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4.2.2 研究分野の活動概要

Ⅱ.耐震基礎研究分野

教授　佐藤忠信、助教授　澤田純男、助手　本田利器

①分野の研究対象と方針
　耐震基礎研究分野は、地震時における地盤の挙動と、地盤─構造物系の動的相互作用の解明、振動制御法の開発を行うことにより、限界状態設計法に基づく土木構造物の耐震設計法を確立し、地震災害の軽減を計ることを研究目的としている。主な研究課題を以下に列挙する。

②現在の主な研究テーマ
1）地震動の予測とアイデンティフィケーション
2）地盤震動解析
3）地盤構造物系の動的相互作用
4）構造システムの同定
5）ライフライン系の耐震技術
6）地盤構造物の耐震設計法

平成12、13年度の研究分野構成員の変更はなかった。平成12、13年度は、主に、(a)地震動の位相特性および周波数時間特性、(b)地盤-構造物系の非線形挙動、(c)地盤定数の不確定性を考慮した地盤震動解析、(d)トルコ･アダパザルの地盤調査、(e)構造システムの同定、(f)ヘルスモニタリング技術、などの研究を重点的に実施した。

　「地震動の位相特性および周波数時間特性」では、ウェーブレット変換を用いて、位相スペクトル準拠の地震動をシミュレーションする手法を開発した。地震動の群遅延時間の平均と標準偏差を震源距離とマグニチュードをパラメータとしてモデル化し、これに基づいて振動数軸方向の相関性を有する群遅延時間を発生させ、さらに振動数で積分することにより、位相スペクトルを規定する方法論を展開した。また、地震動の伝播経路における多重散乱をモデル化することにより、位相スペクトルに与える伝播経路特性を解析する方法を開発した。実観測記録に本手法を適用することにより、異方散乱パラメータとQ値を推定した。さらに、時間周波数特性を規定する任意のウィグナー分布から、これを正規直交ウェーブレットのクロスウィグナー分布を基底とする空間に射影し、それがウェーブレット係数の絶対値との偏角の情報を有することを考慮してウェーブレット係数を算出することにより、時系列信号を合成する手法を提案した。本手法を実地震動波形に適用し、実体波に相当する成分と表面波に相当する成分に分離できることを示した。「地盤-構造物系の非線形挙動」では、地盤の液状化･流動化現象の統一的解析法として、固体から液体そして固体への相変化を考慮できる流･弾塑性構成式を新たに導入した数値解析法を開発した。盛土の遠心模型実験、強制傾斜土槽による振動台実験、大型ケーソン式岸壁および杭基礎構造物に対する解析を実施し、本手法の妥当性と有効性を確認した。「地盤定数の不確定性を考慮した地盤震動解析」では、スペクトル確率有限要素法を不確定性を有する２次元および３次元波動問題に拡張した。剛性が確率場となっている地盤における波動伝播問題について解析し、剛性の相関距離が変位の分散に影響を与えること、入力波の周波数が減衰に影響を与えることがわかった。「トルコ･アダパザルの地盤調査」では、重力探査および微動探査を実施し、３次元堆積盆地構造を得た。さらにボーリング調査、スウェーデン式サウンディング、PS検層を行い、表層地盤特性を明らかにし、アダパザル市街の被害分布が、主に極軟弱なシルト層の層厚によって説明できることを示した。「構造システムの同定」では、ベイズ推定に基づくモンテカルロフィルタとカルマンフィルタおよび遺伝的アルゴリズムを統合することで、高いフィルタリング能力を有する新たなフィルタ理論を構築し、今後の研究課題として以下の項目があげられる。

l）地盤─基礎─構造物系の非線形動的相互作用のモデル化に関する研究
2）地盤─基礎─構造物系の耐震安全性の適切な配分を考慮した耐震設計法の開発
3）構造物の健全度モニタリングシステムの開発と、既存構造物の補強法の開発
4）ライフサイクルコストを考慮した耐震補強戦略や耐震設計法に関する研究
5）耐震設計用地震動の設定法と位相特性のモデル化に関する研究

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