基礎研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要| ＜構造橋梁部＞ |
基礎研究室
●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 ： 福井次郎、西谷雅弘、秋田直樹
現在、土木構造物基礎の代表的な設計基準である道路橋示方書では、基礎は特殊な場合を除き、良好な支持層に直接設置もしくは根入れさせることが設計の基本となっている。しかし、良好な支持層が容易に得られない場合、根入れが非常に深く大規模な基礎構造となり、工費・工期が増大する。このため、より合理的な基礎工法の開発が求められている。そこで、厚い軟弱層の上層部を固結材や補強材を用いて地盤改良を行い、その上面を基礎の支持地盤とする方法を開発できれば、工費・工期の軽減を図ることができると考えられる。本研究では、このような方法を現実化するために、適用できる地盤改良工法の支持力評価法等を開発することを目的としており、11年度は、設計法の現状を調査した。
研究期間：平11〜平14
担当者 ： 福井次郎、西谷雅弘、白戸真大
本研究は、橋梁基礎に対する耐震設計の自由度を高め、新しい技術や設計者の創意・工夫を反映することが可能な基準体系を導入するために、橋に要求される耐震性能を安全性、修復性、供用性の観点から明確にし、性能を照査する手法として国際基準となりつつある性能照査型設計法を導入することを目的とするものである。また、基礎の場合は荷重に対する抵抗要素に部材と地盤の両者を持つため、両者の材料の設計定数のばらつきをバランス良く部分安全係数に反映させる手法の開発を併せて行う。11年度は、現在の道路橋示方書の条文、解説を耐震性能の観点から分析、整理するとともに、海外における構造物の設計基準、規格における耐震性能や部分安全係数設計法や荷重抵抗係数設計法の書式に関して整理を行った。
研究期間：平11〜平13
担当者 ： 福井次郎、西谷雅弘、梅原剛、大下武志(施工研究室)、市村靖光(施工研究室)、井谷雅司(施工研究室)
兵庫県南部地震以後、既設構造物の耐震補強の必要性が高まっており、構造系全体の耐震性向上のためには、フーチング以下の基礎部の補強が不可欠である。しかしながら、新設基礎の場合と異なり桁下での作業となるため、施工が困難でコストも高額となるなどの課題を抱えている。そこで、本研究では桁下空間や近接構造物の影響が少ない効率的な補強工法の開発を目指している。11年度は、開発対象とした新工法（マイクロパイルなど５工法）による既設基礎の耐震補強効果を地震時保有水平耐力法により検証した。その結果、マイクロパイルによる補強では斜杭として用いるのが有効であること等がわかった。
研究期間：平11〜平12
担当者 ： 福井次郎、大越盛幸、梅原剛
近年、異常気象や流域の開発により、設計で想定している規模を超える大雨、洪水がしばしば生じている。このため、道路橋の橋脚が周辺の河床洗掘によって傾斜、沈下し通行止め等が生じている。洗掘を未然に防ぐためには、橋梁基礎に作用する洪水流や流木の影響を把握し橋脚周辺の河床移動メカニズムを解明し、洗掘を生じにくい橋脚構造等の検討を行う必要がある。
11年度は、洪水時に橋梁基礎に作用する流水圧、橋梁周辺の流速、橋脚前面の洗掘量を把握するため洗掘監視装置を設置し観測を行った。
研究期間：平９〜平12
担当者 ： 福井次郎、白戸真大、秋田直樹
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するものである。11年度は、9年度、10年度の結果に基づき大地震時の橋台の耐震設計法の検討、杭基礎に地盤震動変位が及ぼす影響について試算を行うとともに、新たに、入力の相互作用の効果として知られる有効入力動(基礎入力動)に関して、地盤の非線形性が大きくなるレベル2地震動下での特性を把握するための動的解析を行なった。
研究期間：平11〜平14
担当者 ： 福井次郎、貴志友基、秋田直樹
現在の道路橋示方書では、地震時の基礎の動的な支持力や地盤バネ等は、動的ではなく静的な試験結果を基に設定されている。また、動的な載荷試験を行った場合でも、一度、静的な極限支持力を求めたうえで地震時の許容支持力を求めている。しかし、常時と地震時とでは載荷速度が異なり、地盤の挙動も異なっていると考えられる。本調査は、地震時の基礎の支持力や地盤バネ等を動的載荷試験あるいは急速載荷試験から直接評価する手法、および既往の静的試験結果から載荷速度の影響を考慮して地震時の挙動を評価する手法を開発することを目的としており、11年度は、模型杭を用いて鉛直載荷実験を行い、載荷速度の影響を確認した。
研究期間：平８〜平11
担当者 ： 福井次郎、貴志友基、白戸真大
現行の道路橋示方書における震度法あるいは地震時保有水平耐力法は、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設計水平震度を定めているが、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、動的解析によって橋全体の耐震性能を照査する際の基礎の非線形挙動を考慮した地盤の集約バネモデルは示されていない。本調査では、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、深い剛体基礎および弾性体基礎の地震時の剛性低下や地盤バネの抵抗特性の非線形性などを振動台実験などにより解明し、設計法を構築しようとするものであり、11年度は、10年度に行ったケーソン基礎模型の振動台実験のデータをもとに、地盤とケーソンの挙動を分析した。
研究期間：平10〜平８
担当者 ： 福井次郎、貴志友基、大越盛幸
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挙げられており、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。
11年度は、鋼製主塔と下部構造との結合部について、コンパクトで合理的な結合方法を提案するとともに、その設計法の妥当性を検証した。
研究期間：平11〜平12
担当者 ： 福井次郎、大越盛幸、梅原剛
兵庫県南部地震以降、橋梁基礎の設計地震力が増大した。フーチングに関しては、地震時の引抜き杭からの引張力によりフーチング上面が引張りとなる場合がある。この場合の曲げ、せん断耐力の合理的な算定法は確立されていない。本研究では、杭基礎を持つ橋脚柱・フーチング一体模型の載荷実験を行い、上側が引張りとなるフーチングの破壊挙動を調べた。実験ケースは４ケースあり、２ケースは曲げ破壊挙動、残りの２ケースはせん断破壊挙動を調べるものである。実験の結果、上面側が主鉄筋となる場合でも、最大荷重時にフーチングは全幅で曲げに抵抗すること、また、せん断に関しては上面側引張りの場合でもタイドアーチ的な耐荷機構であること等が分かった。