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技術研究所

耐震解析技術(地盤・土木)

技術概要

最近の大型プロジェクトにおいては、計画・設計の段階において耐震性の検討が必要となってきています。特に新規プロジェクトにおけるフィージビリティスタディにおいては、豊富な実証データと幅広い解析コードに基づいた耐震解析技術は不可欠な要素技術の一つです。図−1は、耐震解析技術(地盤・土木分野)の関連分野を示したものです。耐震解析技術では、各種解析コードを保有することはもちろんのこと、入力するデータや、解析モデルを決定するための耐震工学的センスが重要となります。

図−1 耐震解析技術の関連分野解析

図−2 耐震設計の対応フロー

写真−1 載荷試験の例

写真−2 小型振動台実験の例

写真−3 大型振動台実験の例

[地震観測・震害調査]

耐震設計を進めるためには、過去の地震による被害状況を把握するとともに、地震時の地盤や構造物の挙動を知る必要があります。そのため、土木分野では、山岳トンネルで地震観測を実施中であり、また地震被害が発生した場合には震害調査を実施し、復旧や設計へのフィードバックを通して企業者への支援も行っています。

[室内試験・載荷試験・振動台実験]

地震応答解析に用いる入力データとして、地盤材料の動的な変形特性や強度特性を定めるため、小型・大型三軸試験機を用いた室内試験が必要となります。また、構造物や地盤の復元力特性や耐荷重特性を調べるため、載荷試験を実施することがあります。
さらに、地震時の構造物の挙動予測や新工法の開発を目的として、大型振動台(台寸法600×400cm、最大積載重量80t、最大加速度3G、水平2方向・上下加振)および小型振動台(台寸法80×150cm、加振力3t、水平・上下加振)を用いた模型実験を実施しています。

[解析コード]

耐震解析で扱う材料は、土・岩盤・コンクリート・鋼・流体など多種にわたっており、また、解析対象も、橋梁、岩盤内空洞、地中タンク、液状化、基礎構造物と多岐にわたっています。そのため、解析コードも、材料非線形性、解析方法、モデル化の違いから数多くのものを必要としています。

特長

  • 豊富な実証データと幅広い解析コードに基づいた耐震解析・設計技術を有しています。
  • 地震観測、大型模型実験、載荷試験などにより、解析技術の実証が可能な体制を整えています。
  • 一般土木構造物から原子力関連施設まで、各種の構造物に対応可能な幅広い解析コードを開発・保有しています。

適応性

表−1に、地震応答解析に用いる解析コードとその適応分野を示します。

表−1 土木系の主な自身応答解析技術

技術名 プログラム名 解析内容 適応分野

地盤の地震時応答解析技術

SHAKE

水平成層地盤の地震応答

地盤

DYRES1

水平成層地盤の地震応答

地盤

YUSAYUSA,PASES

水平成層地盤の地震応答

液状化地盤

地盤〜構造物練成解析

FLUSH-2D

地盤〜構造物の相互作用

原子力土木施設、地中タンク、杭−地盤系の左住後作用、岩盤内空洞の耐震解析技術

地盤の地震時挙動を解析

自然地盤(不整形地盤)

FLUSH-3D

地盤〜構造物の相互作用

自然地盤(不整形地盤)

DYSAS

地震動の斜め入射

自然地盤(不整形地盤)

液状化解析技術

SADAP

地盤の液状化+構造物

盛土、堤防、共同溝 他

LIQCA, DIANA

地盤の液状化+構造物

盛土、堤防、共同溝 他

海洋構造物の耐震解析技術

MARINE

水−構造物−地盤の相互作用

沖合人口島、護岸、防波堤

シールドトンネル耐震解析技術

SAP

横断面方向応答変位法

シールドトンネル等の地中線状構造物

EARTH

地中埋設管耐震解析

シールドトンネル等の地中線状構造物

岩盤内空洞の耐震解析技術

DCAVERN

岩盤内空洞の地震時応答

地下発電所等の岩盤内御大空洞

橋梁の耐震解析技術

DYNA2E

橋脚+上部工の応答解析

橋梁、免震架橋

関連協会など

  1. 共同研究先:(財)鉄道総合研究所「伊東線新宇佐美トンネルの地震観測」
  2. 共同研究先:(財)地震予知総合研究振興会「地震時の地盤挙動の解析とライフライン施設の耐震性に関する研究会」

適用事例

  1. 「Aクラス地中埋設構造物の軸方向耐震設計に関する研究」(Tコンサル)
  2. 「第四期地盤立地方式調査」(G機構)
  3. 「地下立地方式調査」(G機構)
  4. 「キャスク貯蔵用トンネルの耐震検討」(Tコンサル)
  5. 「橋脚基礎の耐震検討」(O民鉄)
  6. 「高架橋の耐震検討」(K民鉄)
  7. 「大型橋梁基礎の地震時沈下量の検討」(Nコンサル)
  8. 「カルバートの軸方向耐震性の調査」(Tコンサル)
  9. 「新工法トンネルに対する振動台実験」(Dセンター)
  10. 「DEMを用いた土粒子の相互作用の研究」(T電力)

参考文献

技術資料「液状化・耐震補強への最近の取組み」
パンフレット「RC橋梁構造の非線形動的解析技術」
パンフレット「大型せん断土槽を用いた連続地中壁基礎の側方流動対策実験」

この技術に関するお問い合わせ

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