JPH0366836A - 構造物際埋設管路部の耐震設計方法 - Google Patents
構造物際埋設管路部の耐震設計方法Info
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- JPH0366836A JPH0366836A JP1203497A JP20349789A JPH0366836A JP H0366836 A JPH0366836 A JP H0366836A JP 1203497 A JP1203497 A JP 1203497A JP 20349789 A JP20349789 A JP 20349789A JP H0366836 A JPH0366836 A JP H0366836A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は地震の発生に伴って地盤中に液状化現象の発生
が予測されるとき、マンホール等の構造物際に配設され
る管路部における管路の損傷を防止することのできる構
造物際管路部の設計方法に関するものである。
が予測されるとき、マンホール等の構造物際に配設され
る管路部における管路の損傷を防止することのできる構
造物際管路部の設計方法に関するものである。
［従来の技術］
地震に伴って地盤の液状化現象が発生する場合には、地
中に埋設された構造物や管路が地盤の液状化による浮力
や地盤変状等によって損傷を受けることが知られている
。従って地震に際して地盤の液状化現象が発生する恐れ
のある地域においては次に示す様な工法を適用すること
がある。
中に埋設された構造物や管路が地盤の液状化による浮力
や地盤変状等によって損傷を受けることが知られている
。従って地震に際して地盤の液状化現象が発生する恐れ
のある地域においては次に示す様な工法を適用すること
がある。
■地盤の液状化による土中の過剰間隙内に形成される水
圧の解消を目的として、マンホール等の構造物を施工す
るに際し、グラベル・ドレーン工法を採用する。
圧の解消を目的として、マンホール等の構造物を施工す
るに際し、グラベル・ドレーン工法を採用する。
■浮力及び地盤変状による管路の変形を抑制することを
目的として杭基礎工法等を採用する。
目的として杭基礎工法等を採用する。
■管路に発生する応力を低減する目的で管路中に可撓性
を有する管継手を介在させる。
を有する管継手を介在させる。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来の施工法を実施するに際しては、地震時におけ
る地盤の液状化現象の発生についての予測は一応行なわ
れている。しかし実際の構造物際管路部の設計において
は、次に示す様な問題が残されていた。
る地盤の液状化現象の発生についての予測は一応行なわ
れている。しかし実際の構造物際管路部の設計において
は、次に示す様な問題が残されていた。
■液状化の発生に伴なう外力の予測が十分に設計に折り
込まれていない為、上記対策基礎工法による効果が実際
上どの程度発揮されているのか把握できていない。
込まれていない為、上記対策基礎工法による効果が実際
上どの程度発揮されているのか把握できていない。
■管路の変位に対応する手段として可撓性管継手を利用
することがあるが、該管継手の配設位置を変更すること
によって、管路破損の危険に差異現われることが予測さ
れてはいるものの、実際の設計においては、該管継手の
配設位置をどこにすれば良いかということを決める為の
設計手法を確立するまでに（よ至っていない。
することがあるが、該管継手の配設位置を変更すること
によって、管路破損の危険に差異現われることが予測さ
れてはいるものの、実際の設計においては、該管継手の
配設位置をどこにすれば良いかということを決める為の
設計手法を確立するまでに（よ至っていない。
■管を浮上や沈下に対して耐久性のある形状に設計する
こと、具体的に言えば地盤の液状化時における音自体の
破損を防止するのに適した液状化対策管をどの様なもの
にするかについては検討されてない。
こと、具体的に言えば地盤の液状化時における音自体の
破損を防止するのに適した液状化対策管をどの様なもの
にするかについては検討されてない。
■上記■に示した様に耐久性を有する管を採用すること
が検討されていないので、当然これを上記対策基礎工法
に組み合わせて総合的な対策をたてるという点について
も全く検討されていなかった。
が検討されていないので、当然これを上記対策基礎工法
に組み合わせて総合的な対策をたてるという点について
も全く検討されていなかった。
■特にマンホール等の構造物際管路部においては、７夜
状化現象発生時に構造物及び管路部に大きな外力を受け
ることが予測されているが、この管路部における破損対
策については十分満足できる様な技術が確立されていな
かった。
状化現象発生時に構造物及び管路部に大きな外力を受け
ることが予測されているが、この管路部における破損対
策については十分満足できる様な技術が確立されていな
かった。
そこで本発明者らは、埋設配管計画地区における地盤の
液状化現象の発生予測に対応することを基本思想とし、
