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鉄道・道路道路・鉄道を対象とした応力評価、耐震性能評価、土構造の安定性評価、走行時影響評価等の解析や開発ソリューションや防災に関わるシステム構築を提供します。

応力変形解析(建設系)

建設系(ダム・河川・港湾/トンネル・地下構造/建築構造物等)の応力変形評価を、有限要素法・有限差分法・個別要素法等を適用して解析や開発ソリューションを提供します。

土木・建築領域での構造解析の一つである“応力変形解析”の解析ソリューションを紹介するページです。ここでは荷重が静的に作用する問題に対して適用されます。動的解析に関しては“耐震解析”、浸透流解析や圧密解析に関しては“地盤解析”を参照して下さい。
応力変形解析では、フレーム系骨組み解析並びに有限要素法(FEM)解析が多く用いられます。

橋梁構造物の応力変形解析

フレーム系骨組み解析は、橋梁を設計する上での基本となる解析です。設計断面力の算出では、自動車、列車、モノレール、新交通等の様々な仕様の移動(活)荷重にも対応しなければなりません。PC橋ではクリープ、乾燥収縮、リラクセーション等による経時変化を見逃すことはできません。また、これらの影響は断面の形状や施工方法により異なります。それを十分に表現できるプログラムで解析しなくてはなりません。
吊り橋や斜張橋のような長大橋梁では幾何学的非線形性が必要となります。また、主塔などでは材料非線形性も考慮して耐荷力を求める必要があります。

CTCは本州四国連絡橋に代表される数々の長大橋梁プロジェクト、新しい橋梁形式や施工法に対する豊富な経験と技術力で、架設時から完成系まで様々な問題を適切な手法で解決いたします。

有限要素法(FEM)解析は、近年プリ・ポストプロセッサも広く普及し、誰でも簡単に行えるようになってきました。しかし、大規模モデルや複雑な構造をどうモデル化するか、また、高度な非線形問題でお困りになることはありませんか。「現象を的確に捉える解析を行うために、高機能なツールをいかに利用するか」、解析を熟知したCTCにお任せください。

波形鋼板ウエブや複合トラスなどの複合構造橋梁では鋼とコンクリートの付着や接触、また、鋼部材の溶接部分の応力集中による亀裂などが問題となります。

鋼製橋脚や腹板などの耐荷力を求める際には、溶接による残留ひずみや初期不整などを考慮した、材料非線形性と幾何学的非線形性を同時に扱う複合非線形問題となります。

CTCではこのような問題に対して、適切なモデル化や解析手法の提案、解析結果を二次利用しやすい形に加工するなど、きめ細かなサービスを提供しております。是非ご利用ください。

トンネル・地下構造物の応力変形解析

山岳トンネルでは切羽が露出しているため、施工性、安全性の面から内空変位が重要視されます。内空変位は掘削部近傍地山の力学特性に左右されるため、地山の非線形性も着目されることが多い項目です。土被りが小さい場合や坑口部では地表面に代表される変位や斜面安定も問題になる場合があります。山岳地帯の岩盤構成は断層や褶曲、火山岩の貫入などで複雑に入り組んでいることが多く、掘削による切羽の挙動は完全に把握できないのが実情です。そのため解析による変形や地山状態の予測は、施工上重要な位置付けになることがあります。

シールドトンネルは掘削周面がシールド機やセグメントで完全に支保されているので、都市部に多く構築されることもあって切羽の安定問題よりも地表面沈下や周辺構造物へ与える影響が関心事となります。また必ず立坑が共存するので、立坑との取り付け部の挙動や立坑自体の検討が実施される場合も多くあります。掘削周辺地山の変形は山岳トンネルと比べて相対的に小さくなる傾向にはありますが、都市部では変位の許容量が小さく設定されることが多く、解析時にも厳密な結果が求められます。

開削トンネルは仮設工により山留めを行い、躯体構築空間を確保してから本体築造を開始します。そのため施工時の不確定要因は比較的少なく、解析検討よりも設計に重点が置かれますが、山留め掘削時の地山の変位が検討される場合があります。

道路・鉄道施設構造物の応力変形解析

鋼橋、PC橋、RC橋等の、骨組み形状でモデル化できる道路・鉄道橋梁に関し断面力の解析を行います。格子計算では線形計算と連動したモデルからの計算も可能とし、平面・立体モデルに対し活荷重は自動車や列車荷重の対応が可能となります。尚、列車荷重は基準のタイプだけでなく、任意の軸距の集中荷重や分布荷重も載荷可能です。フレーム系骨組み解析についても同一の活荷重やプレストレスの二次力の算出などが可能となります。

