. 計 算 に お い て 想 定 した鋼 床 版 お よび 舗 装 の構 造 を 図‑ 8に 示 す.鋼 床 版 の 弾 性 係 数. ボ ア ソ ン比 お よび 厚 さは. そ れ ぞ れ,2.06×105MPa,0.3,12mmと い て は,大. し,舗 装 に つ. きな ひず み が発 生す る よ うな小 さい弾 性係. 数 を 仮 定 し,そ れ ぞ れ294MPa,0.35,60mmと 縦 リブ の板 厚 は6mmと 図‑8想. 定 した鋼床 版 舗装. 車 後 軸 の複 輪 を想 定 して い る.1つ 190mm×235mmの. 項 数 を増 や す こ と に よ っ て 所 定 の 精 度 を 得 る の で あ る. ま た 荷 重 の 大 き さや 作 用 位 置 も 自 由 に 設 定 で き る.さ ら に,ア ス フ ァル ト層 を表 現 した 帯 板 要 素 を 重 ね て デ ッ キ プ レー トの 上 に 組 み 合 わ せ る こ と に よ っ て,鋼. 床版. 内 の 応 力 の み な らず ア ス フ ァル ト層 内 の ひ ず み を 同 時 に 計 算 す る こ とが 可 能 とな る. FSMに. 別 々 に 考 慮 す る た め に,図‑6に. 示 す よ うに,ア. スファ. 矩 形,荷. の タイヤ は接 地形状. 重 強 度0.8MPaの. 重 と し,そ の タ イ ヤ を2個220mm間. 等分 布荷. 隔 で配 置 した.タ. イ ヤ の位 置 と縦 リブ 配 置 の 相 対 的 な 関係 が 舗 装 の ひ ず み 挙 動 に どの よ う な影 響 が あ る か 調 べ る た め に,図. に. 示 す よ うに 車 輪 位 置 を 細 か く変 え た.す. 初. な わ ち,最. は タ イ ヤ が 縦 リ ブ ウ ェ ブ の 問 に載 る よ うに し,そ 置 か ら1cmず. お い て デ ッキ プ レー トとア ス フ ァル ト層 とを. し た.. した.荷 重 条 件 と して は,大 型. つ 横 方 向 に移 動 させ,最. 後 は再 び タイヤ. が リブ ウ ェ ブ の 間 に 載 る よ うに し た.そ 位 置 に お い てOFSMに. の位. れ ぞ れ の荷 重. よ る計 算 を行 っ た.. ル ト層 とデ ッ キ プ レー トを そ れ ぞ れ 分 割 し,両 者 を リ ン ク要 素 で 結 合 した.た だ し,こ の ま ま で はそ れ ぞ れ の 層 に 中立 面 が 形 成 され るの で,ア ス フ ァル ト層 とデ ッキ. (3)解. 析 結果. プ レー トの 合 成 構 造 の 中 立 面 が 同 一 と な る よ う に,剛. 計 算 結 果 を 図‑9に. 性 増 加 分 を 各 要 素 に 加 え る こ と と した.層. 1.縦. 結 合 され て い る 場 合,荷. 重 を受 けて 平板 が 変形 す る と. 2層 は 一 体 化 され 中 立 面 は1つ オ ー バ ー レイ 要 素 は,リ て い る.リ. の境 界 面 が. 示 す.こ. リブ ウ ェブ 直 上 の 舗 装 表 面 に 大 き な 引 張 ひ ず み. が発 生 す る, 2.リ ブ 中 間 部 に は 大 き な 圧 縮 ひ ず み が 発 生 す る も の. だ け が 形 成 され る.. ン ク要 素 に よ っ て 結 合 され. ン ク 要 素 は オ ー バ ー レイ 要 素 とそ の 下 の 帯. の,引. 張 りひ ず み は 生 じ な い,. 3.表 面 ひ ず み は,タ. イ ヤ が リブ 中 間 部 に 作 用 した 場. 板 要 素 の 力 学 的 な相 互 作 用 を 司 る も の で あ り,節 点 間. 合 が 最 も大 き く,リ. の 変 形 に 対 す る線 形 ば ね に よ っ て モ デ ル 化 され て い る.. 最 も小 さい,. 特 に,た. わ み に 対 す る リン ク要 素 の 剛 性 碗 は た わ み に. 対 す る ば ね 係 数 と して 表 現 され,Ioannidesら 提 案 され た 式(1)を 図‑7に. に よって. 用 い る こ と に した10).こ. 示 す よ うに,弾. れ ら の 計 算 結 果 よ り,. の 式 は,. 性 係 数 の 低 い ア ス フ ァル ト層 の. ブ腹板 直 上 に作 用す る ときが. な ど の こ とが 分 か る. 図‑10は,大. き な 引 張 ひ ず み の 生 ず る ウ ェブ 直 上 と,. 大 き な 圧 縮 ひ ず み の 生 ず る ウ ェブ 間 の 表 面 ひ ず み の,荷 重 の横 方 向 の 移 動 に よ る 変 化 を示 した もの で あ る.ウ ェ. 厚 さ が 荷 重 に よ っ て 変 化 し,鋼 床 版 と ア ス フ ァル ト層. ブ 直 上 の ひ ず み は 常 に 引 張 状 態 に あ る.ウ. の 中心 面 の変 形 が異 な るこ とを表 現す るた めに導 出 さ. 圧 縮 で あ る が,荷 重 が 遠 ざか る と小 さな 引張 に な る.し. れ た.リ. か し,引 張 ひ ず み の 大 き さ は 非 常 に小 さ い.. ン ク 要 素 の 剛 性 は 次 式 で 表 され る.. 一方. (1). ,舗 装 底 面 の ひ ず み 分 布 を 示 した 結 果 が 図‑11で. あ る.最. も表 面 ひ ず み が 大 き くな る 載 荷 状 態 の 結 果 の. み を 示 した.表. こ こ に,. ェ ブ間 で は. 面 に 比 べ ひ ず み 量 は 圧 縮,引. 張 と もか. な り小 さ く,ひ び 割 れ の発 生 の 原 因 と は考 え られ な い.. (2). 以 上 の 解 析 結 果 よ り,縦. リブ ウ ェ ブ の 縦 ひ び 割 れ 発. 生 は 引 張 ひ ず み に よ っ て 説 明 可 能 で あ る が,ウ そ の 他 の 変 形,す. な わ ちxお. よ びy方. 向 の 変 位 とた わ. み 角 に 関 す る ば ね 係 数 の 値 も,便 宜 的 に 式(1)と を 用 い た.た. 同 じ値. だ し,鋼 床 版 と舗 装 は 接 着 材 に よ っ て 一 ―106―. 間 部 の 発 生 原 因 は 説 明 で き な い.し. た が っ て,ウ. ェブ 中 ェブ. 中 間部 の縦 ひ び割れ につ い ては 引 張ひ ずみ 以 外 の原 因 が 考 え られ る..

