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Research on a new toughness improvement method for reinforced concrete piers

Research Project

Project/Area Number 21K04247
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research InstitutionResearch and Development Center, Nippon Koei Co., Ltd.

Principal Investigator

Koshiishi Masami  日本工営株式会社中央研究所, 中央研究所, 研究員 (70809318)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 玉井 宏樹  九州大学, 工学研究院, 准教授 (20509632)
園田 佳巨  九州大学, 工学研究院, 教授 (40304737)
浜田 秀則  九州大学, 工学研究院, 教授 (70344314)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords国土強靭化 / 高靭性橋脚 / Pre-Deform技術 / 軸方向鉄筋の座屈抑制 / 2段階釣合い式 / 軸方向鉄筋の座屈防止 / 2段階釣合い式 / RC橋脚 / 靭性向上 / Pre-Deform
Outline of Research at the Start

大規模地震時における鉄筋コンクリート橋脚(以下RC橋脚という)の靭性率を向上させ、想定以上の地震力に対しても倒壊しないRC橋脚を実現することは、国土強靭化に大きく貢献できる研究課題の一つである。高速道路や高速鉄道におけるRC橋脚では既に内巻スパイラル鉄筋等を用いた靭性向上工法が研究開発されているが、その効果は限定的であり万全な策には至っていない。そこで、研究代表者(輿石)らは、RC橋脚の軸方向鉄筋を予め内向きにR加工を行なうPre-Deform技術及び大変形時におけるRC断面の2段階釣合い構造式に着目し、従来のRC橋脚の靭性率を概ね4倍(靭性率40程度)に向上させることを計画である。

Outline of Final Research Achievements

In order to improve the toughness ratio of RC piers, positive and negative cyclic loading tests were conducted on ordinary RC piers (Type 1) and HTP piers with bent steel bars at the pier bases (Type 2). The results showed that the toughness factor of Type 1 piers was μ=6.5, while that of Type 2 piers was μ=7.2. In the experiment, the out-of-plane buckling of the axial bars of the HDP piers at a displacement of 7δy resulted in a lower toughness ratio than expected. Next, a Type 2 parametric study was performed using nonlinear FE analysis. The parameters used were radius of curvature, length of bent section, and ratio of transverse reinforcement bars, and their influence coefficients α1-α3 were calculated. The results show that the toughness improvement ratio of Type 2 is 1.44 times higher than that of Type 1 for oceanic earthquakes and 1.65 times higher than that of Type 1 for direct earthquakes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義:RC橋脚の基部における軸方向鉄筋を内向きに曲げ加工することにより、靭性率を従来の1.7倍程度まで向上させることに成功した。その結果、学問的にコンクリート構造工学における新たな地平を築くとともに、学術水準の向上に資することができた。
社会的意義:高靭性RC橋脚を実現し社会資本へ展開することにより、国土強靭化の推進、大規模地震に対する安全性向上を図った。例えば、Tラーメン橋では直下型地震により断層が発生し橋台が移動した際には橋脚が傾き崩壊に至るが、本技術を展開することにより従来の1.7倍程度傾いても崩壊を防止でき、復旧性の向上、交通寸断により二次被害の防止に資することが可能となった。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Open Access: 4 results) Presentation (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] RC橋脚の靭性向上策の提案と正負交番実験による効果検討2023

    • Author(s)
      冨安龍一、玉井宏樹、園田佳巨、WangWenming、輿石正己
    • Journal Title

      令和4年度土木学会西部支部発表会 講演概要集

      Volume: Ⅰ(024) Pages: 4748-4748

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      2023 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] RC橋脚の靭性向上対策と正負交番載荷実験による効果の検証2023

    • Author(s)
      輿石正己、玉井宏樹、WangWenming、園田佳巨
    • Journal Title

      令和5年度土木学会全国大会 講演概要集

      Volume: Ⅴ Pages: 797797-797797

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      2023 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Nonlinear FE analysis for cyclic loading tests of RC pier model with measures to improve toughness2023

    • Author(s)
      WangWenming、玉井宏樹、園田佳巨、輿石正己
    • Journal Title

      令和5年度土木学会全国大会 講演概要集

      Volume: Ⅴ Pages: 798798-798798

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      2023 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] RC橋脚の靭性向上策の提案と正負交番実験による効果検討2023

    • Author(s)
      安富龍一、玉井宏樹、園田佳巨、WangWeming、輿石正己
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      土木学会西部支部研究発表会 講演概要集

      Volume: Ⅰ(024) Pages: 4748-4748

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      2022 Research-status Report
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  • [Presentation] RC橋脚の靭性向上策の提案と正負交番実験による効果検討2023

    • Author(s)
      冨安龍一
    • Organizer
      令和4年度土木学会西部支部
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  • [Presentation] RC橋脚の靭性向上対策と正負交番載荷実験による効果の検証2023

    • Author(s)
      輿石正己
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  • [Presentation] Nonlinear FE analysis for cyclic loading tests of RC pier model with measures to improve toughness2023

    • Author(s)
      WangWenming
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      令和5年度土木学会全国大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] RC橋脚の靭性向上策の提案と正負交番実験による効果検討2023

    • Author(s)
      安富龍一
    • Organizer
      土木学会西部支部
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      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高靭性RC構造物2022

    • Inventor(s)
      輿石正己
    • Industrial Property Rights Holder
      輿石正己
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Acquisition Date
      2023
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      2023 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高靭性RC構造物2022

    • Inventor(s)
      輿石正己
    • Industrial Property Rights Holder
      輿石正己
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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