融 雪 装 置 を導 入 した空 港 ア ス フ ァル ト舗 装 の 耐 荷 性 能
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(2) a)温 図‑1室. 水パイプ方式. 内試 験用供試体側面 図. 表‑1走. b)電. 図‑2室. 行載荷試 験の条件. 熱線方式. 内試 験用供試体平 面図. 様 で あ る.こ の供 試 体 に対 して 空 港 舗 装 対応 型 ホ イ ー ル トラ ッ キ ン グ 試 験 を 実 施 した.載 1.38MPa,走. 荷 車 輪 の接 地 圧 は. 行 速 度 は20cm/sと し,最 大5,040回 ま で 繰 返. し走 行 載 荷 を与 え た.車 輪 の 走 行 位 置 は供 試 体 中心 線 上 で あ り,走 行 方 向 は供 試 体 の 転 圧 方 向 と同一 で あ る.こ の試 験 の 開 始 か ら終 了 ま で の 間,供 試 体 の縦 断 方 向 の形. ー トの力 学的挙 動の変化 を明 らかにす るため に ,室 内試. 状 変 化 を調 べ た.ま. 験 を実施 した.今 回の試験研 究 におい ては,融 雪装 置 と. 回 数 時 に は,横 断 形 状 を3測 線 で 計 測 す る と と もに ひ び割. して は一般 的 な もの,す なわ ち,循 環パ イプ方式 では温. れ の有 無 につ い て観 察 した.. た,試 験 開 始 前 な らび に所 定 の走 行. 供 試 体 な らび に 雰 囲 気 温 度 は 表‑1に 示 す よ うに 設 定 し. 水パイプ を,発 熱体方式 では電熱線 を用 いた.. た.温 度 が40℃ の 場 合 に は,融 雪 装 置 を 作 動 させ て供 試 体 中 央 の 表 面 温 度 が ほ ぼ1℃ に到 達 した 時 点 で 繰 返 し走 行. (1)室 内試 験の種類. を 実 施 した.な. 小型供試 体 を使用 した試験 は舗 装 内部温 度変 化試験 と. お,高 温 時 の 試 験 にお い て は,供 試 体 に. 走行載荷試験 の二種 類であ る.. 過 大 な変 形 が 生 じた た め,試 験 装 置 の制 約 上 最 大 走 行 回. a)舗装内部温度変化試 験. 数 到 達 前 に 走 行 を打 ち切 ら ざる を得 な い 場 合 も あ っ た.. 融 雪装置 を埋 設 したアス フ ァル トコンク リー ト供試体 を用 い,融 雪装 置 を作動 させ た ときに供試 体 の温度 が変. (2)使 用 材 料. 化す る状況 を調べ た.. a)ア ス フ ァル トコ ン ク リー ト 試 験 に用 い た 骨材 は,空 港 土 木 工事 共 通 仕 様 書4)(以 下,. 供試 体寸法 は,縦 ・横 ・厚 さ とも300mmで あ り,融 雪 装 置 の 埋 設 位 置 は そ の底 面 位 置 が表 面 か ら50mm,. 共 通 仕 様 書 と称 す)の. 100mm,160mmで. 度 に つ い て は,共 通 仕 様 書 に記 載 され て い る 基 本 施 設 表. あ る(温 水パイ プ,電 熱線 とも).こ. れ は,そ れ ぞれ,基 層(上 層),基. 層(下 層),路. 規 格 を 満 た す もの で あ る.そ の粒. 層(1)の粒 度 範 囲 の ほ ぼ 中 央 とな る よ うに調 整 した.ま. 盤施. た,. 工後 に融雪 装置 を据 え付 け るこ とを想 定 した もの であ る.. ア ス フ ァル トは ス トレー トア ス フ ァル ト60/80で あ る.突. 供 試 体 の側 面 図(温 水 パ イ プ ・電熱 線 共通,埋 設 深 さ. 固 め 回数75回(両. 160mm)を. 条 件 で 供 試 体 を 作 製 して マ ー シ. ャル 安 定 度 試 験 を 実 施 した 結 果,最. 