JP6013701B2 - 橋梁 - Google Patents

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本発明は、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する橋梁に関する。
鉄道、自動車等の輸送車両が走行する橋梁としては、河川、海峡等を横断する狭義の橋梁のほかに市街地において連続的に建設される、いわゆる高架橋がある。かかる高架橋は、効率的な土地利用の観点から、道路上、鉄道上あるいは河川上の空間に連続して建設されるものであり、高架橋下の道路あるいは鉄道が立体交差することとなるため、交通状態の解消にも貢献する。
このような高架橋は、その下部構造が通常鉄筋コンクリート造として構築されることが多いが、その設計施工の際には、地震時における高架橋の耐震性が充分検討されなければならない。なお、このような設計施工は、既存の耐震設計基準(鉄道構造物等設計基準、道路橋示方書・同解説、建築基準法等)に基づき実施され、高架橋の耐震性を高め、水平方向への地震動に耐えるために、高架橋柱の断面積を大きくすると共に鉄筋量が占める割合を高める手法が採られるのが一般的である。
なお、上述のような高架橋の具体例としては次のようなものが挙げられる。
(1)上部構造の重量を軽量化するとともに下部構造の定着方法に特定の方法を採用すること等により剪断破壊の抑制、高い靱性能の確保及び地中梁の省略を図るために、柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱の下部を、場所打ち杭の上部に一体に形成した合成鋼管杭に定着させるとともに、橋軸方向に隣接するコンクリート充填鋼管柱間に、縦桁部材としての中空断面あるいは開断面の鉄筋コンクリート梁を架設した立体ラーメン形式の高架橋構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
(2)また、柱及び梁からなる鉄筋コンクリートのラーメン架構内に制振装置を配設した制振構造としての高架橋の下部構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。
(3)また、橋脚上に桁を設置固定し、その桁の前後に他の桁を連結して連続架設するラーメン橋施工方法において、桁の架設時に橋脚と桁の間に方杖部材を設け、その方杖部材の上に設置した桁を当該方杖部材に固定し、ラーメン橋完成後も前記方杖部材を取り外すことなくラーメン橋の一部材として残すことにより、中間支点部に発生する曲げモーメントを減少させるようにしたラーメン橋が知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2000−265416号公報 特開2004−270816号公報 特開2007−132077号公報
しかしながら、上述のような高架橋の設計手法においては、高架橋柱の断面積を大きくすると共に鉄筋量が占める割合を高めるために、高架橋の体積が増加し、それに伴って高架橋を建設するコストも増加するという問題があった。
なお、このような問題が発生するのは高架橋に限定されず、鉄道、自動車等の輸送車両が走行する橋梁においては同様の問題が発生し得る。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する橋梁を提供することにある。
上記課題を解決するためになされた本発明の橋梁は、梁部材と、前記梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材と、を備える橋梁であって、前記柱部材は、地震動に対する耐震性能を有する耐震構造を有し、前記柱部材は、板状に形成され、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した値が0.018cm−1以上0.034cm−1以下であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することを特徴とする。
このように構成された本発明の橋梁によれば、梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材の耐震構造が、板状に形成され、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.018以上0.034以下であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有する。
このことにより、本発明の橋梁の柱部材には、既往の破壊形態であるせん断破壊や曲げ破壊を超越する鉄筋コンクリートの破壊抑制機能がある。すわなち、柱部材が、板状に形成されることによりコンクリート量と鉄筋量のバランスがよくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスもよくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムを発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを抑制することができるとともに、終局耐力を大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
また、本発明の橋梁によれば、従来構造に比べて、橋梁下の空間を広げることができ、橋梁下の空間を有効活用することができる。また、従来構造に比べてその美観を向上させることができる。
なお、柱部材については、断面が方形に形成されることで板状に形成されることや、断面が楕円など方形以外の形状に形成されることで板状に形成されることが考えられる。
なお、主桁・床版から構成される上部工とそれを支える橋脚・橋台などの下部工とが分かれた連続桁等の構造における柱部材のせん断スパンとは柱高さを意味し、一方、上部工と下部工とが剛結一体化されたラーメン構造における柱部材のせん断スパンとは柱高さの2分の1を意味する。
