1

係留施設の設計法について

（案）

国土交通省 国土技術政策総合研究所

独立行政法人 港湾空港技術研究所

平成１７年１０月３１日

「港湾の施設の技術上の基準」

の改正に向けた勉強会

資料‐４

2

永続状態等に対する部分係数（案）

1. 基本的考え方 重力式，矢板式，桟橋式岸壁の永続状態及び変動状態（土圧，船

舶接岸等，円弧すべり）および防波堤の永続状態（円弧すべり）の

レベル 1 信頼性設計法を検討した．目標安全性は期待総費用を考慮

した最適な安全性水準とした（図－1）．期待総費用には間接被害費

用も考慮したため，十分に安全側の安全性水準となっている．

2. レベル 1 信頼性設計法

一例として，部分係数を用いたケーソン式岸壁の滑り出し（永続

状態）に関するレベル 1 信頼性設計法の照査式を式(1)に示す．

kwkki wpHPi

BdVkPiwkf pPPPwf γγγγγ +≥

−+∑ (1)

ここに，γ：添字の設計因子の部分係数，f：壁体底面と基礎との摩擦係数，w：壁体を構成する材料（鉄

筋コンクリート，無筋コンクリート，中詰砂）の重量(kN/m)，PB：壁体に作用する浮力(kN/m)，PV：壁

体に作用する鉛直土圧力(kN/m)，PH：壁体に作用する水平土圧力(kN/m)，pw：壁体に作用する残留水圧

力(kN/m)

3. レベル 1 信頼性設計結果 ケーソン式岸壁：永続状態の壁体は現行設計法より安全側の断面．円弧すべりは現行設計法よ

り経済的な断面．

矢板式岸壁：永続状態の壁体・円弧すべりともに，現行設計法より経済的な断面．

桟橋式岸壁：船舶接岸に対する壁体は現行設計法よりも経済的な断面．

防波堤（円弧すべり）：現行設計法よりも経済的な断面．

現行設計法の許容安全率はケーソンの滑動・転倒・支持力破壊では 1.2，鋼材の応力度は 1.6 であり，

許容安全率の設定が構造形式ごとに異なっていたために破壊確率がばらついていたが，信頼性設計法の

導入により期待総費用最小に近い安全性水準となり，それよりは安全側の断面が得られている（図－2）．

(a)ケーソン式岸壁の堤体 (b)矢板式岸壁の矢板壁 (c)桟橋式岸壁の杭

図－2 現行設計法とレベル 1 信頼性設計法の設計結果の比較

破壊確率

費用

期待総費用

初期建設費

新設計法

現行設計法

図－1 期待総費用最小化に基づく方法

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8堤体幅（現行）(m)

堤体

幅（レ

ベル

1信頼

性設

計）

(m)

通常

耐震，準耐震0

0.001

0.002

0.003

0 0.001 0.002 0.003断面係数（現行）(m3)

断面

係数

（レ

ベル

1信頼

性設

計）

(m3 )

通常

耐震，準耐震0

0.002

0.004

0.006

0.008

0 0.002 0.004 0.006 0.008断面係数（現行）(m3)

断面

係数

（レ

ベル

1信頼

性設

計）

(m3 )

通常

耐震，準耐震

3

4. 部分係数 表－1 重力式（永続状態）

γ α µ /X k V γ α µ /X k Vf 摩擦係数 0.55 0.946 1.06 0.15 0.60 0.935 1.06 0.15P H ，P V 土圧合力 1.15 -0.288 1.00 0.12 1.15 -0.316 1.00 0.12R.W.L. 残留水位 1.00 -0.024 1.00 0.05 1.00 -0.027 1.00 0.05W RC RCの単位体積重量 0.95 0.026 0.98 0.02 0.95 0.028 0.98 0.02W NC NCの単位体積重量 1.00 0.009 1.02 0.02 1.00 0.010 1.02 0.02W SAND 中詰め砂の単位体積重量 1.00 0.143 1.02 0.04 1.00 0.157 1.02 0.04a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -P H ，P V 土圧合力 1.35 -0.832 1.00 0.12 1.30 -0.842 1.00 0.12R.W.L. 残留水位 1.05 -0.092 1.00 0.05 1.05 -0.092 1.00 0.05W RC RCの単位体積重量 0.95 0.097 0.98 0.02 0.95 0.094 0.98 0.02W NC NCの単位体積重量 1.00 0.035 1.02 0.02 1.00 0.034 1.02 0.02W SAND 中詰め砂の単位体積重量 0.95 0.538 1.02 0.04 0.95 0.521 1.02 0.04a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -P H 土圧合力 1.15 -0.328 1.00 0.12 1.15 -0.345 1.00 0.12w 基礎地盤の単位体積重量 1.00 0.032 1.00 0.03 1.00 0.033 1.00 0.03q 載荷重 1.00 0.031 1.00 0.04 1.00 0.032 1.00 0.04tanφ ' せん断抵抗角 0.70 0.903 1.00 0.10 0.70 0.894 1.00 0.10c ' 粘着力 0.90 0.252 1.00 0.10 0.90 0.257 1.00 0.10R.W.L. 残留水位 1.00 -0.023 1.00 0.05 1.00 -0.024 1.00 0.05a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -

