JPH11336020A - 鋼管橋脚 - Google Patents
鋼管橋脚Info
- Publication number
- JPH11336020A JPH11336020A JP10141166A JP14116698A JPH11336020A JP H11336020 A JPH11336020 A JP H11336020A JP 10141166 A JP10141166 A JP 10141166A JP 14116698 A JP14116698 A JP 14116698A JP H11336020 A JPH11336020 A JP H11336020A
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- Japan
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- reinforcing member
- pier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼管橋脚の座屈を防止する。
【解決手段】 鋼管１の下端部外周面を、軸方向に沿っ
て拘束しない状態で、繊維を鋼管の周方向に巻回した繊
維強化プラスチック材等の補強部材２により密着包囲す
る。補強部材２の高さは、鋼管下端から（鋼管径）以上
とするのが望ましい。 【効果】 鋼管の許容変形範囲が広くなり、座屈の
発生が遅れることにより座屈の防止が確実になされる。
て拘束しない状態で、繊維を鋼管の周方向に巻回した繊
維強化プラスチック材等の補強部材２により密着包囲す
る。補強部材２の高さは、鋼管下端から（鋼管径）以上
とするのが望ましい。 【効果】 鋼管の許容変形範囲が広くなり、座屈の
発生が遅れることにより座屈の防止が確実になされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に座屈に対する
防止効果に優れた鋼管橋脚に関するものである。
防止効果に優れた鋼管橋脚に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】鋼管橋
脚は横方向に大きな繰返し力を受けると脚底部が塑性変
形して座屈し、耐荷力が激減することが知られている。
ところが、橋脚設計では、最大荷力の９５％に減少した
ときの変形変位を構造上の重要な設計値としており、座
屈による耐荷力減は橋脚の変形能において重大な問題と
なる。従来、上記問題を解決する方法として、鋼管脚の
内部にリブを設けて補剛する方法や、鋼管内部にコンク
リートを充填する方法等が提案されている。しかし、こ
れらの方法は対荷重においては上記座屈を抑制する効果
はあるものの曲げ剛性も高めるため、変形とともに荷重
が大きくなって降伏点がより低変位側に移行して変形能
が低下するという問題があり、また、補剛されていない
部位で座屈が発生しやすくなるという問題もある。本発
明は、上記事情を背景としてなされたものであり、変形
能を低下させることなく座屈を効果的に防止することが
できる鋼管橋脚を提供することを目的とする。
脚は横方向に大きな繰返し力を受けると脚底部が塑性変
形して座屈し、耐荷力が激減することが知られている。
ところが、橋脚設計では、最大荷力の９５％に減少した
ときの変形変位を構造上の重要な設計値としており、座
屈による耐荷力減は橋脚の変形能において重大な問題と
なる。従来、上記問題を解決する方法として、鋼管脚の
内部にリブを設けて補剛する方法や、鋼管内部にコンク
リートを充填する方法等が提案されている。しかし、こ
れらの方法は対荷重においては上記座屈を抑制する効果
はあるものの曲げ剛性も高めるため、変形とともに荷重
が大きくなって降伏点がより低変位側に移行して変形能
が低下するという問題があり、また、補剛されていない
部位で座屈が発生しやすくなるという問題もある。本発
明は、上記事情を背景としてなされたものであり、変形
能を低下させることなく座屈を効果的に防止することが
できる鋼管橋脚を提供することを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の鋼管橋脚のうち第１の発明は、鋼管下端部外周
面を、軸方向に沿って拘束しない状態で、補強部材によ
り密着包囲したことを特徴とする。第２の発明の鋼管橋
脚は、第１の発明において、補強部材が、繊維を鋼管の
周方向に巻回した繊維強化プラスチック材からなること
を特徴とする。第３の発明の鋼管橋脚は、第１または第
２の発明において、補強部材が、鋼管下端から鋼管の径
Ｄに対し０．５Ｄ以上２Ｄ以下の高さに達するように配
置されていることを特徴とする。
本発明の鋼管橋脚のうち第１の発明は、鋼管下端部外周
面を、軸方向に沿って拘束しない状態で、補強部材によ
り密着包囲したことを特徴とする。第２の発明の鋼管橋
脚は、第１の発明において、補強部材が、繊維を鋼管の
周方向に巻回した繊維強化プラスチック材からなること
を特徴とする。第３の発明の鋼管橋脚は、第１または第
２の発明において、補強部材が、鋼管下端から鋼管の径
Ｄに対し０．５Ｄ以上２Ｄ以下の高さに達するように配
置されていることを特徴とする。
【０００４】本願発明の橋脚に使用される鋼管は、その
材質、形状等は特に限定されるものではなく、支持する
橋部に合わせてそれらが適宜選定されるものである。な
お、鋼管形状としては、通常は丸管形状であるが、管形
状であれば角管等の適宜の形状であってもよい。また、