図‑1に,平 面 図 を図‑2に 示す.な お,供 試 体. を入れ た型枠 の周 囲 には断熱 材(厚 さ12mm)を. 面)の. 適 ア ス フ ァル ト量 は. 5.8%と な った.. 巻 きつ. b)融 雪 装 置. けた.こ のほか,融 雪装置 の稼 動後 にお ける供試 体 の温. 融 雪 装 置 と して は,1.で. 度変化 の状況 を把握 す るた めに,熱 電対 を設置 した.. 述 べ た よ うに,道 路 等 で 一 般. 的 に 使 用 され て い る温水 パ イ プ方 式 な らび に電 熱 線 方 式. 融 雪装置 の通水,通 電方法 は,供 試 体な らびに雰囲気. の2つ を用 い た.. 温度 を‑10℃と し,表 面温 度が融 雪 に必要 な温度(1℃). 今 回 用 い た 温 水 パ イ プ 方 式 で は,外. となるよ うに設 定 した.. 13mmの. b)走行載 荷試 験. 径17mm,内. 径. 特殊 耐熱用 ナ イ ロン樹脂 管 を表層 も しくは基層. 内 に埋 設 し,ヒ ー タ に よ り温 度 を調 節 した 不 凍 液 を 通. 融雪装 置 を埋設 した アス フ ァル トコン ク リー ト供試 体. 水 ・循 環 させ て い る.. を用 いて,舗 装 上 を航 空機 が繰 り返 し走行 す る場 合を想. ま た,電 熱 線 方 式 で は,導 体 抵 抗 が0.522Ω で あ る発熱. 定 した走行載荷試験 を実施 した.. 線 を表 層 も し くは 基層 内 に埋 設 し,通 電 して い る.. 供試体寸 法 な らび に融 雪装置 とその埋設位 置 はa)と同. 10.
(3) 表‑2定 常状態時の供試体温度. 表下3埋 設深 さが異 なる場合 の熱伝導率. 図‑3供. 3.室. 試体内部 の温度 変化(装 置 埋設 深 さ100mm). 内試 験 の 結 果. (1)融 雪装置 に よる舗装内温度の変化 表層,基 層 な らび に上層 路盤 にアス フ ァル ト混合 物 を 用いた舗装 に,深 さを変 えて融雪装 置 を設置 した場 合に 必要 となる,融 雪装置 の温度 について検討 した. a)供試体温 度の変化状況 供試体 な らびに雰囲気温度 が‑10℃の場 合で,融 雪装置 の埋設深 さを100mmと した ときの供試体 内部 の温度 変化 の状況 を図‑3に 示 した.こ れ らの融 雪装置 の作動条件 は, 上記の よ うに供試体 中央 の表面温度が1℃ とな るよ うに, 図‑4逆. 従来 の経 験 に基 づい て定めた もので ある.融 雪方 式の違. 解 析熱伝 導率(平 均値)に 基づ く融雪装置 の所要温度. い によ り舗 装 内の温度 が定常状態 に到達 す るまでに必要 となる時間 に差 がみ られ,電 熱 線方式 のほ うが時 間 を要. い もの と した.解 析 を行 う際 に必 要 とな る舗 装 表 面 の熱. す る との傾 向が明 らかであ る.. 伝 達 係 数 に つ い て は,様. 融雪装 置 な らび に表 面温度 がほぼ一 定 となった ときの. は ユ ル ゲ ス に よ る(1)式. デー タ を,融 雪装置 の種 類,埋 設 深 さ別 に ま とめ ものが. 6.2W/m2・Kと な る 。. (1). る.こ の表 か ら,当 然 では あ るが,融 雪装置 の埋設 位置. こ こ に,αc:熱. が深 いほ ど融 雪装置 自体の温度 を高 くしな けれ ばな らな. v:平. い ことがわ か る.融 雪方 式 に よる違い と しては,埋 設位 置 が浅い場合 に は温水 パ イ プ方 式の ほ うが,深 い場合 に. 伝 達 係 数(W/m2・K), 均 風 速(m/s).. 