極低サイクル疲労による延性き裂の影響を考慮した橋梁鋼構造物の耐震性評価手法の開発（テーマ1）
【背景と目的】
現行の鋼橋の耐震設計基準では，座屈に対する安全性照査法は規定されているが極低サイクル疲労（数回から数十回の繰り返しによって疲労破壊する現象）に対する照査法は未整備である．本課題は，極低サイクル疲労による損傷メカニズム（き裂発生，進展および破壊の全過程）を明らかにするとともに，橋梁鋼構造物の耐震性能設計法の高度化を目指すものである．
ここ数年，研究代表者らが極低サイクル疲労によるき裂発生メカニズムの解明を目的とした単柱式鋼製橋脚の繰り返し載荷実験を行ってきているが，数値解析についてはまだ研究の途中である．通常の数値解析手法は，き裂の発生までの挙動予測には概ね適用できるものの，その後の進展さらに破壊までの挙動予測には対応出来ない．
そこで，本課題では，Cyclic Ductile Damage Modelの開発を目指し，その妥当性を材料レベルで検証したうえで，鋼厚肉断面部材の耐震実験による検証も行う．これによって，局部座屈のみならず，き裂の発生，進展および破壊のメカニズムを解明し，損傷・崩壊の全過程を模擬できる解析手法を確立する．
表-1 各種照査法の概要
【研究成果】
（1）き裂の発生に対する照査法の提案
図-1 DDIM，SDIMを拡張したEDDIM，MSDIMおよびEMSDIMによる延性き裂発生点の予測比較
図-2 複数回地震の影響
（2）き裂の発生・進展・破壊の全過程のシミュレーション手法の開発
図-3 Cyclic Ductile Damage Modelによる切り欠きを有するレ形開先溶接のある鋼部材の破壊シミュレーション
図-4 Cyclic Ductile Damage Modelによる鋼管の座屈・き裂の発生から破断までの全過程シミュレーション
【関連論文リスト】
Kang, L. and Ge, H.B.: Predicting Ductile Crack Initiation of Steel Bridge Structures Due to Extremely Low Cycle Fatigue Using Local and Nonlocal Models, Journal of Earthquake Engineering, Vol.17, pp.323-349, 2013. URL
森 翔吾，葛 漢彬，萩野勝哉，康 瀾：無補剛断面鋼製橋脚の延性き裂に対する簡易照査法の再検討−構造パラメータがひずみ集中補正係数に及ぼす影響−，土木学会論文集A1（構造・地震工学），Vol.69，No.4，pp.I_517-I_527，2013． URL
Ge, H.B., Kang L. and Tsumura, Y.: Extremely Low Cycle Fatigue Tests of Thick-walled Steel Bridge Piers, Journal of Bridge Engineering, ASCE, Vol.18, No.9, pp.858-870, 2013. URL
Ge, H.B., Kang, L. and Hayami, K.: Recent Research Developments in Ductile Fracture of Steel Bridge Structures, Journal of Earthquake and Tsunami, Vol.7, No.3, pp.1350021-1-1350021-27, 2013. URL
Ge, H.B. and Kang, L.: Ductile Crack Initiation and Propagation in Steel Bridge Piers Subjected to Random Cyclic Loading, Engineering Structures, Vol.59, pp.809-820, 2014. URL
