地盤の不整形性と履歴特性を考慮した群杭の非線形杭周地盤ばねのモデル化

考虑地面不规则性和滞后特性的群桩中桩周非线性地弹簧建模

• 批准号: 22K14360
• 负责人: 中野 尊治
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14360/
• 关键词: 杭基礎; 傾斜基盤; 羽根付き杭; 群杭; 振動台実験; 原位置載荷実験; 有限要素解析; 非線形相互作用; 杭周地盤ばね; 不整形地盤; 履歴特性

大地震時の杭基礎の応答評価モデルを高度化するためには、杭周地盤の水平抵抗の非線形特性を水平地盤ばねに取り入れる必要がある。水平地盤ばねの剛性と極限地盤反力の算定式は平行成層地盤を前提に定められており、支持層が傾斜した地盤や、地盤改良等の施工上の原因で局所的に土性が変化した地盤への適用性は明確ではない。本研究では、このような地盤を「不整形地盤」と総称し、不整形地盤に建設された杭基礎の水平抵抗性状の解明とモデル化を目的とする。2022年度は特に、支持層の傾斜と、羽根付き杭の施工に伴う杭周地盤の緩みに着目し、それらの要因が杭の水平抵抗に及ぼす影響を分析した。(1)傾斜支持層の検討：支持層が傾斜した砂地盤に建設された杭基礎を、模型振動台実験のシミュレーションを通じて三次元有限要素法でモデル化した。この解析モデルを実大建物規模に拡張して単杭および群杭のモデルを構築し、静的に杭頭を水平載荷した。その結果、短い杭に応力が集中するという従来の知見に沿った現象に加え、杭長差の大きい群杭の水平地盤抵抗は杭長差がない場合とは異なるという新たな知見が得られた。(2)羽根付き杭の検討：粘性土に打設された羽根付き杭を、原位置水平載荷実験のシミュレーションを通じて三次元有限要素法でモデル化した。敷地地盤の材料特性と、杭－地盤間の剥離による非線形化、施工に伴う杭周地盤の緩みによる剛性と耐力の低下を考慮することで、解析は実験結果を良好にシミュレートできることを確認した。さらに、杭周地盤の緩みの領域と剛性および耐力の低減率を変数とする感度解析を行い、杭頭荷重と水平地盤抵抗に対する各因子の影響度を把握した。

The horizontal resistance of the ground during a large earthquake is not linear, and the horizontal resistance of the ground is not linear. The calculation formula of rigidity and ultimate site reaction force of horizontal site is based on the premise of parallel layered site, the reason of construction such as inclined site and site improvement, and the applicability of soil property. This study aims to clarify the horizontal resistance characteristics of the foundation of the construction of the "non-plastic site" and the "non-plastic site." In 2022, we will analyze the influence of the slope of the special layer and the supporting layer, and the construction of the supporting layer, and the influence of the horizontal resistance of the supporting layer. (1)Discussion of the inclined support layer: The foundation for the construction of the inclined support layer on the sand ground and the implementation of the model shaking table are modeled through the three-dimensional finite element method. The analysis of this problem is that the scale of the building is very large, and the horizontal load is very large. The result is that the force is concentrated in the short term, and the phenomenon of knowledge is increased in the long term, and the horizontal resistance of the group is increased in the long term. (2)The paper discusses the design of clay soil and horizontal load in original position through three-dimensional finite element method. The material characteristics of the ground, the non-linearity of the separation between the ground and the ground, the consideration of the rigidity and the low resistance of the construction, the analysis and the result are good. The influence of various factors on the stiffness and resistance of the ground during the period of rotation and rotation is well understood.

项目成果

EVALUATION OF LATERAL RESISTANCE OF STEEL PIPE PILE WITH WINGS IN COHESIVE SOIL BASED ON THREE-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT ANALYSIS

基于三维有限元分析的粘性土中带翼钢管桩抗侧承载力评估

• DOI: 10.3130/aijs.88.457
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)
• 作者: Yong LIU;Xingchen CHEN;Hiroshi TAGAWA;中野尊治，柏尚稔，小林俊夫，宮本裕司
• 通讯作者: 中野尊治，柏尚稔，小林俊夫，宮本裕司