2003 Fiscal Year Annual Research Report

塑性ヒンジ領域に新材料を用いることにより地震後の復旧を要しない橋脚の開発

Research Project

Project/Area Number	13450184
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	川島一彦東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20272677)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	市川篤司鉄道総合技術研究所, 研究開発推進室, 主査(研究職) 渡邊学歩東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (50334545) 睦好宏史埼玉大学, 工学部, 教授 (60134334)
Keywords	地震 / 断層 / 交通施設 / 震災対策 / 耐震設計 / 地震動 / 台湾・集々地震 / トルコ・ボル地震
Research Abstract	首都圏に代表されるように、近年の都市機能の円熟化と複雑化にともない、大地震時といえども都市機能の停止が許されない時代を迎えており、インフラストラクチャーの地震被害に対して、いつまでも大地震時には損傷はやむを得ないといった発想ではなく、積極的に地震被害を受けず、地震後の復旧も必要としない構造物を開発することが求められるようになってきている。本研究は、このような背景の下に、大地震時に要求される曲げ変形特性を有しつつ、地震によって損傷せず、従って地震時にも機能を確保できると同時に、地震後に復旧が不要な橋脚を開発しようとするものである。このため、橋脚の曲げ塑性変形によって損傷を生じるのは塑性ヒンジ領域と呼ばれるわずかな領域でしかないことに着目し、この領域に高性能ゴム等の復元力特性に富み、高面圧に耐えられる新材料を用いると同時に、高強度の鋼棒等によって軸方向にプレストレスを導入する等によって、目標とする4%ドリフトまでの橋脚変形に対して、塑性ヒンジ部の損傷を大幅に軽減できる橋脚の開発を目指した。本研究では、塑性ヒンジ部に設置可能な材料の選定からスタートし、高面圧下での繰り返し載荷実験等から、免震支承に使用される高減衰ゴムがこれにふさわしいことを明らかにした。次に、塑性ヒンジ領域に高減衰ゴムをどのように設置するかについて、基本設計法を開発し、これに基づいて5体の1/8模型(断面400mm×400mmの正方形、有効高さ1.35m)を用いた繰り返し載荷実験を行った。この結果、ゴム層と橋脚躯体およびフーチングは固定する必要のあること、橋脚躯体とフーチング間の過度なせん断変形を防止するためにせん断キーが有効であること、これらを与えることにより開発目標とする4%ドリフトの変形に耐える構造とできること等を明らかにした。さらに、ファイバー要素解析に基づいて、軸方向鉄筋やコンクリートの損傷特性を分析した。こうした結果に基づいて、改良版の橋脚模型の設計方法を明らかにし、新たに6体の1/8模型に対する繰り返し載荷実験を行い、塑性ヒンジ区間にアンボンドのPC鋼棒による引張抵抗メカニズムやゴム層厚等の効果を検討した。この結果、開発目標とする4%ドリフトまで損傷を軽減した橋脚を建設可能であることを明らかにした。ただし、今後の課題として、塑性ヒンジ区間では、一般の鉄筋ではなく、より変形性能の高い鋼材を使用することが求められることも明らかにした。

Research Products

(20 results)

All Other

All Publications (20 results)