c ' 粘着力 0.9 0.407 1.00 0.04 0.9 0.406 1.00 0.04tanφ ' せん断抵抗角 0.9 0.330 1.00 0.04 0.9 0.320 1.00 0.04w 1 海底面以上の地盤 1.1 -0.176 1.00 0.03 1.1 -0.173 1.00 0.03w 2 砂質土 0.9 0.227 1.00 0.03 0.9 0.227 1.00 0.03w 3 粘性土 1.0 0.000 1.00 0.03 1.0 0.000 1.00 0.03q 上載荷重 1.8 -0.543 1.00 0.40 1.7 -0.551 1.00 0.40R.W.L. 残留水位 1.1 -0.014 1.00 0.05 1.1 -0.015 1.00 0.05

注1：

注2：

注3：

目標システム信頼性指標β T

基礎の支持力

転倒

目標システム破壊確率P f T

γ の計算に用いる目標信頼性指標β T '

耐震，準耐震 通常3.1 2.7

0.001 0.0043.31 2.89

RC：鉄筋コンクリート，NC：無筋コンクリートである．

w 1：捨石マウンドを含む海底面以上の地盤などの単位体積重量，w 2：海底面以下の地盤のうち，砂質土層の単位

体積重量，w 3：海底面以下の地盤のうち，粘性土層の単位体積重量である．

土圧合力を算出する際には，せん断抵抗角，粘着力，単位体積重量は，設計用値=特性値として計算する．

滑り出し

円弧すべり

4

表－2 矢板式（永続状態）

1) 矢板壁，タイロッド，円弧すべり

γ α µ /X k V γ α µ /X k Vtanφ ' せん断抵抗角 0.65 1.000 1.00 0.100 0.75 1.000 1.00 0.100c ' 粘着力 1.00 0.000 1.00 0.100 1.00 0.000 1.00 0.100w 単位体積重量 1.00 0.000 1.00 0.050 1.00 0.000 1.00 0.050δ 壁面摩擦角 0.90 0.300 1.00 0.100 0.90 0.300 1.00 0.100q 上載荷重 1.00 - - - 1.00 - - -RWL 残留水位 1.00 0.000 1.00 0.050 1.00 0.000 1.00 0.050a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -tanφ ' せん断抵抗角 0.70 0.820 1.00 0.100 0.80 0.820 1.00 0.100c ' 粘着力 0.75 0.700 1.00 0.100 0.80 0.700 1.00 0.100w 単位体積重量 1.05 -0.190 1.00 0.050 1.05 -0.190 1.00 0.050δ 壁面摩擦角 0.95 0.120 1.00 0.100 0.95 0.120 1.00 0.100q 上載荷重 1.00 - - - 1.00 - - -RWL 残留水位 1.00 0.000 1.00 0.050 1.00 0.000 1.00 0.050a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -tanφ ' せん断抵抗角 0.75 0.760 1.00 0.100 0.80 0.760 1.00 0.100c ' 粘着力 1.00 0.000 1.00 0.100 1.00 0.000 1.00 0.100w 単位体積重量 1.05 -0.320 1.00 0.050 1.05 -0.320 1.00 0.050δ 壁面摩擦角 1.00 0.000 1.00 0.100 1.00 0.000 1.00 0.100q 上載荷重 1.00 - - - 1.00 - - -RWL 残留水位 1.00 0.000 1.00 0.050 1.00 0.000 1.00 0.050σ y SY295,SY390,SKY490 1.00 0.720 1.20 0.065 1.05 0.720 1.20 0.065σ y STK400 1.00 0.720 1.26 0.073 1.10 0.720 1.26 0.073a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -tanφ ' せん断抵抗角 0.80 0.500 1.00 0.100 0.85 0.500 1.00 0.100c ' 粘着力 1.00 0.000 1.00 0.100 1.00 0.000 1.00 0.100w 単位体積重量 1.05 -0.250 1.00 0.050 1.05 -0.250 1.00 0.050δ 壁面摩擦角 1.00 0.000 1.00 0.100 1.00 0.000 1.00 0.100q 上載荷重 1.00 - - - 1.00 - - -RWL 残留水位 1.00 0.000 1.00 0.050 1.00 0.000 1.00 0.050σ y SY295,SY390,SKY490 0.90 1.000 1.20 0.650 1.00 1.000 1.20 0.650σ y STK400 0.95 1.000 1.26 0.073 1.00 1.000 1.26 0.073a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -T タイ材張力 1.00 - - - 1.00 - - -σ y HT690 0.60 0.750 1.13 0.070 0.65 0.750 1.13 0.070σ y SS400 0.65 0.750 1.26 0.073 0.70 0.750 1.26 0.073a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -T タイ材張力 1.00 - - - 1.00 - - -σ y HT690 0.55 0.940 1.13 0.070 0.60 0.940 1.13 0.070σ y SS400 0.65 0.940 1.26 0.073 0.70 0.940 1.26 0.073a 構造解析係数 1.00 - - - 1.00 - - -

