石井健太郎

鋼上路式アーチ橋の床版取替による応力性状の評価に関する研究

岩崎英治

現在,建設後50年を経過した橋梁の割合が増加している.このような背景から,近年,国内外において,鋼橋の長寿命化,機能向上を目的とした大規模な工事の事例が報告されている.中でも,床版取替工事では,対象橋梁の形式に応じて適切に床版取替順序を選定する必要があり,アーチ系橋梁の場合は特に留意する必要があ
る.アーチ系橋梁は,床版取替順序により応力性状が著しく変化する.それに伴い局所的に大きな応力が発生し,橋梁に予期せぬ変形が生じる場合がある.そのため,床版取替ステップごとに応力照査を行う必要があるが,橋梁のモデル化手法は未だに確立されていない.また,鋼上路アーチ橋において,事例が少ないことから床
版取替時の応力性状が把握されておらず,床版取替順序の選定がなされていないのが現状である. 
本研究では鋼上路アーチ橋の床版取替時の応力性状の変化を把握し,工事の安全性・施工性の観点から適切な床版取替順序の選定を行うこと,橋梁のモデル化手法を確立することを目的とする. そこで,垂直材の要素間結合条件の異なる3つの解析モデル(ピン結合モデル,剛域なしモデル,剛域モデル)を作成し,死荷重解析の結果の比較を行った.その結果,アーチリブ,補剛桁においては各モデルの解析結果が概ね一致していることが確認でき,垂直材の材端部に影響されないことを示した.一方で,垂直材の場合は,各モデルの結果の差が大きくなり,垂直材の材端部に影響されることを示した. 続いて,床版を片方向・左右対称方向に撤去することを想定し,床版取替ステップごとに応力照査を行った.その結果,床版を片方向へ支間中央部付近まで撤去した場合にアーチリブ,補剛桁,垂直材の応力度が許容応力度を超えるのを確認した.一方で,左右対称方向へ撤去した場合は,床版取替による応力度の増加を抑制することが確認でき,床版を左右対称方向へ撤去する必要があることを示した. 
今後の課題としては,本研究の対象橋梁が1橋だけであるため,緒元の異なる別の橋梁が本研究と同様な結果になるかが不明なことである.そのため,緒元の異なる対象橋梁を増やし,橋梁ごとに解析結果を比較することで,本研究結果がどのような緒元まで適用できるのか検討する必要がある.