ひび割れ防止スリットが鋼桁に悪影響 / 日経BP

京都大学大学院工学研究科河野広隆教授の研究室は、コンクリート製の高欄にひび割れ防止効果のあるスリットなどを入れることで、鋼桁に生じる応力が大きくなる場合があることを証明した。

 高欄のひび割れ防止・抑制対策として、ひび割れ誘発目地やスリットを設置することが多い。研究結果は、そのひび割れ防止対策が、構造物本来の性能にマイナスの影響を与える恐れがあることを示すものだ。

 
  高欄のスリットと床版、鋼桁の関係(写真:京都大学河野研究室)
研究では、鋼プレートガーダーとコンクリート床版の合成桁を対象に、コンクリート製の高欄を設置することを想定。高欄に入れるスリット数ごとに、鋼桁に発生する応力を三次元FEM(有限要素法)解析した。 スリットがない高欄の場合、橋の外側の鋼桁に生じる応力は、高欄がない場合に発生する応力よりかなり小さくなった。これは、鋼桁の構造計算上は高欄を構造的な断面とみなしていないものの、実際は、高欄が橋梁の剛性に寄与していることを示す。

 しかし、高欄にスリットを1本入れた場合、直下の外側の鋼桁に生じる応力は高欄のない場合の応力よりも大きくなった。スリットを入れた直下の外側の鋼桁に変形が集中して、応力が大きくなったと考えられる。スリットを何カ所かに入れた場合、その本数が多くなるほど、発生応力は高欄がない場合の値に近付いた。

 近年では、膨張材もひび割れ抑制の目的で使われることがある。河野研究室は今後、ひび割れ誘発目地や膨張材などの費用対効果についても検討する方針だ。

 
鋼プレートガーダーとコンクリート床版の合成桁にコンクリート製の高欄を設置したスパン40mの橋梁が対象(資料:京都大学河野研究室)

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