基礎研究室 ●平成10年度に実施した調査・試験・研究の成果概要

既設橋梁の基礎形式判別法に関する研究

　大地震などの橋梁基礎の損傷調査にあたっては、掘削による目視に比べて安価で簡便な非破壊検査の開発が求められている。また、既設基礎の耐震性能を評価する際に既設基礎構造物の調査が必要となるが、古い橋梁などでは図面等が残っていない場合がある。しかし、基礎の形状および損傷状況の判定基準においては確立されたものがない。そこで、基礎の損傷・形状調査手法を確立することを目的として本研究を実施した。
　10年度は、各調査手法の適用性を把握するために実橋梁等において現場試験を実施し、前年度までの調査結果とあわせて各調査手法の比較検討を行い、調査手法の判定基準を確立した。

大地震時における橋梁基礎と地盤との相互作用に関する試験調査（その１）

　橋梁基礎の地震時挙動は、基礎と地盤との間の荷重・強制変位の相互作用であり、合理的な耐震設計を行うには、地震時の基礎と地盤との相互作用の解明が不可欠である。本課題は、基礎の振動台実験・動的解析を行い、基礎および周辺地盤の地震時挙動を定量的に把握し、基礎と地盤との相互作用を考慮した耐震設計法確立に向けた検討をしようとするものである。
　９年度は、橋台の耐震設計法を確立するために必要な、地震時の土圧の評価法に着目し、橋台の模型振動台実験を行い、橋台たて壁の振動モード、地震時土圧に関する基礎的なデータを得るとともに地震時土圧の評価法における課題の整理を行った。
　10年度は、地盤変位の影響により地中深部で杭基礎が損傷した場合の基礎の安定性を調べる前段として、杭体に着目し、杭体の耐力低下領域まで数値的に追跡するためのモデル化について検討を行った。検討を行ったモデルは、軸力変動を受ける杭体の水平交番載荷試験結果を精度よく再現できた。

柱状体基礎の動的挙動を考慮した設計法に関する試験調査

　現行の道路橋示方書において、震度法あるいは地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度の標準値は、地盤種別および橋の設計振動単位に応じた固有周期を考慮して定めているが、これは基礎による影響を必ずしも正確に反映したものではない。また、固有周期の算定や動的解析を行う場合、基礎地盤の変形の影響は、基礎に対する地盤の弾性バネによりモデル化するのが一般的であり、地盤の非線形性を考慮する場合には、地盤のひずみレベルに応じた地盤バネを適切にモデル化する必要がある。しかし、深い剛体基礎および弾性体基礎（以下、柱状体基礎）の地震時の挙動には、基礎の剛性低下や基礎と地盤の動的相互作用の影響など未解明な部分が多く残っており、地盤バネの抵抗特性の非線形性を考慮したモデル化は困難である。本課題では、大地震時における合理的な柱状体基礎の設計法を確立するため、これらを解明しようとするものである。

橋梁基礎の洗掘対策技術に関する試験調査

　洪水時、橋脚周辺の河床が洗掘され、橋脚が沈下したり転倒する場合がある。洗掘に対する補修・補強を行うためには事前に洗掘状況を調査し、橋梁の安定性に与える影響の評価を行い、適切な対策を行わなければならない。また、場合によっては洪水時に通行止め等の措置をとらなければならないが、現状の調査手法では、洪水時の流速の速い状況下では調査が行えず、また洪水後の二次堆積物を透過して地盤を計測することは困難であった。そこで常時、洪水時を通して洗掘量を監視できる装置を開発する事を目的として研究を行った。
　10年度は、開発した洗掘監視装置の有効性を確認するため、実橋梁に装置の設置を行い実用性の確認を行った。

フーチングの設計及び補強方法に関する試験調査

　平成８年に改訂された道路橋示方書（以下、「道示」という）では、橋梁基礎の各部材に対しても地震時保有水平耐力法による設計が行われることとなった。フーチングの設計においても、これまで行った研究の成果を取り入れ、耐力を考慮した設計法が導入された。しかし、�@上側引張の場合のフーチングのせん断破壊の機構、また、�Aせん断補強鉄筋の効率的な配置方法についてはほとんど研究されておらず、これらについて実験・検討を行い、成果をフーチングの設計に反映させる必要がある。
　10年度は、前年度に引き続き上側引張の場合のフーチングのせん断に関して実験を実施し、この結果を基にせん断力に対する機構を確認するとともに、せん断耐力の予測手法について検討した。

超長大橋下部構造の設計・施工の合理化に関する試験調査

　現在検討されている新交通軸の一部を形成する超長大橋建設を実現するために必要な技術的課題の一つに大水深基礎の建設技術がある。これまでの検討の結果、明石海峡大橋で採用された設置ケーソン基礎を改良したツインタワー基礎や中空剛体基礎が現実可能な基礎形式と考えられるが、経費削減を図るためには革新的な基礎形式のコンセプトが求められている。また、技術的課題として、大規模水中鉄筋コンクリートの設計・施工技術の開発、外洋における施工効率の向上があげられており、断面のコンパクト化、施工合理化等も含め、コスト縮減に関する技術を開発する必要がある。
　10年度は、革新的な基礎形式及び合理的基礎構造の検討を行うとともに試設計により断面諸元、細部構造を設定した。また、提案した構造における構造・施工上の課題も整理した

橋梁基礎の補修・補強工法の検討

　小口径摩擦杭（マイクロパイル）とは、グラウンドアンカー工法等で用いられている小口径の削工技術や、グラウトの加圧注入技術を取り入れ、鋼管や異形鉄筋などを用いる小口径（φ300mm以下）の杭工法である。アメリカでは近年、マイクロパイルを既設橋梁基礎の耐震補強工法として用いる事例が増えつつある。マイクロパイルの特徴は、施工機械が小型であるため、上部空間や施工ヤードに制限がある場合でも施工可能であること、振動や騒音を最小限に抑えること等が挙げられる。よって、日本においても、基礎の耐震補強工法などに来たいされており、補強工事全体の経済性や施工性に優れた基礎補強が可能になると考えられている。そこで、マイクロパイルの試験施工、鉛直および水平交番載荷試験を実施し、小口径摩擦杭の支持力、変形特性に関する基礎的データを得た。