上記鋼管の下端部に密着包囲される補強部材は、鋼管の
外周面に密着するようにして包囲するものであり、鋼管
に対しては、溶接、リベット、ボルト等の固定手段によ
って軸方向に距離を隔てて２点以上で固定するものであ
ってはならない。但し、鋼管を軸方向に沿って拘束しな
いように包囲するものであるから、軸方向に距離を隔て
た状態にならない限りは、補強部材と鋼管とを上記固定
手段によって固定することも可能である。また、上記の
ような固定手段を用いないで、内周側への圧力で補強部
材が鋼管に密着したものは許容され、この場合には、曲
げ変形においては鋼管は、補強部材に対し擦動すること
になる。但し、焼き嵌め等によって大きな圧力で密着す
るものでは上記擦動が困難であり、実質的には軸方向に
沿って拘束された状態になるため、上記圧力は過大なも
のであってはならない。このため、内周側への圧力は、
軸方向での鋼管との摩擦力が、鋼管単体での降伏点の
０．５×ｔ／Ｄ（Ｄ：鋼管の径、ｔ：鋼管の肉厚）以下
になるようにするのが望ましい。
材質、形状等は特に限定されるものではなく、支持する
橋部に合わせてそれらが適宜選定されるものである。な
お、鋼管形状としては、通常は丸管形状であるが、管形
状であれば角管等の適宜の形状であってもよい。また、
上記鋼管の下端部に密着包囲される補強部材は、鋼管の
外周面に密着するようにして包囲するものであり、鋼管
に対しては、溶接、リベット、ボルト等の固定手段によ
って軸方向に距離を隔てて２点以上で固定するものであ
ってはならない。但し、鋼管を軸方向に沿って拘束しな
いように包囲するものであるから、軸方向に距離を隔て
た状態にならない限りは、補強部材と鋼管とを上記固定
手段によって固定することも可能である。また、上記の
ような固定手段を用いないで、内周側への圧力で補強部
材が鋼管に密着したものは許容され、この場合には、曲
げ変形においては鋼管は、補強部材に対し擦動すること
になる。但し、焼き嵌め等によって大きな圧力で密着す
るものでは上記擦動が困難であり、実質的には軸方向に
沿って拘束された状態になるため、上記圧力は過大なも
のであってはならない。このため、内周側への圧力は、
軸方向での鋼管との摩擦力が、鋼管単体での降伏点の
０．５×ｔ／Ｄ（Ｄ：鋼管の径、ｔ：鋼管の肉厚）以下
になるようにするのが望ましい。
【０００５】また、上記補強部材は、周方向への鋼管の
膨出を阻止して座屈を防止するための剛性が必要であ
り、その一方で、鋼管の曲げ剛性をできるだけ高めない
ことが望まれる。これらの観点から補強部材としては高
剛性の線材料を巻き回したもの、またはこれを含むもの
が望ましい。高剛性の線材料を巻き回したようなものと
しては、鋼線を鋼管の外周に巻き付けたものが例示され
る。また、上記線材料を含むものとしては、鋼管の周方
向に繊維が配された繊維強化プラスチック材が例示され
る。この繊維強化プラスチック材料は、フィラメントワ
インディング法によって鋼管に巻回すことができる。な
お、補強部材は補剛効果を得るため、径方向において鋼
管の１／２以上の剛性を有するのが望ましい。補強部材
の必要な厚さは、補強部材を構成する材料の材質によっ
ても異なるが、鋼管と同じ剛性を有する場合には、鋼管
の厚さの１／２以上の厚さとするのが望ましい。
膨出を阻止して座屈を防止するための剛性が必要であ
り、その一方で、鋼管の曲げ剛性をできるだけ高めない
ことが望まれる。これらの観点から補強部材としては高
剛性の線材料を巻き回したもの、またはこれを含むもの
が望ましい。高剛性の線材料を巻き回したようなものと
しては、鋼線を鋼管の外周に巻き付けたものが例示され
る。また、上記線材料を含むものとしては、鋼管の周方
向に繊維が配された繊維強化プラスチック材が例示され
る。この繊維強化プラスチック材料は、フィラメントワ
インディング法によって鋼管に巻回すことができる。な
お、補強部材は補剛効果を得るため、径方向において鋼
管の１／２以上の剛性を有するのが望ましい。補強部材
の必要な厚さは、補強部材を構成する材料の材質によっ
ても異なるが、鋼管と同じ剛性を有する場合には、鋼管
の厚さの１／２以上の厚さとするのが望ましい。
【０００６】また、上記補強部材による鋼管外周面の包
囲は、橋脚の基礎から上方に露呈している鋼管の下端部
に対し行われる。この包囲範囲は、高さ方向において、
鋼管下端部から０．５Ｄ以上、２Ｄ以下とするのが望ま
しい。但し、Ｄは、包囲した鋼管の外径である。これ
は、座屈を発生させないためには、ある程度の高さで補
強部材を配置することが必要であり、０．５Ｄ未満の高
さでは座屈の防止効果が十分に得られないためである。
一方、補強部材の高さが過度になると、補強部材と鋼管
の摩擦力が大となるため、補強部材の高さは２Ｄ以下と
するのが望ましい。
囲は、橋脚の基礎から上方に露呈している鋼管の下端部
に対し行われる。この包囲範囲は、高さ方向において、
鋼管下端部から０．５Ｄ以上、２Ｄ以下とするのが望ま
しい。但し、Ｄは、包囲した鋼管の外径である。これ
は、座屈を発生させないためには、ある程度の高さで補
強部材を配置することが必要であり、０．５Ｄ未満の高
さでは座屈の防止効果が十分に得られないためである。
一方、補強部材の高さが過度になると、補強部材と鋼管
の摩擦力が大となるため、補強部材の高さは２Ｄ以下と
するのが望ましい。
【０００７】本発明の鋼管橋脚によれば、鋼管の下端部
において補強部材により径方向への補剛が行われている
ので、座屈が有効に防止される。しかも、該補強部材
は、鋼管を軸方向には拘束しない状態であるので、鋼管
