2011 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 における 道 路 鉄 道 構 造 物 の 被 害 高 橋 良 和 京 都 大 学 防 災 研 究 所
3 月 11 日 地 震 発 生 我 々はどのように 行 動 したか?
地 震 発 生 2011 年 3 月 11 日 14:46 マグニチュード Mw9.0 震 源 は 三 陸 沖, 深 さ24km( 気 象 庁 発 表 )
3/11 土 木 学 会 クライストチャーチ 地 震 調 査 団 報 告 会 ( 於 東 京 大 学 駒 場 キャンパス) 13:30-13:35 開 会 土 木 学 会 阪 田 憲 次 会 長 13:35-13:45 調 査 団 の 派 遣 経 緯 及 び 被 害 概 要 川 島 一 彦 ( 東 京 工 業 大 学 ) 清 田 隆 ( 東 大 ) 13:45-13:58 地 震 及 び 断 層 メカニズム アイダン オメール( 東 海 大 学 ) 13:58-14:16 地 震 動 の 特 性 後 藤 浩 之 ( 京 都 大 学 ) 森 伸 一 郎 ( 愛 媛 大 学 ) 14:16-14:34 液 状 化 発 生 範 囲 及 びその 影 響 清 田 隆 ( 前 掲 ) 14:34-14:50 橋 梁 の 被 害 高 橋 良 和 ( 京 都 大 学 ) 西 田 秀 明 (( 独 ) 土 木 研 究 所 ) 14:50-15:00 ニュージーランドにおける 橋 梁 の 耐 震 設 計 川 島 一 彦 ( 前 掲 ) 15:00-15:15 質 疑 15:15-15:25 休 憩 15:25-15:38 斜 面 崩 壊 トンネル 擁 壁 の 被 害 アイダン オメール( 前 掲 ) 15:38-15:51 れんが 造 建 築 物 の 被 害 モハマド エルガワディー( 東 京 工 業 大 学 ) 15:51-16:01 2010 年 9 月 と 今 回 の 地 盤 変 状 の 比 較 安 田 進 ( 東 京 電 機 大 学 ) 16:01-16:11 災 害 情 報 ICTを 用 いた 安 否 確 認 を 主 として 鈴 木 猛 康 秦 康 範 ( 山 梨 大 学 ) 16:11-16:26 質 疑 16:26-16:30 閉 会 地 盤 工 学 会 日 下 部 治 会 長
3/11 土 木 学 会 クライストチャーチ 地 震 調 査 団 報 告 会 ( 於 東 京 大 学 駒 場 キャンパス) 13:30-13:35 開 会 土 木 学 会 阪 田 憲 次 会 長 13:35-13:45 調 査 団 の 派 遣 経 緯 及 び 被 害 概 要 川 島 一 彦 ( 東 京 工 業 大 学 ) 清 田 隆 ( 東 大 ) 13:45-13:58 地 震 及 び 断 層 メカニズム アイダン オメール( 東 海 大 学 ) 13:58-14:16 地 震 動 の 特 性 後 藤 浩 之 ( 京 都 大 学 ) 森 伸 一 郎 ( 愛 媛 大 学 ) 14:16-14:34 液 状 化 発 生 範 囲 及 びその 影 響 清 田 隆 ( 前 掲 ) 14:34-14:50 橋 梁 の 被 害 高 橋 良 和 ( 京 都 大 学 ) 西 田 秀 明 (( 独 ) 土 木 研 究 所 ) 14:50-15:00 ニュージーランドにおける 橋 梁 の 耐 震 設 計 川 島 一 彦 ( 前 掲 ) 15:00-15:15 質 疑 2011 年 3 月 11 日 14:46 緊 急 地 震 速 報 15:15-15:25 休 憩 30 秒 後 に 東 京 で 震 度 4の 地 震 が... 15:25-15:38 斜 面 崩 壊 トンネル 擁 壁 の 被 害 アイダン オメール( 前 掲 ) 15:38-15:51 れんが 造 建 築 物 の 被 害 モハマド エルガワディー( 東 京 工 業 大 学 ) 10 秒 後 に..., 5 秒 後 に..., 会 場 15:51-16:01 2010 年 9 月 と 今 回 の 地 盤 変 状 の 比 較 安 田 進 ( 東 京 電 機 大 学 ) 16:01-16:11 災 害 情 が 報 揺 ICTを れ 用 出 いた す. 安 否 確 認 を 主 として 鈴 木 猛 康 秦 康 範 ( 山 梨 大 学 ) 16:11-16:26 質 疑 16:26-16:30 閉 会 地 盤 工 学 会 日 下 部 治 会 長
