第39回地震工学研究発表会

広域道路ネットワークを対象とした地震被害
シミュレーションの精度検証と被災度評価
服部匡洋 1・大石秀雄 2・中村真貴 3・馬越一也 4・篠原

聖二 5

1 正会員

一般財団法人阪神高速道路技術センター 調査研究部（〒541-0054 大阪市中央区南本町 4-5-7）
E-mail: hattori_m@tech-center.or.jp

2 非会員

一般財団法人阪神高速道路技術センター 調査研究部（〒541-0054 大阪市中央区南本町 4-5-7）
E-mail: oishi@tech-center.or.jp
3 正会員

株式会社地震工学研究開発センター（〒810-0003 福岡市中央区 春吉 3-21-19）
E-mail: nakamura@eerc.co.jp

4 正会員

株式会社地震工学研究開発センター（〒810-0003 福岡市中央区 春吉 3-21-19）
E-mail: magoshi@eerc.co.jp

5 正会員

阪神高速道路株式会社 計画部（〒530-0005 大阪市北区中之島 3-2-4）
E-mail: masatsugu-shinohara@hanshin-exp.co.jp

阪神高速では災害時にも関西圏のライフラインとして機能することを目指した防災・減災対策にも積極的に取り組んでおり，今後発生が予想される南海トラフ地震や都市直下型地震のような様々な震源域を想定した広域道路ネットワークの地震応答シミュレーションに関する研究を進めている．
本研究はその広域道路ネットワークの地震応答シミュレーションの精度検証に向けた取り組みの一環として 1995 年阪神淡路大震災の再現を実施した．その結果，当時の被災度分布をある程度再現し，現段階のモデルでも一定の再現性を有することを確認した．
また，発生が懸念されるいくつかの内陸活断層型地震，海溝型地震を想定し，路線へ及ぼす影響を地震
応答シミュレーションにより評価することを試みた．これにより，路線全体に対する想定地震動ごとの構
造物の地震時挙動やそれによる地震時の被災度評価の分布を 3D マップ等により概観できることを示した．

Key Words: expressway network, seismic response analysis, 1995 Kobe earthquake

1.

はじめに

阪神高速道路では，1995 年 1 月 17 日に発生した兵庫
県南部地震により甚大な被害を受けて以降，橋梁の下部構造の耐震補強や上部構造の落橋防止対策等，構造物の被害を最小に留めるよう対策を行うともに，災害時にも関西圏のライフラインとして機能することを目指した防災・減災対策にも積極的に取り組んでいる．その取り組
みの 1 つとして，今後発生が予想される南海トラフ地震や都市直下型地震のような様々な震源域を想定した広域道路ネットワークの地震応答シミュレーションに関する研究 1)～3)を進めている．これは，一般的な橋梁の設計に用いられる数径間程度の橋梁単位の地震応答解析ではなく，阪神高速道路全路線を対象とした広域の地震応答シ
ミュレーションを行うことで，地震による構造物の損傷程度を路線単位や出入口・ジャンクション間の区間単位で評価するものである．広域道路ネットワークの地震応
答シミュレーションを実施することで，様々な震源域を想定した地震動に対し，予め路線単位または橋梁単位の損傷状況を把握でき，耐震補強の優先度の高い部材や橋梁，路線を抽出することができるとともに，地震直後に実施する緊急点検においても，地震応答シミュレーショ
ンにより得られた被災度判定分布を踏まえ，重点的に着目すべき路線，橋梁を明らかにできるなど，耐震対策や緊急点検計画の合理化に役立てられる．また，地震応答
シミュレーションの結果に基づき，地震後にかけ違い部
で生じる段差量を推定することで，土嚢や敷鉄板などの資機材配置の最適化に繋がると考えられる．
このような背景から，著者らは，広域道路ネットワー
クの地震被害シミュレーションの実務への実装に向けた検討の第一段階として，図-1 に示す通り阪神高速道路
湾岸線の約 55 kmの区間を対象に上町断層を震源域とす