粘着力 0.9 0.309 1.00 0.100 0.9 0.329 1.00 0.100せん断抵抗角 0.9 0.398 1.00 0.100 0.9 0.396 1.00 0.100海底面以上 1.1 -0.259 1.00 0.030 1.1 -0.271 1.00 0.030砂質土 0.9 0.314 1.00 0.030 0.9 0.312 1.00 0.030粘性土 1.0 0.000 1.00 0.030 1.0 0.000 1.00 0.030上載荷重 1.7 -0.467 1.00 0.400 1.6 -0.487 1.00 0.400残留水位 1.1 -0.040 1.00 0.050 1.1 -0.040 1.00 0.050

注1：

注2：

注3：

0.001 0.004

耐震，準耐震 通常

3.6

矢板壁の根入れ長

矢板壁の応力

2.7

w 1

目標システム破壊確率P f T

円弧すべり

目標システム信頼性指標β T

w 2

粘性土

w 3

qRWL

タイロッ

ドの応力

砂質土

粘性土

c 'tanφ '

砂質土

砂質土

粘性土

タイ材張力は矢板の応力照査で得られるタイ材取り付け点反力より算出する．

σ y は鋼材降伏強度を示し，使用する鋼種に応じて部分係数を選定する．

w 1：捨石マウンドを含む海底面以上の地盤などの単位体積重量，w 2：海底面以下の地盤のうち，砂質土層

の単位体積重量，w 3：海底面以下の地盤のうち，粘性土層の単位体積重量である．

5

2) 控え直杭，組杭

表－3 桟橋

1)船舶による作用に関する変動状態（船舶接岸・牽引），載荷重に関する変動状態（クレーン作業時）

T 1.00k s ，k c 1.00M 1.00σ y 1.00a 1.35T 1.00k h 1.00N 1.00H 1.00σ y 1.00a 1.45N 1.00

