ロッキング基礎免震に関する研究

本研究は、基礎の底面からの浮き上がりを許したロッキング振動を積極的に活用することによって上部構造系の塑性地震応答を軽減し、被害を軽減できる設計法を開発しようとするものである。この方法は、都市インフラストラクチャーとして重要な橋梁の他、広範囲な都市インフラストラクチャーに適用可能と考えられる。本年度は、橋脚基礎を対象に比較的浅い直接基礎で支持された場合に加えて、橋台基礎を対象に比較的深い基礎で支持された場合のロッキング免震のモデル化を検討し、3次元地震動作用下の応答を解析できるように、基礎底面だけでなく基礎側面における上下方向と水平方向の摩擦及び法線方向の接触・離反、さらに基礎上部の地盤ブロックの影響を考慮した解析モデルを開発した。これにより、基礎底面での浮き上がりとこれに伴う基礎側面の拘束と接触条件を考慮した基礎ロッキング応答を解析することが可能となった。このモデルを用いて橋脚(浅い基礎)及び橋台(深い基礎)で支持された1連の橋梁全体系に対する3次元非線形動的解析を実施し、キャパシティーデザインに基づく橋脚及び橋台の塑性ヒンジ化と、基礎底面及び側面での接触条件によって生じる非線形履歴から構成されるマルチヒンジ系の履歴応答の結果生じるロッキング基礎免震効果を解析した。この結果、基礎とこれが支持する橋脚もしくは橋台間のマルチヒンジ系だけでなく、複数の基礎-橋脚系間のマルチヒンジ系も構成される結果、複雑なメカニズムで基礎ロッキング免震が生じることを明らかにした。最後に、2カ年の研究をとりまとめ、基礎ロッキング免震が有効であり、今後、さらに大型加震実験を通した実証を経て実用可能であるとの最終結論を得た。

本研究は、基礎の底面からの浮き上がりを許したロッキング振動を積極的に活用することによって上部構造系の塑性地震応答を軽減し、被害を軽減できる設計法を開発しようとするものである。この方法は、都市インフラストラクチャーとして重要な橋梁の他、広範囲な都市インフラストラクチャーに適用可能と考えられる。本年度は、橋脚基礎を対象に比較的浅い直接基礎で支持された場合に加えて、橋台基礎を対象に比較的深い基礎で支持された場合のロッキング免震のモデル化を検討し、3次元地震動作用下の応答を解析できるように、基礎底面だけでなく基礎側面における上下方向と水平方向の摩擦及び法線方向の接触・離反、さらに基礎上部の地盤ブロックの影響を考慮した解析モデルを開発した。これにより、基礎底面での浮き上がりとこれに伴う基礎側面の拘束と接触条件を考慮した基礎ロッキング応答を解析することが可能となった。このモデルを用いて橋脚(浅い基礎)及び橋台(深い基礎)で支持された1連の橋梁全体系に対する3次元非線形動的解析を実施し、キャパシティーデザインに基づく橋脚及び橋台の塑性ヒンジ化と、基礎底面及び側面での接触条件によって生じる非線形履歴から構成されるマルチヒンジ系の履歴応答の結果生じるロッキング基礎免震効果を解析した。この結果、基礎とこれが支持する橋脚もしくは橋台間のマルチヒンジ系だけでなく、複数の基礎-橋脚系間のマルチヒンジ系も構成される結果、複雑なメカニズムで基礎ロッキング免震が生じることを明らかにした。最後に、2カ年の研究をとりまとめ、基礎ロッキング免震が有効であり、今後、さらに大型加震実験を通した実証を経て実用可能であるとの最終結論を得た。