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2013 年度 実施状況報告書

地震による基礎の不同変位を受けた送電鉄塔-地盤連成系の余耐力評価

研究課題

研究課題/領域番号 24560598
研究機関東北大学

研究代表者

池田 清宏  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50168126)

研究分担者 山川 優樹  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80324010)
田村 洋  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10636434)
キーワード送電鉄塔 / 基礎不同変位 / 余耐力 / 送電鉄塔-地盤連成系
研究概要

本研究では,地震などによる地盤変形による送電鉄塔基礎の不同変位と,それに伴う鉄塔の損傷を定量的に評価し,損傷を受けた地盤-基礎-鉄塔-送電線連成系の耐風終局強度および損傷後の健全性(補修・新設の要否や継続使用の可否等)を合理的に評価することを目的とする.地震動による典型的な地盤破壊形態を対象とし,架空線-風連成解析により鉄塔に作用する風外力を評価し,地盤-基礎-鉄塔連成系の3次元・大変形・弾塑性解析により,地震後の鉄塔の耐荷・変形性能を明らかにする.
研究期間の2年目にあたる平成25年度は,地盤-基礎-鉄塔連成系のモデル作成と解析実行プラットフォームの構築を行った.地盤-基礎-鉄塔連成系の各構成要素の有限要素モデルを作成し,それらを統合することにより,解析実行プラットフォームを構築した.基礎としては,比較的小型の鉄塔に対して用いられている逆T字型基礎を用いた.地盤は4脚の逆T型基礎を包含する十分大きな直方体領域として設定した.電線支持方式による鉄塔の耐荷特性の違いを比較するため,下記の2種類(懸垂型・耐張型)の標準鉄塔を解析対象として採用し,梁要素により有限要素モデル化した.懸垂型鉄塔は電線路方向が軽角度の箇所に使用されるため,耐張型鉄塔と比べて作用する電線張力の水平成分は小さい.この鉄塔は6本のアームで2回線の計6本の電線を支持しており,碍子を介して電線を鉛直に支持する.継脚の異なる2種類の懸垂型鉄塔モデルを準備し,継脚の違いによる鉄塔高さの変化の影響も調べた.耐張型鉄塔は電線路方向が重角度の箇所に使用されるため,架線方向の張力が鉄塔に対して直接作用し,とくに電線路直角方向の水平成分張力が比較的大きいことが特徴的である.鉄塔は複数種の断面寸法・形状を有する多数の部材で構成され,それらの正確なモデル化が解析結果を大きく左右するため,このことにも注意を払った.

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

「研究実績の概要」に上述した通り,平成25年度当初の研究実施計画に挙げていた内容をおおむね達成しており,研究計画全体としてもおおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

研究の最終年度である平成26年度の研究実施計画は,以下の研究項目で構成される.地盤-基礎-鉄塔連成解析による鉄塔の余耐力の評価.地震による土の亀裂,基礎を支持する
土層の部分的な沈下,基礎周辺の土の移動・喪失等に伴う,基礎の変位を受けた地盤-基礎-鉄塔系の3次元大変形・弾塑性解析を行い,地震後における基礎の健全性と鉄塔の余耐力の評価を行う.風外力は送電鉄塔の耐風設計で用いられている低温季, 高温季, 湿型着雪季に対応する外力を用い,現行設計の評価・見直しを行う.このとき,下記の項目の評価に力点を置く.(1) 地震の繰返し外力による地盤変形とそれにより引き起こされる基礎のずれ変形,(2) 上記の基礎の変形に伴う,鉄塔の塑性・弾性座屈挙動,(3) 4本ある鉄塔基礎による群杭効果による地盤の拘束・強化,(4) 地盤特性の不均一性の度合いによる応答の違い.

次年度の研究費の使用計画

今年度はとくに旅費について,当初見込んでいた所要額よりもかなり小さい使用額で全く支障なく研究を遂行できたため,これを次年度使用額とすることとした.
次年度は研究期間の最終年度にあたるため,データストレージ機器の購入のための物品費,解析結果データ整理等の作業にかかる研究補助謝金のための人件費・謝金として使用する計画である.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 塑性変形勾配テンソルの乗算分解による有限変形・異方性回転硬化下負荷面Cam-clayモデル2013

    • 著者名/発表者名
      千田大, 山川優樹, 橋口公一, 池田清宏
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol. 69, No. 2 ページ: I_255-I_266

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 砂質土の直方体供試体における3次元的分岐・局所化挙動2013

    • 著者名/発表者名
      山川優樹, 古澤集平, 池田清宏
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol. 69, No. 2 ページ: I_267-I_278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非対称特異行列のクリティカルな左固有ベクトルの力学的意味付けとその例説2013

    • 著者名/発表者名
      藤井文夫, 山川優樹, 井上吉弘, 三原康子, 小林卓哉
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: Vol. 79, No. 808 ページ: 1791-1806

    • DOI

      10.1299/kikaia.79.1791

    • 査読あり
  • [学会発表] 塑性変形勾配テンソルの乗算分解による地盤材料の有限変形・回転硬化異方性弾塑性モデル2013

    • 著者名/発表者名
      千田大, 山川優樹, 池田清宏, 橋口公一
    • 学会等名
      第48回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      20130723-20130725
  • [学会発表] 砂質土供試体の密度不均一性による強度と局所変形モードの変動に関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      佛川隆晃, 大塩雅人, 山川優樹, 池田清宏
    • 学会等名
      第48回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      20130723-20130725
  • [学会発表] 地盤材料の3次元変形における分岐・局所化挙動2013

    • 著者名/発表者名
      古澤集平, 大塩雅人, 山川優樹, 池田清宏
    • 学会等名
      第48回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      20130723-20130725
  • [学会発表] 斜面近傍に位置する逆T型送電鉄塔基礎の引揚支持力解析

    • 著者名/発表者名
      高橋一平, 山川優樹, 溝江弘樹, 千田大, 戸田丈, 池田清宏, 田村洋
    • 学会等名
      平成25年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      八戸工業大学(八戸市)
  • [学会発表] 地盤材料の繰返し変形に対する回転硬化下負荷面Cam-clayモデルの適用性検証

    • 著者名/発表者名
      大塩雅人, 山川優樹, 千田大, 池田清宏
    • 学会等名
      平成25年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      八戸工業大学(八戸市)
  • [備考] 東北大学 大学院工学研究科 土木工学専攻 数理システム設計学研究室ホームページ

    • URL

      http://msd.civil.tohoku.ac.jp/

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公開日: 2015-05-28  

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