プレキャスト部分梁における鋼製せん断キー継手のせん断挙動と施工法

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11166 (2023) この記事を引用

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セグメント間の接合部は弱点を表し、構造に不連続性をもたらすため、プレキャスト コンクリートのセグメント橋では特に重要です。 この研究では、新しい鋼製シャーキーを設計し、6 回の本格的な試験を実施しました。 さまざまなせん断キーと接合タイプを実験パラメータとして採用し、亀裂の伝播、破壊モード、せん断滑り、極限支持力、および直接せん断荷重下でのさまざまな接合部の残留支持力を研究しました。 結果は、鋼製せん断キージョイントの剛性とせん断耐力がコンクリートキージョイントよりも高く、ひび割れの瞬間に構造システムがコンクリートキージョイントよりも安定していることを示しています。 コンクリートキーとスチールキーのエポキシ接合部は両方とも直接せん断破壊を受けました。 しかし、脆性破壊を起こしたコンクリートエポキシ接合とは異なり、スチールキーエポキシ接合は大きな残存容量を示しました。 伝統的なセグメント橋の建設に基づいて、ショートラインマッチ、ロングラインマッチ、およびモジュラー工法を含む鋼製シャーキージョイントを含む建設方法が導入されています。 最後に、鋼製せん断キー接合構造の実現可能性が工学試験によって検証されました。

プレキャスト コンクリート セグメント橋 (PCSB) は、経済的で安全な設計、迅速かつ多用途な建設、地上レベルでの中断なし、優れた保守性、低いライフサイクル コスト、および容易に達成できる品質管理という利点により、急速に発展しました1、2、3。 ジョイントは PCSB の特徴であり、ジョイントの圧縮応力とせん断応力を伝達します 4,5。 しかし、鉄筋とコンクリートは構造物の弱い部分である接合部で不連続になっています6,7。 そのため、接合部のせん断性能が研究者から注目されています。

Jones ら 8 と Buyukozturk ら 9 は、ドライキージョイントのせん断挙動は拘束応力のレベルに依存すると結論付けています。 Zhou et al.10 は、一連の実物大のキー接合部のせん断伝達機構に関するテストを実施し、エポキシ接着接合部は乾燥接合部よりも一貫して高いせん断強度を有すると結論付けました。 Sangkhon ら 11 は、キーの形状に関する実験研究を実施し、半円形キーと三角形キーのせん断耐力は台形キーよりも明らかに優れているが、半円形キーと三角形キーは脆性破壊を起こしやすいと考えています。 Yuan ら 12 は、強化キーの延性が普通のコンクリート キーよりも優れており、内部の腱がコンクリート キーのせん断耐力の向上に役立つことを発見しました。 Choi ら 13 は、適切なレベルの拘束応力とエポキシによって、高振幅の周期的荷重条件でのジョイントの突然の破損を防止できると考えています。 Al-Rousan ら 14 は、非線形 FEA シミュレーションを通じて、乾式シングルキー継手のせん断挙動に及ぼす拘束応力とコンクリート圧縮強度の影響を研究し、せん断耐力の公式を提案しました。 Zhang ら 15 は、複数のキーを備えたエポキシ継手のせん断挙動に関する本格的な試験を実施し、せん断応力の不均一な分布を考慮した新しい式を提案しました。 Alcalde の 16 のテスト結果は、ジョイント全体に伝達される平均せん断応力はキーの数とともに減少しますが、拘束応力が増加するにつれてこの影響はあまり認識されなくなることを示しています。 Zhan ら 1 は、繰り返し荷重下でのキーツースジョイント (KTJ) のせん断性能に関する実験研究を実施し、単調荷重と比較して、KTJ の耐荷重能力と剛性が繰り返し荷重下では損傷により大幅に低下することを発見しました。コンクリートに蓄積します。 一方、Zhan et al.17 は、普通コンクリートのキージョイントは直接荷重を受けると「直接せん断」破壊が発生し、内部の鋼棒を追加することでキージョイントの接続が強化され、主要な破壊モードが「破砕」モードに変換されることを示しました。 。 Luo et al.18 は、さまざまなひずみ速度下でのエポキシ接合の動的せん断耐力を予測するための分析式を提案しました。 Freitas ら 19 は、閉じ込め圧力 P、モーメント M、およびねじり T による重要な多軸せん断耐力を考慮して破壊エンベロープを開発しました。モーメントとせん断 M/V およびねじりとせん断 T/V の比がV、故障メカニズムを制御する。 Smittakorn ら 20 および Beattie ら 21 は、鋼繊維強化コンクリート（SFRC）を使用して接合部のせん断強度と変形を評価する試験を実施し、鋼繊維の添加によりキー接合部のせん断耐力と延性が向上することを示しました。 Jiang et al.7 は、SFRC キー付きドライジョイントの強度が従来のコンクリートキー付きジョイントより 25% 高いことを発見しました。 Park et al.22 は、実験調査を通じて SFRC キージョイントのせん断耐力を予測するための解析モデルを提案しました。 Voo ら 23 、Gopal ら 23 24 および Kim ら 25 は、UHPC キー接合部のせん断耐力に関するテストを実行し、せん断キーの数に応じて破壊荷重が増加することを発見しました。 Hu ら 4 は、以前の実験結果と数値シミュレーションに基づいて、UHPC キー付きドライジョイントのせん断強度予測方法を取得しました。 サンら。 26 は、通常の鋼棒のシアーキーの延性が優れているのに対し、FRP 棒のシアーキーはより脆性を示すことを発見しました。 Issa ら 27 は、AASHTO 仕様ではエポキシ樹脂の寄与が無視され、単一キーのエポキシ接合のせん断強度が過小評価されていることを発見しました。 Rombach et al.28 は、ドライジョイントの新しい設計モデルを提案しており、AASHTO 仕様はドライジョイントの支持力を過大評価していると考えています。 Turmo et al.29 は、AASHTO 式によるコンクリートキー継手のせん断強度の計算では安全率 (0.75) を考慮すべきであると考えました。 Shamass et al.30 は、高い閉じ込め圧力が適用される場合、AASHTO コード方程式で使用される摩擦係数を減らすことを推奨しています。