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ともみかせ
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1 高じん性モルタルを用いた実大橋梁耐震実験の破壊解析ブラインド株式会社フォーラムエイト甲斐義隆 1

2 チーム構成甲斐義隆 : 株式会社フォーラムエイト青戸拡起 :A-Works 代表松山洋人 : 株式会社フォーラムエイト Brent Fleming : 同上安部慶一郎 : 同上吉川弘道 : 東京都市大学総合研究所教授 2

3 解析モデル 3

4 解析概要使用プログラム :Engineer s Studio ver.1.3. (HPFRCC 追加版 ) 株式会社フォーラムエイト対象 :C1-6 橋脚試験体および端部橋脚を含む全体系モデル試験体写真 Engineer s Studio モデル兵庫耐震工学研究センター HP 加振実験映像 ( の 2132 n.wmv より 4

5 解析手法ファイバー要素を用いた立体骨組解析 Newmarkβ 法 (β=1/4) 振動台上での計測波 ( 加速度 ) を水平 2 方向 + 鉛直方向, 合計 3 方向同時入力 ΔT=.5 秒大変位解析 ( 適合条件 : 非線形 ) 5

6 解析モデル概要節点数 :586 弾性梁要素 :735 Fiber 要素 : 7 バネ要素 : 8 6

7 橋脚のモデル化弾性梁要素ファイバー要素普通コンクリートファイバー要素高靭性繊維補強セメント複合材料 (HPFRCC) 弾性梁要素 7

8 ファイバー要素のメッシュ分割 1 断面あたり 2512 セル 8

9 ヒステリシス HPFRCC: 製品版にはないため, 今回急遽下図のような簡易モデルを実装した圧縮側を Hoshikuma, 引張側をバイリニアでモデル化骨格については HPFRCC の繰返し試験結果より, 試験結果を包絡するように決定横拘束効果は評価しない ε cc =6425 μ E des =492 N/mm 2 σ cc =45.6 N/mm 2 E c =8257 N/mm 2 σ cc は実験当日の結果 E des については下記文献しか記載がなく, その他のパラメータと試験を揃えるため下記文献を参考にした Richelle Zafra, Kazuhiko Kawashima, Manabu Nakayama and Koichi Kajiwara : Compression, Tension and Cyclic Loading Experiments on Polypropylene Fiber Reinforced Cement Composites 9

10 ヒステリシスコンクリート : 圧縮側を Hoshikuma, 引張強度考慮 ε ce =78 μ ε cc =2 μ ε ce =124 μ ε cc =352 μ E des =1 N/mm 2 E des =495 N/mm 2 σ cc =5.8 N/mm 2 σ cc は実験当日の結果かぶりコンクリート σ cc = N/mm 2 コアコンクリート 1

11 ヒステリシス鉄筋 : 圧縮側, 引張側ともにトリリニアモデル内部履歴は修正 MP( 堺 - 川島 ) モデル σ y =386.3 N/mm 2 E 1 =1965 N/mm 2 11

12 減衰要素別剛性比例型を使用ファイバー要素の粘性減衰定数はゼロ各要素の粘性減衰定数は以下のとおり桁 :2% コンクリート ( 弾性 ) :5% 剛部材 :% 支承 :% 12

13 初期損傷の評価方法 Engineer s Studio では, 解析中の支承条件変更および重量の変更はできないため, 正確に実験での条件と整合させることは不可能であるよって, 以下の仮定, 検討を行った上で, 解析を実行した基本モデル ( 本加振,1% 入力 ) に対して免震支承から固定支承へ荷重支持条件が変更となるが, 免震構造での橋脚躯体への損傷を伴う応答はないもの仮定し, 基本モデルに対しては初期損傷なしとして解析を行う加速度波形を 2 回連続入力した結果,1 回目と 2 回目では最大振幅に大きな差は認められない以上より, 本ケースに対しては初期損傷は無視して加速度波形を 2 回連続入力し,1%2 回目の結果を評価する 13

14 初期損傷の評価方法付加マスモデル ( 付加重量あり,125% 入力 ) に対して基本モデルの 1% を 2 回入力した結果と, 付加マスモデルに対して 9% 入力した結果, 応答波形がほぼ同等の振幅となった ( トライアル計算 ) 付加マスモデルに対して 9% 入力を行った後に 1% 入力した結果と,1% 入力を 1 回解析した結果では, 事前に 9% 入力した結果の方が最大振幅が大きい 9% 1% 125% 2 回と 125% 2 回では結果に大きな違いは認められなかった以上より,125% 入力の結果に着目する場合, それ以前の影響は小さいため, 初期損傷は無視して加速度波形を 3 回連続入力し,125%2 回目の結果を評価する 14

15 15

16 Displacement (mm) 鉄筋降伏 :3.565 秒 TR( 橋軸直角方向 ) 橋脚天端の変位履歴本加振,1%,1 回目 Time (sec) 最大値解析 : mm (5.965s) 最小値解析 : mm (8.97s) Displacement (mm) 鉄筋降伏 :3.565 秒 LG( 橋軸方向 ) Time (sec) 最大値解析 : mm (6.835s) 最小値解析 : mm (6.14s) 16