STEP3：構造物応答解析

STEP2：表層地盤応答解析

STEP1：深層地盤応答解析

図-1 阪神高速湾岸線 55km を対象とした地震被害
シミュレーション
図-2 地震被害シミュレーションの方法

る地震応答シミュレーションを行い，地震発生後の橋脚の耐荷力評価，支承部の段差量に基づいた走行性評価の可能性を示した 2)．一方で，橋脚の被災度判定には軸方
向鉄筋ひずみを，支承部の段差量推定には支承耐力を閾値として判定を行っているが，レベル 2 地震動を設計地
震動として鋼板巻立て補強や支承取替などの耐震補強が実施されている区間であるにも関わらず，一部ではレベ
ル 2 地震動よりも小さな入力地震動で橋脚や支承に損傷が生じる結果となるなど，耐震補強設計で想定する損傷程度と乖離が見られたことから，シミュレーションにおける閾値の設定等に課題を残していた．
そこで，本稿では広域道路ネットワークの地震応答シ
ミュレーションの精度検証に向けた取り組み 4)～8)の一環として，1995 年兵庫県南部地震の地震動の作成及び構
造物応答解析を実施し，兵庫県南部地震における構造物
被害の再現を試みた．兵庫県南部地震の再現にあたっては，より広域の地震応答シミュレーションが実施可能となるように湾岸線に加え，神戸線，東大阪線，大阪港線のモデルの広域化を図った．また，阪神高速では兵庫県
南部地震以降 RC 橋脚の鋼板巻立て補強をはじめとする
耐震補強が実施されている．このような耐震補強を考慮した構造，すなわち現況の構造に対し兵庫県南部地震の地震動を作用させたときの下部構造の被災度の低減効果に関する検証を行った．さらに，発生が懸念されるいく
つかの内陸活断層型地震，海溝型地震を想定し，路線へ及ぼす影響を地震応答シミュレーションにより評価する
ことを試みた．

表-1 各ステップの解析手法及び解析モデル(a) 解析手法
構造物
応答解析

各基礎位置へそれぞれの波形を入力する地動解析

表層地盤
応答解析

逐次非線形解析（YUSAYUSA 等）
・ 大ひずみでも適用可能（ただし，全応力解析では液状化は考慮できない）
・ 周波数特性の考慮が複雑

深層地盤
応答解析

統計的グリーン関数法
・ 短周期成分の計算が容易
・ 長周期成分が考慮できない

上部構造

線形はりモデル(b) 解析モデル

支承

鋼製支承：固定・可動の支持条件
分散ゴム，免震支承：グルーピングした等価剛性

橋脚

ファイバーモデル（グルーピング）

基礎ばね

S-Rモデル

基礎-地盤系 直近のボーリング位置と同じ値をそのまま使う造までの構造物応答解析の 3 段階で実施する．それぞれの地震応答解析において，順次，解析結果を受け渡すことにより，道路ネットワーク上の各構造物の応答や損傷を評価する．各 STEP における解析手法や解析モデルの構築方法については複数の方法が考えられ，その方法毎に精度のレベルが異なる．今後順次解析手法や解析モデ
ルの精度レベルを向上させていく．

3.

解析モデルの構築

2. 地震被害シミュレーションの方法
現段階の解析手法及び解析モデルを表-1 に示す．
広域道路ネットワークの地震応答シミュレーションは，(1) 深層地盤応答解析モデル
図-2 に示す通り，STEP 1：震源域から工学的基盤までの1995 年兵庫県南部地震の再現にあたり，図-3，図-4 に深層地盤応答解析，STEP 2：工学的基盤から地表面まで示す深層地盤応答解析は野津の再現解析 9)で用いた山田の表層地盤応答解析，STEP 3：構造物の基礎から上部構

(a) 阿波座カーブ付近

図-3 兵庫県南部地震震源モデル(b) 天保山 JCT 付近
図-5 構造物モデルの一例
表-3 橋脚断面グルーピング
断面図-4 想定する破壊開始点及びアスペリティ(参考文献 9) 図-8 より引用)

断層名

表-2 震源モデルの詳細パラメータ
震源モデルの詳細パラメータ (野津(2007))

グループ③

ｱｽﾍﾟﾘﾃｨ2

形状

グループ①
グループ②

ｱｽﾍﾟﾘﾃｨ1

材質

ｱｽﾍﾟﾘﾃｨ4

鋼材

34.616700

34.635673

34.688183

135.059231

135.188025

グループ⑥

平均走向角 θ(°)

