（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第47回（平成26年度）研究発表会論集プレゼンテーション発表アブストラクト №102 高架橋を支える RC 橋脚の耐震性能評価（株）修成建設コンサルタント山田駿也 5,000 1. まえがき 36×125=4,500 軸方向鉄筋Ｄ29 あらゆる地震動に対して耐震基準の限界となる地震動荷軸方向鉄筋Ｄ29 重や，それ以上の地震力が作用した場合の橋脚の挙動を予め 2,200 把握しておくことは極めて重要である．そこで，本研究では，上述のことを明らかにする前に，RC 橋脚の耐震性能をより正確に評価する．そのため，プッシュオーバー解析により RC 橋脚の弾塑性挙動を明らかにし，橋脚の強度と変形性能を検 (a)model 1 討した． 5,000 36×125=4,500 2. 解析モデルとプッシュオーバー解析軸方向鉄筋Ｄ32 2.1 解析対象の RC 橋脚軸方向鉄筋Ｄ32 地震動が作用した場合の RC 橋脚の耐震性能を明らかにす 2,200 るため，弾塑性プッシュオーバー解析を行う．対象とする単柱式 T 型 RC 橋脚は上部構造の重量を 6.9MN，橋脚の高さを 10m に設定する．この条件下で以下に示す 3 パターンの RC 橋脚についてプッシュオーバー解析を行い，その強度と変形 (b) model 2 性能の影響を明らかにする． 4,000 (a) 昭和 55 年版道路橋示方書 1)に準拠して設計された橋脚 28×125=3,500 軸方向鉄筋Ｄ32 (以下 model 1 と称する) 軸方向鉄筋Ｄ32 (b) 平成 14 年版道路橋示方書 2)に準拠して設計された橋脚 (以下 model 2 と称する) 2,000 (c) 平成 24 年版道路橋示方書 3)に準拠して設計された橋脚 (以下 model 3 と称する) model 1 の正面図および側面図を図-1 に，各モデルの断面図 (c) model 3 を図-2 に示す．図-2 RC 橋脚の断面図 12,000 6,000 6,000 6,000 2.2 プッシュオーバー解析モデルの分割 RC 橋脚の強度と変形の関係を得るため，ファイバーモデルによるプッシュオーバー解析を行う．ここに，ファイバーモ 12,200 デルとは，断面における平面保持の仮定の下，RC 橋脚を弾塑性解析する構造モデルである．ファイバーモデルの分割は，橋脚高を 50 分割，横断面を水平荷重の作用方向に 1,000 層としている． 8,500 8,500 図-1 RC 橋脚の正面図と側面図 3.数値解析結果とその考察 3.1 RC 橋脚の水平荷重と水平変位の関係 RC 橋脚の強度と変形性能を明らかにするために，model 1 から model 3 に対してプッシュオーバー解析を行った結果，図-3 に示す RC 橋脚の水平荷重－水平変位関係を得た．－ 1 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第47回（平成26年度）研究発表会論集プレゼンテーション発表アブストラクト №102 図-3 によれば，model 1 と model 2 の RC 橋脚において，できる． model 2 の RC 橋脚の方が，剛性が大きく，耐力が向上してい (2) 鉄筋の間隔を狭めると保有水平耐力は飛躍的に上昇する．これは，軸方向鉄筋の本数が増えたことで変形しにくくることがわかった．耐力の上昇に着目すれば，鉄筋をよなり，耐力と剛性が大きくなったからである．り密に配置することが有効である．ただし耐震設計では，つぎに，model 2 と model 3 を比較する．model 3 は，model 強度と変形性能のバランスが重要で，最もバランスの良 2 ほどの強度は保有しないが，その分，変形性能に優れていい配筋をする必要がある．ることが分かる．かつてはできるだけ構造物が壊れないように堅くするという思想であった．それに対し，近年ではある参考文献程度の変形を許容し，エネルギーの吸収により，耐震性能を 1) 日本道路協会編：道路橋示方書・同解説 V 耐震設計編，丸善，1980．確保するという思想に変化しつつある．すなわち近年の設計 2) 日本道路協会編：道路橋示方書・同解説 V 耐震設計編，では保有する耐力を多少引き下げても，水平変位の限界を大丸善，2002．きくするという考え方が広がりつつある．この結果も，そう 3) 日本道路協会編：道路橋示方書・同解説 V 耐震設計編，いった思想の変化が表れている． 3.2 鉄筋比を変化させた場合の RC 橋脚の性能丸善，2012．つぎに，断面の剛性の違いが RC 橋脚の強度と変形性能に及ぼす影響を明らかにするために，model 3 の鉄筋比を種々変化させて解析した．鉄筋比は，鉄筋の総断面積をコンクリ model 2 nA p s bd ・・・・・式(1) ここに，p：鉄筋比，n：鉄筋の本数，As：鉄筋の断面積，b：橋軸直角方向のコンクリート幅，d：橋軸方向のコンクリー水平荷重Ｐ（ＭＮ）ートの断面積で除したもので，式(1)により表される。 model 3 model 1 ト幅である．鉄筋比の変化は鉄筋間隔の変化と同意であり，ここでは，鉄筋間隔を 125mm から 95mm まで 5mm ピッチで間隔を狭め解析した．鉄筋間隔を狭めることは鉄筋本数が増大水平変位δ（㎜）することを意味する．鉄筋間隔を変化させた場合の model 3 図-3 RC 橋脚の水平荷重－水平変位関係に関する水平荷重と水平変位関係を描けば図-4 を得る．図-4 によれば，鉄筋の間隔を狭めると保有水平耐力は飛躍的に大きくなる．これは，鉄筋本数の増加に伴う断面の剛性 125mm のモデルと 95mm のモデルを比較する．保有水平耐力に着目すれば，およそ 1MN の荷重差が生じ，95mm モデルの方が高い耐荷性状を有する．一方，水平限界は 125mm モデルの方水平荷重Ｐ（ＭＮ）の上昇に起因している．しかし，剛性が上昇するため，限界に至るまでの水平変位は小さくなる．ここで，鉄筋間隔が 100mm 105mm 110mm 115mm 基準モデル 125mm 120mm 7 6 5 4 3 2 が優れており，その差は 15mm であった．つまり，トレード 1 オフの関係にある．耐力の上昇のみに注目するのであれば， 0 鉄筋の幅をより狭くする設計は有効であるが，耐震設計では，強度と変形性能のバランスが重要なため，最もバランスの良い配筋をする必要がある． 95mm 0 50 100 150 200 水平変位 (mm) 水平変位δ（㎜）図-4 鉄筋比を変化させた場合の RC 橋脚の水平荷重－水平変位曲線 4. あとがき本研究で得られた成果をまとめれば以下のようである． (1) RC 橋脚の鉄筋の配置を 1 段から 2 段とすれば，強度特性および変形性能ともに上昇し，高水準の耐震性能を確保－ 2 － 250