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西巻宏晃

負曲げを受ける合成床版を有する連続合成桁に関する実験的研究

長井正嗣

我が国では建設コスト縮減の要請に応えるため，耐久性の高いコンクリート系床版を有する連続合成桁の建設が増えている．特に，合成床版合成桁は，近年の橋梁の長寿命化や高耐久性・LCC 低減等の要請に応える形式として有望視されている．連続合成桁では，中間支点付近に負の曲げモーメントが作用することによって床版コンクリートに引張応力が発生し，これが床版コンクリートのひび割れの原因となる．この負の曲げモーメントへの対応の一つとして，ひび割れの発生は許容するが，ひび割れ幅を許容範囲内に抑える方法 (以下，ひび割れ幅制御設計) とがある．近年の動向としては，施工の省略化と更なるコスト縮減の観点から，ひび割れ幅制御設計が主流になりつつあるが，合成床版を有する連続合成桁では，この中間支点付近のコンクリートのひび割れ幅を精度よく計算する統一的な設計手法はいまだ確立されておらず，床版タイプ毎に計算方法が異なっている．
また，合成桁では，道路橋示方書II鋼橋編にしたがってスタッド本数を計算すると，中間支点付近のスタッド本数が過密配置されるといった課題がある．
　そこで本研究では，合成床版を有する連続合成桁の，中間支点位置で発生するひび割れ幅を精度良く計算できる「ひび割れ幅制御設計法」を，本研究グループが提案済みのRC床版用の設計法を拡張する形で提案する．あわせ，連続合成桁の中間支点上の負曲げ部を想定した，鋼桁と合成床版からなる2径間連続の実験桁を用いて静的載荷試験を行い，実験的検証を行う．
次に，スタッド本数の低減を目標に，AASHTO LRFDで設計する本数を用い，実験的検証を通して、可能性を検討する。ひび割れ発生から終局状態までの挙動ならびにひび割れ性状に与えるスタッド本数の影響について検討し，中間支点付近のスタッド本数削減の可能性について模索する．
実験結果より，本研究で対象とした実験ケースでは，荷重－変位関係において中間支点位置のスタッド本数を削減したことによる剛性の低下は認められなかった．また，底鋼板にはひび割れ幅を抑制する効果があり，中間支点位置でのひび割れ幅は底鋼板断面積を鉄筋寄与分と鋼桁上フランジに按分する係数ηを導入することによりひび割れ幅を精度良く計算できる．本研究で対象とした実験ケースではηを0.4～0.6で与えたとき，ひび割れ幅を比較的精度良く評価できた．

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