入力 とな る温度 デー タについ ては,表‑2に 示 した もの. は電熱 線方式 の ほ うが融 雪装置 自体 の温度 を高 くす る必. を用い た.解 析 では,ま ず この表 に示 した融 雪装置 の温. 要 がある との傾 向がみ られ る.. 度 をそ の位 置 に相 当す る節 点 に温度 として入 力 し,熱 伝. b)室内試 験結果の数値解析. 導 率 を種 々 に仮 定 して計算 を繰 り返 し,舗 装表面 温度 が. 上記 のデー タか らアス フ ァル トコン ク リー トの熱 伝導. この表 に示 した温度 にな る ときの ものを熱 伝導率 と して. 率 を逆算 して求 めるこ とを 目的 と して,融 雪装置 を作動. 同定 した.こ の ときの舗装 表面 温度 としては,融 雪装置 の中間地 点の直上,す なわ ち供試 体表面 の 中央地 点の も. させ た場 合 の熱伝 導 解析 を行 っ た(三 次元 有限 要 素法 よる定 常電熱 解析).具. 置 を50mm,100mm,160mmの. こで. を用 い た.室 内試 験 の た め 平 均. 風 速 は0m/sと な る こ と か ら,舗 装 表 面 の 熱 伝 達 係 数 は. 表‑2で あ る.こ こに示 したデ ータは,装 置 を作動 させ て か らの具体的 な経過 時間が,温 水 パイ プ方 式の場 合で490 〜510分 ,電 熱線 方式 の場 合で1,090〜1,110分の もので あ. NASTRANに. 々 な 計 算 方 法 が あ るが,こ. 体的 には,融 雪装. の を用 いた.得 られた熱 伝導率 を表‑3に示 した.表‑2に. 深 さに埋設 した場 合に,. 示 した 実測値 か らもわか るよ うに,装 置埋 設深 さと装置. 舗装表面 が1℃になるために必 要な融雪装置 の温度 を求 め. 直上温度 の相関 があ ま り良好 とはい えない こ とか ら,こ の表 に示 した逆解析 による熱伝導 率 は必ず しも同一 とは. た. 解析 にお いては,舗 装 周囲 の外 気温度 と しては室内試. な らない結果 となった.. 験 と同 じ‑10℃と し,表 面 を除 く5面で は熱 の出入 りが な. この表 に示す熱 伝導率 の平均値 を使用 して,舗 装 表面. 11.
(4) a)雰. 囲気 温度‑10℃. 図‑6融. 雪装置 を導入 した供試体 の動的安定度. 場 合に は,こ れ を設 け な い場 合 に 比 べ て 動 的 安 定 度 が1割 程 度 小 さ くな っ て い る こ とも わ か る. この よ うに,い ず れ の 指 標 に お い て も融 雪 装 置 の設 置 に よ る影 響 は ほ とん どみ られ て い な い.な. お,ひ. び割 れ. に 関 して は いず れ の 場 合 も発 生 が認 め られ て い な い.. 4.実. 大 規 模 試 験 の方 法. 融 雪 装 置 を埋 設 した舗 装 に繰 返 し走 行 載 荷 を 行 い,融 雪 装 置 を設 け て い な い 通 常 の舗 装 の場 合 との 力 学 的 挙動 の 違 い を調 べ た. b)雰 図‑5融. 囲気温度40℃. 雪装置 を導入 した供試体 の最 大変形量. (1)試 験 舗 装 の 構 成 a)試 験 舗 装 の 構 造 試 験 舗 装 は 国 土 技 術 政 策 総 合研 究 所 の 原 型 載 荷 実 験 槽. 温度 を1℃にす るために必要 となる融 雪装 置の温度 を,上. に製 作 した.こ れ は,そ. 記 と同様 の定 常電熱解析 に よ り求 めた.そ の結果 を図一4. A〜Dの4区. に示す.こ れ に よ り,融 雪装置 の埋設 深 さを任 意 の位 置. の平 面 図 を 図‑7に 示 す よ うに,. 