緊 急 地 震 速 報 が 鳴 り, 発 表 を 中 断 ( 日 経 アーキテクチュアより)
継 続 時 間 の 長 さ K-NET 仙 台 ( 速 度 波 形 ) 2008 年 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 2005 年 宮 城 県 沖 地 震 今 回 の 地 震
震 度 分 布 震 度 7 宮 城 県 栗 原 市 築 館 震 度 6 強 宮 城 県 栃 木 県 ( 気 象 庁 震 度 情 報 )
3つの 破 壊 ( 防 災 科 学 技 術 研 究 所 KiK-net 地 中 EW 成 分 のエンベロープ 波 形 )
最 大 加 速 度 分 布 宮 城 県 栃 木 県 茨 城 県 で 大 きなPGAが 観 測 されている ( 防 災 科 学 技 術 研 究 所 K-NET, KiK-net, 港 湾 空 港 技 術 研 究 所, 東 大 地 震 研 究 所, 産 業 総 合 技 術 研 究 所 データより)
震 度 7 相 当 記 録 ( 計 測 震 度 上 位 8 記 録 ) 計 測 震 度 観 測 点 6.67 K-NET 築 館 (MYG004) 6.51 KiK-net 芳 賀 (TCGH16) 6.46 K-NET 日 立 (IBR003) 6.41 K-NET 鉾 田 (IBR013) 6.38 K-NET 仙 台 (MYG013) 6.34 K-NET 茂 木 (TCG014) 6.24 KiK-net 岩 瀬 (IBRH11) 6.20 K-NET 今 市 (TCG009) 震 度 7 震 度 7 相 当
震 度 7 相 当 記 録 過 去 の 震 度 7 相 当 記 録 との 比 較 - 1995 年 兵 庫 県 南 部 地 震 JR 鷹 取 (1995 JR Takatori) - 2004 年 新 潟 県 中 越 地 震 川 口 町 (2004 Kawaguchi), K-NET 小 千 谷 (2004 NIG019) - 2007 年 新 潟 県 中 越 沖 地 震 柏 崎 刈 羽 原 子 力 発 電 所 1 号 機 地 表 観 測 点 (2007 TEPCO KKZ1) 1-2 秒 の 応 答 は 過 去 の 震 度 7 相 当 記 録 より 小 さい
初 動 調 査 期 間 : 3 月 12-15 日 目 的 : 振 動 による 構 造 被 害 の 把 握 この 時 点 で, 津 波 被 害 以 外 の 報 道 はほとんどなかった. メンバー: 高 橋 良 和 ( 京 都 大 学 防 災 研 准 教 授 ) 鍬 田 泰 子 ( 神 戸 大 学 准 教 授 ) 後 藤 浩 之 ( 京 都 大 学 防 災 研 助 教 )
土 木 学 会 第 一 次 調 査 団 ( 地 震 工 学 委 員 会 ) 期 間 : 3 月 28 日 -4 月 3 日 メンバー: 川 島 一 彦 団 長 ( 東 工 大 教 授 ) 高 橋 ( 京 大 ) 秋 山 ( 東 北 大 ) 西 岡 ( 阪 神 高 速 ) 古 賀 ( 土 木 研 究 所 ) 渡 辺 ( 山 口 大 ) 松 崎 ( 東 工 大 )
津 波 による 構 造 物 被 害
Sumatra Earthquake, Dec. 2004 At Banda Aceh, March 2, 2005
