JP2011252364A - 繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維補強コンクリートの材料特性を適切に評価してセグメントを設計することができる設計方法を提供することを課題とする。
【解決手段】繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法であって、セグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階において、引張領域における繊維補強コンクリートの応力−ひずみ曲線として、ひずみがゼロの状態からひび割れひずみまでの第一領域Ａ１では、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が増加し、ひび割れひずみから引張鉄筋の降伏ひずみまでの第二領域Ａ２では、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が減少し、降伏ひずみから引張鉄筋の限界ひずみまでの第三領域Ａ３では、引張応力が一定となる引張応力−ひずみ曲線Ａを用いる。
【選択図】図６

Description

本発明は、繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法に関する。

シールドトンネルの覆工に用いられるセグメントとしては、鋼繊維や有機繊維が混入された繊維補強コンクリートを用いて製作された繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントがある（例えば、特許文献１参照）。
このようなセグメントは、従来の鉄筋コンクリートセグメントに比べて、繊維の補強効果により曲げ強度、せん断強度等の強度特性が改善されるとともに、変形性能やタフネスが向上するため、これらの特性を利用して鉄筋量を低減することができる。
また、道路トンネルなどでセグメント自体に耐火性が要求される場合には、耐火性をコンクリートに付与することができる有機繊維を混入することで、耐火性を有するセグメントとなる。

特開２００４−２３２２５８号公報

繊維補強コンクリートの強度計算の手法に関しては、従来からいくつかの指針案が公開されているが、シールドトンネルのセグメントを対象としたものではなかった。そのため、繊維補強コンクリートを用いたセグメントの合理的な設計製作マニュアルの作成が望まれていた。

そこで、本発明は、繊維補強コンクリートの材料特性を適切に評価してセグメントを設計することができる設計方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法であって、前記セグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階において、引張領域における前記繊維補強コンクリートの応力−ひずみ曲線として、ひずみがゼロの状態からひび割れひずみまでの第一領域では、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が増加し、前記ひび割れひずみから引張鉄筋の降伏ひずみまでの第二領域では、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が減少し、前記降伏ひずみから前記引張鉄筋の限界ひずみまでの第三領域では、引張応力が一定となる応力−ひずみ曲線を用いることを特徴としている。
前記繊維としては、鋼繊維単独、有機繊維単独、鋼繊維と有機繊維の混合を用いることができる。

また、応力−ひずみ曲線を、前記第一領域においては、前記繊維補強コンクリートのヤング係数を増加勾配とする直線とし、前記第二領域においては、引張軟化曲線に基づいて設定した曲線とすることができる。

本発明では、前記した応力−ひずみ曲線を用いることで、繊維補強コンクリートの材料特性を適切に評価して、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を簡単に求めることができる。

なお、前記引張応力が曲げひび割れ強度よりも大きく、引張領域にひび割れが発生する場合には、前記引張鉄筋のかぶり部の前記繊維補強コンクリートが負担する引張応力をゼロと仮定したうえで、前記主断面における前記繊維補強コンクリートおよび前記鉄筋の応力度を算定することが好ましい。
この構成では、塩化物イオンの浸入や中性化によって繊維が腐食する可能性があるかぶり部の引張応力を無視することで、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を適切に算定することができる。

本発明の設計方法では、繊維補強コンクリートの材料特性を適切に評価して、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を求めることができるため、繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントを円滑に設計することができる。

本実施形態のセグメントにおける配筋と従来のセグメントにおける配筋とを比較した図である。 限界状態設計法のフローチャートである。 圧縮応力−ひずみ曲線を示したグラフである。 引張軟化曲線のモデルを示したグラフである。 引張軟化曲線を示したグラフである。 引張応力−ひずみ曲線を示したグラフである。 引張軟化曲線から応力−ひずみ関係への変換を示した図である。 引張応力の低減係数について示したグラフである。 繊維補強効果を考慮する範囲について説明した図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態のセグメントは、シールドトンネルの覆工に用いられるものであり、繊維が混入された繊維補強コンクリートを用いて製作された繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントである。
繊維補強コンクリートとしては、鋼繊維が単独で混入されたもの、有機繊維が単独で混入されたもの、鋼繊維および有機繊維が混入されたものが存在しているが、本実施形態では、鋼繊維および有機繊維が混入された鋼繊維・有機繊維混合補強コンクリートを例として説明する。