引抜杭 0.40押込杭 0.45

注：

使用性

鋼材降伏強度

横方向地盤反力係数

構造解析係数

杭軸方向力

タイ材張力

構造解析係数

横抵抗定数

構造解析係数

杭軸方向力は，杭の降伏に関する照査において得られる．

耐震，準耐震，通常

鋼材降伏強度

曲げモーメント

a

要求性能

タイ材張力

杭軸方向力

杭軸直角方向力

控え直杭

支持力

応力

応力

控え組杭

γ α µ /X k V 確率分布

σ y 1.00 0.719 1.260 0.08 正規

k 0.60 0.257 1.333 0.76 対数正規

P H 1.30 -0.645 0.870 0.25 正規

q 1.00 - - - -a 1.00 - - - -

γ α µ /X k V 確率分布

σ y 1.00 0.719 1.260 0.08 正規

k 0.65 0.257 1.333 0.76 対数正規

P H 1.20 -0.645 0.870 0.25 正規

q 1.00 - - - -a 1.00 - - - -

γ α µ /X k VP 1.00 - - -c ' 1.00 - - -N 1.00 - - -

引抜杭 0.30 - - -押込杭 0.40 - - -

注1：

注2： 支持力の照査に用いる杭の発生軸力は，杭の応力の照査で得られるものを用いる．

耐震，準耐震

3.26.87×10-4

通常

2.91.87×10-3

載荷重

構造解析係数

鋼材降伏強度

水平力として，防舷材反力（船舶接岸時），牽引力（牽引時），クレーン水平力（クレーン作業時）がある．

a

支持力

耐震，準耐震，通常

杭の発生軸力

粘着力

N値

構造解析係数

杭の応力

水平力

載荷重

構造解析係数

地盤反力係数

杭の応力

目標信頼性指標β T

目標破壊確率P f T

鋼材降伏強度

地盤反力係数

水平力

目標破壊確率P f T

目標信頼性指標β T

6

2)波浪に関する変動状態

3)風に関する偶発状態（暴風時の輪荷重）

表－4 防波堤（永続状態）

1)消波工のない場合（ケーソン式混成堤）

2)消波工のある場合（消波ブロック被覆堤）

γ α µ /X k Vσ y 1.00 - - -k 1.00 - - -

P H 1.00 - - -q 1.00 - - -a 1.12 - - -P 1.00 - - -c ' 1.00 - - -N 1.00 - - -

引抜杭 0.40 - - -押込：支持杭 0.67 - - -押込：摩擦杭 0.50 - - -

注：

暴風時の作用

N値

構造解析係数

載荷重

構造解析係数

支持力の照査に用いる杭の発生軸力は，杭の応力の照査に用いたものを用いる．

杭の応力

a

支持力

耐震，準耐震，通常

杭の発生軸力

粘着力

鋼材降伏強度

地盤反力係数

γ α µ /X k VP 1.00 - - -c ' 1.00 - - -N 1.00 - - -

引抜杭 0.40 - - -押込：支持杭 0.67 - - -押込：摩擦杭 0.50 - - -

構造解析係数

耐震，準耐震，通常

支持力

杭の発生軸力

粘着力

N値

a

γ α µ /X k Vc ' 粘着力 0.9 0.285 1.00 0.038tanφ ' せん断抵抗角 0.9 0.380 1.00 0.038

1マウンド以上 1.0 -0.0072砂質土 0.9 0.073粘性土 0.9 0.125

q 分布荷重 1.1 -0.463 1.02 0.04注1：

注2：

0.03

マウンド以上の地盤には捨石マウンド，被覆工，根固工，消波工などが含まれる．

γ w は分割細片の重量に対する部分係数で，マウンドを含むそれより

上の地盤をw 1，マウンドより下の地盤のうち，砂質土層をw 2，粘性土

層をw 3とする．

円弧すべり

w 1.00

目標信頼性指標β T 3.3目標破壊確率P f T 5.0×10-4

γ α µ /X k Vc ' 粘着力 0.9 0.327 1.00 0.035tanφ ' せん断抵抗角 0.9 0.364 1.00 0.035

1マウンド以上 1.0 -0.0342砂質土 0.9 -0.0273粘性土 0.9 0.285

q 分布荷重 1.1 -0.410 1.02 0.04注1：

注2：

0.03

γ w は分割細片の重量に対する部分係数で，マウンドを含むそれより

上の地盤をw 1，マウンドより下の地盤のうち，砂質土層をw 2，粘性土

層をw 3とする．マウンド以上の地盤には捨石マウンド，被覆工，根固工，消波工などが含まれる．

円弧すべり

w 1.00

目標信頼性指標β T 3.6目標破壊確率P f T 2.0×10-4

7

レベル 1 地震動に対する耐震設計等（案）

図－1 レベル 1 地震動に対する性能照査フローの例

注1：レベル1地震動は重要港湾以上の港湾における工学的基盤の時刻歴の波形を提示する．地方港湾については，近傍の波形・サイト特性をもとに設計者が補正を行う（補正方法は提示される）．

注2：軟弱地盤における地震動増幅を適切に評価できる手法を用いる必要がある．ただし，桟橋については2E波（上昇波）が必要となるので，注意する．

注3：震度算出方法が液状化の発生を許さない条件で作られているため，この震度算出方法を用いる場合は液状化を起こさせない対策が必要である．

注4：桟橋の固有周期の算出は桟橋をモデル化した骨組み解析によりバネ定数を算出して得ることとする．

注5：フィルター処理は，高速フーリエ変換（FFT ）→フィルタ関数を乗じる→フーリエ逆変換（IFFT ）の流れで実行される．PGAf はフィルター処理により得られた加速度時刻歴の最大値である．

注6：フィルター処理された加速度時刻歴をもとに得られる二乗和平方根（RSS），PGAf を用いて補正を行う．

工学的基盤における加速度時刻歴（震源特性・伝播経路特性・サイト増幅特性

を考慮した75年再現期間の波形）注1

1次元地震応答計算注2

1/β 地点における加速度時刻歴 地表面における加速度時刻歴

応答スペクトル計算フィルター処理による加速度時刻歴と最大値PGAf

（フィルターは構造形式で異なる）注5

継続時間の影響を考慮した加速度最大値PGAc（補正方法は構造形式で異なる）注6

kh=f (PGAc, Dallow)（ f ( )は構造形式ごとに異なる）

桟橋の固有周期に対応した応答加速度最大値PGAr

注4

kh=PGAr /g

杭の曲げモーメント：応力度≦降伏応力度

杭の軸方向力：軸方向力≦極限支持力

滑り出し，転倒，支持力：作用≦抵抗力

矢板，タイロッド，控え杭：応力度≦降伏応力度

桟橋 重力式 矢板式

桟橋 重力式・矢板式

液状化判定注3

必要に応じて有限要素法等（FLIP等）で確認

部分係数法

8

図－2 レベル 2 地震動に対する性能照査フローの例

工学的基盤における加速度時刻歴（シナリオ地震を考慮して合成された波形）注1

1次元地震応答計算注3による1/β 地点における加速度時刻歴

地盤－構造物の動的相互作用を考慮できる非線形有効応力有限要素解析

桟橋本体をモデル化した質点系の非線形動的解析

変形量≦変形量許容値

桟橋 重力式 矢板式

注1：レベル2地震動はシナリオ地震動を考慮して設計者が適切に合成する（作成方法は提示される）．

注2：杭と地盤の3次元的な動的相互作用を考慮できる解析コードによる検討は実施されているが，被災事例の再現解析事例はそれほど多くない．そのため，十分に手法の妥当性を検討した上で適用する必要がある．

