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本研究では大規模地震動を受ける鋼斜張橋タワーを対象として、ファイバー要素を用いた3次元骨組構造にモデル化し、そのタワー形状が動的応答性状に与える影響について考察し、エネルギー吸収機構を設置した場合の耐震性能向上について比較検討した。また、鉛直地震動、構造減衰、初期不整、低降伏点鋼、鋼材系ダンパー等の影響を調べるために、パラメトリックスタディーを実施した。本研究で得られた結論は以下の通りである。
(1)A型タワーの塔頂部応答変位および塔基部に発生する面内曲げモーメントは、H型や門型タワーの応答結果に比較して小さく、タワー形状により動的応答結果が異なることが分かった。
(2)塔基部に発生するA型タワーの軸力はH型や門型に比較して、大きな圧縮力と負反力を生じることが確認された。とくに、大きな負反力はアンカーボルトの浮き上がりが懸念され、設計上注意が必要である。
(3)塔水平梁に鉛直方向または面内回転を許す免震デバイスを挿入し、その効果について比較検討した。いずれのタワー形状においても曲げモーメント、せん断力、軸力を低減することが可能であり、免震デバイスを設置することにより斜張橋鋼製タワーの耐震性能を向上させることができるものと考えられる。
(4)質量比例型減衰は鋼製タワー基部に発生する軸力および加速度応答を過大評価することがわかった。また、鉛直地震動は高周波成分が支配的なことから、Rayleigh減衰を適用すること炉有効である。
(5)動的応答解析結果において初期たわみと残留応力の影響は、実橋の設計範囲では比較的小さい。
(6)塔水平梁を低降伏点鋼部材で置換し、レベル2地震動による損傷箇所をこの部材に限定することを検討した。塔母材強度の約0.6以下の低降伏点鋼を使用すれば、耐震性能の向上が期待できることが分かった。
(7)塔-基礎-地盤の動的相互作用ではロッキング振動が支配的であることが分かった。
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