充填鋼管部材の強度と変形態に及ぼす充填材料特性の影響に関する研究

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充填工法による円形断面鋼製橋脚の合理的補強法について検討するため、弾性係数および降伏強度の異なる種々の材料を充填した鋼短柱に対して圧縮載荷実験を行い、その耐荷力と変形能に及ぼす充填材の材料特性の影響を評価した。ここでは、充填材として高強度・高弾性係数を有するセメント系充填材(カーボニックグラウト)、高強度・高変形能を有する樹脂系充填材(エポキシ樹脂)、高反発力・高減衰を有するゴム系充填材(ケーブルバッファ、樹脂で固めたゴムチップ)を用いて、強度の累加性および変形能の改善の観点から鋼管の局部座屈性状と関連付けて鋼部材の補強に有効な材料特性に関してアセスメントを行った。実験結果から、次のようなことが明らかにされた。(1)降伏強度の高い充填材を用いれば、変形能および耐荷力の両方を大幅に改善することができる。(2)しかし、鋼管の降伏強度に対する充填材の降伏強度比を0.5以下に抑えれば、耐荷力を上げることなく変形能のみを改善する理想的な補強法となり得る。(3)一方、充填材の降伏強度が著しく低い場合、その合成効果による変形能の改善はあまり見られない。(4)一般的に、鋼管および充填材の強度より求める学純累加強度は、充填鋼管の強度推定に十分精度よく対応する。したがって、合成効果による強度増加は、あまり見られない事が明らかにされた。これは、充填材の側方拘束力に伴う強度増加があまり見込めなかったことに原因がある。今後の課題としては、付着特性・減衰特性・プレストレスの効果などについて検討を加えるとともに曲げ部材、軸力と曲げを受ける部材に対する同様な評価を行う必要がある。