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STUDY ON STIFFNESS EVALUATION OF SUBGRADE AND SUBBASE USING HANDY-FWD DEVICE. Nagaoka University of Technology Graduate Student , Yoshio TATSUMI Nagaoka University of Technology Associate Professor , Osamu TAKAHASHI Nagaoka University of Technology Professor , Teruhiko MARUYAMA. - PowerPoint PPT Presentation
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STUDY ON STIFFNESS EVALUATION OF SUBGRADE AND SUBBASE USING HANDY-FWD DEVICE
Nagaoka University of Technology Graduate Student, Yoshio TATSUMI Nagaoka University of Technology Associate Professor, Osamu TAKAHASHI Nagaoka University of Technology Professor, Teruhiko MARUYAMA
はじめに 道路舗装における路床 路盤の支持力評・
価方法として平板載荷試験、現場 CBR 試験が行われている。
欠点反力となる大掛りな機材が必要測定および準備に時間がかかる簡便かつ迅速で、十分な精度を有する試験方
法
小型 FWD 開発
重錘
衝撃緩和用ゴムバッファ
載荷板
小型 FWD
小型 FWD の問題点
データ処理方法
解析手法明確化されていない
重錘落下高さ
ゴムバッファ測定結果に影響
本研究の目的 1
重錘落下高さ
ゴムバッファ依存しない値を提案
地盤の強度評価法の提案
本研究の目的 2
小型 FWD の荷重と変位の時系列データを使用
路床のシミュレーション
試験箇所 1
A B C 620 630 630 620
2500
マサ土
M-40
単位: (mm)
200
200
試験箇所 2 緩衝マット
200
200
2500900 900
450450
A B
50140
砂質土 砂質土
マサ土
試験条件 1
重錘の質量 5kg
ゴムバッファ 硬度 65 , 60°
載荷板直径 100mm , 200 mm
落下高さ100 ~ 350mm
50mm 間隔
試験条件 2 (緩衝マット有り)重錘の質量 5kg
ゴムバッファ 硬度 65
載荷板直径 200mm , 300 mm
落下高さ100 ~ 250mm
50mm 間隔
65 150 14.5 0.5
60 150 14.4 0.5
65 300 20.0 0.7
60 300 20.3 0.7
65 450 24.7 0.8
ゴムバッファ 落下高さ 荷重時間積 変位時間積
硬度 ( mm ) ( N ・ s ) ( μm ・ s )
60 450 24.8 0.8
ゴムバッファの硬度と時間積の関係
荷重時間積 / 変位時間積
落下高さ 硬度 65° 硬度 60°
( mm ) ( N/μm ) ( N/μm )
150 29 29
300 29 29
450 31 31
時間積比と落下高さの関係
試験結果
0
100
200
300
400
500
0 2.5 5 7.5 10
/荷重時間積 変位時間積
支持
力係
数(N
/cm
3 ) R2=0.82
路床のシミュレーション
D E M
個別要素法
不連続体 ⇒ 衝撃問題等に使用
1971 年:カンドールにより提案
2500
A B C 620 630 630 620
マサ土
単位: (mm)
200
路床の解析モデル( DEM)
粒子の直径: 10mm
粒子の合計: 5000
2500
200
単位:( mm)
荷重
荷重
Voigt モデル
a) 法線方向 b) 接線方向
nnK sK
sK
解析に使用した物性値
重力加速度 (m/s2) 0
時間 (s) 5.0×10-7
密度 (kg/m3) 1,400
摩擦係数 0.6
荷重の Sin 波形
0
400
800
1200
1600
0 4 8 12 16時間(ms)
荷重
(N)
実験値Sin波形
路床のシミュレーション結果
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 10 20 30時間(ms)
変位
(mm
)
実験値解析値
落下高さ (mm) 100 150 200 250
法線方向のバネ定数 (N/m) 2.5×106 2.6×106 2.7×106 2.7×106
法線方向のダッシュポット(N ・ s/m) 4.0×102 4.0×102 4.0×102 4.0×102
接線方向のバネ定数 (N/m) 8.0×106 8.0×106 8.0×106 8.0×106
接線方向のダッシュポット (N ・ s/m) 8.0×104 8.0×104 8.0×104 8.0×104
解析により推定した路床の物性値
路床の解析モデルの検討
DEM により作成した路床、路盤の解析モデル
適切か否かの検討
路床および路盤表面に静的荷重を入力
荷重と変位のグラフを作成
平板載荷試験の荷重と変位
比較
路床の物性値
重力加速度 (m/s2) 0
時間間隔 (s) 5.0×10-7
路床の密度 (kg/m3) 1,400
摩擦係数 0.6
法線方向のバネ定数 (N/m) 2.5×106
法線方向のダッシュポット (N ・ s/m) 2.0×102
接線方向のバネ定数 (N/m) 8.0×106
接線方向のダッシュポット (N ・ s/m) 8.0×104
静的荷重の入力例
0
1
2
3
4
0 10000 20000 30000 40000 50000
使用するデータ数
(kN)
荷重
静的荷重:任意の値
(今回は 6 , 9,12,15kN を使用)
荷重と変位の関係(路床)
0
0.5
1
1.5
0 6 12 18
荷重(kN)
変位
(mm
)
平板載荷試験
解析値
まとめ・小型 FWD の荷重と変位の時系列データから新たな強度評価法を提案した
・ DEM 解析を用いることによりかなり実際に近い解析ができた。