[Publications] 庄司学, 川島一彦: "鉄筋コンクリート橋脚の塑性回転が高減衰積層ゴム支承の設計に及ぼす影響"第26回地震工学研究発表会講演論文集,土木学会,札幌. 26. 1069-1072 (2001)
[Publications] 細入圭介, 川島一彦, 庄司学, 堺淳一: "アンボンド区間を有する鉄筋コンクリート橋脚の耐震性"第4回地震時保有耐力法に基づく橋梁の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集,土木学会. 4. 447-454 (2002)
[Publications] 川島一彦, 永井政伸: "ダメージフリー橋脚の開発"第5回地震時保有耐力法に基づく橋梁の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集,土木学会. 5. 219-226 (2002)
[Publications] 永井政伸, 川島一彦: "ダメージフリー橋脚の開発"第1回日本地震工学会研究発表討論会. 1. 229 (2001)
[Publications] 永井政伸, 川島一彦, 庄司学: "塑性ヒンジ領域にゴム層を有する鉄筋コンクリート橋脚の開発"第56回年次学術講演会講演概要集,土木学会,熊本. 部門1-3(CD-ROM). I-A300 (2001)
[Publications] Zatar, W.A., Mutsuyoshi, H.: "Control of Residual Displacement of RC Piers by Prestressing"Modeling of Inelastic Behavior of RC Structures Under Seismic Loads, ASCE. 590-604 (2001)
[Publications] 睦好宏史, WAEL ZATAR, 牧剛史: "プレストレスを導入した鉄筋コンクリート橋脚の耐震性状"土木学会論文集. 669/V-50. 27-38 (2001)
[Publications] 川島一彦, 永井政伸: "塑性ヒンジ領域にゴム層を有する鉄筋コンクリート橋脚の開発"土木学会論文集. 703/I-59. 113-128 (2002)
[Publications] 堺淳一, 川島一彦: "コンクリートの横拘束効果に及ぼす横拘束筋の配置間隔と中間帯鉄筋の影響"土木学会論文集. 717/I-61. 91-106 (2002)
[Publications] 中澤宣貴, 川島一彦, 堺淳一: "ファイバー要素を用いたRC橋脚の地震応答解析法に関する研究"構造工学論文集. 48A. 799-810 (2002)
[Publications] Kawashima, K.: "Seismic Design of Concrete Bridges"Key Note Presentation, First fib Congress, Osaka, Japan. 1. (2002)
[Publications] Kawashima, K.: "Seismic Performance of RC Bridge Columns subjected to Bilateral Excitation"Proc.Symposium on Environmental Issues related to Infrastructure Development. 339-348 (2003)
[Publications] Kawashima, K.: "New Technology for Enhancing the Seismic Performance of Reinforced Concrete Bridge Columns"Proc.The Asian Conference on Earthquake Engineering, Manila, Philippines. 17-29 (2004)
[Publications] Kawashima, K.: "Enhancement of Flexural Ductility of Reinforced Concrete Bridge Columns"Proc.First International Conference on Urban Earthquake Engineering, Center for Urban Earthquake Engineering, Tokyo Institute of Technology, Tokyo Japan. 1. 77-78 (2004)
[Publications] 山岸睦功, 川島一彦: "免震ゴムビルトイン型RC橋脚の開発"土木学会論文集. 752/I-66. 43-62 (2004)
[Publications] Maki, T., Mutsuyoshi, H.: "Seismic Behavior of Reinforced Concrete Piles under Ground"Advanced Concrete Technology. 2-1. 49-64 (2004)
[Publications] Zatar, W.A., Mutsuyoshi, H.: "R/C Frame Structures with Beams Wrapped by Aramid Fiber Reinforced Polymer Sheets"Advanced Concrete Technology. 2-1. 37-48 (2004)
[Publications] Zatar, W.A., Mutsuyoshi, H.: "Logical on-line hybrid computer actuator and quasi-static testing schemes of PC columns"International Journal of IT in Architecture, Engineering and Construction. 1-3. 209-224 (2003)
[Publications] 睦好宏史, 牧剛史, 山田伝一郎, 小西由人, 藤田亮一: "RCラーメン橋脚におけるはり部耐震補強に関する研究"土木学会論文集. 746/V-61. 215-228 (2003)
[Publications] 牧剛史, 睦好宏史, 前川宏一: "RC杭体-地盤相互作用解析における線材モデルの適用性"土木学会論文集. 746/V-61. 55-70 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

塑性ヒンジ領域に新材料を用いることにより地震後の復旧を要しない橋脚の開発

Principal Investigator

川島 一彦 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20272677)

Research Products

[Publications] 庄司学, 川島一彦: "鉄筋コンクリート橋脚の塑性回転が高減衰積層ゴム支承の設計に及ぼす影響"第26回地震工学研究発表会講演論文集,土木学会,札幌. 26. 1069-1072 (2001)

[Publications] 細入圭介, 川島一彦, 庄司学, 堺淳一: "アンボンド区間を有する鉄筋コンクリート橋脚の耐震性"第4回地震時保有耐力法に基づく橋梁の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集,土木学会. 4. 447-454 (2002)

[Publications] 川島一彦, 永井政伸: "ダメージフリー橋脚の開発"第5回地震時保有耐力法に基づく橋梁の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集,土木学会. 5. 219-226 (2002)

