シングルキャストのせん断挙動

Jul 24, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13308 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

橋梁支承アンカーは、上部工のさまざまな荷重を下部工に伝達します。 一般に、ほとんどのアンカーは、コンクリート台座、グラウト床、アンカーソケットなどの特性を考慮せずに設計されています。 本研究では，橋梁支承アンカーの実用特性をシミュレーションするために，端部距離，埋設深さ，コンクリートの圧縮強度，コンクリート台座の高さに応じたアンカーのせん断挙動を調査した。 アンカーの実際のせん断耐力は、ACI 318 および EN 1992-4 によって計算されたせん断強度とは異なります。 特に、これらのコードでは埋め込み深さの重要性が過小評価されています。 コンクリート台座の高さが高くなると、応力集中によりせん断耐力に悪影響が生じます。 コンクリートに局所的な損傷が発生する前にグラウトが破壊され、二次モーメントが発生します。 その結果、レベルアームの効果が見られます。 グラウトとコンクリートの変位を解析することにより、コンクリートの相対的なひび割れ程度を予測できる式を提案した。 アンカーに近いスターラップでは大きなひずみが発生し、ひずみの挙動はエッジの距離よりも埋め込み深さの影響を受けます。 追加補強の効果を検討するために、EN 1992-4、シュミット モデルおよびシャルマ モデルに準拠した計算によって得られた破壊荷重と解析的に評価された破壊荷重の比較が行われました。 最後に、橋の支承アンカーのより正確なせん断抵抗を予測するために、コンクリートのブレークアウト強度の設計式が修正されます。

引張荷重とせん断荷重がかかる一般的なアンカーは、最終的には設計基準に反映され、広範囲に研究されています1、2、3。 以前の研究によって開発されたデータベースに基づいて、アンカーは ACI 349 (付録 B) で導入されました4。 ただし、ACI 349 は、アンカー システムの破損挙動とその弾性および塑性挙動を直接相関させる方程式を提示しています。 これにより、実際の挙動ではなくアンカー システムの破壊挙動が過大評価されることになります。 フックスら。 らはコンクリートの破壊特性を考慮したコンクリート容量設計（CCD）手法を提案した5。 線形弾性破壊力学に基づく理論式を実験結果に基づいて報告した。 CCD 法は、現在の ACI 318 および EN 1992-4 の理論的背景を提供します。これらには、具体的なアンカー関連の設計基準が含まれています。

大径の高強度アンカーの挙動は、主に原子力発電所での使用の安定性をさらに確保するために広範囲に研究されてきました6,7。 この他にも、再建やリハビリテーションに使用される後施工アンカーや、コンクリートが硬化する前に設置される現場打ちアンカーについても、さまざまな研究が行われている8,9。 異なる構成を有するアンカーグループのせん断挙動も、さまざまな実験研究を考慮することによって徹底的に研究されています10、11、12、13、14。 近年、FRP 技術の発展に伴い、FRP 鉄筋を用いたアンカーに関する研究が数多く行われている15。 さらに、コンクリートの引張強度を向上させるための鋼繊維強化コンクリート（SFRC）アンカーシステムの挙動や機械走行によるアンカー強度の予測など、さまざまな研究も行われています16,17,18。 SFRC の単一グループとアンカー グループのせん断および引張挙動は、適切な設計推奨事項を与えることによって評価されます19。

橋梁支持アンカーは、車両荷重や風荷重などのさまざまな荷重を上部構造から下部構造に伝達する重要なシステムです。 引張応力、せん断応力、および曲げ応力が橋梁支承アンカー システム 20 を介して下部構造のコンクリートに伝達できるように、支承は完全に接続されている必要があります。 橋梁支承アンカーは、図 121 に示すように、下部構造に設置されたコンクリート台座、コンクリート台座上のグラウト床、コンクリートに埋め込まれたアンカーソケットなどの特徴を示します。グラウト床は橋台表面のあらゆる傾斜を平らにします。 また、コンクリートとベースプレートの下面との間の固定ボルトの部分も保護します22。 コンクリート台座は橋台に比べれば小さな部品です。 しかし、コンクリートの耐力によって荷重を安全に伝達する構造部材として重要な役割を果たしています。 コンクリート台座については多くの研究が行われているが、橋台座の局所的な破損についてはまだ明確に対処されていない23。 橋梁の支承アンカーでは、スパイラルのない鋳込み丸鋼ソケットが主に使用されます。 アンカーソケットは、アンカーボルトが損傷した場合でも交換が容易な特長を持っています。 これまでの研究のほとんどは、アンカーソケットを使用せずにコンクリートに直接埋め込まれたアンカーに焦点を当てていました。 ただし、アンカーソケットを使用したアンカーのせん断挙動はまだ評価されていません。