キーワード：アングルジベル，疲労強度，水平せん断力，引抜き力，せん断力作用方向
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水平せん断力に対するアングルジベルの疲労強度
日本道路公団試験研究所 正会員 鈴木永之 長田光司 日本橋梁建設協会 正会員○溝江慶久 谷中聡久 辻 幸佐
1.
はじめに 鋼桁とコンクリート床版の接合部に用いられるずれ止めの新しい構造としてアングルジベル構造が挙げ られる．著者らはアングルジベルの疲労耐久性を確認するため，押抜き試験体を用いた疲労試験 1)を実施した．しかし，疲労亀裂発生箇所の応力振幅を確認できず，また，高サイクル域で破壊したデータが乏しかったために，疲労強度を特定 することができなかった．そこで，本研究では，高サイクル域での破壊を想定した疲労試験を実施し，文献
1)の試験結果
と併せ，疲労強度の特定を試みた．また，アングルジベルは構造上，橋軸方向のせん断力に対しても方向性を有 することが予想されたことから，この点についても確認 した．さらに，ひずみゲージを貼付した試験体を用意し，
疲労試験状況を模擬した静的載荷試験を実施して，疲労 亀裂発生箇所の応力性状を確認した．
2.
試験体 試験体を図-1
に，諸元を表-1
に，試験体 の種類および試験体数を表-2に示す．LAUN
シリーズに ついて，U
字筋はアングル形鋼に溶接せず，貫通筋に結 束線にて固定した．また，既往の疲労試験 1)では，せん 断力振幅と同時に引抜き力を負荷した試験も実施したが，この際，引抜き力はジベルウェブを中心に，2 つのコン クリートブロックの間隔を
4
本のPC
鋼棒で一様に押し 広げるようにして導入した．3.
疲労試験 前面載荷による疲労亀裂は，写真-1 に 示すように，ジベル両端面のR
部から発生し，ジベルフ ランジに進展して中央部で繋がった．また，背面載荷に よる疲労亀裂は，写真-2
に示すように，前面すみ肉溶接部のジベル側止端から 発生し，鋼フランジに向かって斜めに 進展した．このように，アングルジベ ルの疲労破面はスタッドジベルとは異 なり，作用力に対して角度を有した．
そのため，疲労強度を応力振幅で評価 し，スタッドジベルと直接比較するこ とは困難であると考えられた．
そこで，文献
2)
を参考に，図-2
に示 すように，疲労強度をせん断耐荷力に 対するせん断力振幅の比（R / Q
）で評 価することとした．ここで，せん断耐 荷力は別途実施した静的載荷試験結果1), 3)から求めたが，既往の同時に引抜き
力を負荷したシリーズについては，引 抜き力作用によりせん断耐荷力が低下 する特性3)を考慮した．これより，
R / Q
で表した疲労強度は，引抜きありアン グルジベル，スタッドジベル，引抜き150 15028 294 28150 150
300 350 300
950
50252.550150217.5 670 720
D19
D13 550
19
354@150=600 35
5@125=625 77.5
780
77.5
215
35 50 66 183 51
150 D19 せん断力
100 150
28
140 55 55
250
150 D19 せん断力
100 150
28
140 55 55
250 200
240 D16
Ｕ字筋なし
Ｕ字筋あり
図-1 押抜き試験体
表-2 疲労試験体の種類および試験体数 シリーズ名 U字筋 せん断力
作用方向 試験 体数
コンクリート 強度(N/mm2)
LANN-C 背面 2 47.2
LANN なし
3
LAUN あり 前面
3 63.8
せん断力 せん断力
前面載荷 背面載荷
表-1 試験体の諸元 コンクリート σck=40N/mm2
主鉄筋 D13 (SD345)
配力筋 D19 (SD345)
アングルジベル L-150×150×15×250
貫通筋 D19 (SD345)
U字筋 D16 (SD345)
フランジ鋼板 t=28mm (SM490) ウェブ鋼板 t=19mm (SM490)
写真-1 前面載荷による疲労破壊 写真-2 背面載荷による疲労破壊 せん断力
作用方向
せん断力 作用方向 土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月）
‑981‑
I‑491
なしアングルジベルの
3
つに区分され，アングルジベルに関 して求めた2
本の近似曲線の傾きは，スタッドジベルに関す る既往の評価式2)のそれとほぼ同等であった．一方，背面載荷の
LANN-C
シリーズの疲労強度は，前面載荷のLANN
シリーズを大きく上回り，引抜き力を負荷したシリーズと同程 度であった．
4.