Damage of Bridges induced by Tsunami 45 45 45 Miyako Kesennuma Tohoku Regional Bureau, MLIT, reports that 9 bridges on Route 45 were washed away. Sendai
Route 45 (coastal line) 45 45 45 5. Koizumi brdg 6. Sodeo brdg 5. Koizumi brdg 5. Koizumi brdg 6. Sodeo brdg 6. Sodeo brdg Tohoku Regional Bureau, MLIT
小 泉 大 橋 気 仙 沼 市 L=182m, b=10m 地 震 前 の 小 泉 大 橋
ダンパーや 落 橋 防 止 工 はすべて 破 壊
Around Koizumi Bridge 400m 上 流
新 北 上 大 橋
橋 梁 は 残 った.しかし 裏 込 土 が 流 出 (JR 気 仙 沼 線 )
津 波 により 土 木 構 造 物 は 甚 大 な 被 害 を 受 けた 耐 震 工 学 者 が 東 日 本 大 震 災 から 学 ぶべきことは 何 か?
東 日 本 大 震 災 から 学 ぶべき 事 は 何 か? Questions 地 震 動 による 構 造 物 被 害 はほとんど 無 かっ た/ 小 さかったのか? 今 回 の 地 震 で,どの 程 度 の 被 害 レベルが 許 容 されるのか?
耐 震 補 強 構 造 物 に 甚 大 な 被 害 がなかったのは 間 違 いない 鋼 板 巻 立 補 強 ( 鳥 石 谷 ) コンクリート 巻 立 補 強 ( 古 川 ) 上 部 柱 に 鋼 板 巻 立 補 強 ( 北 上 )
新 幹 線 の 電 柱 の 損 傷 (3 月 15 日 撮 影 ) 盛 川 先 生 ( 東 工 大 ) 提 供
2011 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 阪 神 大 震 災 以 降 進 められてきた 耐 震 基 準 の 改 訂 や 耐 震 補 強 によって, 構 造 物 の 耐 震 性 能 が 向 上 したことに 疑 う 余 地 もない. しかし... 耐 震 補 強 されていない 構 造 物 (= 耐 震 補 強 判 定 の 結 果, 早 急 に 補 強 の 必 要 が ないと 判 断 された 構 造 物 ) 阪 神 大 震 災 後 の 耐 震 基 準 において 推 奨 されてきた 積 層 ゴム 支 承 の 破 断, 亀 裂
2011 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 地 震 直 後 の 調 査 の 印 象 津 波 による 構 造 物 の 甚 大 な 被 害 に 対 し, 地 震 動 に よる 被 害 はそれほど 大 きくない. 地 震 動 による 被 害 は, 耐 震 補 強 されていない 構 造 物 に 集 中 している. 阪 神 大 震 災 以 降 進 められてきた 橋 梁 における 耐 震 工 学 の 意 義 が 問 われている 地 震
我 々は 未 だ 地 震 動 による 被 害 の 全 容 を 理 解 できていない. 2km 福 島 第 一 原 発
我 々は 未 だ 地 震 動 による 被 害 の 全 容 を 理 解 できていない. (photo:march 19, 2011) (photo:november 21, 2004)
地 震 動 による 甚 大 な 被 害 (NEXCO 東 日 本 提 供 ) Crush of Columns of viaducts of Shinkansen Breakage of Rubber Bearings of Highway
仙 台 市 内 (3 月 13 日 ) 仙 台 駅 周 辺 では,ほとんど 構 造 被 害 は 見 られない. バスもタクシーも 動 いている.