注3：軟弱地盤における地震動増幅を適切に評価できる手法を用いる必要がある．L2地震動については，加速度レベルが大きいため，特に注意する必要がある．

注4：許容損傷程度とは，たとえば，耐震では1つの杭の杭頭部および地中部において塑性ヒンジが発生，それ以外ではすべての杭の杭頭部および地中部において塑性ヒンジが発生する状態である．

注5：護岸部は有限要素法等を用いて変形量の照査を行う必要がある．護岸が渡版により桟橋に荷重を伝達してはいけない．なお，有限要素法等による照査の際には桟橋の杭はモデル化しない．

杭と地盤の3次元的な動的相互作用を考慮

できる非線形有効応力有限要素解析注2

重力式・矢板式桟橋

変形量≦変形量許容値断面力≦断面耐力

重力式 矢板式

変形量≦変形量許容値

護岸部の検討注5

応力度≦許容損傷程度注4

9

レベル 1 地震動の設定方法について（案）

従来のハザード解析では距離減衰式などに基づいて PGA を求めることに主眼を置いていたが，性能設

計の体系においては，周波数特性なども考慮すべきであると言える．そこで統計的グリーン関数法（図

－3）を用いて工学的基盤の地震動を算出する方法を紹介する．

得られる地震動は以下のような特徴を有している．

・再現期間 XX 年に相当する地震動が，従来よりも高い精度で算定できるようになった．

・単に最大加速度だけでなく，どのような周波数成分の加速度レベルが大きいかが算定できるようにな

った．

レベル 1 地震動は，工学的基盤における再現期間 75 年の地震動として提示する．

図－3 統計的グリーン関数法のイメージ

要素地震波形ω–2モデル

ランダム位相、統計的継続時間など Boore15)

統計的グリーン関数法

減衰特性(Q 値)

深層地盤による増幅特性 （地震基盤～工学的基盤）

合成波形

工学的基盤におけるフーリエ振幅スペクトル

工学的基盤におけるフーリエ位相スペクトル

10

図－4 レベル 1 地震動の例（A港，B港，C港）

0 20 40 60 80 100 120 140300

200

100

0

100

200

300

Time(s)

Accele

ration(G

al)

0.1 1 10 1000

20

40

60

80

Frequency(Hz)

Fourier

spectr

um

(Gal

*s)

0 20 40 60 80 100 120 140200

100

0

100

200

Time(s)

Accele

ration(G

al)

0 20 40 60 80 100 120 140100

50

0

50

100

Time(s)

Accele

ration(G

al)

11

レベル 2 地震動の設定方法について（案）

港湾ごとにレベル 2 地震動を設定する．レベル 2 地震動の設定に際しては，まず当該港湾に最大級の

強さの地震動をもたらし得る 1 つまたは複数の地震を想定して，この地震を「レベル 2 対象地震」と呼

ぶ．次に，レベル 2 対象地震が発生した場合の当該港湾における地震動を評価してこれをレベル 2 地震

動とする．

レベル 2 地震動はレベル 2 対象地震（シナリオ地震）による工学的基盤における時刻歴波形として設

定する．

(a) Ｄ港（震度 5+）

(b) Ｅ港（震度 6+）

(c) Ｆ港（震度 7） 図－5 レベル 2 地震動の例

-200

-100

0

100

200

0 50 100 150 200 250 300Time(s)

Acc

eler

atio

n(G

al)

-600-400-200

0200400600

0 50 100 150 200 250 300Time(s)

Acc

eler

atio

n(G

al)

-400

-200

0

200

400

0 50 100 150 200 250 300Time(s)

Acc

eler

atio

n(G

al)

12

重力式岸壁（レベル 1 地震動）（案）

1. 照査用震度算出の流れ レベル 1 地震動による照査用震度の算出については，レベル 1 地震動を岸壁背後の地盤モデルの工学

的基盤に入力し，1 次元地震応答解析（FLIP 等）で地表面加速度波形を算出する．①その波形をフィル

ター処理（FFT→フィルタ関数をかける→IFFT）して加速度波形を得る（最大値を PGAf とする）．②フ

ィルター処理した加速度波形の二乗和平方根 RSS を算出し，PGAf で基準化する．RSS/PGAf より補正の

ための係数 p を計算して，PGAcを得る．③PGAcより照査用震度を算出する．

①フィルター

<

−

+

−

−

≤

=f

iffbase

fbase

filterHz0.1

34.0/10.180.6

34.0/10.11

Hz0.1

2

(1)

