免震支承を有する鋼製橋脚の最適エネルギー吸収分担率に関する研究

愛知工業大学研究報告 第34号B 平成11年 75

免震支最を有する銅製矯騨

最適エネルギー騒較分担率

i

こ関する研究

A

s

t

u

d

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g

鈴 木 森 晶 ぺ 武田直洋本将， 青 木 徹 彦 *~"\<

MOTiaki Suzuki， Naohiro Takeda， Tetsuhiko Aoki

ABSTRACT S七udiedherein is the effect of restoring force characteristics on the dynamic interaction of fou且dation-structuresystem. The bridge struc七uralsystem is

simply modeled by th1'ee degrees-of.企eedomsystem allowing the sway of structure

Dynamic response analysis have per

、

formedto determine the energy absorption ratio between pier and isolated bearing. This study shows旦nidea of reasonable design concept of steel bridge pier with isolated bearing 1. はじめに 兵庫県南部地震の発生から 4年以上経った現在，極 大地震に対する構造物の耐震性能に関する研究は以前 にも増して盛んに行われている 特に，高速道路など の高架橋に用いられる鋼製橋脚の耐震性能 1) .2)の向上 は，機能維持などの面から大変注目されている. 高架橋は桁・脚。支承圃基礎からなるシステムであ る。この1つのシステムに地震動が作用したとき，個々 の要素が受ける地震動の影響は他要素の影響を当然強 く受ける また.橋脚はフーチングや杭などの基礎に よって支持されているため，よほど堅固な地盤で支持 された強固な基礎でない限り，橋脚は基礎の振動性状 の影響を受けると考えられる このような上部構造， 支承条件，橋脚，基礎などの動的相互作用に関する研 究 3)はこれまでにも行われてきているが，依然として それらの影響を十分に取り入れた設計法の導入に至っ ていない現状にある ところで，高架橋の耐震性能の向上のlつとして免 震支承を用いた免震化が挙げられる.高架橋を免震設 計する場合には，長周期化による地震力の低減や減衰 性能の付加による応答変位の低減，履歴エネルギー吸 収による応答変位の低減などを免震支承に受け持たせ キ愛知工業大学土木工学科 (豊田市) 川 愛 知 工 業 大 学 大学院建設システム工学専攻 ホネ*愛知土業大学土木工学科 (豊田市) る必要がある しかし，免震支承を設計するうえで， 免震化によってどの程度の減衰性能を持たせ，また， 塑性化させるべきかなど現時点では明確にされてはい ない したがって，本研究では桁・脚圃支承固基礎からなる 高架橋のシステムを， 3自由度バネ質点系にモデル化し， 免震支承の降伏荷重3 降伏変位をパラメータとして弾塑 性応答解析を行ったそして，地震力が作用した場合に， エネルギー吸収の観点から，最大応答変位が最小となる ときの，総履歴エネルギー量に対する橋脚と免震支承そ れぞ、れの履歴エネルギーの分担率を求め，橋脚と免震支 承の最適エネルギー分担率の関係について検討した 2 解析手法 本研究ではP 図一 lのような基礎と上部構造からなる 系を解析対象とし，この系をそれぞれの動的相互作用(橋 軸直角方向に対する構造物の水平運動，基礎のスウェイ 運動およびロッキング運動)を考慮した3自由度系にモ デル化した この系に地震力が作用した場合の変形図を 図

-2

のように仮定した 図

2

の変形図から基礎，橋 脚，免震支承それぞれについて運動方程式を誘導すると 式(1)が得られる4)

M(X

+Xe)+CX

+

瓦

X=-MX

。

( l )

7

6

愛知工業大学研究報告，第34号B， 平 成11年， Vo

1

.