(5) 図‑9荷. 図‑10荷. 重 移 動 に よるひず み 分布 の変化. 重 の移 動 に よるひ ず み量 の変 化. 図‑11舗. (1)装 4.室. 内 実験 に よ る 検 討. 装 底 面 にお け るひず み分 布. 置 お よび実 験 の概要. 本 装 置 は 図‑12に. 示 す よ う な,2点. 支 持,2点. 載荷の. 片 振 り繰 返 し 曲 げ 試 験 機 で あ る.ア ス フ ァ ル ト混 合 物 の 供 試 体 は 厚 さ1〜3cm× 解 析 結 果 よ り,リ ブ ウ ェ ブ 間 に は 引 張 ひ ず み の 発 生. さ0.2cm×. 幅6.7cm×. 幅4cm× 長 さ60cmの. 長 さ30cmで,厚 ア ル ミ板 に 貼 り付. は な く,こ. の 点 か ら は ウ ェ ブ 間 の 縦 ひ び 割 れ は説 明 で. け られ て い る.図‑13は. き な い.た. だ し,タ イ ヤ 直 下 で は0.002程. 支 持 は ア ル ミ板 に 加 わ る よ うに な っ て い る た め,ア. 縮 ひ ず み が 生 じて い る こ と が 判 明 した.そ. 度 の大 きな圧. 供 試 体 の 様 子 で あ る.載. 荷と ス. こ で,大. き. フ ァル ト混 合 物 に 載 荷 点 や 支 持 点 で の 塑 性 変 形 は 生 じ. な 圧 縮 ひ ず み に よ る ひ び 割 れ の 可 能 性 が な い か,室. 内. な い.さ ら に,ア ス フ ァル ト混 合 物 に 引 張 りひ ず み が 生. 実 験 に よ っ て 検 討 して み た.. じ な い よ うに す る た め に,ア ―107―. ル ミ板 内 部 に 中 立 軸 が く.

