コンクリートを部分的に充填した鋼製橋脚の強度と変形能に関する解析的研究

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本研究では,コンクリートを部分的に充填した鋼製橋脚の水平荷重-水平変位関係を弾塑性有限変位解析によって求め,充填コンクリートの最適な高さを算定した.その際に,破壊基準の確立に着目し,有効破壊長,及びコンクリートの圧縮限界びずみを変えて種々の解析を行った.そして,既往の実験結果との比較によってその妥当性を検討した.さらに,この破壊基準の下に,最適充填高さを算定し,種々の考察を行い,この種の構造物の地震時保有水平耐力照査法の確立に基本的なデータを得た.最後に,耐震設計法の提案を試みた.本研究の成果をまとめると,次のようになる.(1)平均圧縮限界ひずみを1.1%としたところ,実験値と比べて,強度と変形能に関して,すべてを安全側に評価でき,かつ変形能を十分に活用できる結果となった.(2)補剛材細長比パラメータが小さくなるほど変形能は良く,特に,0.20に近いとより大きな変形能が期待できる.(3)柱の細長比パラメータは変形能に大きく関係することなく,P-Δ効果により,最適充填率に若干の差を生む.(4)コンクリートの強度の上昇は最適充填率を上昇させる.(5)補剛材細長比パラメータが0.20付近ではコンクリート充填高さに関する,センシティビティーが高く,コンクリートの充填には注意を要する.(6)補剛材細長比パラメータが0.25を越える場合には,コンクリート充填高さに関する,センシティビティーが比較的低く,最適な充填高さを多少越えるようなことがあっても,変形能を失うことはない.(7)コンクリートの強度の設定が変形能に対して,大きな影響を及ぼす.(8)コンクリートの充填高さを最適なものにすると,変形能,補剛材細長材パラメータと相関がある.(9)本研究の結果を踏まえて,実用性のあるコンクリート充填鋼製橋脚の耐震設計法を提案した.