(57)【要約】【課題】既設構造物固有の影響を取り除くことができる入力地震動の推定方法および装置を提供する。【解決手段】既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として解析モデルにおける既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように解析モデルを調整し、調整後の解析モデルにおける基盤の底面への入力地震動を算定する算定ステップと、調整後の解析モデルから既設構造物を除外して基盤の解析モデルを作成し、作成した解析モデルにおける基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定ステップとを備えるようにする。【選択図】図１
2016211940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する方法であって、
前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定ステップと、
調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定ステップと
を備えることを特徴とする入力地震動の推定方法。
【請求項２】
前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定することを特徴とする請求項１に記載の入力地震動の推定方法。
【請求項３】
基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する装置であって、
前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定手段と、
調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定手段と
を備えることを特徴とする入力地震動の推定装置。
【請求項４】
前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定することを特徴とする請求項３に記載の入力地震動の推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の動的地震応答解析モデル等に入力値として用いられる入力地震動の推定方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物の耐震設計および耐震安全性の検討のための動的解析では、基盤における構造物への入力地震動（基盤地震動）を設定する必要がある。この入力地震動の設定方法の一つとして、過去に発生した地震における観測記録を用いる方法がある。この場合、地震記録が得られた地点以外でも適用できるように、観測された地点特有の地盤特性はできるだけ除去する必要がある。
【０００３】
最近の日本では地震観測網が非常に発達し、数多くの観測記録が得られている。このうち、入力地震動として重要な震源のごく近傍の観測記録は、発生する地震が山間部である場合が多く、山間部のダム基底部に設置された地震計での観測記録が極めて有用である。しかしながら、これまで、ダム基底部の地震観測記録は、ダム堤体の影響があるにも関わらず、ダム堤体固有の特性を除去することなく構造物への入力地震動とみなして、そのまま用いられてきた。
【０００４】
一方、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する従来の入力地震動の推定方法として、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。この方法は、公開された基盤面における地震波形データを使用して、線形解析法、等価線形解析法、非線形解析法のいずれかに基づいて地表面または表層地盤の適宜の深度における地震動波形を作成し、作成した地震動波形の中から適宜の地震動波形を選択することによって入力地震動を推定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３３９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、山間部のダム基底部に設置された地震計での観測記録は入力地震動の設定に極めて有用であるものの、従来はダム堤体固有の特性を除去することなくそのまま用いられてきた。このため、ダム堤体などの既設構造物固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既設構造物固有の影響を取り除くことができる入力地震動の推定方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る入力地震動の推定方法は、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する方法であって、前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定ステップと、調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る他の入力地震動の推定方法は、上述した発明において、前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る入力地震動の推定装置は、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する装置であって、前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定手段と、調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の入力地震動の推定装置は、上述した発明において、前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る入力地震動の推定方法によれば、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する方法であって、前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定ステップと、調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定ステップとを備えるので、既設構造物固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明に係る他の入力地震動の推定方法によれば、前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定するので、ダム堤体固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明に係る入力地震動の推定装置によれば、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する装置であって、前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定手段と、調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定手段とを備えるので、既設構造物固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明に係る他の入力地震動の推定装置によれば、前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定するので、ダム堤体固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る入力地震動の推定方法および装置の実施の形態を示すフローチャート図である。
