激甚化する自然災害に備えた建築基礎構造強靭化のための鋼管杭頭接合部設計法の確立

建立钢管桩帽接头设计方法，加强建筑基础结构，应对日益严重的自然灾害

• 批准号: 22K04396
• 负责人: 古川 幸
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04396/
• 关键词: 鋼管杭; 杭頭接合部; 曲げ耐力評価; 縮小模型試験体; 塑性設計

本研究は，杭頭接合部の損傷レベルに応じた接合部力学特性評価法を構築し，鋼管杭の高耐力・高靭性性能の安定的発揮を保証する鋼管杭頭接合部の塑性設計法を確立することを目的とする。ここで，評価対象となる接合部力学特性とは，杭頭部の固定度を決める接合部回転剛性，接合部曲げ・せん断耐力を指す。研究期間内に所定の研究成果を上げるため，先行検討により低軸力時における鋼管杭頭接合部の曲げ耐力評価式の素案がすでに提案されている。また，鋼とコンクリートの合成構造を対象とすることから，複数のパラメータでの検討を可能とする縮小模型試験体による実験を主体として研究を遂行する。初年度は，2年目の本検討にむけて，①先行研究で提案された曲げ耐力評価式の中～高軸力条件における適用性確認と②鉄筋を充填コンクリート内に埋め込むかご鉄筋接合法の縮小模型試験体での再現方法および実験結果の確からしさの確認を行った。①については，想定以上に強非線形挙動を示し，耐力評価式の素案はコンクリートが弾性に留まる範囲でのみ適用可能であることが明らかとなった。以上から，コンクリート側の支圧剛性，強度を別途精緻に評価する必要があることが判明した。②については，鋼管径140 mm程度の内部に直径70 mm程度の円周上にD6の異形鉄筋を配することで試験体を製作した。実験より，簡易評価式で予測できる曲げ耐力も十分に発揮され，充填コンクリート内部の定着鉄筋へも応力が伝達されていることが確認できた。また，こちらも想定していたなったが，充填コンクリート自体も応力伝達に大きく寄与している可能性が明らかとなった。こちらの成果は，2023年度日本建築学会会議論文として提出した。以上より，初年度で必須の実験を進めるにあたっての問題点の洗い出しを十分に行うことができた。

本研究根据桩帽接头的损伤程度，制定了接头力学性能评价方法，开发了保证钢管桩高强高韧性能稳定的钢管桩帽接头塑性设计方法。目的是建立。这里，待评价的接头的力学性能是指接头的旋转刚度，它决定桩头的固定程度，以及接头的弯曲和剪切强度。为了在研究期内取得预期的研究成果，前期研究已经提出了低轴向载荷下钢管桩帽接头抗弯强度评价公式草案。此外，由于我们的目标是钢和混凝土的复合结构，因此我们将主要使用能够检查多个参数的比例模型测试样本进行实验。第一年，为第二年的主要研究做准备，我们将（1）确认前期研究提出的弯曲强度评价公式在中高轴向应力条件下的适用性，（2）确认保持架将钢筋埋入填充混凝土中的钢筋连接方法我们确认了使用简化模型试验样本的再现方法和实验结果的可靠性。对于①，该行为表现出比预期更强烈的非线性行为，并且很明显，拔模强度评估公式仅适用于混凝土保持弹性的范围内。由此可见，有必要分别精确地评估混凝土侧面的承载刚度和强度。对于②，通过在直径约140mm的钢管内绕直径约70mm的圆周放置D6变形钢筋来制作试验片。实验证实，可以使用简单的评估公式来预测的弯曲强度得到充分证明，并且应力也传递到填充混凝土内部的锚固钢筋。此外，尽管这是出乎意料的，但很明显，填充混凝土本身也可能对应力传递产生重大影响。该成果作为论文提交至2023年日本建筑学会会议上。综上所述，我们在第一年就能够充分发现问题并进行必要的实验。