エネルギー吸収型鋼桁連結装置の簡易設計法と部分模型実験に関する研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560423
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 頭井 洋 摂南大学, 工学部, 教授 (30236062)
• Keywords: 鋼桁橋 / 桁連結装置 / エネルギー吸収 / 鋼製ベローズ / 地震時応答変位 / 荷重変位履歴特性 / 摩擦接合部の滑り / 橋軸直角方向

Research Abstract

隣接する上部構造鋼桁間や上部構造桁と橋台間に落橋防止装置を兼ねる桁連結装置として鋼製ベローズを設置し,鋼製ベローズの塑性変形によるエネルギー吸収により上部構造に生じる地震時応答変位を制限し,かつ下部構造の損傷を軽微に留めることを目的とする装置に関する研究である.
初年度の研究により,両端が剛性の高い橋台に挟まれRC製中間橋脚に支持された鋼連続桁橋に対象を限定して,1自由度系非線形モデルの最大応答変位に関するエネルギーバランスに基づく近似解法を応用して桁連結装置の簡易設計法を開発した.また,常時荷重および地震時面内振動を想定した桁面内曲げ試験および橋軸方向の繰り返し載荷試験を実施した.
今年度は桁連結装置としての鋼製ベローズの繰り返し載荷による荷重変位履歴特性や終局強度を明らかにするため,橋軸方向に加え橋軸直角方向の繰り返し載荷時の特性を調べた.鋼製ベローズと桁とを結合するボルト穴にスリットを設け,ベローズ本体に破断が生じる前に,接合部に滑りを生じることを期待する構造とした.試験シリーズとして,
1)橋軸方向の繰り返し載荷試験
2)橋軸直角方向の繰り返し載荷試験
の2種類を実施した.1年目の実験では,端部のボルト締結部でベローズの板に浮き上り変形が生じたため,ボルトの滑りが拘束され期待どおりの滑りを生じさせることはできなかった.
そこで,板の浮き上がりを防止するため,a)ナット寸法を大きくする,b)ボルトとナット間に当て板を設けるなどの改良を行った.改良の効果があり,板に浮き上り変形が生じることもなく,橋軸方向および橋軸直角方向の繰り返し載荷のいずれでも導入軸力に応じて滑りが生じることを確認した.橋軸直角方向の繰り返し載荷試験では顕著な滑りの効果はみられなかったものの,橋軸方向の繰り返し載荷試験では,ベローズの塑性変形に加え摩擦によるエネルギー吸収量の増加もかなり期待できることを示した.