橋脚の保有耐力を考慮した杭基礎の設計水平震度算定に関する確率論的考察

本研究では,システムの破壊確率を精度良く算定できる構造系信頼性評価法とSQP法に基づく構造最適化手法を組み合わせた構造系の信頼性設計手法を援用することにより,場所打ち杭の設計水平震度の設定例を提示した.場所打ち杭の設計水平震度は,RC橋脚の保有水平耐力に相当する震度k_<hp>と部分係数γ_0の積と定義し,耐力階層化の考えに基づき,橋梁システムが持つ全ての限界状態から計算される安全性指標を橋脚に関わる限界状態のみから計算される安全性指標で代表させるための部分係数γ_0の設定を試みた.本研究により得られた主な研究実績を以下に示す.(1)Sorensenらが用いた確率論に基づく部分係数算定のための目的関数に,構造系信頼性評価法を適用することで,耐力階層化を図るための部分係数を算定することができた.(2)地盤モデル毎に算定される部分係数γ_0は,地震時に生じる地表面の最大応答変位と概ね相関関係を有している.また,各確率変数のばらつきを考慮し,かつ地盤変形の影響などを考慮した動的解析を実施すると,杭基礎の降伏に関わる限界状態が生起する確率を抑えるためには,橋脚の保有水平耐力に相当する震度k_<hp>を大きく割り増した震度を用いて杭基礎を耐震設計する必要がある場合を確認した.(3)非常に大きなばらつきを有する杭基礎-地盤間ばねの算定精度が向上し,動的解析から得られる応答値の信頼性が高くなると,同じ部分係数を用いて行われる耐力階層化であっても,確保している安全マージンは大きく改善される.

本研究では,システムの破壊確率を精度良く算定できる構造系信頼性評価法とSQP法に基づく構造最適化手法を組み合わせた構造系の信頼性設計手法を援用することにより,場所打ち杭の設計水平震度の設定例を提示した.場所打ち杭の設計水平震度は,RC橋脚の保有水平耐力に相当する震度k_<hp>と部分係数γ_0の積と定義し,耐力階層化の考えに基づき,橋梁システムが持つ全ての限界状態から計算される安全性指標を橋脚に関わる限界状態のみから計算される安全性指標で代表させるための部分係数γ_0の設定を試みた.本研究により得られた主な研究実績を以下に示す.(1)Sorensenらが用いた確率論に基づく部分係数算定のための目的関数に,構造系信頼性評価法を適用することで,耐力階層化を図るための部分係数を算定することができた.(2)地盤モデル毎に算定される部分係数γ_0は,地震時に生じる地表面の最大応答変位と概ね相関関係を有している.また,各確率変数のばらつきを考慮し,かつ地盤変形の影響などを考慮した動的解析を実施すると,杭基礎の降伏に関わる限界状態が生起する確率を抑えるためには,橋脚の保有水平耐力に相当する震度k_<hp>を大きく割り増した震度を用いて杭基礎を耐震設計する必要がある場合を確認した.(3)非常に大きなばらつきを有する杭基礎-地盤間ばねの算定精度が向上し,動的解析から得られる応答値の信頼性が高くなると,同じ部分係数を用いて行われる耐力階層化であっても,確保している安全マージンは大きく改善される.