2013 Fiscal Year Research-status Report
工期短縮を目指した合成桁RC床版の取替えに関する研究
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25420476
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
中島 章典 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70164176)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 合成桁 / 床版取替え / プレキャスト床版 / グループスタッド / 床版段階施工 / 無収縮モルタル |
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| Research Abstract |
鋼桁とコンクリート床版をずれ止めによって一体化させた合成桁は，合理的な橋梁形式として架設実績も多い．しかし，架設後30～50年を経過しているものもあり，交通量およびその重量の増加や長年の周辺環境の影響を受け，コンクリート床版（以下，RC床版）が損傷して，取替えが必要となっている場合も多い．RC床版を取換える場合，高品質で，施工期間の短縮を図れることからプレキャスト床版が多用されている．しかし，合成桁にプレキャスト床版を用いる場合，ずれ止めとして用いるスタッドをグループ配置し，プレキャスト床版にスタッド用の箱抜きを設け，無収縮モルタルなどによって一体化するのが一般的であり，実際には橋梁の一部分ずつプレキャスト床版を設置することになる．
そこで本研究では，スタッドが等間隔配置で場所打ち床版合成桁と，スタッドグループ配置で箱抜きを有するプレキャスト床版による合成桁の模型試験体を作製し，単純支持した合成桁の静的載荷試験を行った．そして，載荷点のたわみ，各部のひずみ，スタッド設置位置での鋼桁とRC床版のずれ変位など詳細な計測を行い，通常の場所打ちRC床版合成桁とスタッドグループ配置したプレキャスト床版合成桁の挙動を比較した．また，プレキャスト床版合成桁では，実施工に対応させて，段階的にスパンの1/2ずつプレキャスト床版を設置した試験体も作製し，載荷試験を行った．
その結果，場所打ちRC床版合成桁に比べてプレキャスト床版合成桁では，断面平面保持の仮定が早期に満たされなくなるが，荷重－たわみ関係における初期の剛性や曲げ耐力は同程度となった．つまり，ずれ止めとしてのスタッドの本数を同程度配置した場合には，両者でほぼ同様の挙動を示すことを確認した．また，プレキャスト床版を用い，半分ずつ床版を一体化した合成桁においても，場所打ちRC床版合成桁とほぼ同様に合成桁としての挙動を示すことを確認した．
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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
まず，初年度の研究目的に従って，鋼桁上フランジ上にスタッドを等間隔で配置し，そこに場所打ちRC床版を設置した通常の合成桁と，鋼桁上フランジ上にスタッドをグループ配置し，別に作製したプレキャスト床版には箱抜き部を設けて一体化した合成桁の試験体を用いて静的載荷試験を行い，合成桁としての挙動を種々の観点から比較した．その結果，ずれ止めとして配置したスタッドの本数が両者の合成桁で同程度であれば，スタッドをグループ配置してプレキャスト床版を一体化した合成桁もほぼ完全合成桁としての挙動を示すことを確認した．ただし，プレキャスト床版を用いた合成桁では，プレキャスト床版下面と鋼桁上フランジ上面の間の一部に隙間が生じたために，載荷点付近の床版がせん断破壊するという問題が発生した．この点については次年度に改善を図る必要がある．
一方，2年度目に計画していたプレキャスト床版をスパンの1/2ずつ段階施工する合成桁についても，本年度，試験体を作製し実験を行った．その結果，プレキャスト床版をスパンの1/2ずつ段階施工した合成桁についても，結果的には，ほぼ合成桁としての挙動を示すことを確認した．
ただし，プレキャスト床版を用いる場合，スタッドをグループ配置するが，その施工性を考慮すると，合成桁としての挙動を確保できる最小限のスタッド本数を配置し，付加的に鋼桁上フランジと床版下面の間にポリマー系セメントを配置した合成桁については実験を実施することができなかった．これは，次年度に実験を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究概要で述べたように，今年度においては，通常の合成桁およびグループスタッドを配置し，プレキャスト床版を有する合成桁の試験体を作製し，載荷実験を行って両者の挙動がほぼ同様となることを確認した．つまり，鋼桁上フランジ上にスタッドをグループ配置し，箱抜き部を有するプレキャスト床版を用いた合成桁もほぼ完全合成桁の挙動を示すことを確認することができた．しかし，床版取替えに際して，さらに，プレキャスト床版の施工性を高めると同時に，工期を短縮するためには，できるだけスタッドの本数を減らすことが必要であり，また，プレキャスト床版設置後から，当該橋梁の供用開始を早めるためには，無収縮モルタルで一体化した後の材齢が短い状況での挙動を確認することが必要である．
そこで，現在までの達成状況で述べたように，グループ配置するスタッドの本数を減らすとともに，鋼桁上フランジ上面とプレキャスト床版下面に隙間ができることを抑制し，さらに，鋼桁上フランジ上面とプレキャスト床版下面の付着を確保するために無収縮モルタルあるいはポリマー系セメントを配置した合成桁を作製してそれらの効果を確認する必要がある．これらの合成桁の載荷試験に加えて，合成桁に用いるずれ止めの効果および鋼桁上フランジ上面とプレキャスト床版下面の付着の程度を確認するために，グループ配置したスタッドの押抜き試験および無収縮モルタルあるいはポリマー系セメントの付着押抜き試験も実施する．そして，解析に必要な鋼桁上フランジと床版下面のずれ止めおよび付着による伝達力の特性を求め，それを利用して合成桁挙動の数値シミュレーションを行う．
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