WEKO3
アイテム
局所洗掘による橋脚の被災リスクポテンシャル評価と維持管理手法に関する研究
https://kagawa-u.repo.nii.ac.jp/records/9571
https://kagawa-u.repo.nii.ac.jp/records/957100158fae-e50b-446d-9779-ef30d49e79bc
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
|---|---|---|
本文 (11.5 MB)
|
|
|
|
論文内容の要旨・審査結果の要旨 (146.4 kB)
|
|
| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2022-05-02 | |||||||||||
| タイトル | ||||||||||||
| タイトル | 局所洗掘による橋脚の被災リスクポテンシャル評価と維持管理手法に関する研究 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 言語 | ||||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||||||
| アクセス権 | ||||||||||||
| アクセス権 | open access | |||||||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||||||||
| 著者 |
角野, 拓真
× 角野, 拓真
|
|||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 本研究では、局所洗掘に対する維持管理の高度化および合理化を目的として、機械学習を援用した局所洗掘による被災リスクポテンシャル評価モデルを提案し、橋脚が有する局所洗掘災害に対する潜在的なリスクを抽出し、防災対策の優先度や要注意橋梁の抽出に資するモデルを提案した。また、観測した気象情報を用いて機械学習を援用し、局所洗掘に大きく関係する河川水位を回帰するモデルを提案し、予測した河川水位に応じたリスクポテンシャル評価を可能とする枠組みを提案した。加えて、河川の水理学的要因や地形的要因に応じた局所洗掘の進展や橋脚の安定性に及ぼす影響を明らかにし、局所洗掘災害に対する対策工の一つである根固工の設置範囲の合理的な設定手法に関する提案を行った。さらに、提案した手法の維持管理実務への展開方法を示すとともに、流体–地盤–構造が連関した損傷シミュレーション手法の構築に関する枠組みとその検討結果を示した。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第1章では、本研究の背景と課題を説明するとともに、本研究の目的を述べた。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第2章では、本研究に関連する既往の研究および、近年発生した橋脚周りの局所洗掘災害事例を示すことで、本研究の位置づけを明確にした。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第3章では、機械学習を援用した橋脚の被災リスクポテンシャル評価モデルを提案した。具体的には、過去の被災データに基づき、維持管理業務の実務で得られる種々のパラメータを説明変数とし、被災の有無を目的変数とすることで、局所洗掘災害に対するリスクポテンシャル評価を行う機械学習アルゴリズムを検討した。機械学習アルゴリズムの検討では、異なる機械学習アルゴリズムを用いてモデルを作成し、それぞれのモデルの判別性能を比較することにより、この問題に対する最適な機械学習アルゴリズムとしてニューラルネットワークが適用可能であることを示した。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第4章では、過去の雨量および河川水位の観測情報を教師データとして用いて、予測したい時間の数時間前に観測された時雨量および河川水位、あるいは実効雨量を説明変数とし、機械学習を援用した河川水位予測モデルを提案する。更に、第3章で提案した被災リスクポテンシャル評価モデルへの展開方法を示し、観測した気象情報を活用し、リアルタイムでの局所洗掘災害に対する潜在的なリスク評価が可能となることを示した。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第5章では、河川の地形的要因の一つである河川の澪筋の変化に着目し、橋脚と河川流心の成す角が橋脚周りの局所洗掘の進展と橋脚の安定性に与える影響について示した。一般に、局所洗掘深さの推定式は、橋脚の上流方に逆円錐状の局所洗掘孔を仮定しているものが多い。しかしながら、橋脚よりも上流方で澪筋の湾曲が生じ、橋脚に対して河川流心が角度を成して橋梁付近に流入する場合、橋脚の上流方に加えて、橋脚の側方部や下流方周辺も局所洗掘孔が形成されることが想定される。本章では、水理実験と数値流体解析の結果から、橋脚に対して河川流心が角度を成して流入する場合、通水直角方向に投影した橋脚の阻害幅が増加することにより、橋脚の上流方から下流方に掛けて局所洗掘範囲が広範囲化することを明らかにした。