また、道路本体を形成する主要構造物である土構造の盛土/切土による造成では、形成される斜面の安定性が問題になります。ディープウェルによる地下水位の低下検討だけではなく、強制排水井戸や水抜きボーリングなど設置本数や設置場所などの検討など、設計時における排水ポンプの能力と地下水位の定量的な検討を実施することが可能です。また、盛土によって生じる、支持地盤の沈下量を算定する圧密問題、のり面、支持地盤のすべり破壊に対 ・・・・(後で追加)

ダム・河川・港湾構造物の応力変形解析

コンクリートダムに対して、静水圧、堆泥圧、堤体自重、地震時慣性力、動水圧等の荷重に対して、堤体及び基礎の力学的強度を最先端の有限要素法(FEM)解析ツールで行います。コンクリートダム構造特性で重力式とアーチ式に分類されますが、特にアーチ式コンクリートダムは、三次元構造物としての設計が基本となります。CTCでは、これまでモデリング面や計算コストの面から見送られてきた大規模三次元FEM解析を迅速かつ経済的に対応いたします。

また、コンクリートが硬化するときの発熱によって発生する温度応力によるひび割れが問題となる場合、コンクリート打設日より数週間数ヶ月間の温度分布の変化を計算することにより,算出した温度応力からひびわれの発生を予測します。数値解析的に取り扱いの難しいコンクリートの非線形問題(強度、熱伝導、熱応力等)に対して、最適な解析技術で対応いたします。

フィルダムの場合、一般にフィル堤体を盛土すれば、基礎の不等沈下が問題となります。フィルダムのなかでもゾーン型の場合、コアゾーンの不等沈下に注意する必要があります。築堤解析は、Duncan-Changの方法による逐次盛土解析が可能です。また、フィルダムの場合重要な検討項目となる浸透流と、応力をカップリングした解析に対応でき、盛立施工時の施工段階に応じた応力変形特性を解析いたします。

建築構造物の応力変形解析

建屋全体あるいは部分架構などのフレーム系構造にかかる、静的な長期荷重や短期荷重に対する応力・変形問題を取り扱います。また、構造物の周辺地盤・基礎構造の応力・変形問題も取り扱います。上部構造を支えるための杭基礎の配置、本数、径による水平/鉛直支持力等を適切な構造解析で実施します。

構造物基礎を施工するにあたって行われる山留め工事時の弾塑性解析もCTCではツールを整備しております。この山留めの設計ツール(KASETSU-5X)は、慣用法、弾塑性法含め各種指針に対応した順解析の他に、逆解析を利用した情報化施工にも対応しており、建築/土木分野を問わず広く使用されております。(詳細情報については、「関連ソフトウェア」よりKASETSU-5X機能紹介をご覧ください。)

プロダクト

FLAC/FLAC3D
FLAC、FLAC3Dは有限差分法(FDM)を用いた、塑性大変形を含む現象の解析プログラムです。地盤工学、岩盤工学等、広範囲に適用が可能で、施工工程に沿った解析に適しています。有限要素法のプログラムに比べ、大変形、大歪等が扱えることが大きな特徴です。
PFC2D/PFC3D
PFCは土粒子、砂、粉体等の粒状体の流動・混合挙動だけでなく、変形から破壊、亀裂の進展、崩壊といった非連続体挙動の解析プログラムです。また、CCFD(流体連成解析)アドオンを追加することにより、粒状体と流体の連成挙動解析も可能です。
UDEC/3DEC
UDEC/3DECは、複雑な節理面を持つ岩盤などのブロック集合体の安定解析や動的崩壊過程を個別要素法によりシミュレートする解析プログラムです。 また、構造要素(支保工)、浸透流、および熱問題、動的挙動の解析機能を有し、様々な連成問題にも対応できます。
LiQSMART
簡易液状化解析システム「LiQSMART」では、液状化の検討が“SHAKE”程度の入力項目で手軽に行なえます。さらに土質試験の結果などが無い場合、N値等から液状化強度など各種パラメータを推定することも可能です。
Soil Plus
3次元地盤・構造物に対して応力変形、浸透流、耐震解析が行える統合FEM解析システムです。応力変形解析時での段階解析、動的解析時での有効応力解析、地盤-構造物間の不連続性考慮も可能です。
DYNA2E
「DYNA2E」は土木・建築分野における骨組み解析を対象として、橋梁、建築、機器構造物および原子力建屋等での豊富な解析実績をもつ、2次元/3次元骨組構造物の非線形動的解析ソフトウェアです。

