1. 概要

ボックスカルバートは、地下に設置される鉄筋コンクリート構造物であり、排水路、地下歩道、共同溝などに広く使用されます。地震時には周囲の地盤と相互作用しながら変形や応力が発生するため、適切な耐震解析が求められます。本書では、ボックスカルバートの耐震解析手法について説明します。

2. 耐震解析の目的

• 地震時の変形や応力の分布を把握し、構造的な安全性を評価する。
• 地盤との相互作用を考慮し、適切な補強設計を行う。
• 液状化や地盤変状による影響を予測し、対策を講じる。

3. 解析手法

静的解析

• 等価静的解析: 地震時の水平力を静的荷重として作用させ、構造物の応力や変位を評価。
• プッシュオーバー解析: 段階的に荷重を増加させ、塑性ヒンジの発生状況を確認。

動的解析

• 時刻歴応答解析: 実際の地震波を入力し、構造物の応答を解析。
• スペクトル応答解析: 地震波スペクトルを用いて構造物の応答を評価。

4. 耐震設計のポイント

• 剛性と変形性能のバランス: 適切な剛性を確保しつつ、許容変形範囲を設定。
• 接合部の補強: 継ぎ目部の耐震補強を施し、層間変形による損傷を抑制。
• 基礎地盤の安定性: 地盤改良や杭基礎の適用により、不同沈下や液状化の影響を低減。

5. 解析事例

実際の解析事例として、以下の条件を設定したモデルを用いた解析結果を示します。

• 対象構造物: 内寸3.0m × 3.0mのボックスカルバート
• 地盤条件: 粘性土層（N値10～20）
• 入力地震波: JMA神戸波（最大加速度 0.8g）

解析結果では、最大応力がコーナー部に集中し、補強が必要であることが確認されました。また、地盤変位によりボックスカルバートの傾斜が発生する可能性が示唆されました。

6. まとめ

ボックスカルバートの耐震解析では、静的・動的解析を適用し、地盤との相互作用を考慮することが重要です。適切な補強設計を行うことで、耐震性能を向上させ、地震時の安全性を確保できます。

本書で紹介した解析手法を参考に、各プロジェクトに応じた最適な耐震設計を検討してください。