画 か ら構戒 され て お り,各 区 画 とも幅4m,長. さ8.25mの 大 き さ と な っ て い る.こ. とした場 合に必要 となる温度 が求 め られ る.. は 融 雪 装 置 を埋 設 した(C区 に は電 熱 線 を埋 設).こ. (2)融 雪装置が舗装の力学的挙動 に及 ぼす影 響. の うち,C,D区. 画に. 画 に は 温 水 パ イ プ を,D区. 画. れ らの 比 較 対 象 とな る融 雪 装 置. を埋 設 して い な い 通 常 の もの はA区 画 で あ る.な お,B区. 融雪装置 を埋設 した供試 体 に繰返 し走行載 荷 を実施 し. 画 は,本 研 究 の 対 象 とは な らな い こ とか ら,以 下 で は言. た場 合の力 学的 挙動 につ いて,そ れ を導入 しない場 合 と. 及 しない.. 比較す るこ とによ り検討 した.. 試 験 舗 装 の構 造 は 図‑8に 示 す とお りで あ る.各. 走行載荷試 験 終了時 の車輪 走行位 置 におけ る最大 変形. 区画 と. も,上 層 路 盤 に は15cm厚 の ア ス フ ァル ト安 定 処 理 材,下. 量 を図‑5に ま とめた(雰 囲気 温度‑10℃ と40℃の場 合).. 層 路 盤 に は75cm厚 の砕 石 を用 い た.表 層 に は 密 粒 度 ア ス. いずれ の温度条件 におい て も,融 雪 装置 を導入 した場 合. フ ァル トコ ン ク リー ト(5cm厚)を,基. の最大変形 量 は,導 入 しない場 合に比較す ると若干 小 さ. 層 に は粗 粒 度 ア. ス フ ァル トコン ク リー ト(厚 さは上 層5cm,下. くなってい るこ とがわか る.. 層6cm)を. 用 い た.. 図‑6に は雰囲気温度40℃ の ときの動 的安 定度 を示 した.. 融 雪 装 置 と して は,上 記 の よ うに,C区. この場 合の動的安 定度 は,通 常の ホイール トラッキ ング. イ プ,D区. 試 験で の動 的安 定度算 定時 に使 用す るもの と同 じ走行 回. 画 に は 電 熱 線 を用 い,い. 基 層 下層,基. 数 にお ける変形量 を使 用 して算 定 した.温 水パ イ プ方 式,. 画 に は 温水 パ. ず れ も,上 層 路 盤. 層 上 層 施 工 後 に設 置 した.す. な わ ち,舗 装. 表 面 か ら融 雪 装 置 底 面 ま で の 深 さ は50,100,160mmで. 電熱 線方 式 とも,融 雪装置 の埋設位置 が深 いほ ど動 的安. あ る。. 定度が小 さくなる傾 向がみ られ る.ま た,電 熱 線方式 の 12.
(5) 図‑7試. 図‑8試. 験舗装 の平面図. 験舗装の構成. b)静 的載 荷 試 験. b)材料. 静 的 載 荷 試 験 は 自走 式 走 行 載 荷試 験 装 置 を用 い て 行 っ. 表層 な らび に基層 ア スフ ァル トコンク リー トは,共 通 仕 様書 の規 格 を満 たす ものを使用 した.こ の場 合のマー シャル試 験 に対す る規格値 は共通示 様書 記載の基本 施設. た.具. 体的 に は,舗 装 表 面 に直 径400mmの. 載 荷 板 を硬 質. (1)表層 と(3)基 層 であ る.ア ス ファル トとして はス トレー. 表 面 に 段 階 的 に 静 的 荷 重 を加 えて い きな が ら,た わ み を. ゴ ム を 介 して 置 き,自 走 式 走 行 載 荷 試 験 装 置 に よ り舗 装. トアス ファル ト60/80を 使 用 した.. 計 測 し た.こ. の とき の最 大 荷 重 は 等 価 単 車 輪 荷 重 の. 282kNで あ る.. 上層 路盤 のアス ファル ト安 定処 理材 は,共 通仕様 書記. c)FWD載. 