土地改良事業設計指針「耐震設計」（案）第1章総論 2...

土地改良事業設計指針「耐震設計」（案）

農村振興局

資料５－４

平成２７年３月２６日

目次

まえがき

第１章一般事項 ································································· 1

1.1 指針の位置付け ···························································· 1

1.2 用語の定義 ································································ 4

1.3 記号の定義 ································································ 7

第２章基本方針 ································································ 18

2.1 設計一般 ································································· 18

2.2 耐震設計に用いる地震動 ··················································· 24

2.3 施設の重要度区分 ························································· 37

2.4 保持すべき耐震性能 ······················································· 48

2.5 部材の限界状態と照査の基本 ··············································· 53

第３章調査 ·································································· 60

3.1 調査項目 ································································· 60

3.2 土質調査 ································································· 62

第４章耐震設計における設計条件 ················································ 65

4.1 設計条件の設定 ··························································· 65

4.1.1 設計条件として設定する事項 ············································ 65

4.2 耐震設計法に用いる諸係数及び設定事項 ····································· 66

4.2.1 地域別補正係数 ························································ 66

4.2.2 地盤種別 ······························································ 68

4.2.3 固有周期 ······························································ 71

4.2.4 耐震設計上の地盤面 ···················································· 90

4.3 荷重 ··································································· 93

4.3.1 慣性力 ································································ 94

4.3.2 地盤変位による外力 ···················································· 94

4.3.3 地震時土圧 ···························································· 96

4.3.4 地震時動水圧 ·························································· 108

4.3.5 水面動揺 ······························································ 113

4.3.6 荷重の組合せ ·························································· 114

第５章耐震設計手法 ···························································· 116

5.1 耐震計算方法及び耐震性能照査方法の種類 ··································· 116

5.2 設計水平震度 ····························································· 126

5.2.1 一般事項 ······························································ 126

5.2.2 固有周期を考慮しない設計水平震度の算定方法 ···························· 129

5.2.3 固有周期を考慮する設計水平震度の算定方法 ······························ 133

5.2.4 固有周期と構造物特性係数を考慮する設計水平震度の算定方法 ·············· 134

5.2.5 固有周期と構造物特性補正係数を考慮する設計水平震度の算定方法 ·········· 137

5.3 震度法 ··································································· 141

5.3.1 一般事項 ······························································ 141

5.3.2 震度法(固有周期を考慮しない) ·········································· 142

5.3.3 震度法(固有周期を考慮する) ············································ 144

5.3.4 震度法(固有周期と構造物特性係数を考慮する) ···························· 145

5.3.5 震度法における安定計算と部材の断面力計算 ······························ 147

5.4 地震時保有水平耐力法 ····················································· 151

5.4.1 一般事項 ······························································ 151

5.4.2 水平耐力法による耐震計算の地震時保有基本 ······························ 154

5.4.3 応力度－ひずみ曲線 ···················································· 158

5.4.4 曲げモ－メントと曲率の関係 ············································ 160

5.4.5 水平耐力、水平変位及び降伏剛 ·········································· 162

5.4.6 せん断耐力 ···························································· 164

5.4.7 破壊形態の判定 ························································ 165

5.4.8 地震時保有水平耐力 ···················································· 165

5.4.9 許容塑性率 ···························································· 166

5.4.10 地震時保有水平耐力法による安全性の判定 ································ 167

5.4.11 部材の非線形性を考慮した静的増分解析(プッシュオーバー解析)の流れ ······ 168

5.5 応答変位法 ······························································· 187

5.5.1 一般事項 ······························································ 187

5.5.2 応答変位法における設計地震動(速度応答スペクトル、設計水平震度) ········ 191

5.5.3 応答変位法における地盤の水平変位振幅 ·································· 194

5.5.4 応答変位法による地震力の算定 ·········································· 196

5.5.5 応答変位法の照査内容 ·················································· 203

5.6 動的解析法 ······························································· 205

5.7 耐震性能の照査法（一般） ················································· 221

5.7.1 許容応力度法 ·························································· 222

5.7.2 限界状態設計法 ························································ 222

5.8 各種構造物の重要度区分、耐震性能、耐震計算法の適用区分 ··················· 231

第６章液状化の検討 ···························································· 252

6.1 液状化一般 ······························································· 252

6.2 水平地盤における液状化判定 ··············································· 252

6.3 液状化の詳細な検討方法 ··················································· 260

6.4 流動化の検討 ····························································· 264

6.5 液状化地盤の対策 ························································· 269

6.6 各構造物に適用する液状化検討法 ··········································· 273

第７章耐震診断 ································································ 277

7.1 耐震診断の目的 ··························································· 277

7.2 耐震診断の手順 ··························································· 277

7.3 耐震診断の方法 ··························································· 279

7.3.1 耐震診断の調査 ························································ 279

7.3.2 一次診断(簡易診断) ···················································· 282

7.3.3 二次診断(詳細診断) ···················································· 283

7.4 耐震対策 ································································· 290

7.5 整備方法 ································································· 293

7.5.1 優先順位 ······························································ 293

7.5.2 補修・補強工法による整備 ·············································· 294

7.5.3 その他の方法による整備 ················································ 299

7.6 耐震補強情報のデータベース構築 ·········································· 300

第 1章総論

1

第１章一般事項

1.1 指針の位置付け

本指針は、以下の土地改良施設に関する設計基準、指針類の内容にもとづき土地改良施設

の耐震設計に関する一般的な事項を示したものである。

①農道橋、②水路橋、水管橋、③頭首工、④擁壁、⑤開水路（水路擁壁含む）、⑥ファー

ムポンド、⑦ため池、⑧パイプライン、⑨暗渠(ボックスカルバート)、⑩杭基礎、⑪ポンプ

場(吸込、吐出し水槽)

[解説]

(1)背景及び経緯

平成23年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震では、津波により約2万1千haに及ぶ農地が流

