老朽開水路内に配管される圧力パイプラインの力学挙動の解明と耐震設計手法の確立

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既設開水路内に管路を敷設する開水路内配管工法の確立を目標に，老朽化した開水路内に設置された管路屈曲部を対象にスラスト力を模擬した水平力を負荷する実験を実施してきた．令和2年度に実施した模型実験では，載荷中に模型管が軸方向に回転し，正確に水平抵抗力が計測できていないことが明らかとなった．そこで，令和3年度には，載荷装置を改良し，同条件での実験を実施した．概ね前年度と同様の結論を得たが，水路底板と水路壁が固定された実験条件では，管と開水路模型が一体となり挙動する様子が観察され，前年度と異なる新たな知見を得た．また，管と水路壁の間の距離を変えた条件での実験ケースについて，より詳細な検討を行い，本研究で実施された埋設条件では，距離と抵抗力が概ね線形で近似できることを示すとともに，画像解析を通して，管および水路壁周辺地盤の変形挙動ならびに抵抗力発揮メカニズムを解明した．さらに，既設開水路内に2本の管路が敷設される二条配管時の力学挙動を解明するため，2本の模型管に定荷重を負荷した載荷実験に着手し，現在までに基本ケースの実験を終了した．上記のスラスト力を受ける管路屈曲部の力学挙動の検討に加え，管底側部の応力集中の緩和を目的としたEPS基礎を提案し，その有効性についても実験的に検証してきた．令和2年度に実施した模型実験では，模型管の外径が165mmと小さく，一部のEPS基礎では，応力集中を抑制する効果が確認できなかった．そこで令和3年度には，模型管の外径を313mmとし，地盤の相対密度を前年度の30%から60%に変更することで，より実際に近い埋設条件を再現した．実験結果よりEPS基礎を用いた全てのケースで管底側部の応力集中を抑制する効果が確認された．