振動研究室
●平成10年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
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＜耐震技術研究センター＞ |
振動研究室
●平成10年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
９年度は、一次元でせん断振動する積層ゴムの２層系模型を用いて、全体模型の振動台実験と積層ゴム部を用いた下層部のみを模型として用い、その上の２層を数値モデルとした実時間ハイブリッド振動実験の比較を行った。
10年度は、並進と回転の自由度を有するコイルバネを用いた供試体を対象に実時間ハイブリッド振動実験を行い、全体系振動実験との整合性を検証するとともに、実時間ハイブリッド振動実験の制御技術の確立を図ることを目的とした。
我が国の平野部では、洪積層及び沖積層が複雑な地盤を構成している事例が数多く見られ、この様な地点においては複雑な地盤構成が地震動特性の分布に影響を与える。また、概ね一様な水平成層地盤においても地震動は箇所ごとに変動し、その分布特性が構造物の地震応答に影響を与えることが知られている。以上のような観点から、本課題は、地震動の時空間変動を体系的に評価する手法の開発を目的とするものである。
10年度は、土木研究所構内及び静岡県相良地区に設置された高密度強震観測施設のアレー記録を用いて、地震動の時空間変動状況を把握するための解析を行った。
本研究では、従来の岩盤立地に加えて他の地盤条件の地点における原子力施設の立地可能性の検討において、設計地震動の高精度化に資することを目的として、地盤条件による地震動増幅の影響を評価する手法について検討する。また、兵庫県南部地震で生じたような非常に強い地震動に対する構造物の挙動を評価するために、非線形挙動をとる系の地震応答特性を数値解析により検討し、前述の結果とあわせて、地震動の地盤条件による増幅特性や対象とする系の非線形性を考慮した設計地震動の設定手法について検討する。
10年度は、強震記録を用いて加速度応答スペクトルの距離減衰式を算出し、岩盤と岩盤上に堆積層がある場合の地震動特性の差異について検討した。
適切な地震防災計画の策定や、耐震設計における合理的な設計地震動の設定のためには、地震動特性の地域性を適切に考慮する必要がある。現行の各種耐震設計基準類では、既往のハザードマップにより地震動特性の地域性を考慮し、設計地震動を定めている。既往のハザードマップ作成に用いられてきた地震情報は、計器観測による過去百年程度の地震情報及び過去千数百年までの歴史地震情報であるが、数百年から数千年以上とされる活断層の地震発生間隔を考慮すれば、十分な期間の情報が用いられてきたとは言えない。そこで、本課題は、既往の地震情報とともに、近年、蓄積されつつある活断層に関する情報を考慮した合理的なハザードマップ作成手法を開発することを目的としている。
10年度は、活断層の活動性に関して地震学、地質学等の知見及び情報を収集し、ハザードマップ作成手法に係る問題点及び研究課題を明らかにした。
大規模プロジェクトの計画地点は、過去の大地震の震源域に近く、兵庫県南部地震において生じたような非常に強い地震動に対しても、構造物の安全性を確保するためには、構造物の塑性化を適切に考慮した耐震設計を行う必要がある。本研究は、この点を鑑み、構造物の非線形応答に影響を与える地震動特性を明らかにし、そのような地震動特性を考慮した設計地震動の設定手法を開発することにより、強い地震動を想定した耐震設計の精度の向上に資することを目的としている。10年度は、1質点系を対象とした既存のリダクションファクター算出プログラムに改良を加え、２質点系のリダクションファクターを算出できるようにし、１質点系の非線形応答との比較を行った。
また、地震動の位相特性を表す群遅延時間が１質点系の非線形応答に与える影響に関して、リダクションファクターに基づく検討を行った。
兵庫県南部地震を契機に、従前より非常に強い地震動を考慮することが必要となった。そのため、より一層の地震時の地盤特性や基礎本体と地盤との動的相互作用の把握が必要となり、これらを踏まえた基礎の設計法を確立する必要がある。そこで、本調査は、大地震を想定した場合の合理的な橋梁基礎の耐震設計法の確立を図ることを目的として、大地震時における液状化地盤の土質定数、基礎構造物に作用する地震力の評価法等について検討するものである。