失・冠水等し、広範囲の農地において地盤沈下や液状化等が生じるなど、未曾有の被害となった。

これに対し、国は、「東日本大震災からの復興の基本方針」(平成23年7月29日東日本大震災復興

対策本部決定)及び「農業・農村の復興マスタープラン」(平成23年8月26日農林水産省決定、平成

25年5月29日改正。以下「復興マスタープラン」という。)を策定し、国の総力を挙げて震災から

の復旧及び将来を見据えた復興を進めることとしている。

このような状況を踏まえ、新たな土地改良長期計画（平成24年3月）では、「ハード・ソフト一

体となった総合的な災害対策の推進による災害に強い農村社会の形成」を政策目標の1つに掲げ、

近年の大規模地震等の多発する自然災害に対応して、農地・農業用施設の災害の防止による農業

生産の維持及び農業経営の安定化を図るため、災害に対するリスク管理を行いつつ、大規模地震

対策等の農地防災事業を推進している。

土地改良施設の耐震設計に関しては、昭和57年に土地改良事業設計指針「耐震設計」（農林水

産省構造改善局）を制定するとともに、平成16年3月には、平成7年1月17日の兵庫県南部地震（以

下「兵庫県南部地震」という。）による被災の教訓を踏まえた「平成7年兵庫県南部地震農地・

農業用施設に係わる技術検討報告書」の提言などを取り入れて、従来の設計地震動よりも規模の

大きな地震動（レベル2地震動）も考慮した耐震性について「土地改良施設耐震設計の手引き（以

下「手引き」という。）」を作成した。ただし、当時は、土地改良施設における耐震設計の実績

が少なく、技術的に未解決な課題が多いなどの理由から、同書を「手引き」として位置付けた。

「手引き」の作成後、頻発する大規模地震による被災経験（表-参1.1中平成16年以降）や、各種

事業における耐震設計や補強工法等の事例の蓄積により、土地改良事業計画設計基準「農道」（平

成17年3月）、「ポンプ場」（平成18年3月）、「頭首工」（平成20年3月）、「パイプライン」（平

成21年3月）、「水路工」（平成26年3月）等の各設計基準類に、「手引き」に準じた耐震設計の

内容を盛り込んだ。

このような状況を踏まえ、今回、「手引き」の内容を基にして、昭和57年制定の土地改良事業

設計指針「耐震設計」（農林水産省構造改善局建設部）を改定することとした。

(2)指針の運用

本指針は、土地改良施設の耐震設計に関する一般的な内容（総論）について定めたものである。

土地改良施設の耐震設計は、各施設の設計基準や設計指針によるものとし、本指針は、これら

の考え方及び内容を横断的に比較できるように整理したものである。また、上記の各設計基準類

第 1章総論

2

に明示されていない土地改良施設の耐震設計や既設構造物の耐震診断についても、本指針の適用

条件を満足する範囲で準用できるものとして整理した。

(3)主な改定の内容

本指針は、昭和57年制定の土地改良事業設計指針「耐震設計」を改定したものである。ただし、

昭和57年当時からは30年以上が経過し、耐震設計に関しては、兵庫県南部地震以降、従来から考

慮されてきた設計地震動（レベル1地震動）に加え、地震動強さの大きなレベル2地震動が導入さ

れるなど、その考え方及び手法が大きく変っている状況を踏まえ、本指針の内容は、基本的に「手

引き」に準じている(「手引き」の考え方は、下記の[参考]を参照)。

本指針における「手引き」からの主な改定の内容や留意点は、以下のとおりである。

ｱ) 「手引き」の作成以降、各施設の設計基準や設計指針の改定が進んだことから、その内容と

の整合を図るとともに、各施設の詳細な耐震設計法については、重複する内容は省略し、不足

する内容を追加した。

ｲ) 設計基準や設計指針との整合を図りつつ、可能な範囲で性能照査型設計の設計体系を考慮し

た構成に編成した（下記(4)参照）。

ｳ) 施設の一般的な要求性能（使用性、復旧性、安全性）の観点から、土地改良施設の耐震性能

（3段階）を明確に定義した。

ｴ) レベル2地震動に対する耐震設計をより合理的に行うために、施設全体の耐震性能を確保する

ための限界状態を構成部材の重要性に応じて設定するという考え方が橋梁や水道の設計指針で

用いられている。そのため、本指針では、「2.5 部材の限界状態と照査の基本」として、それ

らの設計指針を参考とし、各施設の主要構成要素について、耐震性能と構造部材ごとの損傷度

との対応を示した。

ｵ) 膨大な数の土地改良施設のストックに対する耐震性能の確保が急務とされている現状を踏ま

え、既設構造物の耐震診断に関する内容の充実を図った。

ｶ) 東北地方太平洋沖地震（平成23年）等では、液状化による被害が多数見られたことから、液

状化に対する検討方法及び対策工に関する内容の充実を図った。

(4)本指針の構成

本指針は、性能照査型設計の考え方を取りいれた構成とした。図-1.1.1に耐震設計の階層化モ

デルを示す。各階層レベルと本指針の構成との対応状況を表-1.1.1に示す。1章では、指針の目的

と用語の定義を示し、2章では、耐震設計の基本方針を示すとともに、重要度、耐震性能、設計地

震動及び限界状態について記述した。3章以降は、検証方法や適合みなし仕様を示し、個別の状況

に応じて適切な方法を適用できる内容を記述した。

第 1章総論

3

図-1.1.1 土地改良施設の耐震設計の階層化モデル

*1 各施設の設計基準、設計指針における記述内容の整合をとるため、「遵守すべき」という表現ではなく、”基本とすべき”

としている。

表-1.1.1 性能照査型設計の観点を踏まえた耐震設計指針の構成

階層レベル規定する内容本指針における記述のポイント

基本とすべ

き事項

Ⅰ 目的設計コード（基準）の社会的目的・土地改良施設の耐震設計の目的

(背景、経緯)