[Publications] 永井政伸, 川島一彦: "ダメージフリー橋脚の開発"第1回日本地震工学会研究発表討論会. 1. 229 (2001)

[Publications] 永井政伸, 川島一彦, 庄司学: "塑性ヒンジ領域にゴム層を有する鉄筋コンクリート橋脚の開発"第56回年次学術講演会講演概要集,土木学会,熊本. 部門1-3(CD-ROM). I-A300 (2001)

[Publications] Zatar, W.A., Mutsuyoshi, H.: "Control of Residual Displacement of RC Piers by Prestressing"Modeling of Inelastic Behavior of RC Structures Under Seismic Loads, ASCE. 590-604 (2001)

[Publications] 睦好宏史, WAEL ZATAR, 牧剛史: "プレストレスを導入した鉄筋コンクリート橋脚の耐震性状"土木学会論文集. 669/V-50. 27-38 (2001)

[Publications] 川島一彦, 永井政伸: "塑性ヒンジ領域にゴム層を有する鉄筋コンクリート橋脚の開発"土木学会論文集. 703/I-59. 113-128 (2002)

[Publications] 堺淳一, 川島一彦: "コンクリートの横拘束効果に及ぼす横拘束筋の配置間隔と中間帯鉄筋の影響"土木学会論文集. 717/I-61. 91-106 (2002)

[Publications] 中澤宣貴, 川島一彦, 堺淳一: "ファイバー要素を用いたRC橋脚の地震応答解析法に関する研究"構造工学論文集. 48A. 799-810 (2002)

[Publications] Kawashima, K.: "Seismic Design of Concrete Bridges"Key Note Presentation, First fib Congress, Osaka, Japan. 1. (2002)

[Publications] Kawashima, K.: "Seismic Performance of RC Bridge Columns subjected to Bilateral Excitation"Proc.Symposium on Environmental Issues related to Infrastructure Development. 339-348 (2003)

[Publications] Kawashima, K.: "New Technology for Enhancing the Seismic Performance of Reinforced Concrete Bridge Columns"Proc.The Asian Conference on Earthquake Engineering, Manila, Philippines. 17-29 (2004)

[Publications] Kawashima, K.: "Enhancement of Flexural Ductility of Reinforced Concrete Bridge Columns"Proc.First International Conference on Urban Earthquake Engineering, Center for Urban Earthquake Engineering, Tokyo Institute of Technology, Tokyo Japan. 1. 77-78 (2004)

[Publications] 山岸睦功, 川島一彦: "免震ゴムビルトイン型RC橋脚の開発"土木学会論文集. 752/I-66. 43-62 (2004)

[Publications] Maki, T., Mutsuyoshi, H.: "Seismic Behavior of Reinforced Concrete Piles under Ground"Advanced Concrete Technology. 2-1. 49-64 (2004)

[Publications] Zatar, W.A., Mutsuyoshi, H.: "R/C Frame Structures with Beams Wrapped by Aramid Fiber Reinforced Polymer Sheets"Advanced Concrete Technology. 2-1. 37-48 (2004)

[Publications] Zatar, W.A., Mutsuyoshi, H.: "Logical on-line hybrid computer actuator and quasi-static testing schemes of PC columns"International Journal of IT in Architecture, Engineering and Construction. 1-3. 209-224 (2003)

[Publications] 睦好宏史, 牧 剛史, 山田伝一郎, 小西由人, 藤田亮一: "RCラーメン橋脚におけるはり部耐震補強に関する研究"土木学会論文集. 746/V-61. 215-228 (2003)

[Publications] 牧 剛史, 睦好宏史, 前川宏一: "RC杭体-地盤相互作用解析における線材モデルの適用性"土木学会論文集. 746/V-61. 55-70 (2003)

川島一彦東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20272677)

[Publications] 睦好宏史, 牧剛史, 山田伝一郎, 小西由人, 藤田亮一: "RCラーメン橋脚におけるはり部耐震補強に関する研究"土木学会論文集. 746/V-61. 215-228 (2003)

[Publications] 牧剛史, 睦好宏史, 前川宏一: "RC杭体-地盤相互作用解析における線材モデルの適用性"土木学会論文集. 746/V-61. 55-70 (2003)