事例紹介

橋梁構造物の応力変形解析

建築構造物の応力変形解析

斜面の安定解析

実績一覧

解析実績

業務件名 発注元 実施期間
本州四国連絡橋各橋梁FEM解析 本州四国連絡橋公団 1993~1998年度
第二名神・東名高速道他各種橋梁解析 総合建設会社
鋼橋会社
建設コンサル会社
1995~2001年度
4径間長大吊り橋の概略計算 海洋架橋調査会 1996年度
仮設工の本体利用に関する検討 首都高速道路公団 1998年度
長大基礎の沈下予測手法検討解析 本州四国連絡橋公団 1998年度
二次元FEM地盤変形解析 本州四国連絡橋公団 1998年度
開削トンネルの剥離と滑り検討解析 鉄道総合技術研究所 1998年度
ケーソンマウンドの安定解析 建設コンサル会社 1998年度
斜π橋荷重増分非線型静的解析 建設コンサル会社 1998~1999年度
エクストラドーズド橋設計計算 建設コンサル会社 1999年度
岩盤の地震応答解析および土圧解析 運輸省港湾技術研究所 1999年度
鋼製橋脚の非線形解析 鋼橋会社 1999年度
杭の打ち込みによる既設構造物の影響解析 建設コンサル会社 1999年度
トンネル掘削挙動解析の有効性検討 電力会社 1999年度
曲管の三次元非線形解析 建設コンサル会社 1999年度
連続合成二主桁橋設計計算 鋼橋会社 1999~2001年度
連続合成二主桁床版部FEM解析 鋼橋会社 1999~2001年度
新形式橋梁FEM解析(波形ウエブ、複合トラス橋等) 総合建設会社
鋼橋会社
建設コンサル会社
1999~2001年度
二重円筒ケーソンFEM解析 建設コンサル会社 2000年度
沈埋トンネル応力解析 総合建設会社 2000年度
トンネル掘削の模型シミュレーション解析 土木研究所 2000~2001年度
城郭の安定性解析 総合建設会社 2000~2001年度
改良地盤(マイクロパイル)の支持力評価に関する調査 土木研究所 2001年度
支保部材挙動の予測検討解析 メーカー会社 2001年度
免震要素の大変形弾塑性解析 メーカー会社 2001年度
配管系の熱応力解析 メーカー会社 2001~2002年度
航路橋の基礎検討 建設コンサル会社 2002年度
斜面上の基礎支持力検討 建設コンサル会社 2002年度
シールドトンネルセグメント解析 総合建設会社 2002年度
EPS盛土影響解析 建設コンサル会社 2002年度
鋼少数主桁床版の温度(応力)解析 鋼橋メーカー会社 2002~2004年度
有限差分法によるトンネルアンカー引抜き挙動解析 本州四国連絡橋公団 2002~2004年度
PC橋立体格子計算 建設コンサル会社 2003年度
充填コンクリート鋼管の弾塑性解析 メーカー会社 2003年度
圏央道基礎施工による鉄道施設への影響解析 建設コンサル会社 2003年度
建屋基礎施工による地下鉄への影響解析 建築設計事務所 2003年度
コンクリート杭の非線形解析 鉄道総合技術研究所 2003年度
メタンハイドレート生産による地盤変状解析 総合建設会社 2003年度
タンク基礎水圧解析 建設コンサル会社 2003年度
首都高シールドトンネル影響解析 総合建設会社 2003~2004年度
大型ケーソン影響解析 建設コンサル会社 2004年度
道路盛土影響解析 建設コンサル会社 2004年度
発泡モルタル応力解析 建設コンサル会社 2004年度
PC斜張橋終局状態検討解析 総合建設会社 2005年度
長大橋主塔FEM解析 建設コンサル会社 2005年度
鋼製橋脚FEM解析 建設コンサル会社 2005年度
長大橋キャンバー計算 メーカー会社 2005年度
合成床版橋FEM解析 メーカー会社 2005年度
ダイヤフラム補強検討解析 メーカー会社 2005年度
鋼-コンクリート剛結部水和熱解析 メーカー会社 2005年度
ジャンクションFEM解析 メーカー会社 2005年度
合成床版解析 メーカー各社 2005年度
トンネル交差部の三次元FEM解析 建設コンサル会社 2005年度
放水路堤防詳細点検解析 建設コンサル会社 2005年度