（主に1章に記載）

Ⅱ 機能的

要求

目的を実現するための機能的要求・耐震設計の考え方、基本方針

（主に2章に記載）

Ⅲ 性能表現

による要

求水準

機能的要求を実現するための要求

水準や検証方法の原則

・重要度、耐震性能、設計地震動、限界状

態、

照査の基本事項（主に2章に記載）

※各設計基準との整合

検証を前提

に変更/選

択が可能

Ⅳ 検証方

法・適合

みなし仕

様

具体的な個々の検証方法や検証を

満足する具体的な「解」

・調査方法（3章）

・設計条件（4章）

・耐震計算手法（5章）

・液状化の検討（6章）

・既設構造物の耐震診断（7章）

土地改良施設の

耐震設計の目的

耐震設計の

基本方針

重要度、耐震性能

設計地震動、限界状態、

照査の基本事項

耐震性能の照査方法

（耐震計算（解析）法、

部材等の照査法）

目的

機能的要求

（理念、基本要求）

性能表現による

要求水準

検証方法

適合みなし仕様

基本とすべき内容*1

検証を前提に

変更/選択が可能

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

階層レベル

主に第１章一般事項に記載

主に第２章基本方針に記載

第３章調査

第４章耐震設計における

設計条件

第５章耐震設計手法

第６章液状化の検討

第７章耐震診断

主に第２章基本方針に記載

第 1章総論

4

1.2 用語の定義

本指針に用いる用語の定義は、以下のとおりとする。

(1)液状化：飽和した砂質地盤が、地震動による間隙水圧の急激な上昇により、

せん断強度を失うこと。

(2)応答スペクトル

①加速度応答

スペクトル

② 速度応答

スペクトル

③ 変位応答

スペクトル

：特定の地震動時刻歴を受ける、任意の固有周期と減衰率をもつ1

自由度振動系の大応答値を定義したグラフ。通常減衰率を一定

として固有周期に対して大応答値をプロットする。対象とする

応答値が加速度か速度か、変位かによって加速度応答スペクトル，

速度応答スペクトル、変位応答スペクトルがある。

(3)応答変位法：地下埋設管のような地中構造物の耐震設計手法で、地震により地

盤内に生じる応答量（地盤変位や加速度、せん断力など）を構造

物モデルに静的荷重として与えることによって構造物の応答を求

める耐震計算法をいう。

(4)下部構造：上部構造からの荷重を基礎地盤に伝達する構造部分で、橋台、橋

脚及びそれらの基礎構造をいう。

(5)慣性力：地震動により物体の質量に比例して生じる力で、その大きさは質

量に地震加速度を乗じて得られるものである。（地震慣性力）

(6)許容応力度：許容応力度法において、構造物の安全性を確保するために設定さ

れる部材断面に発生する応力度の許容値である。

(7)許容応力度法：部材は弾性変形をするという仮定に基づき、弾性理論によって算

定された部材の応力度が許容応力度以下であることを検証して部

材の安全を確かめる設計法である。

(8)許容塑性率：地震時保有水平耐力法（(14)参照）において、構造物の損傷を制

限するため設けた塑性変形量を制約する割合。改訂道路橋示方書

では耐震性能2、あるいは耐震性能3に応じてμa2、μa3の二つが定

義されている。（道路橋示方書耐震設計編平成24年版）

(9)限界状態設計法

（性能照査型設計法に包含）

：性能照査型設計法では、一般に構造物の安全性に対する要求性能

において3種類の、使用性に対する要求性能において5種類の限界

状態を想定している。設計した構造物が想定した限界状態に至ら

ない照査をする設計法。性能照査は適切に設けた照査指標の限界

値と応答値の比較で行なう。代表的に安全性の限界状態には断面

破壊、疲労破壊、変位変形・メカニズムの限界状態がある。

(10)構造物系：構造物本体及びその支持地盤の総称。

(11)固有周期：どのような構造物も質量と剛性（たわみ性）を有している。この

二つと支持条件から力学的に定まる、固有振動型（振動モード、

(22)参照）と、これに対応する振動周期（単位は時間）とが定義

できる。この振動周期のことを言う。一般には無数の振動型と固

有周期が定義されるが、周期の大きさ順に整理され（次数という）、

第 1章総論

5

現実の応答に支配的なのは通常次数の低いものである。

(12)地震応答：地震力に起因した構造物系のあらゆる部分における変位、速度、

加速度、応力、断面力等の物理量。

(13)地震荷重：耐震計算法において用いられる工学的に評価された地震力。地震

力とは、物体の重量に設計水平震度を乗じた慣性力、土圧、水圧

等の総称。

(14)地震時

保有水平耐力法

： RC構造物が大きな荷重（レベル2地震動など）を受け降伏してか

ら破壊に至るまでに、耐え得る力～変位の進展部分が相当量ある。

特に橋脚を対象にして、この部分の水平耐力に期待し安全性の照

査を行う設計法。

(15)地震動：地震によって引き起こされる波動（地震波）の伝播により、地表

若しくは地中に発生した揺れをいう。

(16)地盤種別：地盤の振動特性特性に応じて、工学的に評価された地盤の種別。

地盤の基本固有周期により、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ種が分類される。

(17)使用性の限界状態：一般に、応力、ひび割れ、変位変形等を指標として構造物の機能

や使用目的に応じて、外観、振動等の使用上の快適性、それ以外

の機能性に関する限界状態を設定する。

(18)上部構造：橋台、橋脚の上に設ける橋桁を含む上部工をいう。

(19)震度法

(固有周期を考慮しない

設計水平震度を用いる)

：設計水平震度値（(26)）を用いる一般の耐震設計法。震度値は工

種に応じて経験的に定められた値が用いられる。

震度とは、構造物に作用する地震力を表す等価な静的力を想定す

る時、これを構造物自重で除した値。

本指針でいう（）書きがない震度法の、全てをいう。

(20)震度法

(固有周期を考慮する

設計水平震度を用いる)

：修正震度法ともいう。比較的固有周期の長い構造物に対して構造

物振動特性を考慮し、震度法の設計水平震度を修正して行う耐震

計算法。

(21)震度法

(固有周期と構造物特

性係数を考慮する設計

水平震度を用いる)

