報告書番号

SS22004

タイトル（和文）

地震動の位相差と空間相関に対する鉄塔－架渉線連成系の応答特性

タイトル（英文）

Seismic Response of Transmission Tower-conductor Systems Subjected to Wave Passage and Incoherency of Ground Motions

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
送電用鉄塔を対象とした一般的な耐震設計では，各鉄塔に同一の地震動が作用する場合を想定する．しかし，隣接する鉄塔間の距離は数百mに及び，そのうえ架渉線との動的な相互作用が生じるため，送電用鉄塔は地震動の空間的な変動の影響を受け，複雑な挙動を示すと考えられる．地震動の空間変動に対する一般的な応答特性とこれを簡便に評価する手法を構築することで，実態に則した耐震性能の評価が可能になる．

目　　的
地震動の空間変動要因のうち位相差と空間相関に着目し，これらと鉄塔－架渉線連成系の応答との関係を明らかにする．

主な成果
1. 地震動の位相差と空間相関に対する鉄塔－架渉線連成系の応答メカニズム
実際に隣接鉄塔間で生じ得る地震動の位相差と空間相関に対し，耐張型鉄塔－架渉線連成系の応答メカニズムを把握するため，離間距離1km以内の5組の地点で観測された位相波から模擬地震動を作成し，これらを入力条件とする3基4径間モデルの時刻歴応答解析を実施した．解析では各鉄塔基部に対して線路方向に異なる地震動を作用させた．この結果，隣接鉄塔基部間に相対変位が生じ，架渉線の張力変動が増大するため，架渉線の振動が主体となる低振動数域では部材軸力が増加する一方，鉄塔の振動が主体となる高振動数域では部材軸力が低下することを明らかにした．

2. 地震動の位相差と空間相関による振動モード別の応答増減率
7種類の鉄塔－架渉線連成系を対象に，地震動のパワースペクトル密度，フェイズ（位相差），コヒーレンスをパラメータとしたランダム応答解析を行い，位相差と空間相関を考慮することによる層せん断力の増減率を求めた．この結果，コヒーレンスの実部を表すコ・コヒーレンスによって低振動数域での層せん断力の増加と高振動数域での層せん断力の減少を説明できることが明らかとなった．また，この関係性が径間長と径間長比（評価鉄塔前後の径間長の比）によって大きく変化することを示した．

今後の展開
送電用鉄塔の耐震性能の評価において地震動の空間変動の影響を考慮可能とするため，地震荷重の補正方法や建設地点のコ・コヒーレンスの評価方法，地盤特性の影響，懸垂型鉄塔を含む連成系への影響などを明らかにする．

概要 （英文）

Overhead transmission tower-conductor systems behave complicatedly subjected to spatially varying ground motions. This paper presents wave passage effect and incoherency effect of ground motions on the response of tower-conductor systems by time history response analysis and random response analysis. In the time history analysis, different ground motions were applied at each support in the finite element model of a typical tower-conductor system. The ground motions were created from response spectrums for seismic design of highway bridges and phase waves observed at several sets of two sites with a separation distance of 1km or less. The random response analysis was carried out for several tower-conductor systems with different structural conditions such as span length. Cross spectral density of input ground motions for the random response analysis was established by many conditions of response spectrums, phase and coherence. The results showed that non-uniform ground motions degraded the axial force of tower members in the high frequency range where the vibration of tower was the main component. On the other hand, the difference in support motions of each tower caused the large fluctuating tension of conductors and enhanced the axial force of tower members in the low frequency range. Moreover, it was revealed that the change ratio of axial forces in each frequency range by considering wave passage and incoherency of ground motions was described by co-coherence calculated from phase and coherence of support motions between adjacent towers.

報告者

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