JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

第V部門

プレキャストコンクリート (3)2023年9月14日(木) 13:30 〜 14:50 V-10 (広島大 東広島キャンパス総合科学部講義棟 Ｋ２１１)[V-52] 非線形解析によるプレキャスト RCラーメン高架橋の耐震性評価
Seismic Performance Evaluation for Precast and Reinforced
Concrete Rigid-Frame Viaduct Bridge Based on NonlinearAnalysis*小林 悠1 （1. 神戸大学）*Yuu Kobayashi1 （1. KOBE University）
キーワード：プレキャスト、接合部、インターフェイス要素、非線形解析、繰り返し載荷、耐震性能
precast, interface, interface element, nonlinear analyses, cyclic loading, seismic
performance
本研究では，プレキャスト RCラーメン高架橋の耐震性能を評価するため，解析ソフト DIANAによるモデルの構築および非線形解析を行った．解析においては，一体打ちモデルとプレキャストモデルを作成し，それぞれに対し単調載荷と繰り返し載荷の2種類の載荷ステップによる解析を実行した．耐震性の評価は，構造物の荷重－変位関係をはじめ，柱部材の軸方向鉄筋の応力－ひずみ関係，ひび割れ損傷箇所，インターフェイス要素の相対変位・応力状態などを指標として実施した．解析結果の比較から，現場打ち施工とプレキャスト施工の耐震性能はほとんど変わらないことが確認できた．
In this study, to evaluate the seismic performance of a precast RC rahmen viaduct, a model wasconstructed and nonlinear analyses were performed using DIANA analysis software. The one-piece castin-place model and the precast model were created. Seismic performance was evaluated based on theload-displacement relationship of the structure, the stress-strain relationship of the axial rebar of thecolumn members, the location of crack damage, and the relative displacement and stress state of theinterface elements. The results showed that the seismic performance of cast-in-place and precast
construction was almost the same.

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非線形解析によるプレキャスト RC ラーメン高架橋の耐震性評価
神戸大学 学生会員 ○小林 悠
神戸大学 正会員
1．はじめに三木 朋広

下の通りである．圧縮構成則はコンクリート標準示

プレキャストコンクリート(以下，PCa)部材は工場方書準拠モデルを採用し，圧縮強度を 40(kN/mm2)と作業によって高い品質を均一に発揮でき，現場でのし，静弾性係数を 35000 (N/mm2)と設定した．引張構工期・労力の短縮が可能となる工法である．しかし，成則は Hordijk モデルを採用した．また，鉄筋のヤン

PCa 構造物における耐震性状，特に接合部におけるグ率を 205000(N/mm2)とし，PCa モデルにおいてはイ地震時挙動に関する研究は少ないのが現状である．

ンターフェイスを貫通する埋込み鉄筋要素とした．

本研究では，非線形解析を実施し，構造全体で PCa

降伏基準には Von Mises モデルを採用し，すべての鉄化を想定したフル PCa 鉄道高架橋の耐震性状の評価

筋降伏応力を 400(N/mm2)と仮定した．鉄筋とコンクを行った．

リートとの付着は完全付着を仮定した．

2．解析方法

2.3 PCa 接合部モデル
PCa モデルの接合部では，4+4 節点界面インター2.1 解析モデル
解析には DIANAver.10.6 を使用した．解析対象は，フェイス要素を用いた．インターフェイス要素の節既存の RC ラーメン鉄道高架橋とした．コンクリー点間には法線方向とせん断方向のばね要素が配置さトモデルはプレキャスト接合部を考慮し，PCa モデれており，これらの剛性は，既往研究 1)を参考に，ルと挙動を比較するため，一体打ちモデルも並行しせん断方向の剛性を 2 (N/mm3)，法線方向の剛性はて作成した．以下の図－1 に PCa モデルを示す．

2000 (N/mm3)と仮定した．接合部の種類は主に①埋込み鉄筋のモデル化の際は，概略挙動の再現の基礎－柱，②柱－柱梁接合部，③縦梁－柱梁接合ためにスラブの鉄筋を省略した．本研究でモデル化

部，④横梁－柱梁接合部の 4 箇所ある．インターフした鉄筋を図－2 に示す．

ェイス要素を導入した接合部の一例と拡大図を図－2.2 構成モデル

3，図－4 に示す．

解析に用いたコンクリートの線形材料特性は，以2.4 荷重の条件解析では，まず死荷重を作用させ，続いて強制変位として図－5 のように床版の両端から水平変位を作用させた．また，解析では，単調載荷と繰返し載荷を行 い ， 繰 返 し 載 荷 は ± 30(mm) ， ± (60mm) ， ±150(mm)というように段階的に水平変位が大きくなるようにステップを設定した．

図－1 PCa モデル(正面図，側面図)

図－2鉄筋モデル(鳥瞰図)

図－3

接合部配置

図－4 接合部拡大図

キーワード プレキャスト，接合部，インターフェイス要素，非線形解析，繰返し載荷，耐震性能
連絡先〒657-8501 兵庫神戸市灘区六甲台町 1-1

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図－5

荷重位置

3．解析結果と考察
図－6 荷重－変位関係(一体打ち・PCa 比較)

解析結果は一体打ちと PCa モデルの耐震性能に関係する①載荷部分の荷重－変位関係，②軸方向鉄筋の応力－ひずみ関係，③構造物のひび割れを比較した．以降の節で解析結果について考察する．
3.1 荷重－変位関係
繰返し載荷における,荷重－変位関係を以下の図－6 に示す．図より，本解析における一体打ちと PCaモデルでは，荷重変位関係に関してはおおよそ同様の挙動をすることがわかる．

図－7

ひび割れひずみ分布

3.2 ひび割れひずみ
一体打ちと PCa モデルの大変形時における，代表的な接合部のひび割れひずみ分布図を以下の図－7に示す．図より，一体打ちのほうがやや損傷が進行しているが，大きく異なる点は見られなかった．
3.3 インターフェイス要素
柱－基部，柱－柱梁接合部のインターフェイス要素を取り出し，格段面における開口変位の分布を図

図－8

接合部の開き(柱上部・柱下部)－8 に示す．接合部面内において，荷重に対して開いているのが赤色の部分，圧縮を受けているのが青色部に導入するインターフェイス要素に関して，せんの部分である．おおよそ引張・圧縮の分布は再現でき

断方向と法線方向の剛性や鉄筋の付着特性により，ており，開きの値が最大で 0.015(mm)ほどであった．

構造物の挙動が変わる可能性があるため，これらの4．まとめ値による影響を確認し，耐震性能に対応する制限値

本研究では，フル PCaRC ラーメン高架橋のモデル化，ならびに非線形解析による PCa 構造の耐震性状について検討をしていく必要があり，これらの点については今後の課題とする．の評価を行った．モデル化では，ハンチ・スラブ鉄筋以外はほぼ同じ構造まで行い，解析により本解析で参考文献対象とした構造のフルプレキャスト化が耐震性能に

1) 服部滉也, 三木朋広, 生田麻実：PC 鋼材の付着特与える影響が小さいことが確認できた．また，プレキ性を考慮したプレキャストプレストレストコン

ャスト構造物の損傷が接合部に集中するという特性

クリート柱の耐震性状に関する解析的検討，コンも解析で再現することができた．今後は，本研究で用クリート工学年次論文集, Vol.44, No.2, pp.637-642,

いた鉄筋やコンクリートの構成モデルを実構造物に2022.7近くすることで，大変形時や鉄筋の降伏後の挙動をより正確に調べることができると考える．また，接合JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers- V-52 -