火力リプレース本館建屋解析 総合建設会社 2005年度
基礎杭の三次元弾塑性シミュレーション解析 建設コンサル会社 2005年度
LNGタンクの地下構造解析 総合建設会社 2005年度
LNGタンクFEM解析 総合建設会社 2005年度
無線通信鉄塔の地盤解析 建設コンサル会社 2005年度
トンネルアンカレイジの検討解析 高速道路会社 2005~2007年度
PC橋温度打設時応力解析 総合建設会社 2006年度
PC橋設計解析 PC橋メーカー会社 2006年度
吊橋補剛桁の変位制御構造の耐荷力解析 高速道路会社 2006年度
剛結部FEM・合成床版FEM解析 鋼橋メーカー会社 2006年度
高架橋温度応力解析 PC橋メーカー会社 2006年度
トンネル切開き検討解析 総合建設会社 2006年度
シールドトンネルFEM解析 総合建設会社 2006年度
コンクリートダム開口部周辺応力解析 建設コンサル会社 2006年度
繰返し載荷時の杭挙動の基礎的研究 建設コンサル会社 2006年度
発電所配管終局強度評価 電力会社 2006年度
杭基礎・地盤の静的変形解析 建設サービス会社 2007年度
中間支点剛結部(上下部一体構造)FEM解析 重工・鋼橋メーカー会社 2007年度
長大橋RC高橋脚の長期安全性評価 高速道路会社 2007年度
コンクリート床版打設(水和熱)解析 重工・鋼橋メーカー会社 2007年度
合成床版非線形FEM解析 重工・鋼橋メーカー会社 2007年度
トンネル接合部構造検討 建設コンサル会社 2007年度
地下タンク及び水封トンネル解析 資源サービス会社 2007年度
3次元FEM掘削解析 建設設計会社 2007年度
開水路動的変形解析 建設コンサル会社 2007年度
トンネル躯体構造検討 総合建設会社 2007年度
道路シールドトンネル解析 建設コンサル会社 2007年度
劣化コンクリート静的非線形3次元FEM解析 重工・鋼橋メーカー会社 2007年度
プラント基礎・地盤変形解析 総合建設会社 2007年度
原子力施設重要構造物の三次元非線形FEM解析 建設設計会社 2007年度
津波によるタンク変形解析 建設設計会社 2007年度
既設プラントコンクリート構造物の非線形FEM解析 日本原子力研究開発機構 2008年度
LNGタンク熱伝導、応力解析 建設設計会社 2008年度
PC桁架設機材解析 メーカー会社 2008年度
既設橋梁の健全性評価FEM解析 建設コンサル会社 2008年度
上下部一体試験体FEM解析 メーカー会社 2008年度
新形式床版非線形FEM解析 メーカー会社 2008年度
鋼製橋脚隅角部FEM解析 建設コンサル会社 2008年度
シールドセグメントのFEM解析 総合建設会社 2008年度
トンネル躯体の構造解析 総合建設会社 2008年度
道路トンネルの耐震解析、影響解析 建設コンサル会社 2008年度

開発実績

業務件名 発注元 実施期間
建築構造解析プログラム 総合建設会社 1991~2007年度
深礎杭掘削解析システム 総合建設会社 1995~1998年度
バイプレストレッシング工法設計システム バイプレ工法協会 1995~1999年度
発電所施設の設計支援システム 建設コンサル会社 1995~2000年度
山留め弾塑性情報化施工システム 総合建設会社 1996年度
重力式ダムの設計支援システム 水資源開発公団 1999年度
橋梁下部工プログラム 総合建設会社 2002年度
杭基礎設計支援システム 総合建設会社 2002~2005年度
山留め計算プログラム メーカー会社 2004年度
矢板式護岸の構造解析プログラム 港湾空港技術研究所 2004~2006年度
バイプレ工法設計プログラムバージョンアップ バイプレ工法協会員 2005年度
ブレガーダー橋設計計算プログラム メーカー会社 2005年度
山留め計算プログラム メーカー会社 2005年度
下部工プログラム機能追加 メーカー会社 2006年度
港湾構造物設計解析プログラム 港湾空港技術研究所 2007年度
耐震壁の断面検定プログラム 総合建設会社 2007年度