東 北 新 幹 線 (JR 東 日 本 ) 東 北 新 幹 線 は1982 年 に 開 業 し,2011 年 現 在, 東 京 ー 新 青 森 間 を 結 んでいる. JR-East
建 設 当 時 の 東 北 新 幹 線 設 計 基 準 全 国 新 幹 線 網 建 造 物 設 計 標 準 ( 東 北, 上 越, 成 田 用 )1972(S47.6) 耐 震 設 計 基 準 については, 建 造 物 設 計 標 準 鉄 筋 コンクリート 構 造 物 および 無 筋 コンクリー ト 構 造 物,プレストレストコンクリート 鉄 道 橋 1970(S45.3)
( 第 1 期 ) 新 幹 線 高 架 柱 の 耐 震 補 強 実 施 計 画 JR 路 線 名 Total Need to retrofit -2003 2004 2005 2006 2007 2008 東 日 本 東 北 新 幹 線 ( 東 京 八 戸 ) 上 越 新 幹 線 ( 大 宮 新 潟 ) 51,100 12,500 5,700 3,200 3,100 400 100-26,000 6000 1,400 1,900 2,000 500 200 - 東 海 西 日 本 北 陸 新 幹 線 ( 高 崎 長 野 ) 東 海 道 新 幹 線 ( 東 京 新 大 阪 ) 山 陽 新 幹 線 ( 新 大 阪 博 多 ) 5,000 - - - - - - - 34,000 17,600 10,700 2,000 1,800 1,600 800 700 41,600 32,500 20,800 3,600 3,300 2,300 1,500 800 国 土 交 通 省 資 料 より 157,700 68,600 38,600 10,700 10,200 4,800 2,800 1,500 せん 断 破 壊 先 行 型 の 柱 が 対 象 第 2 期 の 耐 震 補 強 計 画 が 実 施 中 (2009-2014)
東 北 新 幹 線 (JR 東 日 本 )) Morioka Shin-Hanamaki Kitakami 第 1 中 曽 根 BL JR-East
第 1 中 曽 根 BL ( 北 上 駅 - 新 花 巻 駅 間 ) 東 京 より 約 456km 地 点 両 端 にゲルバー 桁 を 有 する 一 層 ラーメン 高 架 橋 第 1 期 耐 震 補 強 計 画 により 補 強 された 柱 無 し (3 月 15 日 撮 影 )
第 1 中 曽 根 BL ( 北 上 駅 - 新 花 巻 駅 間 ) せん 断 破 壊 を 含 む 大 きな 損 傷 が 発 生 し,コアコンク リートも 玉 石 のように 破 砕 されている 軸 力 支 持 能 力 を 完 全 に 喪 失 している 柱 もある (3 月 15 日 撮 影 )
(3 月 15 日 撮 影 )
R7-1 R7-1 左 R7-1 右 R7-2 左 R7-2 右 (3 月 15 日 撮 影 )
コアコンクリート 破 砕 のメカニズム 長 い 継 続 時 間 の 地 震 動 による せん 断 ひび 割 れ の 繰 り 返 し? R1-5 左 R1-5 右 R2-1 左 R7-1 左 R7-1 右 R7-4 左 R7-4 右 (3 月 15 日 撮 影 )
岩 切 線 路 橋 段 落 し 位 置 で, 繰 り 返 し 作 用 した 曲 げとせん 断 力 により かぶりコンクリートが 大 きく 剥 落 また,この 位 置 にあった 帯 鉄 筋 の 一 部 が 落 下 JR 東 日 本 提 供
長 町 高 架 橋 ( 東 北 新 幹 線 東 北 本 線 ) 長 町 駅 単 純 桁 単 純 桁 3 径 間 1 層 ラーメン 単 純 桁 4 径 間 1 層 ラーメン 新 幹 線 用 の 架 線 3 径 間 1 層 ラーメン 東 北 本 線 用 の 架 線 単 純 桁 概 要 : 長 町 駅 周 辺 は, 新 幹 線 在 来 線 と もに3 径 間 か4 径 間 のRC1 層 ラーメン 高 架 橋 であり, 高 架 橋 間 に 単 純 桁 が ある.
