横構の配置はその一方策である

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(1)1‑179. 土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）. CFT アーチ橋の固有振動・地震応答に及ぼす横構配置の影響横河工事株式会社. 正会員○松坂博幸. 長崎大学工学部. フェロー. 高橋和雄. 長崎大学工学部. 正会員. 長崎大学工学部. 正会員. 中村聖三. 呉. 慶雄. 1.はじめに CFT アーチ橋は地震作用時に、充填したコンクリートの重量により面外方向の応答が大きくなるおそれがあるため面外方向の耐震性を十分に検討する必要がある。横構の配置はその一方策である。本研究では、中国で架設された CFT アーチ橋(江漢五橋)を解析対象とし、横構の配置を変化させた計算モデルについて振動解析を行ない、横構の配置が CFT アーチ橋の固有振動特性および地震応答に及ぼす影響を検討する。 2.解析対象橋梁江漢五橋は、中国湖北省の武漢市に架設されており、橋長は 372m(60.5m+251m+60.5m)で中路式 CFT アーチ橋ある。側面図および平面図を図―1 に示す。主径間アーチリブは純径間 240m、ライズ比１/5 で、3 種類の CFT 断面で構成されており、スプリンギングから水平距離 10.000m までは RⅢ断面、それより水平距離 15.467m の部分は RⅡ断面、その他は RⅠ断面となっている。その断面詳細図を図―2 に示す。側径間アーチリブは RC 構造で純径間 55m、ライズ比 1/3.85 である。横構は、主径間アーチに K 型横構 6 組および X 型横構 1 組、側径間アーチに K 型横構 2 組が配置されている(図―1 参照)。 800 ×12. 800 ×12. Φ1,000 ×14. 55,000. 800. 500. 900. 500. 500. 900. Φ500 ×10. 500. 15,467 10,000 RⅡ断面 RⅢ断面. 500. 900. 500. 32,900. 29,900. Φ1,000 ×14. 4,500. 189,066 RⅠ断面. 10,000 15,467 RⅢ断面 RⅡ断面. 800 ×12. 2,634 ×12. 2,634 ×12. 4,500. 240,000. 55,000. 14,292. 48,000. 800. Φ1,000×14. 4,500. 60,500. 800. 251,000. 60,500. K1. K2. K3. X. K3. K2. K1. 2,400. 2,400. RⅢ断面図−１. 側面図および平面図(単位：mm）. 図−2. RⅡ断面. RⅠ断面. 主径間アーチリブ断面図(単位：mm）. 3.解析モデル解析モデルは、アーチリブの鉛直材、斜材および吊材をトラス要素とし、その他の部材をはり要素とする立体骨組みモデルである. 1). 。また、アーチリブの材料非線形性を考慮するためにファイバー要素を用いる。. 基礎は剛と仮定し、橋脚基部は全自由度固定とする。解析には汎用ソフト TDAPⅢを用いる。 4.横構の配置モデル本研究で配置を変化させる横構は主径間アーチリブの X 型、K2 および K3 横構である。横構の配置を変化させた解析モデルは 8 ケースであり、各 Case の横構の配置を図―3 に示す。Case1〜4 はクラウン部の X 型横構と K2 および K3 横構の組み合わせ、Case5〜8 は X 型横構が無い横構配置である。 16.47 4.50. 16.47. 39.00. 4.50. 16.47. 4.50. 16.47. 4.50. 33.00. 72.00. 39.00. 66.00. 105.00. 33.00. CL. Case1(実橋）. 16.47 4.50. 33.00. CL. Case2. 16.47 4.50. Case3. 16.47 4.50 39.00. CL. CL. 39.00. 33.00. 33.00. 72.00. CL. 33.00 CL. 16.47. Case4. 4.50. 66.00. CL. 105.00 CL. 図―3 横構配置モデルキーワード：アーチ橋、耐震性、コンクリート充填鋼管（CFT）、横構配置連絡先：〒852-8521. 長崎市文教町 1-14. 長崎大学工学部社会開発工学科（TEL）095-819-2610 ‑357‑. Case5. Case6. Case7. Case8.