N53E

N53E

N233E

グループ⑦

平均傾斜角δ(°)

90

90

85

平均すべり角λ(°)

0

0

0

グループ⑧

断層長 L(km)

4.8

8

12.8

グループ⑨

断層幅 W(km)

4.8

6.4

8

グループ⑩

断層面積 S(km )

23

51

102

断層上端深さ Z0(km)

3.0

3.0

3.0

グループ⑪

地震モーメント(N・m)

3.40E+17

1.30E+18

2.30E+18

グループ⑫

マグニチュードMw

5.6

6.0

6.2

グループ⑬

平均すべり量(m)

0.4

0.7

0.7

4m
5m

グループ④

135.029400

2

モデル化

3m
矩形

円形

グループ⑤
南西端位置

橋脚幅

グループ

－
2m
3m

矩形

4m

ファイバー
断面

5m

コンクリート

6m
3m
円形

4m
6m

橋台

線形はり

定した．ボーリングデータについては，必ずしも橋脚位の特性化震源モデル(神戸側部分)10)を用いた．なお，公置ごとに存在していない．既存のボーリングデータが存
開資料に示されていないパラメータについては，地震調在しない橋脚位置の表層地盤のモデル化や基礎ばねの設査研究推進本部地震調査委員会(2016)が規定した「震源定方法については，文献 13)の比較検討の結果をもとに，断層を特性した地震の強震度予測手法（「レシピ」）修
11)「最近法」を適用した．また，表層地盤の非線形特性は，正版」 に準拠して決定した．表-2 にパラメータの詳細を示す．計算には統計的グリーン関数法を用いた．また， 関西圏地盤情報データベースの三軸試験結果に基づき，沖積層(As，Ac)と洪積層(Ds，Dc)の 4 種類の双曲線モデ
解析領域は各 SMGA 破壊点を中心に 400km×400km を100mメッシュで設定した．
ルを設定した 2)．
表層地盤応答解析モデル
表層地盤のモデル化にあたっては，関西圏地盤情報データベースのボーリングデータ 12)に基づき地盤定数を設(2)(3) 構造物応答解析モデル
図-5 に解析モデルの一例を示す．昨年度作成した湾岸線に加え，神戸線，北神戸線，大阪港線，東大阪線の

(a) 震災前断面(b) 復旧後断面
図-6 被災したピルツ橋脚と現況構造
図-7 兵庫県南部地震再現での基盤波最大加速度

基盤波（並進 RSS）

地表面波（並進 RSS）

※高さは最大加速度を表す※高さは最大加速度を表す

路線名

路線名

湾岸線
神戸線
大阪港・東大阪線

最大加速度(gal)
1000
500
0

(a) 基盤波

湾岸線
神戸線
大阪港・東大阪線(b) 地表面波図-8 橋脚位置における地表面波の最大加速度分布

構造物モデルの作成を行った．構造物モデルの総延長は約 120km となり，総延長の約 60％のモデル構築が完了している．
構造物応答解析では下部構造の橋脚材種，寸法に応じて表-3 に示す 13 の断面グループに分類し，各グループの代表断面をファイバー要素に割り当てモデル化している．兵庫県南部地震の再現を実施するにあたっては，兵庫県南部地震当時の実構造物に近い断面とするため，13の断面グループ(橋脚 12 種+橋台 1 種)から鋼製橋脚は充填コンクリートを，RC 橋脚は補強巻立て部分を削除してモデル化した．また，図-6 に示す通り，倒壊したピルツ式橋脚の区間については，図面を基に被災当時の精緻なファイバー断面を作成し，モデルに組み込むこととした．

4.