鋼繊維は、鋼材を原料として、不連続の繊維状に加工されたコンクリートの補強材である。鋼繊維としては、一般的に長さが３０〜６０ｍｍ、直径が０．６〜０．８ｍｍ程度でアスペクト比が４８〜７５程度のものが用いられている。
なお、本実施形態では、鋼繊維の素材は、ＪＩＳ Ｇ ３５３２（鉄線）またはＪＩＳ Ｇ ３５０５（軟鋼線材）に適合したものを採用しているが、同等の品質を確保することができるものであれば、溶鋼抽出法によるステンレス鋼繊維など他の素材を使用してもよい。

有機繊維は、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ビニロンなどの有機繊維が不連続の繊維状に加工されたコンクリートの補強材である。本実施形態では、耐荷性および耐火性をコンクリートに付与することができるポリプロピレンが用いられている。

本実施形態では、繊維補強コンクリートを用いたセグメントの挙動特性や耐火性などの性能を確認する実験を行うことで、鋼繊維および有機繊維の混入率（容積百分率）を０．３〜１．０ｖｏｌ.％としている。
なお、前記したセグメントと同等の性能を確認することができるのであれば、鋼繊維の種類、有機繊維の種類、形状寸法、混入率、および鋼繊維と有機繊維との混入割合などは限定されるものではない。

本実施形態のセグメントに使用されるコンクリートの材料および強度は、「トンネル標準示方書シールド編（社団法人土木学会発行）」によるものである。また、コンクリートの設計基準強度は、４２〜６０Ｎ／ｍｍ²を対象としているが、実験等により同等の性能を確認することができるのであれば、これ以外の材料および強度を使用してもよい。

セグメントの形状については、「トンネル標準示方書シールド編」のセグメントの形状寸法によるものとしている。セグメントの厚さは、一般的にセグメントの外径の４％前後であり、小口径〜大口径トンネルのコンクリートセグメントの標準的な外径が３〜１３ｍ程度であることから、１５０〜５００ｍｍ程度の厚さを想定している。また、セグメント幅とセグメント厚さの比は、実験により６〜８程度のセグメント幅を想定している。なお、セグメントの形状は、前記した範囲に限定されるものではなく、所定の性能を確認することができるものであれば、適宜に変更することができる。

以上のように構成された繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントでは、鋼繊維および有機繊維による引張応力を考慮することができるため、従来の鉄筋コンクリート製セグメントに比べて、曲げ強度、せん断強度等の強度特性が改善され、また、変形性能やタフネスが向上している。したがって、これらの特性を利用することで、図１（ｂ）に示す従来の鉄筋コンクリート製セグメント２０に比べて、図１（ａ）に示す本実施形態の繊維補強鉄筋コンクリート製セグメント１０では、配力鉄筋を省略するとともに、主鉄筋量も低減することができる。

次に、前記した繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法について説明する。
繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計は、限界状態設計法によって行われる。この設計方法では、繊維補強コンクリート固有の力学的特性（引張軟化特性、圧縮強度、引張強度、耐久性に関する特性）を設計に反映させている。

本実施形態では、「トンネル標準示方書シールド編」に基づいて、図２のフローチャートに示す限界状態設計法による覆工の設計法を基本としている。
限界状態は、「トンネル標準示方書シールド編」に準じて、終局限界状態および使用限界状態に区分している。終局限界状態は、耐荷性および変形性に対応する限界状態であり、安全性の照査に用いる限界状態である。また、使用限界状態は、通常の使用性や機能確保に関連する限界状態であり、使用性あるいは耐久性の照査に用いる限界状態である。