【図２】図２は、ダム堤体とその周辺の基盤を示した断面図である。
【図３】図３は、動的地震応答解析のためのダム堤体と基盤の解析モデルを示す図である。
【図４】図４は、入力地震動を推定するための基盤の解析モデルを示す図である。
【図５】図５は、本発明に係る入力地震動の推定装置の実施の形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る入力地震動の推定方法および装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
［入力地震動の推定方法］
まず、本発明に係る入力地震動の推定方法の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物としてのダム堤体に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する方法である。
【００１９】
図１は、本発明に係る入力地震動の推定方法の概略フローチャート図であり、図２は、ダム堤体とその周辺の基盤を表す断面図である。図２に示すように、基盤Ｇ上にダム堤体Ｄが設置されており、ダム堤体Ｄの背後には貯水池Ｗが造成されている。地震計は、ダム堤体Ｄの天端Ｐ１と基底部Ｐ２とに設置されており、天端Ｐ１と基底部Ｐ２とで、ある地震の地震波形データが観測されているものとする。なお、本実施の形態ではロックフィルダム形式のダム堤体の場合を例にとり説明するが、本発明はこれに限るものではなく、フィルダム、重力式ダム、アーチ式ダム等の他の形式のダム堤体であってもよい。
【００２０】
次に、本発明に係る入力地震動の推定方法の具体的手順を説明する。図１に示すように、まず、ダム堤体Ｄとその周辺の基盤Ｇを含めた解析モデルを作成する（ステップＳ１）。なお、モデル化に際し、ダム堤体Ｄ背後の貯水池Ｗについては後述の動的地震応答解析時に境界条件として考慮する。図３は、こうして作成された解析モデルを示したものである。図２のダム堤体Ｄおよび基盤Ｇが、格子状メッシュによってダム堤体モデルＤＭおよび基盤モデルＧＭとして二次元的にモデル化されている。
【００２１】
続いて、図１に示すように、ダム堤体Ｄの天端の地震計Ｐ１または基底部の地震計Ｐ２のいずれか一方で観測された地震波形データを入力値として、解析モデルのダム堤体モデルＤＭに対する動的地震応答解析を行う（ステップＳ２）。ここで、応答値が天端の地震計Ｐ１または基底部の地震計Ｐ２のいずれか他方で観測された地震波形データと概略一致するように解析モデルのダム堤体モデルＤＭ、基盤モデルＧＭを調整する（ステップＳ３）。そして、図１および図３に示すように、調整後の基盤ＧＭモデルの底面（例えば点Ｐ３）の応答値を取得し、取得した応答値を入力地震動として算定する（ステップＳ４）。以上のステップＳ１〜Ｓ４が本発明の算定ステップに相当する。
【００２２】
次に、調整後の解析モデルからダム堤体モデルＤＭを除外して基盤モデルＧＭの解析モデルを作成する（ステップＳ５）。図４は、こうして作成された解析モデルを示したものである。図３の基盤モデルＧＭが、格子状メッシュによって基盤モデルＧＭ１としてモデル化されている。
【００２３】
次に、図１に示すように、作成した基盤モデルＧＭ１の底面（例えば点Ｐ３）に、上記のステップＳ４で算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行う（ステップＳ６）。そして、基盤モデルＧＭ１の表面（例えば点Ｐ４）における応答値（地震動）を取得し、取得した応答値を入力地震動として推定する（ステップＳ７）。このようにすることで、ダム堤体Ｄ固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができる。なお、以上のステップＳ５〜Ｓ７が本発明の推定ステップに相当する。
【００２４】
また、このようにして推定された入力地震動は、ダム堤体Ｄ固有の影響が取り除かれた、従来よりも精度の高いものであるから、構造物への入力地震動として直接用いることができる。
【００２５】
［入力地震動の推定装置］
次に、本発明に係る入力地震動の推定装置の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る入力地震動の推定装置は、上記の本発明に係る入力地震動の推定方法を装置として具現化したものである。
【００２６】
図５に示すように、本発明に係る入力地震動の推定装置１０は、解析モデル作成手段１２と、動的地震応答解析手段１４と、解析モデル調整手段１６と、算定手段１８と、推定手段２０と、制御手段２２と、入力手段２４と、出力手段２６とを備えている。この推定装置１０は、ダム堤体Ｄ、基盤Ｇ、貯水池Ｗ等の形状、物性値等の諸元、地震波形データ、解析条件などの情報があらかじめ格納されたデータベースまたはメモリと、このデータベースまたはメモリに格納された上記情報を読み出して、所定の演算処理を行う演算処理部を有するコンピュータとにより構成することができる。
【００２７】
解析モデル作成手段１２は、図２に示されるダム堤体Ｄ、基盤Ｇ、貯水池Ｗ等の形状、物性値等の諸元情報に基づいて、図３および図４に示すようなダム堤体モデルＤＭと基盤ＧＭ、ＧＭ１の解析モデルを作成するためのものである。
【００２８】
動的地震応答解析手段１４は、図３および図４に示すようなダム堤体モデルＤＭと基盤ＧＭ、ＧＭ１の解析モデルについて所定の解析条件下で動的地震応答解析を行うためのものである。より具体的には、動的地震応答解析手段１４は、図３に示すような全体の解析モデルに対しては、ダム堤体Ｄの天端の地震計Ｐ１または基底部の地震計Ｐ２のいずれか一方で観測された地震波形データを入力値として、解析モデルのダム堤体モデルＤＭに対する動的地震応答解析を行う。一方、図４に示すような基盤の解析モデルに対しては、基盤モデルＧＭ１の底面（例えば点Ｐ３）に、算定手段１８で算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行う。
【００２９】
解析モデル調整手段１６は、動的地震応答解析手段１４による解析の応答値が、天端の地震計Ｐ１または基底部の地震計Ｐ２のいずれか他方で観測された地震波形データと概略一致するようにダム堤体モデルＤＭ、基盤モデルＧＭを調整するためのものである。