34-B， Mar.1999

l

〉

岩 盤 図-1 解析対象のモデル化 ここで，

。~

1

(質量マトリックス)

M=

。 m2 0 。 。 m

，

-Aι

k

，

+

九

-k，

-

k

3 ιi -c

，

Cz +c3 ーら 目 白 田 戸 い は

l K

L

一 一 日

X

い

仇

￨

伊

一 一

X

γ_ぺ X γ 吋 一 一 ・

x

xnxx 一 一 日

X

である. モデル化に際して，多くの場合ロッキング運動を表 すために回転パネを設けているが 3) より簡略化する ためにロッキング運動に関しては回転パネを設けるの ではなく，図 iに示すように基礎を剛な構造と仮定 し，岩盤にピン結合されているとした，ただしこれは， 免震支承を設けることにより杭は塑性化しないこと， また，杭自身の2次以降のモードが発生しないという 前提でのみ成立する仮定である.スウェイ運動により フーチングは水平移動すると問時に回転する その角 度を目とすると図

-2

より，

t

a

n

8

=

.

5

_

L

J

となる. ここで， L

，

:杭長，X

，

司フーチンクーの水平変 位である.回転角。による変位XIJは，杭長。L"橋脚 高 :L2，また，

e

は微小と考え

t

a

n

8"

"

e

とし，式 (3)の ようになる ) 2 ( 図-2 地震力が作用した場合の変形図

L

内 Xn

=x

噌

-• L

J

(3) こうすることにより，特にロッキングパネを設けなくて も回転を与えることができる目また，X。だけ変位が増 加することにより，各質点がバネ等に対し本来なんらか の影響があると考えられるが，本研究ではその影響は非 常に小さいとし，慣性力のみに影響すると仮定した ま た，減衰係数cは式

(

4

)

を用いて算出した. Ci =

2

h

i

ぷ

Z ( 4 ) ここで， hj :減 衰 定 数 ， 皿 質 量，kj・バネ定数であ る 解析では

N

e

w

m

a

r

k

s法(s

=

1

/

4

)

4)_{を用いて行っ} た 解析に用いた入力地震波は，道路橋示方書・問解 説

V

耐 震 設 計 編 ( 以 下 道 示)5) に 示 さ れ る レ ベ ル

2

(

T

Y

P

E

，I

T

Y

P

E

2

)

地震波の標準加速度応答スペクトル に適合するように修正された地震波を用い，各地盤種

免震支承を有する銅製橋脚の最適エネルギー吸収分担率に関する研究 (1種， 2種および3種地盤)ごとに表一iに示すよう な4波を入力し，橋軸直角方向に作用させた. 表-1 入力地震波 l種地盤 2種地盤 3種地盤 レベル2

TYPEl JIBAN1L2 JIBAN2L2 JIBAN3L2 レベル2 INAGAWA FUKIAI N-HKB-NS TYPE2 N-JMS-EW N-JRT-EW P-ISL-EW N-JMA-NS N-JRT-NS P-ISL-NS 3 . 解析モデル 3・1上部工・橋脚 橋脚は銅製橋脚を想定し，鍋材は

a

，=2. 4t!/cmZ， ヤング率E=2100t!/cmZのSS400を仮定した.橋脚の 高さLz=1200c皿，重量皿z=20tf(図-2参照)，断面二次 モーメント 1=1.31XI07_cm4および減衰定数hz=O.05は 地盤種によらず一定値とした(表

-2

参照).断面の寸 法は図

-3

に示すような補剛断面を用いた.幅厚比パ ラメータはRr=0.41である.復元カモデルは図-4の ようなひずみ硬化型のバイリニアモデルを用いる 5) 内 L

ロ

ト

ーーー寸 ₂₀₀₀ (単位:mm) 図

-3

橋脚の断面図

復元力(

H) 図

-4

復元力モデル 77 l次剛性は式(5)から算出し47.8t!/cmである.

k

=

_{= ー ァ}

3

E

I

₍₅₎

L

'

2次剛性は，道示の設定例より l次剛性の7.7%とした. また，軸力を考慮しない場合の降伏荷重および降伏変位 はそれぞれHZyo=258tfおよびdzyo=5.41c皿である.上部 工の重量は表

-2

に示すように，震度法により

l

積地盤 で600t

，

f

2種地盤で500tf，3種地盤で430tfとなった. 3・2地盤一基礎 基礎に用いられる杭とフーチングを，それぞれ前述の ように剛棒と質点として考えモデル化している.諸元の 詳細は表-3に示すとおりである.杭は鋼管杭を想定し た.バネ定数は各地盤種の

