JPH08105823A - ラーメン構造物の地震被害危険度の判定方法 - Google Patents

ラーメン構造物の地震被害危険度の判定方法

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JPH08105823A
JPH08105823A JP26841794A JP26841794A JPH08105823A JP H08105823 A JPH08105823 A JP H08105823A JP 26841794 A JP26841794 A JP 26841794A JP 26841794 A JP26841794 A JP 26841794A JP H08105823 A JPH08105823 A JP H08105823A
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豊 中村
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Kazutoshi Hidaka
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Masayuki Nishinaga
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人手をかけずに簡便的確に、対象とするラー
メン構造物の耐震性能の評価となる地震被害危険度の判
定方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明のラーメン構造物の地震被害危険度の
判定方法はラーメン構造物上の測定点とその測定点直下
の地盤上の地点にセンサを設置し、同時に測定した振動
データのスペクトル比から、そのラーメン構造物の卓越
振動数と増幅倍率を求めて、求めた卓越振動数と増幅倍
率と、そのラーメン構造物の柱の諸元寸法とから、その
ラーメン構造物の地震被害危険度(KS 値)を求めて、
求めた地震被害危険度(KS 値)に地震時に想定される
地盤加速度を乗じて、最大縁端曲げひずみを求めて、求
めた最大縁端曲げひずみからそのラーメン構造物がどの
程度の地震に対して被害を受けるかという危険度を判定
することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラーメン構造物がどの程
度の地震に対して被害を受けるかという危険度を定量的
に判定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】既往の震害経験等からラーメン構造物の
耐震性能を左右するのは柱にあることから、従来のラー
メン構造物の耐震評価方法は対象とするラーメン構造物
の実物大の柱供試体を数個作成して交番載荷試験(荷重
を交互に載荷する試験)を行い、大振幅の変形に対する
復元力特性(荷重と変形の関係)と繰り返し回数に対す
る劣化特性の把握を主としているが、ラーメン高架橋全
体としての耐震性能を評価する方法はなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のラーメ
ン構造物の耐震評価方法では、ラーメン構造物の柱供試
体を作成し、試験や解析を行うには、ラーメン構造物柱
のタイプごとに供試体を作成する必要があり、かなりの
費用と労力を必要とするばかりでなく、対象とする実ラ
ーメン構造物の現有耐震性能を評価できない問題点があ
る。本発明は前記のような問題点を解決するためになさ
れた方法で、人手をかけずに簡便的確に、対象とするラ
ーメン構造物の耐震性能の評価となる地震被害危険度の
判定方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のラーメン構造物
の地震被害危険度の判定方法はラーメン構造物上の測定
点とその測定点直下の地盤上の地点にセンサを設置し、
同時に測定した振動データ(例えば常時微動等)のスペ
クトル比(ラーメン構造物上の測点における振動スペク
トルを測点直下の地盤上の地点における振動スペクトル
で割って得られたスペクトル比)から、そのラーメン構
造物の卓越振動数と増幅倍率を求めて、求めた卓越振動
数と増幅倍率と、そのラーメン構造物の柱の諸元寸法と
から、そのラーメン構造物の地震被害危険度(KS 値)
を求めて、求めた地震被害危険度(KS 値)に地震時に
想定される地盤加速度を乗じて、最大縁端曲げひずみを
求めて、求めた最大縁端曲げひずみからそのラーメン構
造物がどの程度の地震に対して被害を受けるかという危
険度を判定することを特徴とするものである。
【0005】
【作用】図5は地震による慣性力がラーメン構造物の躯
体に作用した時の柱の変形を示した説明図で(a)は柱
上端部が固定で柱下端部がヒンジの場合であり(b)は
柱上下端部が固定の場合である。ここで、2はラーメン
構造物の基礎,4はラーメン構造物の床板,5はラーメ
ン構造物の柱であり、Pは地震による慣性力,Hは柱の
高さ,k1 は柱上端部が固定で柱下端部がヒンジのラー
メン構造物の柱のバネ定数であり、k2 は柱上下端部が
固定のラーメン構造物の柱のバネ定数である。ラーメン
構造物は基礎の構造の違いにより、柱上端部が固定で柱
下端部がヒンジの場合と柱上下端部が固定の場合に分け
て考えることができる。そこで、それぞれの場合につい
て、コンクリート表面に生じる歪を考えると柱上下端部
が固定の場合のほうが地震時には柱上下端部に大きな歪
が生じることがわかる。
【0006】図5(a)に示すラーメン構造物の柱上端
部が固定で柱下端部がヒンジの場合、柱上端部に地震力
によるモーメントが作用したときの柱上端部の最大縁端
曲げ歪は柱上端部の最大縁端曲げ歪をε0 ,柱上端部の
モーメントをM0 ,柱の振動方向の幅をb,ヤング係数
をE,断面2次モーメントをIとすると(式1)で与え
られる。
【0007】
【数1】
【0008】このときの柱上端部の水平変位量は柱上端
