極大地震時における杭の損傷過程の解明と杭基礎建物の耐震性能評価法の開発

特大地震中桩的破坏过程阐明及桩基建筑抗震性能评价方法开发

• 批准号: 14J00725
• 负责人: 中野 尊治
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00725/
• 关键词: 群杭; 杭周地盤ばね; 三次元有限要素法; 平成28年熊本地震; 地震被害; 杭－地盤間の剥離; 群杭基礎; 群杭効果; 非線形; 振動台実験; 質点系モデル; 地盤ばね; 杭基礎; 三次元FEM

本年度は、昨年度に引き続き群杭基礎の杭周地盤抵抗を研究した。砂質地盤と粘性地盤に打設された実大の群杭基礎を対象に、三次元有限要素法(3D-FEM)を用いて杭一本ごとの杭周地盤抵抗の履歴性状を把握した。その結果、砂質地盤では変位が大きくなっても安定した履歴曲線を描くのに対し、粘性地盤ではスリップ型の履歴曲線を描いており、杭－地盤間の剥離の影響が大きいことを明らかにした。また、3D-FEMより求めた群杭の極限地盤反力は、概して基礎構造設計指針よりも小さくなることを示した。これらの成果をもとに日本建築学会の支部研究発表会（大阪）と年次大会（福岡）、および第16回世界地震工学会議（チリ・サンティアゴ）で発表した。さらに、本年度は4月に「平成28年熊本地震」（以下、「熊本地震」と称する。）が発生したことを受け、本地震による被害の現地調査および検証を行った。調査で擁壁地盤の被害が多く見られたことを受け、擁壁地盤上に建つ仮想の杭基礎建物を対象に、KiK-net益城の観測記録を入力動として3D-FEMによる地震応答解析を行った。その結果、擁壁の存在により地盤応答が杭位置で異なるために、擁壁に近い位置の杭頭で曲げモーメントが増大しており、擁壁をもつ段差地盤上の杭基礎の設計では擁壁地盤の影響を適切に考慮する必要があることを示した。この成果は、日本地震工学会の年次大会（高知）で発表した。また、熊本地震時に益城町庁舎の1階で得られた観測記録を、杭－上部構造系の多質点系モデルとKiK-net益城の観測記録を用いてシミュレーションした。その結果、表層の凝灰質粘土層で杭－地盤に上で述べたような剥離を考慮することにより、解析結果は観測記録を良好にシミュレーションすることができた。この成果は、来年度の日本建築学会の支部発表会（大阪）と年次大会（広島）で発表する予定である。

今年，我们继续研究小组堆基础的桩圈抗性，就像去年一样。使用三维有限元方法（3D-FEM）抓住每个桩的桩电阻的历史特性，用于在沙质和粘性土壤上铸造的全尺寸组桩基础。结果，据表明，尽管沙质土壤中的位移增加，但绘制了稳定的历史曲线，而粘性土壤则以滑动的滞后曲线绘制，揭示了桩和地面之间的剥离。这也表明，根据3D-FEM确定的群桩的最终地面反作用力通常小于基本结构设计准则。基于这些结果，演讲是在日本建筑学院研究所研究演讲（Osaka），年度会议（Fukuoka）和第16届世界地震工程会议（智利圣地亚哥）。此外，今年4月，在2016年4月的Kumamoto地震发生事件（以下称为Kumamoto地震）之后，我们进行了现场调查并验证了这次地震造成的损害。为了响应在调查过程中对固定墙面的大量损害，我们使用了在固定墙面上建造的虚拟桩基础建筑的输入运动进行了3D-FEM地震响应分析。结果，固定壁的存在导致地面对桩位置之间的不同响应，并且在固定壁附近的桩头处增加了弯矩，这表明在将桩基础设计在固定地面上的踩踏地面上时，必须适当考虑固定墙面的效果。这一结果是在日本地震工程学会的年度会议（高知）上提出的。此外，使用桩 - 统一结构系统和Kik-Net Maski观察记录的多物质点模型模拟了Kumamoto地震期间在Maski市政厅一楼获得的观察记录。结果，考虑到上面从表面灰粘土层的桩地上描述的剥离，分析结果能够很好地模拟观察记录。这项成就定于明年在日本建筑学院分支机构（Osaka）和年度会议（Hiroshima）举行。

项目成果

地盤-基礎系の強非線形が直接基礎および杭基礎建物の地震応答に与える影響（2016年熊本地震益城観測波を入力した検討）

强非线性土-地基系统对直接基础和桩基础建筑物地震响应的影响（使用2016年熊本地震益木观测波输入的研究）

• 发表时间: 2016
• 期刊: 日本地震工学会第12回年次大会梗概集
• 作者: Haruka Miki;Chigusa Nakahashi-Oda;Takayuki Sumida;Akira Shibuya;中野尊治，川辺秀憲，宮本裕司
• 通讯作者: 中野尊治，川辺秀憲，宮本裕司

土質による降伏条件の違いが群杭の杭周水平地盤抵抗に与える影響

土质产生条件差异对群桩桩周水平地阻力的影响

• 发表时间: 2017
• 期刊: 日本建築学会構造系論文集
• 作者: K. Nagata;T. Hatanaka;K. Fukui;T. Inomata;T. Ozawa;H. Masuda;Y. Funahashi;稲田雄飛，雨夜 徹;馬承遠，中野尊治，宮本裕司
• 通讯作者: 馬承遠，中野尊治，宮本裕司

三次元有限要素法による過大入力地震時の杭基礎の地盤ばね評価

三维有限元法超强输入地震下桩基地弹簧评估

• 发表时间: 2014
• 期刊: 日本建築学会近畿支部研究報告集
• 作者: 中野尊治;柏尚稔;宮本裕司
• 通讯作者: 宮本裕司

群杭の杭位置と加力方向が異なる杭周水平地盤抵抗の非線形特性

不同桩位和群桩施力方向桩周水平地阻力非线性特性

• 发表时间: 2015
• 作者: 牛場翔太;庄司暁;増井恭子;河田聡;中野尊治
• 通讯作者: 中野尊治