加えて、橋脚模型の上流方の局所洗掘深さに比して橋脚模型の下流方の局所洗掘深さが、小さくなる傾向であることを明らかにした。さらに、橋脚に対して河川流心が角度を成して流入する場合、通水直角方向に投影した橋脚の阻害幅、あるいはフロンタルエリアインデックスの増加に伴い、橋脚の傾斜発生までの時間が、長くなることを明らかにした。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第6章では、河川水位の上昇と下降の繰り返し作用による水位履歴を考慮した根固工の設置範囲の設定手法について示した。一般に、局所洗掘深さの推定式の提案を行うことを目的とした既往の研究の多くは、一定の通水条件下での実験により局所洗掘深さやその範囲が平衡状態になるまで通水を継続する方法で検討されている場合が多く、水位履歴に着目した研究事例は少ない。本章では、河川水位の上昇と下降の繰り返し作用を再現した通水実験により、橋脚の上流方の局所洗掘延長が、局所洗掘深さと河床材料の水中安息角により求まる局所洗掘延長よりも1.8倍程度増加することを示した。加えて、局所洗掘深さと水中安息角より求まる局所洗掘延長は、一般に局所洗掘対策の一つである根固工の設置範囲を定める基準として用いられていることから、従来の護床工設置範囲よりも2倍程度以上の範囲に根固工を設置することにより、水位履歴に対して合理的な対策範囲が設定できる可能性があることを示した。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第7章では、本研究の成果の維持管理実務への展開方法として、本研究で検討したモデルを活用した局所洗掘被災リスクポテンシャルの評価システムの構成について示した。橋梁諸元、河川条件および地形条件等のパラメータに加えて、気象情報を活用することにより、局所洗掘災害に対して危険性が高い橋梁の抽出を行い、必要な橋梁に対して、常時監視することが可能となるシステムの枠組みについて示した。また、局所洗掘災害に密接に関わりのある流体、地盤および構造が連関した損傷評価シミュレーション手法の枠組みを示し、分野横断的な方法論の確立に向けた検討内容を示した。特に本章では、平面支承部材の内、接着系あと施工アンカーに着目し、準脆性材料の破壊力学に基づく連続体損傷モデルと界面の摩擦接触を考慮した損傷モデルを用いた損傷シミュレーション手法により、接着系あと施工アンカーの一軸引抜試験時の破壊挙動の再現に関する検証を実施した。その結果、エポキシ樹脂とコンクリート界面にインターフェース要素を挿入し、そのインターフェース要素に適切な摩擦係数よび破壊発生ひずみを設定することにより、接着系あと施工アンカーの特徴的な破壊形態であるコーン破壊、あるいは複合破壊を概ね再現することが可能であることを示した。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 本研究により、橋脚周りの局所洗掘災害に対する被災リスクポテンシャル評価、リアルタイムでの橋脚が有する潜在的な局所洗掘災害に対する被災リスク評価、河川の地形的要因が局所洗掘範囲と橋脚の安定性に与える影響、ならびに、河川水位の上昇と下降の繰り返し作用を考慮した根固工の設置範囲手法の提案について、一定の成果を納めることが出来たものと考えている。特に、局所洗掘災害に対する橋脚の被災リスクポテンシャル評価モデルおよび橋脚が有する潜在的な局所洗掘災害に対する被災リスク評価モデルは、維持管理実務での活用を想定した方法論の提案を行っているため、道路管理者、鉄道事業者、あるいは河川管理者といった局所洗掘災害に関わる実務者が活用可能であると考えられるため、本研究の成果の実務への貢献は極めて高いと考えている。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 学位名 | ||||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||||||||
| 学位授与機関 | ||||||||||||
| 識別子Scheme | kakenhi | |||||||||||
| 識別子 | 16201 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 機関名 | 香川大学 | |||||||||||
| 言語 | en | |||||||||||
| 機関名 | Kagawa University | |||||||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||||||
| 学位授与年月日 | 2022-03-24 | |||||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||||||
| 学位授与番号 | 甲第160号 | |||||||||||
| 著者版フラグ | ||||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||||
