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溶融亜鉛めっき橋梁は,塗 装橋などと比較 して優位の耐 食性 を有 してお り,こ の特性か らメンテナンスフリー橋と しての認識が深 まり,最 近,全 国的規模 の普及拡大の兆し が見 られ るが,塗 装橋に比べてまだ その量が少ないのが現 状である. めっ き橋の技術課題 として,鈑 桁や箱桁部材を亜鉛めっ きした場合の,腹 板の面外変形やね じれ変形の防止, 及び 過大 な面外変形 に起因 して補剛材先端のすみ肉溶接部 に生 じる溶融亜鉛めっ きぜい化割れ(以下,め っき割れ と記す) の防止がある.変 形防止 については,業 界 における多数の 実験及び経験か らその対策がほぼ確立されている. めっ き割れ防止については,送 電鉄塔の分野で多 くの研 究報告1)~3)があ り,亜鉛ぜ い化対策鋼の開発4)も行われ,1988 年 に鉄塔用高張力鋼管等がJIS規 格化 されている.一 方, め っき橋梁の分野では従来の経験か らすみ肉止端形状 を滑ら かにす るなど一部の対策 は採 られていたが,め っき中の応 力挙動や鋼材 に関する研究は従来 ほとんど行われていなか った. すなわち,著 者 らを含む関係各社がめっき割れ防止のた めに鋼材,設 計製作,め っき施工の総合技術向上の研究を 行ったのが最初であ る5).この中で著者 らの一部は面外変形 に起因するめっき割れの研究を行い,面 外変形モー ドや熱 応力 とパネル座屈強度の比が割れに関係することを報告し た6)7).また,こ の 一連の研究でめっき橋梁用亜鉛ぜい化対 策鋼 に関す る報告8)9),鋼材 と設計施工法 を組み合わせた割 れ防止策の提案10)もなされている.しか し,この研究では面 外変形 に伴 う割れの力学的メカニズムは詳細 には解明され ず,課 題 として残 されていた. 本研究は,面 外変形に起因するめっき割れ現象の力学的 解明 とそれに基づ く割れ防止策の確立を目的 として行った. 熱弾塑性問題に対 して有効な有限要素解析法を定式化して, 橋梁部材の熱弾塑性挙動を解析 し,め っき割れの力学的メ カニズムを解明するとともに,鈑 桁部材の形状寸法パラメ ー タ を設定 し,こ のパラメータ と発生ひずみ との相関を明 らかにした.ま た,鋼 材溶接熱影響部の割れ発生限界ひず みを実験 と解析か ら求め,形 状寸法パ ラメータの割れ発生 限界について考察 した.

Thermal-Elasto-Plastic Analysis on Occurrence of Liquid Zinc Induced Cracking in Bridge Girder under Hot-Dip Galvanizing