(6) 図‑13供. 図‑12繰. 試体. 返 し曲げ試 験機. 30000回. 60000回. 100000回. 図14供. 試 体表 面 のひ び割 れ 発生状 況. る よ うに ア ス フ ァル ト混 合 物 の 厚 さ を決 定 す る と と も. 周 波 数8Hzの. に,下 方 へ の 片 振 り方 法 を とっ て い る.中 立 軸 が ア ル ミ. 験 の 結 果 で あ る.試 験 途 中,1万. 板 に あ る こ と を 確 認 す る た め に,供. て ひ び 割 れ 発 生 状 況 を 観 察 し,そ れ を ス ケ ッチ した も. 試 体 ス パ ン 中央 の. 条 件 下 に お い て,10万. 回 ま で の繰 返 し試. 回 ご とに 顕 微 鏡 に よ っ. ア ス フ ァル ト表 面 お よ び ア ル ミ板 下 面 に ひ ず み ゲ ー ジ. の の3回. を 貼 り,ひ ず み を 計 測 した.. て お り,繰 返 し回 数 の 増 加 に 伴 い ひ び 割 れ も 増 加 し て. こ こ で 用 い た ア ス フ ァル ト混 合 物 供 試 体 は,密. 粒度. 混 合 物 に よ っ て ホ イ ー ル トラ ッ キ ン グ供 試 体 を作 製 後, トラ バ ー ス を加 え,屋. 外 に 暴 露 した もの を切 断 し用 い. 分 で あ る.ス パ ン 中 央 部 に ひ び 割 れ が 集 中 し. い る.供 試 体 面 に 貼 っ た ひ ず み ゲ ー ジ に よ る 計 測 か ら 中 立 面 は ア ル ミ板 に あ る こ と を確 認 して お り,明 に,こ. らか. の ひ び割 れ の 原 因 が 繰 返 し圧 縮 ひ ず み に よ る も. の で あ る こ と が 分 か る.. て い る. 試 験 に お い て は,試 2mm),周. 験 温 度55℃,変. 波 数8Hzで10万. た.変 位 量2mmは,図‑9の. 位 制 御(変 位 量. 回 ま で の 繰 返 し載 荷 を行 っ 解 析 結 果 を 参 考 に,ア. ス. フ ァル ト混 合 物 供 試 体 表 面 の圧 縮 ひ ず み が0.0015〜0.002. 図‑15は,繰. 返 し曲 げ め 回 数 と ひ び 割 れ 発 生 本 数 の. 関 係 を 示 す.供 試 体 の 暴 露 時 間 に よ らず,ひ び 割 れ 本 数 は 繰 返 し数 に ほ ぼ 比 例 して 増 加 して い る.. 程 度 に な る よ うに 設 定 した. こ れ らの 結 果 か ら,高 温 に お い て は,圧 (2)実. み で ひ び 割 れ が 発 生 す る 可 能 性 が あ り,リ ブ 間 に お い. 験結 果. 図‑14に. 示 した 例 は,試 験 温 度55℃,変. 縮 ひず み の. て も縦 ひ び 割 れ が発 生 す る こ と を 示 唆 して い る.. 位 量2mm, ―108―.

