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2016 年度 実績報告書

高経年化インフラ社会における先進的パイプライン耐震アセスメント解析手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K12489
研究機関名古屋大学

研究代表者

北野 哲司  名古屋大学, 減災連携研究センター, 寄附研究部門教授 (90644849)

研究分担者 野中 俊宏  名古屋大学, 減災連携研究センター, 寄附研究部門助教 (40644852)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード埋設管 / 地盤拘束力 / 土槽実験 / 数値解析 / 触覚センサー / 管周方向土圧分布 / 土圧 / パイプライン
研究実績の概要

現行の埋設管耐震設計指針では埋設管の管軸直角方向の地盤拘束力を管周の全ての位置で同一の値に設定している。しかし、実際には管周の地盤拘束力は各周方向の位置で異なる値を示すと考えられる。そこで本研究では実規模土槽を用いた鋼管水平方向牽引実験を行い、埋設管表面に作用する土圧を先進的な“触覚センサー”を用いて測定すると共に、この実験の再現数値解析を実施した。その結果、埋設管を水平に牽引すると管は水平移動すると共に上方にも移動すること、および、管周に作用する土圧の値は水平方向成分も鉛直方向成分も管の表面の上半分よりも下半分の方が大きくなることを明らかにした。再現数値解析においても、同様な現象が確認されている。
また、既往地震において、盛土道路の斜面が崩落し、埋設管が露出する事例が報告されている。そこで、「FEM-SPH解析手法」を用いて、盛土道路の斜面崩壊が埋設管に与える影響確認を試みてきた。一般的なFEM解析では、斜面崩壊を再現できないが、FEM-SPH解析手法を用いると、斜面崩壊過程を解析することができると共に、埋設管への影響も評価できることが、これまでの研究代表者の研究から確認されている。そこで実験土槽を用いた鋼管引上げ実験を行い、その実験結果とFEM-SPH解析手法での解析結果を比較することにより解析精度の検証を行った。その結果、FEM-SPH解析では、地表面の隆起領域、その領域での経時変化、ピーク荷重値を再現することができた。また、一般的なFEM解析で再現が困難であるピーク荷重以降の土圧減少推移もFEM-SPH解析手法では大凡再現できた。更に、鋼管周りの土砂の管下空間への移動・落下、引上げ時における鋼管上部表面に残存する山形状土塊もシミュレートすることができた。これ等は非常に革新的な研究成果である。
平成28年度は、論文4件、学会発表・招待講演6件、図書1件であった。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Numerical Studies of the Effect of Slope Failure on a Buried Pipeline by a Hybrid Analysis Using SPH and FEM2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kitano, S. Fujita, H. Ogura and A. Suganuma
    • 雑誌名

      16th World Conference on Earthquake Engineering

      巻: - ページ: No.614

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 鋼管鉛直引上げ土槽実験によるFEM-SPH解析手法の精度検証2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司、坂上貴士、伊藤文樹
    • 雑誌名

      第44回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集

      巻: - ページ: I-38

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 埋設管に作用する地盤拘束力の管周方向分布に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司、小倉均、坂上貴士、保井基良
    • 雑誌名

      平成29年度土木学会全国大会 第72回年次学術講演会概要集

      巻: - ページ: 印刷中

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analyses of the Failure of an Embankment Slope and Its Influence on the Pipeline Installed in that Embankment Slope2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Kitano, Shusuke Fujita. Hitoshi Ogura, and Atsushi Suganuma
    • 雑誌名

      ASCE Pipelines Conference 2016

      巻: - ページ: 1454~1463

    • DOI

      10.1061/9780784479957.135

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 埋設管に作用する地盤拘束力の管周方向分布に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司
    • 学会等名
      平成29年度土木学会全国大会 第72回年次学術講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市西区)
    • 年月日
      2017-09-11 – 2017-09-13
  • [学会発表] 最近の自然災害における管路・施設被害の分析と管路ネットワーク構築の展望2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司
    • 学会等名
      配水用ポリエチレンパイプシステム協会主催水道講演会
    • 発表場所
      栃木県産業会館(栃木県宇都宮市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 鋼管鉛直引上げ土槽実験によるFEM-SPH解析手法の精度検証2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司
    • 学会等名
      第44回土木学会関東支部技術研究発表会
    • 発表場所
      埼玉大学(埼玉県さいたま市桜区)
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-07
  • [学会発表] 自然災害での被害を見極め、ライフラインの礎を俯瞰的・微視的に築く!2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司
    • 学会等名
      JFEエンジニアリング株式会社 パイプライン技術部会
    • 発表場所
      JFEエンジニアリング株式会社(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-01-23 – 2017-01-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Studies of the Effect of Slope Failure on a Buried Pipeline by a Hybrid Analysis Using SPH and FEM2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Kitano
    • 学会等名
      世界地震工学会
    • 発表場所
      Santiago, Chile
    • 年月日
      2017-01-09 – 2017-01-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Analyses of the Failure of an Embankment Slope and Its Influence on the Pipeline Installed in that Embankment Slope2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Kitano
    • 学会等名
      American Society of Civil Engineers
    • 発表場所
      Kansas City, USA
    • 年月日
      2016-07-19 – 2016-07-19
    • 国際学会
  • [図書] ライフライン地盤防災寄附研究部門 平成28年度調査研究・活動報告書(ISSN 2189-4671、国会図書館納本済み)2017

    • 著者名/発表者名
      北野哲司、田代喬、野中俊宏
    • 総ページ数
      307(95-105,121-141)
    • 出版者
      名古屋大学減災連携研究センターライフライン地盤防災寄附研究部門
  • [備考] 名古屋大学 減災連携研究センター ライフライン地盤防災寄附研究部門

    • URL

      http://www.gensai.nagoya-u.ac.jp/

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公開日: 2018-01-16  

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