：地震時保有水平耐力法と同様に構造物の非線形域の変形性能や動

的耐力を考慮して、地震による荷重を静的に作用させ地震力を算

定する方法である。断面の照査は限界状態設計法により行う。

(22)振動モード： (11)固有周期に記載の通り、ある固有周期で振動する構造物には

特定の振動形が対応する。その振動形（変位分布）をいう。現実

の応答に及ぼすモードの支配率は振動次数による。

(23)静的解析法：震度法などに採用されているように、本来は動的な地震力を静的

な外力に変換して静力学的に解析する計算法。

(24)性能照査型設計法：構造物に対して、要求される性能を示し、構造物がそれを達成で

きるように設計する方法。

(25)設計振動単位：地震時に同一の振動をするとみなし得る構造系で、橋梁構造物の

設計で用いられる概念である。

(26)設計水平震度：震度法では構造物重心に危険側水平方向にに地震慣性力を作用

させるが，構造物には自重が下方に作用している。この慣性力と

第 1章総論

6

自重の比のことをいう。（Kh、Khc、Khg、Khc2、Khl、K'hl、Kh2、

K'h2、KhcF など）

(27)設計水平震度の

標準値

：耐震計算に用いる水平震度の標準値（Kho、Kh co、Kh go、Kh c2 0、

Kh1 0、K’h10）。

(28)塑性域：構造部材が降伏後、降伏点を超えて応力－ひずみが直線性を外れ

ひずみが増大する領域。

(29)塑性ヒンジ：構造物が降伏荷重以上の荷重を受けると、断面力の極大値が生ず

る部材の特定点（部材の交点，支点，荷重の作用点）ではこの部

分が塑性化する。これ以上荷重が増大するとこの部分がヒンジと

して挙動することをいう。

(30)塑性率：構造物が降伏を超えて塑性変形を生じるとき、想定している状態で

生じている降伏変位（ひずみ）を含む塑性変位（ひずみ）と降伏変

位（ひずみ）との比をいう。

(31)耐震性能：構造物に要求される耐震設計の目標とする性能であり、施設の重

要度により「健全性を損なわない」、「致命的な損傷を防止する」、

「限定された損傷にとどめる」のいずれかの性能を設定する。

(32)耐震設計上の

地盤面

：構造物や土の重量に起因する地震慣性力をその面より上方では考

慮し、下方では考慮しないとして定めた地盤面。

(33)耐震設計上の

基盤面

：対象地点共通する広がりを持ち、耐震設計上振動するとみなす地

盤の下に存在する十分堅固な地盤の上面。工学的基盤面。

(34)弾性域：構造部材が降伏に至るまでの、応力－ひずみが直線関係を保つ領

域。

(35)断面破壊の

限界状態

： RC構造物で可能性のある全ての荷重の大値が作用する状態で、

降伏状態を超えて断面破壊に至る限界状態（(9)参照）。

(36)断面破壊の限界状

態に対する照査

：設計断面力の設計断面耐力に対する比に構造物係数を乗じたものが

1.0以下であることによって行う。通常曲げモーメントと、せん断

力に対して照査する。

(37)地域別補正係数：震度法において、震度値の地域的な相違を表すための係数で、国

内の行政地域において3段階の値が決められている。

(38)地表面：地盤種別等を求める際に考慮する地盤表面。

(39)動的解析法：構造物、地盤を動力学的にモデル化し、解析する計算法。

(40)ねばり(変形性能) ：構造物は、力が加わってもある範囲（弾性限界範囲）では弾性変

形し、力がかからなくなると変形は元に戻る。ある範囲を超えて

も、構造物は破壊に至る（終局変位）までの問（塑性域）、変位

は大きくなるものの弾性限界変位を超える力に耐え得る。この終

局変位に至るまでの変形量の大小を粘りの大小という。

(41)表層地盤：動的挙動が構造物に影響を及ぼすと考えられる基盤面から地表面

までの地盤をいう。（(38)地表面参照）

(42)変位制限構造：支承と補完しあって地震時の慣性力に抵抗することを目的とし、

支承が損傷しても上下部構造間に大きな相対変位が生じるのを防

第 1章総論

7

止するための構造をいう。

(43)有限要素法：骨組み構造や連続体の構造解析に用いられる数値解析法のひとつ

で、全体系を節点を介する要素に分解する。節点により全体が連

続・連携するしていることを用いて力学構成方程式を組み立て、

この方程式を解く方法。

(44)流動化：液状化に伴い、地盤が水平方向に移動すること。

(45)レベル 1地震動：施設の供用期間内に1～2度発生する確率の地震動。

(46)レベル 2地震動：発生確率は低いが地震動強さの大きな地震動。その発生要因によ

り以下の2種がある。

(a) レベル2 タイプⅠ地震動

陸地を載せるプレート境界のプレート運動が原因となり発生す

る地震動。

(b) レベル2 タイプⅡ地震動

内陸地殻内により発生する強大な地震動。

引用・参考文献

ⅰ）日本建築学会：新の地盤震動研究を活かした強震波形の作成法、丸善株式会社、2009

1.3 記号の定義

本指針で用いる主な記号の定義は、以下のとおりとする。

Cs ：構造物特性補正係数（地震時保有水平耐力法）

Cs2 ：構造物特性係数（震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する））

Cz ：地域別補正係数

FL ：液状化に対する抵抗率(FL値法)

GD ：地盤の動的せん断変形係数(kN/m2)

Kh ：レベル1地震動の設計水平震度 (震度法(固有周期を考慮する))

Khc ：レベル2地震動の設計水平震度 (地震時保有水平耐力法)

Khc0 ：レベル2地震動の設計水平震度の標準値 (地震時保有水平耐力法)

Khc2 ：レベル2地震動の設計水平震度（震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する））

Khc20 ：レベル2地震動の設計水平震度の標準値

（震度法(固有周期と構造物特性係数を考慮する)）

Khg ：地盤面における設計水平震度 (震度法(固有周期を考慮しない))

Khg0 ：地盤面における設計水平震度の標準値 (震度法(固有周期を考慮しない))

Kh0 ：設計水平震度の標準値 (震度法(固有周期を考慮する))

Kh1 ：レベル1地震動の地表面における設計水平震度 (震度法(固有周期を考慮しない))

K’h1 ：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度 (震度法(固有周期を考慮しない))

Kh10 ：レベル1地震動の地表面における設計水平震度の標準値

(震度法(固有周期を考慮しない))

K’h10 ：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度の標準値

(震度法(固有周期を考慮しない))

Kh2 ：レベル2地震動の地表面における設計水平震度 (震度法(固有周期を考慮しない))

第 1章総論

8

K’h2 ：レベル2地震動の基盤面における設計水平震度 (震度法(固有周期を考慮しない))

SV ：基盤地震動の単位震度当たりの速度応答スペクトル(cm/s)

(レベル1地震動、応答変位法)

