EPS 盛土の実大振動台実験のシミュレーション解析
EPS 盛土

実大振動台実験 シミュレーション解析

株式会社 CPC

国際会員○西発泡スチロール土木工法開発機構

剛整正会員

窪田達郎

1．はじめに筆者らは， 2018 年に両直型の EPS 盛土を対象とした実大振動台実験を行っている 1)．その際，実験の挙動を解析的に表現することも試みた 2)3)．その結果，実験時の挙動を比較的適切に表現することができた．実験は，EPS の高さを3m ，6m ，8m の条件で行っており，これまで解析を試みたのは 8m のケースであった．本稿では，文献 2)に対してさらにモデルを改良し，8m に加えて 3m 及び 6m の結果に対するシミュレーション解析を実施した結果を示す．
2．実大振動台実験の概要
橋台背面に EPS 盛土を配置する場合，EPS 盛土の形状は一般的に両直ﾏｰｸ
計測器□ 加速度計〇 ワイヤ式変位計△ 三軸ジャイロセンサ型になる．この形状では，・単位：mm
最上段の 300mm 厚のコンクリート版は舗装，中間の 100mm のコンクリート版は中間床版．

・

図-4～図-6 の計測位置

EPS の軽量性の影響で相対的に上部舗装の重量が大きなものとなり，地震時にロッキングを生じや平面図（上面図）

すい．その影響による変状の発生が懸念されることから，1997 年にも実大振動台実験を行っている 4) ．2018 年の実験は，耐震性向上のために開発された新型の緊結金具の側面図（EPS 高 3m）

図-1

りの高さのものを対象とした．その形状と計測機器の配1000

置状況を図-1 に示す．実験に用いた地震動は，ランダム

500

示す道路橋示方書・同解説ⅤのⅠ種地盤の内陸型地震動
加速度波（Ⅱ-Ⅰ-1 波，最大加速度の絶対値=812gal）で加速度 (gal)効果確認を主目的に実施した．実験は，上記の通り 3 通波，10Hz～1Hz のスイープ波(最大 100gal)，及び図-2 に実験に用いた EPS 盛土の概要
内陸型（Ⅱ-Ⅰ-1）

0-500-1000
01020

図-2

実験に用いた地震動加速度波形（道示Ⅱ-Ⅰ-1）

照されたい．

RC Slab(Solid)

3．シミュレーション解析モデル

RC Slab(Beam)

実験に対するシミュレーション解析は 2 次元の有限要素法によった．解析には，大変形解析プログラム

Poisson's Unit Volume Young's
WeightModulusRatio
32ν
γ (kN/m ) Ｅ (kN/m )EPS(D20)0.075
0.20
10,800Material

RC Slab

0.167

23.50 23,500,000

Joint Element(Friction coefficientμ=1.0)：Spring Element(Joint Metal)
Normal Stiffness Kn=10kN/m
Shear Stiffness Ks=100kN/m)

FLIP/TULIP を用いた．解析モデルのイメージ図を図-3に示す．解析では，EPS 材と最上段のコンクリートブロ

30時刻t(sec)ある．実験の結果として，新型金具による耐震性の向上などが確認されたが，結果の詳細については文献 1)を参側面図（EPS 高 8m）

側面図（EPS 高 6m）

EPSックを平面ひずみ，中間にある厚さ 100mm のコンクリート床版を梁要素とした．EPS 材及び RC 材の物性値をJointMetal(Spring:2pieces/Block)

表-1 に示す。図-3 の左下に示すように，EPS ブロック間

EPS Block

EPS Block及び EPS ブロックと床版間はジョイント要素を設置し，さらに，EPS ブロック間には 1 ブロック当り 2 箇所，緊EPS Block

結金具をモデル化したばね要素を設置した．文献 2)で用

Joint Element(Friction between blocks)

いたモデルとの違いは，大きくはこのばね要素の設置であり，文献 3)でも図-3 のモデルを適用している。図中にSimulation analysis of full-scale shaking table tests of EPS
embankment.

