技報

第 2 号 (2004 年)

PC 鋼材で橋脚付け根を巻き締めする高じん性化技術
技術本部

技術研究所

久保明英

技術本部

土木技術第一部

鈴木宣政

東京土木支店

PC 事業部村井伸康

１． はじめに高じん性鉄筋コンクリート構造の配筋合理化技術に関する共同研究に参加し，PC 鋼材で橋脚付け根を巻き締めする高じん性化技術の研究を行っている．一連の試験を実施して，高じん性化のメカニズムを解明し，より効果的な高じん性化技術を開発するのが目的である．PC 鋼材で橋脚付け根を巻き締めする高じん性化技術は，新設橋脚に適用することを主に開発しているが，既設橋脚の補強にも適用可能である．PC 鋼材を用いた方法の優位性を示すには，より高い緊張力で巻き締めることが，より大きい高じん性化効果を生むことを示す必要がある．

写真-1 一軸圧縮強度試験の状況

本研究では，土木研究所の 30MN 載荷試験機を用いて，高さ1500mm，断面寸法 500mm の柱状供試体の一軸圧縮強度試-2 に示す．角柱供試体では，最大圧縮応力を過ぎた直後に，急験と，動的アクチェータージャッキ 2 軸載荷試験装置を用いて，傾斜で応力が下降する応力下降域と，次の傾斜の緩やかな応力

総高 6400mm，断面寸法 1200mm の橋脚模型の正負交番載収束域の 2 段階の挙動を示した後，座屈した軸方向鉄筋を抑え荷試験を行った．PC 鋼材の導入緊張力は弾性限界内の最大力ていた PC 鋼棒が破断して終局に至る．円柱供試体では，明確及び 1/2 としている。実験の概要を紹介する．

な応力下降域は見られず，緩やかな応力低下を示した後，座屈２． 一軸圧縮強度試験した軸方向鉄筋を抑えていた PC 鋼より線が破断して終局に至角柱供試体及び円柱供試体の応力−ひずみ関係を図-1，図る．
5050実験値

実験値
実験式

30LS3LS0LS2LS12030LS2LS520LS410100実験式

40
圧縮応力(N/mm 2)圧縮応力(N/mm 2)4000.005

0.01

00.01500.0050.010.015

ひずみ

ひずみ(a) 体積比をパラメータとした供試体(b) 緊張力をパラメータとした供試体
図-1 角柱供試体の応力−ひずみ関係
5050
実験値

実験値

実験式

40実験式

4030

圧縮応力(N/mm 2)

圧縮応力(N/mm 2)

LC3LC2
LC120LC0100LC230LC5LC4201000.005

0.010.015

000.005

ひずみ0.01
ひずみ(a) 体積比をパラメータとした供試体
図-2(b) 緊張力をパラメータとした供試体

円柱供試体の応力−ひずみ関係

0.015

技報

第 2 号 (2004 年)

PC 鋼材で鉄筋コンクリート柱状体を巻く方法の最大圧縮応力を高める効果については，無拘束供試体（LS0, LC0）と，PC 鋼材を巻くが緊張力は導入してない供試体（LS4, LC4）とを比較して，後者の最大圧縮応力が増加していることから確認できる．PC鋼材に緊張力を導入することで，さらに最大圧縮応力を高められることについては，PC 鋼材に緊張力を導入してない供試体（LS4, LC4）と，緊張力を導入した供試体（LS5, LC5）を比較して，後者の最大圧縮応力が増加していることから確認できる．なお，緊張力を導入した供試体（LS5, LC5）とその 2 倍の緊張力を導入した供試体（LS2, LC2）とを比較して，角柱供試体，円柱供試体共に最大圧縮応力が同程度であり，導入緊張力による差異がなかったが，この理由については，円柱供試体では，最大圧縮応力となったときの，曲率による PC 鋼材の曲げ応力と引張り