(2) 1‑179. 土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月） 3.5. (1)横構配置が固有振動特性に及ぼす影響横構配置の変化に伴う固有振動数の変動を評価するにあたっては、各ケースで出現する固有振動モードが同じもので. 固有振動数（Hz）. 5.解析結果. 3 対称1次対称2次対称4次対称5次対称6次. 2.5 2 1.5 1 0.5 0. 振動数の比較を行なう。図―4(a)に面外対称モードの固有振. 1. 2. 動数の変動を示す。対称モードでは対称 1 次モード、対称 4 は X 型横構を有する Case1、3 および X 型横構が無い Case5、 7 においてともに振動数が高い。X 型横構の効果は小さいが、他の横構配置に着目したところ K2 横構が効いていると考え. 4 5 ケース. 6. 7. 8. (a)面外対称モード 3.5 固有振動数（Hz）. 次モードで横構配置の影響が顕著である。これらのモードで. 3. 3 2.5 逆対称1次逆対称2次逆対称3次逆対称４次. 2 1.5 1 0.5 0. られる。また、対称 1 次モードの Case5（0.388Hz）において. 1. 2. 3. 4 5 ケース. 6. 7. 8. (b)面外逆対称モード図―4 固有振動数の変動. Case8（0.149Hz）からの固有振動数の増加が最大となり、その増加率は 160％である。図―4(b)に面外逆対称モードの固有. 3. 振動数の変動を示す。逆対称モードでは全モードで X 型横構面外変位（ｍ）. 2.5. が効いているが、それ以外の横構配置の影響は各モードで異なっている。また、逆対称 1 次モードの Case1（0.762Hz）に. 2 1.5 1 0.5. おいて Case8（0.414Hz）からの固有振動数の増加が最大とな. 0. り、その増加率は 84％である。以上より面外振動ではクラウ. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ケース. ンおよびアーチリブ 1/4 点に配置された横構(X 型および K2. 図―5. 横構)が固有振動数に影響を与えると考えられる。. 面外最大変位の変動. 0.00140 0.00120. (2)横構配置がアーチリブの地震応答に及ぼす影響タイプⅠ（Ⅰ種地盤）標準波形 3 波を橋軸直角方向に入力. ひずみ. 0.00100. し、3 波の平均値を用いて評価する。図―5 にアーチリブの面. 0.00080 0.00060 0.00040 0.00020. 外最大変位の変動を示す。Case4 および 8 で大きな面外変位. 0.00000 1. が生じている。他の Case をみると Case2、3、6 および 7 の応. Case8 に比べ面外変位が 1/3 程度に抑えられている。図―6(a) および(b)に RⅠ断面上弦材および下弦材の鋼管最外縁最大ひ. 5. 6. 7. 8. 6. 7. 8. (a)RⅠ断面上弦材. ひずみ. 0.00120 0.00100 0.00080 0.00060 0.00040 0.00020 0.00000 1. 2. 3. 4. 5 ケース. ずみの変動を示す。RⅠ断面下弦材は横構配置の影響が小さい。一方、RⅠ断面上弦材は Case1、3、5 および 7 で応答が. 4. 0.00140. いており X 型横構の影響は小さいと思われるが、Case1 およると効果は大きいと考えられる。また、Case1 および 5 では. 3. ケース. 答に大きな差はないことから、K2 および K3 横構は同等に効び 5 で応答が減少することから K2 と K3 横構の両者を配置す. 2. 図―6. (b)RⅠ断面下弦材鋼管最外縁最大ひずみの変動. 小さいことから、K2 横構が効いていると考えられる。また、 Case5（0.00104）において Case8（0.00136）からの応答の減少が最大となり、その減少率は 24％である。このことより、クラウン部以外の横構（K2 および K3 横構）が地震応答を抑制する効果があると考えられる。 6.まとめ江漢五橋の横構配置は面外固有振動および地震応答に影響を及ぼすことがわかった。今後はライズ−スパン比等が異なる他の橋梁に関しても横構配置の影響を調べる必要があると考えている。参考文献１)呉、高橋、松坂、陳、中村：中国で架設された CFT アーチ橋の固有振動・地震応答について，鋼構造年次論文報告集，第 11 巻，pp.177-184，2003.11 ‑358‑.

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