鋼－コンクリート混合構造接合部の長期的な力学挙動の解明と設計合理化

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04030
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 牧 剛史 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60292645)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斉藤 成彦 山梨大学, 総合研究部, 教授 (00324179) ; 浅本 晋吾 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50436333)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 混合構造接合部 / ずれ止め / 長期挙動 / クリープ / 疲労 / 押抜き試験

Outline of Annual Research Achievements

鋼－コンクリート混合構造において，混合桁の直列接合部や複合ラーメン橋の直角接合部では，設計荷重下における断面力がそれほど大きくない場合でも，ずれ止め機構におけるコンクリート応力が局所的に大きくなり，ずれ止めの疲労およびその周囲のコンクリートの疲労損傷やクリープ変形に伴って全体変形が増長される可能性がある。本研究では，異種部材接合部が長期的な持続荷重および高サイクル繰返し荷重を受ける際の挙動を対象として，ずれ止めの長期挙動の数値モデル化，異種部材接合部の耐荷機構の解明，接合部における複数の応力伝達経路による分担率に及ぼす長期荷重の影響の解明と設計合理化可能性の検討を目的とするものである。
平成２７年度には，ずれ止めの押抜き試験体の持続載荷試験およびそれを対象とした三次元非線形有限要素解析によって，ずれ変位の時間変化に及ぼすスタッド諸元および載荷期間の影響を明らかした。この結果を受けて，平成２８年度は鋼桁－コンクリート桁のずれ止め接合部の長期挙動を明らかにすることを目的として，端部に頭付きスタッドを溶接した鋼桁をコンクリート桁中に埋め込み接合した直列接合部に対して曲げモーメントを作用させる載荷状態を想定した載荷実験および三次元非線形有限要素解析を実施した。一般に，鋼桁フランジに配されるスタッドは一方向のせん断力のみを受けるが，鋼桁ウェブに配されるずれ止めは，曲げモーメントの変化によりせん断力の方向が変化すると考えられる。また，このせん断力の大きさと方向は，スタッド配置により異なることが考えられる。昨年度の検討により，これらの点はある程度明らかになってきたものの，スタッド周囲のコンクリートの詳細挙動についてさらに検討の余地があることが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初研究計画として挙げていた（１）ずれ止めの長期挙動，（２）直列接合部の長期挙動，（３）直角接合部の長期挙動，（４）設計合理化の検討，のうち，（１）は平成２８年度まででほぼ完了している。（２）に関する実験および解析を平成２８年度に実施したが，挙動の解明および設計合理化に結び付けるための情報がまだ十分でない。研究期間が残り１年であることを勘案し，最終年度の平成２９年度には，（２）の直列接合部の検討を継続し，その結果に基づいて（４）設計合理化の検討を行うこととした。したがって，研究全体としては当初計画に比べてやや遅れていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

前項で記載の通り，当初予定していた直角接合部の載荷実験を変更して，直列接合部の載荷実験および解析検討を継続して行うこととする。これまでに実施した載荷試験と解析の結果もふまえて再度事前解析を行い，その結果を踏まえて試験体の製作および載荷試験を実施することにしている。