長 町 高 架 橋 ( 東 北 新 幹 線 東 北 本 線 ) 新 幹 線 東 北 本 線 (3 月 15 日 撮 影 ) 藤 田 氏 (エイト 日 本 技 術 開 発 ) 提 供
本 震 クラスの 余 震 が 復 旧 活 動 中 に 発 生
本 震 と 余 震 (4/8)の 時 刻 歴 波 形 (K-net 北 上 ) 3km
本 震 と 余 震 (4/8)の 応 答 スペクトル (K-net 北 上 ) 10000 IWT012 mainshock EW NS aftershock EW NS 3km Sa (h=0.05) [cm/s/s] 1000 100 10 0.1 0.5 1 2 5 period [s]
4 月 8 日 余 震 後 の 第 1 中 曽 根 BLの 状 況 (4 月 10 日 撮 影 ) 鍬 田 先 生 ( 神 戸 大 ) 提 供
長 町 高 架 橋 ( 東 北 新 幹 線 ) 4 月 7 日 余 震 後 断 面 修 復 を 行 ったモルタルに 斜 めひび 割 れが 発 生 し, 剥 落 している. 4 月 9 日 の 時 点 では, 再 度 の 修 復 工 事 が 行 われていた. (4 月 9 日 撮 影 ) 秋 山 先 生 ( 早 稲 田 大 ) 提 供
荒 川 大 橋 ( 首 都 高 速 道 路 )
荒 川 大 橋 ( 首 都 高 速 道 路 ) 1 横 支 材 下 弦 材 3 下 横 構 破 断 箇 所 下 弦 材 下 横 構 トラス 接 合 部 における 座 沓 や 破 断 4 横 支 材 下 横 構 6 横 支 材 下 弦 材 下 横 構 下 横 構 5 対 傾 構 破 断 箇 所 横 支 材
2011 年 9 月 までに 確 認 した 積 層 ゴム 支 承 損 傷 を 伴 う 橋 梁 被 害 位 置 psv( 卓 越 周 期 付 )マップ 後 藤 助 教 ( 京 大 ) 作 成 仙 台 北 部 道 路 仙 台 東 部 道 路 国 道 6 号 線 東 水 戸 自 動 車 道
東 部 高 架 橋 (NEXCO 仙 台 東 部 道 路 ) 平 成 13 年 供 用 開 始 ( 平 成 8 年 道 示 ) 反 力 分 散 型 積 層 ゴム 支 承 (タイプB)
仙 台 東 部 道 路 東 部 高 架 橋 積 層 ゴム 支 承 の 破 断 (NEXCO 東 日 本 提 供 ) 橋 軸 直 角 方 向 への 破 断 ( 支 承 高 さが 低 い 支 承 側 が 破 断 )
積 層 ゴム 支 承 の 破 断
利 府 高 架 橋 (NEXCO 仙 台 北 部 道 路 ) 1996 年 道 路 橋 示 方 書 準 拠
積 層 ゴム 支 承 の 破 断 地 震 による 支 承 破 断 箇 所 (NEXCO 東 日 本 提 供 )
積 層 ゴム 支 承 の 破 断
新 那 珂 川 大 橋 (NEXCO 東 水 戸 道 路 ) 所 在 地 : 茨 城 県 水 戸 市 形 式 : 2 径 間 連 続 鋼 床 版 箱 桁 斜 張 橋 ( 中 間 橋 脚 付 ) 橋 長 :533m 支 間 割 :58.9+75.0 +113.0+283.9m 竣 工 :1999 年 6 月
新 那 珂 川 大 橋 (NEXCO 東 水 戸 道 路 )
東 水 戸 自 動 車 道 新 那 珂 川 大 橋 主 塔 橋 脚 水 平 鉛 直 方 向 にそれぞれ2 基 のゴム 支 承 (タイプA 支 承 ) 鉛 直 支 承 2 基 およびウインド 支 承 1 基 のゴムが 破 断 支 承 取 付 部 損 傷
新 那 珂 川 大 橋 ( 主 塔 橋 脚 ) 鉛 直 支 承 ( 川 上 側 ) 約 45cmの 変 位 制 限 装 置 に 衝 突 橋 軸 直 角 方 向 側 面 ( 川 下 側 ) 橋 軸 直 角 方 向 側 面 ( 川 上 側 ) 橋 軸 方 向 側 面 ( 水 戸 大 洗 側 )