構造物及び管路に作用する外力を正確に推定し、構造物
際管路部における安全性を評価しつつ適正な対策基礎工
法及び液状化対策管の採用を検討し、構造物際管路部の
設計を行なうことが必要であると考え、種・々研究を重
ねて本発明を完成した。
液状化現象の発生予測に対応することを基本思想とし、
構造物及び管路に作用する外力を正確に推定し、構造物
際管路部における安全性を評価しつつ適正な対策基礎工
法及び液状化対策管の採用を検討し、構造物際管路部の
設計を行なうことが必要であると考え、種・々研究を重
ねて本発明を完成した。
［課題を解決するための手段］
本発明は、地震時に発生する地盤の液状化現象により構
造物際管路部が破損されるのを防止するための構造物際
管路部の設計方法において、少なくとも次の（ａ）〜（
ｄ）で示すステップを順に含んで実施することを基本要
旨とするものである。
造物際管路部が破損されるのを防止するための構造物際
管路部の設計方法において、少なくとも次の（ａ）〜（
ｄ）で示すステップを順に含んで実施することを基本要
旨とするものである。
（ａ）液状化現象によって構造物の浮上りを判定するス
テップ （ｂ）前記（ａ）ステップの判定により構造物が浮上す
ると判定されたとき、構造物の浮上防止工法を設定する
ステップ、 （ｃ）前記（ａ）又は（ｂ）ステップに続き、液状化現
象による地盤沈下量を推定するステップ、 （ｄ）上記（ｃ）ステップによる地盤沈下量が、液状化
対策管の許容値以下であるか否かを判定するステップ、 ［作用及び実施例コ 第１図は本発明方法の代表的な実施例を示すフローチャ
ートである。なお本実施例では、地盤の液状化現象の発
生が予測されて上記フローチャートにおける各ステップ
を行なうに当たっては、予めマンホール及び該マンホー
ルに固定接続される管路部において、これらに作用する
浮力及び地盤沈下量（以下両者を合わせて液状化外力と
言うこともある）並びに地盤ばね定数を予め算定してお
くものとする。ただし以下に詳述する３つの手順は夫々
が独立して算定できるものであるため、下記証明に係る
実施順序に限定されず任意に入れ換えても良い。
テップ （ｂ）前記（ａ）ステップの判定により構造物が浮上す
ると判定されたとき、構造物の浮上防止工法を設定する
ステップ、 （ｃ）前記（ａ）又は（ｂ）ステップに続き、液状化現
象による地盤沈下量を推定するステップ、 （ｄ）上記（ｃ）ステップによる地盤沈下量が、液状化
対策管の許容値以下であるか否かを判定するステップ、 ［作用及び実施例コ 第１図は本発明方法の代表的な実施例を示すフローチャ
ートである。なお本実施例では、地盤の液状化現象の発
生が予測されて上記フローチャートにおける各ステップ
を行なうに当たっては、予めマンホール及び該マンホー
ルに固定接続される管路部において、これらに作用する
浮力及び地盤沈下量（以下両者を合わせて液状化外力と
言うこともある）並びに地盤ばね定数を予め算定してお
くものとする。ただし以下に詳述する３つの手順は夫々
が独立して算定できるものであるため、下記証明に係る
実施順序に限定されず任意に入れ換えても良い。
［Ｉ］ まず地盤液状化時の地盤沈下量を推定するに当
たっては、第１表をもとに埋設配管計画地区における地
盤種別を決定する。
たっては、第１表をもとに埋設配管計画地区における地
盤種別を決定する。
第１表
（注）
イ）：ここでいう地層の厚さは地表面からの厚さとする
。
。
口）：沖積層の締まった砂層、砂れき層、玉石層を含む
。
。
ｈ） ： ｆＭ崩れ等による新しい堆積層も含む。
次いで第２図に示す過去の震央分布及びマグニチュード
を基にして地震発生を憇定し、設計地区における地震発
生時のマグニチュード及び震央距離を算出し、さらに第
２表による算定式によって第１表に示した各地盤種別に
おける最大水平加速度［Ａ 、、、、−（ｇａｌ） ］
を求める。尚該最大水平加速度は道路橋示方書に示さ
れた推定式に基づく。
を基にして地震発生を憇定し、設計地区における地震発
生時のマグニチュード及び震央距離を算出し、さらに第
２表による算定式によって第１表に示した各地盤種別に
おける最大水平加速度［Ａ 、、、、−（ｇａｌ） ］
を求める。尚該最大水平加速度は道路橋示方書に示さ
れた推定式に基づく。
第 ２ 表
ただし第２表中のＭは設計地区における予測マグニチュ
ードであり、Δは震央距離とし、震央から設計地区まで
の距離を示す。
ードであり、Δは震央距離とし、震央から設計地区まで
の距離を示す。
そして地盤の沈下量δは次の（１−ａ）式又は（１−ｂ
）式によって推定する。
）式によって推定する。
（１−ａ）盛土のある場合；
盛土の高さ（ｍ）×
沈下量［δ（ｃｍ）］ ＝ｏ、ｏａａ
第３表
（Ｉ−ｂ）盛土のない場合；
・・・（１−ａ）
＋２．５２ ・・・（１−ｂ）
ただし上記推定式は、１９６４：新潟地震、１９６８：
十勝沖地震、１９７３：根室半島沖地震、１９７８：宮
城県沖地震、１９８３：日本海中部地震の５つの地震に
おける４０４地点の沈下震害資料を基に、回帰分析手法
を用いて誘導したものであり、この推定式の適用範囲は
第３表に示す通りである。