載 の規 格 であ る基本 施設 タイ プAを 満足 す る もの であ る.. 荷試験. FWDを. 下層路盤 の砕 石は,共 通 仕様書 の規格 を満たす 下層路盤 材料 のタイ プAの ものを使 用 した.. 用 い た試 験 は,最 大 衝 撃 荷 重 を200kNと. して,. 所 定 の 走 行 回 数時 に 実 施 した(載 荷 板 直径450mm).こ の 場合 の変 位 は0,30,45,60,90,150,250cmの7点. 融 雪装置 と して使用 した ものは,室 内試験 に用い た も の と同様で あ る.た だ し,後 述 す る載 荷試験 中に は通 水. 測 定 した.. もしくは通電 は していない.. d)表 面 形 状 ・層 厚 測 定 舗 装 の 表 面 形 状 は,デ. ジ タル プ ロ フ ィル メ ー タ に よ り. 横 断 方 向 に 測 定 した(測 定 間 隔1cm).こ. (2)載 荷試験. り3測 線 で行 っ た.ま. 試 験舗装 に対 して航 空機荷 重 に よる繰返 し走行載 荷 を. で. た,10,000回. れ は1区 画 あ た. の 繰 返 し走 行 載 荷 終 了. 後 に は,舗 装 を解 体 して 各層 の 厚 さを測 定 した.. 行 った.試 験前 な らび に所 定 の走行 回数 時には静的載 荷 試 験 とFWD載 荷試 験 を実施 した.な お,一 連 の試 験 は1. 5.実. 月か ら5月にかけて行われ,そ の間に舗 装の表面温度 はお お よそ11℃か ら23℃へ と増加 してい る(載 荷試験時).. 融 雪 装 置 を埋 設 した 試 験 舗 装 に対 して 実施 した,静 的. a)走行試験. 載 荷 試 験,FWD載. 原型載 荷実験槽 に備 え付 け られ た 自走式走行載 荷試験. め た.ま. 装置 を用い て,試 験舗装 に対 して繰返 し走行載荷試 験 を. た,融. 荷試 験,走. 行 試 験 の 結 果 につ い て ま と. 雪 装 置 の耐 荷 性 に つ い て 有 限 要 素 解 析 に. よ り検討 した.. 行 った.自 走式 走行 載荷装置 は,B747型 航 空機 の主脚 と 同等 の もので,荷 重 は910kNで あ る.走 行 速度 は5km/hで. (1)静 的 載 荷 試 験. ある.. 繰 返 し走 行 載 荷 の 進 行 に つ れ て 最 大 た わ み が 変 化 す る. 走行位置 は図‑7に示す よ うに,A‑B区 画 上の走行線 へと,. 状 況 を図‑9に 示 した(荷. C.D区 画 上の走 行線Bの2箇 所 であ る.そ れ ぞれ の走行線. 重282kN).融. 雪装 置 の埋設位. 置 に よ る違 い が 若 干 み られ,温 水 パ イ プ で は 基 層160mm. 上 で 自走式走行 載荷試 験装 置 を10,000回まで走行 させ た.. の 場 合,電 熱 線 で は基 層100mmの. この繰返 し走行 は,2つ の走行線上 で所 定の回数 を交互. 場 合で た わ み が 大 き く. な る こ と が わ か る.し か し,全 体 的 に み れ ば,た. に実施す るこ とによ り行 った.具 体的 に は,走 行線 へに. わみの. 大 き さ と融 雪 装 置 の埋 設 深 さ と の 間 に は 明 確 な関 連 が あ. おいて所 定回数 まで走行 させ た後 に,走 行 線Bに お いて 同様 に走行 させ,静 的載荷試験,FWD載. 大 規 模 試 験 の結 果. る とま で は い え な い.. 荷試 験 な らび に. 表 面形 状測定 を実施す る とい うものであ る.. (2)FWD載 FWD載. 13. 荷試 験 荷 試 験 に よ り得 られ た 載 荷 板 中心 の た わ み(最.
