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1 H 橋梁の津波被害分析 九州工業大学 : 幸左賢二 1

2 内容構成 Ⅰ. なぜ橋梁被害に着目したのか (19 枚 ) スマトラ沖地震による道路構造物被害 津波に対する橋梁設計法提案 Ⅱ. 橋梁被害の概要 (4 枚 ) Ⅲ. 代表例 1: 小泉大橋 (19 枚 ): 省略 Ⅳ. 代表例 2: 歌津大橋 (14 枚 ) Ⅴ. 代表例 3: 南三陸町八幡川周辺 (13 枚 ) Ⅵ. まとめ 課題 (12 枚 ) Ⅶ. ビデオ ( 残り時間 )

3 タイトル 津波による道路構造物の被害予測 とその軽減策に関する研究 新道路技術会議優秀技術研究開発賞 九州工業大学 : 幸左賢二 金沢大学 : 宮島昌克 筑波大学 : 庄司学防衛大学 : 藤間功司京都大学 : 小野祐輔九州工業大学 : 重枝未玲九州工業大学 : 木村吉郎九州工業大学 : 廣岡明彦 3

4 Ⅰ-I. プロジェクト研究背景研究背景 1 1. スマトラ沖地震による巨大津波により, 道路構造物に甚大な被害発生. 173 橋のうち,73 橋流失 橋梁の流失や大規模な洗掘が発生 2. 南海 東南海地震による被害予測 設 計法の確立が急務

5 スマトラ沖津波による代表的被害例研究背景 2 盛土の洗掘例 桁の流失地形変化の例

6 日本における津波被害予測研究背景 3 東南海 南海地震による海岸部の予想津波高さ 高知 鹿児島宮崎和歌山 津波波高 (m) 5m 2m 3m 1 太平洋側で津波来襲. 2 予想最大津波高は12m. 12m 8m

7 津波による橋梁被害目的 1 桁移動 流出 津波高 形状桁形状 津波 盛土洗掘 波形状, 波高, 桁下高による作用力を評価.

8 津波に対する橋梁照査法目的 2 作用力と抵抗力 対策工の提案 水平波力 水平抵抗力せん断キー, ブロック鉛直抵抗力 上揚力 浸透力 水平抵抗力 1 作用力, 抵抗力により構造物を照査. 2 対策工を提案.

9 Ⅰ-Ⅱ. スマトラ島被害分析分析 1 調査区間 300km 橋梁数 34 桁流失基礎部の洗掘下部工の損傷

10 分析 2 損傷ランク判定 ( 上部, 下部, 土工部 ) 橋梁数 損傷ランクA 損傷ランクB 損傷ランクC 上部工 下部工 土工部 上部工 ( 桁流出 ) 土工部 ( 洗掘 ) が多い.

11 β=μw /05ρC 0.5ρC 2 d V A 分析 3 損傷度と抵抗力作用力比には明確な相関

12 Ⅰ-Ⅲ. 中型模型実験 : 孤立波 m 1.25 遠景 造波板 波高 1 6m 波高 2 6m 波高 4 波高 3 8.9m 分力計波高 6 波高 5 1m 水位 3m 2m 6m 27.5m 橋桁 2.5m 近景 流速計 m 分力計 海底床 津波 橋梁模型

13 実験 - 砕波有

14 桁側面に衝突 波の跳ね上がり 桁端部に作用 波高作用力最大

15 水平波力算定式の提案

16 実験状況 貯水槽 遠心 1 盛土 津波 開始前 実験中

17 Ⅰ-Ⅳ: 遠心模型実験遠心 2 m/s) 流速 (m 流速は盛土背面が大きい

18 Ⅰ-Ⅴ: 橋梁津波対策分析 ( 和歌山 ) 作業フロー 紀南河川国道事務所内 (175 橋 ) 津波浸水区間橋梁 (66 橋 ) 現地調査 ( 対象橋梁 66 橋のうち 19 橋 ) 危険度評価 ( 橋梁選定 ) 対策 1 被害予測 対策検討