本実施形態では、終局限界状態および使用限界状態の照査において、セグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階について詳細に説明する。特に、本発明の特徴的な部分である引張応力−ひずみ曲線を定める過程について詳細に説明し、その他の段階については公知の手法を用いているため、詳細な説明は適宜省略している。

繊維補強コンクリートの強度特性、変形特性に関しては、繊維混入の効果を考慮して適切に定める必要がある。なお、鉄筋の強度特性等については、「トンネル標準示方書シールド編」に基づいて定めている。
「繊維補強コンクリート柱部材」の設計指針によれば、鋼繊維の混入率が０．５〜１．５ｖｏｌ.％の繊維補強コンクリートにおける引張強度と圧縮強度の関係は、プレーンコンクリートにおける引張強度と圧縮強度の関係と略一致することが確認されている。また、本出願人が行った実験においても、繊維混入率が０．２５〜０．８ｖｏｌ.％の繊維補強コンクリートでは同様の関係が得られた。
このことから、繊維補強コンクリートの引張強度の特性値ｆ_tkは、「トンネル標準示方書シールド編」に示された引張強度と圧縮強度の関係式である以下の式１により求めている。

ｆ_tk＝０．２３ｆ’_ck ^2/3 （式１）

ｆ_tkは繊維補強コンクリートの引張強度の特性値（Ｎ／ｍｍ²）、
ｆ’_ckは繊維補強コンクリートの圧縮強度の特性値（Ｎ／ｍｍ²）である。

また、繊維補強コンクリートでは、鋼繊維の混入により、圧縮応力−ひずみ関係が改善されるが、その改善効果はプレーンコンクリートに対して僅かであるため、繊維補強コンクリートの圧縮領域における応力度を算定する際には、「コンクリート標準示方書設計編（社団法人土木学会発行）」に示された図３の圧縮応力−ひずみ曲線Ｂを用いている。

また、繊維補強コンクリートでは、コンクリートにひび割れが発生した後に、繊維が応力を伝達するため、ひび割れ先端の領域で伝達される引張応力とひび割れ開口幅との関係は引張軟化曲線として表すことができる。

引張軟化曲線は、繊維量、形状、強度およびコンクリート強度の組合せにより変化するため、繊維補強コンクリートの引張軟化特性に応じて、図４に示す引張軟化曲線の各モデルから適切に引張軟化曲線を定める。

例えば、繊維長３０ｍｍの鋼繊維が０．４ｖｏｌ.％の割合で混入され、圧縮強度が５０〜８０Ｎ／ｍｍ²程度となる繊維補強コンクリートに対しては、図４（ｄ）の引張軟化曲線を用いることが適切である。図４（ｄ）の引張軟化曲線は、以下の式２で表される。

σ（ω）＝α１・ｆ_tk・ｅｘｐ（α２・ω^α3） （式２）

σ（ω）は引張応力（Ｎ／ｍｍ²）、 ωはひび割れ開口幅（ｍｍ）である。

図５の引張軟化曲線Ｃ１は、モデル化平均軟化曲線Ｃ２に低減率を乗じて得た曲線である。モデル化平均軟化曲線Ｃ２は、図示しない平均軟化曲線（切欠き曲げ試験の結果を逆解析して得た多数の軟化曲線を平均したもの）を式２で近似した曲線である。モデル化平均軟化曲線Ｃ２は、式２のパラメータをα１＝１．０、α２＝−１．７３３、α３＝０．５５とした場合の曲線である。

さらに、実験より得られた引張軟化曲線に基づいて、開口幅１ｍｍにおける破壊エネルギーの実験データが正規分布になると仮定したところ、平均値は、１．３３Ｎ／ｍｍ²、危険確率５％となる特性値は０．７９Ｎ／ｍｍ²である。すなわち、図５の引張軟化曲線Ｃ１は、破壊エネルギーの平均値に対する低減率（０．７９／１．３３＝０．５９）を用いてモデル化平均軟化曲線Ｃ２を特性値化したものであり、以下の式３で表される。

