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高い耐震性と優れた経済性という二律背反事象を同時に実現する橋脚基礎構造の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K18144
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 地盤工学
研究機関北海道大学

研究代表者

磯部 公一  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452084)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード杭基礎 / 橋脚 / 耐震 / 損傷制御設計 / 振動台模型実験 / 数値解析 / 液状化 / 受動杭 / 履歴減衰 / 杭 / 地震 / 耐震性 / 振動台実験 / 損傷制御 / 耐震性能 / 上下部基礎工一体 / 杭と地盤の相互作用 / 地盤と構造物の相互作用 / ライフサイクルコスト
研究成果の概要

損傷制御設計を適用した新しい橋脚形式の鋼管集成橋脚に対し,基礎を合理化した杭基礎一体型鋼管集成橋脚を提案し,従来のフーチング形式と地震時挙動を比較することで構造成立性を検討した.杭基礎一体型では橋脚と基礎の剛性差の解消による柱基部のひずみの緩和,フーチングの省略による杭基礎の負担重量の軽減,ならびに地中梁の設置による杭体の応答ひずみや杭頭変位の抑制効果を有することを実証し,せん断パネルの塑性変形に伴うエネルギー吸収機能がより長く有効に働き,パネル降伏後も主部材に大きな残存耐力を保持するなど,特に軟弱地盤において優れた変形性能を有することを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

フーチングの省略と杭本数の削減による大胆なスリム化橋脚基礎構造は,高い耐震性と優れた経済性を同時に実現可能であることを明らかにした.特に,初期コストと地震ライフサイクルコストの両面から大幅なコスト縮減の達成が可能で,その経済的波及効果は大きい.また,当該構造の設計には,地上部と地中部を分離して設計していた従来設計手法とは異なり,上下部基礎工を一体で計算し,高精度に地盤と構造物の相互作用,地震時応答挙動を把握する必要があり,それを実現する高度な数値解析手法を確立した点は学術的・工学的にも大変意義深い.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Group effect on ultimate lateral resistance of piles against uniform ground movement2019

    • 著者名/発表者名
      Quang N. Pham, Satoru Ohtsuka, Koichi Isobe and Yutaka Fukumoto
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 59/5 号: 1 ページ: 27-40

    • DOI

      10.1016/j.sandf.2018.08.013

    • NAID

      120006950848

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 既設杭基礎の地盤改良併設による耐震補強技術2018

    • 著者名/発表者名
      磯部 公一,冨澤 幸一
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 1 ページ: 24-27

    • DOI

      10.2472/jsms.67.24

    • NAID

      130006315948

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 杭基礎一体型鋼管集成橋脚構造の周波数特性に関する数値解析的検討2017

    • 著者名/発表者名
      西井優,磯部公一,澤村康生,木村亮,杉山裕樹,篠原聖二,曽我恭匡
    • 雑誌名

      地盤工学会北海道支部技術報告集

      巻: 57 ページ: 231-240

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 火山灰質地盤における杭基礎の耐震補強技術に関する検討~液状化層の堆積状況の影響に関する遠心力模型実験~2017

    • 著者名/発表者名
      江川拓也,林 憲裕,冨澤幸一,磯部公一
    • 雑誌名

      地盤工学会北海道支部技術報告集

      巻: 57 ページ: 255-262

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 振動台模型実験による杭基礎一体型鋼管集成橋脚の耐震性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      磯部公一,澤村康生,杉山裕樹,篠原聖二,曽我恭匡,小林寛,木村亮
    • 雑誌名

      土木学会論文集C(地圏工学)

      巻: 72 号: 4 ページ: 327-338

    • DOI

      10.2208/jscejge.72.327

    • NAID

      130005285618

    • ISSN
      2185-6516
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 模型実験による押込・引抜双方向の複合荷重に対する小径スパイラル杭の支持力評価2019

    • 著者名/発表者名
      中川修一,磯部公一
    • 学会等名
      土木学会北海道支部平成30年度年次技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 複雑な地盤堆積環境における火山灰質土の液状化挙動に関する数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      門前史孝,磯部公一,江川拓也
    • 学会等名
      第59回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 押込・引抜双方向の複合荷重に対する小径スパイラル杭・斜杭の支持力評価法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      中川修平,磯部公一
    • 学会等名
      第59回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of the End Bearing Capacity of a single pile in layered ground using Rigid Plastic Finite Element Method with the non-linear strength property2019

    • 著者名/発表者名
      Hamidou Hamadoum,磯部公一,保科隆
    • 学会等名
      第59回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小径スパイラル杭の複合荷重に対する支持力評価法の模型試験による検証2018

    • 著者名/発表者名
      中川修平,山内稜,磯部公一
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Bearing capacity of an incompletely end-supported pile based on RPFEM2018

    • 著者名/発表者名
      Hamidou HAMADOUM,磯部公一
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 杭静的水平抵抗に及ぼす周辺体の剛性及び離隔の影響度2018

    • 著者名/発表者名
      冨澤幸一,磯部公一
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 振動台模型実験による種々の地盤のせん断剛性のひずみ依存性と過剰間隙水圧の影響評価2018

    • 著者名/発表者名
      磯部公一、西井優、畑中佑太、門前史孝
    • 学会等名
      第58回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 杭に作用する流動力と液状化地盤の残留強度に関する一考察2018

    • 著者名/発表者名
      門前史孝、磯部公一
    • 学会等名
      第58回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 杭基礎一体型鋼管集成橋脚構造の周波数特性に関する数値解析的検討2017

    • 著者名/発表者名
      西井 優,磯部公一,木村 亮,澤村康生,杉山裕樹,曽我恭匡,篠原聖二
    • 学会等名
      第57回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 発表場所
      北見工業大学(北見市)
    • 年月日
      2017-02-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 火山灰質地盤における杭基礎の耐震補強技術に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      江川拓也,林 憲裕,冨澤幸一,磯部公一
    • 学会等名
      第57回地盤工学会北海道支部技術報告会
    • 発表場所
      北見工業大学(北見市)
    • 年月日
      2017-02-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 三次元弾塑性有限要素解析による杭基礎一体型鋼管集成橋脚の耐震性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      磯部公一,西井優,澤村康生,木村亮,曽我恭匡,杉山裕樹,篠原聖二
    • 学会等名
      土木学会第71回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 鋼管集成橋脚の地震時応答特性に関する解析的評価2017

    • 著者名/発表者名
      曽我恭匡,杉山裕樹,篠原聖二,磯部公一,澤村康生,木村亮
    • 学会等名
      第20回性能に基づく橋梁等の耐震設計に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of seismic performance of a bridge column integrated by multiple steel pipes with directly-connected piles based on shaking table tests2017

    • 著者名/発表者名
      Isobe, K., Sawamura, Y., Kimura, M. and Soga, Y.
    • 学会等名
      19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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