Clarification of the mechanism of residual bearing capacity of a river bridge foundation caused by settlement and incline due to scouring
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20K04687
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
西岡 英俊 中央大学, 理工学部, 教授 (50450747)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 洗掘 / 豪雨災害対策 / 直接基礎 / 河川橋梁 / 再供用可否診断 / 局所洗堀 / 極限支持力 / 内部侵食 / 地盤ばね定数 |
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| Outline of Research at the Start |
昨今の豪雨・台風災害の激甚化に伴い，河川を渡る鉄道橋や道路橋の基礎（地上部分の重さを地盤に伝える部位）が洗堀（洪水によって河底の土砂が流出する現象）によって被害を受ける事例が増加している。洪水発生後に速やかに橋の利用を再開するためには，洗堀被害を受けた橋の基礎の残された抵抗力（残存支持力）がどのようなメカニズムで発現するかを解明することが求められる。本研究では，基礎周辺の地盤の状況をアルミ棒で模擬した模型実験を体系的に行うことで，このメカニズムを明らかとする。この成果は，橋の利用再開可否を早期に判断する技術基準策定に活用できるなど，交通物流網のレジリエンス向上に大きく貢献するものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨今の豪雨・台風災害の激甚化に伴い，河川を渡る道路橋や鉄道橋の基礎が洗堀により被害を受ける事例が増加している。これらの被害の中には，残留沈下・傾斜を生じて交通機能障害を生じたものの，完全な倒壊には至らず被災基礎を再供用することで早期に機能回復できた事例もある。本研究では，河川橋梁基礎が洗堀により沈下・傾斜の被害を受けた場合を対象に，再供用に必要とされる残存支持力がどのようなメカニズムで発現するのかを解明することを目的としている。
本研究では，異なる径のアルミ棒を混合して積み上げたものを模型地盤とする「アルミ棒積層試験装置」を用いた。具体的には，まず，被災前を想定して模型地盤を構築して基礎を設置し，鉛直荷重を漸増載荷して荷重変位関係および被災前の支持力を求めた。その後，再度同一条件で模型地盤を構築し，基礎を設置して死荷重を作用させた。この状態で洗堀を模擬して一部のアルミ棒を抜き取り，基礎に残留変位を生じさせる。ここから載荷を行って荷重変位関係および残存支持力を求めた。
2021年度は，基礎底面の地盤中の細粒分が流出する内部侵食状態を模擬して，粒径が小さいアルミ棒を抜き取った実験を実施した。その結果，流出した土粒子の体積の増加に伴って被災後の残留変位量が大きくなるものの，再供用時の極限支持力自体の低下はほとんど生じないことが確認された。また，2020年度に実施した局所洗掘状態に比べると残留傾斜が生じにくいことが明らかとなった。この結果から，実際に被災して大きな残留沈下量を生じた場合でも，残留傾斜が小さい場合には，内部侵食により被災したものと想定され，再供用時に必要な残存支持力を有しており，ジャッキアップ程度の簡易補修で早期に供用再開が可能であることが示唆された。
また，2021年5月に被災した岐阜県芋生茂橋の現地調査を行った。
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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（2020年度）とは異なる荷重条件を再現できる実験手法を2年目（2021年度）で確立することができた。
また，当初計画通り，底面の荷重分布を計測可能な実験装置を新たに製造した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り，2021年度に製造した底面の荷重分布を計測可能な実験装置を用いて，類似の実験条件での実験を実施し，洗堀後の底面反力の発現状況に着目した考察を行っていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