の曲げ変形が許容され、したがって曲げ剛性が殆ど上昇
せず、最大荷重点の上昇を抑えることができる。しか
も、最大荷重点は、塑性変形開始点近傍から高変形量側
へ移行するので、許容変形変位を大きく確保することが
できる。特に、補強部材として線材を巻き回したものや
繊維を周回させた繊維強化プラスチック材を用いれば、
径方向での補剛作用が十分に得られるとともに、曲げ剛
性の上昇を極力抑えることができる。
において補強部材により径方向への補剛が行われている
ので、座屈が有効に防止される。しかも、該補強部材
は、鋼管を軸方向には拘束しない状態であるので、鋼管
の曲げ変形が許容され、したがって曲げ剛性が殆ど上昇
せず、最大荷重点の上昇を抑えることができる。しか
も、最大荷重点は、塑性変形開始点近傍から高変形量側
へ移行するので、許容変形変位を大きく確保することが
できる。特に、補強部材として線材を巻き回したものや
繊維を周回させた繊維強化プラスチック材を用いれば、
径方向での補剛作用が十分に得られるとともに、曲げ剛
性の上昇を極力抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を説明
する。鋼管１の下端外周面に、高さが鋼管の径Ｄに対し
０．５Ｄ〜２Ｄの範囲にあり、また厚さが鋼管の肉厚ｔ
に対し、１／２ｔ以上である補強部材２が密着包囲され
ている。上記補強部材２は、例えばフィラメントワイン
ディング法によって、溶融樹脂に含浸させた長繊維２ａ
に張力を与えつつ、鋼管１の外周面に巻き回して上記樹
脂を硬化させることによって得られる繊維強化プラスチ
ック材で構成することができる。なお、樹脂としては、
フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系等を挙げることがで
き、繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維
等を挙げることができる。なお、この繊維の太さ、長さ
については特に限定されるものではなく、公知の材料を
使用することができる。また、上記の他に、鋼管と同材
質または、より高剛性の材質からなるピアノ線を鋼管の
外周面に上記高さ及び厚さで巻き回して補強部材を構成
することも可能である。
する。鋼管１の下端外周面に、高さが鋼管の径Ｄに対し
０．５Ｄ〜２Ｄの範囲にあり、また厚さが鋼管の肉厚ｔ
に対し、１／２ｔ以上である補強部材２が密着包囲され
ている。上記補強部材２は、例えばフィラメントワイン
ディング法によって、溶融樹脂に含浸させた長繊維２ａ
に張力を与えつつ、鋼管１の外周面に巻き回して上記樹
脂を硬化させることによって得られる繊維強化プラスチ
ック材で構成することができる。なお、樹脂としては、
フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系等を挙げることがで
き、繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維
等を挙げることができる。なお、この繊維の太さ、長さ
については特に限定されるものではなく、公知の材料を
使用することができる。また、上記の他に、鋼管と同材
質または、より高剛性の材質からなるピアノ線を鋼管の
外周面に上記高さ及び厚さで巻き回して補強部材を構成
することも可能である。
【０００９】
【実施例】上記実施形態における鋼管橋脚をシミュレー
トした補強鋼管に、鉛直荷重および水平荷重を付加し
て、水平変位と水平荷重との関係を図２のグラフに示し
た。また、補強部材で包囲しない、鋼管のままの比較例
と、図３に示すように鋼管１０の内部に複数の縦リブ１
１…１１を形成した従来例とについて同じく変位と荷重
との関係を図２のグラフに示した。グラフに見られるよ
うに、補強部材で補剛した鋼管は、比較例に対し、最大
荷重点はあまり上昇せず、その一方で、最大荷重点とな
る変形量は大幅に上昇しており、塑性変形開始後の許容
変形範囲は相当広くなっている。このため塑性変形後も
安定して変形が進み、座屈の発生が遅れることが分か
る。これに対し、従来例では、最大荷重点が大幅に上昇
する一方で、最大荷重点での変形量はあまり上昇しない
ため、許容変形範囲が狭く、一旦塑性変形した後は早期
に座屈が生ずることが分かる。
トした補強鋼管に、鉛直荷重および水平荷重を付加し
て、水平変位と水平荷重との関係を図２のグラフに示し
た。また、補強部材で包囲しない、鋼管のままの比較例
と、図３に示すように鋼管１０の内部に複数の縦リブ１
１…１１を形成した従来例とについて同じく変位と荷重
との関係を図２のグラフに示した。グラフに見られるよ
うに、補強部材で補剛した鋼管は、比較例に対し、最大
荷重点はあまり上昇せず、その一方で、最大荷重点とな
る変形量は大幅に上昇しており、塑性変形開始後の許容
変形範囲は相当広くなっている。このため塑性変形後も
安定して変形が進み、座屈の発生が遅れることが分か
る。これに対し、従来例では、最大荷重点が大幅に上昇
する一方で、最大荷重点での変形量はあまり上昇しない
ため、許容変形範囲が狭く、一旦塑性変形した後は早期
に座屈が生ずることが分かる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋼管橋脚
によれば、鋼管下端部外周面を、軸方向に沿って拘束し
ない状態で、補強部材により密着包囲したので、変形能
を損なうことなく大きな許容変形範囲を確保した上で座
屈を効果的に防止することができる。また、補強部材と
