免震橋脚の開発に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650478
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 川島 一彦 東京工業大学, 工学部, 教授 (20272677)
• 研究分担者: 堺 淳一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 日本学術振興会特別研究員 ; 庄司 学 東京工業大学, 工学部, 助手 (60282836)
• キーワード: 耐震設計 / 免震設計 / 橋梁 / 橋脚 / 塑性ヒンジ長 / 実験 / 新技術 / 地震

研究概要

一般に橋梁系の免震設計では橋脚天端に免震装置を設置する。しかし、桁橋形式の橋梁以外ではこうした橋脚天端に免震装置を設置する構造は採用しにくい。免震設計の目的は構造系の長周期化と減衰性能の向上にあるため、免震装置を橋脚等の部材の中に取り入れる(ビルトイン型免震支承)か、免震装置と同じ機能を有する構造特性を橋脚等の部材に取り入れることができれば免震効果を得ることができるはずである。
このような発想のもとに、本研究では今年度は、橋脚に免震装置と同じ効果を与える構造を取り入れた場合の効果を検討することとし、鉄筋コンクリート橋脚の基部において主鉄筋をコンクリートとアンボンドにする構造を検討した。この構造は東京工業大学の滝口が建築物用に考案したもので、これを鉄筋コンクリート橋脚に応用し、免震装置と同じような機能を有するように拡張を図ったものである。一般にRC橋脚では、繰り返し荷重を受けると橋脚基部のコンクリートが損傷していき主鉄筋が座屈したり破断して終局状態に達する。これは、主鉄筋の塑性ひずみが橋脚基部に集中するためであり、これを防ぐためにはコンクリートから鉄筋に荷重が伝達される過程を替える必要がある。
このため、今年度は、主鉄筋とコンクリートの付着を切った構造を考え、これに対して1/8模型(断面400mm×400mm、高さ1.75m)を作成し、繰り返し載荷実験によってこの妥当性を検討したものである。併せて、変形性能を伸ばすために重要な塑性ヒンジ長に影響を及ぼす要因に関する基礎的な研究を行った。この結果、全鉄筋の中でアンボンドにする鉄筋の量がパラメーターとなるが、適切にこれを設定すれば曲げ耐力やエネルギー吸収能力の低下はほとんど問題とならず変形性能を向上させることのできることが明らかとなった。引き続いて現在、この結果の解析を進めている。また、塑性ヒンジ長には橋脚高さや鉄筋径等が複雑に影響するが、これらの影響は必ずしも著しいものではないことが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 細入圭介,川島一彦,庄司学: "アンボンド区間を有する鉄筋コンクリート橋脚の繰り返し変形特性に関する実験的研究"第25回土木学会地震工学研究発表会論文集. 717-720 (1999)
• [文献書誌] 藤倉修一,川島一彦,庄司学,張建東,武村浩志: "インターロッキング式帯鉄筋を有するRC橋脚の耐震性"土木学会文集. 640/1-50. 71-88 (2000)
• [文献書誌] Sakai J.and Kawashima K.: "An Unloading and Reloading Stress-Strain Model for Concrete confined by the Reinforcements"12th World Conference on Earthquake Engineering. 1431. (1999)
• [文献書誌] 堺淳一,川島一彦,宇根寛,米田慶太: "コンクリートの応力度〜ひずみ関係に及ぼす帯鉄筋の冷間加工のひずみの影響"第3回地震時保有耐力法に基づく橋染の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集. 115-120 (1999)
• [文献書誌] 榊原泰造,川島一彦,庄司学: "正負交番載荷実験による矩形断面鉄筋コンクリート橋脚の塑性ヒンジ長に関する検討"第3回地震時保有耐力法に基づく橋染の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集. 171-176 (1999)