地震動の周期特性と非定常性を考慮した動的耐震設計法に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560416
• Research Institution: Gunma National College of Technology
• Principal Investigator: 北原 武嗣 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (00331992)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶田 幸秀 防衛大学校, システム工学群, 助手 ; 山口 隆司 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50283643) ; 阿部 博 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (60290714)
• Keywords: 動的耐震設計 / 周期特性 / 非定常性 / 鋼製橋脚 / 固有周期 / 構造システム

Research Abstract

構造物の動的耐震信頼性設計法確立のための基礎資料を得ることを目標とし,本年は,地震波の持つ非定常性として位相特性を考慮し,位相特性が構造物の動的応答に与える影響を定量的に評価することを目標とした.来年度実施予定の弾塑性FEM地震応答解析の事前検討として質点系モデルに与える位相特性の影響を検討した.
鋼製橋脚およびRC橋脚を解析対象とし,1自由度の質点系モデルとして検討した結果,道路橋示方書に示されるレベル2タイプI相当の設計スペクトルを有する模擬地震波群を入力とした場合,同一の弾性スペクトルを有する地震波であるにも拘わらず,構造物の弾塑性動的応答は鋼製橋脚の場合15〜18%,RC橋脚の場合20〜24%程度変動することがわかった.また,これらの変動と構造物の固有周期とは明瞭な関係はみられなかった.
つぎに,橋梁システム全体系による検討の予備検討として,地盤-基礎-鋼製橋脚からなるモデルを解析対象とし,構造物の弾塑性動的応答と地震動との相関性を検討した.その結果,構造物の固有周期に連動して速度応答スペクトルの積分範囲を変更する固有周期依存型スペクトルインテンシティ(SI)を,地震動指標とした場合,構造物の固有周期に拘わらず,弾塑性動的応答と安定して強い相関性を有することを確認した.
さらに,落橋防止構造や桁間連結装置等を含めた橋梁システム全体系を解析対象とするため,落橋防止構造に用いられる緩衝材ゴムの力学特性を把握するため,桁間衝突実験を行った.本実験により,ゴム製緩衝材のヤング率と衝突速度をパラメータとした,衝撃力緩和およびエネルギー吸収率の評価式を導いた.

Research Products

• [Publications] 北原武嗣, 伊藤義人: "地震波の位相特性が鋼製およびRC橋脚の最大応答変位に与える影響"第5回構造物の安全性・信頼性に関する論文集(JCOSSAR2003). 第5巻. 671-678 (2003)
• [Publications] 梶田幸秀, 北原武嗣 他: "エアーフローティング装置を用いたゴム製緩衝材の桁間衝突実験"土木学会地震工学論文集. (CD-ROM). (2003)
• [Publications] 北原武嗣: "確率論的耐震性評価システムによる地震時挙動の変動性の検討"第8回設計工学シンポジウム後援論文集. 第8回. 51-54 (2003)
• [Publications] 北原武嗣, 清水善行: "鋼製橋脚-地盤達成系の弾塑性最大応答変位の簡易推定法に関する研究"地震時保有耐力法に基づく橋梁等構造の耐震設計に関するシンポ講演論文集. 第7回. 483-488 (2004)