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震度算出(支承設計)Ver.7
複数振動系を有する橋梁の静的フレーム法による震度算出プログラム

最新版製品価格 ●リリース 2011年11月30日
UC-1 橋梁下部工

 はじめに
 「震度算出(支承設計)Ver.7」では、主に次の項目に対応しました。
  • 段差フーチングへの対応
  • 保有水平耐力法による橋脚柱の照査
  • ブロック単位結果の連動
  • 分担重量算定方法の追加
  • 設計要領準拠による支承の照査
  • 上部構造 部材ごとの材質設定
■図1 メイン画面
 段差フーチング形状への対応
従来のプログラムでは、下部工形状入力において地盤面が水平なモデルを想定しており、斜面上などに設置される段差フーチングを有するモデルを作成することができませんでした。

Ver.7では、重力式橋台/逆T式橋台/橋脚「梁幅≧柱幅」/橋脚「柱幅>梁幅」の形状について段差フーチングの設定が可能となりました。
それぞれに、橋軸方向段差(側面段差)、直角方向段差(正面段差)を設定できます。

 
■図2 橋軸方向(左)、直角方向(右)
■図3  段差フーチング形状入力画面 

右上がりの段差/左上がりの段差のどちらも作成が可能です。段差フーチングのサポート形状は、下部構造の種類によって異なります。
上面の段差設定が可能なのは逆T式橋台のみで、下面の段差は全ての形状で最大2段までの段差形状を設定できます。
橋脚形状については、段差フーチング形状を有するモデルについても、弊社「UC-win/FRAME(3D)」へのデータエクスポートに対応しており動的解析モデルの作成時に力を発揮します。

■図4 UC-win/FRAME(3D)エクスポートモデル
 保有水平耐力法による橋脚柱の照査
「震度算出(支承設計)」の形状入力で作成された橋脚形状について、保有水平耐力法による橋脚柱の照査および残留変位の照査を行う機能を追加しました。照査可能な条件は以下の通りです。

  • 橋脚「梁幅≧柱幅」/橋脚「柱幅>梁幅」のいずれかで作成されている
  • 降伏剛性および許容塑性率を計算する設定が行われている

上記条件を満たしている橋脚形状については、自動で照査を行い、その結果が表示されます。特に照査を実行するための設定は必要ありません。結果は、結果確認画面−レベル2(T/U)詳細:橋軸方向(橋軸直角方向)画面にて表示されます。

■図5 照査結果

本機能を使用することで、連動機能を使用せずに橋脚の概略設計を行う事が可能になります。

照査方法
耐震性能2の照査として、道示X6.4.6に基づき、下式により照査を行います。

khc・W ≦ Pa
δR ≦ δRa (B種の橋のみ)

照査に用いる以下の値については、震度算出における解析結果(橋梁モデルの解析結果/1基下部構造(単体機能)の解析結果)を適用します。
  • khc:レベル2地震動の設計水平震度
  • Wu:当該橋脚が支持している分担重量

 ブロック単位結果の連動
設計振動単位を上部構造単位で分割した「ブロック単位」の結果を下部構造製品へ連動できるように拡張しました(図6)。
■図6 ブロック単位の考え方

架け違いを有する橋梁において、桁が弾性支承または固定支承により連結されている場合に設計振動単位としては全体系としてみなすことができます。しかし、架け違い橋脚で分けられる各区間の橋梁規模、橋脚の剛性、バネ支承のバネ定数が大きく異なる場合は、「それぞれの桁を支持するブロック毎の振動特性を十分に耐震設計に反映する事が重要である。」との考え方により、上部工単位での集計を行い固有周期を算出しています。これは、「平成8年道路橋示方書・同解説に関する質問・回答集(3)」(平成11年3月 建設省土木研究所)に準拠したものです。

ブロック単位の固有周期は、ブロック単位の分割された設計振動単位を構成する構造物の変位Ui節点重量Wiより算定されます。
但し、変位および断面力につきましては、全体系で計算を行います。

ブロック単位を選択した場合、架け違い橋脚など、1つの下部工に複数の結果が存在する場合は、以下の検索方法で1つの結果が連動されます。

  • 設計水平震度(kh、khc)が最も大きいブロックの結果
  • 設計水平震度が同じ場合は、先に検索された結果(振動単位系番号の小さい方)

設計地震動(レベル1、レベル2タイプT、レベル2タイプU)ごとに検索します。このため、同じ下部工でも設計地震動ごとに採用されるブロックが異なる場合があります。
 分担重量算定方法の追加
旧版製品においては、最終結果である分担重量は、以下の関係が成り立つようにまず慣性力を算定し、慣性力から逆算することで求めていました。

慣性力 = 設計水平震度 × 分担重量

この方法では、可動支承における分担重量に摩擦力の影響が考慮されるため、

  • 1基下部構造計算において、固有周期算定時に載荷した分担重量と結果の分担重量が一致しない
  • 可動支承における分担重量は0として取り扱いたい

など、設計者によっては意見の分かれる所でした。

本バージョンでは、分担重量の算定方法として「慣性力からの逆算を行わない」選択肢を設ける事でより設計者のお考えを反映できるように拡張しております。慣性力からの逆算を行わない場合は、

 複数下部構造:Frame解析における断面力
 1基構造:入力された分担重量

が最終的な分担重量となります。従来の方法との具体的な相違については、表1をご参照ください。

項目 慣性力から逆算する場合 慣性力から逆算しない場合
可動支承の場合 摩擦力を考慮した慣性力から算定 断面力(せん断力)が生じないので0
橋台のレベル2地震時 許容塑性率が仮定されていない場合は、設計水平震度が算定されないので0となる 橋台天端に生じる断面力
ブロック単位 下部構造とそれが支持している上部構造の設計振動単位が異なる場合は、ブロック毎に異なる分担重量が算定される どのブロックにおいても同じ分担重量が算定される
■表1 分担重量算定方法による相違

 設計要領準拠による支承照査
 「設計要領第二集 橋梁保全編 平成23年7月」(NEXCO)の記述による、ゴム支承の回転機能の照査に対応しました。
 上部構造 部材ごとの材質設定
 上部構造「骨組直接入力」にて、部材ごとに異なる材質を設定することが可能です(図7)。

■図7 上部構造部材設定画面

 その他
 その他の改訂項目として、
  • 橋梁モデルの解析モデルにて、架け違い段差形状のモデル化方法の指定(図8)
  • 「印刷項目の設定|解析データ出力」レベル1/レベル2の出力設定を追加
  • F3Dエクスポート:免震支承のバイリニア算定過程出力機能を追加
  • F3Dエクスポート:反力分散支承を用いたの支承単位のエクスポート
など、多くのご要望にお応えしております。
■図8 架け違い部のモデル化

本バージョンでは、より設計者のお考えを柔軟に反映したモデル化や計算方法を選択することが可能となっています。
(Up&Coming '12 新年号掲載)
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