鋼製橋脚隅角部の疲労損傷対策に関する大型疲労試験（その１）
（社）施工技術総合研究所 正会員 ○小野 秀一 首都高速道路公団 正会員 下里 哲弘
（財）首都高速道路技術センター 正会員 町田 文孝 東京工業大学 フェロー 三木 千壽
１．はじめに
都市内高速道路の鋼製橋脚に疲労損傷が見つかった．この損傷は，鋼製橋脚の梁と柱の交差部（以下，隅角 部と称す）に発生しており，その発生原因は隅角部の溶接内部に潜在するきず，せん断遅れなどの影響による 応力集中と考えられている．このような鋼製橋脚の損傷は，これまでにほとんど例がないことから，適切な対 策を選定するためには隅角部の疲労挙動を検証することが必要となる．
本試験は，実物大でモデル化した鋼製橋脚試験体の大型疲労試験を実 施し，隅角部の疲労損傷メカニズムや疲労きれつの進展挙動などの疲労 特性を把握すると同時に，損傷部位の補修・補強工法の適用性とそれら の効果を確認するものである．本稿では，鋼製橋脚隅角部の大型疲労試 験の概要を紹介する．
２．載荷概要
疲労試験には
4,000kN
大型疲労試験機を用い，写真１の載荷状況に 示すように，試験機直下に設置した実物大試験体の上梁支間中央を荷重 載荷点とし，繰返し荷重として3,820kN
を載荷した．３．試験体概要
角形鋼製橋脚の隅角部では，図１に示すように，溶接線交差部に固有 内在きずといわれる“溶接ができない部位”が存在するケースが多く見 られる．固有内在きずの位置や形状は隅角部の板組構成により異なる．
本試験では，代表的な３タイプの板組（表１参照）と未溶着高さ（固 有内在きずの大きさ）をパラメータとした試験体を８体製作し，４体１ 組で試験を行った．また，図２の試験体の形状寸法に示すように，１試 験ケースごとに両上の２隅角を交換することによって３試験ケースに 分けて疲労試験を実施した．
試験体の外形寸法は，長さ
9.4m，
高さ
5.2m，柱・梁の断面寸法 1.2m
×1.2m，フランジ板厚
32mm，ウェ
ブ板厚25mm
であり，実際の鋼製橋 脚とほぼ同スケールの試験体である．試験体の大きさは，隅角部に生じ る応力が，首都高の実橋脚で実測さ れている日最大応力レベルと同程度 になるように設計した．
9.4m
5.2m 1.2m 1.2m Loading
Loading
写真１ 疲労試験の全景
表１ ３種類の代表的な板組パターン
WW
タイプ WFタイプ FFタイプ柱・梁フランジがウェブに 挟まれている
柱フランジはウェブに挟ま れ，梁フランジはウェブを 挟んでいる
柱・梁フランジがウェブを 挟んでいる
図１ 固有内在きずの存在
キーワード 鋼製橋脚，隅角部，疲労，補修・補強
連絡先 〒417-0801静岡県富士市大渕
3154
（社）施工技術総合研究所 Tel.0545-35-0212 Fax.0545-35-3719固有内在きず
土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）
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４．疲労きれつの発生概要
疲労試験中に検出された代表的なきれつを図３に示す．ここでは板組
WW
タイプから検出されたきれつを ３種，WF
タイプから１種，FF
タイプから１種を示す．いずれも実橋と同様に隅角部の溶接部から発生した．今後は破面調査を行い，きれつの起点や進展状況を調査する．
５．おわりに
本試験は，首都高速道路の鋼製橋脚補修技術に関する調査研究委員会の関係各位には多大なるアドバイスと ご協力をいただいた．ここに感謝の意を表し，厚く御礼申し上げます．
W W -PP02
W W -FP W W -FPW D
B lock 3
W W -PP20
Block 4 B lock 0
660°
6
20R (8×12)
60°
(8×12)
(11×22) 20R
60°
2045°
10 (11×22) F.P 20R
F.P (11×22)
10 20 45°
60°
(11×22) 4 5°
(9×17) 10
20R
20 6 0°
(9×17)
P
range=3 ,820kN
W F-PP20
FF-PP16 W F-PP16
B lock 7
FF-PP20
Block 8 B lock 0
6 60°
60°
(8×12) 6 (8×12)
60°
(8×16)
8 (8×16)
60°
8
60°
660°
6 (8×12)
(8×12)
8 (8×16)
60°
60°
8 (8×16)
P
range=3 ,820kN
図２ 試験体の形状寸法
Case-2（板組：WW）
Case-3（板組：WF，FF）
5, 200
W W -PP26
9,400 3,500
W W -PP26
Specim en (Case-1:W W )
1,200 3,500 1,200
W W -FPFL W W -PP20
Block 1
Block 6 Block 5
W W -PP16
W W -PP16
P range =3 ,820kN
Block 2 1,250 1,200
25 25
Block 0
83 3 8
60°
60°
20R
6 6 60°
20R(8×12)
(8×12) 60°
(8×16) 8 8
60°
(8×16)
20R
60° 60°
3 60°
20R 8 3 8 F.P1020 (11×22)
60°
45°
(11×22) 60°
(8×16)
60°
(8×16) 8 8
Case-1（板組：WW）
Crack Web Beam flange
Column flange
図３ 代表的検出きれつ
きれつ
No.5 38.7
万回時38.7
万回時きれつ
No.6
W W -PP26
W W -PP26
Specim en (Case-1:W W )
W W -FPFL W W -PP20
Block 1
Block 6 Block 5
W W -PP16
W W -PP16
Pmax=4,000kN
B lock 2 Block 0
梁
Beam flange
Column flange
Web
Crack
梁フランジ
柱フランジ
Ｎｏ．８
Crack
Web Beam flange
Column flange
きれつ
No.8
48.3
万回時Crack
Beam flange Column flange
Web Crack
Beam flange Column flange
Web
J2 J1
J4
J5 J3
400t載荷
（前ケースより 継続）隅角 ６ 載荷 梁 隅角 ８
隅角 ７
（前ケース より 継続）隅角 ５
Crack
Beam flange Column flange Web
WF
タイプFF
タイプ20mm 11mm
40mm 40mm
きれつNo.21
きれつ
No.24
154.0
万回時14.0
（梁フランジの角継手から検出）万回時WW
タイプきれつ きれつ
土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）
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