2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on the mechanism of subgrade reaction of a reaction pile
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18K04352
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
菊池 喜昭 東京理科大学, 理工学部土木工学科, 教授 (40371760)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兵動 太一 富山県立大学, 工学部, 講師 (80749078)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 杭の横抵抗 / 地盤反力 / 受働抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力式混成提の港内側に鋼管杭を打設しその間に中詰を施すと防波堤の波力に対する抵抗を補強する効果がある（杭式補強防波堤）ことが知られている．これまでの研究で，本工法の効果は確認されているが，杭に作用する外力と杭に作用する地盤反力の関係を明確にすることが杭設計上必要となる．
本研究では，杭が地盤に押されて変形する問題を想定しているため，杭は地盤から分布荷重が作用し，また，分布荷重の形状によって杭のたわみのモードが変化するので，杭のたわみモードと地盤反力の関係を調べている．初めに，杭の前面側と背面側の地盤面の高さを変えて，背面側(地盤面が低い側)から水平力を作用させる実験をした．その結果，載荷高さが前面側の地盤面の高さに比べてかなり低い場合には，従来の地盤反力係数では地盤反力を推定できないことが明らかとなった．
土槽壁面の摩擦の影響が無視できない問題が大きいことがわかったため，研究の途中から，土槽壁面の影響が完全になくなる，アルミニウム棒積層体を地盤モデルとした実験を中心に行った．ここでは，前背面の地盤高の違いを一定に保って，同時に2か所の深さで載荷することで杭のたわみモードを変化させる実験をした．その結果，上下の載荷荷重の比率を変化させることで，杭の変形モードを自由に調節できることが明らかになったので，本来は分布荷重であるが，解析の簡便さを重視し，2深度で載荷し，その荷重比をコントロールする実験を中心に行った．その結果，各深度のたわみと地盤反力の関係は荷重比の違いによって大きく変化することが明らかとなった．地盤反力係数の深度分布をみると，上下の荷重比の違いに対して連続的に地盤反力係数分布が変化することが明らかとなった．
また，側面から，地盤の変形挙動を観察し，PIV解析を実施することで，杭の変形モードの変化によって，地盤の変形モードも大きく変わることを明らかにした．
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