写真-1 摩擦ダンパー設置状況

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(1)土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月). Ⅰ‑206. (その 2：地震時挙動). 摩擦ダンパーを用いた橋梁模型の振動台実験について. 青木あすなろ建設(株)〇正会員藤本和久会員外信岡靖久小林健一郎武藤諒フェロー牛島栄首都高速道路(株) 正会員和田新右高裕二１．はじめに筆者らは，既設橋梁の支承部に“ダイス・ロッド式摩擦ダンパー(以下，摩擦ダンパー)”を設置することで耐震性向上を図る工法の開発を進めており，本工法による制震効果の確認を目的とした振動台実験を行った．本報では，レベル 1(以下，L1)およびレベル 2 (以下，L2)地震動の加振に対する実験結果および動的解析との比較について示す．２．振動台実験概要 2.1 実験模型. 実験模型を図-1 およ. び写真-1 に示す．詳細はその 1 を参照． 2.2 上段フレーム支持条件. 実橋に. 写真-1 摩擦ダンパー設置状況. おいて橋軸直角方向は支承部がサイド. 図-1 実験模型. 表-1 上段フレーム支持条件 Case ① ② ③ ④. ブロックによって固定されるため，上段フレームと下段フレームを治具によって固定した条件を含め，表-1 に示す条件で実験を実施した． 2.3 入力波. 入力波パラメータ一覧を表-2 に，入力波特性(加速度応答ス. 上段フレーム支持条件固定（固定治具による上下部の接続）ゴム支承＋200kNダンパーゴム支承＋100kNダンパーゴム支承のみ. L1-Ⅲ種 Ⅰ-Ⅲ-３ Ⅱ-Ⅲ-３. 3). ペクトル)を図-2 に示す．入力地震波には，道示Ⅴ に示される L1 および 2000. Sa［cm/sec Sa［cm/sec22］］. L2 地震動を修正して用いる．本報では，L1 地震動（Ⅲ種地盤），Ⅰ-Ⅲ-3， Ⅱ-Ⅲ-3 の実験結果を一例として示す．なお，Ⅱ-Ⅲ-3 については予め実施表-2 入力地震波. の場合の支承変位がゴム厚の 200％を超えることから加速度. 相似比に基づき時間補正. Ⅰ-Ⅲ-3. 691. 相似比に基づき時間補正. Ⅱ-Ⅲ-3. 495. 相似比に基づき時間補正し，0.8倍に低減. 波形名. レベル1 レベル2. 振幅を 80％に低減した．. Ⅲ種. 最大加速度［cm/sec 2 ］ 140. 地震動レベル. 備考. ※相似比は実験模型／実橋ﾓﾃﾞﾙでその1の設定による．. -5. L1 地震動で加振し「固定」と「ゴム支承＋200kN -10. 10 5 0. -5 -10. 0 10 ダンパー」の各ケースの比較を行った． L1 地震. 020. 上段層間変位［mm］. 5. ンパーを固定部材として機能させる．そのため 0. No.72. 上段層間変位［mm］. 上段層間変位［mm］. 10 L1 地震動時には，摩擦ダ. 時間［sec］. 400. 0. 0.5 1 1.5 周期［sec］. 2. 図-2 地震波の加速度応答スペクトル（減衰定数 3％） No.50 固定. No.72. No.50 No.72 ゴム支承＋200kN. No.50 ダンパー. 10 5 0. -5 -10. 0 10 30. 10 20 40 時間［sec］. 20 30 時間［sec］. 30 40. 図-3 L1 地震動時刻歴応答波形. 動（Ⅲ種地盤）加振時の時刻歴応答を図-3 に，. No.50. 加振時の荷重-変位関係を図-4 に示す．上段層間変位が固定支承と同じく十分小さいこと，荷重-変位関係が剛塑性の長方形の形状を示さないことから，摩擦ダンパーは摺動すなわち動いておらず，固定部材として機能していることが確認できる．なお，図-4 でダンパー荷重の最大値が 140kN を示していることから，この値未満の摩擦力を設定した場合には，L1 地震動加振時に摩擦ダンパーが摺動してしまい，固定部材として機能しないことがわかる． 3.2 L2 地震動加振. 800 0. ３．振動台実験結果 3.1 L1 地震動加振. 1200. ダンパー荷重(合計)［kN］. した解析によりゴム支承のみ. 1600. 200 140 100 0 -100 -130 -200 -10 -5 0 5 10 ダンパー変位(平均)［mm］. 図-4 L1 地震動時荷重-変位関係. L2 地震動時には，摩擦ダンパーが摺動することでエネルギー吸収を行い，制震効果を. 期待する．「固定」と「ゴム支承＋200kN ダンパー」の下段支承荷重の比較を時刻歴応答として図-5 に，上段層間変位についても「ゴム支承のみ」と「ゴム支承＋200kN ダンパー」の比較を図-6 に，時刻歴応答として示す．キーワード摩擦ダンパー，ダイス・ロッド式，制震，橋梁，耐震補強，振動台実験連絡先. 〒300-2622 茨城県つくば市要 36-1 青木あすなろ建設(株)技術研究所. ‑411‑. 耐震ﾘﾆｭｰｱﾙ研究室. TEL029-877-1112. 4.