S’V ：基盤地震動の速度応答スペクトル(cm/s)（レベル2地震動、応答変位法）

T ：設計振動単位の固有周期(s)

TG ：地盤の特性値(s)

VBS ：基盤面のせん断弾性波速度（m/s）

VDS ：表層地盤のせん断弾性波速度（m/s）

[解説]

[主な添字の意味]

a ：許容値

b ：曲げ

c ：コンクリート、圧縮

d ：設計値

t ：引張り、横方向

u ：終局

y ：降伏

記号はできるだけ統一し、ここでは主に使用されている記号のみを示した。また、同じ記号

を異なる意味で使用している箇所もあることから、それぞれにおいて説明を記述している。

[参考] 我が国の被害地震、地震動及び耐震設計等について

(1)我が国の被害地震

表-参1.1は、ここ120年余りの間に我が国に発生した地震と災害の特徴の変遷を示している。

1891年に発生したマグニチュード8.0の内陸直下型の濃尾地震の発生を契機に、近代における我

が国の地震防災分野の研究が開始された。その後、1923年の関東地震による悲惨な経験を基に、

震度法、すなわち構造物の自重の何割かを水平方向に作用させて耐震設計を行う方法が提唱され、

わが国の地震工学が始まった。その後に発生した地震と耐震設計法の改定の流れを概観すると、

大きな被害を発生させた地震のたびに、その被害を生じさせた新たな現象が認識され、それを補

うように研究が開始され、耐震設計法を改定してきた。

例えば、1964年の新潟地震で砂質地盤の液状化が生じ、建設後間もない昭和大橋の落橋をはじ

め、多くの構造物やライフライン施設が被害を受けた。このことが出発点となって液状化の研究

が開始され、その後の耐震設計の中に取り入れられるようになってきた。また、1968年の十勝沖

地震では鉄筋コンクリート構造物のせん断破壊が多数発生し、これを基にコンクリート部材のせ

ん断抵抗力を増強する方策が研究され、また、コンクリート構造物の終局耐力を塑性領域にまで

及んで照査する方法が耐震設計に採用された。

1978年に発生した宮城県沖地震は、仙台市などの近代都市に初めて大きな被害を発生させた地

震であり、ガス、上・下水道などのライフライン施設が深刻な被害を受けた。これを契機にライ

フライン地震工学が始まり、埋設管路等に関する耐震設計基準が整備された。また、1983年に発

第 1章総論

9

生した日本海中部地震では、液状化した地盤が水平方向に数ｍも移動する現象すなわち流動化

（側方流動）が発生し、やはりライフラインの埋設管路に大打撃を与えた。側方流動に関する研

究がこの地震を契機に始まった。

表-参1.1 最近120年におけるわが国の被害地震注)

