| Research Abstract |
[研究目的]
兵庫県南部地震以降,橋梁に免震設計が積極的に採用されているが,これによって,橋桁の変位が大きくなるために桁と橋台間あるいは桁同士の間の相対変位を吸収するために大型の伸縮装置が必要となる.このような大型の伸縮装置を設置することはコスト増をまねき,メンテナンス費用も増す.したがって,免震橋であっても通常の伸縮装置を設置し,中小の地震による変形は伸縮装置に吸収させ,大規模地震に対しては,構造系の一部を破損させることを許容したほうが合理的といえる.しかし,このような設計思想はわが国ではいまだ検討段階である.川島らは,解析によって桁間に設置したゴム製緩衝材の桁間衝突の低減効果を明らかにしている.長嶋らは,ゴムに変わる緩衝材として,型鋼を使用した緩衝材を提案しており,実験及び解析によりその実用性・有効性を検討している.その結果得られた荷重-変位関係は(4)あるいは(5)のような挙動を示し,高いエネルギー吸収効果が期待できるほか,コスト面の比較からもゴム製に比べ有利と考えられるとしている.一方,著者らの解析的検討によれば,例えば鋼管が完全に圧壊した場合,ゴムの場合を超える衝突力が発生する可能性も示された.そこで,本研究では,ゴムと鋼管を併用する緩衝材の基本特性を静的実験より検討し,鋼管の外側にゴム管を巻く緩衝材を新たな形式として提案すると共に,その荷重-変位関係をゴム管及び鋼管の基本特性から推定するモデルを構築し,実験結果からその妥当性を検証した.
[研究方法]
鋼管の過度の変形を抑制し,また,鋼管の圧壊近傍で過大な反力を生じさせないような新しい緩衝材を考案するために,鋼管とゴムを併用した緩衝材の静的圧縮試験を行った.そして,測定された荷重-変位関係からエネルギー吸収特性を杷握すると共に,それぞれの試験体の緩衝効果を比較した.次に,ゴムを鋼管の外に巻いたゴム鋼併用緩衝材の荷重-変位関係に影響を与える要因として,(1)ゴム管の圧縮変形特性,(2)ゴム管の曲げ変形特性,(3)鋼管の圧縮変形特性,(4)ゴムから鋼管へ伝わる力の分布特性を取り上げ,これらの基礎的特性より,提案した緩衝装置の荷重-変位関係をモデル化すると共に,その妥当性を検証する.
[研究成果]
得られた結論を以下に示す.
・ゴムを鋼管内に入れると,ゴムの変形が鋼管によって抑制されるため,緩衝材として望ましくない荷重-変位関係を示す.
・ゴムを鋼管外測に巻くことで衝突力を低減しつつ,高いエネルギー吸収性能を発揮させることができることから,新たな形式の緩衝材として提案する.
・ここで提案した緩衝材の荷重-変位関係をMooney-Rivlin式等をもとにしたモデルで精度良く予測することが可能であることを示した.
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