σ_tk（ω）＝０．５９・ｆ_t・ｅｘｐ（−１．７３３・ω^0.55） （式３）

σ_tk（ω）は特性値化された引張応力（Ｎ／ｍｍ²）、
ｆ_tは引張強度（Ｎ／ｍｍ²）である。

引張軟化曲線は、繊維材料の特性とコンクリートの強度特性との組合せにより定まるものであるが、本実施形態の設計対象であるシールドトンネルのセグメントにおけるコンクリート圧縮強度の範囲では、破壊エネルギーおよび曲げ強度とコンクリート強度との相関は定量的にモデル化できるほど顕著でないことから、コンクリート強度に依存しないモデル化としている。

平面保持を仮定してセグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階では、繊維補強コンクリートにおける応力とひずみの関係が必要となる。そこで、本実施形態では、引張領域における繊維補強コンクリートの応力−ひずみ曲線として、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａを用いている。
この引張応力−ひずみ曲線Ａは、繊維補強コンクリートの引張応力とひび割れ開口幅の関係を示す引張軟化曲線に基づいて適切に定めたものである。

以下、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａを定める過程について詳細に説明する。
繊維混入率０．４０〜０．６５ｖｏｌ.％、引張鉄筋比０．２５〜１．０４％、圧縮強度５０〜８０Ｎ／ｍｍ²程度の範囲における繊維補強鉄筋コンクリート部材の実験では、繊維が引張応力を分担することで、繊維のない鉄筋コンクリート部材に比べて曲げ降伏荷重が増加し、その後も安定して荷重を保持し、圧縮側コンクリートで圧壊に至ることが確認された。つまり、ひび割れが発生した後も繊維補強コンクリートが引張応力を分担し、耐荷機構に寄与していることになる。このことから、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａは、三つの領域Ｉ，II，III（曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３）に分けてモデル化した。

ひずみεがゼロの状態からひび割れひずみε_crまでの第一領域Ｉ（０≦ε＜ε_cr）は、引張応力−ひずみ関係が初期のヤング係数に基づく線形関係となる領域である。第一領域Ｉにおける引張応力−ひずみ曲線Ａ１は、繊維補強コンクリートのヤング係数Ｅ_cを増加勾配とする以下の式４による直線で表される。この第一領域Ｉでは、ひずみεが大きくなるに連れて引張応力σが増加する。

σ＝Ｅ_cε （式４）

σは引張応力（Ｎ／ｍｍ²）、 Ｅ_cはヤング係数（ｋＮ／ｍｍ²）である。

ひび割れが発生した後の第二領域IIおよび第三領域IIIは、繊維補強コンクリートの引張応力分担が耐荷機構に反映される領域である。
ひび割れひずみε_crから引張鉄筋の降伏ひずみε_yまでの第二領域II（ε_cr≦ε＜ε_y）は、図５の引張軟化曲線Ｃ１に基づいて設定された曲線となる領域である。ただし、低引張鉄筋比の部材においては、高引張鉄筋比の部材に比べて繊維の効果が小さくなる傾向があるため、この影響を応力の低減係数βで表している。
第二領域IIにおける引張応力−ひずみ曲線Ａ２は、図５の引張軟化曲線Ｃ１に基づいた以下の式５による曲線で表される。この第二領域IIでは、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が減少する。

σ＝β・σ_tk（ε）／γ_c （式５）

σ_tk（ε）は引張軟化曲線より求めた引張応力−ひずみ関係（Ｎ／ｍｍ²）、
γ_cは安全係数（材料係数）である。

図５の引張軟化曲線Ｃ１から引張応力−ひずみ関係σ_tk（ε）への変換は、「コンクリート標準示方書設計編」に示されたひび割れ幅算定式に基づいて、以下の式６によって行うことができる（図７参照）。なお、ひび割れ間隔Ｌ_crは、以下の式６で表される。

