2011 Fiscal Year Research-status Report
エネルギー吸収型桁連結装置を適用した橋脚基礎の耐震補強および設計法の開発
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23760433
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
田中 賢太郎 摂南大学, 理工学部, 講師 (50529724)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | エネルギー吸収型桁連結装置 / 載荷実験 / エネルギー吸収性能 / 耐震補強 / 基礎構造の耐震補強 |
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| Research Abstract |
これまで，エネルギー吸収型桁連結装置の開発を検討してきた．対象としてきた都市高架橋の桁空間を利用して，エネルギー吸収型桁連結装置を設置することで地震エネルギーを吸収し，橋梁全体としての耐震性能を向上させることを確認してきた．そこで本研究は，補強方法として橋脚基礎を直接補強するのではなく，より簡単な地面より上部で耐震設計法を提案するところにある．そして，前述で述べた項目について，共通する点としては強地震時（レベル２タイプIおよびタイプII）用のエネルギー吸収型桁連結装置およびよく観測される頻繁に発生する地震（レベル１）用のエネルギー吸収型桁連結装置を設置する．桁間にエネルギー吸収装置を新たに設置する事により，当初設計で考慮されていた水平地震力よりも小さな地震力しか入力されないこととなり，結果として，橋脚基礎構造自体に補強工事を行うことなく，橋脚基礎構造の耐震補強効果を得ることができると考えられる．すなわち，レベル２用のエネルギー吸収型桁連結装置およびレベル１用のエネルギー吸収型桁連結装置を同時に用いることにより，橋脚基礎に作用する地震水平力の低減を目的としているところにある．また，設計段階で橋脚基礎の地震に対する耐力を向上させられるように対策を施すことにより，橋梁の建設予算が削られている現状において，より安価で，かつ安全性を確保した橋脚基礎設計の可能性を提案する．上部構造へのエネルギー吸収装置の設置により，既設橋脚基礎の耐震補強や新設橋脚基礎の合理化を期待している点に本研究の独自性があると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レベル2地震動が発生した場合では，大きな応答変位が上部構造にも生じることが指摘されている．橋軸方向の桁端部に大小2種類の鋼製ベローズを設置することにより，上部構造や橋脚の橋軸方向の応答変位を大きく低減できるのではないかと考えられる．そこで，本研究では，基礎的な研究として，橋軸方向に着目し，鋼製ベローズの力学性能として大小2種類の鋼製ベローズを設置した場合，橋軸方向の繰り返し荷重下での荷重‐変位履歴特性を調べるため，静的載荷実験を実施する．さらに，大小どちらか1種類のみの鋼製ベローズを用いる場合より，レベル1とレベル2の地震動両方に有効であるかを調べる．橋軸方向に繰返し載荷した場合の，荷重-変位関係など力学的特性を明らかにした．レベル1用鋼製ベローズの変位量が8.18mm，レベル2用鋼製ベローズの変位量が-14.17mmの時点で，実験治具が浮かび上がりそれ以上は危険と判断し実験を終了した.大小2種類のベローズの地震力に対する効果は，レベル1用ベローズは比較的小さい変位量でも繰返し履歴ループが安定しているので，桁間連結装置としての十分なエネルギー吸収量があると判断できる.レベル2用ベローズのほうは，引張側の曲線が急で引張側と圧縮側でバランスが取れておらず，エネルギー吸収量が小さくなってしまっている．しかし，変位が10mmのときに反力は20kNと高い値が出ている．また，レベル２地震動のような強い地震を想定する大きな変形がレベル1用鋼製ベローズに作用しても安定した荷重－変位関係を示すこともわかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
有限要素法解析プログラムを用いてシミュレーション結果との比較を行う．橋脚基礎も含めた橋梁全体系モデル化を用い，有限要素法解析プログラムを用いてシミュレーション解析を行う．また，有限要素法解析プログラムを用いてシミュレーション結果を用いて，エネルギー吸収型桁連結装置の設置効果を検討する．検討する項目としては，エネルギー吸収量，変形性能，橋脚基礎の変形量，橋脚の変形量，橋脚の損傷度等で検討する予定としている．つぎに，提案した橋脚基礎の耐震設計法の評価をする．橋梁システムに対して，レベル２地震動およびレベル１地震動を対象にした場合，橋脚基礎に伝わる上部構造の地震慣性力の低減できているか否かを評価する．橋脚基礎含め橋梁全体で考えたときに耐震性能を保っているのかを評価する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成23年度に実施した載荷実験で，実験治具に不具合があり想定していた変位量を与えられなかった．実験治具の修正（加工および製作し直し）および実験供試体の追加を平成24年度の予算で行いたい．また，解析を実施するためのパソコンの購入． 消耗品関係では，ひずみゲージや，変位計の追加購入する予定．
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