十勝沖地震、１９７３：根室半島沖地震、１９７８：宮
城県沖地震、１９８３：日本海中部地震の５つの地震に
おける４０４地点の沈下震害資料を基に、回帰分析手法
を用いて誘導したものであり、この推定式の適用範囲は
第３表に示す通りである。
また砂層の平均Ｎ値［Ｎ］は、総層数をｎ、 ｉ
１ 層のＮ値をＮｉとしたとき、Ｎ＝−ΣＮｉによっｉ て算出する。
１ 層のＮ値をＮｉとしたとき、Ｎ＝−ΣＮｉによっｉ て算出する。
［＋１］次に地盤の液状化時におけるマンホール及び管
路部に作用する浮力は、地盤が完全液状化状態となった
と仮定し、飽和砂の単位体積重量［ｒ ｓ （ｋｇｆ／
ｃｍ’）］を１．８ ｘ １０−３ｋｇｆ／ｃｍ３とし
、次の（２−ａ）及び（２−ｂ）式によって推定する。
路部に作用する浮力は、地盤が完全液状化状態となった
と仮定し、飽和砂の単位体積重量［ｒ ｓ （ｋｇｆ／
ｃｍ’）］を１．８ ｘ １０−３ｋｇｆ／ｃｍ３とし
、次の（２−ａ）及び（２−ｂ）式によって推定する。
（ＩＩ−８）マンホールの浮力［Ｆ、 （ｋｇｆ）］；
Ｆ、＝γ５ ・Ｖ、 −γ。・■１ ・・・（２−
ａ）（ＩＩ−ｂ）管路の単位長さ当たりに作用する浮力
［ｆ ｐ （ｋｇｆ／ｃｍ）］； ｆｐ ＝γｓ ’ π・Ｄ２／４ Ｗｐ ・＝（
２−ｂ）ただしγ、はマンホールの単位体積重量（ｋｇ
ｆ／ｃｍ３）、 ■、はマンホールの体積（ｃｍ３）、 Ｗ、は管路の単位長さ当たりの自重 （ｋｇｆ／ｃｌｌｌ１３）、 Ｄは管路の外径（ｃｍ） 、とする。
Ｆ、＝γ５ ・Ｖ、 −γ。・■１ ・・・（２−
ａ）（ＩＩ−ｂ）管路の単位長さ当たりに作用する浮力
［ｆ ｐ （ｋｇｆ／ｃｍ）］； ｆｐ ＝γｓ ’ π・Ｄ２／４ Ｗｐ ・＝（
２−ｂ）ただしγ、はマンホールの単位体積重量（ｋｇ
ｆ／ｃｍ３）、 ■、はマンホールの体積（ｃｍ３）、 Ｗ、は管路の単位長さ当たりの自重 （ｋｇｆ／ｃｌｌｌ１３）、 Ｄは管路の外径（ｃｍ） 、とする。
［１ｒｒ ］また地盤の液状化時における沈下に対する
地盤ばね定数は、砂地盤での管路上方抵抗力実験の結果
をもとにして次の（３−ａ）式によって求める。
地盤ばね定数は、砂地盤での管路上方抵抗力実験の結果
をもとにして次の（３−ａ）式によって求める。
即ち沈下に対するばね定数には、
１０ｇ＋ｏｋ ＝ Ａ−１０３＋ｏδ＋Ｂ ・”（
３−ａ）によって設定する。ただしδは想定地盤沈下量
（ｃ＋＋＋）とし、Ａ及びＢは管路周辺地盤及び想定地
盤沈下量に対応した係数とし、後述する最大発生歪みを
算出する際の係数Ａ、Ｂは管路埋設位置が地下水位以深
（飽和砂地盤）の場合（第４表参照）と、地下水位以浅
（排水砂地盤）の場合（第５表参照）により埋設深さご
とに異なる値となる。
３−ａ）によって設定する。ただしδは想定地盤沈下量
（ｃ＋＋＋）とし、Ａ及びＢは管路周辺地盤及び想定地
盤沈下量に対応した係数とし、後述する最大発生歪みを
算出する際の係数Ａ、Ｂは管路埋設位置が地下水位以深
（飽和砂地盤）の場合（第４表参照）と、地下水位以浅
（排水砂地盤）の場合（第５表参照）により埋設深さご
とに異なる値となる。
第
４表
第
５表
一方地盤の液状化時に管路が浮力を受けるときの地盤ば
ね定数は、大型剪断砂槽を用いた管路−マンホールの浮
上実験の結果から、ガス導管耐震設計指針に示された地
盤ばね定数（０，６ｋｇｆ／ｃｍ３）の１／１０００〜
１／３０００であることが確認されており、後述する管
路の応答計算ではＯ，ＯＯ０６ｋｇｆ／ｃｍ３・・・（
３−ｂ）と仮定した。
ね定数は、大型剪断砂槽を用いた管路−マンホールの浮
上実験の結果から、ガス導管耐震設計指針に示された地
盤ばね定数（０，６ｋｇｆ／ｃｍ３）の１／１０００〜
１／３０００であることが確認されており、後述する管
路の応答計算ではＯ，ＯＯ０６ｋｇｆ／ｃｍ３・・・（
３−ｂ）と仮定した。
上記地盤の沈下量、地盤ばね定数及びマンホールと管路
の浮力を基礎データとしてマンホール際管路部の設計を
第１図に示すフローチャートの順序で行なう。
の浮力を基礎データとしてマンホール際管路部の設計を
第１図に示すフローチャートの順序で行なう。
（ａ）ステップ：まず最初にマンホールの浮上りに対す
る判定を次の通り行なう。
る判定を次の通り行なう。
後述する液状化抵抗指数ｐＬが５を超える場合には、液
状化発生の可能性がきわめて高く、マンホールの浮上り
についての検討を行なわなければならない６ただし液状
化に対する抵抗率ＦＬが１．０を超える地盤に埋設され
る場合には、過剰間隙水圧がマンホールに直接作用する
ことがないため、浮上りに対する検討は不要となる。上
記液状比抵抗率ＦＬは（′ｔＪＪ的せん断強度： Ｒ）
／ （地震時せん断応力比率；Ｌ）によって導かれ、土
層の液状化の判定に用いられる（道路橋示書・Ｖ対震設
計線に準拠する）。また液状化抵抗指数ＰＬはｉ二’Ｆ
Ｗ（ｚ）ｄｚ で示される液状化現象による構造物への影響度のひとつ
の指標である。
状化発生の可能性がきわめて高く、マンホールの浮上り
についての検討を行なわなければならない６ただし液状
化に対する抵抗率ＦＬが１．０を超える地盤に埋設され
る場合には、過剰間隙水圧がマンホールに直接作用する