部の水平変位量をδ1 ,上部工の重量をW,柱の高さを
H,ヤング係数をE,断面2次モーメントをI,柱のバ
ネ定数をk1 とすると(式2)で与えられる。
【0009】
【数2】
【0010】次に、地震時の柱上端部の最大曲げモーメ
ントは地震時の柱上端部の最大曲げモーメントをM01
上部工の重量をW,重力加速度をg,ラーメン構造物の
増幅倍率をAS ,地震時に想定される地表面加速度を
α,柱の高さをHとすると(式3)で与えられる。
【0011】
【数3】
【0012】また、ラーメン構造物の固有円振動数はラ
ーメン構造物の固有円振動数をω,ラーメン構造物の卓
越振動数をFS ,重力加速度をg,上部工の重量をWと
すると(式4)で与えられる。
【0013】
【数4】
【0014】(式4)を変形して(式5)が求まる。
【0015】
【数5】
【0016】(式5)を変形して(式6)が求まる。
【0017】
【数6】
【0018】(式3)に(式6)を代入して(式7)が
求まる。
【0019】
【数7】
【0020】よって、地震時の柱上端部の最大縁端曲げ
歪は地震時の柱上端部の最大縁端曲げ歪をε01,地震時
の柱上端部の地震被害危険度をKS1とすると、(式1)
に(式7)を代入して(式8)が求まる。
【0021】
【数8】
【0022】ここで、地震時の柱上端部の地震被害危険
度KS1は(式8)から各変数の単位に留意して整理する
と(式9)が求まる。
【0023】
【数9】
【0024】図5(b)に示すラーメン構造物の柱上下
端部が固定の場合、柱上端部に地震力によるモーメント
が作用したときの柱上端部の最大縁端曲げ歪は同様にし
て、(式1)で与えられる。このときの柱上端部の水平
変位量は柱上端部の水平変位量をδ2 ,上部工の重量を
W,柱の高さをH,ヤング係数をE,断面2次モーメン
トをIとするとδ2=2δ1 だから(式10)で与えら
れる。
【0025】
【数10】
【0026】同様にして、地震時の柱上端部の最大縁端
曲げ歪は地震時の柱上端部の最大縁端曲げ歪をε02,地
震時の柱上端部の地震被害危険度をKS2とすると(式1
1)が求まる。
【0027】
【数11】
【0028】ここで、地震時の柱上端部の地震被害危険
度KS2は(式11)から各変数の単位に留意して整理す
ると(式12)が求まる。
【0029】
【数12】
【0030】しかし、地震時の柱上端部の最大縁端曲げ
歪は直接求めることができないので、実際には地震時の
柱上端部の地震被害危険度(KS 値)と地震時に想定さ
れる地表面加速度を求めてから、それらを乗じて地震時
の柱上端部の最大縁端曲げ歪を求めることになる。
【0031】一般にコンクリートはε0 >200 ×10-6
ひびわれが発生し、ε0 >2000×10-6で鉄筋が降伏する
とされている。地震被害危険度(KS 値)は個々のラー
メン構造物に固有の値であり、この地震被害危険度(K
S 値)に地震時に想定される地盤加速度を乗じれば柱の
最大縁端曲げ歪を求めることができる。これにより、地
震被害の程度を想定できるので、ラーメン構造物がどの
程度の地震に対して被害を受けるかという危険度を定量
的に判定できる。
【0032】
【実施例】本発明のラーメン構造物の地震被害危険度の
判定方法により、実際の地震に遭遇したラーメン構造物
に適用した場合の実施例を示す。
【0033】図1は北海道南西沖地震に遭遇したA高架
橋とB高架橋の測定点を示した全体図であり、図2は高
架橋における常時微動を測定するためのセンサ設置箇所
の説明図であり、図3は被害を受けていない高架橋の測
定点と被害を受けた高架橋の測定点のそれぞれについて
線路方向と線路直角方向の振動数と増幅倍率を示す図で
あり、図4は全測定点における線路方向と線路直角方向
の地震被害危険度(KS 値)の推移を示す図である。こ
こで、1はラーメン高架橋の躯体,2はラーメン高架橋
の基礎,3はセンサである。なお、図1の●は測定点を
示す。
【0034】測定はラーメン高架橋上の測定点とその測
定点直下の地盤上の地点で3方向の常時微動を同時に測
定した。各測定点で約41秒間の測定を3回実施し、4
1秒間のデータを周波数分析し、ハニングウィンドウを
5回かけて平滑化し、3回の測定データを平均してフー
リエスペクトルを算出した。さらに、高架橋上の測定点
の各成分スペクトルをその測定点直下の地盤上の地点の
各成分スペクトルで除したスペクトル比を算定した。な
お、測定方法,解析方法については前記の方法に限定さ
れるものではない。
【0035】被害を受けたラーメン高架橋は柱の線路直
角方向に剥離,クラックなどが発生した。
【0036】図3により、この時の線路方向と線路直角
方向の振動数と増幅倍率についてみると、これらには明
瞭なピークが認められる。これらのピークからラーメン
高架橋の卓越振動数と増幅倍率を求めると、被害を受け
ていない高架橋の卓越振動数は2.29Hzでそのとき
の増幅倍率は5.36倍であり、被害を受けた高架橋の
卓越振動数は1.66Hzでそのときの増幅倍率は2
3.32倍である。被害を受けていない柱の高さは設計
図面より7.5m、柱の有効高さは6.6mであり、被
害を受けている柱の高さは図面より7.5m、柱の有効
高さは7.5mとなっている。ここでいう柱の有効高さ
とは地面から高架橋の横梁までの高さをいう。各測定点
の卓越振動数,増幅倍率および柱の高さを(式12)に
代入すると高架橋の地震被害危険度(KS 値)が求めら
れる。例えば、被害を受けていない高架橋の卓越振動数
は2.29Hz,増幅倍率は5.36倍および柱の高さ
7.5m,柱の幅0.7mを数10に代入するとこの測
点での地震被害危険度(KS 値)は5.57となる。
【0037】図4により、特に線路直角方向にクラック
や剥落などの外見上の損傷が著しかったB高架橋のRB4
では線路直角方向の地震被害危険度(KS 値)が40以
上と極めて大きくなっている。通常の健全なラーメン高
架橋では地震被害危険度(KS 値)は5〜10程度の値
である。北海道南西沖地震でこの付近の地表面加速度は