最大加速度(gal)
1000
500
0

兵庫県南部地震の再現シミュレーション

兵庫県南部地震の再現シミュレーション結果について以降に示す．なお，本稿に示す広域道路ネットワークシ

ミュレーションは現時点で研究段階にあり，今後解析モ
デルの広域化・高精度化とともに解析結果の精度検証を行っていくものである．
深層地盤応答解析図-7 に再現解析より得られた基盤波の最大加速度分
布を示す．兵庫県南部地震の震源域に近い神戸線や湾岸線近傍で最大加速度が発生していることが確認される．
(1)(2) 表層地盤応答解析
図-8 に各橋脚位置における地表面波の最大加速度分
布を，図-9 には路線毎の基盤波及び地表面波分布を示す．神戸線では全域に渡り大きな地表面加速度が発生しており，構造物の被災状況を踏まえた兵庫県南部地震の全体的な特徴は捉えられた．生田川ランプ付近，摩耶ランプ～魚崎ランプでは 1000gal を超えるような大きな地
表面加速度が生じた．また，湾岸線でも中島ランプより西側で最大 600gal 程度の地表面波が生じる箇所が複数あった．
図-10 には，兵庫県南部地震発生時の観測記録と地震

湾岸線

神戸線

2,000

2,000

南

並進RSS

1,000

最大加速度 (gal)

1,000

0

0

最大加速度 (gal)りんくう ＪＣＴ
泉佐野南

泉佐野北

岸和田南

貝塚

岸和田北

泉大津

浜寺

並進RSS

助松・助 松ＪＣ Ｔ

北

高石

出島

大浜

石津

南港南
南港中

三宝ＪＣ Ｔ

南港北

天保山Ｊ ＣＴ中島

北港ＪＣ Ｔ

鳴尾浜

尼崎東海 岸
尼崎末広

南芦屋浜

甲子園浜

深 江浜

東

西 宮浜

住吉浜
魚崎浜
六甲アイ ランド 北

西長堀大
中之島西

姫島

海老江

尼崎東

大和田

武庫川

尼崎西

西宮ＩＣ

芦屋

西宮西

魚崎

深江

摩耶

京橋

生田川

湊川

柳原

若宮

月見山

西

0

5

10

基盤波

15

20

25

30

35

40

0

10

距離 (km)

地表面波

基盤波

20

30

40

50
距離 (km)地表面波(a) 神戸線(b) 湾岸線
図-9 橋脚位置における地表面波の最大加速度分布
1000

NS

500

加速度(gal)

加速度(gal)

1000

0
‐500

NS

500
0
‐500
‐1000

‐1000
0

10

20

30

0

40

10

20

1000

EW

500

加速度(gal)

加速度(gal)

1000

0
‐500

40

30

40

30

40

EW

500
0
‐500
‐1000

‐1000
0

10

20

30

0

40

10

20

Time (s)Time (s)
1000

1000

UD

500

加速度(gal)

加速度(gal)30

Time (s)Time (s)

0
‐500

UD

500
0
‐500
‐1000

‐1000
0

10

20

30

0

40

10

20

Time (s)Time (s)

10000

10000

1000

1000

応答スペク ト ル (gal)

応答スペク ト ル (gal)(a) 観測記録(b) 再現解析
図-10 神戸事-Sでの観測記録と再現解析の地表面加速度の比較

100

10
NS
EW

1

UD

100

10
NS
EW

1

UD

タ イ プ Ⅱ‐Ⅲ種地盤

タ イ プ Ⅱ‐Ⅲ種地盤

0.1

0.1
0.1

1

10

0.1

周期 (s)

1

10

周期 (s)(a) 観測記録(b) 再現解析
図-11 神戸事-Sでの観測記録と再現解析の地表面加速度の比較

応答シミュレーションによる再現解析より得られた地表
面加速度の比較を示す．ここで，観測記録には，阪神高速道路神戸線に最も近いと考えられる港湾地域強震観測

14)の神戸事-S 観測局で計測された観測記録を示す．また，
再現解析結果として，神戸事-S 観測局に近接する橋脚
位置での地表面加速度を抽出した．神戸事-S 観測局と再現解析における地表面加速度の抽出箇所は約 330m 離れている．また，図-11 には観測記録と再現解析より得られた地表面加速度の加速度応答スペクトルを示す．図
-11 より，観測記録のうち，NS 成分および EW 成分では
周期 1.5 秒程度で卓越が見られる．再現解析では周期 0.2(3) 構造物応答解析
図-12 に神戸線における下部構造の被災度分布の比較を示す．ここで，被害調査結果は 1995 年兵庫県南部地
震直後に外観損傷から判定区分された結果を示す 15)．被災再現解析では表-416)及び表-5 に示す判定方針に基づき被災度判定を行う．
ここで，耐荷力の被災度評価は As から D までの 4 つのランクを設ける．外観損傷に対応するように設定した最大ひずみ、最大せん断力を閾値として，地震応答解析
で得られた最大応答ひずみ、最大せん断力によりランクを付ける．また，走行性の被災度評価は a から c までの
3 つのランクを設け(a：通行不可，b：通行注意，c：被害なし)，伸縮継手部に発生する段差量によりランクを付ける．段差量が 40cm より大きい場合は a，20～40cm
は b，20cm 未満は c とした．伸縮継手部に発生する段差

