EFFECT OF DEFORMATION OF FOUNDATION ON THE ASEISMIC PROPERTIES OF STEEL PIPE BRIDGE PIER

Abstract

軟弱地盤 中に築造 される鋼 管橋脚で,上 層軟弱地盤 の 支持力 を期待 できない場合,鋼 管 下端 は比較的強固 な下 層基盤 まで根入れ され る。この場合,従 来の設計法 によ れば1),水 平地震 力に対 し,上 層地盤 はその水平反 力係 数kと 鋼算の水平変位yと の積kyま たはkynに 比 例 する横抵抗 をな し,鋼 管 の変位 を くい止 める とい う仮 定 が用い られてい る。 この よ うな仮定 は,上 層地盤 が地 震時 において下 層基盤 と同様 な運動 をなし,せ ん断変形 を生 じない とした もので,上 層地盤の存在が橋脚 の変位 を減少せ しめ,橋 脚 に とって有利 な働 きをす るとい う考 えに基づい ている。 しか し,最 近の地震観測結果 によれ ば,地 盤 はその下層基盤 よ り入 射す る地震波 によ り強制 され るせん断振動 をな している ものであ るか ら,上 記 の 仮 定は修正 され なけれ ばな らない し,地 盤 の存在がか え って橋 脚の変位 に対 して不利 な働 きをする ことが予想 さ れ る。 鋼 管)橋脚 は一般 にその水平変位 に対す る剛性 が小 さい の で,こ のよ うな橋脚 形式 による橋梁 を設計す る場合, 上部構造 の耐震 性 を確 保す るた めには,上 部構造 に有害 な変位 また は変形 を生 じさせ ない よ うに,橋 脚の地震荷 重 による水平変位 をある一定値 以下に制限す るか,ま た は上部 構造 に適 当な装置 を設 けねば な ら な い。 この場 合,鋼 管が打ち こまれ た地盤 の変形 を考 えるか考 え ない かによ って,橋 脚の強度 のみ な らず,そ の水平変位 が非 常 に異 な っ て く る。 この現象 は地盤が軟 い場合 に著 し い 。 したが って,鋼 管橋脚の合理的 な耐震設計 を行 な う には,地 震荷重 に対 して,鋼 管橋脚 に必要 な強度 を保持 させ るばか りではな く,地 震時にお ける地盤 の変形量 を 求 めて その変形 が鋼 管橋脚 の強度お よび水平変位 におよ ぼす影響 を定量的 に算定 する ことが必要に なって くる。 土の動的性質が まだ明 らかでない現 在,地 震時 にお け る地盤の変形 を求 めるこ とはそれ 自体 がはなはだ困難で あ り,研 究すべ きい くたの問題 を含 んでい るが,最 近で はこの よ うな地盤の変形 を考慮 に入 れた土中構造物 の耐 震 性の研 究が各方面で行 なわれ るよ うにな った。た とえ ば,岡 本教授 ら2)は,地 表層 が一様 な弾性体 の場合に, 地表層下面 か ら鉛直 に入射す る正弦波せん断波動による 地表層内 の杭基礎 に生ず る曲 げモ ーメン トを解析 した。 また,Penzien3),4)は,杭 基礎 を多質 点系 と考 え,長 い 杭基礎 に支持 され た橋脚の非線型応答 を計算 した。っい で後藤 教授 ら5)は,同 様 な問題 を数値 的お よび統計的 に