(7) 図‑15繰. 返 し数 に よ るひ び割 れ本 数 の増 加 図‑17実. 験 時の ア ス ファル ト表 面 の応 力. 性 成 分 と粘 性 成 分 の 和 と して 表 す こ とが で き る.. (4) こ こ に,. σx:ア ス フ ァル ト表 面 の 応 力 E:ア. ス フ ァル ト混 合 物 の 弾 性係 数. γ:ア ス フ ァル ト混 合 物 の 粘 性 係 数. 式(3)を 図‑16供. 式(4)に. 代 入 す れ ば ア ス フ ァル ト表 面 の 応 力 を. 計 算 す る こ と が で き る.. 試 体 内 のひ ずみ 分布. 実 験 に 合 わ せ て,次 (3)実. 算 した.f=8Hz,φ0=‑0.000067,E=295MPa,γ. 験 の 理論 的解 釈. 圧 縮 ひ ず み を作 用 させ た だ け で な ぜ ひ び 割 れ が 発 生 す るの か とい う疑 問 に 対 して,簡 て み た.本. の よ う な数 値 を用 い て 応 力 を 計. 単 な応力 解 析 を行 っ. 実 験 の 供 試 体 に 対 して,図‑16の. 純 な ひ ず み 分 布 を 仮 定 す る.こ 片 振 り繰 返 し載 荷 な の で,ア. よ うな単. の場 合 変位 制御 に よ る. ス フ ァル ト表 面 の ひ ず み. =9.8MPa・sec,η=15.7mm.な. 計 測 した ア ル ミ底 面 お よ び ア ス フ ァル ト表 面 の ひ ず み か ら算 出 した. 図‑17は,計. 算 に よ る ア ス フ ァル ト表 面 応 力 の 時 間. 変 化 で あ る.弾. 性成 分 は圧 縮 ひず み に よって圧 縮応 力. と な る が,粘. は 以 下 の よ うに 計 算 で き る.. お,φ0は 実 験 時 に. 性 成 分 に は 引 張 が 生 ず る.そ. の た め,粘. 性 係 数 が 高 い と弾 性 成 分 と粘 性 成 分 の 和 で あ る 全 体 の. (3). 応 力 も 時 間 に よ っ て は 引 張 に な る.実. 験 に よって観 測. され た 微 細 な ひ び 割 れ は こ の よ う な粘 性 成 分 と弾 性 成 こ こ に,. 分 の 合 成 に よ る 引 張 応 力 が 原 因 と考 え られ る. 以 上 の こ とか ら,縦. εx:ア ス フ ァル ト表 面 の ひ ず み. の よ うな ア ス フ ァル ト混 合 物 の粘 性 的 性 質 に よ る 引 張. φ0:曲 率 の 振 幅 f:載. 応 力 が 微 細 な ひ び 割 れ を発 生 させ た も の と予 想 され る.. 荷 振動 数. h1,h2:ア. リブ の ウ ェ ブ 間 の ひ び 割 れ も こ. す な わ ち,鋼 床 版 自 体 は 弾 性 的 な 挙 動 を示 す が,そ. ル ミ板 と ア ス フ ァル トの 厚 さ. の. 上 の 舗 装 は 特 に 高 温 時 の 場 合 粘 性 的 な 挙 動 を 示 し,た. η:ア ル ミ底 面 か ら 中立 軸 ま で の 距 離. と え 圧 縮 ひ ず み で あ っ て も舗 装 に は 引 張 応 力 が 生 じて さ て,こ. こ で ア ス フ ァル ト混 合 物 の 構 成 側 をKelvin. モ デ ル と仮 定 す る.す. る と,次. 式 の よ うに 応 力 は,弾 ―109―. い るの で あ る.こ. の よ うに,圧. 縮 ひ ずみ 領域 の ひび割. れ 発 生 に つ い て は粘 弾 性 理 論 に よ る解 析 が 必 要 で あ る..

