2016 Fiscal Year Research-status Report
鋼製橋脚を有する免震橋の破壊解析と想定外地震のための危機耐性評価法の開発
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16K18136
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
党 紀 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60623535)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 鋼製橋脚 / 免震ゴム支承 / 危機耐性 / 復元力モデル / 漸増動的解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
橋梁等の耐震設計は今まで，想定レベルの地震に対し，構造物が耐力低下までの応答変位が生じないように，設計の便宜を優先して，具体的な破壊分析は必要としていない．近年の大地震などの自然災害の発生を受け，防災能力を向上するために，世界各国の耐震設計に新たな知見を盛り込めるように様々な努力が行われている．しかし，1995年の兵庫県南部地震や2011年の東北地方太平洋沖地震などの想定外地震の発生をきっかけにして，従来の安全性と復旧性に対して，想定外地震が発生しても壊滅的な状態（危機）に陥りにくいという危機耐性の概念が検討されている．
日本の耐震設計は，従来の想定した地震動のみ安全の義務を有することから，さまざまの未然を防ぐことができるように進化している．想定外地震動を受ける免震橋の危機耐性を評価する手法の開発を目指して，危機耐性評価のための数値解析手法の検証と橋梁解析モデルの構築が重要である．
今年度では，免震ゴム支承のために提案した修正Park-Wenモデルの検証について，高減衰ゴム支承の縮小試験体を用いた繰り返し載荷実験および神戸地震動を用いたハイブリッドシミュレーション実験で得られた結果と解析で得られた結果を比較することによって，提案手法の妥当性を検証した．その主な結果として，復元力モデルの実験結果再現精度を示す指標である寄与率に着目すると，他の復元力モデルでの0.9未満に対し，修正Park-Wenモデルは0.95以上と高い寄与率を示している．
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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
予想した断面の一部破壊による累積の損傷現象はほとんど起こらず，ゴム支承の破壊は基本的に突然破壊となっている．など鉛入りゴム支承では鉛が破壊時に飛び出しなどの現象も起きまして，ゴム破壊が起こる前に鉛が繰り返し載荷により先に寸断したと思われる．したがって，破壊履歴則として，繰り返しを考慮せず，ひずみ限界を越えると復元力が急低下するものとした．ただし，同じ断面構成した試験体でも，異なる破壊ひずみとなる現象も見られて，破壊限界のばらつきが大きいことが考えられる．ゴム支承の破壊が橋全体に及ぼす影響を分析するために，その不確定性を考慮する必要があると思われる．今後の解析では，例えば全橋の支承のうちに、破壊ひずみを一定の確率分布に従って乱数で生成し，地震応答解析と漸増動的解析を行う必要があると思われる．
一方鋼製橋脚の実験で得られた破壊までのハイブリッドシミュレーション実験結果と提案した曲線近似履歴モデルと高度な一致が見られた．鋼製橋脚の局部座屈による劣化域では従来のモデルより細かく再現できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
これからは，免震ゴム支承の修正Park-Wenと鋼製橋脚の曲線近似モデルを両方用いて，免震鋼製橋脚系橋梁の非線形地震応答解析モデルを構築する．構造モデルに大量の地震動を入力し，漸増動的解析(IDA)より，構造物が倒壊や落橋するなどの動的破壊まで耐えられた地震動強さと落橋ケースと倒壊ケースのそれぞれの発生確率を解明する．
次に，橋梁の危機耐性を定量的に評価する方法を検討する．危機耐性とは，構造物またその一部が破壊しても，構造全体が長期間にわたって機能を喪失するという壊滅的な状態にならないよう，危険性に対し，耐えられる能力と定義する．そのため，鋼製橋脚を有する免震橋の試算例を用い，実用化できる指標を提案する．
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| Causes of Carryover |
出張旅費などの立替払いの精算中の部分もあり，残りは数千円程度．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
資料印刷代などとして使用する予定．
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