また、柱部材については、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.006以上0.023以下であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することが考えられる。
このように構成された本発明の橋梁によれば、柱部材におけるコンクリート量と鉄筋量のバランスが更によくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスも更によくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムをより発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを更に抑制することができるとともに、終局耐力を更に大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを更に抑制しながらより高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
ところで、上記課題を解決するためになされた本発明の橋梁は、梁部材と、前記梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材と、を備える橋梁であって、前記柱部材は、地震動に対する耐震性能を有する耐震構造を有し、前記柱部材は、板状に形成され、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.006以上0.023以下であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することを特徴とする。
このように構成された本発明の橋梁によれば、梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材の耐震構造が、水平断面積での鉄筋の断面積の比率が0.006以上0.023以下であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有する。
このことにより、本発明の橋梁の柱部材には、既往の破壊形態であるせん断破壊や曲げ破壊を超越する鉄筋コンクリートの破壊抑制機能がある。すわなち、柱部材が、板状に形成されることによりコンクリート量と鉄筋量のバランスがよくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスもよくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムを発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを抑制することができるとともに、終局耐力を大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
また、本発明の橋梁によれば、従来構造に比べて、橋梁下の空間を広げることでき、橋梁下の空間を有効活用することができる。また、従来構造に比べてその美観を向上させることができる。
ところで、上記課題を解決するためになされた本発明の橋梁は、梁部材と、前記梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材と、を備える橋梁であって、前記柱部材は、地震動に対する耐震性能を有する耐震構造を有し、前記柱部材は、板状に形成され、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した値が、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向と直交する柱部材については0.022cm−1であり、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向に沿う柱部材については0.033cm−1であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することを特徴とする。
このように構成された本発明の橋梁によれば、梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材の耐震構造が、板状に形成され、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が、上述のように、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向と直交する柱部材については0.022程度であり、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向に沿う柱部材については0.033程度であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有する。
このことにより、本発明の橋梁の柱部材には、既往の破壊形態であるせん断破壊や曲げ破壊を超越する鉄筋コンクリートの破壊抑制機能がある。すわなち、柱部材が、板状に形成されることによりコンクリート量と鉄筋量のバランスがよくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスもよくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムを発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを抑制することができるとともに、終局耐力を大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
