鉄道分野における耐震設計の現状と高性能な基礎工開発の取組み

摘要

「鉄道構造物等設計標準•耐震設計」(以下，耐震設計標準)では，基礎の耐震設計をする場合には，地盤と基礎の動的相互作用の影響を考慮して設計するように記されている。動的相互作用は，幾何学的相互作用と慣性相互作用の2つの現象に分けて考えることができる。幾何学的相互作用とは地盤変形に起因する現象である。基礎表面に対して位相差を持った地盤震動が作用するとき(例えば杭基礎では，地盤震動には深さ方向に位相差がある)，基礎が地盤の揺れを拘束するため，基礎の応答と地盤の応答は異なる。これにより，地盤から構造物に入射されるエネルギーが低減(入力損失)することになる。一方，慣性相互作用は，上部構造物の慣性力に起因する現象である。慣性力が基礎を介して地盤に作用するため，基礎の応答と地盤の応答は異なる。また，構造物の振動エネルギーの一部は地盤中へ逸散する。その効果は複素剛性として評価される。これらを設計上の観点から解釈すると，幾何学的相互作用は作用としての地盤変位と入力損失効果ということになる。一方，慣性相互作用は慣性力に抵抗する地盤ばねと減衰効果ということになる。これらを簡単に示したものが図-1である。