寒冷地空港における定時性向上のための融雪装置導入に関する舗装構造の検討 国土技術政策総合研究所空港研究部空港施設研究室水上純一 研究内容 1. 空港における融雪 除雪対策の必要性 2. 検討の方針 3. 検討内容 ( 各種実施試験 ) 4.. まとめ 1
1. 空港における融雪 除雪対策の必要性 除雪作業状況 35 3 25 2 15 1 5 H12 除雪出動日数除雪出動回数 H13 H14 H15 H16 例 : 新千歳空港の除雪出動状況 2. 検討の方針 冬季の道路交通安全確保方策 ロードヒーティング 2
ロードヒーティングシステム 温水循環方式 ( 温水パイプ ) 電熱線方式 3. 検討内容 ( 各種実施試験 ) T 室内試験による検討 舗装内部温度変化試験 T 装置埋設深さ ~ 設定温度 走行載荷試験 ( ホイールトラッキング試験 ) T 装置埋設深さ ~ 舗装変形抵抗性 T 実物大試験による検討 走行載荷試験 T 装置埋設 ~ 舗装変形抵抗性 T 融雪装置安全性 3
舗装内部温度変化試験 供試体製作状況 温水循環方式 ( 温水パイプ ) 電熱線方式供試体平面図 埋設深さ 5mm 埋設深さ 1mm 供試体側面図 埋設深さ 16mm 供試体中央表面 融雪装置直上の温度 温度 ( ) 3 25 2 15 1 5-5 -1 5mm 中央 1mm 中央 16mm 中央 5mm 直上 1mm 直上 16mm 直上 1 2 3 4 5 6 経過時間 (min) 温水パイプの場合 融雪装置直上 供試体中央表面 4
3 次元 FEM 解析による熱伝導率の同定 4 35 モデル全体図 融雪装置所要温度 ( ) 3 25 2 15 1 5 温水パイプ電熱線 4 6 8 1 12 14 16 埋設深さ (cm) モデル平面図 走行載荷試験 ( ホイールトラッキンク 試験 ) 5
試験結果 最大変形量 動的安定度.6-1 o C 6 4 o C.4.2 4 2 -.2 5 1 16 5 1 16 5 1 16 5 1 16-1 の場合の最大変形量 4 の場合の動的安定度 実物大試験による検討 ( 走行載荷試験 ) 試験舗装平面図 全体平面図 C 区画平面図 ( 融雪装置配置 ) 注 )D 区画は C 区画と左右対称 ( 単位 :m) 6
実物大試験による検討 ( 走行載荷試験 ) 試験舗装断面断面図 8 8 75 8 7 C L B 区画舗装構成 A,C,D 区画舗装構成表層 : 密粒度アスファルト (3) 表層 : 密粒度アスファルト (13) 基層 (2 層目 ): 粗粒度アスファルト (2) 基層 : 粗粒度アスファルト (3) 基層 (1 層目 ): 粗粒度アスファルト (2) 上層路盤 (2 層目 ): アスファルト安定処理上層路盤 (1 層目 ): アスファルト安定処理下層路盤 : 粒状材 (C-4) 6 5 5 舗装構成 C D 区画断面図 ( 単位 :m) 実物大試験による検討 ( 走行載荷試験 ) 繰返し走行載荷試験位置 7
融雪装置の設置状況 温水パイプ 電熱線 試験内容 静的載荷試験 FWD 載荷試験 走行載荷試験 路面形状測定 8
試験結果 変位 (mm). -.5-1. 融雪装置なし温水パイプ, 表層 (5mm) 温水パイプ, 基層 (1mm) 温水パイプ, 基層 (16mm) -1.5-2. -2.5-3. 2 4 6 8 1 12 走行回数 ( 回 ) 静的載荷試験 ( 温水パイプ ) 試験結果 D 変位 (mm) 1.6 1.4 1.2 1..8.6.4 融雪装置なし温水パイプ, 表層 (5mm).2 温水パイプ, 基層 (1mm) 温水パイプ, 基層 (16mm). 2 4 6 8 1 12 走行回数 ( 回 ) FWD 載荷試験 ( 温水パイプ ) 9
試験結果 路面高さ (mm) 2-2 -4-6 車輪走行位置 走行回数 5 回 1 回 2 回 5 回 1 回 2 回 3 回 5 回 7 回 1 回 普通 ( 横断方向 ) -8 1 2 3 4 測定距離 (m) 路面形状 ( 通常区画 ) 試験結果 路面高さ (mm) 2-2 -4-6 車輪走行位置 走行回数 5 回 1 回 2 回 5 回 1 回 2 回 3 回 5 回 7 回 1 回 温水パイプ, 表層 (5mm) -8 1 2 3 4 測定距離 (m) 路面形状 ( 温水パイプ, 表層 5mm) 1