また、本発明の橋梁によれば、従来構造に比べて、橋梁下の空間を広げることでき、橋梁下の空間を有効活用することができる。また、従来構造に比べてその美観を向上させることができる。
なお、柱部材については、さらに、水平断面での鉄筋の断面積の比率が、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向と直交する柱部材については0.007であり、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向に沿う柱部材については0.008であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することが考えられる。
このように構成された本発明の橋梁によれば、柱部材におけるコンクリート量と鉄筋量のバランスが更によくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスも更によくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムをより発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを更に抑制することができるとともに、終局耐力を更に大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを更に抑制しながらより高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
ところで、上記課題を解決するためになされた本発明の橋梁は、梁部材と、前記梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材と、を備える橋梁であって、前記柱部材は、地震動に対する耐震性能を有する耐震構造を有し、前記柱部材は、板状に形成され、水平断面での鉄筋の断面積の比率が、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向と直交する柱部材については0.007であり、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向に沿う柱部材については0.008であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することを特徴とする。
このように構成された本発明の橋梁によれば、梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材の耐震構造が、水平断面での鉄筋の断面積の比率が、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向と直交する柱部材については0.007程度であり、水平断面上の長手方向が前記梁部材の延長方向に沿う柱部材については0.008程度であることにより、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有する。このことにより、本発明の橋梁の柱部材には、既往の破壊形態であるせん断破壊や曲げ破壊を超越する鉄筋コンクリートの破壊抑制機能がある。すわなち、柱部材が、板状に形成されることによりコンクリート量と鉄筋量のバランスがよくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスもよくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムを発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを抑制することができるとともに、終局耐力を大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
また、本発明の橋梁によれば、従来構造に比べて、橋梁下の空間を広げることでき、橋梁下の空間を有効活用することができる。また、従来構造に比べてその美観を向上させることができる。
ところで、上述の柱部材については、水平断面上の長手方向が梁部材の延長方向に沿うように形成されることが考えられる。このように構成すれば、水平断面上での梁部材の延長方向に沿う方向には剛性を発揮するとともに、水平断面上での梁部材の延長方向に直交する方向には靭性能を発揮することができる。したがって、建設コストを更に抑制しながらより高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
一方、柱部材については、水平断面上の長手方向が梁部材の延長方向と直交するように形成されることが考えられる。このように構成すれば、水平断面上での梁部材の延長方向に沿う方向には靭性能を発揮するとともに、水平断面上での梁部材の延長方向に直交する方向には剛性を発揮することができる。したがって、建設コストを更に抑制しながらより高い耐震性能を有する橋梁を提供することができる。
なお、本発明は、ラーメン構造を有する橋梁に適用可能であるが、ラーメン構造以外の構造を有する橋梁にも適用可能である。
(a)は本実施形態の高架橋を示す概略説明図であり、(b)は(a)のAA断面図である。 試験時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係を示す説明図(1)である。 試験時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係と解析時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係とを示す説明図である。 試験時に橋台部30の試験体に発生した水平変位(mm)と水平荷重(kN)との関係を示す説明図である。 試験時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係を示す説明図(2)である。 試験体における鉄筋比の相違による特性を示す説明図である。 試験体における水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率と変位量との関係の解析結果を示す説明図である。 試験体の水平方向の断面形状を示す説明図であり、(a)は試験体の水平方向の断面形状が矩形である場合を示し、(b)は試験体の水平方向の断面形状がテーパ状である場合を示す。