Ｌ_cr＝１．１・ｋ１・ｋ２・ｋ３・｛４ｃ＋０．７（ｃ_s−φ）｝ （式６）

ｃはかぶり（ｍｍ）、ｃ_sは鋼材の中心間隔（ｍｍ）、φは鋼材径（ｍｍ）である。

式６のｋ１は、鋼材の表面形状がひび割れ幅に及ぼす影響を表す係数であり、一般に異形鉄筋の場合に１．０、普通丸鋼およびＰＣ鋼材の場合に１．３である。式６のｋ２は、コンクリートの品質がひび割れ幅に及ぼす影響を表す係数であり、以下の式７で表される。

ｋ２＝{１５／（ｆ’_c＋２０）}＋０．７ （式７）

ｆ’_cは、コンクリートの圧縮強度（Ｎ／ｍｍ²）であり、一般に設計圧縮強度を用いてよい。式６のｋ３は、引張鋼材の段数の影響を表す係数で、以下の式８で表される。

ｋ３＝５（ｎ＋２）／（７ｎ＋８） （式８）

ｎは引張鋼材の段数である。

応力の低減係数βについては、繊維補強鉄筋コンクリート部材の実験のパラメータ解析より定めた図８のグラフに示す関係を用いることができる。

図６の引張応力−ひずみ曲線Ａにおいて、引張鉄筋の降伏ひずみε_yから限界ひずみε_uに至る第三領域III（ε_y＜ε≦ε_u）は、引張鉄筋の降伏ひずみε_y時の引張応力を保持する領域である。
引張鉄筋が降伏した後には、ひび割れ位置で鉄筋がひずみ硬化し計算上の仮定であるバイリニアの関係よりも大きな応力を分担すること、また、引張鉄筋が降伏した後における繊維補強コンクリートの応力−ひずみ関係について十分な知見が得られていないことから、第三領域IIIは引張鉄筋の降伏ひずみε_y時の引張応力を保持するものとしている。したがって、第三領域IIIにおける引張応力−ひずみ曲線Ａ３は、以下の式９による直線となっている。この第三領域IIIでは引張応力が一定となっている。

σ＝β・σ_tk（ε_y）／γ_c （式９）

繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントにおける主断面の終局限界状態の照査は、「トンネル標準示方書シールド編」に基づいて、曲げモーメントおよび軸力に対する安全性の照査、せん断力に対する安全性の照査を行うものである。

軸方向圧縮力を受けている部材における軸方向圧縮耐力の上限値Ｎ’_oudは、「コンクリート標準示方書設計編」に示された以下の式１０により算定する。

Ｎ’_oud＝ｋ１・ｆ’_cd・Ａ_c／γ_b （式１０）

Ｎ’_oudは軸方向圧縮耐力の上限値（Ｎ／ｍｍ²）、 ｋ１は部材係数で一般に１．３、
ｆ’_cdは繊維補強コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ²）、
Ａ_cは繊維補強コンクリートの断面積（ｍｍ²）、
γ_bは強度の低減係数で一般に０．８５である。

前記したように、繊維補強鉄筋コンクリート部材では、繊維が引張応力を分担することで、曲げひび割れが発生した後に、ただちに鉄筋が降伏あるいは破断するぜい性的な破壊性状を示すことなく安定して荷重を保持し、圧縮側コンクリートで圧壊に至ることが確かめられている。
これより、終局限界状態における繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計曲げ耐力は、一般の鉄筋コンクリート製セグメントについての算定方法と同様に、平面保持を仮定した断面解析により求めることができる。
そして、セグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階では、鋼繊維および有機繊維による引張応力を考慮することができるため、繊繊維補強コンクリートの引張応力−ひずみ曲線は、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａを用いることができる。

ここで、引張応力が曲げひび割れ強度よりも大きく、使用限界状態においてひび割れが発生する場合には、コンクリートへの塩化物イオンの浸入やコンクリートの中性化により、引張鉄筋のかぶり部に存在する鋼繊維はすべてが腐食するものとし、鋼繊維の補強効果は期待しないものとする。したがって、図９に示すように、引張鉄筋Ｓ１のかぶり部ｔが負担する引張応力度をゼロと仮定したうえで、主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定している。

