緊張係留された水中トンネルの動的非線形特性に関する研究

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緊張係留された水中トンネルの非線形挙動の解明のために,水中トンネルをテンションレグにより係留(鉛直,斜め)された鉄筋コンクリート製円形断面にモデル化して,以下の項目について解析を行い新たな知見を得た。1.自由振動解析:(1)海底面位置のみを変化させた場合,その増加とともに水平方向,上下方向周期は単調に増加する。また,トンネルの設置水深(海面下の距離)を変化させた場合,その増加とともに水平方向,上下方向周期は単調に減少する。(2)斜レグ角度が増大すると,水平と上下の周期が近づくために一次同調を避けられる周波数領域が狭くなる。また,上下方向周期はレグの軸剛性のため全領域にわたって低い値でほぼ一定値を示す。2.周波数応答解析:(1)鉛直係留の場合,水平方向変化量は海底面位置,設置水深により大きく変化する。しかし,レグに発生する張力は,水平方向変位が増しても安定的に小さい。さらに,水平方向力によるスラックは発生いしない。(2)斜係留の場合,水平方向の変化量は鉛直係留の場合のそれに比べて格段に小さい。しかし,張力の変動振幅が大きく,スラックの発生が見込まれる。ただし,海底面位置や設置水深,斜レグの傾角の変化によって,水平方向変位量および発生張力は大幅に改善される。特に,斜レグの傾角の増加は影響が大きく,スラック防止には効果的である。3.非線形応答解析:(1)解析法として,係留索のスラックとトート状態に応じた運動方程式の解を接続し応答を逐次追跡する手法を提示し,数値的にスナップ荷重を含む非線形挙動を再現できた。(2)スナップ荷重の発生領域はトンネル断面の大小には影響を受けない。