N

i{直も考慮した杭と地盤バネ の合成値とし，道路橋示方書・問解説W下部構造編 6)を 参考にしてl種地盤で6100t!/c，皿 2種地盤で4290t!/cm， 3種地盤で2920t!/c田の値を用いた.また，フーチング の重量は170t fとした.ここで，各地盤種のN値は，そ れぞれ40，25， 15，減衰定数h1はO.2と仮定した7) 基礎地盤の影響は水平方向のバネを用いることによっ て考慮したが，ここでは基礎の耐力が橋脚，免震支承の 表

-2

上部工・橋脚の諸元 1種地盤 12種地盤 13穫地盤 上部工重量 m2(tf) 430 橋脚高 L2(cm) 1200 橋脚の質量 m2(tf) 20 橋脚の断面一次モー 1.31X 107 メントI(cm4) 橋脚の減衰定数 h2 0.05 橋脚の1次剛性 k2J (tf/cm) 47.8 橋脚の降伏荷重 H2yO (tf) 258 橋脚の降伏変位 d 2yO (cm) 5.41 表-3 基礎の諸元 1種地盤 12種地盤 13種地盤 フーチングの重量 170 m，(tf) 杭長 LJ(cm) 2000

i

戒衰定数 h 0.2 パネ定数 k1(tflcm) 6100 1 4290 1 2920

N

値 40 25 15

78 愛知工業大学研究報告，第34号B，平成 11年， Vo1.34-B， Mar.1999 表-4 免震支承の諸元(降伏荷重固定) 降伏荷重 降伏変位 1次剛性 等価剛性 1種地盤 H(t3oyO d3yO k31 国有周期 (sec) (cm) (tflcm) (tf/cm) _{l次 2次} 1.00 50.0 16.2 0.989 0.089 2.00 25.0 8.66 1.20 0.104 3.00 16.7 6.18 1.38 0.111 4.00 12.5 4.91 1.55 0.114 5.00 10.0 4.16 1.69 0.117 6.00 8.33 3.65 1.83 0.119 7.00 7.14 3.29 1.95 0.120 8.00 6.25 3.05 2.07 0.121 50.0 9.00 5.56 2.84 2.18 0.122 10.0 5.00 2.66 2.29 0.122 11.0 4.55 2.52 2.39 0.123 12.0 4.17 2.42 2.49 0.123 13.0 3.85 2.31 2.58 0.124 14.0 3.57 2.24 2.67 0.124 15.0 3.33 2.16 2.76 0.124 20.0 2.50 1.91 3.16

一

一

の耐力よりも十分大きいと考え，地盤パネはすべて弾 性バネとしため また，本研究ではスウェイ運動によ り基礎が回転すると仮定しているので，ロッキング運 動に関する回転バネは考慮していない 3ロ 3免震支承 免震支承は鉛プラグ入り積層ゴム支承(LRB600相 当)を想定し，免震支承の復元カモデルは，図

-4

に 示す橋脚の復元力モデルと同様なひずみ硬化型のバイ リニアに仮定した日) また，免震支承の高さ(L)，お よび等価減衰定数(hs)は一定値とし， La=50cm， ha=O. 2 とする ただし， 1次剛性， 2次剛性はメーカーによ る性能試験の結果より算出し， 2次則性はl次剛性の 30%とした10) 実際に免震支承が用いられるときは，単体で用いら れることは少なく複数個の免震支承が用いられる し たがって， LRB600を基準とし複数個の免震支承を合 成した場合の各値を解析に用いる.表