10年度は、地震時せん断応力比の深度分布の検討、液状化時の橋梁基礎に作用する応力の検討、及び液状化時の地盤定数に関する模型振動実験を行った。
平成７年兵庫県南部地震の際には、埋立地盤の水際線構造物の移動に伴い地盤流動が発生し、橋梁基礎に変状が生じている。しかしながら、地盤流動が橋梁基礎に及ぼす影響については未解明の部分が多く、地盤流動に対する橋梁基礎の安全性を確保するためには、地盤流動量、基礎に作用する流動力、対策工法等について検討を行う必要がある。
以上のような観点から、本課題は地盤流動の発生条件及び地盤流動の評価法について検討し、橋梁基礎の耐震設計法及び対策工法の提案を行うことを目的とするものである。
10年度は、流動地盤中の杭に作用する力に関して数値解析を行った。また、流動化の影響を軽減・抑止する工法に関する模型振動実験を行い、その効果を確認した。
地中地震動の特性については、従来観測記録が限定されていたこともあり、十分には明らかにされていない点も多い。特に、兵庫県南部地震で生じたような非常に強い地震動が生じた場合の地震動の分布特性については未解明の部分が多い。また、立地条件の制約、施工技術の進歩等により、従来より深い位置に地中構造物が設置されるようになってきており、工学的基盤以深の地震動特性についても把握することが必要となってきている。本研究では、地中構造物の耐震設計の高度化・合理化を図るために、非常に強い地震動が生じた場合の地中の地震動の分布特性及び工学的基盤以深の地震動特性について検討することを目的とする。
10年度は、関東地方建設局管内の直轄国道のボーリング柱状図をもとに地盤条件の深さ方向分布について整理するとともに、高密度強震観測記録を用いて地震動の伝播速度及び波長を算出した。
東京湾口、伊勢湾口等において超長大橋の建設が計画されているが、これらの地域は過去の大地震の震源近傍に位置し、極めて厳しい地震環境下にあるため、大規模地震を想定して設計地震動を設定する必要がある。一方、震源断層の破壊過程をモデル化して強震動を合成する、断層モデルを用いた地震動推定手法（以下、断層モデル手法）が提案されてきており、大規模地震の震源近傍で発生する強震動についてもその有効性が認識されつつある。本課題は、断層モデル手法の実用性を高め、その推定地震動に基づく設計地震動の設定手法を提案することを目的としている。
10年度は、断層モデル手法の高精度化を図るとともに、次年度以降に実用的な断層モデル設定法を開発するために、既往の断層調査法と断層パラメータ評価法の調査・整理を行った。また、それらの成果をもとに、1923年関東地震の際の東京湾口部における地震動の推定を行った。
本研究は、谷状地盤における地震動特性を明らかにし、不整形地盤に建設されるダムなどの大規模構造物の設計用入力地震動の合理化・高度化に資することを目的としている。今年度は、ダム構造物を有する谷状地盤モデルの二次元地震応答解析を行い、入射角の影響について検討を行った。また、構造物を含めた実サイトの二次元地震応答解析を行い、観測記録との比較から解析の適用性等について検討を行った。検討結果から、谷状地盤の地震動特性を評価する際には、入射角を考慮する必要があることがわかった。また、実サイトの観測記録と解析結果には若干の差異が生じることから、その原因について考察した。
1964年の新潟地震以来、地震時における液状化被害が問題となっている。しかしながら、我が国で液状化現象を数値記録としてとらえたものは、新潟地震、兵庫県南部地震の強震観測記録等、極めて限定されている。本調査は、液状化対策を施した共同溝に加速度計、間隙水圧計、ひずみ計等を設置し、地震時の地盤及び共同溝本体の挙動を把握するものである。
10年度は、昨年度に引き続き、観測機器の維持点検を行うとともに、データの蓄積を行った。また、液状化時に共同溝に発生する応力を動的解析及び応答変位法を用いて算出し、検討を行った。
平成７年兵庫県南部地震では、液状化のみによる橋梁の被害は比較的軽微であったが、臨海部の埋立地盤においては地盤の液状化に伴う流動化が発生し、橋梁基礎に大きな変状が生じた事例がみられた。中部地方建設局管内においても伊勢湾沿岸の埋立て地、木曽三川の河口部等では、一度大地震が発生すれば、地盤の流動化が発生し、橋梁基礎に大きな被害をもたらすことが想定される。本調査は、流動化に対する橋梁基礎の安全性を確保するために、流動化対策工について検討することを目的とするものである。
本調査では、模型振動実験を行うことにより、流動化に伴う地盤の変位及び地盤流動対策工法の効果について検討した。