交通量と車両軸重の増加に伴い、大径間橋梁の吊索の疲労損傷問題がますます顕著になっている。従来の破壊力学に基づく繰返し荷重法では、乱れた応力下での疲労亀裂の進展変化規則を正確に捉えることが困難である。乱れた荷重下での亀裂閉合の影響を考慮し、亀裂先端の開口変位と応力レベルの関数関係を構築し、亀裂成長の時間微分方程式に基づき、時空間尺度で吊索疲労寿命予測モデルを構築した。異なる応力比での亀裂拡展試験を実施し、亀裂成長曲線と照合してモデルの有効性を検証した。乱れた車流下の斜張橋有限要素解析モデルを構築し、異なる位置の吊索応力時系列変化規則を明らかにし、提案した時間尺度疲労亀裂拡展モデルを用いて吊索の疲労損傷を解析した。結果は以下の通り。提案した時空間尺度の亀裂拡展解析結果は試験値と良く一致し、モデルは鋼線の疲労亀裂の「階段状」成長変化規則を正確に反映できる。車流密度が同じ場合、初期亀裂サイズの増加に伴い鋼線疲労亀裂の成長速度が増加し、疲労寿命が短縮する。初期亀裂が同一の場合、車流密度の増加に伴い鋼線の疲労寿命が短縮する。位置の異なる吊索鋼線の寿命差は大きく、端部吊索鋼線の疲労寿命は1/4スパンおよびスパン中央よりも著しく短く、重点的な注視が必要である。

橋梁工学;吊索;応力時系列;疲労寿命;乱れた荷重