コンクリートを部分充填した箱形断面柱の耐荷力と変形性能に関する実験的研究

本研究では、コンクリートが部分充填された合成柱の地震時における耐荷力特性、および変形性状を調べるために、上部構造によって一定の軸方向圧縮力を受ける鋼製柱、および鋼製柱の内部にコンクリートを部分的に充填した合成柱に、地震波による橋脚柱の応答変位をモデル化した疑似地震変位に相当する漸増繰返し変位を与えることにより、実験供試体を全て終局状態に至らしめる実験を行った。このようにして得られた実験データにもとづき、鋼製橋脚柱へのコンクリートの充填量について種々な面から定量的な検討を加えた。その主な結論を、以下にまとめる。(1)鋼製柱は、コンクリートを柱基部に部分的に充填することによって、鋼製柱供試体より耐荷力、および変形性能を著しく向上させることができるが、コンクリートの充填量をあまり少なくすると、合成断面ではない鋼製断面に座屈変形が発生し、合成柱とする意味がなくなる。したがって、コンクリートの充填量は、各柱の構造詳細をもとに、慎重に検討しなければならない。(2)鋼管全体にコンクリートを充填するよりも、コンクリートの充填を部分的にすることによって、強度は、若干、低下するものの、合成柱柱自身に粘りがでて、靭性に富むようになる。そのことによって、極端な耐荷力の低下を、防ぐことができる。(3)合成柱は、鋼製柱よりもかなり大きなエネルギー吸収力を持っている。

本研究では、コンクリートが部分充填された合成柱の地震時における耐荷力特性、および変形性状を調べるために、上部構造によって一定の軸方向圧縮力を受ける鋼製柱、および鋼製柱の内部にコンクリートを部分的に充填した合成柱に、地震波による橋脚柱の応答変位をモデル化した疑似地震変位に相当する漸増繰返し変位を与えることにより、実験供試体を全て終局状態に至らしめる実験を行った。このようにして得られた実験データにもとづき、鋼製橋脚柱へのコンクリートの充填量について種々な面から定量的な検討を加えた。その主な結論を、以下にまとめる。(1)鋼製柱は、コンクリートを柱基部に部分的に充填することによって、鋼製柱供試体より耐荷力、および変形性能を著しく向上させることができるが、コンクリートの充填量をあまり少なくすると、合成断面ではない鋼製断面に座屈変形が発生し、合成柱とする意味がなくなる。したがって、コンクリートの充填量は、各柱の構造詳細をもとに、慎重に検討しなければならない。(2)鋼管全体にコンクリートを充填するよりも、コンクリートの充填を部分的にすることによって、強度は、若干、低下するものの、合成柱柱自身に粘りがでて、靭性に富むようになる。そのことによって、極端な耐荷力の低下を、防ぐことができる。(3)合成柱は、鋼製柱よりもかなり大きなエネルギー吸収力を持っている。