使用限界状態における繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの主断面に生じる応力度の算定は、「トンネル標準示方書シールド編」に基づくものとする。そして、前記した終局限界状態と同様に、セグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階では、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａを用いている。
また、前記した終局限界状態と同様に、引張応力が曲げひび割れ強度よりも大きい場合には、図９に示すように、引張鉄筋Ｓ１のかぶり部ｔが負担する引張応力度をゼロと仮定したうえで、主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定している。

以上のような繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法によれば、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａを用いることで、繊維補強コンクリートの材料特性を適切に評価して、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を求めることができるため、繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントを円滑に設計することができる。

また、図９に示すように、塩化物イオンの浸入や中性化によって繊維が腐食する可能性があるかぶり部ｔの引張応力を無視することで、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を適切に算定することができる。

さらに、ポリプロピレンなどの耐火性をコンクリートに付与することができる有機繊維を用いることで、耐火性を有するセグメントを製作することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、鋼繊維および有機繊維が混合された繊維補強コンクリートを用いているが、鋼繊維が単独で混入された繊維補強コンクリートや、有機繊維が単独で混入された繊維補強コンクリートを用いた繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントにおいても、前記した設計手法のように、図６の引張応力−ひずみ曲線Ａを用いることで、繊維補強コンクリートの材料特性を適切に評価して、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を簡単に求めることができる。

また、本実施形態では、図４（ｄ）に示された引張軟化曲線のモデルを用いた図５の引張軟化曲線Ｃ１に基づいて、図６に示す引張応力−ひずみ曲線Ａの第二領域II（曲線Ａ２）を表しているが、同様な手法により、図４（ａ）から（ｃ）に示す引張軟化曲線のモデルを用いた引張軟化曲線に基づいて、引張応力−ひずみ曲線の第二領域を表すこともできる。

また、本実施形態では、図９に示すように、引張鉄筋Ｓ１のかぶり部ｔの引張応力を無視しているが、繊維補強コンクリートにひび割れが発生しない場合には、引張鉄筋のかぶり部ｔに存在する鋼繊維の補強効果を期待することができるため、かぶり部ｔが負担する引張応力度を考慮して、繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定してもよい。

Ａ 引張応力−ひずみ曲線
Ａ１ 第一領域Iにおける引張応力−ひずみ曲線
Ａ２ 第二領域IIにおける引張応力−ひずみ曲線
Ａ３ 第三領域IIIにおける引張応力−ひずみ曲線
Ｂ 圧縮応力−ひずみ曲線
Ｃ１ 引張軟化曲線

Claims (5)

1. 繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法であって、
   前記セグメントの主断面における繊維補強コンクリートおよび鉄筋の応力度を算定する段階において、
   引張領域における前記繊維補強コンクリートの応力−ひずみ曲線として、
   ひずみがゼロの状態からひび割れひずみまでの第一領域では、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が増加し、
   前記ひび割れひずみから引張鉄筋の降伏ひずみまでの第二領域では、ひずみが大きくなるに連れて引張応力が減少し、
   前記降伏ひずみから前記引張鉄筋の限界ひずみまでの第三領域では、引張応力が一定となる応力−ひずみ曲線を用いることを特徴とする繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法。
2. 前記応力−ひずみ曲線は、
   前記第一領域においては、前記繊維補強コンクリートのヤング係数を増加勾配とする直線であり、
   前記第二領域においては、引張軟化曲線に基づいて設定した曲線であることを特徴とする請求項１に記載の繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法。
3. 前記引張応力が曲げひび割れ強度よりも大きい場合には、前記引張鉄筋のかぶり部の前記繊維補強コンクリートが負担する引張応力をゼロと仮定したうえで、前記主断面における前記繊維補強コンクリートおよび前記鉄筋の応力度を算定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法。
4. 前記繊維は、鋼繊維であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法。
5. 前記繊維は、鋼繊維および有機繊維であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法。

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