(8) 5.あ. こ の よ う な こ と か ら,鋼. とが き. 討 に は,鋼. 本 研 究 で は,鋼. 床 版 舗 装 に 特 徴 的 な 問 題 で あ る表 面. 縦 ひ び 割 れ に つ い て,実. 態 調 査,数. 値 解 析 お よび 室 内. 床 版 の 構 造,荷. 床版 舗 装 の縦 ひ び 割れ の検 重 位 置 の み な ら ず,舗. 装 の. 粘 弾 性 的 挙 動 の 把 握 が 重 要 で あ る こ と が 分 か る.ま. た,. ひ び 割 れ の 予 測 に は ア ス フ ァ ル ト材 料 の 破 壊 基 準 を 確. 実 験 に よ っ て,そ の 発 生 原 因 に つ い て 検 討 を行 った.得. 立 す る こ と が 必 要 不 可 欠 で あ り,今. られ た 結 論 を ま と め る と以 下 の と お りで あ る.. し た 曲 げ 実 験 を さ ら に 進 め て 行 く 予 定 で あ る.. 後,本. 研 究 で 開発. 1.縦 ひ び 割 れ は 車 輪 走 行 部 に一 定 の 間 隔 で ほ ぼ 平 行 な 直 線 状 に発 生 す る. 2.縦 ひ び 割 れ の 発 生 間 隔 は,縦. リブ の ウ ェ ブ 間 隔 か. そ の 半 分 で あ り,縦 ひ び 割 れ が,ウ. ェブ直 上 ばか. よ る ひ ず み 解 析 に よれ ば,タ. 生 す る が,ウ 4.ウ. (C), 4) 飯 島. 生 す る ひ ず み は 非 常 に 小 さ く な る.. 5) (社)日 本 道 路 協 会: 道 路 橋 示 方 書 ・同 解 説II鋼. 7) 西 澤 辰 男, 姫 野 賢 治, 佐 藤 亮 一, 佐 藤 育 正: 鋼 床 版 舗 装 の 構 造 解 析 法 に 関 す る 研 究, 土木 学 会 論 文 集, No.627/V‑. 試 験 に よれ ば,圧 縮 ひ ず み の み を 与 え て もア ス フ ァ ル ト表 面 に ひ び 割 れ が発 生 す る こ とが 確 認 され た. 6.ひ び 割 れ の 発 生 本 数 は 繰 り返 し回 数 の 増 加 に 伴 っ. 44, pp.103‑112,. 9). 7.ひ び 割 れ の 発 生 状 況 は ア ス フ ァル ト供 試 体 の 暴 露 時 間 に よ らな い. 縮 ひ ずみ の み作 用. 力 は 引 張 に な る こ とが あ り うる.. 1999.. 8) Cheung, Y.K.: Folded Plate Structures by Finite Strip Method, Proc. of ASCE, Vol.95, No.ST12, pp.2963‑2979,. て 増 加 し て い く.. させ て も,応. 1969.. 草 間 晴 幸, 谷 山 健: 有 限 帯 板 法, 日刊 工 業 新 聞 社, 1994.. 10) Ioannides, A.M. and Khazanovich, L.: Analytical and Numerical Methods for Multi-Layered Concrete Pavements, Proceeding, 3rd International Workshop on the Design and Evaluation of Concrete Pavements, C. R. O. W. Record 14, pp.113-121, 1994. (1999.8.23受. STUDY. ON. LONGITUDINAL. SURFACE PLATE. Kitaro. 橋 編,. 1994. 6) (社)日 本 道 路 協 会: 鋼 道 路 橋 設 計 便 覧, 1996.. 5.圧 縮 ひ ず み の み を 作 用 させ る よ うな 繰 り返 し曲 げ. 8.簡 単 な 粘 弾 性 解 析 に よれ ば,圧. 日本 道 路 会 議 一 般 論 文 集. 日本 道 路 協 会, pp.410‑411, 1999. 尚, 小 島 逸 平, 岩 崎 尚 義: 鋼 床 版 舗 装 の 疲 労 曲 線,. 土 木 技 術 資 料26‑7, 1984.. ェ ブ 間 に は圧 縮 ひ ず み しか 生 じな い.. ェ ブ 直 上 に タ イ ヤ が 載 る と,ア ス フ ァル トに 発. No.187, pp.44‑53, 1996. 内 田 喜 太 郎, 松 野 三 朗, 西 澤 辰 男: 首 都 圏 に お け る鋼 床 版 舗 装 の 破 損 の 現 況, 第23回. イヤ が ウェ. ブ間 に あ る と ウェブ直 上 に大 き な引 張ひ ずみ が発. 1996,. 2) 佐 々 木 道 夫: 橋 面 舗 装 と鋼 床 版, ア ス フ ァル ト, Vol.38, 3). りで な く,そ の 間 に も 生 じて い る. 3.OFSMに. 参 考文 献 1) 多 田宏 行: 橋 面 舗 装 と設 計 施 工, 鹿 島 出 版 会,. CRACK. IN PAVEMENT. ON. STEEL. DECK. UCHIDA, Tatsuo NISHIZAWA, Kenji HIMENO,. and Kenichro NOMURA. A condition survey was conducted to investigate surface condition of pavement on steel plate deck of bridge. The results of the survey showed that main distress mode of the pavement are longitudinal cracks which occur at web of longitudinal rib as well as at the position between the webs. To make clear the causes of the crack, we performed strain analysis using overlaid FSM. The strain analysis indicated that, although large tensile strains appeared in the pavement at the web of rib, the strains between the webs were basically compressive. These results can not explain the cracks between the webs. Laboratory experiment modeling the pavement on plate deck was conducted and the results indicated the possibility of occurrence of the cracks by repetition of compressive strain.. ―110―. 付).

(9)

参照

関連したドキュメント

Marine exposure examinations a period of six years were performed for concrete with 30% water-cement ratio, and the reduction in its compressive strength, the intrusion

In addition, the CAESAR, along with the Pavement Research Team, have proposed the concepts of repair and renewal for effective waterproofing when replacing the asphalt layers on

For that reason, aims to evaluating the effect of horizontal cracks on the shear strength, we ran the loading tests using test pieces which simulated horizontal cracks in the

The amount and extent of the cracks observed on the surface of concrete were measured by using test speci・ mens exposed to the outdoors in Sappero f6r 20 yehrs.. The process of

Regarding concrete with controlled shrinkage strain, cracks do not occur in the ordinary uniaxial restrained crack test, and cracking suppression effect can not

Marine exposure examinations a period of six years were performed for concrete with 30% water-cement ratio, and the reduction in its compressive strength, the intrusion

The present study proposes an estimation curve of crack-depth for the surface of a homogeneous body in terms of numerical simulations based on the impact elastic wave

The inputs for road slope are categorical variables for the contributing factors for disaster occurrence, a coefficient of effectiveness of structural measures for