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
[1.高架橋1の構成の説明]
図1は本実施形態の高架橋を示す概略説明図である。
図1に示すように、橋梁としての高架橋1は、梁部材10と、梁部材10を支持する鉄筋コンクリート製の壁柱部20と、同じく梁部材10を支持する鉄筋コンクリート製の橋台部30と、を備え、ラーメン構造を有する。なお、梁部材10については公知技術に従っているのでここではその詳細な説明は省略する。また、壁柱部20および橋台部30が特許請求の範囲の柱部材に該当する。
[1−1.壁柱部20の構成の説明]
壁柱部20は、水平断面が壁状に形成された鉄筋コンクリート製の支柱である。具体的には、壁柱部20は、幅200cm、高さ600cm、厚み30cmの板状に形成されており、水平断面での長手方向が梁部材10の延長方向に直交する方向に沿うように形成されている。そして、二つの壁柱部20が直列に配置されて一組となっており、複数組の壁柱部20が、梁部材10の延長方向に沿って所定の間隔で配置されている。
また、壁柱部20は、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.022程度となっている。この壁柱部20は、主桁・床版から構成される上部工とそれを支える橋脚・橋台などの下部工とが剛結一体化されたラーメン構造を有しており、このような構造を有する壁柱部20のせん断スパンとは柱高さの2分の1を意味する。また、壁柱部20は、内部にDφ16mmの鉄筋が22本内包されており、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.007程度となっている。
[1−2.橋台部30の構成の説明]
一方、橋台部30は、水平断面がH型に形成された鉄筋コンクリート製の支柱であり、ウェブ部31および二つのフランジ部32から構成される。具体的には、ウェブ部31が幅770cm、高さ580cm、厚み40cmの板状に形成されるとともに、ウェブ部31の両端に形成されるフランジ部32が幅200cm、高さ580cm、厚み40cmの板状に形成されている。そして、橋台部30は、ウェブ部31の水平断面での長手方向が梁部材10の延長方向に沿うように形成されるとともに、フランジ部32の水平断面での長手方向が梁部材10の延長方向に直交する方向に沿うように形成されている。そして、二つの橋台部30が並列に配置されて一組となっており、複数組の橋台部30が、梁部材10の延長方向に沿って所定の間隔で配置されている。なお、図1では一組の橋台部30のみを図示している。
また、橋台部30のウェブ部31は、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.033程度となっている。この橋台部30のウェブ部31は、主桁・床版から構成される上部工とそれを支える橋脚・橋台などの下部工とが分かれた連続桁等の構造を有しており、このような構造を有する橋台部30のウェブ部31のせん断スパンとは柱高さを意味する。また、橋台部30のウェブ部31は、26本のDφ16mmの鉄筋と28本のDφ13mmの鉄筋とが内部に内包されている。
また、橋台部30のフランジ部32は、内部にDφ16mmの引張鉄筋が22本内包されている
[2.試験体を用いた試験に関する説明]
次に、試験体を用いた載荷試験について、図2〜6を参照して説明する。
なお、図2は試験時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)(層間変位とは柱天端の水平変位をいう)と荷重(kN)との関係を示す説明図である。また、図3は試験時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係と解析時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係とを示す説明図であり、図4は試験時に橋台部30の試験体に発生した水平変位(mm)と水平荷重(kN)との関係を示す説明図である。
本出願人は、壁柱部20の試験体および橋台部30の試験体に対し、線路の延長方向に対して水平面上で直交する方向に荷重を正負交番に加えた場合に、試験体に発生した層間変位と荷重との関係を測定する試験を行った。
[2−1.壁柱部20の試験体に対する試験の説明]
まず、壁柱部20の試験体に対する試験について説明する。
壁柱部20の試験体は、幅100cm、高さ300cm、厚み15cmの板状に形成されており、実施形態の壁柱部20の1/2縮小形状となっている。なお、このように試験体を1/2縮小形状とする場合は、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率を計算する際に、実物大に換算するために、計算結果に2分の1を乗ずる必要がある。また、試験体は、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.044程度となっており、実物大に換算すると0.022程度となる。また、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.007程度となっている。
なお、載荷波形は、試験体の最外縁鉄筋が降伏すると考えられる時の載荷点変位(降伏変位)δy(4mm)を単位とする同一振幅における繰り返し回数3回の振幅漸増型波形である。また、軸力については、ラーメン橋脚の柱部材に作用する面圧に基づき算定した値である175.2kNである。