ことがないため、浮上りに対する検討は不要となる。上
記液状比抵抗率ＦＬは（′ｔＪＪ的せん断強度： Ｒ）
／ （地震時せん断応力比率；Ｌ）によって導かれ、土
層の液状化の判定に用いられる（道路橋示書・Ｖ対震設
計線に準拠する）。また液状化抵抗指数ＰＬはｉ二’Ｆ
Ｗ（ｚ）ｄｚ で示される液状化現象による構造物への影響度のひとつ
の指標である。
ただし、
Ｆ＝１−ＦＬ （ＦＬ≦１．０）
Ｆ＝Ｏ（ＦＬ ＞１．０ ）
Ｗ （ｚ） ＝ １０−０．５２
Ｚ；地表面からの深さ、
即ちマンホールの浮上りに対する安全性の検討は液状化
抵抗指数ＰＬの値が５を超え、液状化抵抗率ＦＬが１以
下の地盤に設置されるマンホールを対象とし、（４）式
に示す浮上りの安全率Ｆｕによって算出する。
抵抗指数ＰＬの値が５を超え、液状化抵抗率ＦＬが１以
下の地盤に設置されるマンホールを対象とし、（４）式
に示す浮上りの安全率Ｆｕによって算出する。
ただしＷ、：上載上の荷重 （ｔ）［水の重量を含む］
、 Ｗ、：マンホールの自重 （１）、 Ｑｓ ：上載上の剪断抵抗 （１）、 Ｑ、：マンホール側面の摩擦抵抗（１）、Ｕ、：マンホ
ール底面に作用する静水圧による揚圧力（１）、 Ｕｄ ：マンホール底面に作用する過剰間隙水圧による
揚圧力（１）、 とし、上記揚圧力［Ｕｄ］は、 Ｕｄ＝Δｕ−Ａ＝Ｌｕ −ａｖ’−Ａ ・・・（５）
によって求める。
、 Ｗ、：マンホールの自重 （１）、 Ｑｓ ：上載上の剪断抵抗 （１）、 Ｑ、：マンホール側面の摩擦抵抗（１）、Ｕ、：マンホ
ール底面に作用する静水圧による揚圧力（１）、 Ｕｄ ：マンホール底面に作用する過剰間隙水圧による
揚圧力（１）、 とし、上記揚圧力［Ｕｄ］は、 Ｕｄ＝Δｕ−Ａ＝Ｌｕ −ａｖ’−Ａ ・・・（５）
によって求める。
ただしＡ：マンホール底面積（ｍ２）、σｖ°：静水圧
状態におけるマンホール底面位置での有効上載圧（ｔ／
ｍ２）。
状態におけるマンホール底面位置での有効上載圧（ｔ／
ｍ２）。
Ｌｕ：過剰間隙水圧比でＬｕ＝ΔＵ／
σ■ 、
Δｕ：Ａ剰間陣水圧（ｔ／ｍ３）
とする。
（ｂ）ステップ；そして上記浮上り安全率Ｆｕが１以下
となり、マンホールが浮上すると判断されたときには、
浮上防止効果の確実性、施工性及び経済性等を考慮して
砕石置換工法（グラベル、ドレーン工法）や砕石ドレー
ンパイル工法、又はグラベル・ネット工法等のうちから
マンホールが浮上りを起こさない様な浮上工法を採用す
る。
となり、マンホールが浮上すると判断されたときには、
浮上防止効果の確実性、施工性及び経済性等を考慮して
砕石置換工法（グラベル、ドレーン工法）や砕石ドレー
ンパイル工法、又はグラベル・ネット工法等のうちから
マンホールが浮上りを起こさない様な浮上工法を採用す
る。
（ｃ）ステップ：前項［Ｉ］において（１−ａ）、（１
−ｂ）式で求めた地盤沈下量σがこのステップの地盤沈
下量の推定に相当する。
−ｂ）式で求めた地盤沈下量σがこのステップの地盤沈
下量の推定に相当する。
（ｄ）ステップ；上記（ｃ）ステップにおいて推定した
地盤沈下量０の値が、後述する第５図に示す様な構造の
液状化対策管を採用したとき、該液状化対策管によって
対応可能な範囲であるか否かを判定する。即ち液状化対
策管の採用によって後述する最大曲げ歪み及び継手回転
角が許容値を満足できる程度の地盤沈下量であると判断
されるときには後記の（ｆ）ステップへ移行し、対応不
可能な地盤沈下量であると判断されるときは次の（ｅ）
ステップへ移行する。
地盤沈下量０の値が、後述する第５図に示す様な構造の
液状化対策管を採用したとき、該液状化対策管によって
対応可能な範囲であるか否かを判定する。即ち液状化対
策管の採用によって後述する最大曲げ歪み及び継手回転
角が許容値を満足できる程度の地盤沈下量であると判断
されるときには後記の（ｆ）ステップへ移行し、対応不
可能な地盤沈下量であると判断されるときは次の（ｅ）
ステップへ移行する。
（ｅ）ステップ：上記（ｄ）ステップにおける判定の結
果地盤沈下量が液状化対策管の適用によっても対応しき
れない限界を超えるとの判定結論が出されることも予想
され得るので、さらに構造物際管路部及び管路に対して
も杭による支持固定工法、矢板による固定工法、或は砕
石埋め戻し工法等を併用し、地盤沈下による管路の破損
を防止できる構造を形成する。
果地盤沈下量が液状化対策管の適用によっても対応しき
れない限界を超えるとの判定結論が出されることも予想
され得るので、さらに構造物際管路部及び管路に対して
も杭による支持固定工法、矢板による固定工法、或は砕
石埋め戻し工法等を併用し、地盤沈下による管路の破損
を防止できる構造を形成する。
（ｆ）ステップ；前記（ｃ）ステップで推定した地盤沈
下量σ及び前項［ＩＩＩ ］で求めた地盤ばね定数ｋを
用い、弾性床上の梁理論を基にした微分方程式により逐
次応答計算を行ないながら、−膜管による最適な構造物
際管路部の設計を行なう。
下量σ及び前項［ＩＩＩ ］で求めた地盤ばね定数ｋを
用い、弾性床上の梁理論を基にした微分方程式により逐
次応答計算を行ないながら、−膜管による最適な構造物
際管路部の設計を行なう。