応力性状確認試験 前面載荷による疲労亀裂発生部 の応力性状を確認するため，疲労試験状況を模擬した静的載 荷試験結果を実施し，1
サイクルの荷重振幅により生じるひ ずみ振幅を求めた．模擬した試験条件は，せん断力振幅と同 時に引抜き力を負荷したケースを含め全15
ケースである．ひずみ計測位置を図-3に，計測結果を図-4～図-6に示す．図
-4
に示すように，ジベルウェブのひずみ振幅は，表裏の平均 値である軸成分，表裏の差の1/2
である曲げ成分ともに，引 抜き力負荷の有無により勾配は異なるものの，荷重振幅に比 例して大きくなった．また，図-5
より，亀裂発生点であるジベルフランジのひずみ振幅は，ジベルウェブの曲げ成分に比例して大き くなることがわかった．一方，亀裂発生要因の
1
つと考えられるジベル フランジR
部での応力集中は，図-6から，せん断力振幅のみ作用させた ケースでは荷重振幅に比例して低下することがわかった．また，同時に 引抜き力を負荷したケースでは，荷重振幅に対して負荷した引抜き力の 割合が高いほど低下する傾向を示した．実際，疲労試験では，繰返しの せん断力作用に伴い引抜き力も振幅しており，組合せ荷重の振幅によっ てジベルのせん断抵抗部が変動し，それに伴って応力集中部も変動ある いは拡散することが予想された．5.
まとめR / Q
で表したアングルジベルの疲労強度は，せん断力振幅のみ負荷したケースよりも，同時に 引抜き力を負荷したケースの方が高く なった．これは，引抜き力を負荷する ことでジベル全体の応力レベルは上が るものの，亀裂発生点となる応力集中 部が変動するためであると考えられた．
また，せん断力振幅のみをジベル前面 から与えたアングルジベルの疲労強度 はスタッドジベルを下回った．
本試験は，日本道路公団試験研究所 と
(
社)
日本橋梁建設協会による共同研 究「鋼橋の接合部に関する研究」の一 環として行われたものであり，委員各 位に貴重なご意見をいただいた．ここ に記して謝意を表す．【参考文献】
1)
井ヶ瀬ら：アングルジ ベルの水平せん断ずれ性状および疲労強 度に関する実験的研究，土木学会第57
回 年次学術講演会，I-363
，2002.9.
，2)
松井 ら：頭付きスタッドの強度評価式の誘導－疲労強度評価式－，構造工学論文集，
Vol.35A
，pp.1233-1244
，1989.3.
，3)
鈴木ら：アングルジベルの橋軸方向せん断耐荷力についての実験的研究，土木学会第
58
回年次学術講演会，2003.9.104 105 106 107 108
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
繰返し載荷回数 (回)
せん断力振幅／せん断耐荷力 ( R / Q )
LANNシリーズ（U字筋なし，前面載荷）
LANHシリーズ（U字筋なし，前面載荷，引抜き65kN）
LANFシリーズ（U字筋なし，前面載荷，引抜き130kN）
LAUNシリーズ（U字筋あり，前面載荷）
LAUHシリーズ（U字筋あり，前面載荷，引抜き65kN）
LAUFシリーズ（U字筋あり，前面載荷，引抜き130kN）
LANN-Cシリーズ（U字筋なし，背面載荷）
LSNNシリーズ（スタッドジベル）
R / Q = 0.64N-0.095 相関係数 0.863 R / Q = 2.13N-0.136 相関係数 0.968
R / Q = 0.99N-0.105
図-2 疲労試験結果
アン グル端
面 より
37mm Ｒ 部端 より 一般部
Ｒ部近傍
アングル底面より
5mm
5mm アングル
端面 より
3mm
50mm
図-3 ひずみ計測位置
0 500 1000 1500 2000
0 500 1000 1500 2000
ひずみ振幅 (×10-6)
荷重振幅 (kN)
軸ひずみ振幅（引抜きなし）
軸ひずみ振幅（引抜きあり）
曲げひずみ振幅（引抜きなし）
曲げひずみ振幅（引抜きあり）
0 500 1000 1500
0 500 1000 1500 2000
ひずみ振幅 (×10-6) 曲げひずみ振幅 (×10-6)
R部近傍（引抜きなし）
R部近傍（引抜きあり）
一般部（引抜きなし）
一般部（引抜きあり）
図-4 ジベルウェブのひずみ振幅 図-5 ジベルフランジのひずみ振幅
0 500 1000 1500 2000
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
R部近傍のひずみ振幅 / 一般部のひずみ振幅
荷重振幅 (kN)
引抜きなし
0.00 0.05 0.10 0.15
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
R部近傍のひずみ振幅 / 一般部のひずみ振幅
引抜き力振幅の中央値 / 荷重振幅
引抜きあり
(a) せん断力振幅のみ負荷したケース (b) 同時に引抜き力を負荷したケース 図-6 応力性状確認試験結果
土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月）
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