秒前後での卓越があるものの，観測記録と同様に周期1.5 秒程度での卓越が見られ，表層地盤の地震時の周期特性を比較的再現することができたといえる．しかし，
図-10 に示すように，観測記録の NS 成分および EW 成
分では，観測地点に地震動が到達してから 5 秒程度主要動が継続するが，再現解析では主要動が 15 秒程度継続しており，再現解析は観測記録に比べ地震動の継続時間を長く評価する結果となった．地震動の継続時間は深層
地盤応答解析における震源モデルのパラメータ設定に起因すると考えられ，地震動の更なる精度向上のため，異なるパラメータを設定した深層地盤応答解析を実施するなど，引き続き検討を進める予定である．

量については，支承タイプ毎に水平耐力を設定し，耐力に達する場合に支承が破壊すると判定し，対象支承の支
承高さの 1/2 の段差が発生するものと仮定して算出した．

神戸線
西長堀大
中之島西

姫島

海老江

尼崎東

大和田

武庫川

尼崎西

西宮ＩＣ

芦屋

西宮西

魚崎

深江

摩耶

京橋

生田川

湊川

柳原

若宮

月見山

西

東

耐荷力ランク判定(被害調査結果)

被害調査結果
As
A
B
C
D

ピルツ区間
18

18.5

19

19.5

20

20.5

21

21.5

耐荷力ランク判定(解析結果)

被災再現解析

22
距離 (km)

ピルツ区間
As
A
B
C
D
18

18.5

19

19.5

20

20.5

21

21.5

22
距離 (km)

図-12 神戸線における被災度分布の比較

図-13 ピルツ区間周辺における被災度分布の比較
表-5 地震被害シミュレーションでの被災度判定の方針(耐荷力)表-4 被災度判定
被災度
判定区分

耐荷力

走行性

復旧性

ランク
As

落橋

A

大被害

定義

落橋した場合耐荷力の低下に著しい影響のある損傷を生じており、落橋など致命的な被害の可能性がある場合耐荷力の低下に影響のある損傷であるが、余震・活B
中被害 荷重などによる被害の進行がなければ、当面の利用が可能な場合C
小被害 短期間には耐荷力低下に影響のない場合
D 被害なし 耐荷力に関して特に異常が認められない場合
a 通行不可 走行できない場合
b 通行注意 異常は認められるが、走行できる場合
c 被害なし 走行性に関して特に異常が認められない場合
残留変形が大きく，下部構造の撤去・再構築も含め
残留変形α
た本復旧の検討が望ましい．例えば橋脚の残留傾
大斜としては 1/100 rad ）程度が目安となる．
残留変形 補修・補強による本復旧が可能な残留変位に収まっ
β
小
ている．

被災度
As

A

B

C

D

定義

評価方針

応答（解析）

倒壊したもの－－損傷変形が著しく大きなもの
軸方向鉄筋が破断す
きれつ，座屈，鉄筋の破断等
軸方向鉄筋引張ひず
るかどうかの損傷，または変形が大きな
み最大値
柱がせん断耐力を超
もの
せん断力最大値
えるかどうか鋼材の座屈や部材の変形が部分的に見られるもの
軸方向鉄筋がはらみ 軸方向鉄筋引張ひず
鉄筋の一部の破断やはらみ 出すかどうか
み最大値
出しおよび部分的なかぶりコ かぶりコンクリートが かぶりCon.圧縮ひずンクリートの剥離やきれつが 剥落するかどうか
み最大値
みられるもの鋼材の座屈や変形が局部的
軸方向鉄筋がはらみ 軸方向鉄筋引張ひず
かる軽微なもの
出すかどうかみ最大値
ひび割れの発生や局所的なかぶりコンクリートが かぶりCon.圧縮ひず
かぶりコンクリートの剥離が剥落するかどうか
み最大値
みられるもの損傷がないか，あっても耐荷 軸方向鉄筋が許容ひ軸方向鉄筋引張ひず力に影響のないきわめて軽 ずみを満足するかどう
み最大値
微なもの
か