上記設計に当たっては第３図（断面説明図）に示す一般
管のモデルを用い、継手配設位置とマンホール壁面との
距１！！ｔＬを逐次変更して下記（６−ａ）、（６−ｂ
）式を採用し、発生応力及び継手回転角が許容値以下と
なるマンホール際管路部において最適な継手位置を算定
する。即ち最大曲げ歪み［ε、１８］は次の（６−ａ）
式によって算出し、継手回転角［θ、。ｔ］は（６−ｂ
）式によって算出する。
管のモデルを用い、継手配設位置とマンホール壁面との
距１！！ｔＬを逐次変更して下記（６−ａ）、（６−ｂ
）式を採用し、発生応力及び継手回転角が許容値以下と
なるマンホール際管路部において最適な継手位置を算定
する。即ち最大曲げ歪み［ε、１８］は次の（６−ａ）
式によって算出し、継手回転角［θ、。ｔ］は（６−ｂ
）式によって算出する。
（ｆｌ）最大曲げ歪み算出式：
％式％（６）
（ｆ２）継手回転角算出式；
θ、。ｔ ＝
ただしβ’ ＝に／（４ＥＩ）、に＝πｋＤとし、ここ
に、Ｅｒｚ管の断面剛性、Ｄ：管外径、ｋ：地盤ばね定
数、δ：地盤沈下量、Ｌ：固定端部から継手までの距離
、ＫＲ：継手回転特性である。
に、Ｅｒｚ管の断面剛性、Ｄ：管外径、ｋ：地盤ばね定
数、δ：地盤沈下量、Ｌ：固定端部から継手までの距離
、ＫＲ：継手回転特性である。
（ｇ）ステップ：上記距ＭＬの変更によって最大曲げ歪
み及び継手回転角が許容値を超えるか否かを判定する。
み及び継手回転角が許容値を超えるか否かを判定する。
上記許容値は管材料１口径、継手の構造等によって異な
る値となるが、例えば電カケープル用塩化ビニル管では
材料の降伏応力度は１００ＯＪ／ｃｍ２であるので、安
全率を３とし許容最大曲げ歪みを３３０ ｋｇｔ／ｃｍ
’ としている。また継手回転角についてはケーブル引
込時に導通不能を起こす角度が４．５度であることから
、若干の余裕を見て許容値は４度に設定している。
る値となるが、例えば電カケープル用塩化ビニル管では
材料の降伏応力度は１００ＯＪ／ｃｍ２であるので、安
全率を３とし許容最大曲げ歪みを３３０ ｋｇｔ／ｃｍ
’ としている。また継手回転角についてはケーブル引
込時に導通不能を起こす角度が４．５度であることから
、若干の余裕を見て許容値は４度に設定している。
（ｈ）ステップ；上記（ｇ）ステップにおける応答計算
において、最大曲げ歪み及び継手回転角が許容値を超え
るときには、マンホール際管路部に対し、第５図に示す
様な液状化対策管の適用を行なう。
において、最大曲げ歪み及び継手回転角が許容値を超え
るときには、マンホール際管路部に対し、第５図に示す
様な液状化対策管の適用を行なう。
（ｉ）ステップ；前記（ｇ）ステップにおいて、最大曲
げ歪み及び継手回転角が許容値以下となるときには、次
に液状化現象発生時におけるマンホール際管路部の浮力
に関しても考察しなければならない。即ちこのステップ
では上記管路部の埋設深さが地下水位より深いか浅いか
を判定する。
げ歪み及び継手回転角が許容値以下となるときには、次
に液状化現象発生時におけるマンホール際管路部の浮力
に関しても考察しなければならない。即ちこのステップ
では上記管路部の埋設深さが地下水位より深いか浅いか
を判定する。
（ｊ）ステップ；そして該管路部の埋設深さが地下水位
より浅いものについては、以下に続く浮力に対する考察
を必要としないので、マンホール際管路部の設計は一応
ここで終了する。
より浅いものについては、以下に続く浮力に対する考察
を必要としないので、マンホール際管路部の設計は一応
ここで終了する。
（ｋ）ステップ；一方地下水位より深く埋設されるもの
には以下に示す管路部の浮上について検討を加えなけれ
ばならない。つまり（２−ｂ）式によって求められる管
路部の浮力ｆＰ、及び（３−ｂ）に示す地盤ばね定数ｋ
を用いて液状化時における管路部の浮力に対する構造物
際管路部の安全性を検討する。それ社はまず第４図（Ａ
）（断面説明図）に示す管路モデルについて、最大応答
を発生する液状化範囲として距１１ｉｉＬを次式によっ
て推定する。
には以下に示す管路部の浮上について検討を加えなけれ
ばならない。つまり（２−ｂ）式によって求められる管
路部の浮力ｆＰ、及び（３−ｂ）に示す地盤ばね定数ｋ
を用いて液状化時における管路部の浮力に対する構造物
際管路部の安全性を検討する。それ社はまず第４図（Ａ
）（断面説明図）に示す管路モデルについて、最大応答
を発生する液状化範囲として距１１ｉｉＬを次式によっ
て推定する。
ｃｏｓｈｆｉ Ｌ−Ｌ ｓｉ°ｆ３ Ｌ−ｃｏｓ／３Ｌ
） ＋＋ （７−、。
） ＋＋ （７−、。
上記（７−ａ）式によって推定した距１１ｉＬを基に第
４ 図（Ｂ）に示すモデルについてＬ＝Ｌｌ ＋Ｌ２の
条件下で最大曲げ歪み［ε（３］及び継手回転角θの応
答計算を次に示す（７−ｂ）。
４ 図（Ｂ）に示すモデルについてＬ＝Ｌｌ ＋Ｌ２の
条件下で最大曲げ歪み［ε（３］及び継手回転角θの応
答計算を次に示す（７−ｂ）。
（７−ｃ）式によって逐次行なう。
（ｋｌ）マンホール際管路部の最大曲げ歪み算出式；
％式％（
（
）
（ｃｏｓβＬ１ｃｏｓβＬｅ−ｓｉｎβ（Ｌｌ ＋Ｌ２
）−ｃｏｓｈβＬ１− ｃｏｓｈβＬｅ−ｓｉｎｈβ（
