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内藤和彦

鋼橋におけるコンクリート床版の応力特性に関する研究

岩崎英治

道路橋における床版は，構造的には薄板構造であり，通行車両の輪荷重を直接受けるため，輪荷重の載荷状態，支持桁による床版の拘束状態により発生曲げモーメントは大きく影響する．このため，道路橋示方書では，種々の支持条件に対し，床版支間をパラメータとする設計曲げモーメント式が規定されている．しかし，連続版における設計曲げモーメントは，単純版の結果をもとにして近似的に設計値を定めたものであるため，実際には過大に評価している可能性があり，合理化・経済性の観点から設計曲げモーメント式の低減化を期待できる可能性がある．
また，最近では，建設コストの削減，省力化などの観点から，構造を合理化し，かつ主桁本数を削減した少数主桁橋が建設されている．そのような中で，海外では，ラダー橋と呼ばれる主桁と横桁で床版を支持する形式の2主桁の少数主桁橋が多く採用されており，合理化対策として，床版に対する検討は既にいくつか報告されている．
鋼橋およびラダー橋のコンクリート床版に対して，既往の研究での解析より，設計曲げモーメント式と比較が行われ，設計曲げモーメント式の検討や床版に生じる応力の特性の確認が行われた．しかしながら，既往の解析で用いられたモデルは，桁の詳細を考慮しない床版のみのモデルである．
そこで，本研究では，鋼橋およびラダー橋において，FEM解析を行うことで，床版に生じる応力の特性を把握するとともに，設計曲げモーメント式の算出に関する留意点の考察を行った．その結果，以下のことが明らかになった．
・中間支点部では上フランジ直上の床版の曲げ応力は低下し，ハンチ始端から上フランジ端部に最大曲げ応力が生じることが明らかになった．
・完全結合と見做す合成状態と水平方向のせん断に対する摩擦を無視した非合成状態でのFEM解析を行い，合成と非合成により床版の曲げ応力には，違いが生じることを明らかにした．
・示方書の支間中央部の設計曲げモーメントは，辺長比が2以上の1方向単純支持版の解を元に決められているが，連続支持版のFEMによる解析の結果，30%以上小さな値になることが明らかになった．
・主桁と横桁で床版を支持し，床版の主鉄筋の方向が橋軸方向となる横桁間隔が主桁間隔より短い床版のFEM解析による結果と，既往の文献で提案されている設計曲げモーメント式を比較した結果，非合成状態では危険側となることが分かった．

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