年地震名マグニチュード死者数(人)、主な災害

1891 濃尾* 8.0 7,273、山崩れ

1896 三陸沖 8.2 21,959、津波

1896 陸羽* 7.2 209

1923 関東 7.9 10万5千余(死、不明)、火災

1927 北丹後* 7.3 2,925

1930 北伊豆* 7.0 272、山崩れ・崖崩れ

1933 三陸沖 8.1 3,064(死、不明)、津波

1943 鳥取* 7.2 1,083、地割れ・地変

1944 東南海 7.9 1,223、津波

1945 三河* 6.8 2,306

1946 南海 8.0 1,330、津波

1948 福井* 7.1 3,769、土木構造物の被害大

1952 十勝沖 8.2 28、津波

1964 新潟 7.5 26、液状化

1968 1968年日向灘 7.5 1

1968 十勝沖 7.7 52、道路損壊

1978 伊豆大島近海 7.0 25

1978 宮城県沖 7.4 28、造成地に被害集中

1983 日本海中部 7.7 104、津波

1993 釧路沖 7.5 2

1993 北海道南西沖 7.8 202、津波

1995 兵庫県南部* 7.3 6,434、多くの建物、高速道路、線路など崩壊

2003 十勝沖 8.0 1、津波

2004 新潟県中越* 6.8 68、地すべりの被害が目立った

2007 能登半島* 6.9 1

2007 新潟県中越沖 6.8 15、地盤変状・液状化

2008 岩手・宮城内陸* 7.2 17、地すべりなどの斜面災害

2011 東北地方太平洋沖 9.0 16,278、巨大津波

* 内陸直下型

注) 理科年表(2013)より、特定の地震名が付けられた地震のうち、M7.0以上で死者が報告されている地震又はM7.0

未満でも死者が1,000人を超えた地震を抽出して取りまとめた。

なお、新潟県中越地震(2004)、能登半島(2007)、新潟県中越沖地震(2007)については、表-参1.2で取りまと

めていることから、ここに示した。

(2)兵庫県南部地震による土木構造物の被害

兵庫県南部地震以前の地震においてもコンクリート橋脚の被害はあったが、完全に倒壊に至っ

た被害はこの地震が初めてである。高速道路橋脚の中で大被害を受けたほとんどは「橋、高架の

道路等の技術基準」（1980年）によるもので、コンクリート部材の降伏後のじん性、すなわち粘

第 1章総論

10

り強さに乏しいタイプのコンクリート構造で、いずれもせん断破壊を生じ、大破壊に至ったもの

である。

兵庫県南部地震は、大都市近傍の内陸活断層の活動により引き起こされたが、マグニチュード7

クラスの地震による震源断層近傍の地震動の問題は、従来の耐震基準等では取り入れられていな

かった。兵庫県南部地震により、大加速度約800gal、大速度約100kine(100cm/s)、大変位30

～50cmの強い地震動が震源断層近傍の広い範囲で観測されたことは我が国で初めての経験であ

り、弾塑性設計が導入される以前の地上構造物や、比較的安全とされてきた地中構造物に対して、

想定外の地震外力として作用したことが被害を大きくしたものと考えられる。一方、新の耐震

技術により建設された構造物が大被害を免れ、震源断層近傍の強い地震動への工学的な対処が可

能であることも多くの事例によって示された。

(3)兵庫県南部地震以降の大規模地震による土地改良施設の被害

兵庫県南部地震以降も、鳥取県西部地震（2000年）、芸予地震（2001年）、十勝沖地震（2003

年）、新潟県中越地震（2004年）、能登半島地震（2007年）、新潟県中越沖地震（2007年）、岩

手・宮城内陸地震（2008年）、東北地方太平洋沖地震（2011年）等の被害地震が頻発しており、

その度に土地改良施設も大きな被害を受けてきた(表-参1.2)。

東北地方太平洋沖地震では、津波による被害が甚大であったが、それ以外にも液状化に伴うパ

イプライン等の被災報告が多数見られた。同地震による主な被害（津波によるものを除く。）を

表-参1.3に示す。

東北地方太平洋沖地震は、マグニチュード9.0の超巨大地震であり、北海道から九州に至る広い

範囲で強震記録が得られ、岩手県から千葉県にかけての20にも及ぶ観測点で1g（980gal）を超え

る地動加速度が記録された。また、本地震の特徴の一つとして、地震動の継続時間が長かったこ

とが挙げられている。K-NET日立では、震度5弱以上の揺れが1分以上にわたって継続して観測さ

れた。ⅷ）福島県等でのため池の被害、関東北部でのパイプライン等の液状化被害などは、この長

時間の地震動の影響を受け、甚大なものになったと考えられる。

表-参1.2 兵庫県南部地震以降の被害の状況 ⅲ）を基に取りまとめ

年地震名主な被害被害数

(箇所) 被害金額

1995 兵庫県南部農地の損壊

農業用施設等の損壊

1,338

2,800

19億円

236億円

2003 十勝沖農地の損壊


8

28

180万円

963万円

2004 新潟県中越農地の損壊


3,985

10,963

15,593万円

74,005万円

2007 能登半島農地の損壊

農業用施設の損壊

209

512

467万円

5,157万円

2007 新潟県中越沖農地の損壊


153

754

144万円

16,170万円

2008 岩手・宮城内陸農地の損壊


464

940

545万円

4,693万円

2011 東北地方太平洋沖農地の損壊


(農業用施設：主にため池、水路、揚水機)

(農地海岸保全施設)

(農村生活環境施設：主に集落排水施設)

18,186

17,906

(17,317)

(139)

(450)

4,006億円

4,408億円

(2,753億円)

(1,022億円)

(633億円)

第 1章総論

11

表-参1.3 東北地方太平洋沖地震等における地震動や液状化等による主な被害 ⅴ）、ⅵ)、ⅶ)を基に取りまとめ

構造物調査地域被害の状況

頭首工宮城県

・地盤の振動により堰柱及び門柱コンクリートに構造安全上問題と

なるような明確な損傷は認められなかった。・頭首工周辺では、河川堤防の沈下及びすべりに伴う変状が多く見

受けられたが軽微であり、頭首工本体に影響を与えるような損傷

は見うけられなかった。

水路

利根川下流沿岸域

・液状化による用排水路等の被害が報告されている。・排水路の蛇行、浮上、傾き、沈下等

・ボックスカルバードの段差

・水路埋没(噴砂による)

・笠コンクリートの損傷

・柵渠の沈下、傾き

長野県下水内郡栄村

(長野県北部の地震) ・斜面崩壊による水路の崩落

用排水機場利根川下流沿岸域

・液状化による用排水路などの被害が報告されている。

・ポンプ場建屋の傾き

・水路への噴砂の侵入

・鋼管の支床からの抜け出し

・樋門とポンプ場建屋および機上管路の接合部にひび割れ

農道

利根川下流沿岸域

・液状化による用排水路などの被害が報告されている。

・道路陥没

・堤防法面亀裂

・堤防沈下

長野県下水内郡栄村

(長野県北部の地震)

・斜面崩壊による道路の亀裂、沈下

・アスファルト舗装の損傷

・ブロック積み擁壁の変位

パイプライン国営隈戸川地区

(福島県)

・埋戻し材の液状化によるパイプの浮上と構造物の沈下

・曲り管部や空気弁などの構造物周辺のパイプの抜け

・スラストブロックの移動に伴うパイプの抜け出し

ため池福島県

・天端の沈下

・上流及び下流斜面のすべり・斜面変状

・縦断または横断クラック

・上流斜面保護の変形・転倒など

(4)地震動(一般事項)