17 鉄筋降伏時の曲率分布本加振,1%,1 回目解析にて柱基部の鉄筋が降伏した秒時の曲率分布 6 5 柱基部からの高さ H(m) LG まわり TR まわり曲率 φ(1/m) 17

18 Displacement (mm) TR( 橋軸直角方向 ) 橋脚天端の変位履歴本加振,1%,2 回目 Time (sec) 実験結果最大値実験 : mm (7.33s) 解析 : mm (6.1s) 最小値実験 : mm (4.29s) 解析 : mm (4.265s) Displacement (mm) LG( 橋軸方向 ) Time (sec) 実験結果最大値実験 : mm (6.86s) 解析 :8.192 mm (6.845s) 最小値実験 : mm (7.57s) 解析 : mm (6.25s) 18

19 Displacement (mm) TR( 橋軸直角方向 ) 橋脚天端の変位履歴付加マス後,1% Time (sec) 実験結果最大値実験 : mm (7.37s) 解析 : mm (7.335s) 最小値実験 : mm (4.28s) 解析 : mm (8.97s) Displacement (mm) LG( 橋軸方向 ) Time (sec) 実験結果最大値実験 : mm (6.825s) 解析 : mm (6.8s) 最小値実験 : mm (7.56s) 解析 : mm (7.55s) 19

20 Displacement (mm) 橋脚天端の変位履歴付加マス後,125%,2 回目 TR( 橋軸直角方向 ) Time (sec) 実験結果最大値実験 : mm (8.45s) 解析 : mm (8.315s) 最小値実験 : mm (4.395s) 解析 : mm (4.395s) Displacement (mm) LG( 橋軸方向 ) Time (sec) 実験結果最大値実験 : mm (7.65s) 解析 :33.4 mm (6.98s) 最小値実験 : mm (7.75s) 解析 : mm (7.75s) 2

21 橋脚天端の変位履歴付加マス後,125%,2 回目解析降伏合成変位 :41mm Displacement_TR (mm) 解析合成最大変位 :331mm 実験合成最大変位 :392mm Displacement_LG (mm) 実験結果 21

22 Moment (kn.m) TR( 橋軸直角方向 ) 柱基部のモーメント履歴付加マス後,125%,2 回目 Time (sec) 実験結果最大値実験 :16683 kn.m (7.355s) 解析 :1754 kn.m (8.315s) 最小値実験 : kn.m (4.32s) 解析 : kn.m (4.3s) Moment (kn.m) LG( 橋軸方向 ) Time (sec) 実験結果最大値実験 :26438 kn.m (6.99s) 解析 :27363 kn.m (6.97s) 最小値実験 : kn.m (7.75s) 解析 : kn.m (7.68s) 22

23 荷重変位曲線付加マス後,125%,2 回目 Force_TR (kn) 1-1 実験結果 Force_LG (kn) 1-1 実験結果 Displacement_TR (mm) Displacement_LG (mm) 橋軸直角方向橋軸方向橋軸直角方向, 橋軸方向とも荷重変位曲線の形状は紡錘型を呈しており, 高いエネルギー吸収能力を保有していることがうかがわれる 23

24 最大応答変位時の曲率分布付加マス後,125%,2 回目解析にて橋脚天端の変位が最大を記録した 6.97 秒時の曲率分布 ( 破線は降伏時 ) 柱基部からの高さ H(m) φ y =.33 (1/m) φ m =.155 (1/m) 柱基部からの高さ H(m) φ y =.5 (1/m) φ m =.331 (1/m) 曲率 φ(1/m) 曲率 φ(1/m) 橋軸回り橋軸直角軸回り 24

25 橋脚基部のひずみ履歴本加振 1%-1 回目本加振 1%-2 回目ひずみ凡例 W S N 付加マス後 1% 付加マス後 125%-1 回目 E 付加マス後 125%-2 回目 25

26 考察作用荷重レベルが大きくなるほど, と実験結果はよく一致する付加マス後,125%,2 回目のは実験結果より小さい HPFRCC 部ではコアとかぶりを区分していないのが要因の一つとして挙げられる最大 33mm( 4.4%) の変位が生じたにもかかわらず, 残留変位は25mm(.3%) であった荷重変位曲線は紡錘型を呈しており, 高いエネルギー吸収能力を有している 26

道路橋の耐震設計における鉄筋コンクリート橋脚の水平力 - 水平変位関係の計算例 (H24 版対応 ) ( 社 ) 日本道路協会橋梁委員会耐震設計小委員会平成 24 年 5 月

道路橋の耐震設計における鉄筋コンクリート橋脚の水平力 - 水平変位関係の計算例 (H24 版対応 ) ( 社 ) 日本道路協会橋梁委員会耐震設計小委員会平成 24 年 5 月目次本資料の利用にあたって 1 矩形断面の橋軸方向の水平耐力及び水平変位の計算例 2 矩形断面 (D51 SD490 使用 ) 橋軸方向の水平耐力及び水平変位の計算例 8 矩形断面の橋軸直角方向の水平耐力及び水平変位の計算例

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