3次元動的格子モデルによる地震力を受ける鉄筋コンクリート構造物の非線形解析

使用 3D 动态网格模型对受地震力作用的钢筋混凝土结构进行非线性分析

基本信息

批准号：
03J03377
负责人：
三木朋広
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

この研究の目的は、3次元非線形解析による鉄筋コンクリート(RC)構造物の地震応答予測手法を開発することである。解析モデルには、RC部材のせん断耐荷機構を妥当な精度で予測できる「格子モデル」を用いた。はじめに、3次元格子モデルの基礎となる2次元格子モデルによって、曲げ破壊型、せん断破壊型ともにRC橋脚の非線形挙動を十分な精度で予測できることを確認した。この2次元格子モデルにおける基本コンセプトを踏まえ、3次元格子モデルでは、RC部材のせん断耐荷機構をトラス機構とアーチ機構の重合わせで表現した。新たに開発したモデルの特徴は、アーチ機構について、RC部材内部に形成された圧縮ストラットをアーチ部材によってモデル化した点、トラス機構について、3次元空間を直交座標系内の3つの平面に区分し、それぞれの面内にRC構成則を組み込んだトラス部材を配置した点である。部材レベルにおけるモデルの妥当性は、2方向曲げ、単調ねじり、正負交番曲げとねじりの複合荷重などの静的荷重を受けるRC部材や、水平2方向地震荷重を受けるRC橋脚を対象とした実験等、種々の実験結果と比較検討することによって確認した。最後に、兵庫県南部地震で被害を受けたRC鉄道高架橋について地震応答解析を行い、柱のせん断破壊、柱基部における鉄筋座屈など、実際に見られた被害を、3次元格子モデル解析によって再現できることを示した。これらの成果によって、部材レベルから実構造物レベルまでを適用範囲としたRC構造物の耐震性能照査手法を構築することができた。初年度は、主に本手法の開発を行った。本年度は、導入する材料モデル精度向上、および海外におけるRC構造物の耐震性能評価法、およびRC部材の非線形解析について調査した。また、以上の内容は、土木学会論文集やJournal of Advanced Concrete Technology等で発表している。

本研究的目的是开发一种利用三维非线性分析预测钢筋混凝土（RC）结构地震响应的方法。对于分析模型，我们使用了“晶格模型”，可以以合理的精度预测钢筋混凝土构件的剪切承载机制。首先，我们确认作为 3D 晶格模型基础的 2D 晶格模型可以足够准确地预测弯曲和剪切破坏类型的 RC 桥墩的非线性行为。基于该2D晶格模型的基本概念，3D晶格模型通过叠加桁架机构和拱机构来表达RC构件的剪力承载机制。新开发模型的特点是，对于拱机构，RC构件内部形成的压缩支柱由拱构件建模；对于桁架机构，三维空间在正交坐标系内被划分为三个平面。，其中包含 RC 本构定律的桁架构件布置在每个平面内。通过对承受双向弯曲、单调扭转、正负交变弯扭组合荷载等静荷载的钢筋混凝土构件和钢筋混凝土桥墩进行试验，验证构件层面模型的有效性。通过比较和检查各种实验结果证实了这一点。最后，我们对兵库县南部地震中受损的RC铁路高架桥进行了地震响应分析，并利用3D网格模型分析再现了实际观察到的柱体剪切破坏和柱基钢筋屈曲等损坏情况。展示了我们能做什么。根据这些结果，我们能够开发出一种 RC 结构的抗震性能验证方法，可以从组件级别应用到实际结构级别。第一年我们主要开发这个方法。今年，我们研究了提高引进的材料模型的精度、国外RC结构抗震性能评价方法以及RC构件的非线性分析。另外，上述内容已发表在日本土木学会会刊、Journal of Advanced Concrete Technology等杂志上。