Ｌｌ”Ｌ２） （ｓｉｎβＬ、・ｃｏｓｈβ１２−ｃ
ｏｓβＬＩＨｓｉｎｈβＬ２）ｃｏｓβＬｌ−ｃｏｓｈ
βＬｅ＋ （ｓｉｎβＬｅ −ｃｏｓｈβＬ、−ｃｏｓ
βＬｅ−ｓｉｎｈβＬ、）ｃｏｓ７３ Ｌｅ −ｃｏｓ
ｈβＬ＋）］ −（］７−ｂ（ｋ２）継手回転角算出
式： ％式％） ） ） （７） ただしβ’ ＝に／（４ＥＩ）、に＝πｋＤとし、ここ
に、ＥＩ：管の断面剛性、Ｄ二管外径、ｋ：地盤ばね定
数、ｆＰ ；液状化対策管、Ｌ：固定端部から継手まで
の距離、ＫＲ：ｉＪｉ手回転特性である。
）−ｃｏｓｈβＬ１− ｃｏｓｈβＬｅ−ｓｉｎｈβ（
Ｌｌ”Ｌ２） （ｓｉｎβＬ、・ｃｏｓｈβ１２−ｃ
ｏｓβＬＩＨｓｉｎｈβＬ２）ｃｏｓβＬｌ−ｃｏｓｈ
βＬｅ＋ （ｓｉｎβＬｅ −ｃｏｓｈβＬ、−ｃｏｓ
βＬｅ−ｓｉｎｈβＬ、）ｃｏｓ７３ Ｌｅ −ｃｏｓ
ｈβＬ＋）］ −（］７−ｂ（ｋ２）継手回転角算出
式： ％式％） ） ） （７） ただしβ’ ＝に／（４ＥＩ）、に＝πｋＤとし、ここ
に、ＥＩ：管の断面剛性、Ｄ二管外径、ｋ：地盤ばね定
数、ｆＰ ；液状化対策管、Ｌ：固定端部から継手まで
の距離、ＫＲ：ｉＪｉ手回転特性である。
（１）ステップ；上記の応答計算により最大曲げ歪み及
び継手回転角が許容値を超えるか否かを検討し、許容値
以上の場合には前述の沈下による対策と同様、次の（ｍ
）ステップに示す様なマンホール際管路部に特殊対策管
を通用する。なおこのステップにおける許容値は前記（
ｇ）ステップの許容値に準じるものとする。
び継手回転角が許容値を超えるか否かを検討し、許容値
以上の場合には前述の沈下による対策と同様、次の（ｍ
）ステップに示す様なマンホール際管路部に特殊対策管
を通用する。なおこのステップにおける許容値は前記（
ｇ）ステップの許容値に準じるものとする。
（ｎ）ステップ；上記（１）ステップにおいて、最大曲
げ歪み及び継手回転角が許容値以下のときは液状化時の
浮上りに対する対応は十分と考えられるので一応の設計
を終了する。
げ歪み及び継手回転角が許容値以下のときは液状化時の
浮上りに対する対応は十分と考えられるので一応の設計
を終了する。
（ｍ）ステップ；第５図はマンホール際管路部における
液状化対策管の実施例を示す説明図であり、マンホール
際短管１には特開昭６２−２０９０号公報に示す様な積
層管を採用し、さらにこれに接続される受挿管２にも同
様の積層管を用い、該積層管の積層部分長さを適宜選定
し、液状化時に生じる外力に対して適正な安全性を保持
できる様に設計する。
液状化対策管の実施例を示す説明図であり、マンホール
際短管１には特開昭６２−２０９０号公報に示す様な積
層管を採用し、さらにこれに接続される受挿管２にも同
様の積層管を用い、該積層管の積層部分長さを適宜選定
し、液状化時に生じる外力に対して適正な安全性を保持
できる様に設計する。
以上のマンホール際管路部における設計方法の順序は可
能な範囲で任意に変換することができ、また上記（１−
ａ）〜（７−ｃ）式に示す複雑な計算は電算機を用いて
行なうことが好ましい。
能な範囲で任意に変換することができ、また上記（１−
ａ）〜（７−ｃ）式に示す複雑な計算は電算機を用いて
行なうことが好ましい。
また地震時における地盤の液状化に伴ない、液状化層の
流動によって水平方向への永久地盤変状が引き起こされ
ることが知られている。該永久地盤変状が発生するか否
かの予測は（イ）液状化発生予測、（ロ）地形的予測及
び（ハ）地質的予測によって行なうことができ、地盤変
状量りは実測値に基づく統計的な方法［例えば次の（８
）式による方法］が考え出されている。
流動によって水平方向への永久地盤変状が引き起こされ
ることが知られている。該永久地盤変状が発生するか否
かの予測は（イ）液状化発生予測、（ロ）地形的予測及
び（ハ）地質的予測によって行なうことができ、地盤変
状量りは実測値に基づく統計的な方法［例えば次の（８
）式による方法］が考え出されている。
Ｄ＝０．７５ Ｈ・３ θ ・・・（
８）ただしＨは液状化層厚（ｍ）、θは地球面勾配と液
状化層下面勾配の最大値とする。
８）ただしＨは液状化層厚（ｍ）、θは地球面勾配と液
状化層下面勾配の最大値とする。
従って永久地盤変状の発生が予測される場合には、永久
地盤変状に対するマンホール際管路部における対策とし
て、継手部を伸縮可撓性に優れ、且つ離脱防止機構を備
えたものとしたり、またこの継手部における過剰な屈曲
を防ぐ対策を施した継手部構造を採用することとする。
地盤変状に対するマンホール際管路部における対策とし
て、継手部を伸縮可撓性に優れ、且つ離脱防止機構を備
えたものとしたり、またこの継手部における過剰な屈曲
を防ぐ対策を施した継手部構造を採用することとする。
また構造物及び管路における水平方向の流動を防ぐため
に固定地盤との接続固定性を高める目的で、構造物及び
管路を杭や矢板を使って固定する工法を通用することと
する。
に固定地盤との接続固定性を高める目的で、構造物及び
管路を杭や矢板を使って固定する工法を通用することと
する。
［発明の効果コ
本発明は以上の様な手順によるので、地震時に発生する
地盤の液状化現象及びこれによる外力を正確に推定でき
