腐食劣化したRC構造のFRP補強効果のRBSM微細構造解析による性能評価

利用RBSM微观结构分析评价腐蚀RC结构FRP加固效果

基本信息

批准号：
21F20352
负责人：
長井宏平
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F20352/
关键词：
コンクリート連続繊維補強微細構造解析付着モデル

项目摘要

受入れ研究者が開発している鉄筋コンクリート構造解析のための三次元微細構造解析システムを発展させ，新たに連続繊維補強コンクリートにより補強した際の構造性能を評価できるシステムとすることに取り組んだ。具体的には，解析システムにおいてコンクリート表面に連続繊維補強材（FRP）をモデル化し，FRP要素に繊維の材料特性を，FRPとコンクリート要素の界面には付着特性を組み込むことで構造性能を表現することを可能にした。解析の検証として，既往の実験を解析対象にFRPの引張破壊の再現を行った。微細構造解析では要素サイズが5mm程度と小さく，ローカルな付着と滑りの積分として全体の引抜挙動が表される。FRPの応力状態，コンクリートとの界面の付着，さらにコンクリートにひび割れが発生し進展していく複雑な破壊プロセスを実験と同様に適切に再現することができ，妥当性が確認された。また，三次元解析であるので，FRPの外側に広がるコンクリートの応力やひび割れも解析ができ，汎用性の高いシステムとなった。通常の実験では，FRPの塗布の状況などにより，観察される結果にばらつきも大きくなるが，数値解析により各因子の全体挙動への影響度もパラメトリック解析から推定できるようになった。Jiang氏が，研究実施期間中にオーストリアの大学に職を得たために，研究を終了することとなったが，上述のように解析システムにFRP要素を新たに組み込み，実験との比較やパラメトリック解析により，解析の妥当性を確認したうえで新たな知見を得られるシステムへと拡張がされた。拡張された解析システムを用いて，研究室の学生が研究を継続しておりJiang氏との連携を継続する予定である。

我们开发了由主研究人员开发的用于钢筋混凝土结构分析的三维微观结构分析系统，并致力于创建一个可以评估用连续纤维增强混凝土加固时的结构性能的系统。具体来说，该分析系统对混凝土表面上的连续纤维增强材料 (FRP) 进行建模，并通过将纤维材料特性纳入 FRP 元件以及 FRP 和混凝土元件之间界面的粘合特性来表达结构性能。为了验证分析结果，我们使用过去的实验重现了 FRP 的拉伸破坏。在微观结构分析中，单元尺寸很小，约为5毫米，整体拉拔行为表示为局部粘附和滑移的积分。正如实验一样，能够正确再现FRP的应力状态、与混凝土界面的粘附力以及混凝土中裂纹发生和发展的复杂断裂过程，证实了该方法的有效性。此外，由于它是三维分析，因此还可以分析扩散到 FRP 外部的混凝土中的应力和裂缝，使其成为一个高度通用的系统。在正常实验中，观察到的结果会根据FRP应用条件等因素而有很大差异，但数值分析使得可以使用参数分析来估计每个因素对整体行为的影响程度。蒋先生在研究期间在奥地利一所大学工作，因此研究不得不终止，但如上所述，FRP单元被重新纳入分析系统，并进行了实验对比和参数分析。该系统已得到扩展，可以在确认分析的有效性后获得新的知识。实验室的学生正在使用扩展的分析系统继续进行研究，并计划继续与姜先生合作。