橋梁用高性能鋼材の塑性領域における力学性能の活用

桥梁用高性能钢材塑性区域力学性能的利用

• 批准号: 25820206
• 负责人: 奥村 徹
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25820206/
• 关键词: SBHS鋼; 塑性領域; 橋脚柱; 繰り返し載荷

近年開発された橋梁用の新しい高性能鋼材であるSBHS鋼は従来鋼に較べ降伏強度が高く，これまでSM570材やHT鋼などの高強度鋼で必要とされた溶接時の余熱管理が不要で曲げじん性に富むという特徴がある．本鋼材の代表的な適用例として，東京港臨海大橋の施工実績が挙げられる．しかし塑性域での性能が明らかにされていないため弾性範囲の使用にとどまっているものが現状である．耐震設計においては部材の塑性化を許容することで，従来の弾性設計に較べてより合理的な設計に発展できる可能性があり，SBHS鋼の適用範囲が拡大することが期待される．また極大地震等の想定外の外力に対してその損傷特性を把握しておくことは重要である．本研究では，SBHS鋼の塑性領域での繰り返し特性を明らかにするためにSBHS鋼の材料試験を実施し，一軸の応力・ひずみ関係を把握した．材料試験の結果をもとにSBHS鋼の材料構成則を開発し，有限要素解析ソフトABAQUSにユーザーサブルーチンとして導入した．エネルギ吸収部材としての評価を行うために，レベル2地震動に対して従来鋼およびSBHS鋼を用いた柱部材の試設計を行ったところ材料費の観点からSBHS鋼の方が経済的に製作できることがわかった．設計した柱部材を対象に高精度のFE解析を行いその終局挙動特性について比較を行ったところ，エネルギ吸収の観点からSBHS鋼が従来鋼よりも優れていることを確認した．

SBHS钢是近年来开发的一种新的高性能钢材材料，与常规钢相比，投降强度更高，并且在需要在需要时焊接时焊接时不需要剩余的热量管理，例如SM570材料和诸如SM570材料和HT钢。该钢材材料的一个典型例子是东京港口桥桥的建筑记录。但是，目前的情况是尚未揭示塑料区域的性能，因此仅在弹性范围内使用。在地震设计中，与传统的弹性设计相比，可以通过耐受成员的可塑性来开发更合理的设计，并有望增加SBHS钢的范围。了解意外的外力（例如最大地震）的损害特征也很重要。在这项研究中，进行了SBHS钢材材料测试，以阐明SBHS钢塑料区域的重复特性，并抓住一个轴的应力和扭曲。根据材料测试的结果，制定了SBHS钢材材料配置规则，并将有限元分析软件ABAQUS引入为用户子例程。为了将其评估为能量吸收构件，从材料成本的角度来看，使用常规钢和SBHS钢进行支柱成员的试验表可能更经济。当对设计的支柱材料进行高化FE分析并比较行为特征的末端时，从能量吸收的角度来看，SBHS钢比常规钢更好。