19 橋梁津波対策分析例対策 2 写真の電線の高さ越流高 4.6m に越流すると推定される

20 Ⅰ-Ⅵ. プロジェクト研究成果 1. 被害分析により, 桁, 背面盛土損傷が多 い橋梁の危険部部位の特定 2. 中型 小型模型実験より, 水平波力, 上 揚力 を推定. 想定津波高での水平力上揚力モデル提案 3. 盛土高 (4m), 越流高, 被害程度を遠心模 型で照査 想定津波高, 盛土高での被害判定法提案 コンクリート護岸工の効果を検証

21 Ⅱ. 橋梁被害の概要 大規模損傷 ( 桁流失 背面土洗掘 ) 1. 道路 国道 45 号 :9 箇所 県道 :14 箇所 市町村道 歩道橋 :?( 幅員小 ) 2. 鉄道 JR 東日本 : 桁流失 埋没 101 箇所 その他 :? 合計 :300 箇所?

22 浪板橋 釜石市 川原川橋浜田川橋沼田跨線橋気仙大橋陸前高田市 小泉大橋 二十一浜橋 歌津大橋水尻川 三陸海岸で特に損傷大 気仙沼市

23 国道 45 号 (9 箇所 ): 1. 気仙沼市周辺 小泉大橋 ( 桁流失 ) 二十一浜橋 ( 背面土流失 ) 歌津大橋 ( 桁流失 ) 水尻川 ( 背面土流失 ) 2. 陸前高田市周辺 気仙大橋 ( 桁流失 ) 川原川橋 ( 背面土流失 ) 浜田川橋 ( 背面土流失 ) 沼田跨線橋 ( 桁流失 ) 3. 釜石市周辺 浪板橋 ( 拡幅桁流失 背面土流失 )

24 分析概要 1. 代表的地区の分析 小泉 歌津 志津川 陸前高田 女川 北上川 2. 分析手法 1) 詳細損傷状況確認 2) 画像分析 (100 個 ) 3) 数値解析 ( 簡易 詳細 ) 4) 水理実験 ( モデル橋梁 )

25 Ⅳ-1. 歌津の津波浸水域

26 Ⅳ-1. 桁流失状況

27 Ⅳ-2. 歌津地域の損傷状況

28 Ⅳ-3. 歌津地域の平面図 基準とした民家 (B 地点 ) 水位測定点 (A 地点 ) 歌津大橋 歌津大橋の標識

29 Ⅳ ー 4. 歌津大橋の β 値

30 Ⅳ-5. 浸水高 - 時刻関係図 浸水高 [m] T.P 流速 8.81[m/s] 3.79[m/s] A 地点 B 地点 時間 [ 分 ]

31 Ⅳ-6. 浸水高 - 時刻図 (No.1) 浸水高 [m] 3.79[m/s] 写真 (a) A 地点 時間 [ 分 ]

32 Ⅳ-7. 浸水高 - 時刻関係図 ( 写真 a)

33 浸水高 [m] Ⅳ-8. 浸水高 - 時刻図 (No.2) 9 分 24 秒 写真 (b) A 地点 B 地点 時間 [ 分 ]

34 Ⅳ-9. 浸水高 - 時刻関係図 ( 写真 b)

35 Ⅳ-10. 浸水高 - 時刻関係図 (No.3) 浸水高 [m] 写真 (c) 8.81[m/s] 81[ 写真 (d) A 地点 B 地点時間 [ 分 ]

36 Ⅳ-11. 浸水高 - 時刻関係図 ( 写真 c)

37 Ⅳ-12. 浸水高 - 時刻関係図 ( 写真 d)

38 Ⅳ-13. 解析結果との比較 浸水高 [m] ビデオ映像解析結果 地震発生 20 分後 時間 [ 分 ]

39 Ⅳ-14. 画像 数値計算結果 1. 当初は 4m/S 程度で, 水平力による移 動の可能性は小さい. 2. 路面浸水後, 水平力の増加, 上揚力の 影響により桁が流失 3. 発生メカニズムは?