支承タイプ毎の水平耐力は既往の水平耐荷力実験の結果
17),18)より設定することとし，実験結果の平均値を鋼製支
承，ゴム支承の水平耐力とした．鋼製支承の水平耐力は1.54Rd，ゴム支承の水平耐力は 1.0Rd とした(Rd：死荷重
反力)．さらに，復旧性の被災度評価は α，β の 2 つのランクを設け，残留変位によりランクを付ける．残留変位算出は代表橋脚のプッシュオーバー解析から算出した降伏変位を用いて行うこととする．ここでは，橋脚と支承の耐荷力に着目し精度検証を行う．
図-12 に示した被害調査結果および再現解析結果のうち，兵庫県南部地震で倒壊したピルツ橋脚区間に着目す
る．図-13 にピルツ区間周辺における下部構造の被災度分布の比較を示す．ピルツ区間は兵庫県南部地震で倒壊したことから，被害調査では As 判定に区分されている．
再現解析結果における同一区間に着目すると，全区間ではないものの As 判定に区分されることから，下部構造の耐荷力判定については一定の再現性があることを確認した．
また，図-14 には神戸線における支承の被災度分布を示す．本検討では，4 ランク(A:大被害，B:中被害，C:小被害, D:被害なし)に分類した．ここでは，便宜上支承の水平耐力の 2 倍以上の水平力が生じる場合を A，1～2倍程度の水平力が生じる場合を B，1～0.5 倍程度の水平力が生じる場合を C，0.5 倍以下の水平力が生じる場合をD と判定することとした．図-14 より，被害調査結果で
は，神戸線全域に渡って A 判定が生じているが，東側
では A 判定が生じず被害が小さい傾向が見られる．被災再現解析でも神戸線の東側ではそれほど支承の被害が生じていないことから，被災再現解析によりその傾向を捉えられていると考えられる．
図-15 には神戸線の全区間の下部構造および支承を対象とし被災度判定を行ったときの各判定区分に分類され被害調査結果た下部構造の基数を示している．As 判定された橋脚基数は，被害調査では 72 基であったのに対し，被災再現解析では 96 基と被災再現解析が被害調査に比べわずかに多く評価される結果となったが，その他の損傷ランクも含めた橋脚基数の分布は概ね整合していることがわかる．また，支承についても被害調査と被災再現解析の各判定に区分される基数の分布が整合することから，地震応答シミュレーションの解析方法および判定方法により一定の再現性が確保されることを確認した．

5.

耐震補強効果の検証

構造物のモデル化
阪神高速では兵庫県南部地震以降，様々な耐震補強を実施しているが，今回の検討ではその耐震補強のうち下部構造の耐震補強に着目し，RC 橋脚に対する鋼板巻立て補強，鋼製橋脚に対する鋼板巻立て補強を考慮した構造，すなわち現況の構造に対し兵庫県南部地震の地震動を作用させた．

(1)

耐震補強効果の確認
図-16 に耐震補強前後の耐荷力被災度判定の比較を示
す．耐震補強前では神戸線を中心に多くの As 判定が生じているのに対し，耐震補強後では As 判定される下部構造はほとんどなく，ほぼ全ての下部構造が C 判定ま
たは D 判定の軽微な損傷に留まる結果となり，耐震補強による被災度の低減効果が確認された．ここで，神戸線において As 判定された橋脚は，橋脚に生じる最大せん断力が最大せん断耐力を上回り，せん断破壊と判定されたものである．ランプが接続するなど，幅員が部分的に拡がる箇所では，地震時の上部構造慣性力が増大する
(2)

神戸線

96
72

As

神戸線

(下部構造)

135

A

1
80

A

160

B

215

2

B

95
185

C

被災再現解析

173

225
245

C

566

D

291

D

236

398
0

図-14 神戸線における被災度分布の比較(支承)