図-3 解析モデル（EPS 高 8m）3)Tsuyoshi, Nishi Construction Project Consultants, Inc.
Tatsuro, Kubota

EPS Construction Method Development Organization

定した値である．解析の境界条件は実験と同様底面固定であり，この固定底面より地震動を入射した．
4．解析結果1000

加速度(gal)

はばね値が示されているが，これは解析によるトライアルの結果より設

0-500-10000

解析結果として，EPS 高 6m のケースに対して図-1 の赤い四角で囲った舗装位置の水平加速度波形を図-4 に示す．EPS 高 8m のケースの結果は文きている 15 秒以降も自由振動によると考えられる水平加速度が確認でき

2000

加速度(gal)期が長くなっているように見受けられ，また，入力加速度が小さくなって10図-4献 3)に示しているため，そちらを参照されたい．図-4 では，実験結果と解析結果を重ねて示している．図-2 の入力加速度波形と比較すると，やや周

実験結果
解析結果

舗装下

500

-1000

は水平変位を示したものである．変位の絶対量，波形ともにかなり良い一

実験結果
解析結果

-2000
02000加速度(gal)いる．鉛直加速度もかなり高い精度で表現できていると考えられる．図-6

舗装下の水平加速度（EPS 高 6m）0したものである．図の上は加振開始から 30 秒間を示した．実験結果と解にくいため，特に加速度が大きい 4～14 秒についての結果を図下に示して

1000

20時刻t(sec)30

舗装下0実験結果
解析結果-20004

図-7 は舗装下の水平加速度に対して，そのフーリエスペクトルを示した

6

図-5200て示している．3m のケースにてやや短周期側の結果に違いが見られるが，100変位(mm)ものである．EPS 高 3m ，6m ，8m に対して実験結果と解析結果を重ねペクトルを示した．全体的に解析結果は実験結果を適切に再現できている

10-1000致を示している．

全体的には概ね一致している．図-8 では，同様に鉛直加速度のフーリエス

30時刻t(sec)

舗装下1000るが，この傾向を解析では適切に表現できている．図-5 は鉛直加速度を示
析結果は良い一致を示しているようであるが，短周期成分の影響でわかり208よく一致しているといえる．

舗装部変位

14

実験結果
解析結果

0-10010

図-65．まとめ

12時刻t(sec)

舗装下の鉛直加速度（EPS 高 6m）-2000と考えるが，特にロッキングの影響が大きくなる EPS 高の高いケースで1020時刻t(sec)30

舗装部の水平変位(EPS 高 6m)

両直型の EPS 盛土の実大実験結果に対して解析的な評価を試みた．その結果，大変形解析プログラム FLIP/TULIP を用いることで実験結果を適切に再現でき，ロッキング現象を含む挙動の評価に対する解析の適用性が確認できた．
実験結果
解析結果

800600400
2000.10.5110006004002005フーリエスペクトル(gal・sec)

フーリエスペクトル(gal・sec)

EPS高3m

実験結果
解析結果

200

100

0.1

0.5
周期T(sec)

00.05

0.1

0.511200
1000

EPS高8m15実験結果
解析結果

800
600
400
200
00.05

50.1

周期T(sec)

図-700.05

EPS高6m800

周期T(sec)

300

実験結果
解析結果

0.51
周期T(sec)

5600
500

EPS高6m

実験結果
解析結果

400
300
200
100
00.05

0.10.5

1600
500

EPS高8m

実験結果
解析結果

400
300
200
100

5

周期T(sec)

00.05

0.1

0.5

1

周期T(sec)

図-7 舗装下の鉛直加速度のフーリエスペクトル1)2)
3)
4)

10

舗装下の水平加速度のフーリエスペクトル
フーリエスペクトル(gal・sec)

00.05

1200

フーリエスペクトル(gal・sec)

EPS高3m

フーリエスペクトル(gal・sec)

フーリエスペクトル(gal・sec)

1000

西剛整，谷美宏，林夏希，窪田達郎，京川裕之，古関潤一，小浪岳治：EPS 盛土の実大振動台実験による新型緊結金具の効果とロッキング対策の評価，ジオシンセティックス論文集 34 巻， pp.153-160.2019.
谷美宏，西剛整，林夏希，窪田達郎，小浪岳治，林豪人，古関潤一，京川裕之：EPS 盛土の実大振動台実験（その４：解析的評価），第 54 回地盤工学研究発表会， pp.551-552, 2019.
Tsuyoshi Nishi, Takeharu Konami, Tatsuro Kubota, Hiroyuki Kyokawa, Junichi Koseki, and Kazuya Yasuhara：Evaluation of EPS
embankment behavior during large-scale earthquakes by full-scale shaking table tests，2022 GeoAsia7 Conference，2022.
西剛整，堀田光，黒田修一，長谷川忠弘，李軍，塚本英樹：EPS 盛土の実大振動実験（その 1；振動台実験），第 33 回地盤工学
研究発表会講演集，pp.2461-2462, 1998.

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