舗装解体調査 高さ (m) 3.1 レベリング層 3. 表層 2.9 基層 2.8 2.7 上層路盤 2.6 2.5 2.4 2.3 下層路盤 2.2 2.1 2. 1.9 路床 1.8..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 1.8 2. 2.2 2.4 2.6 2.8 3. 3.2 3.4 3.6 3.8 4. 位置 (mm) 通常区画 舗装解体調査 高さ (m) 3.1 3. 表層 レベリング層 2.9 基層 2.8 上層路盤 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 下層路盤 2.2 2.1 2. 1.9 路床 1.8..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 1.8 2. 2.2 2.4 2.6 2.8 3. 3.2 3.4 3.6 3.8 4. 位置 (mm) 温水パイプ, 表層 5mm 11
舗装解体調査 高さ (m) 3.1 レベリング層 3. 表層 2.9 基層 2.8 上層路盤 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 下層路盤 2.2 2.1 2. 1.9 路床 1.8..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 1.8 2. 2.2 2.4 2.6 2.8 3. 3.2 3.4 3.6 3.8 4. 位置 (mm) 温水パイプ, 表層 1mm 舗装解体調査 高さ (m) 3.1 レベリング層 3. 表層 2.9 基層 2.8 上層路盤 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 下層路盤 2.2 2.1 2. 1.9 路床 1.8..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 1.8 2. 2.2 2.4 2.6 2.8 3. 3.2 3.4 3.6 3.8 4. 位置 (mm) 温水パイプ, 表層 16mm 12
3 次元 FEM 解析 ( 融雪装置応力の検討 ) C L タイヤ タイヤ C L タイヤ タイヤ.389m.17m.17m.34m モデル図 ( たわみ形状 ).4965m.24m.48m.24m 平面図 解析結果 舗装表面のたわみ 上層路盤下面の応力 夏季のほうが舗装の弾性係数が小さいため 発生するたわみ 応力は大きくなるものの融雪装置の有無 融雪装置種類 埋設深さではほとんど変わらない 融雪装置に生じる応力 融雪装置に生じる横断方向の応力 (kpa) 3 表層 5mm 基層 1mm 基層 16mm 2 1-1 -3-2 -1 1 2 3 横断方向 (m) 冬季 ( 温水パイプ ) 13
解析結果 融雪装置に生じる応力 融雪装置に生じる横断方向の応力 (kpa) 25 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 表層 5mm 基層 1mm 基層 16mm -3-2 -1 1 2 3 横断方向 (m) 夏季 ( 温水パイプ ) 4. まとめ : 融雪装置の空港への適用性 T T T 室内試験による検討 舗装内部温度変化試験 T 融雪装置の埋設深さに応じた設定温度が推定可能 ホイールトラッキング試験 T 装置導入による変形変形 動的安定度動的安定度の違いはほとんどない 実物大試験による検討 荷重に対するたわみ T 融雪装置による違い, その埋設深さによる違いその埋設深さによる違いはほとんどない 舗装表面形状の変化 T 融雪装置導入による影響はほとんどない 融雪装置の応力 T FEM の結果をみれば, 強度に対してに対しては十分安全である 融雪装置の空港空港舗装への適用性 十分可能である 実際の空港に適用して性能確認する 14