松岡 徹
合成桁高力ボルト摩擦接合部の曲げ強度解明に関する実験的研究
長井正嗣，岩崎英治
近年の建設コスト縮減要求に対し，鋼系橋梁では合理化された合成少数主桁橋が開発されており，更に合成桁の限界状態設計法開発研究が進められている．本研究室においても，塑性域での強度を考慮できる新たな設計法の開発などに取り組んでいる．このうち，部材の高力ボルト摩擦接合法に目を向けると，我が国では許容応力度設計法以外の手法が無いのが実情である．そのため，限界状態設計法を適用し，合成桁断面が小型化しても，ボルトの必要本数が変化しない．そこで，本研究では，現行の設計法に変わる一層合理化された新しい高力ボルト摩擦接合設計法の構築を目標とした．しかし，塑性強度に達する合成桁断面の継手としてボルト接合を用いる例は極めて少ないことから，本研究ではまず，基礎的な情報を得ることを目的に，模型桁を用いた載荷試験を行い，ボルト接合部の曲げ挙動特性や強度について検討を行うこととした．
これまで定義されてきたボルト継手部の終局強度はボルトのすべり，あるいは母材降伏のいずれかであるが，すべり先行型では，すべり以降も大きな耐力を有することが知られている．一方，母材の降伏は，ポアソン効果による母材板厚の減少により，ボルト軸力の抜けを招くことから，降伏以降の強度上昇が期待できないとされている．そのため予備試験を行い，ボルト接合部を持たない合成桁と比較を行った．ボルト接合部を有する桁は塑性化に伴い，降伏後直ちに耐力が失われる可能性を危惧していたが，接合部のない合成桁の塑性強度に近い強度を得ることができた．このことから，使用限界状態で設計したボルト本数で塑性モーメントに達する可能性があると考え，使用限界状態で決定したボルト本数を有するモデル(Type-1)および下フランジのボルト本数を1列増やしたモデル(Type-2)の合計2つのモデルに対して，載荷試験を行った． 2つのケースとも降伏以降耐力が失われることはなく強度が上昇することが確認できた．このうち，Type-1は，材料強度や摩擦係数の実測値が計画時の予測値より小さく，検討の対象外となったが，Type-2は接合部を持たない合成桁の終局強度，塑性モーメント(AASHTO LRFDの設計値)に達することが確認できた．これより，使用限界状態で設計したボルト数より若干多い本数で，塑性強度に達することが確認できた．しかしながら，接合部の挙動の完全な解明や強度評価のための精度良い設計式が開発できなかった．このような更なる検討課題が残ったものの，適切なボルト本数により、降伏後ただちに耐力を失うことなく塑性強度に達する可能性を示唆することができたと考える．
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