Research project on the design method for bridges against floods
| Project/Area Number |
23K22848
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| Project/Area Number (Other) |
22H01578 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
伊津野 和行 立命館大学, 理工学部, 教授 (90168328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
里深 好文 立命館大学, 理工学部, 教授 (20215875)
野阪 克義 立命館大学, 理工学部, 教授 (50373105)
松村 政秀 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 教授 (60315976)
四井 早紀 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (60875897)
中谷 加奈 京都大学, 防災研究所, 教授 (80613801)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | 橋梁 / 設計 / 水害 / 土石流 / 防災 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の概要は，毎年のように発生する洪水や土石流による落橋や流失など，橋が水害により被災する事態が続いていることに対して，構造工学分野における水害対策を検討することである．洪水や土石流では水だけではなく，巨礫や土砂や流木などの漂流物が流されてきて橋に衝突したり桁下空間やトラス橋の構面を閉塞したりするが，これら漂流物に対する検討も遅れていることに対し，構造工学と水工学の両分野の研究者が共同で解決策を検討するものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，橋を洪水や土石流などの水害から守る手法を確立することである．
今年度はまず，令和2年7月豪雨において流失した球磨川に架かる橋について，流失に至った要因およびメカニズムを精査した．特に西瀬橋に関しては，建設当時の資料をもとに橋をモデル化し，公表されている水位計測データを用いて1次元河床変動解析によって洪水時の流況を求めて橋に作用する流体力を計算した．当該橋梁は2016年熊本地震で無被害だったものの，令和2年7月豪雨の際に桁の一部が流失する被害を受けた．そこで，熊本地震に対する地震応答解析を実施して支承に作用する力を計算することで，支承の耐力を推定した．その結果，令和2年7月豪雨の際には推定支承強度を上回る水平力が作用したものと結論づけることができた．さらに4主桁の斜橋を対象に，横荷重を受けた際の抵抗メカニズムについて解析的に検討した．ガセットプレートの腐食損傷により2次部材が欠損したケースに付いても検討し，どの2次部材の欠損が抵抗メカニズムへの影響が大きいかを明らかにした．
次に河川洪水流が超過洪水時に橋桁の流失に与える影響について調べるとともに，透過型砂防堰堤や遊砂地や霞堤を利用して支川から本川への流木の流出を抑制する手法について水路実験や数値シミュレーションを実施した．山地河川の橋を対象に，実験での流木濃度の時間的変化に着目して，流木が橋の閉塞に影響する指標を検討した．流木長や橋の形状により，短い単位時間当たりの流木濃度の変化やピーク値を用いることで平均的な流木濃度よりも閉塞・非閉塞の境界が判別しやすい場合がある一方，それ以外の流木塊の発生しやすさや安定性を考慮することが必要な場合があることも明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に予定していた検討は順調に完了し，研究成果を英文の査読論文として土木学会論文集に投稿して掲載されたのをはじめ，和文の査読論文も複数掲載された．コロナ禍で開催が心配されていた国際会議も実施されたため，研究成果をフランスでの国際会議で口頭発表することもできた．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の9月に発生した静岡県浜松市の二俣川にかかる嘯月橋の被害に関する資料を収集する．当該橋梁は台風15号で橋脚と橋桁が流失した．海外の研究者とも連携して，昨年度に発生した国外における橋の洪水被害情報も得る．洪水や土石流による支承破壊を考慮した数値解析を実施する．そして，水害用の落橋防止装置を設置する等，流失防止対策について検討する．橋梁に作用する流体力とその流体力による橋梁の変形，支承部の耐荷性能，異なる形式の連結構造に着目するとともに，水害に抵抗する際に欠かせない2次部材の維持管理における指針についても検討する．
また，漂流物によってトラス橋の構面が閉塞される状況についても検討する．支承破壊や河道閉塞を考慮できるモデルを用いた解析を実施する．現行の設計基準を満たす橋梁モデルを考え，洪水や土石流による作用に対する応答について解析する．種々の透過型砂防堰堤や遊砂地や霞堤を利用して支川から本川への流木の流出を抑制する手法について水路実験や数値シミュレーションにより検討する．船舶の錨用の鎖を利用した砂防構造物やブロック型の砂防構造物による流木や土砂の捕捉機能についても調べる．流木濃度などの流出過程の把握には機械学習による画像解析を用いるなど，解析の効率化を図り，より幅広い条件での検討を行い，閉塞に影響する要素の抽出を行う．
橋梁をライフラインの構成要素として考えた場合，緊急輸送道路は対地震・津波の検討が多く，洪水や土石流などに対する検討は十分でない．橋梁の対水害設計法を開発するために，緊急輸送道路・緊急輸送道路上の橋梁と被害の空間的な分析を行い，今後の緊急輸送道路・緊急輸送道路上の橋梁の在り方を検討する．
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