図2に示すように、試験の結果、1δy(4mm)で曲げクラックが発生し、6δy(24mm)で斜めクラックが発生し、20δy(80mm)でせん断破壊が発生した。なお、降伏荷重維持点(Mn点)が19.7δy(79.6mm)となり、このときの最大耐力は250.2kNであった。
なお、鉄筋比を2.6%と4倍にした場合には、図5に示すように、試験の結果、0.5δy(2mm)で曲げクラックおよび斜めクラックが発生し、1δy(4mm)±3サイクルで斜めクラックが進行していることが確認され、2δy(8mm)±3サイクルで斜めクラックが著しく進行して耐力が低下し始めていることが確認された。なお、降伏変位(δy)は6mmであり、その後2δy(8mm)でせん断破壊が発生したが、換算弾性水平震度は1.47Gとなっており、耐力そのものについては依然として高いレベルにあることが確認された。
このことにより、降伏荷重維持点(Mn点)が、L2地震動レベルの層間変位および想定東海地震動レベルの層間変位を超えており、試験体は充分な耐震性能を有していることが確認された。ここでいうL2地震動レベルとは、構造物の設計耐用期間内に発生する確率は低いが非常に強い地震動のことで例えば兵庫県南部地震の地震レベルを示し、想定東海地震動レベルとは、L2地震動レベルを上回る巨大地震を示す。
また、図3に示すように、試験時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係と、解析時に壁柱部20の試験体に発生した層間変位(mm)と荷重(kN)との関係とが類似していた。また、試験時に発生した12δyでのクラックの進展具合と、解析時に想定された12δyでのクラックの進展具合とも類似していた。
[2−2.橋台部30の試験体に対する試験の説明]
次に、橋台部30の試験体に対する試験について説明する。
橋台部30の試験体は、ウェブ部が幅170cm、高さ217.5cm、厚み15cmの板状に形成されるとともに、ウェブ部の両端に形成されるフランジ部が幅75cm、高さ217.5cm、厚み15cmの板状に形成されており、実施形態の橋台部30の3/8縮小形状となっている。なお、このように試験体を3/8縮小形状とする場合は、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率を計算する際に、実物大に換算するために、計算結果に8分の3を乗ずる必要がある。また、試験体のウェブ部は、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.052程度となっており、実物大に換算すると0.020程度となる。また、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.008程度となっている。また、試験体のフランジ部は、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.006程度となっている。
なお、載荷波形は、試験体の最外縁鉄筋が降伏すると考えられる時の載荷点変位(降伏変位)δy(2mm)を単位とする同一振幅における繰り返し回数3回の振幅漸増型波形である。また、軸力については、ラーメン橋脚の柱部材に作用する面圧に基づき算定した値である175.2kNである。
図4に示すように、試験の結果、6δy(12mm)で曲げクラックが発生し、78δy(156mm)で斜めクラックが発生したが、せん断破壊は発生しなかった。なお、斜めクラックが発生した際の最大耐力は908.0kNであった。このことにより、試験体は充分な耐震性能を有していることが確認された。
[2−3.鉄筋比に関する試験の説明]
また、図6に示すように、高さ600cm、コンクリート強度24N/mm2、鉄筋規格SD295、帯筋比0.4%および軸力比0.07(1.575N/mm2)である試験体を用いて、鉄筋比の相違による特性を測定した。その結果、鉄筋比が0.64%以上2.25%以下である場合に、破壊強度が高く、鉄筋比が0.64%未満である場合と鉄筋比が2.25よりも大きい場合とでは破壊強度が著しく低下することが確認された。
[2−4.試験体の水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率(a/b/h)と変位量との関係の解析結果の説明]
また、図7に示すように、水平断面が壁状に形成され、せん断スパンh、長辺比a/b、コンクリート強度24N/mm2、鉄筋規格SD295、帯筋比0.4%および軸力比0.07(1.575N/mm2)である試験体を用いて、試験体の水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率(a/b/h)と変位量との関係を解析した。その結果、試験体の水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率(a/b/h)が0.018以上0.034以下である場合に、変位量が小さくなる、つまり効果を発揮することが確認された。
[3.効果]
(1)このように本実施形態の高架橋1によれば、梁部材10を支持する壁柱部20が、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.022程度となっており、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.007となっている。このように構成された壁柱部20は、1/2縮小形状の試験体を用いた載荷試験の結果より、地震動に対する耐震性能を有する耐震構造として機能し、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有することが確認された。このことにより、壁柱部20には、既往の破壊形態であるせん断破壊や曲げ破壊を超越する鉄筋コンクリートの破壊抑制機能がある。すわなち、壁柱部20が、上述のように形成されることによりコンクリート量と鉄筋量のバランスがよくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスもよくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムを発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを抑制することができるとともに、終局耐力を大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する高架橋1を提供することができる。
