Clarification of the mechanism of combined and superimposed seismic loads acting on a long-period bridge structure

阐明联合叠加地震荷载作用于长周期桥梁结构的机理

• 批准号: 22H01569
• 负责人: 庄司 学
• 金额: $ 10.32万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-22H01569/
• 关键词: 地震工学; 複合・重畳荷重; 長周期型橋梁; 道路インフラ; レジリエンス技術

本研究の第1の目的は，2016年熊本地震等の大規模な地殻内地震において顕在化した，長周期型橋梁の地震被害の物理的現象を，強震動や地表断層変位，液状化・沈下等の地盤変状，斜面崩壊等の複合・重畳荷重による長周期型橋梁の非線形応答と捉えた上で，これらを説明しうる複合・重畳荷重の作用メカニズムの逆同定と類型化を試みる点にある．2022年度においては，本課題を求解する上で必要となる，周辺地盤を含めた長周期型橋梁のプロトタイプ構造モデルを3次元有限要素モデルでモデル化した．その際，熊本地震において被災した橋梁群から，モデル化に適した主に木山橋，及び，大切畑大橋並びに桑鶴大橋を選定した．これらのモデル化に当たっては，設計資料や設計図面，周辺地盤並びに斜面に関する地形・地質・土質情報を土木研究所より収集した．床版はソリッド要素，鋼主桁・横桁・対傾構はシェル要素でモデル化した．積層ゴム支承あるいは免震支承はソリッド要素あるいは3次元6自由度のマルチスプリング要素でモデル化した．落橋防止ケーブル並びにエクスパンションジョイントは引張と圧縮の非線形並びに非対称性を考慮したスプリング要素でモデル化した．RC構造の橋台や橋脚躯体，フーチング，杭基礎については中間節点を設ける2次の4面体あるいは6面体ソリッドでモデル化した．軸方向鉄筋や帯鉄筋の配筋に応じた材料の異方性を反映した要素分割を施した．長周期型橋梁を支持する周辺地盤は2次の4面体あるいは6面体ソリッド要素でモデル化した．地形・地質調査の情報を完全に反映した層構造として要素分割すると過度に複雑になりすぎて求解に必要な行列を正定値行列に前処理することが困難となるため，周辺地盤の層構造は地盤の振動特性を保持しつつ簡素化をはかった．各要素の材料物性（縦弾性係数，ポアソン比）は各種示方書や設計資料をもとに定め，それらの構成則は弾性とした．

The first objective of this study is to investigate the physical phenomena of earthquake damage to long-period bridges caused by large-scale intra-crustal earthquakes such as the Kumamoto earthquake in 2016, such as strong vibration, ground fault displacement, liquefaction, subsidence, etc. In 2022, it is necessary to solve this problem. The structure of the long-period bridge is composed of three-dimensional finite elements. During the Kumamoto earthquake, the bridge group was damaged, and the main Kiyama Bridge and the Ochihata Bridge were selected. Design data, design surfaces, perimeter sites, and slope information related to terrain, geology, and soil are collected by the Civil Engineering Institute. The bed plate is equipped with the elements of steel main truss, cross truss and inclined structure. The layer supports the seismic isolation elements of the three-dimensional and six-degree-of-freedom elements. The bridge fall prevention mechanism is composed of two parts: tension and compression, non-linear combination and asymmetry. The RC structure of the bridge abutment and bridge foot body is composed of two parts: tetrahedron and hexahedron. The axial direction of the reinforcement and the reinforcement of the material are reflected in the anisotropy of the material. Long period bridge support: circumferential site: secondary tetrahedron: secondary hexahedron: secondary hexahedron: secondary tetrahedron: secondary hexahedron: secondary tetrahedron: secondary octahedron: secondary octahedron: secondary octa Topographic and geological survey information is completely reflected in the layer structure, element segmentation, excessive duplication, solution, necessary array, positive value array, pre-processing, difficulty, and simplification of the layer structure of the peripheral site and the vibration characteristics of the site. The material properties of each element (coefficient of property, ratio of properties) are determined by various specifications and design data, and the composition of each element is determined by properties.