一般に、地震動の強さは震度階や大加速度などで表される。しかし、地震動による地盤や構

造物の被害の程度は、震度階や加速度だけで決定されるわけではなく、地震動の周期特性や継続

時間などにも、配慮する必要がある。

気象庁震度階（1996年）については、以下に示すとおりである。

a. 地震情報などにより発表される震度階級は、表-参1.4に記述される現象から決定するもので

はなく、観測点における揺れの強さの程度を数値化した計測震度から換算されるものである。

b. 計測震度の計算方式

計測震度Iは、震度計内部で以下のようなデジタル処理によって計算される。

(a) デジタル加速度記録3成分（水平動2成分、上下動1成分）のそれぞれに、フーリエ変換・フ

ィルター処理・逆フーリエ変換の手順で、フィルターを掛ける。

(b) 得られたフィルター処理済みの記録3成分から、ベクトル波形を合成する。

(c) ベクトル波形の絶対値がある値a以上となる時間の合計を計算したとき、これがちょうど

0.3秒となるようなaを求める。

(d) このaから、I＝2 log a ＋0.94により、計測震度Iを計算する。

第 1章総論

12

表-参1.4 気象庁震度階級関連解説表（1996年）

計測震度震度階通常発生する現象の例

0 ～0.4 0 人は揺れを感じない。

0.5～1.4 1 屋内にいる人の一部がわずかな揺れを感じる。

1.5～2.4 2 屋内では多くの人が揺れを感じ、眠っている人の一部は目を覚ます。

つり下げものがわずかに揺れる。

2.5～3.4 3 屋内のほとんどの人が揺れを感じ、恐怖感を覚える人もいる。

棚の食器類が音を立てることがある。

3.5～4.4 4 屋内ではかなりの恐怖感があり、眠っている人のほとんどが目を覚ます。

座りの悪い置物が倒れる。

4.5～4.9 5弱棚の食器類や本が落ち、家具が移動することがある。窓ガラスが割れ、弱い壁

に亀裂が生じることがある。落石や小さな崖崩れが生じることがある。

5.0～5.4 5強

棚の多くのものが落ちる。タンスが倒れることがある。補強されていないブロ

ック塀、据え付けの悪い自動販売機、墓石の多くが転倒する。弱い家具は破損

し、耐震性の高い建物に亀裂が生じることがある。

5.5～5.9 6弱

立っていることが難しい。多くの家具が移動、転倒する。弱い住宅は倒壊する

ものがあり、鉄筋コンクリート造りでも壁や柱に亀裂が生じる。地割れ、山崩

れが生じることがある。

6.0～6.4 6強

立っていることができず、はってしか動けない。家具のほとんどが移動、転倒

する。弱い木造建物の多くが倒壊し、耐震性の高い建物でも壁や柱が破壊する

ものがかなりある。

6.5～ 7 人は自分の意志で動けない。ほとんどの家具が大きく移動し、飛ぶものもある。

耐震性の高い建物でも傾いたり、大きく破壊するものがある。

(5)構造物の耐震性の在り方

活断層研究の成果によれば、兵庫県南部地震を起こした活断層の活動周期は1,000年又は2,000

年に一度ということである。仮に活断層の活動周期を1,000年とし、構造物の耐用年限を50年とす

れば、耐用年限期間内に構造物が兵庫県南部地震のような大きな地震動に見舞われる確率は、た

かだか5%ということになる。このような低頻度の巨大災害にいかに対処すべきかという命題に対

する結論は、「構造物の耐震性能は、従来からの耐震設計に用いられてきた地震動（レベル1地震

動）に加えて、兵庫県南部地震のような内陸直下型地震（内陸地殻内地震。以下「内陸直下型地

震」と称する。）による大きな地震動（レベル2地震動）に対しても照査すべきである」というも

のである。

その理由は、マグニチュード7クラス以上の内陸直下型地震の発生は、我が国ではそう珍しいこ

とではないということである。表-参.1.1で＊印を付けたものは、濃尾地震以降の約120年間にお

ける被害地震の中でマグニチュード7以上の内陸直下型地震である。こうして見ると、約120年間

に8回の内陸直下型地震を経験していることになり、その平均的な再現期間は15年から20年という

ことになる。注目すべきことは、内陸直下型地震による死者が多いことで、一度発生すれば大き

な被害を引き起こす地震であることがわかる。兵庫県南部地震は、このようなマグニチュード7

クラスの内陸直下型地震の一つであったが、震源断層が神戸などの大都市に近接していたという

ことで大災害となり、土地改良施設にも広範にわたって被害を与えたことは記憶に新しい。マグ

ニチュード7クラスの内陸直下型地震は、特定地点を考えればその発生頻度は極めて小さいが、全

国的な見地からは耐震設計上無視し得ない発生確率を有しており、さらには一度地震が発生すれ

ばそれによる被害は甚大となるのである。

このことを踏まえると、構造物の耐震設計においては、神戸で発生したような大きな地震動を

も考慮すべきであるが、全ての構造物がレベル2地震動に対して破壊しないように設計、建設すべ

第 1章総論

13

きであるというわけではなく、構造物が保有すべき耐震性能は、耐震設計の対象とする地震動の

発生頻度と構造物の重要度を対比することによって決定すべきであると考えられる。例えば、レ

ベル1地震動のように構造物の耐用期間内に1～2度発生する確率の地震動に対しては、構造物の変

形は弾性限度内に収まるようにし、地震後の残留変形が残らないようにする。これに対し、レベ

ル2地震動のように極めてまれな地震動に対しては、破壊してよいもの、許容の残留変形内に収め

るもの又は全く損傷を受けないもの、というように構造物の重要度によって、目標とする耐震性

能を変えて耐震設計を行うという考え方である。

ここで、構造物の重要度は、1）構造物が破壊した場合に人命、財産に与える影響、2）地震直

後の救急・応急活動等への影響、3）地震後の市民生活に与える影響、4）経済活動に及ぼす影響、

5）復旧の難易度、などにより決定される。例えば、人命等への二次災害が懸念される施設は、1）

の観点から、建物自体の損傷をある程度許容するものの、崩壊してはならない。これに対し、代

替性が期待できる農道やパイプラインのネットワークなどは、3)～5）を考慮した上で耐震性能の

レベルを低下させることができる。

(6)技術課題

ｱ)土構造物や坑土圧構造物の限界状態の照査

レベル2地震動に対して限界状態の照査が難しいのは、盛土、堤防、擁壁、岸壁などのいわゆる

土構造物や坑土圧構造物である。これらの土構造物では、通常“力のつり合い”による設計が行

われてきた。すなわち、構造物の抵抗力が自重や地震力による外力をある一定の比率（安全率）

で上回っていることを確認することで、耐震設計が行われており、外力が抵抗力を上回ることは

考えていない。しかしながら、レベル2地震動のような大きな地震動を考慮した場合は、多くの場

合、外力が抵抗力を上回り、力のつり合いが破れて土構造物が残留変形を生ずることになる。し

たがって、力のつり合いが破れた後、構造物の変形がどこまで進むのかを予測することが必要で

ある。

ｲ)内陸直下型地震に対して解決すべき課題

内陸直下型地震に特有の問題として、地震断層のずれによる相対変位が地表面にまで達し、構

造物が断層を横断する場合がある。現状では、断層の正確な位置の特定が困難な場合があること、

また線状構造物では断層を避けて通れない場合があるなど、現代の科学技術ではその対処が困難

な場合が多く、今後の研究・開発を待たなければならない。

ｳ)継続時間の長い地震動に対する課題

東北地方太平洋沖地震では、液状化によるパイプライン管体の浮上、パイプのたわみや継手の

抜け出し等の被害が多数発生した。また、ため池設計指針（平成12年）策定以前に築造された一

部のため池で決壊等の深刻な被害が発生したほか、そのほかにも堤体に亀裂、斜面変状等が多く

発生した。これらの被害は、同地震における長時間に及ぶ振動により助長された可能性が指摘さ

れている。そのため、今後このような継続時間の長い地震動がパイプラインやため池等の構造物

に与える影響を明らかにし、耐震性能照査手法を高度化するための研究、技術開発の推進が期待

される。

ｴ)耐震診断に必要となる物性値に関する調査や地震観測記録の活用等

築造年代の古い構造物については、耐震診断に関連する既存土質資料や構造資料等が不足し、

迅速で合理的な診断の妨げとなる。そのため、今後、必要な物性値に関する調査及びデータの確

実な蓄積が望まれる。

第 1章総論

14

また、耐震診断においては、過去の地震履歴も重要な情報である。近年では、強震記録の観測

網の充実と一般公開が図られていることからⅸ)、こうしたデータの活用が望まれる。さらに、重

要な施設については、構造物および周辺地盤に強震計を設置して、地震波形を観測、蓄積するこ

とも重要である。こうしたデータは、地震後の点検時への活用や今後の耐震診断技術の高度化の

ために有用である。


ⅰ）国立天文台編：理科年表(2013)