写真-2 正負交番載荷試験の状況

応力との合成応力が，降伏応力を超えているため，PC 鋼材の緊ッキで死荷重反力に相当する軸力荷重を負荷しながら，もう 1 台張力による拘束力は，LC5 と LC2 両供試体共に同じであったとの動的アクチェータージャッキで交番水平変位を与える．死荷重考えられる．PC 鋼材で鉄筋コンクリート柱状体を巻き締めする方反力相当荷重は，応力で 0.98Mpa，軸力で 1413kN とした．1法が，最大圧縮応力以降の急激な耐力低下を抑制する効果をサイクルの交番水平変位の載荷を行い，各載荷毎に強制水平変有していることについては，特に円柱供試体の試験結果で明確位量を増加させ，部材が降伏する変位δy0 を測定した．降伏後に確認できる．

は，δy0 の整数倍の変位を 3 回ずつ正負交番載荷した．

３． 正負交番載荷試験

図-3 の水平荷重―水平変位の履歴曲線を観察する．正方形

C19δyo800

水平荷重 (kN)

4000‑400‑800

載荷の最終変位レベルは
8δyo

4000‑400‑10001002000‑400‑1200‑1200‑2009δyo

400‑800‑800‑1200C2800

水平荷重 (kN)S1星隈ら2)800

水平荷重 (kN)

1200

1200

1200‑200‑1000100200‑200‑1000100

水平変位 (mm)

水平変位 (mm)

水平変位 (mm)

正方形断面 S1 模型

円形断面 C1 模型

円形断面 C2 模型

200

図-3 水平荷重―水平変位の履歴曲線
S1 模型は 1200×1200mm の正方形断面，C1，C2 模型はφ

断面 S1 模型では，4δy0 の載荷以後，水平耐荷重が低下し始め1200mm の 円 形 断 面 ， 脚 基 部 か ら 載 荷 点 ま で の 高 さ はるのに対し，円形断面模型では，C1 模型で 7δy0，C2 模型で 84800mm である．軸方向鉄筋は，S1 模型では D19 を 50mm 間δy0 と，軸方向鉄筋の破断が始まるまで，水平耐荷重が低下しな隔で 88 本，C1,C2 模型では D16 を 60mm 間隔で 60 本配置しいのが特徴的である． PC 鋼より線を巻き締めした円形断面 C1ており，軸方向鉄筋比は S1 で 1.75%，C1，C2 で 1.05%である．

模型の終局は 7〜8δy0，2 倍の緊張力で締めた円形断面 C2 模塑性ヒンジ領域に相当する，脚基部から約 1200mm(1D)の区型，の終局は 8〜9δy0 であり，巻き締めする緊張力を大きくする間を試験対象区間とし，この区間内では帯鉄筋は全く無く，緊張ことで，終局が 1δy0 延びている．8δy0→9δy0 の延びは，変形力を導入した PC 鋼材のみで横拘束した状態となっている．正方200mm の 3 回の載荷であり，吸収エネルギーで考えると，大き形断面 S1 模型は，PC 鋼棒φ11mm を， 250mm 間隔で，躯い差と言える．

体の内部に芯かぶり 30mm で配置し，降伏強度の 0.45 fpy(50kN/本)で緊張している．中間帯鉄筋として D10 を有効長375mm で配置している．円形断面 C1，C2 模型は，PC 鋼より線
1S9.5-SWPR7BL を，75mm 間隔で，躯体の表面に配置し，C1模型で 0.28 fpy (13.8kN/本)，C2 模型で 0.57 fpy (27.5kN/本)で緊張している．
正負交番載荷試験は，土木研究所の載荷試験装置を用いて行った．橋脚を横に寝かせた状態で， 1 台のアクチェータージャ

謝辞
本研究は，独立行政法人土木研究所，(財)土木研究センター，他民間５社による「高じん性コンクリート構造の配筋合理化技術に関する共同研究」の一環として実施したものである．円形断面の実験はピーエス三菱，正方形断面の実験は三井住友建設が実施した．ここに，関係各位に感謝の意を表する次第である．

Key words：高じん性化，PC 鋼材，橋脚付け根，巻き締める