兵庫県南部地震による鉄筋コンクリート高架橋の衝撃的破壊現象の解明

本研究では兵庫県南部地震で見られた構造物の破壊現象を解明するため,コンクリート高架橋橋脚の縮小モデルに対し,衝撃載荷実験を行い,実構造物で見られた破壊形式の再現を行った.衝撃載荷装置は,安全かつ容易に衝撃力が得られる水中線爆装置を独自に開発した.これは細線に高電圧をかけることにより細線が爆発する際に発生する衝撃力を利用する.衝撃力の大きさや作用時間は充電電圧と静電容量によりコントロールすることが可能であるため,本実験のような小規模な衝撃力を得るには非常に有効であると考えられる.この装置を用い高架橋橋脚モデルの底面鉛直に衝撃荷重を作用させた結果,以下のようなことがわかった.・充電電圧と静電容量の大小,すなわち力積の大小により破壊形式が決定される.・供試体に載せる上載荷重の大小により引っ張り,圧縮破壊するため,上載荷重は供試体の破壊を決定する要素であることが確認できた.・上載荷重が同じであれば重力場(1G),遠心場(50G)ともに同じ破壊形式になるため,自重応カの影響は小さいものと考えられる.・帯筋,主筋の拘束効果は,石膏・モルタル自身の圧壊後の大きな変形を防ぐのに対して効果がある.・同面積の断面を有する場合は,矩形断面よりも円断面の方が鉛直衝撃動に対して強度がある.・アルミ管および鋼管模型が環状座屈を生じることを再現できた.今後単柱橋脚に限らず,他のコンクリート構造物に対しても実験を行い,実構造物の破壊を再現することで直下型地震特有の鉛直衝撃動による構造物破壊メカニズムを解明し,それへの対策を考えていくことが必要であると思われる.

本研究では兵庫県南部地震で見られた構造物の破壊現象を解明するため,コンクリート高架橋橋脚の縮小モデルに対し,衝撃載荷実験を行い,実構造物で見られた破壊形式の再現を行った.衝撃載荷装置は,安全かつ容易に衝撃力が得られる水中線爆装置を独自に開発した.これは細線に高電圧をかけることにより細線が爆発する際に発生する衝撃力を利用する.衝撃力の大きさや作用時間は充電電圧と静電容量によりコントロールすることが可能であるため,本実験のような小規模な衝撃力を得るには非常に有効であると考えられる.この装置を用い高架橋橋脚モデルの底面鉛直に衝撃荷重を作用させた結果,以下のようなことがわかった.・充電電圧と静電容量の大小,すなわち力積の大小により破壊形式が決定される.・供試体に載せる上載荷重の大小により引っ張り,圧縮破壊するため,上載荷重は供試体の破壊を決定する要素であることが確認できた.・上載荷重が同じであれば重力場(1G),遠心場(50G)ともに同じ破壊形式になるため,自重応カの影響は小さいものと考えられる.・帯筋,主筋の拘束効果は,石膏・モルタル自身の圧壊後の大きな変形を防ぐのに対して効果がある.・同面積の断面を有する場合は,矩形断面よりも円断面の方が鉛直衝撃動に対して強度がある.・アルミ管および鋼管模型が環状座屈を生じることを再現できた.今後単柱橋脚に限らず,他のコンクリート構造物に対しても実験を行い,実構造物の破壊を再現することで直下型地震特有の鉛直衝撃動による構造物破壊メカニズムを解明し,それへの対策を考えていくことが必要であると思われる.