既設土構造物の高耐震補強と高耐震環境適合土構造物建設への補強土工法の高度化利用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13852011
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 龍岡 文夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111565)
• 研究分担者: 内村 太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (60292885) ; 古関 潤一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30272511) ; 東畑 郁生 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20155500) ; 田中 忠治 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70167500)
• キーワード: 土構造物の耐震性 / 既設構造物の耐震補強 / ジオテキスタイル / 補強土構造物 / プレロード / プレストレス / 非線形三要素モデル / 変形シミュレーション

研究概要

免震構造物としてのジオテキスタイル補強土盛土の機能を、小型模型の振動台実験により検討した。模型の固有振動数と入力振動数の比を大幅に変化させて、共振状態の回避法、共振状態になった場合の破壊防止法を実験的に検討した。タイロッドとプレロード・プレストレス、ラチェットの機能を検証した。免震構造物としての設計法の基本を提案した。
ジオテキスタイル補強盛土構造物の常時変形特性を、小型模型の天場に帯基礎を設置して載荷試験を行い検討した。金属製の補強材も用いて、補強材の剛性と粘性の影響を検討した。変形の時間依存性を検証するために、単調載荷試験の途中で載荷速度を急変する試験、荷重保持試験、繰返し載荷試験を実施した。また、プレロードとプレストレスの効果も実証した。これらの現象を理論的に検討して、実験結果をFEMで予測できることを示した。ジオテキスタイルで補強された砂模型の載荷試験を行い、その結果の砂とジオテキスタイルの弾塑粘性構成モデルに基づく弾塑粘性FME解析を行った。その結果、補強土構造物に加わる荷重が一定でもジオテキスタイルの引張り力は時間とともに減少しクリープ破断の可能性は非常に小さくなることを示した。ジオテキスタイルが持続荷重及び繰返し載荷を受けるときの変形強度特性を、各種のジオテキスタイル補強材も用いた引張り試験を系統的に行って検討した。異なる一定のひずみ速度での単調載荷、単調載荷の途中でのひずみ速度の急速変化試験、荷重保持試験、異なる周波数と荷重振幅での繰返し載荷を行い、これら全ての実験結果は単一の非線形レオロージモデルによって予測できることを示した。繰返し載荷中に生じる残留ひずみに対する材料粘性の影響を明らかにして、その予測手法を開発した。
都市部で大量に発生しているコンクリート廃材を補強土構造物の盛土材料としての利用可能性を、系統的な三軸圧縮試験を行うことによって検討した。材料粘性と繰返し載荷に対する変形特性を詳細に検討するとともに、他の盛土材料との物性の比較検討を行い、盛土材としての力学的な優位性を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Tatsuoka, F., Di Benedetto, H., Nishi, T.: "A framework for modelling of the time effects on the stress-strain behaviour of geomaterials"Deformation Characteristics of Geomaterials, Di Benedetto et al. (eds). 1135-1143 (2003)
• [文献書誌] Uchimura, T., Tateyama, M., Tanaka, I., Tatsuoka, F.: "Performance of a preloaded-prestressed geogrid-reinforced soil pier for a railway bridge"Soils and Foundations. Vol.43,No.6. 155-171 (2003)
• [文献書誌] 龍岡文夫, 平川大貴, Warat KONGKITKUL, 内村太郎: "ジオテキスタイルのクリープ変形と引張り強度に対するクリープ補正係数についての考察"ジオシンセティックス論文集. Vol.18. 167-174 (2003)
• [文献書誌] 平川大貴, 高岡秀明, 龍岡文夫, 内村太郎: "ジオテキスタイル補強土擁壁の変形特性に対する材料粘性の影響"ジオシンセティックス論文集. Vol.18. 175-182 (2003)
• [文献書誌] 倉持裕子, 古谷明寿, 内村太郎, 龍岡文夫: "免震基礎としてのPLPS補強盛土の性能に関わる条件"ジオシンセティックス論文集. Vol.18. 259-266 (2003)
• [文献書誌] Kongkitkul, W., Hirakawa, D., Tatsuoka, F., Uchimura, T.: "Simulation of cyclic loading tests on geosynthetic reinforcement"ジオシンセティックス論文集. Vol.18. 183-190 (2003)