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鋼繊維混入による鉄道ラーメン高架橋柱−はり接合部の鉄筋量削減効果
土木工学専攻(教授) 二羽淳一郎
土木工学専攻(助教) 松本浩嗣
1995年の阪神大震災以降、耐震設計基準の改訂が行われ、コンクリート構造物に要求される鉄筋量が大幅に増加した。その結果、構造物の耐震性が向上した反面、過密配筋による悪影響が問題視されるようになった。特に鉄道ラーメン高架橋の柱−はり接合部は、柱部とはり部の鉄筋が交錯する部位であり、過密に配置された鉄筋によるコンクリート打込み時のワーカビリティーの低下や充填不良等の問題が発生している。
コンクリートの練混ぜ時に鋼繊維を混入した鋼繊維補強コンクリート（SFRC）は、曲げ強度、せん断強度等の力学性能を向上させる効果がある。混和剤との併用により、鋼繊維はコンクリートのワーカビリティーを低下させることなくその補強効果を発揮することが可能であり、鉄筋量削減のための手法として期待できる。
本研究では、鉄道ラーメン高架橋の柱−はり接合部を模擬した試験体の正負交番載荷試験によりその耐震性能を検討し、鋼繊維混入による鉄筋量削減効果を明らかにした。
対象とした接合部はT型およびL型であり（図1）、それぞれ鉄筋量と鋼繊維量を実験パラメータとして実構造物の1/6スケール試験体を作製し、正負交番載荷試験を行った（図2）。使用した鋼繊維は長さ30mm、径0.62mm、引張強度1050N/mm2、両端フック型であり（図3）、最大でコンクリート体積に対して1.5%を混入した。鋼繊維を混入した試験体の鉄筋量は、実構造物よりも全体で約30%削減した。これにより、コンクリート打込み時のワーカビリティーが大幅に改善された。
図1 検討対象（橋軸断面図）
図2 試験体の寸法と載荷方法（単位：mm）
図3 使用した鋼繊維
図4に、実験で得た荷重−変位関係の一例を示す。T型・L型接合部ともに、鉄筋量削減後に鋼繊維を混入した試験体は、鉄筋量削減前（実構造物と同じ鉄筋量）の試験体と同等またはそれ以上の耐荷力および変形性能を保有することが確認された。
図4 荷重−変位関係
試験後の破壊状況を図5に示す。各試験体で接合部における塑性ヒンジの形成が確認されたが、鉄筋量削減後に鋼繊維を混入した試験体と鉄筋量削減前の試験体を比較すると、前者の方がT型接合部ではかぶりコンクリートの剥落が少なく、またL型接合部では補修・補強が困難な上層はりの塑性ヒンジが消失している。以上のように、鋼繊維の混入により、構造性能を低下させることなく鉄筋量を削減でき、地震発生後の復旧性の向上も期待できることが明らかになった。
図5 試験終了後の破壊状況