23.096.088.005.1 −+−=RR u

u

b

b

R TgTg

TgTg

HHbase (2)

ここに，

H：壁高 HR：基準壁高（=15.00m） Tgb：背後地盤の初期固有周期（s） TgbR：背後地盤の基準初期固有周期（=0.80s）

Tgu：ケーソン下地盤の初期固有周期（s） TguR：ケーソン下地盤の基準初期固有周期（=0.40s）

図－6 フィルターの一例

②継続時間に関する補正

継続時間に関するパラメータとして加速度最大値 PGAf で基準化した時刻歴の二乗和平方根 RSS を用

いて補正を行う．図－7 に RSS と低減率 p の関係を示す．

( ) 29.0/Ln36.0 −= fPGARSSp → fc PGApPGA ⋅= (3)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.1 1.0 10.0f (Hz)

filte

r

H =15.0mTg b =1.073sTg u =0.573s

13

図－7 RSS と低減率の関係

③照査用震度の算出

照査用震度の算出式は，現行設計震度と岸壁変形量および PGAc の値の関係から重回帰分析を行って

得られた式(4)で示される．重力式岸壁のレベル 1 地震動作用時の標準的な変形量許容値である 10cm に

おいて算出した照査用震度の精度は図－8 のとおりである．

04.033.6 55.0 +××= −

gPGA

Dk callowh (4)

ここに，

Dallow：変形量許容値 g：重力加速度（=980Gal）

PGAc：補正後の加速度最大値（Gal）

図－8 10cm 変形時の震度の精度

p = 0.36Ln(RSS /PGA f ) - 0.29

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 10 20 30RSS /PGA f

低減

率p

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30k h

k h_c

al

14

2. 標準的な部分係数 レベル 1 地震動に対する変動状態において用いる部分係数を表－1 に示す．

表－1 部分係数

使用性

f 摩擦係数 1.00P H ，P V 土圧合力 1.00P F 慣性力 1.00P dw 動水圧 1.00RWL 残留水位 1.00w RC RCの単位体積重量 1.00w NC NCの単位体積重量 1.00w SAND 中詰め砂の単位体積重量 1.00a 構造解析係数 1.00P H ，P V 土圧合力 1.00P F 慣性力 1.00P dw 動水圧 1.00RWL 残留水位 1.00w RC RCの単位体積重量 1.00w NC NCの単位体積重量 1.00w SAND 中詰め砂の単位体積重量 1.00a 構造解析係数 1.10P H 土圧合力 1.00P F 慣性力 1.00P dw 動水圧 1.00w 基礎地盤の単位体積重量 1.00q 載荷重 1.00tanφ ' せん断抵抗角 1.00c ' 粘着力 1.00RWL 残留水位 1.00a 構造解析係数 1.00

注：

滑動

基礎の支持力

要求性能

RC：鉄筋コンクリート、NC：無筋コンクリートである。

転倒

15

矢板式岸壁（レベル 1 地震動）（案）

1. 控え直杭式矢板岸壁の震度算出の流れ 照査用震度算出の流れについては基本的に重力式岸壁と同じである．レベル 1 地震動を地盤モデルの

工学的基盤に入力し，1 次元地震応答解析（FLIP 等）で地表面加速度波形を算出する．その後，①周波

数特性を考慮したフィルター処理，②地震動の継続時間に関する補正，③照査用震度の算出（レベル 1

地震動に対する変形量許容値の設定）の順で処理を行う．

①フィルター

<

−

+

−

−

≤

=f

iffbase

fbase

filterHz0.1

34.0/10.100.11

34.0/10.11

Hz0.1

2

(5)

96.096.088.025.2 −+−=RR u

u

b

b

R TgTg

TgTg

HHbase (6)

ここに，

H：壁高 HR：基準壁高（=15.00m） Tgb：背後地盤の初期固有周期（s） TgbR：背後地盤の基準初期固有周期（=0.80s）

Tgu：海底面下地盤の初期固有周期（s） TguR：海底面下地盤の基準初期固有周期（=0.40s）

図-9 フィルターの一例

②継続時間に関する補正

図－10 に継続時間の影響を補正するための基準化 RSS（RSS / PGAf）と低減率 p の関係を示す．

( ) 20.0/Ln35.0 −= fPGARSSp → fc PGApPGA ⋅= (7)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0.1 1.0 10.0f (Hz)

filte

r

H =15.0mTg b =1.073sTg u =0.573s

16

図－10 RSS と低減率の関係

③照査用震度の算出

照査用震度の算出式は，式(8)で示される．控え直杭式矢板式岸壁のレベル 1 地震動作用時の標準的な

変形量許容値である 15cm において算出した照査用震度の精度は図－11 のとおりである．

03.036.9 69.0 +××= −

gPGA

Dk callowh (8)