-4

は降伏荷重 Hsyoを 50tfに固定し，降伏変位を 1cmから 20cmま で変化させた場合の値である.同様に表一5は免震支 承の降伏変位。3yOを 2.5cm に固定し，合成後の降伏 荷重を 12.5tfから 200tfまで変化させた場合の値であ る目また，解析モデルの 1種地盤における 1次と 2 次の固有周期も同時に示す11) 表-5 免震支承の諸元(降伏変位固定) 降伏荷重 降伏変位 1次剛性 等価剛性 1種地盤 Hayo d持)'0 k31 固有周期 (sec) (tf) (cm) (tf/cm) (tfJcm) _{l次 2次} 12.5 5.00 1.79 2.29 0.122 25.0 10.0 3.58 1.69 0.117 37.5 15.0 5.38 1.44 0.112 50.0 20.0 7.17 1.30 0.108 62.5 25.0 8.95 1.20 0.104 75.0 30.0 10.8 1.14 0.100 87.5 35.0 12.5 1.09 0.097 100 40.0 14.3 1.05 0.094 113 2院50 45.0 16.1 1.01 0.092 125 50.0 17.9 0.989 0.089 138 55.0 19.7 0.967 0.087 150 60.0 21.5 0.948 0.085 163 65.0 23.3 0.932 0.083 175 70.0 25.1 0.919 0.081 188 75.0 26.9 0.906 0.080 200 80.0 28.7 0.896 0.078 4 解析結果およひ考察 4 • 1 弾塑性応答解析結果 前章で述べた解析モデルに，レベル2地震動を入力し， 免震支承の降伏荷重，降伏変位をパラメータとして弾塑 性応答解析を行い，上部工および橋脚の最大応答変位， 免震支承および橋脚の履歴エネルギー吸収量への影響を 検討した レベル2地震動を入力し得られた弾塑性応答 解析結果を図-5および図-6に示す 図-5は縦軸に 最大応答変位(絶対変位)を横軸に免震支承の降伏変位を とったものである 同様に図-6は縦軸に上部工の最大 応答変位，横軸に免震支承の降伏荷重をとり地盤種別jに 示したものである.これらの図のうち四角の印がレベル 2 TYPEl地震動を入力したもので，三角の印が TYPE2地 震動を入力した場合の最大応答変位の平均値を表してい る また，図中の実線は上部工の最大応答変位であり， 破線は橋脚天端の最大応答変位を表している 4・2降伏変位の差による影響 図- 0より上部工の最大応答変位が最小となるのは， どの地盤種においても免震支承の降伏変位が lcmのとき で， TYPE2地震動入力時の平均値(図中の実線，三角印) でみると1種地盤では 18cm，2種地盤では 35cm，3種地 盤では 32日程度となっている また，そのときの橋脚 天端の最大応答変位はl種， 2種， 3種地盤それぞれ， 6cm，

