耐震研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要 | ＜耐震技術研究センター＞ |
耐震研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
研究期間：平11～平13
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎、西田秀明
従来の耐震設計法では、地震力が橋軸方向および橋軸直角方向に別々に作用するものと仮定して耐震設計を行ってきたが、実際には地震力は３次元的に作用することから構造物は複雑な挙動を示す。また、海外の耐震基準やＩＳＯの耐震基準(案)では水平２方向の地震力を合成させて耐震設計する方法が検討されており、我が国においても早急に構造物への地震動の入力方向の影響を明らかにし耐震設計基準への反映の必要性について検討することが必要とされる。平成11年度は、矩形橋脚を対象とし、(1)地震動の入力方向を変化させた場合と、(2)二方向同時入力した場合と一方向ずつ入力したものを合成した場合の耐力・変形性能の解析的検討、および断面対角線方向の載荷実験を行った。
研究期間：平７～平11
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎
橋梁構造物は震災復旧に重要な役割を担うため、被災しにくくかつ修復が容易な構造物であることが望ましい。ここでは近年開発がめざましいインテリジェント材料（自己診断材料、自己修復材料）を活用し、震後に容易に被害状況を診断でき、さらに復旧が容易なインテリジェント耐震構造技術の開発を行うことを目的とした研究を行う。平成11年度は、自己診断機能に優れるTRIP鋼に着目し、TRIP鋼を補強鉄筋として用いたコンクリート構造の載荷実験を通して、TRIP鋼鉄筋を用いた鉄筋コンクリート部材の損傷診断特性を把握した。
研究期間：平11～平14
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎、星隈順一、大住道生
現行の道路橋示方書は、設計法を詳細に規定した仕様規定型の構成となっているが、このことが設計の自由度を抑制する結果となり、新しい技術の開発導入や建設コスト縮減、ＶＥ制度の普及推進が図りにくくなっていうことが問題となっている。このような背景から、設計の自由度を高め、設計者の創意・工夫を出来るだけ反映することが出来るような設計規準体系の導入が強く求められている。そこで、本研究では構造物に要求される性能を明確にし、要求性能を設計に反映させるための限界状態を設定するとともに、部分安全係数法による耐震性能の照査式を導入し、次世代型の耐震設計規準の整備を行うことを目的とする。11年度は、道路橋示方書Ⅴ耐震設計編の設計体系の階層化を行い、橋に要求される耐震性能を明確にするとともに、耐震性能を満足する限界性能について検討を行った。
研究期間：平11～平13
担当者 ： 運上茂樹、星隈順一、長屋和宏
橋梁の耐震設計では、大きな地震力に対しては、部材にある程度の損傷を許容しながらエネルギーを吸収する考え方が広く適用されている。その一方で、地震後における修復のしやすさという観点からは、生じる損傷の程度をできる限り低く抑え、修復のしやすい構造形式であることが望ましい。そこで、本研究では、修復性に優れた新しい橋脚構造の開発を目的としている。11年度は、鉄筋コンクリート橋脚の破壊メカニズムを踏まえ、鉄筋の配筋方法に着目して橋脚に生じる損傷を抑える構造形式の考案を行うとともに、その有効性を実験により検討した。また、残留変位の抑制を目的として、２次剛性を大きくすることができる新しい橋脚構造の提案を行い、変動軸力下における破壊特性の解明を京都大学工学部に委託するとともに、当大学が保有する特殊実験装置を用いた耐震破壊実験を用いてその検討を行った。
研究期間：平10～平14
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎、長屋和宏
兵庫県南部地震における教訓を将来の地震被災時の復旧活動に生かすために、地震被災の調査から復旧までの一連の震災復旧技術を整理し、合理的な震災復旧技術の開発を行う必要がある。耐震補強技術については、兵庫県南部地震以降、鋼板巻立て工法等構造物の変形性能を高める工法が用いられているが、さらに迅速かつ施工性の容易な復旧・補強技術が求められている。これらの背景のもと、平成11年度は、兵庫県南部地震において用いられた被災調査技術、応急対策技術、本復旧技術を整理し、事例集としてとりまとめた。また、耐震補強技術に関して、ラーメン橋脚梁部の補強法に関する実験的検討を行った。
研究期間：平７～平11
担当者 ： 運上茂樹、林昌弘、長屋和宏
現在道路橋示方書では、鉄筋コンクリート橋脚や鋼製橋脚については部材の非線形域の特性を考慮した地震時保有水平耐力法により耐震設計することとされている。コンクリートを充填した鋼管柱や鉄骨鉄筋コンクリートなどの鋼とコンクリートを合成した構造については鋼とコンクリートの両者の利点を兼ねることが可能となり、耐震設計上も高強度、高じん性の構造を設計することも可能と考えられる。しかしながら、これらの合成構造の動的耐力や変形性能、地震時の挙動については、まだ十分に明らかにされていないのが実情である。本研究は、合成構造における模型供試体を用いた繰り返し載荷実験データの蓄積を図り、荷重－変位特性の推定手法を検討し、合成構造の耐震設計法を確立することを目的とする。
