2022 Fiscal Year Research-status Report

Retrofitting prioritization of bridges based on the resilience for enhancing regional disaster prevention

Research Project

Project/Area Number	21K14235
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	石橋寛樹日本大学, 工学部, 助教 (80843979)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2026-03-31
Keywords	地震動強度 / 空間相関特性 / 橋梁 / 道路ネットワーク / 強震観測記録
Outline of Annual Research Achievements	本研究の最終目的は，任意の地域における地震動強度の空間分布を決定する空間相関特性の評価手法，および，それを活用したモンテカルロシミュレーションに基づく，道路ネットワークのリスク・レジリエンス評価と，道路構造物の補強優先度判定手法を提示することである．本研究により，将来の地震を対象に，確率論的アプローチによる実現象を捉えた地震動強度分布の予測と，それに対する構造物の被害分布推定，および道路ネットワークのリスク・レジリエンス評価が可能になる．さらに，補強優先度判定という，リスク・レジリエンスを定量的に表す指標の具体的な活用方法を明示することができる．地震動強度には空間的な相関があり，地震や被災想定地域の特性に応じた空間相関特性を定量的に扱うことで，地震後における観測点間の地震動強度の補間・予測や，将来の地震に対するハザード評価，さらには，経済的損失等のリスク評価の精緻化が可能になる．2022(R4)年度では，昨年度の研究成果である，日本全国における地震動強度の空間相関特性（すなわち，地震動強度の相関距離）の推定結果を基に，日本海溝沿いの地震（以下，日本海溝地震）の発生を想定し，東北地方の沿岸部に位置する橋梁および道路ネットワークの被害推定を実施した．加えて，橋梁被害に伴う道路寸断を考慮した，地震後における道路ネットワークの任意の2地点間における接続性評価手法を構築した．結果として，地震後の道路ネットワークの接続性を予測する上で，地震動強度の空間相関特性を適切に考慮することが重要であることが示された．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究の研究フェーズは，(i)地震動強度の空間相関特性の推定，(ii)対象地域の空間相関特性に基づく確率論的手法による地震動強度の空間分布の生成，(iii)構造物の脆弱性評価（地震フラジリティ評価），(iv)解析対象とする道路ネットワーク内に位置する構造物の信頼性評価（損傷確率の推定），(v)地震後の道路ネットワークの交通機能（交通量や交通速度）の評価，(vi)道路ネットワークのリスク・レジリエンス評価，および，(vii)構造物の補強優先度判定，に大きく区分される．フェーズ(i)および(ii)は，2021(R3)年度に達成しており，地域や地震タイプが異なる条件下での地震動強度の空間相関特性を評価することができた．複数の地域に対して空間相関特性を評価できた点は大きな進捗である．2022(R4)年度は，フェーズ(iii)・(iv)およびフェーズ(v)の途中まで進めることができた．日本海溝地震に対する防災対策が急がれる東北地方沿岸部を対象に，日本海溝地震により想定される橋梁群の被害分布予測，および，橋梁の損壊を考慮した道路ネットワークの接続性評価を行った．得られた知見として，地震動強度の空間相関特性を考慮することで，地震後の道路ネットワークの接続性を精緻に評価できることが示され，本研究課題の社会的意義を明示することができた．
Strategy for Future Research Activity	2023年度(R5)年度は，「現在までの進捗状況」で上述したフェーズ(v)を達成するとともに，その解析対象地域の拡大や解析精度のブラッシュアップを図る．2022(R4)年度では，地震動強度の空間相関特性を考慮した地震後における道路ネットワークの接続性評価手法まで構築することができたが，接続性の低下に伴う社会影響まで評価できておらず，これを可能にする評価手法の構築を目指す．現時点での研究方策として，各道路の交通量データを新たに考慮し，地震前後での交通量の変化量を推定するとともに，道路ネットワーク内の構造物（主に橋梁で検討している）の被害分布推定結果に基づく，各構造物の復旧費用および復旧時間を評価することで，種々の社会影響を統合的に推定していく予定である．各フェーズを一貫して行うために，地理情報システム(GIS)を用いた各種データの一元管理を行う．本研究では，種々の不確定性を考慮したモンテカルロシミュレーションを実施するため，各フェーズの計算コストは大きくなるが，ワークステーションの購入等を進めることで対応できる見込みである． 2024(R6)年度以降は，各橋梁の損傷による交通機能の低下に基づくリスク・レジリエンス評価へと発展させていく．各フェーズで，実情に近いデータの収集・整理が課題になると考えられるため，年度によらず，データ整備の観点から継続した取り組みを進めていく．
Causes of Carryover	コロナ禍の影響により，参加した国際会議（ドイツ）がオンライン開催となったため．予算の使用計画として，国際会議・国内学会への参加費や旅費，論文掲載費への使用を検討している．本科研費の申請時では予想できなかった円安の影響により，国際会議への参加に要する費用が増加するが，昨年度の繰越金により補填することで対応する．