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型的高性能钢材材料，其产量强度高于常规钢，其特征是高强度钢（例如SM570和HT钢），在焊接过程中无需残留的热量控制，并且高度弯曲，并且具有高度弯曲和弯曲较高的韧性。该钢材材料的典型应用是东京港口Rinkai桥的建筑体验。但是，目前的情况是尚未揭示塑料区域的性能，因此仍然使用了弹性范围。在抗震设计中，通过允许对组件的增塑，可以比传统的弹性设计更合理地开发该设计，并且预计SBHS钢的应用范围将扩大。了解意外外力（例如最大地震）的损害特征也很重要。在这项研究中，对SBHS钢进行了材料测试，以阐明塑料区域中SBHS钢的重复特性，并掌握了单轴应力 - 应变关系。根据材料测试的结果，在有限元分析软件ABAQUS中开发并引入了SBHS钢材材料本构规则。为了评估吸收能量的成员，我们使用常规钢和SBHS钢进行了柱构件的试验设计，以进行2级地震运动，并发现可以从材料成本的角度从经济上更经济地制造SBHS钢。对设计的列成员进行了高度精确的FE分析，并比较了最终行为特征，并证实SBHS钢在能量吸收方面优于常规钢。