免震支承を有する銅製橋脚の最適エネルギー吸収分担率に関する研究

₇

₉

19cm， 17c皿程度となっている目 また，免震支承の降伏変位を変化させた場合の最 大応答変位は，降伏変位を大きくするにしたがって上 部工の最大応答変位は増大するが(図 5の実線)，橋 脚天端の最大応答変位は低減する(図 5の点綜)傾向 にある.さらに，免震支承の降伏変位が3cm以上では TYPEl地震動， TYPE2地震動ともに橋脚の最大応答変 位に大きな変化はみられず塑性化していないのに対し， 上部工の最大応答変位のみが増大している以上より， 免震支承の降伏変位を変化させることによる橋脚天端 の最大応答変位に対する影響は，ほとんどないといえ るI 4 0 3 降伏荷重の差による影響 図 6の降伏荷重による最大応答変位の影響をみる と，多少のばらつきがみられるものの免震支承の降伏 荷重を大きくするにつれて，橋脚の最大応答変位は増 大し，上部工の最大応答変位は減少する傾向にある まず，図-6(a)のl種地盤の場合でTYPEl地震動(図 中の四角印)による上部工の最大応答変位をみてみる と免震支承の降伏荷重を 12.5! fから 200lfにする ことにより， 35cm程度の減少がみられる.これに対 し，橋脚天端の最大応答変位は 10cm以上増大してい る 次に， TYPE2地震動の平均値(図中の三角印)をみる と， 1種地盤の場合で橋脚天端の最大応答変位は15cm 程度増大しているのに対し，上部工の最大応答変位は 10c日程度減少している 2種および3種地盤それぞれ について図-6 (b)， (c)から橋脚天端の最大応答変位 は， TYPEl地震動では免震支承の降伏荷重を 12.5! 1 から 200lfにすることにより， 8cmおよび 13ω程度 増大し，上部工ではそれぞれ35cmおよび45cm程度減 少している.同様に， TYPE2地震動も橋脚天端で25cm および15cm程度増大し，上部主では25cmおよび45cm 程度減少している. ま た ， 図 -6 (a)， (b)， (c)よりいずれの場合も免 震支承の降伏荷重が1OO([を越えたあたりからは，上 部工の最大応答変位に大きな変化はみられない この ことから，免震支承の降伏荷重は，地盤種によらず約 1 OOt 1以上あれば良いといえるl 図-5，図 6を比較してみると，図 6の免震支 承の降伏荷重を変化させた場合では，橋脚天端の最大 応答変位は，入力地震動によりその挙動が大きく変化 する それに対して，図 5の免震支承の降伏変位を 変化させた場合では，入力地震動によらずほとんど同 様な挙動を示している。また，どちらの場合も l種地 盤においては， TYPE2地震動よりもTYPEl地震動のほ うが最大応答変位が大きな値を示している，これは， l種地盤TYPEl地震動の初期におけるある一定時間の 加速度が，同一方向に集中するという特殊な波形であ るために，一方向へ単調載荷されるような荷量を受け ると考えられる 12) したがって，免震支承で受け持 つ部分がきわめて大きくなり，他の地盤種と傾向が逆 転していると考えられる 以上より，免震支承の降伏荷重を変化させることに よる橋脚天端の最大応答変位に与える影響は非常に大 きく，さらに，橋脚をある程度塑性化させることによ り，最大応答変位を低減する効果のあることがわかる. また，免震支承の降伏荷重が100(1の場合の免震支承 のパネ定数と橋脚のバネ定数の比はほぼ1:1であるが， 降伏荷重を比較してみると橋脚の1/25程度である したがって、上部工の最大応答変位を最小にするには， 免震支承と橋脚のバネ定数はほぼ同じ値にし，免震支 承の降伏荷重を橋脚に対し 1/2.5程度以上に設定する のが最適であると考えられる. 4固 4塑性率による比較 図一?に橋脚の降伏変位(九州)に対する最大応答変位 の比(塑性率)と免震支承の降伏荷重の関係について示すー 図-7(且)は TYPEl地震動入力時の橋脚の塑性率一免震 支承の降伏荷重関係，図-7(b)はTYPE2地震動入力時 の橋脚の塑性率一免震支承の降伏荷重関係である町図-7 (a)の TYPE1地震動入カ時で，免震支承の降伏荷重 20011のときの最大塑性率は， 1種， 2種， 3種地盤でそ れぞれで約 2.5 O 2，0'約1.8 O 2yO'約 2.7 O 2yOとなって いる.図 7 (b)のTYPE2地震動入力時での最大塑性率は， ]種， 2種， 3種地盤それぞれ約 2.8 O 2yO'約4.8O 2仲 約3.7 O 2，0である. 前述したように免震支承の降伏荷重が 100'11以上の 場合に上部工の最大応答変位がほぼ横這いになっている ことから，このときの橋脚の塑性率を求めてみる TYPEl 地震動入力時においては

1

種，

2

種，

3

種地盤でそれぞ れ約1.6

d

2yO'約1.0 O 2，0'約O.9 O 2yOであり， TYPE2地 震動入力持でそれぞれ約1.1 O 2yo'約 2.8 O 2yO'約 2.6 d 2

，

0であり，すべて3O 2yO以下となっている これらの 値は，道示に規定されている許容塑性率を下まわってい る 4・5 履歴エネルギー分担率 図

-5

に示すような降伏変位を変化させた場合では， 橋脚は塑性化していない場合が多いことから履歴エネル ギー吸収量はほとんど無いと考え，図-6に示すような 免震支承の降伏荷重をパラメータとして解析した結果に ついて，免震支承と橋脚の履歴エネルギー分担率につい て検討する

8

0

愛知工業大学研究報告，第34号B， 平 成11年， Vo

1

.

