技術研究開発報告 (第23号2025年)

本報では、乾燥および湿潤条件における繰り返し輪荷重作用下のプレキャストプレストレスト床版の耐荷性状を、コンクリートの空隙構造と水の影響を考慮できる三次元非線形有限要素解析を用いて再現した。解析の信頼性は、床版の変形、ひび割れの進展、破壊モード、漏水の状況、鉄筋の応力レベルなどを実験結果と比較することにより検証した。湿潤条件下における数値シミュレーションの結果、ひび割れ内部での周期的な液圧の変化と荷重増加にともなうその液圧の上昇がコンクリートの損傷を増大させていることが示された。このような液圧による影響を実験的に測定することは困難であるが、実験の破壊性状がシミュレーションと一致していることから、ひび割れ内部の液圧の変化が破壊の一要因であると考えられる。今回のシミュレーション結果は実験を良く再現できており、本解析手法は破壊メカニズムの解明に役立つものと考えられる。

キーワード : プレキャストPC床版、輪荷重走行試験、三次元非線形FEM解析、水の影響

This paper investigates the performance of precast prestressed concrete (PCaPC) deck slabs in steel plate girder bridges subjected to high-cycle fatigue under dry and wet conditions, using three-dimensional nonlinear finite element analysis referring to a past experimental program. The numerical simulation focused on the deflection, crack network development, failure mode, disintegrations of concrete, water leakage and stress level in reinforcing bar, and verify its findings by comparing with experimental data. Moreover, the simulation conducted in this study suggests the potential influence of liquid water pressure inside cracks and disintegrations of concrete in the specimen caused by the accumulation of cyclic liquid water pressure rise. This effect is analyzed without experimental verification, as it is hard to measure experimentally. The simulation results successfully reproduce the experiment, which indicates the credibility of the simulation.

Keywords : PCaPC slab, Fatigue loading, Simulation, Effect of water