(支承)

147

200

400

解析結果

被害調査結果

600

0

100

200

解析結果

被害調査結果図-15 被災度判定評価結果(基数分布)300

耐震補強後

耐震補強前

耐震補強後

(a) 耐震補強前(b) 耐震補強後図-16 神戸線における被災度分布の比較(下部構造)

ため，標準的な RC 橋脚に比べ鉄筋を密に配置させる場
合があり，表-3 に示す標準的な橋脚を想定して作成したグルーピング断面を適用すると耐荷力を小さく評価すると予想される．今後は各橋脚をそれぞれ精緻にモデル化するなど，橋脚のモデル化の高精度化を図る予定である．

表-6 解析ケース一覧
解析ケース
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5

対象地震動
1995年兵庫県南部地震再現
上町断層帯地震（北側ケース）
上町断層帯地震（南側ケース）
有馬－高槻断層帯地震南海トラフ地震

実施
本検討
過年度
本検討
本検討
過年度

有馬－高槻断層帯

S1
S2

6. 様々な震源域を想定した地震応答シミュレー
ションによる被災度評価

S1

神戸線

AS4

(1) 想定地震動
表-6 に本検討で想定する地震動の一覧を示す．過年度検討 2)では，路線全体への影響が大きいと考えられる
上町断層帯による内陸活断層型地震と，南海トラフによる海溝型地震を想定地震動としている．本検討では過年度実施した 2 つの地震動に加え，上記の 1995 年兵庫県南部地震の再現地震動，破壊パターンが異なる上町断層
帯地震，有馬－高槻断層帯による内陸活断層型地震の計
5 ケースの地震動と対象とした．ここで，過年度検討で想定した上町断層帯は断層の北側から破壊が始まるケースであったため，本検討では断層の南側から破壊が始めるケースを追加した．以下，北側から破壊が始まるケー
スを北側ケース，南側から破壊が始まるケースを南側ケースと称す．
図-17 に上町断層帯，有馬－高槻断層帯，1995 年兵庫県南部地震再現の震源域分布を，図-18 に南海トラフ地震の震源域の分布を示す．対象地震の震源域と震源断層パラメータは，上町断層帯と有馬-高槻断層帯は大阪府
自然災害総合防災対策検討 19)を基に，南海トラフ地震は内閣府南海トラフの巨大地震モデル検討会の公表データ（陸側ケース）20)を基に設定した．なお，公開資料に示

S2
AS1

AS2

大阪港・
東大阪線

S4

1995 年兵庫県南部地震再現

S5
S3

湾岸線

上町断層帯

図-17 内陸直下型地震の震源域分布

S2
T2
S1

T3
T1

N2
N3
T4
H1
H2

N1

N4

図-18 南海トラフ地震の震源域分布

されていないパラメータについては，地震調査研究推進本部地震調査委員会が規定した「震源断層を特性した地
震の強震度予測手法（「レシピ」）修正版」に準拠して決定した．また，地震基盤から工学的基盤までの深部情報は，2017 年版の J-SHIS 情報 21)を用いて，深部地盤モ
デルを構築している．解析領域は各 SMGA 破壊点を中心に，南海トラフは 500km×500km，上町断層帯と有馬－高槻断層帯は 400km×400km を 100m メッシュで設定
した．

(2) 地震被害シミュレーション結果
地震応答解析結果をもとに各橋脚に対して，表-4 に示す耐荷力、走行性、復旧性の項目について被災度判定を行い，その各項目についてマッピングを行った．
図-19 に耐荷力ランク，図-20 に走行性ランク，図-21に復旧性ランクの三次元分布を図示する．各被災度ラン
クを俯瞰すると，1995 年兵庫県南部地震再現や有馬－
高槻断層は被災度が高い箇所が，湾岸線北側や神戸線などの北西部に集中している．一方，上町断層帯の北側ケースと南側ケースでは，耐荷力ランクや走行性ランクの兵庫県南部地震再現

上町断層帯(北側ケース)

有馬-高槻断層帯

南海トラフ*湾岸線のみ上町断層帯(南側ケース)

図-19 被災度分布の比較(耐荷力)

