2方向載荷実験における箱型鋼製橋脚の耐震性能ｊに関する研究

I -045 土木学会第65回年次学術講演会(平成22年9月)

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方向載荷実験における箱型銅製橋脚の耐震性能に関する研究

愛 知 工 業 大 学 学 生 会 員

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渡 遺 剛 土 愛 知 工 業 大 学 正 会 員 党 紀 愛 知 工 業 大 学 学 生 会 員 小 津 拓 也 愛 知 工 業 大 学 正 会 員 青 木 徹 彦 1.はじめに 1995年兵庫県南部地震以来，今日まで，銅製橋脚 の耐震性能を明らかにするために，多くの研究機関で 静的繰り返し実験 1)ス)やノ¥イブリッド実験等が行われ， 耐震設計法が見直された.しかし，これらのほとんど は I方向載荷に対するものであり，実地震により近い 水平2方向載荷に対する橋脚の耐震性能はまだ十分 に明らかにされていない.本研究では，水平I方向 および水平2方向地震動を受ける正方形断面鋼製橋 脚 の 地 震 波 応 答 お よ び 履 歴 挙 動 を ハ イ ブ リ ッ ド 実 験を行って調べ，両者の比較を行う.

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実験計画及び方法 実験に用いる供試体は材質 SM490，板幅 450mm，板 厚 6mmの正方形断面銅製橋脚である.各板パネルに 2 本の縦リブ (6x55mm) を有し，高さ方向に 225mm間 隔のダイアブラムで補剛されている.供試体寸法およ び各パラメータを表-1に示す.実験装置は，上部主重 量を想定した鉛直荷重を載荷するための 1000kNアク チュエータ l基，水平方向の載荷用の 1000kNアクチ ュエータ 2基を用いる.実験視要を図一Iに示す.上部 構造の重心に当たる載荷点に，本学で開発された3軸 回転できる伝力装置をセットするのベハイブリッド実 験に使用する入力地震波としては，道路橋示方書に採 用されているレベノレ2，タイプ II-1種地盤の神戸海洋 気象台の N-S成分， E-W成分の地震動波形な用いる. 表

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供詩体諸元 鋼種 SM490 板中高 b (mm) 450 板厚 T (mm) 6 ダイアブラム間隔 D (mm) 225 供試体有効高さ (mm) 2400 断面 2次モーメントI (cm') 4.06x104 幅厚比パラメータ

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0.517 細長比パラメータ 入 0.397

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実験装置図 3.実験結果

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水平荷重一変位履歴曲線 N-S， E-W方向にそれぞれ 1体ずつ載荷した水平 I 方向と N-S，E-W成分を同時入力した水平2方向 1体 のハイブリッド実験により得られた水平荷重一変位履 歴曲線を図-2(a)，(b)に示す.比較のため2方向載荷実 験の結果を実線で，1方向載荷実験を破線で表す.また， 縦 軸 を 降 伏 荷 重 Hy(=238kN)， 横 軸 を 降 伏 変 位 δy(=15mm)で無次元化している.図-2(a)より， N-S成 分の水平荷重の最大値は 1方向実験では， 1.49Hyに 達したが， 2方向実験では， 1.39Hyであった.また， E-W成分の水平最大荷重は 1方向実験では 1.83Hy で，2方向実験では， 1.27Hyで、あった.水平2方向載 荷では，水平分力の最大値は ，N-S方向で 7%，E-W 方向で 32%低下した. 水平変位

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水平荷重一変位履歴曲線 キーワード ハイブリッド実験，銅製橋脚，耐荷力，残留剛性 連絡先:干 470・0392 愛知県豊田市八草町八千草 1247

TEL:

0565・48・8121，FAX: 0565・48-0030 -89

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1 -045 土木学会第65回年次学術講演会(平成22年9月) 3.2応答変位履歴曲線 2方向載荷実験で、求めた上部載荷点の水平 2方 向 運 動変位軌跡を図-3に実線で示す. N-S， E-W方向の 1 方向ハイブリッド実験結果を合成したものを同図の破 線で示す. 1方向載荷実験の合成変位は，試験体の損傷が 他方向載荷の影響を受けていない仮想、の橋脚の挙動を示 しているもので，現設計法の基礎となっている考えに相当 する. 3 -・ー1方向実験

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最大応答変位および残留変位 図-3に示すように，現行設計法に相当する I方向実験 の結果は，実際の地震応答に近い 2方向の実験結果と比べ 最大応答変位は N-S方向で約 40%，E-W方向で約 30%過 大に予測しており，また，残留変位においても， N-S方向 で約 50%，E-W方向で約 5%，1方向実験のほうが過大に 予測されている. 3.4 エネルギー吸収量 水 平 2方向および l方向ハイブリッド実験で得られた エネルギー吸収量を図-4に示す.地震波の水平 2方向成 分を同時に入力する場合のエネルギー吸収量は l方向独 立入力 N-S，E-Wの各値の和とほぼ等しくなった， 20 〉、 同 己 己 叫

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累 積 エ ネ ル ギ ー 吸 収 時 刻 歴 曲 線 3.5残留剛性 残留剛性は地震後の橋脚の損傷や復旧性を表す重要 な指標であり，本研究では ハイブリッド実験の終了 後に，微小の変位振幅を与えて，供試体の残留同Ij性を 計測した .2方向実験後の残留岡JI性は， 1方向に比べて， N-S方向で 2%，E-W方向で 4%の低下がみられた. このことから， 2方向実験のほうが供試体の損傷がや や大きいといえる.

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結論 本研究では，正方形補剛断面の単柱式銅製橋脚に対 して，水平1方向のみ 2体(N-S，E-W) ，および水平 2方 向地震波を同時入力するハイブリッド載荷実験 l体を 実施し，実験結果の比較とその検討を行った.得られた 結論を以下にまとめる. (1)橋脚が水平 2方向の地震波を同時に受けた場合は， 水 平 I方向地震波を入力した場合と比べ，橋脚の最大 荷重が N-S方向で 7%，E-W方向で 32%程度の低下が 見られた. (2) 2方向実験で得られた最大応答変位は 1方向実 験と比べ， N-S方向で 40%，E-W方向で 30%下回る 結果が得られた.また，残留変位は1方向実験に比べ て 2方向実験のほうが N-S方向で 50%，E-W方向で 約 5%下回る結果が得られた. (3) 2方向実験の残留剛性は， 1方向実験に比べ，ほ ぼ同程度で， N-S方向で約 2%，E-W方向で約 4%低 下がみられ 2方向載荷の場合に，橋脚が受ける損傷 が若干大きいといえる. 参考文献 1)鈴木森晶，宇佐美勉，竹本潔史:銅製橋脚モデ、ノレの 静的および準静的挙動に関する実験的研究，土木学会 論文集， No.507， 1-30， pp99-108， 1995 2)鈴木森品，宇佐美勉:繰り返し荷重下における鋼製 橋脚モデノレの強度と変形能の推定式に関する研究，土 木学会論文集， No.519， 1-32， pp115-125， 1995 3) 社団法人日本道路協会:道路橋示方書・同解説， v 耐震設計編， 1996年 12月 4) 青木徹彦，大西哲広，鈴木森晶:水平2方向荷重 を受ける正方形断面銅製橋脚の耐震性能に関する実験 的研究，土木学会論文集 A，Vo1.63， No.4， pp716-726， 2007年 10月 5)中村太郎，青木徹彦，鈴木森晶:銅製橋脚の水平2 方向ハイブリッド実験手法の開発，愛知工業大学研究 報告，第 44号，平成 21年 90

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