る様になり、構造物際管路部において破損等を引き起こ
さない様に、適正な液状化対策管の採用が行なえると共
に、適正な対策施工々法が構造物及び管路部に採用でき
る様になった。従って液状化現象の発生により破損を引
き起こすことのない構造物際管路部の設計を迅速に行な
える様になった。
地盤の液状化現象及びこれによる外力を正確に推定でき
る様になり、構造物際管路部において破損等を引き起こ
さない様に、適正な液状化対策管の採用が行なえると共
に、適正な対策施工々法が構造物及び管路部に採用でき
る様になった。従って液状化現象の発生により破損を引
き起こすことのない構造物際管路部の設計を迅速に行な
える様になった。
第１図は本発明における代表的な実施手順例を示すフロ
チャート、第２図は有史以来の震央分布及びマグニチュ
ードを示す説明図、第３図は地盤注下によるマンホール
際管路部における応答計算用のモデルを示す断面説明図
、第４図（Ａ）は液状化時の浮力に対して応答計算を行
なう管路モデルを示す断面説明図、第４図（Ｂ）は継手
部を設けた管路モデルを示す断面説明図、第５図はマン
ホール際管路部に液状化対策管を設けた例を示す説明図
である。 １・・・マンホール際短管 ２・・・受挿管第２図
チャート、第２図は有史以来の震央分布及びマグニチュ
ードを示す説明図、第３図は地盤注下によるマンホール
際管路部における応答計算用のモデルを示す断面説明図
、第４図（Ａ）は液状化時の浮力に対して応答計算を行
なう管路モデルを示す断面説明図、第４図（Ｂ）は継手
部を設けた管路モデルを示す断面説明図、第５図はマン
ホール際管路部に液状化対策管を設けた例を示す説明図
である。 １・・・マンホール際短管 ２・・・受挿管第２図
Claims (7)
- （１）地震時に発生する地盤の液状化現象により構造物
際管路部が損傷するのを防止するための構造物際管路部
の設計方法において、 （ａ）液状化現象によって管を固定した構造物の浮上が
りを判定するステップ、 （ｂ）前記（ａ）ステップの判定により構造物が浮上す
ると判定されたとき、構造物の浮上防止工法を設定する
ステップ、 （ｃ）前記（ａ）ステップの判定により構造物が浮上し
ないと判定されたとき又は（ｂ）ステップに続き、液状
化現象による地盤沈下量を推定するステップ、 （ｄ）上記（ｃ）ステップによる地盤沈下量が、液状化
対策管の許容値を超えるか否かを判定するステップ、 及び上記（ｄ）ステップの判定結果を踏まえて更に設計
を進めることを特徴とする構造物際管路部の設計方法。 - （２）請求項（１）において、 （ｅ）上記（ｄ）ステップの判定により許容値を超える
と判定されたとき、構造物際管路に対して液状化対策管
の適用、及び地盤と管路に対して液状化対策工法の適用
を行ない、設計を終るステップ、 を追加してなる構造物際管路部の設計方法。 - （３）請求項（１）において、 （ｆ）前記（ｄ）ステップの判定により許容値を超えな
いと判定されたとき、液状化現象による地盤沈下に対し
、構造物際管路部における最適継手位置を、最大曲げ歪
み及び継手回転角の応答計算によって設定するステップ
、 （ｇ）上記（ｆ）ステップの応答計算において前記最大
曲げ歪み及び継手回転角が許容値を超えるか否かを判定
するステップ、 （ｈ）上記（ｇ）ステップの判定により許容値を超える
と判定されたとき、構造物際管路部に対して液状化対策
管の適用を行ない、設計を終るステップ、 を追加してなる構造物際管路部の設計方法。 - （４）請求項（３）において、 （ｉ）上記（ｇ）ステップの判定により許容値を超えな
いと判定されたとき、構造物際管路部の埋設深さが地下
水位より深いか否かを判定するステップ、 （ｊ）上記（ｉ）ステップの判定により埋設深さが地下
水位より深くないと判定されたとき、設計を終るステッ
プ、 を追加してなる構造物際管路部の設計方法。 - （５）請求項（４）において、 （ｋ）前記（ｉ）ステップの判定により埋設深さが地下
水位より深いと判定されたときとき、管路部に作用する
浮力及び地盤ばね定数によって構造物際管路部モデルに
ついて最大応答を発生させる液状化範囲を設定すると共
に、さらに該液状化範囲に基づいて構造物際管路部にお
ける最大曲げ歪み及び継手回転角を応答計算するステッ
プ、 （ｌ）上記（ｋ）ステップの最大曲げ歪み及び継手回転
角が許容値を超えるか否かを判定するステップ、 （ｎ）上記（ｌ）ステップの判定により許容値を超えな
いと判定されたとき、設計を終るステップ、を追加して
なる構造物際管路部の設計方法。 - （６）請求項（５）において、 （ｍ）前記（ｌ）ステップの判定により許容値を超える
と判定されたとき、上記（ｈ）ステップを行なうステッ
プ、 を追加してなる構造物際管路部の設計方法。 - （７）前記（ｅ）、（ｈ）、（ｊ）、（ｎ）、（ｍ）の
いずれかのステップに続いて、永久地盤における水平方
向への変状の発生予測及び地盤変状量の推定を行ない、
構造物際管路部において永久地盤変状対策工法を適用す
るステップを含んでなる請求項（２）〜（６）のいずれ