また、本実施形態の高架橋1によれば、従来構造に比べて、高架橋1下の空間を広げることでき、高架橋1下の空間を有効活用することができる。また、従来構造に比べてその美観を向上させることができる。
(2)また、本実施形態の高架橋1によれば、次のような作用効果を奏する。すなわち、梁部材10を支持する橋台部30のウェブ部31が、水平断面での短辺に対する長辺の比をせん断スパンで除算した比率が0.033程度となっており、水平断面での鉄筋の断面積の比率が0.008となっている。このように構成された橋台部30のウェブ部31は、3/8縮小形状の試験体を用いた載荷試験の結果より、地震動に対する耐震性能を有する耐震構造として機能し、水平断面上の長手方向に沿う方向には剛性を有するとともに水平断面上の長手方向と直交する方向には靭性能を有する。
このことにより、橋台部30には、既往の破壊形態であるせん断破壊や曲げ破壊を超越する鉄筋コンクリートの破壊抑制機能がある。すわなち、橋台部30が、上述のように形成されることによりコンクリート量と鉄筋量のバランスがよくなるとともに、コンクリート部分と鉄筋部分との配置や位置関係のバランスもよくなるため、地震動によって発生したコンクリート部分の小さいひび割れで損傷が応力分散し、想定以上の外力が作用しても破壊されない、という損傷メカニズムを発揮する。このことにより、従来構造に比べて建設コストを抑制することができるとともに、終局耐力を大幅に増加させることができる。
したがって、建設コストを抑制しながら高い耐震性能を有する高架橋1を提供することができる。
また、本実施形態の高架橋1によれば、従来構造に比べて、高架橋1下の空間を広げることでき、高架橋1下の空間を有効活用することができる。また、従来構造に比べてその美観を向上させることができる。
[4.他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下の様々な態様にて実施することが可能である。
(1)上記実施形態の壁柱部20については、水平断面が方形に形成されることで板状に形成されてもよいし、水平断面が楕円など方形以外の形状に形成されることで板状に形成されてもよい。なお、橋台部30のウェブ部31およびフランジ部32についても同様である。このように構成しても上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
(2)上記実施形態の壁柱部20については水平断面が壁状に形成されており、橋台部30については水平断面がH型に形成されているが、これには限られず、壁柱部20および橋台部30の水平断面を例えばI型やT型、L型、H型、十字型、π型など様々な形状に形成してもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
(3)上記実施形態の橋台部30については水平断面がH型に形成されているが、図8に例示するように、斜めクラックが発生するも、この接合部のテーパの効果によりクラックが進展する段階でウェブの位置でクラック進行方向が水平方向に角度を変える。これはクラックが貫通することを妨げ、急激な耐力低下を阻止する効果がある。また、この接合部のテーパの効果は例えばI型やT型、L型、H型、十字型、π型など様々な形状に形成してもよい。
(4)上記実施形態では、主桁・床版から構成される上部工とそれを支える橋脚・橋台などの下部工とが剛結一体化されたラーメン構造を有する橋梁としての高架橋1に本発明を適用した例を説明したが、これには限られず、ラーメン構造以外の構造(例えば主桁・床版から構成される上部工とそれを支える橋脚・橋台などの下部工とが分かれた連続桁等の構造)を有する橋梁に本発明を適用可能である。
1…高架橋、10…橋梁、20…壁柱部、30…橋台部、31…ウェブ部、32…フランジ部

Claims (1)

  1. 梁部材と、前記梁部材を支持する鉄筋コンクリート製の柱部材と、を備える橋梁であって、
    前記柱部材として、複数組の橋台部と複数組の壁柱部とを備え、
    前記複数組の橋台部については、二つの前記橋台部が前記梁部材の延長方向に水平面上で直交する方向に沿って配置されて一つの組となり、前記延長方向に沿って所定の間隔で配置されており、
    前記複数組の壁柱部については、二つの前記壁柱部が前記延長方向に水平面上で直交する方向に沿って配置されて一つの組となり、各組の前記橋台部を挟む前記延長方向の両側それぞれに、前記延長方向に沿って所定の間隔で配置されており、
    各前記橋台部は、前記延長方向および鉛直方向に延出する板状に形成されたウェブ部と、前記ウェブ部の前記延長方向での両端部それぞれに前記鉛直方向に沿って形成される二つのフランジ部と、を有し、前記ウェブ部の水平断面での長手方向が前記梁部材の延長方向に沿うように形成されるとともに、前記フランジ部と前記ウェブ部とを接合する接合部における前記延長方向に水平面上で直交する方向での幅寸法が前記ウェブ部側から前記フランジ部側に向かうほど大きくなり、前記橋台部に発生する斜めクラックの進行方向を前記ウェブ部の位置で水平方向に角度を変えるテーパ状に形成され、
    各前記壁柱部は、板状に形成されており、水平断面での長手方向が前記延長方向に水平面上で直交する方向に沿うように形成されていること
    を特徴とする橋梁。
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