新 那 珂 川 大 橋 ( 主 塔 橋 脚 ) 鉛 直 支 承 ( 川 下 側 ) 橋 軸 直 角 方 向 側 面 ( 川 下 側 ) 破 断 したボルト 断 面 橋 軸 直 角 方 向 側 面 ( 川 下 側 ) 両 方 向 の 変 位 制 限 装 置 に 衝 突
新 那 珂 川 大 橋 ( 主 塔 橋 脚 ) ウインド 支 承 ( 川 下 側 ) 2 個 のゴム 支 承 で 構 成 川 下 側 ゴム 支 承 の 破 断 (ひたちなか 側 )
東 水 戸 自 動 車 道 新 那 珂 川 大 橋 端 部 橋 脚 ゴム 支 承 の 破 断 ゴム 支 承 側 面 にボルト 痕
過 去 の 載 荷 実 験 の 事 例 ( 愛 知 工 業 大 学 における 水 平 載 荷 実 験 ) 破 断 後 に 変 形 を 戻 した 後
旭 高 架 橋 ( 国 道 6 号 線 バイパス) 鉛 プラグ 入 り 積 層 ゴム 支 承 (LRB)の 亀 裂
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 損 傷 状 況 免 震 支 承 の 損 傷 (As1) 塩 害 対 策 のためにゴム 被 覆 された 支 承 とサイドブロックの 食 い 込 み(A2, P1 P14では 接 触 痕 ) 地 震 前 より, 橋 脚 上 面 のひび 割 れおよび 橋 脚 保 護 用 型 枠 の うきに 関 する 検 討 がなされていた(その 影 響 は 未 確 認 ).
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 被 害 概 要
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 免 震 支 承 の 損 傷 (As1 橋 台 部 )
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 免 震 支 承 の 損 傷 (As1 橋 台 部 ) 円 形 断 面 の2 方 向 免 震 支 承 支 承 側 面 に 大 きな 亀 裂
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 免 震 支 承 の 損 傷 (P1 橋 脚 部 ) ( 常 陸 河 川 国 道 事 務 所 提 供 )
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 免 震 支 承 の 損 傷 (P1 橋 脚 部 ) サイドブロックボルト 変 形 矩 形 ゴム 支 承 の 亀 裂 沓 座 部 モルタル 破 片
国 道 6 号 線 日 立 バイパス 旭 高 架 橋 支 承 被 覆 ゴムとサイドブロックの 食 い 込 み
積 層 ゴム 支 承 の 損 傷 (1995 年 兵 庫 県 南 部 地 震 以 降 の 耐 震 設 計 に 基 づく 支 承 ) Break Break Break Crack Crack Break Crack Break Break Crack Crack Break Break Crack Break Break Crack Crack Crack Break Break Break Crack Crack
東 日 本 大 震 災 から 何 を 学 ぶべきか? Questions and Answers 地 震 動 による 構 造 物 被 害 はほとんど 無 かっ た/ 小 さかったのか? 新 しい 耐 震 設 計 によるものも 被 害 今 回 の 地 震 で,どの 程 度 の 被 害 レベルが 許 容 されるのか? 無 被 害 であるべき 地 震 動 の 特 性 からみると, 構 造 物 に 致 命 的 な 成 分 は 小 さい.