(6) a)温. 水パイプ. a)温. b)電 熱線 図‑9静 的載 荷試 験 にお ける最大 たわみ. b)電 図‑11走. 水パ イ プ. 熱線. 行 回 数5,000回 時 の横断 方 向表 面形 状. 大 たわみ)を 図‑10に示 す.全 体的 にみれ ば,融 雪装置 を 設置 してい るほ うが通常舗装 に比 べて大 きな値 を示 す傾 向にあ る ことが明 らかで あ る.ま た,埋 設深 さによ る違 い をみれ ば,静 的載 荷試験 と同様 に,温 水パイ プでは基 層160mmの 場 合が,電 熱 線では基層100mmの 場合 が最 も 大 き くなってい るこ とがわ か る.こ の最大 たわみ につい ては,温 水 パ イ プ,電 熱線 とい った,融 雪装 置 による違 い は明確 ではな く,融 雪装置 の埋設深 さ との関係 も明 ら か ではない. a)温. 水 パイプ. (3)走 行試験 a)表面形状 走行 回数5,000回時の横 断方 向の表面形 状につ いて融 雪 装置 の埋設深 さに よる違 い をみ た ものが図‑11であ る.左 右 の車輪位置 にお ける もの を総 合 して考 える と,融 雪装 置 の有無や融 雪装置 の埋設 深 さの違 いに よる影 響 は明 ら かで はない. b)解体調 査による厚 さの確認 一連 の走行試 験終 了後 に舗装 を解体 して. ,各 層の厚 さ. を測 定 した.走 行 載荷 の影 響 は舗 装表 面 に近 いほ ど大 き く,表 層 の変形 が著 しい こ とが認 め られ た.し たが って, b)電 図‑10FWD載. 融雪装置 を舗装表 面 に近 い深 さに埋設 す るこ とは,航 空. 熱線. 機 の繰返 し走行 に起因す る融雪装 置 自体の変形 の点か ら. 荷試験 にお ける最 大たわみ. 14.
(7) 表‑4力. 学特 性値. a)温. 図‑12車. 水パイプ. 輪 中 心位 置 にお け る横 断 方 向 た わ み 分 布. は望 ま し くは ない こ とに な ろ う. b)電 (4)融 雪 装 置 の 耐 荷 性 に関 す る有 限要 素 解 析. 図‑13融. 熱線 雪装置 の応 力. 融 雪 装 置 を埋 設 した舗 装 に航 空機 荷 重 が 載 荷 され た 場 合 に融 雪 装 置 に 生 ず る応 力 に つ い て,三 (NASTRAN)を. 次元有 限要素法 b)解 析 結 果 と考 察. 用 い て 解 析 した.. a)解 析 方 法. i)舗 装. 解 析 に 用 い た 舗 装 モ デ ル の 寸 法 は,幅10m,長. さ15m,. た わみ 形 状 は,温. 水パ イ プ を埋 設 した 舗 装 の 夏 期 に お. 厚 さ6mで あ り,舗 装 構 成 は,試 験 舗 装 と同 様 の も の で あ. け る もの を図 一12に例 示 す る よ うに,融 雪 装 置 の 埋 設 深 さ. る.融 雪 装 置 の 埋 設 深 さ につ い て も同 様 で あ る.温 水パ. の 違 い の み な らず,装. イ プ と電 熱 線 につ い て は 矩 形 の も の と し,辺 長 は そ れ ぞ. して い な い こ とが わ か る.こ れ に は 温 水 パ イ プ,電 熱 線. れ,17mm,9mmと. とい った 違 い は見 られ な い.. した.. 解 析 に用 い た 材 料 の 力 学 特 性値 は,表‑4に. 示 す とお り. ま た,ア. 置 の 有 無 に よ っ て も ほ とん ど変 化. ス フ ァル トコ ン ク リー ト層 下 面 に発 生 す る最. で あ る.こ れ は,融 雪 装 置 が 埋 設 され て い な い 通 常舗 装. 大 水 平応 力 も,た. で のFWD載. 違 い は ほ とん ど見 られ な い.. 荷試 験 の結 果 を逆 解 析 す る こ とに よ っ て 得 ら. れ た も の で あ る.表. ・基 層 に つ い て は 夏 期,冬. を想 定 して設 定 した.ま. た,温. 期 の温度. わ み と同 様 に,融 雪 装 置 の 有 無 に よ る. ii)融雪 装 置. 水パ イ プ に つ い て は メ ー. 融 雪 装 置 に発 生 す る応 力 につ い て 図‑13に ま とめ た(夏. カ ー の カ タ ロ グ を,電 熱 線 は そ の材 質 を ゴム とみ な して. 期).こ. 理 科年 表 を使 用 して 算 定 した.. 