土構造物の時間的な安定性の低下を考慮した降雨・地震荷重に対する安定解析

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鉄道や高速道路などに代表される大量交通機関を支える斜面・土構造物の降雨や地震、および交通荷重に対する繰り返し荷重に対する安定性を評価する方法論の開発を目的に研究を実施した。このような問題は従来よく取り扱われてきた、支持力問題や斜面安定問題などのいわゆる単調載荷問題とは異なって、これらの外的要因の繰り返しによる残留変形量の蓄積などによる構造破壊が問題となる点に特徴がある。斜面や土構造物の経時劣化の評価とその維持管理への応用が本研究の最終目標である。研究代表者らは降雨による斜面の経時的な安定性の劣化についてその方法論を開発してきており、本研究では繰の返し荷重を受ける土構造物の安定性を適切に評価する解析手法の開発を中心に研究を行なった。交通荷重などの繰り返し載荷も静的荷重の繰り返しと捉えると解析は比較的簡単になる。Sakedown解析による土構造物の解析はこれらの静的荷重の方向や大きさが変化したり、また繰り返し載荷する場合にも容易に解析することが可能である。ところが、地域荷重のように動的な載荷の場合には従来の静的荷重に対する解析では取り扱うことが出来ず、以前として問題は解決されない。物体力を静問荷重に置き換えて土構造物の安定性を評価する静的震度法が従来このような問題に対する解析手法として用いられてきたが、この方法は地域の最大加速度を考慮するものの、地域加速度の方向や加速度の変化、地震加速度の周期、土構造物の振動特性等を全く考慮できない問題点があった。本研究ではShakedown解析を拡張することにより、これらの影響を正当に評価できる方法論を開発し、数値解析を通して地震荷重と土構造物の振動特性による安定性の差異について検討し、解析手法の妥当性について考察した。今後はこれらの個々のサブシステムを統合して総合的な安定性評価手法の開発を行なう予定である。