34・B，Mar.1999 80 60 ( E O ) 組 制 同 組

U H

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酬 明 20 10 圃 A_"IlI..._ ....昌二君:霊ー霊:Ii!:霊:霊:里:星=里=星・盟o:m，"'"'''''0彊 10 15 20 降 伏 変 位 (cm) (a)1

種 地 盤

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山 岳 地 伏 穫 降 げ -D 80 60 ( E O ) 担 制 蜘 慢

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種 地 盤

図-5最大応答変位一免震支承の降伏変位関係 80 70 (EQ)

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l

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種 地 盤

80 70 60 E 2 50

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50 100 150 200 降 伏 荷 重 (tf) (c) 3

種 地 盤

図-6最大応答変位 免震支承の降伏荷重関係

免 震 支 承 を 有 す る 鋼 製 橋 脚 の 最 適 エ ネ ル ギ ー 吸 収 分 担 率 に 関 す る 研 究

m

m

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入力時(平均)

図-7橋脚の塑性率一免震支承の降伏荷重関係 図-8から図ー10にレベル2地震動を入力した場合の 結果について示す.図-8はl種地盤，図-9は2種地 盤，図-10は 3種地盤における橋脚と免震支承の履歴 エネルギー分担率である.縦軸は総履歴エネルギー吸収 量に対する免震支承と橋脚の履歴エネルギー分担率をと ってあり，横軸は免震支承の降伏荷重(H3yO)をとってあ る.また， TYPE2地震動を入力し，得られた結果の平 均値も同時に示す(各図の(e)) ここで，図中の黒の 塗りつぶしは免震支承の履歴エネルギー分担率を，灰 色の塗りつぶしは橋脚の履歴エネルギー分担率を表し ている. 図をみると，免震支承の降伏荷重を大きくするに つれて，橋脚の履歴エネルギーは増大し，免震支承の 履歴エネルギーは減少しているのがわかる.TYPE 2 地震動の場合，図-8のl種地盤で，免震支承の降伏 荷重が 87.5 t f以下では免震支承のみで履歴エネルギ ー吸収が行われており，それ以上で橋脚の塑性化が始 まり，橋脚により履歴エネルギー吸収がされている 図-9，図-10の 2種， 3種地盤では，免震支承の降 伏荷重が 37.5 t fを境に，橋脚の塑性化が始まり履歴 エネルギー吸収がなされている さらに，橋脚につい ては塑性後の履歴エネルギーの増加はほとんど同じ傾 向といえ，免震支承の降伏荷重が200tfのとき，どの 地盤種においても総履歴エネルギーの 70%から 80% を占めている. これに対し， TYPEl地震動を入力した場合(各図の (a))は地盤種によって異なり，免震支承の降伏荷重は， l種地盤で65.2 t fとTYPE2地震動入力時より小さく なっている.2種地盤，3種地盤はそれぞれ100t， 1f 25tf とTYPE2地震動入力時より大きな値となっている.ま た，免震支承の降伏椅重が200tfのときの橋脚の履歴 エネルギー分担率は， 50%から 70%程度と TYPE2地 震動入力時に比べ小さな値となっている. 上部工の最大応答変位を最小とするための免震支承 の降伏荷重は，前述の弾塑性応答解析結果より約100tf 以上である.そこで，降伏荷重 100tfのときの橋脚 と免震支承の履歴エネルギー分担率をみてみると， TYPEl地震動入力時においては， 1種地盤で，橋脚: 20%，免震支承:80%， 2種， 3種地盤はともに，橋 脚 :0%，免震支承:100%となっており，免震支承 でほぼすべての履歴エネルギーを吸収している.また， TYPE2地震動入力時の平均値から読み取ると， 1種 地盤の場合，橋脚:10%，免震支承:90%である. 同様に2種， 3種地盤では，橋脚:40%，免震支承: 60%となっている.また，そのときの橋脚の塑性率 は各地盤種でおよそ， 1.0 d 2yO'2.8 d 2yO'2.5 d 2yOで ある. 以上の結果より，橋脚と免震支承の最適履歴エネルギ 一分担率は， TYPE1地震動に対しては，橋脚:0%，免 震支承:100%， TYPE2地震動に対しては，橋脚:40%， 免震支承:60%程度とするのが最適と考えられる. 5. まとめ 本研究は，免震支承を有する銅製橋脚を対象とし， 桁・脚・支承・基礎からなる高架橋のシステムを，

