| 研究課題/領域番号 |
18K04324
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
長尾 毅 神戸大学, 都市安全研究センター, 教授 (30356042)
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| 研究分担者 |
竹山 智英 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (00452011)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 杭地盤相互作用 / 側方流動 / 地盤反力 |
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| 研究実績の概要 |
港湾構造物の桟橋は杭で上部工を支える構造であり，背後の土圧等の影響により大地震作用時には必ず海側への大きな残留変形が生じる．設計時には桟橋と地盤を一体的にモデル化した2次元有限要素法による有効応力解析手法で評価することが一般的であるが，3次元の構造を2次元でモデル化するために，杭間の地盤のすり抜けを十分には考慮できないなど，実構造物との間に乖離がある．また基礎底面に作用する鉛直地盤反力に関しては，基礎幅が広いと地盤反力係数が大幅に低下するため，基礎幅の増加に比例した地盤反力が算定されない．これは鋼管杭などの径の小さな基礎では大きな問題とならないが，直径6m程度の高剛性基礎桟橋に対しては大きな問題となり，現行設計法はそのまま適用できない可能性が高く，現行設計法の適用は過大設計につながる恐れがある．
本研究では高剛性基礎を有する桟橋の耐震設計法を開発することを目的に，基礎幅を通常タイプと基礎底面を拡幅したタイプの２つの桟橋模型を対象とした水平載荷実験によって桟橋の変形性能や基礎底面の地盤反力の比較を行った．
実験結果として，通常タイプと比較すると拡幅タイプは耐変形性能に優れ，水平・鉛直の良変位ともに大きく小さい結果が得られた．地盤反力の計測値からは，桟橋が水平荷重を受けて回転する際の回転中心が現行設計法と大きく異なることが示された．すなわち，現行設計法では各基礎の中央が回転中心と考えるが，桟橋としては回転中心は上部工の中央寄りにあり，拡幅タイプはより上部工中央に近く，通常タイプは上部工よりもやや変形が生じる前面側にあることが分かった．このため載荷に対する抵抗モーメントの特性も異なり，拡幅タイプは大きな変形性能を示すといえる．
以上により，高剛性基礎の耐震設計法を構築するための基礎資料を得た．
このほか次年度以降の検討の準備として，３次元有限要素解析を行うための準備を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
室内実験は予定通り実施することができている．基礎幅の変化に伴う鉛直地盤反力係数の変化に関する基礎データを取得できたこと，１年目に実施した実験では側方流動圧の評価方法に関する基礎データを取得できたことから，おおむね順調な進展であると判断している．さらに，３年目に実施する実験結果の再現解析についても，各種の解析法について試行的な基礎検討を行い，設計実務で標準的な２次元有限要素解析ではなく，３次元有限要素解析が適用性が高いという予備的判断・準備を行えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
実験については，基礎幅の違いによる鉛直地盤反力係数の評価を行うにあたり，さらに計測項目を追加する必要があることがわかったため，基礎幅を変化させ，鉛直地盤反力，水平・鉛直の桟橋変形などの計測項目を増加させた最終実験を実施する．
解析については，上記の実験結果を踏まえて，３次元有限要素解析などを実施して実験結果を精度よく再現できるパラメータの同定を行う．最終的には，実務で用いられる２次元解析で３次元効果を再現できることが求められることから，２次元解析についても検討を行い，パラメータ設定法を確立する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験に要する模型製作費用などを別予算と合計で支出する過程で差額が生じた．次年度の最終実験の模型製作費用に充当する予定である．
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