して、繊維を鋼管の周方向に巻回した繊維強化プラスチ
ック材を用いれば、座屈の防止が確実になされるととも
に、変形許容範囲がより広く確保できる。さらに、補強
部材は、鋼管下端から鋼管の径Ｄに対し、０．５Ｄ以上
２Ｄ以下の高さに達するように配置すれば、座屈の防止
が確実になされる効果がある。
によれば、鋼管下端部外周面を、軸方向に沿って拘束し
ない状態で、補強部材により密着包囲したので、変形能
を損なうことなく大きな許容変形範囲を確保した上で座
屈を効果的に防止することができる。また、補強部材と
して、繊維を鋼管の周方向に巻回した繊維強化プラスチ
ック材を用いれば、座屈の防止が確実になされるととも
に、変形許容範囲がより広く確保できる。さらに、補強
部材は、鋼管下端から鋼管の径Ｄに対し、０．５Ｄ以上
２Ｄ以下の高さに達するように配置すれば、座屈の防止
が確実になされる効果がある。
【図１】 本発明の一実施形態の概略断面図である。
【図２】 同じく、変位−荷重曲線を示すグラフであ
る。
る。
【図３】 比較例の概略断面図である。
１ 鋼管 ２ 補強部材 １０ 鋼管 １１ 縦リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 信市 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 小枝 日出夫 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内
Claims (3)
- 【請求項１】 鋼管下端部外周面を、軸方向に沿って拘
束しない状態で、補強部材により密着包囲したことを特
徴とする鋼管橋脚 - 【請求項２】 補強部材は、繊維を鋼管の周方向に巻回
した繊維強化プラスチック材からなることを特徴とする
請求項１記載の鋼管橋脚 - 【請求項３】 補強部材は、鋼管下端から鋼管の径Ｄに
対し、０．５Ｄ以上２Ｄ以下の高さに達するように配置
されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
鋼管橋脚
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10141166A JPH11336020A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 鋼管橋脚 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10141166A JPH11336020A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 鋼管橋脚 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11336020A true JPH11336020A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15285679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10141166A Pending JPH11336020A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 鋼管橋脚 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11336020A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103147391A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-06-12 | 东南大学 | 一种易于震后修复及耐腐蚀的自定心桥墩结构 |
| CN106368116A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-01 | 安徽水利开发股份有限公司 | 一种减振桥墩的施工方法 |
| JP2023149121A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 日鉄建材株式会社 | 災害防護工 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP10141166A patent/JPH11336020A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103147391A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-06-12 | 东南大学 | 一种易于震后修复及耐腐蚀的自定心桥墩结构 |
| CN106368116A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-01 | 安徽水利开发股份有限公司 | 一种减振桥墩的施工方法 |
| JP2023149121A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 日鉄建材株式会社 | 災害防護工 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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