兵庫県南部地震再現

上町断層帯(北側ケース)

上町断層帯(南側ケース)※高さは段差量を表す

南海トラフ
有馬-高槻断層帯*湾岸線のみ図-20 被災度分布の比較(走行性)上町断層帯(北側ケース)

兵庫県南部地震再現

上町断層帯(南側ケース)
δR/δRa1※残留変位 δR と許容残留変位 δRa の比率が1 以上のとき復旧性ランクを α とし，1 未
満の時は βとする．
南海トラフ
有馬-高槻断層帯*湾岸線のみ図-21 被災度分布の比較(復旧性)対して俯瞰的に評価できるという，広域道路ネットワ
被災度の高い箇所が解析対象範囲の全体に分布しているークの全体解析をメリットを示唆できた．
ことがわかる．さらに復旧性ランクでは南側ケースでは今後さらに高い精度で再現するためには，解析モデル
湾岸線南側と大阪港・東大阪線東側の一部に被災度が高い箇所が見られるのに対し，北側ケースでは湾岸線全体， 精度，被災度判定方法，地震動のそれぞれの再現性を高めていく必要がある．まずは，地震動の再現性向上を目
神戸線東側，大阪港・東大阪線全体に被災度が高い箇所的とし，統計的グリーン関数法と剛性行列法を剛性させが分布している．南海トラフ地震の被災度は他の内陸活たハイブリッド法を用いるとともに，震源モデルの異な断層型地震と比較して小さい．
るパラメータを用いた地震動作成を行う予定である．
以上のように，本検討で実施した地震応答シミュレー
ションでは，対象となる広域道路ネットワーク全体の地
謝辞：本研究は，阪神高速道路株式会社と株式会社地震
震時挙動や地震による被災度を 3D マップ等に表示する工学研究開発センターとの「巨大地震発生時における阪ことで俯瞰的に見ることができる．
神高速道路の全体系応答シミュレーションに関する共同研究」の成果の一部であり，国立研究開発法人理化学研究所のスーパーコンピューター「京」を利用して得られ
7. まとめたものである(課題番号 hp170089)．ここに記して関係各
広域道路ネットワークの地震応答シミュレーションにより兵庫県南部地震の再現解析を行い，精度検証を行うとともに，様々な震源域を想定した地震被害シミュレー
ションを実施し，橋脚の被災度評価を試みた．本検討により得られた知見を以下にまとめる．
・構造物に作用する地震動の継続時間の再現性には課題が残るが，周期特性については概ね再現した．また，下部構造および支承の被災度評価について，一定の再現性を確認することができた．
・兵庫県南部地震の地震動を耐震補強前後のそれぞれの構造に対し作用させた構造物応答解析を実施し，耐震補強による下部構造の被災度の低減効果について確認
した．
・異なる震源断層や断層破壊のパターンが違う地震動に位に謝意を表する．
参考文献
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2)

3)

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REPRODUCTION SIMULATION AND DAMAGE PREDITION BY
EARTHQUAKE DAMAGE SIMULATIONS IN EXPRESSWAY NETWORK
Masahiro HATTORI, Hideo OHISHI, Masaki NAKAMURA,
Kazuya MAGOSHI and Masatsugu SHINOHARA
Earthquake damage simulations in expressway network targeted major earthquakes in the future has
been researched in Hanshin Expressway. This simulation target all Hanshin Expressway route. So, it canevaluate the bridge damage conditions in route units or span units. If damaged piers can be predicted by
the earthquake damage simulation, it is possible to clarify the piers where we should conduct the seismic
reinforcement. In addition, if amount of step displacement on the road surface can be predicted, it is possible to clarify the places where we should prepare equipment to eliminate the steps.
In this study, 1995 Kobe earthquake was tried to reproduce by using this earthquake damage simulation
to verify this simulation accuracy. As a result, the damage dispersion of the actual structures at 1995 Kobe earthquake and this reproduction simulation were coincided. Therefore, this simulation was confirmed
the accuracy.
In addition, earthquake damage simulations targeted various epicenter were conducted, such as Nankai.Trough earthquake and Uemachi earthquake. It was clarified that this simulation system is possible toevaluate pier damages and the amount of step displacement before earthquakes.