橋梁工学

強風下における構造物の耐風性というテーマで,橋梁断面やケーブル等を対象に風洞実験や数値流体解析(CFD)を行い,各種空力振動現象の解明や応答評価,安定化対策の開発を行っています.さらに,台風や竜巻による強風災害や,飛来塩分による構造物の腐食といった,風工学と構造工学の両方に関わる防災や維持管理についての研究も行っています.

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

構造基本断面の空力特性に関する研究

矩形や円柱などの構造基本断面(ブラフボディ)の空力特性を研究することは,実際の構造物の耐風安定性を議論する上で極めて重要です.例えば,物体周りに放出される種々の渦が物体の空力特性に与える影響について検討しています.渦とギャロッピングやねじれフラッターなどの自励振動の干渉は,非定常性が強く極めて複雑な問題ですが,これら発散振動の発生機構や限界風速の解明にはとても重要な課題です.

fig1.1     fig1.2
図-1 正方形角柱周りの流れ(スプリッタ板の有無)

橋梁の空力不安定現象に関する研究

新たな橋梁を設計・建設する際には,橋梁断面の空力安定性をあらかじめ確認しておくことが重要となります.例えば旧タコマ橋(米国)は,風の作用によって桁がねじれ振動を生じ,落橋・崩壊に至った事例としてよく知られています.本研究室では様々な形状の橋梁断面を対象に,橋桁に作用する空気力や振幅応答を風洞実験によって計測することで,橋梁断面の空力特性・振動現象の解明ならびにその安定化に取り組んでいます.また,桁側面に開口部を有するような特徴的な橋梁も対象としています.

fig2
図-2 橋梁断面模型の例

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).この現象は,ケーブル表面に形成される水路,傾斜ケーブル背後の軸方向流れ等が複雑に絡み合った現象と考えられています.また,最近では雨のない状態,すなわちケーブルの表面に水路が形成されない状況で発生するドライ・ステート・ギャロッピングという現象も注目されています.本研究室では,空力振動メカニズムの解明,空力特性の良いケーブル形状の開発,応答予測の精緻化を行っています.

fig3

図-3 レインバイブレーション

橋梁表面の付着塩分量評価に関する研究

海から発生する海塩粒子や主に冬季に散布される凍結防止剤は,風に運ばれて橋梁表面に付着することで,鋼材の腐食やコンクリート材の塩害の原因となります.そのため,橋梁の効率的な維持管理のためには,橋梁への付着塩分量をあらかじめ把握しておくことが望ましいです.本研究室では,数値流体(CFD)の技術を用いて,コンピュータで橋梁断面周りの空気の流れを計算することで,橋梁に付着する海塩粒子や凍結防止剤の量を部位別に推定し,さらには付着を抑制する手法について研究を行っています.

fig4

図-4 橋梁断面模型の例橋梁断面周りの気流計算結果(カラーは風速の水平成分)

研究室ウェブサイト

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