11年度は鉄骨鉄筋コンクリート柱の交番繰り返し載荷実験を行い、合成構造の動的耐力、変形性能を検討した。実験のパラメータとしては、模型供試体におけるせん断支間比とし、これらが動的耐力、変形性能に及ぼす影響を検討した。その結果、合成構造橋脚における帯鉄筋、主鋼材、連結鋼材のせん断耐力に及ぼす影響が明らかとなった。また、これまでの載荷実験データをとりまとめ、合成構造の水平耐力－水平変位関係の推定手法を検討し、合成構造橋脚の設計手法としてとりまとめた。本成果は平成12年度に予定されている道路橋示方書の改訂に反映する予定である。
研究期間：平９～平13
担当者 ： 運上茂樹、近藤益央、林昌弘
平成8年道路橋示方書に大規模な地震に対する耐震設計法が示されたが、鉄筋コンクリート橋脚や鋼製橋脚の動的耐力や変形性能の評価法、変形性能と地震動の特性との関係、帯鉄筋の配筋細目等については、これまでの研究成果のみではまだ十分とはいえず未解明な点も残っている。鉄筋コンクリート橋脚及び鋼製橋脚の地震時限界状態の評価法の高度化を目的に、11年度は矩形断面の鉄筋コンクリート橋脚の座屈長及び軸方向鉄筋の伸び出し量について検討を行い、塑性ヒンジ領域の推定式及び伸び出し量の推定式を提案し、それぞれの妥当性について実験結果との比較を行った。鋼製橋脚については、有限要素解析を行い、終局変位と終局ひずみに関して実験データとの比較検討を行った。
研究期間：平８～平12
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎、西田秀明
兵庫県南部地震の被災教訓として、橋梁全体系を考慮した設計法確立の必要性が指摘された。したがって、構造部材別に行われる現行の道路橋の耐震設計から、基礎-橋脚-支承と橋梁システム全体として耐震安全性を照査する設計法の開発が必要とされている。平成11年度は、免震橋梁を対象にし、モンテカルロシミュレーションを用いて、部材耐力や剛性のばらつきを考慮した場合における橋梁システムの地震時挙動の変化、および、部材非線形性の集中度の変化に着目した橋梁システムの信頼性評価を行った。
研究期間：平10～平13
担当者 ： 運上茂樹、星隈順一、大住道生
兵庫県南部地震以降、土木構造物の耐震設計法が地震時限界状態設計法へと移行していく趨勢にある中、地中構造物の耐震設計では、地盤の非線形応答特性、構造物の非線形応答時における耐力の評価等、地震時限界状態設計法において必要不可欠な指標の評価手法に関する研究が十分ではない。大規模地震に対する地中構造物の安全性を適切に評価するためにも、地震時限界状態設計法の確立が求められている。
11年度は地盤厚、地盤の初期剛性、入力地震動レベルを考慮した地盤の地震時最大変位の推定方法を提案するとともに、地中構造物の非線形応答を考慮した地震時変形性能についてパラメトリックスタディーを行い、地中構造物の簡易な耐震性評価手法を検討した。
研究期間：平10～平14
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎、林昌弘、長屋和宏
長大橋梁の耐震安全性を高めつつコスト縮減を図るためには、長大橋梁の地震時限界状態を明らかにし、大規模地震時における挙動及びその評価法を確立する必要がある。平成11年度はコンクリート製主塔の時刻歴動的解析により地震時挙動特性について検討を行った。その結果、今回の地震入力に対して、橋軸方向については全ての部材が降伏モ－メント以下であり、より大きな地震入力を考慮する場合には主塔基部および水平梁において耐震設計上の条件が厳しくなる可能性があること、また橋軸直角方向については、主塔部材は降伏モ－メント以下であり、水平梁部材は降伏モ－メントを越えるものの最大でも降伏曲率の２倍程度と降伏を少しこえた程度であり、終局には至らないことがわかった。
研究期間：平11
担当者 ： 運上茂樹、足立幸郎、星隈順一、近藤益央、大住道生
現行の道路橋示方書は、設計法を詳細に規定した仕様規定型の構成となっているが、このことが設計の自由度を抑制する結果となり、新しい技術の開発導入や建設コスト縮減、VE制度の普及推進の障壁となっていることが問題となっている。このような背景から、設計の自由度を高め、設計者の創意・工夫をできるだけ反映することができるような性能規定型設計基準体系の導入が図られている。性能規定型設計基準体系を確立するためには、性能規定型に有効な基準体系について検討するとともに、現行の各設計照査手法の適用範囲をより広範、強固にし、同時に現行とは異なる設計照査手法についての検討を深める必要がある。
そこで、本調査では、信頼性理論に基づく部分安全係数に関する他基準の調査と部分安全係数の設定法に関する検討、地震時動水圧の評価法、断層変位型地震に対する耐震設計法の検討、等価線形化法を用いた性能照査法に関する検討を行った。道路橋の耐震設計法を説明するための技術VTRを作成した。