ここに，

Dallow：変形量許容値 g：重力加速度（=980Gal）

PGAc：補正後の加速度最大値（Gal）

図－11 15cm 変形時の震度の精度

p = 0.35Ln(RSS /PGA f ) - 0.20

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 10 20 30RSS /PGA f

低減

率p

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30k h

k h_c

al

17

3. 控え組杭式矢板岸壁の震度算出の流れ 照査用震度算出法の考え方については基本的に重力式岸壁と同じで，レベル 1 地震動による 1 次元地

震応答解析（FLIP 等）で地表面加速度波形を算出した後，①周波数特性を考慮したフィルター処理，②

地震動の継続時間に関する補正，③照査用震度の算出（レベル 1 地震動に対する変形量許容値の設定）

の順で処理を行う．

①フィルター

<

−

+

−

−

≤

=f

iffbase

fbase

filterHz0.1

34.0/10.100.11

34.0/10.11

Hz0.1

2

(9)

76.096.088.025.2 −+−=RR u

u

b

b

R TgTg

TgTg

HHbase (10)

ここに，

H：壁高 HR：基準壁高（=15.00m） Tgb：背後地盤の初期固有周期（s） TgbR：背後地盤の基準初期固有周期（=0.80s）

Tgu：海底面下地盤の初期固有周期（s） TguR：海底面下地盤の基準初期固有周期（=0.40s）

図－12 フィルターの一例

②継続時間に関する補正

先に検討したフィルター処理を行った加速度最大値 PGAf を断面の設計震度に対応させるための低減

率 p を設定した．図－13 に継続時間の影響を補正するための基準化 RSS（RSS / PGAf）と低減率 p の関

係を示す．

( ) 10.0/Ln31.0 −= fPGARSSp → fc PGApPGA ⋅= (11)

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8

0.1 1.0 10.0f (Hz)

filte

r

H =15.0mTg b =1.073sTg u =0.573s

18

図－13 RSS と低減率の関係

③照査用震度の算出 照査用震度の算出式は，式(12)で示される．控え組杭式矢板式岸壁のレベル 1 地震動作用時の標準的

な変形量許容値である 15cm において算出した照査用震度の精度は図－14 のとおりである．

05.026.7 74.0 +⋅⋅= −

gPGA

Dk callowh (12)

ここに，

Dallow：変形量許容値 g：重力加速度（=980Gal）

PGAc：補正後の加速度最大値（Gal）

図－14 15cm 変形時の精度

4. 標準的な部分係数

レベル 1 地震動に対する変動状態において用いる部分係数を表－2 に示す．控え直杭，控え組杭の安

定性の照査は，杭基礎を参照し，照査については従来の方法を踏襲する．

p = 0.31Ln(RSS /PGA f ) - 0.10

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 10 20 30RSS /PGA f

低減

率p

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30k h

k h_c

al

19

表－2 部分係数

(1)控え直杭式矢板式岸壁 (2)控え組杭式矢板式岸壁

tanφ ' せん断抵抗角 1.00c ' 粘着力 1.00w 単位体積重量 1.00δ 壁面摩擦角 1.00q 上載荷重 1.00RWL 残留水位 1.00k h 照査用震度 1.00a 構造解析係数 1.20tanφ ' せん断抵抗角 1.00c ' 粘着力 1.00w 単位体積重量 1.00δ 壁面摩擦角 1.00q 上載荷重 1.00RWL 残留水位 1.00k h 照査用震度 1.00σ y 鋼材降伏強度 1.00a 構造解析係数 1.12T タイ材張力 1.00σ y 鋼材降伏強度 1.00a 構造解析係数 1.67T タイ材張力 1.00k s ，k c 横抵抗定数 1.00M 曲げモーメント 1.00σ y 鋼材降伏強度 1.00a 構造解析係数 1.12

要求性能 使用性

矢板壁の根入れ長

矢板壁の応力

タイ

ロッ

ド

の応力

控え直杭の

応力

tanφ ' 1.00c ' 1.00w 1.00δ 1.00q 1.00RWL 1.00k h 1.00a 1.20tanφ ' 1.00c ' 1.00w 1.00δ 1.00q 1.00RWL 1.00k h 1.00σ y 1.00a 1.12T 1.00σ y 1.00a 1.67T 1.00k h 1.00N 1.00H 1.00σ y 1.00a 1.12N 1.00