(2) ゴム支承＋200kN ダンパーゴム支承+5tfダンパー. 500 0 -500 40. 60. (a)Ⅰ-Ⅲ-3. 上段層間変位［mm］. 固定 1000 500. 0 -500. -1000. -1000. ゴム支承. 80 時間［sec］. 100. 120. ゴム支承＋200kN ダンパーゴム支承+5tfダンパー. 固定. 60. (a)Ⅰ-Ⅲ-3. 80 時間［sec］. 20. 100. 120. ゴム支承ゴム支承. 150 150 100 100 50 50 00 -50 -50 -100 -100 -150 -150 00. 10 10 時間［sec］時間［sec］. 20 20. (b)Ⅱ-Ⅲ-3. 図-6 上段層間変位時刻歴応答波形. 表-3 摩擦ダンパーの低減効果. 摩擦ダンパー設置による最大応答値の低減効果を表-3 に示す．また，. 地震波. 各入力波に対する摩擦ダンパーの荷重-変位関係を図-7 に示す．摩擦. Ⅰ-Ⅲ-3 Ⅱ-Ⅲ-3. ダンパーは，安定した剛塑性の履歴形状を示しており優れたエネル. 下段支承荷重の最大値（kN) 低減率（②/①） ②ゴム支承＋ ①固定 200kN摩擦ダンパー 692 504 0.73 697 484 0.69. 上段層間変位の最大値(mm) 低減率（②/④） ④ゴム支承 ②ゴム支承＋のみ 200kN摩擦ダンパー Ⅰ-Ⅲ-3 125 14 0.11 Ⅱ-Ⅲ-3 138 22 0.16 ゴム支承+5tfダン… ゴム支承+5tfダン… 400. ギー吸収性能を発揮することが確認できる．. 地震波. その摩擦力をどのように設定するべきかが大きな課題となる．既往 2). の文献では下段支承荷重が摩擦ダンパーは，ある閾値（摩擦力）において最も小さくなる最適値の存在を示唆している．本実験では摩擦ダンパーの摩擦力として 100kN と 200kN の２通りを，摩擦ダンパーの摩擦力が 0 の場合（＝ゴム支承のみの場合），固定の場合と合わせて実施している．動的解析の結果と実験の結果により得られた値. ダンパー荷重(合計)［kN］. 実橋に摩擦ダンパーを適用する場合に，ダンパー荷重(合計)［kN］. 3.3 最大応答値の比較. 10 時間［sec］. (b)Ⅱ-Ⅲ-3. 150 100 50 0 -50 -100 -150 40. 0. 図-5 下段支承荷重時刻歴応答波形上段層間変位［mm］上段層間変位［mm］. 下段支承荷重［kN］. 固定 1000. 下段支承荷重［kN］. 土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月). Ⅰ‑206. 400 200 0 -200. -400. 200 0 -200. -400. -30 -20 -10 0 10 20 30 ダンパー変位(平均)［mm］. (a)Ⅰ-Ⅲ-3. -30 -20 -10 0 10 20 30 ダンパー変位(平均)［mm］. (b)Ⅱ-Ⅲ-3. 図-7 摩擦ダンパーの荷重-変位関係. る摩擦力では L１地震時に摺動してしまうことから，本実験においては摩擦ダンパーの摩擦力を 200kN として設定している．なお，上段層間. 摩擦ダンパー摩擦力[kN] (a)下段支承荷重 Ⅰ-Ⅲ-3. 以上，振動台実験の概要および結果の一例を示した．摩擦ダンパーは L1 地震動時には固定部材として働き，L2 地震動時には摩擦力を適切に設定することにより，摩擦ダンパーとして機能することによって下段支承荷重や上段層間変位. 上段層間変位[mm]. 変位は摩擦力の増加と共に小さくなっている．４．まとめ. 下段支承荷重[kN]. 確認される．ただし，下段支承荷重を最小とす. 摩擦ダンパー摩擦力[kN] (b)下段支承荷重 Ⅱ-Ⅲ-3 上段層間変位[mm]. 支承荷重を最小とする最適値が存在することが. 下段支承荷重[kN]. を図-8 に示す．両結果はよく合致しており下段. 摩擦ダンパー摩擦力[kN] (c)上段層間変位 Ⅰ-Ⅲ-3. を低減することができる．. 摩擦ダンパー摩擦力[kN] (d)上段層間変位 Ⅱ-Ⅲ-3. 図-8 摩擦力別最大応答値. 【謝辞】本研究は，首都高速道路(株)と青木あすなろ建設(株)の共同研究「既設橋梁の耐震性向上技術に関する研究」に関する成果の一部である．また，本実験の計画・遂行および結果のまとめに際して，関係各位には懇切丁寧に指導して頂いた．ここに，感謝の意を表す．. 【参考文献】1) 波田雅也ほか：橋梁の制震化に用いる摩擦ダンパーの実験的研究(その 1：ダンパー概要と基本特性，その 2：L2 地震時の履歴特性)，土木学会第 70 回年次学術講演会，I-019，I-020，pp.37-40，2015 2) 武田篤史ほか：摩擦型ダンパーを用いた橋梁系の振動台実験，土木学会論文集 A1(構造・地震工学)，Vol.67，No.3，pp.628-643，2011 3)日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ耐震設計編，2012.3. ‑412‑.

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