埋 設 深 度 で あ っ て も引 張 応 力 が 発 生 し,埋 設 位 置 が深 く. こ の モ デ ル 上 にB747‑400(満. 載 時)が. の場 合,温 水 パ イ プ の 荷 重 中 心 付 近 で は,ど の. 載 っ た 場 合の 舗. な る に つ れ て そ の値 も大 き くな っ て い る.一 方,電 熱 線. 装 な らび に 融 雪 装 置 の 挙 動 につ い て 解 析 した.荷 重 は 接. の場 合 に は,全 体 的 に 圧 縮 応 力 が 発 生 して い る こ とが わ. 地 圧1.38MPa,接. か る.こ の圧 縮 応 力 は,埋 設 位 置 が 深 く な る につ れ て 小. 地 面 積1,632cm2(幅32cm,長. さ48cm). の もの が4個 で あ る.横 断 方 向 に埋 設 され た 融 雪 装 置 の真. さ くな っ て い き,基 層160mmの. 場 合の 荷 重 中 心 付 近 で は. 上 に車 輪 が2個 載 る場 合 を解 析 した.具 体 的 に は,舗 装 表. 引 張 に 転 じて い る.こ れ に対 して,冬 期 の場 合 は,温 水. 面 の た わ み,ア. パ イ プ,電 熱 線 と もに 埋 設 深 度 が 深 く な る に つ れ て 引 張. 力,融. ス フ ァル トコ ン ク リー ト層 下 面 の水 平 応. 雪 装 置 に 生 ず る応 力(装 置 底 面 の 水 平 応 力)を. 計. 応 力 が 大 き く な っ て い る傾 向 が 見 られ る もの の,そ. 算 した.. の値. は夏 期 の 場 合 の1/10程 度 に す ぎ な い こ とが わ か っ て い る.. 15.
(8) 夏期,冬 期 によ らず,弾 性係 数 の違 いか ら電熱 線 よ り. 破 壊応 力 に対 して十 分 小 さい こ とが 三次 元 有 限要 素解. 温 水パイ プの ほ うが大 きな値 を示 してい るが,こ れ らの. 析 に よ り認 め られた.. 応力 はいずれ も破 断応 力 よ りも小 さい ことが確認 された. 以 上の こ とか ら,融 雪装置 の空港 アス ファル ト舗装へ の導入 につ いては十分 可能であ るとま とめ られ る.. この ことか ら,航 空機荷 重 が加 わって も融雪装置 が破 壊 す る危険性 はほ とん どない もの と考え られ る.. 7.お 6.ま. とめ. わ りに. 本文 で示 した一連 の試験 の うち,試 験舗装 に対 する載. 融 雪装 置 を導入 した アス フ ァル ト舗 装 の空 港基 本施. 荷試 験 の結果 は,気 温 が比較的 高い状 況下で実施 された. 設 への適 用 性 に 関す る一 連 の試 験研 究 結果 は,以 下 の. こ とか ら,実 際 の使用状 況下 の場 合 と比較 す る と,累 積. よ うにま とめ られ る.. 変 形 の点 で は厳 しい もの とな った こ とが懸念 され る(特. (1)室 内試験 a)融雪装 置 の種類 の違 いに よ り装 置 自体な らび に舗 装表. に,融 雪 装置 を浅い位 置 に埋設 した場 合).こ. 面 温度 が定 常状 態 に な るま での時 間 に大 きな差 が あ り,. のを経 て,融 雪装 置の実用化 を図 って行 くこ ととしたい.. の よ うな. 点 も含 め,今 後 は,実 際 の空港 での実施検 証 といった も また,融 雪装置 導入 には多額 の費用 を必 要 とす るこ と. 電熱 線 のほ うが長時 間 を有す る. b)実測デ ー タか ら熱 伝導解 析 によ りアスフ ァル トコンク. か ら,道 路 での検討 事例 等5),6),7)も 参考 に して,融 雪装. リー トの熱伝 導 率 を逆 算 した.こ の値 を使 用 して熱 伝 導 解析 を適 切 に行 うこ とに よ り,融 雪装 置 の種 類,埋. 置 の低費用 化や融 雪装置 と除雪作業 の併用化 とい った点 につ いて も検討 し,合 理的 な冬期航 空輸送 の安定化 方策. 設 深 さが異 な る場合 の融 雪装 置 の必 要温度 が推 定 で き. につ いて研 究 を進 めてい く所存 であ る.. る. c)融雪装置 を導入す るこ とが アスフ ァル トコンク リー ト. 参考文献. の変形 や動 的 安 定度 に及 ぼす影 響 は,ほ とん どない か,. 1) 国 土 交 通 省 航 空 局. (監):. 空 港 土 木 施 設 設 計 基 準,. (財) 港. 