橋梁工学

経済性・耐久性・機能性を有する構造物の実現には、自然外力による構造物の応答を精緻に予測、評価し、設計に反映させることが重要になります。

本研究室では人間社会と風の関わりを焦点に、風の作用による構造物の応答現象を予測,評価するため、実験、解析を通じて強風や突風による災害の低減、予防、エアロダイナミクスに基づく構造物の空力弾性挙動の機構解明と制御、次世代の構造物耐風設計のあり方の探求、空力応答シミュレーション技術の研究開発に取り組んでいます。

教員

八木 知己 ( Tomomi YAGI )

八木 知己教授(工学研究科)

研究テーマ

構造物の耐風性というテーマで、特に橋梁断面やケーブル等の耐風安定性に関する風洞実験をおこない、橋梁の空力振動現象に関する研究および安定化対策の開発をおこなっています。さらに台風や竜巻による強風災害の被害調査をはじめとする、強風防災に関する研究もおこなっています。

連絡先

桂キャンパス C1棟 4階 452号室
TEL: 075-383-3165
FAX: 075-383-3168
E-mail: yagi.tomomi.7a@kyoto-u.ac.jp

野口 恭平 ( Kyohei NOGUCHI )

野口 恭平助教(工学研究科)

研究テーマ

橋梁の効率的かつ効果的な維持管理の実現を念頭に、その劣化因子である飛来塩分について、橋梁表面への付着量評価に関する研究を行っています。付着量の評価は、風工学的視点から算出した空気の流れに基づく手法を用いています。また、橋梁の空力振動現象を調査・解明するための風洞実験や数値流体解析(CFD)にも取り組んでいます。

連絡先

桂キャンパスC1棟 4階 453号室
TEL: 075-383-3435
FAX: 075-383-3168
E-mail: noguchi.kyohei.7z@kyoto-u.ac.jp

研究テーマ・開発紹介

構造物のフラッター現象の機構解明に関する研究

構造物の運動に起因する空気力(自励空気力)の作用により、フラッター現象が発生する場合があります。この振動は構造物にとって破壊的な発散振動であり、フラッターに対する安全性は十分確保されなければなりません。

フラッターの発生機構を探ることは、進んだ耐風設計法の確立、安定な構造形態の開発に最も近道であり、当研究室では風洞実験による非定常空気力や非定常圧力の計測を通じて、空気力と応答との関連性を明らかにしてきました。すでに多くの安定な桁形状が見出されており、今後実用化への検討とともに、より正確な応答予測へ向けて研究を続けています。また異なるモード間で生じる渦励振、フラッター等が干渉する可能性を指摘し、異種空力振動現象間の空力干渉問題の解明にも取り組んでいます。

風洞実験施設の写真
図-1 風洞実験施設

斜張橋ケーブルの空力振動に関する研究

斜張橋のケーブルは、風と雨の状況下で振動するという現象がよく知られています(通称:レインバイブレーション)。当研究室では、この問題に長年取り組んできており、ケーブル模型を用いた風洞実験、屋外観測などをおこなっています。

これまでの研究で、この現象は、ケーブルが傾斜していることによって後流域に発生する軸方向流れ、雨水によってケーブル表面に形成される水路、渦の非定常かつ3次元的な振る舞い等が複雑に絡み合った現象であることが明らかとなっていますが、まだ不明な点も数多く残されており、さらなる解明を目指して、またより合理的な制振対策を求めて研究に取り組んでいます。

潮岬における大型ケーブル模型を用いた屋外観測の写真
図-2 潮岬における大型ケーブル模型を用いた屋外観測

変動気流中の表面圧力の空間構造に関する研究

風の乱れに起因するバフェッティングは常時生じるものであり、疲労や風荷重の評価にも密接に関連する空力振動現象です。構造物の振動の元となる空気力や圧力の時間空間相関(コヒーレンス)は、解析上構造物に作用する風速の特性に等しいと仮定されていましたが、実際には両者は異なり、空気力(圧力)の方が高い相関を示すことが近年指摘されています。

本研究はその相関度を上げるメカニズムを明らかにする事を目的としています。構造物側面に発生する剥離流れが重要であることがこれまでの研究で明らかとなっています。今後、断面固有の相関度を的確に評価する方法の確立など、応答評価の精緻化を目指します。

研究室ウェブサイト

http://brdgeng.gee.kyoto-u.ac.jp/