コンクリート系材料を充填した鋼製桁を用いた複合橋梁に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650483
• Research Institution: TOKAI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中村 俊一 東海大学, 工学部, 教授 (40297198)
• Keywords: 高性能鋼材 / コンクリート / 合成構造 / 冷間成型部材 / 吊橋主塔 / 吊りアーチ橋 / 圧延H鋼 / 部分コンクリート充填

Research Abstract

鋼橋の低コスト化を図るためには、桁製作時の溶接加工量を削減することが有効である.そのためには鋼管やH形鋼などの製鉄所で製造される製品を利用したり、鋼板をプレスにより冷間成形して主桁にする方法が考えられる.また、コンクリートと鋼の合成を図ることも有効であり、従来用いられているRC床版との合成桁のみならず、鋼部材の中にコンクリートを充填し局部座屈を抑制する主桁構造が考えられる.本研究は、これらの設計思想に基づき5つの新しい橋梁形式を創造し、実験および解析により構造特性および設計方法を検討した.(1)鋼管を主桁とするエッジガーダー形式の鋼管斜張橋を提案し、その最適主塔高さを研究した。長大斜張橋に対しても本形式は適用可能であること、従来の鋼床版箱桁を有する斜張橋に比べて主塔高さを20%程度低く出きること、経済性に優れることを見出した.(2)吊橋および斜張橋用の合成主塔を提案し、その静的設計および耐震設計を実施し、その妥当性・合理性を検討した。(3)吊橋とアーチを組み合わせた「吊りアーチ橋」を考案し、スパン200mの歩道橋を対象とし、構造特性を研究した.吊りアーチ橋では、荷重をアーチリブとケーブルで分担できるため、吊橋より剛性が高く、アーチ橋よりアーチリブに発生する圧縮軸力が低減できることを見出した.(4)圧延H形鋼を主桁とする新形式の複合桁橋を考案した.支間中央の正曲げモーメントに対しては合成桁とし、中間支点部はRC橋脚と一体化したSRC構造とした.この形式に関し試設計を実施し、従来の圧延H形鋼を用いた桁橋の適用スパンを大幅に拡大できることを見出した。(5)鋼I桁のフランジ・ウエブで囲まれた領域にコンクリートを充填し、その曲げおよびせん断強度を実験により求めた。コンクリート充填桁は、鋼桁の2倍以上の強度を示した。

Research Products

• [Publications] 中村俊一, 庄司哲也: "主塔高さに着目した鋼管斜張橋の構造特性"構造工学論文集. Vol.47A. 1247-1254 (2001)
• [Publications] 中村俊一, 加藤孝志: "鋼・コンクリート合成主塔の斜張橋への適用"構造工学論文集. Vol.48A. (2002)
• [Publications] 中村俊一, 島田佳久: "コンクリート充填鋼管桁を用いた吊り形式橋梁"鋼構造年次論文報告集. 第8巻. 579-586 (2000)
• [Publications] 中村俊一, 田中寛泰: "圧延H形鋼を用いた複合橋梁の提案"鋼構造年次論文報告集. 第9巻. 17-24 (2001)
• [Publications] Shun-ichi Nakamura: "Bending behavior of composite girder with cold formed steel U-section"Journal of Structural Engineering,ASCE. (2002)