湾 空 港 建 設 サ ー ビス セ ン ター, 2001.. もしくは わず かで ある. (2)試 験舗装 a)荷重 に対 す る弾 性応 答 であ るた わみ は,融 雪装置 を導. 2). (社) 雪 セ ン ター: 凍 結 抑制 舗 装 資 料, 72p., 1997.. 3). (社) 雪 セ ン ター: 冬 期 路 面 対 策 事 例 集, 318p., 1997.. 入 す る こ とに よ り若 干 大 きな もの とな る.し か し,温. 4) 国 土 交 通 省航 空 局 年 度 版),. 水 パイ プ,電 熱線 とい っ た融 雪装 置 に よ る違 い は明確. (監):. 空 港 土 木 工事 共 通 仕 様 書. (平成16. 側 う 港 湾 空 港 建 設 サ ー ビス セ ン ター, 2004.. 5) 布 施 浩 司, 岳 本 秀 人, 早 坂 保 則: 省 エ ネ ル ギ ー 型 ロー ドヒー. で は な く,ま た融 雪 装置 の埋設 深 さに よ る違 い も明確. テ ィ ン グ の性 能 評価 試 験, 北 海 道 開 発 土 木 研 究 所 月 報No.594,. で はない. b)航空機 荷重 の繰返 し走行 に よる舗装 表面形 状の変化 は,. pp.24‑31, 2002. 6) 植 野 英 睦, 岳 本 秀 人, 石 田. 融 雪装 置 を導入 す る こ とに よって も大 き く異 な るよ う. 樹: 冬 期 バ リア フ リー 整 備 計 画. な傾 向はみ られ ない.. 策 定 に 資 す る 基 礎 調 査 ー ロ ー ドヒー テ ィ ン グ施 設 整 備 の評. c)10,000回の繰 返 し走行載 荷後 にお け る舗 装各層 の 累積. 価 一, 北 海 道 開発 土木 研 究 所 月 報, No.622,. 7) Lund, J.W.:. 変形量 は,表 面 に近い層 ほ ど著 しい.. pp.45‑51, 2005.. Pavement Snow Melting, GHC Bulletin, pp.12-19,. 2000.. d)航空機 荷重 が加 わ った場合 に融 雪装置 に生ず る応 力 は. BEARING CAPACITY OF AIRPORT ASPHALT PAVEMENTS WITH EMBEDDED SNOW-MELTING EQUIPMENTS Yoshitaka HACHIYA, Toru ESAKI, Kazuhiro MATSUZAKI, Yukitomo TSUBOKAWA and Junichi MIZUKAMI A seriesof research worksonan introduction of snow-melting equipments to airportasphaltpavements wereconducted to prevent airtrafficdisturbance dueto snowandice.Thelaboratory testsshowthatthesnow-melting equipments donotaffectthe deformation anddynamic stability oftheasphalt concrete layers. Theloading testsontheexperimental pavements having snowmelting equipment showthatthedeflection andruttingofpavements arescarcely influenced withthetypeandinstallation depth ofsnow-melting equipments. Although theaccumulated deformation oflayersincreases asthedepthbecomes shallow, 3-Dfinite element analysis showsthatthestressofsnow-melting equipments causedbyaircraft loadis sufficiently smallagainst thestrength. Itisconcluded fromtheabovethatthesnow-melting equipments mightbeinstalled successfully toairport asphalt pavements.. 16.
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