3

自由度バネ質点系モデルに簡略化し，種々の地震動を 入力して弾塑性応答解析を行った.また，その結果を 用いて，上部工の最大応答変位が最小となる場合の橋 脚と免震支承の履歴エネルギー分担率について比較・ 検討をした その結果以下のような結論が得られた

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愛知工業大学研究報告，第34号B， 平 成11年， Vo

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免震支承を有する銅製橋脚の最適エネルギー吸収分担率に関する研究

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入力時(平均)

図 10 3種 地 盤 履 歴 エ ネ ル ギ 一 分 担 率 (1)免震支承の降伏荷量を大きくするにつれて上部工の 最大応答変位は減少し，橋脚天端の最大応答変位は 増大する これに対して，免震支承の降伏変位を大 きくするにつれて上部工の最大応答変位は増大し， 橋脚天端の最大応答変位は減少する. (2)最大応答変位一免震支承の降伏荷重関係と最大応 答変位一免震支承の降伏変位聞係を橋脚天端の最 大応答変位について比較してみると，前者は入力 地震動によりその挙動が大きく変化するのに対し て，後者は入力地震動によらずほぼ同じような挙 動を示している. (3)免震支承の降伏荷重が 100tl以上では，上部工の 最大応答変位に大きな変化はみられない.

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4

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上 部 工 の 最 大 応 答 変 位 を 小 さ く す る に は ， 免 震 支 承と橋脚のバネ定数の比を 1:1にし，免震支承の 降伏荷重を橋脚に対し 1/2.5程度以上に設定するの が最適である目 (5)免震支承の降伏荷重 100tlの場合の橋脚の塑性率 は 3152yO以下となり，道示に示されている許容塑性 率より小さな値となっている (6)免震支承の降伏荷重 100tlの場合，最大応答変位 を最小とするための橋脚と免震支承の履歴エネルギ ー最適分担率は， TYPEl地震動に対しては，橋脚 0%， 免震支承 100%で， TYPE2地震動に対しては，橋脚; 40%，免震支承:60%である. 本研究は文部省科学研究費補助金交付を受けて行った ものである 参考文献 1)銅橋の耐震設計指針案と耐震設計のための新技術: 土木学会鋼構造委員会・鋼構造新技術小委員会耐震 設計研究WG，1996 2)鋼構造物の安全性の調査報告阪神大震災における銅 構造物の被害報告と今後の耐震設計について'土木 学会鋼構造委員会銅構造新技術委員会， 1995. 3)永田和寿，渡主主英一，杉浦邦征 基礎ー構造物系の 非線型動的相互作用に関する研究，構造工学論文集， Vol. 42A， pp.593-602， 1996. 4)柴田明徳司最新耐震構造解析，森北出版.1981

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_Mar.1999

5)道路橋示方書・同解説 V耐震設計編:日本道路協会， 1996. 6)道路橋示方書・同解説

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下部構造編:日本道路協会， 1996. 7)加藤渉:クイ基礎の調査・設計から施行まで，土質 工学会， 1980. 8)中島章典:多径間高架橋システムの大地震時応答解 析，第 2回土木構造研究シンポジウム， pp.14-2，1 鋼材倶楽部， 1998. 9)道路橋免震設計マニュアル(案):建設省土木研究所， 1995. 10)免震積層ゴム入門:日本免震構造協会，オーム社， 1997 11)小坪清真:土木振動学，森北出版， 1973. 12)鈴木森晶，字佐美勉:銅製橋脚の激震時挙動に関す る基礎的研究，名古屋大学大学院工学研究科土木工 学専攻 No.9702， 1997. ( 受 理 平 成

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