約200Galなので、地震被害危険度(KS 値)が1
0以上の箇所は、(式11)より高架橋の柱の歪は2000
×10-6以上の大きな歪を受けて、耐力が低下していると
判定できる。
【0038】
【発明の効果】本発明のラーメン構造物の地震被害危険
度の判定方法は所定の位置にセンサを配置するだけで、
安全簡単に振動データが測定できる。その測定結果の後
処理も簡単で、多数の測定データを同時に解析して他の
ラーメン構造物のデータと比較することにより、より細
かく相対比較して耐震性能を評価できるので、経費と時
間の省略に大きく貢献するのみならず、漏れのない調査
を行うことが可能である。また、稠密に配置された測定
点での測定を実用的に行うことができるので、長大なラ
ーメン構造物各部に関する地震被害危険度(KS 値)を
細かく算定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】北海道南西沖地震に遭遇したA高架橋とB高架
橋の測定点を示した全体図である。
【図2】高架橋における常時微動を測定するためのセン
サ設置箇所の説明図である。
【図3】被害を受けていないラーメン高架橋の測定点と
被害を受けたラーメン高架橋の測定点のそれぞれについ
て線路方向と線路直角方向の振動数と増幅倍率を示す図
である。
【図4】全測定点における線路方向と線路直角方向の地
震被害危険度(KS 値)の推移を示す図である。
【図5】地震による慣性力がラーメン構造物の躯体に作
用した時の柱の変形を示した説明図で(a)は柱上端部
が固定で柱下端部がヒンジの場合であり(b)は柱上下
端部が固定の場合である。
【符号の説明】
1 ラーメン高架橋の躯体 2 ラーメン高架橋(ラーメン構造物)の基礎 3 センサ 4 ラーメン構造物の床板 5 ラーメン構造物の柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日高 和利 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 西永 雅行 埼玉県入間市高倉4番11−2−409

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラーメン構造物がどの程度の地震に対し
    て被害を受けるかという危険度を判定する方法であっ
    て、 ラーメン構造物上の測定点と該測定点直下の地盤上の地
    点にセンサを設置し、 同時に測定した振動データのスペクトル比から、該ラー
    メン構造物の卓越振動数と増幅倍率を求め、 求めた卓越振動数と増幅倍率と、該ラーメン構造物の柱
    の諸元寸法とから、該ラーメン構造物の地震被害危険度
    を求め、 求めた地震被害危険度に地震時に想定される地盤加速度
    を乗じて、最大縁端曲げひずみを求めて、 求めた最大縁端曲げひずみから該ラーメン構造物がどの
    程度の地震に対して被害を受けるかという危険度をを判
    定することを特徴とするラーメン構造物の地震被害危険
    度の判定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186384A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Railway Technical Res Inst 高架橋の揺れによるリアルタイム地震被害推定方法及びその装置
JP2009186383A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Railway Technical Res Inst 高架橋のリアルタイム地震被害推定方法及びその装置
JP2010037860A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Railway Technical Res Inst Rc部材の損傷レベル評価方法及びシステム
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102187057B1 (ko) * 2020-07-10 2020-12-04 주식회사 엠케이에스이 교량의 진동수 및 처짐량 동시 측정시스템
KR102221630B1 (ko) * 2020-07-10 2021-03-03 주식회사 엠케이에스이 교량의 진동수 및 처짐량 동시 측정방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186384A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Railway Technical Res Inst 高架橋の揺れによるリアルタイム地震被害推定方法及びその装置
JP2009186383A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Railway Technical Res Inst 高架橋のリアルタイム地震被害推定方法及びその装置
JP2010037860A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Railway Technical Res Inst Rc部材の損傷レベル評価方法及びシステム
CN113240993A (zh) * 2021-05-11 2021-08-10 中国地震局工程力学研究所 一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法
CN113240993B (zh) * 2021-05-11 2022-08-02 中国地震局工程力学研究所 一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法

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