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砂地盤の液状化過程における杭構造物地盤系の挙動を明らかにするため、大型せん断上槽を用いて、杭構造物地盤系の振動実験を行なった。地盤の密度、杭構造物系の固有周期、杭径、杭の曲げ剛性等を変化させて行なった実験結果を比較検討して得られた、杭・構造物系の挙動は以下の通りである。
液状化の進行に伴って、地表面の加速度応答倍率のピ-クが最大となる周波数が低くなり、同時じ応答倍率も低くなり、これに伴って、剛性の低い杭の加速度応答倍率も同様に変化する。しかし、剛性の高い杭では、液状化後は地盤より高い固有周波数で振動している。このことは、杭頭変位に、剛性の低い杭では液状化前後とも地盤変位にほぼ等しいが、剛性の高い杭では、液状化後急激に小さくなっていることに対応している。また、地表面付近に非液状化層がある場合、杭頭変位はつねに地盤変位と一致するため、全層の地盤が液状化する場合により杭に不利な強制変形が与えられる可能性があることが分った。この結果杭頭に発生する曲げモ-メントは、杭頭に発生した加速度よりも地盤変形と良い相関関係のあることが明かとなった。
次に、液状化過程における杭の水平地盤反力係数のモデル化を行ない、さらにこのモデルを組入れた有効応力法による杭構造物・地盤系の応答解析を行なって、上記実験結果と比較することにより、解析モデルの妥当性と作成した解析法の有効性を検討した。
解析によって求められた、杭頭変位曲げモ-メントと加速度等の時刻歴は、剛性の高い杭、低い杭とも、実験結果と良く対応していた。また解析結果の、液状化前後の杭頭加速度のフ-リエスペクトル変化の傾向及びその卓越周期の変化等も、実験と良く対応していた。以上の一致から、開発した解析モデルと解析手法の有効性が示された。
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