0.40支持杭 0.67摩擦杭 0.50

組杭の応力

組杭の支

持力

タイ材張力

鋼材降伏強度

構造解析係数

横方向地盤反力係数

杭軸方向力

杭軸直角方向力

杭軸方向力

a構造解析係数

引抜杭

押込杭

要求性能

矢板壁の根入れ長

矢板壁の応力

粘着力

単位体積重量

壁面摩擦角

上載荷重

残留水位

照査用震度

残留水位

照査用震度

構造解析係数

せん断抵抗角

粘着力

単位体積重量

壁面摩擦角

上載荷重

構造解析係数

使用性

注：杭軸方向力は，杭の降伏に関する照査において得られる．

鋼材降伏強度

構造解析係数

タイ材張力

鋼材降伏強度タイ

ロッ

ド

の応力

せん断抵抗角

20

<標準的な震度算出法を用いる際の留意点（重力式・矢板式岸壁共通）>

①提案法は液状化を発生させない条件で構築しているため，この条件においてのみ適用が可能である．

②75 年再現期間の波形は，サイトによっては非常に小さな地震動となる．そのため，提案法により kh

を算出した場合，L1 地震動によっては 0.05 を下回るような小さな khが得られる場合があるが，地震

ハザード解析の精度，従来の設計法との整合性等に配慮して，下限値は 0.05 とする．

③提案法により khを算出した場合，非常に大きな kh が算出されることがある．0.25 程度以上の khが算

出された場合の対応として以下のようなものがある．ただし，b)～d)の場合にも動的解析等により性

能を確認する必要がある．

a)kh=0.25 として断面を設定し，FLIP 等の非線形有効応力有限要素解析により動的解析で性能を確認

する．

b)桟橋等の他の構造形式の採用を検討する．

c)地盤改良を検討する．地盤改良により地盤の固有周期が変化すると式(2)，(6)，(10)の base の値が

変化するため，khは変化する．

d)Dallowの変更を検討する．

④提案法によってもなお，ばらつきはあるため，本方法により耐震性能照査用断面を設定した後に，FLIP

等の非線形有効応力有限要素解析により動的解析を実施して，性能を確認することが望ましい．

⑤ここで示す標準的な照査用震度算出法は，Dallow が 5～20cm に対して作成されたものである．それ以

外の変形量の採用にあたっては，注意が必要である．

21

桟橋（レベル 1 地震動）（案）

1. 性能照査手法の概要 レベル 1 地震動に関する変動状態における照査のうち，杭頭の曲げ降伏（縁部降伏を起こさない，弾

性限界内である）に関して示す．なお，杭の支持力については杭基礎を参照し，照査については従来の

方法を踏襲する．従来の手法における安全率に相当する構造解析係数を用いる．

2. 杭頭の曲げ降伏について

①性能照査式 照査式は以下に示す式(13)による．

( ) ycba σσσγ ≤+⋅ (13)

ZM

b =σ

AN

c =σ

ここに，

σ b：曲げモーメントによる最大曲げ圧縮応力度

σ c：軸方向圧縮力による軸圧縮応力度

σ y：鋼杭の降伏強度

M：曲げモーメント

N：軸方向圧縮力

Z：鋼杭の断面係数

A：鋼杭の断面積

γa：構造解析係数

②部分係数 性能照査に用いる部分係数を表－3 に示す．

22

表－3 部分係数

3. 杭の支持力に関する安全性の照査 杭の支持力については杭基礎を参照し，照査については従来の方法を踏襲する．従来の手法における

安全率に相当する構造解析係数を用いる（表－4）．

表－4 杭の支持力に関する照査に用いる部分係数

P 1.00

c ' 1.00N 1.00

0.40支持杭 0.67摩擦杭 0.50

粘着力

N値

杭の発生軸力（杭の曲げ降伏の照査に用いたもの）

杭に発生する軸力に関

する安定性

a 構造解析

引抜

押込

γ α µ /X k V 確率分布

σ y 1.00 0.423 1.260 0.08 正規

k h 0.66 0.194 1.333 0.76 対数正規

k h 1.68 -0.885 1.000 0.20 対数正規

q 1.00 - - - -a 1.00 - - - -

γ α µ /X k V 確率分布

σ y 1.00 0.443 1.260 0.08 正規

k h 0.72 0.215 1.333 0.76 対数正規

k h 1.36 -0.870 1.000 0.20 対数正規

q 1.00 - - - -a 1.00 - - - -

γ α µ /X k V 確率分布

σ y 1.00 0.455 1.260 0.08 正規

k h 0.80 0.195 1.333 0.76 対数正規

k h 1.23 -0.869 1.000 0.20 対数正規

q 1.00 - - - -a 1.00 - - - -

耐震

3.651.3×10-4

準耐震

目標破壊確率P f T

目標信頼性指標β T

鋼材降伏強度

地盤反力係数

照査用震度

杭の応力 載荷重

構造解析係数

杭の応力

杭の応力

鋼材降伏強度

目標信頼性指標β T

目標破壊確率P f T

2.673.8×10-3

地盤反力係数

照査用震度

載荷重

構造解析係数

鋼材降伏強度

耐震、準耐震以外

2.191.4×10-2

目標信頼性指標β T

目標破壊確率P f T

地盤反力係数

照査用震度

載荷重

構造解析係数