かに記載の構造物際管路部の設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1203497A JPH0814113B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 構造物際埋設管路部の耐震設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1203497A JPH0814113B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 構造物際埋設管路部の耐震設計方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366836A true JPH0366836A (ja) | 1991-03-22 |
| JPH0814113B2 JPH0814113B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16475138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1203497A Expired - Lifetime JPH0814113B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 構造物際埋設管路部の耐震設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814113B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016200460A (ja) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 株式会社クボタ | 断層横断埋設管路の挙動推定方法及び断層横断埋設管路の挙動推定装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100919A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-13 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Preventing method for liquefaction of sandy ground |
| JPS577254A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Catalyst for reforming of methanol |
| JPS622090A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-08 | 株式会社クボタ | 構造物際短管 |
| JPS63165621A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-08 | 日本エタニツトパイプ株式会社 | 複合鉄筋コンクリ−ト管 |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP1203497A patent/JPH0814113B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100919A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-13 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Preventing method for liquefaction of sandy ground |
| JPS577254A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Catalyst for reforming of methanol |
| JPS622090A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-08 | 株式会社クボタ | 構造物際短管 |
| JPS63165621A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-08 | 日本エタニツトパイプ株式会社 | 複合鉄筋コンクリ−ト管 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016200460A (ja) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 株式会社クボタ | 断層横断埋設管路の挙動推定方法及び断層横断埋設管路の挙動推定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0814113B2 (ja) | 1996-02-14 |
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