構造が複雑である河川構造物の大規模地震を想定した耐震設計において、3 次元動的解析を用い、モデルの違いによるコスト増分と堤内地の津波浸水被害額との費用便益を比較することにより最適な計算モデルを提案しました。

問題点

　最適なモデル化の問題点は、河川構造物が単振動モデルではなく、左右の躯体が単独で振動し、かつ、管理橋及びカーテンウォール等で剛結されているため、振動及び応力が相互に影響しあう複雑なモデルになるためである。

技術的課題

(1)計算モデルの考え方
　管理橋及びカーテンウォールは、水門全体構造から判断すると地震時に揺れを伝達する梁として機能する可能性もあり従来の構造解析のように荷重として考慮するには実現象を反映した解析ではない可能性があった。

(2)堰柱部解析手法の考え方
　土圧が作用している堰柱部の解析手法は、土圧が作用している構造物であり解析手法として次の3案考えられ、どの手法で解析するかの問題が生じた。
a. 道路橋示方書に準拠し橋台と判断し耐震設計を実施しない。
b. 安全側の照査となるように土圧を考慮せず地震力を作用させる。
c. 土圧を適切に評価し解析に反映させる。

解決策

　(1)現段階の技術水準で地震時水門挙動を最も再現可能なモデルとして三次元モデル動的解析が最適と判断した。ただし、単柱モデルと全体モデルの違い、カーテンウォール、管理橋の梁要素として解析結果にどの様に影響を与えるか把握するため各々に対して解析を行った。 　(2)の具体的方策は、「ｂ」で解析すると土の逸散減衰効果を見込まず地震力を100％作用させてしまうため過大設計になる可能性があるため、「ｂ」及び「ｃ」の解析を行いその差を算出し過大設計でないことを検証する手法を採用した。 　「ａ」の橋台と同等と判断する考え方は、水門構造が、堰柱上部に門柱が剛結し土圧が作用する構造物上に振動物が接続する構造物であり、橋台の上に振動物がある構造となるため、地震時の挙動が一般的な橋台とは異なると構造と判断し適用外とした。 　すべてのケースを計算することは費用的時間的に無駄が多いため、ケースを選定して計算を実施した。

ケース1 たん柱モデル図 / ケース2,4,5 全体モデル図 / ケース3 全体モデル図