40 Ⅴ-1. 南三陸町 ( 志津川 ) 八幡川周辺

41

42 Ⅴ-3: 1 鉄道橋 : 幅員小 (3m) β 値小 橋台

43 Ⅴ-4. 2 市町村道 : 幅員小 (3m): β 値小 橋台

44 Ⅴ-5. 幅員 (8m) 床版橋 β 値大

45 β= =S/F

46 Ⅴ-7. 浸水域と橋梁被害

47 Ⅴ-8. 全体図

48 V-9. 流向 流速分析 5 流速 4.67[m/s] 時間 10:06 8 越流して内陸へ 河川遡上が先行 再生時間 9:55~10:10

49 V-10. 防波堤付近の水位変化

50 V-11. 八幡川付近の水位変化 水位のピーク ( 基準面から 14.8m) 八幡橋位置 流速 6.15m/s

51 V-12. 波形状の推定 水頭差約 1m

52 Ⅵ. まとめ 課題 : 1. スマトラ沖地震による橋梁被害に 極めて類似 β 値で評価可能? 2. 構造物の耐津波設計の必要性 なぜ実施しないのか? 3. 現地調査の重要性 見て考えることが必要

53 課題 Ⅰ: 鉄筋コンクリート造強い. 女川町で6 棟が倒壊

54 課題 Ⅱ: 構造物の耐津波設計法 1.L1 は無被害 ( 防波堤で対応 ) 2.L2 は可能な限り減災 具体的イメージ? 人命確保 守るべき施設は? 防波堤の設計は?

55 例 1. 少なくとも今回規模の津波でも重要 構造物は補修で再利用可能 防波堤 ( 倒れない ) 津波避難ビル 病院 公共構造物 ( 学校 市役所 道路 鉄道 ライフライン ) 鋼 RC 構造物では V=6m/s の設計は可 能 費用対効果の検証

56 例 2. 耐津波工学の構築 : 濱田政則 : 土木学会誌 * 津波研究者に加え, 耐津波構造設計, まちづくり, 防災教育の関係者参画 1) 津波に耐えられる構造物の建設 津波外力の想定のもとに建物や社会基盤 施設を建設 2) 陸上に遡上した津波の挙動研究 流速 津波高の予測 3) 津波に強いまちづくり どこへ避難ビルを作るか

57 例 3. 海からの復旧復興 港湾空港技術 研究所理事長高橋重雄 : コンクリート工学 1) 浸水してもコンクリートの高い建物は 残っており, 復旧は早い 2) 海の周辺を防災施設で守り, 中高層の 建物を中心としたコンパクトなまち 鉛直タウン の形成が必要 3) 中 高層に人が住み, 低層に駐車場 や店舗が入れば, レベル 2 津波が来襲し ても 海の人 は守られ, 海の産業 の 復旧可能

58 課題 Ⅴ: 津波の形状

59

60 Ⅵ. まとめ の橋梁,50 の RC 造流失 2. 橋梁 RC 造 70% は健全 ( 陸前高田市 )

61 桁検討で明らかになったこと : 1. 流失橋梁は浸水域で 10% 2. 相対的には津波強い 3.β β 値 以上では流失しない 4. 桁に作用する力は非段波タイプが多い 課題 : 1. 橋梁に作用する波形状 2. 上揚力の評価 ( 水平力に比例?) 3. 設計法 ( 段波タイプを考慮?)

○○○○○○○の実験

○○○○○○○の実験 報文 津波及び高潮の橋梁への影響に関する水路実験 杉本健 * 薄井稔弘 ** 運上茂樹 *** 1. はじめに 1 平成 16 年 12 月 26 日のスマトラ島沖地震に伴って発生したインド洋津波 平成 17 年 8 月に米国南部を直撃したハリケーン カトリーナによる高潮 高波により 橋梁上部構造が完全に流失する等橋梁に甚大な被害が多数発生した 1)2) 道路は災害時において救援 復旧活動面で重要な役割を担っているが

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<4D F736F F D AE28EE88CA7817A F D8F E518B D CF092CA88CF88F589EF816A2E646F63> 参議院国土交通委員会委員長岡田 岡田直樹様 東日本大震災津波に関するする要望書 ~ 平成 23 年度補正予算及び平成 24 年度政府予算編成等に向けて ~ 平成 23 年 11 月 10 日 岩手県知事 達増拓也 東日本大震災津波に関する要望項目 重点要望項目 Ⅰ 横断的事項 1 復旧 復興のための事業は国費による力強い措置を基本とした事業の創設 2 2 前例にとらわれない国の幅広い 強力な支援による早急な追加予算の措置

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