【００３０】
算定手段１８は、解析モデル調整手段１６による調整後の解析モデルにおける基盤モデルＧＭの底面への入力地震動を算定するためのものである。より具体的には、算定手段１８は、調整後の解析モデルを対象とした動的地震応答解析手段１４による解析の結果に基づいて、基盤モデルＧＭの底面（例えば図３の点Ｐ３）の解析の応答値を取得し、取得した応答値を入力地震動として算定する。
【００３１】
推定手段２０は、図４に示すような基盤の解析モデルを対象とした動的地震応答解析手段１４による解析の結果に基づいて、基盤モデルＧＭ１の表面（例えば図４の点Ｐ４）における応答値（地震動）を取得し、取得した応答値を入力地震動として推定するものである。
【００３２】
制御手段２２は、解析モデル作成手段１２、動的地震応答解析手段１４、解析モデル調整手段１６、算定手段１８、推定手段２０、制御手段２２、入力手段２４、出力手段２６の動作および相互間のデータ通信等を制御するためのものである。
【００３３】
入力手段２４は、データを入力するためのものであり、例えばキーボードやマウス等で構成することができる。入力データとしては、例えばダム堤体Ｄ、基盤Ｇ、貯水池Ｗ等の形状、物性値等の諸元、地震波形データ、解析条件などの情報がある。
【００３４】
出力手段２６は、出力結果を出力するためのものであり、例えばディスプレイやプリンタ等で構成することができる。出力結果のデータとしては、例えば、解析モデル作成手段１２により作成された解析モデル、動的地震応答解析手段１４による応答値、解析モデル調整手段１６による調整結果、算定手段１８による入力地震動の算定値、推定手段２０による入力地震動の推定値などがある。
【００３５】
本発明に係る入力地震動の推定装置１０によれば、上記の本発明に係る入力地震動の推定方法と同様の処理をすることで、ダム堤体Ｄ固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができる。
【００３６】
上記の実施の形態において、解析モデルとして二次元解析モデルを用いる場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、既設構造物と周辺の基盤を三次元的に表現した三次元解析モデルを用いてもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態において、地震計をダム堤体Ｄの天端と基底部とに設置し、各位置において地震波形データを観測した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ダム堤体Ｄの上記以外の場所に地震計を設置し、地震波形データを観測する場合にも適用可能であり、例えば、天端と基底部の代わりにダム堤体Ｄの内部の上部位置と下部位置に地震計を設置し、各位置において地震波形データを観測し、このデータを用いて入力地震動の推定を行ってもよい。
【００３８】
また、上記の実施の形態において、既設構造物としてダム堤体Ｄの場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、地震計が設置された橋梁などの既設構造物を用いて入力地震動の推定を行ってもよい。
【００３９】
以上説明したように、本発明に係る入力地震動の推定方法によれば、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する方法であって、前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定ステップと、調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定ステップとを備えるので、既設構造物固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができる。
【００４０】
また、本発明に係る他の入力地震動の推定方法によれば、前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定するので、ダム堤体固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができる。
【００４１】
また、本発明に係る入力地震動の推定装置によれば、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の地震応答解析モデルに入力する入力地震動を、既設構造物に設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定する装置であって、前記既設構造物とその周辺の基盤を含めた解析モデルを作成し、前記既設構造物の下部または上部のいずれか一方の地震計で観測された地震波形データを入力値として前記解析モデルにおける前記既設構造物に対する動的地震応答解析を行い、応答値が前記既設構造物の下部または上部のいずれか他方の地震計で観測された地震波形データと概略一致するように前記解析モデルを調整し、調整後の前記解析モデルにおける前記基盤の底面への入力地震動を算定する算定手段と、調整後の前記解析モデルから前記既設構造物を除外して前記基盤の解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける前記基盤の底面に、算定した入力地震動を作用させて動的地震応答解析を行い、前記基盤の表面における応答値を入力地震動として推定する推定手段とを備えるので、既設構造物固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができる。
【００４２】
また、本発明に係る他の入力地震動の推定装置によれば、前記既設構造物はダム堤体であり、このダム堤体の天端と基底部にそれぞれ設置した地震計で観測された地震波形データに基づいて推定するので、ダム堤体固有の影響を取り除いたより精度の高い入力地震動を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明に係る入力地震動の推定方法および装置は、基盤面上に堆積する表層地盤上の地表面または表層地盤内に建設される構造物の動的地震応答解析モデル等に入力値として用いられる入力地震動の推定に有用であり、特に、既設構造物固有の影響を取り除くのに適している。
【符号の説明】
【００４４】
１０  入力地震動の推定装置
１２  解析モデル作成手段
１４  動的地震応答解析手段
１６  解析モデル調整手段
１８  算定手段
２０  推定手段
２２  制御手段
２４  入力手段
２６  出力手段
Ｄ  ダム堤体
Ｇ  基盤
Ｗ  貯水池
ＤＭ  ダム堤体モデル
ＧＭ，ＧＭ１  基盤モデル
【図１】
2016211940.tif 000003
【図２】
2016211940.tif 000004
【図３】
2016211940.tif 000005
【図４】
2016211940.tif 000006
【図５】
2016211940.tif 000007