桐本　翔平

津波による橋桁の流出判定手法の確立とその有効利用に関する研究

下村　匠

2011年3月11日，三陸沖を震源として東北地方太平洋沖地震が発生した．この地震によって発生した津波によって，多数の橋梁に流出等の被害が生じ，救援･復旧活動のための車両交通に支障をきたす原因となった．今後発生が予測されている東南トラフ地震においても，同様の問題が発生すると懸念されている．従って，津波の到達が予測される地域に存在する橋梁が，津波により流出被害を受けるかどうかの判定が急務となっている．現在，津波の流速を用いた橋梁の流出判定方法が提案されているが，この方法では揚力について考慮されておらず，津波による橋梁に作用する揚力の発生メカニズムについては未解明である．また，流出判定には橋梁に作用する津波の正確な流速が必要である．この流速は，津波浸水想定解析などによって求めることが可能であるが，多大な時間･費用･労力がかかり，非効率的である．そのため，日本全国の沿岸部に存在する橋梁に対し，津波浸水想定解析の実施及び流出判定を適用することは事実上不可能である．
そこで本研究では，自由水面と橋桁に作用する圧力を考慮した数値流体解析を実施し，橋桁に作用する津波力を把握するとともに，その流出判定式について検討を行った．さらに，その流出判定式を用いて，津波のハザードマップから得られる津波浸水高と流速から，簡易的に津波による橋桁の流出判定を行う方法について検討を実施した．
津波による橋桁の流出判定式は，既往研究で報告されている水平方向の力に加え，新たに鉛直方向に作用する揚力を考慮した式を開発した．橋桁に作用する揚力のモデル化には，自由表面と流体の圧力の変動を考慮できる数値流体解析の計算結果を用いた．
津波のハザードマップを用いた橋桁の流出判定手法については，東北地方太平洋沖地震を想定した津波の浸水想定解析を実施し，実際に公開されているハザードマップと同様のものを作成した．その結果を利用して，岩手県陸前高田市及び宮城県気仙沼市を対象にし，東北地方太平洋沖地震の津波を再現した橋桁の流出判定を行った．
その結果，橋桁に作用する揚力を考慮した流出判定式を確立することができたとともに，既往研究の実験結果とも傾向が一致することが確認された．さらに，津波のハザードマップを用いた流出判定を行うことで，東北地方太平洋沖地震による橋桁流出を概ね再現出来ることが示された．