ⅱ）濱田政則：阪神、淡路大震災の教訓、http://www.sci.waseda.ac.jp/journal/vol1/nol/hamada/hamd.htm

ⅲ）農林水産省：災害関連情報WEBサイトより、http://www.maff.go.jp/j/saigai/arc/index.html#a-3

ⅳ）兵庫県南部地震技術検討委員会:平成７年兵庫県南部地震農地・農業用施設に係わる技術検討報告書（1996）

ⅴ）農村工学研究所技報第213号（2012）

ⅵ）毛利栄征、有吉充：大口径ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝの被災時状況と復旧、基礎工、40(8)、pp.68～70（2012）

ⅶ）毛利栄征、有吉充、河端俊典：大口径ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝの地震被害―被害状況と復旧の考え方―、地盤工学ｼﾞｬｰﾅﾙ、7(1)、

pp.185～194（2012）

ⅷ）功刀卓、青井真、鈴木亘、中村洋光、森川信之、藤原広行：2011年東北地方太平洋沖地震の強震動、

防災科学技術研究所主要災害調査第48号 2012年

ⅸ）例えば以下の「強震観測網（K-NET、Kik-net）（独）防止科学技術研究所」のWEBサイト

http://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/

第２章基本方針

18


2.1 設計一般

土地改良施設の耐震設計は、施設の重要度に応じて、2段階の地震動レベル（レベル1地震動、

レベル2地震動）を考慮して、地震時にそれぞれの施設が保持すべき耐震性能を確保できるよ

うに設計する。

また、事業の進捗段階に応じて、適切な調査を実施し、その成果に基づいた耐震設計を行う

ことが大切である。

耐震設計に当たっては、施設の構造特性、周辺の地盤特性等を考慮し、それらに適合した耐

震設計法を用いるものとする。

[解説]

(1)基本的な考え方

施設が地震時に保持すべき耐震性能は、耐震設計で考える地震動レベルとそれぞれの施設の重

要度の組合わせにより、決定されるべきものである。

土地改良施設の耐震設計の方針としては、「手引き」の考え方を踏襲し、以下の2点を基本と

した。

ｱ. 土地改良施設の耐震性能は、レベル1地震動、レベル2地震動の2つの異なった大きさの設計

地震動に対して照査する。レベル1地震動は施設の供用期間内に1～2度発生する確率を有する

地震動であり、レベル2地震動は極めて稀に発生する地震動強さの大きな地震動である。マグ

ニチュード7クラスの断層近傍域の内陸直下型地震による地震動や、マグニチュード8クラスの

プレート境界型地震による地震動が、このレベル2地震動に相当する。

ｲ. 土地改良施設の目標耐震性能は、施設の重要度に基づいて設定する。そして、構造物全体系

の耐震性能を保有するような基礎を含めた構造各部位の損傷度合を許容の範囲に収めなけれ

ばならない。

ｱ．、ｲ．を考慮する耐震設計の考え方は、1977年に建設省の総合技術開発プロジェクト「新耐

震設計法の開発」研究報告書で提案された「新耐震設計法（案）」の考え方を踏襲するものであ

り、いわゆる性能設計1)を意識したものであり、国際規格に基づいた ISO 3010 にも対応できるも

のである。

地震動の大きさ、タイプ、重要度及び保持すべき性能の詳細については、「2.2 耐震設計に用

いる地震動」､「2.3 施設の重要度区分」及び「2.4 保持すべき耐震性能」で説明する。

１) 性能設計とは、与えられた外的条件（荷重）に対して、設定された目標性能（耐震性能）を満足するように行われる設計

と位置づけられる。

(2)対象施設と関連する基準

土地改良施設は多種にわたり、構造特性も様々である。施設の種類、挙動特性（剛性、固有周

期、埋設条件など）に応じて、各設計基準等に基づき適切な耐震設計法を用いる。

各施設(11工種)において用いる設計基準、指針類及び関連する他分野の基準類を表-2.1.1に示

す。


19

土地改良施設の耐震設計の内容については、類似構造物を取り扱う関連基準として、道路橋示

方書等の内容を参考としているが、その内容の取扱いについては、以下のとおりである。

表-2.1.1に示す土地改良施設の耐震設計に関しては、頭首工等の設計基準、指針（農道橋を除

く）において、道路橋示方書の平成14年版の内容をもとにした耐震設計法を示し、運用している。

一方、道路橋示方書の平成24年版においては、平成14年版と比べて、以下の【参考】に示す項

目について、広範に改定がなされているが、本指針では、平成24年版の改定内容については適用

しない。

この理由は、東北地方太平洋沖地震において、土地改良施設の構造物に地震動そのものによる

致命的な被害が少なかったこと、河川構造物等の他分野の動向を踏まえ、従来の地震動を用いた

設計で十分に耐震性能が確保されると判断したためである。

農道橋については、土地改良事業計画設計基準設計「農道」平成17年の内容に基づき、小規模

農道橋は同示方書の平成2年版、それ以外の農道橋については平成24年版（新版）を参照するも

のとし、上記の取扱いとは異なる。

以上のことから、本指針の第2章以降において示す内容は、同示方書の平成14年版の内容と対応

している。農道橋の耐震設計等において、平成24年版の内容を適用する際は、同示方書を参照さ

れたい。

［参考］道路橋示方書・Ⅴ耐震設計編（平成24年版）における主な改定の内容

■東海地震、東南海地震、南海地震等のプレート境界型の大規模地震を考慮するため、レベル

２地震動（タイプⅠ）を見直し、標準加速度応答スペクトル等を変更した。

■従来の地域別補正係数とは別に、レベル２地震動（タイプⅠ）に対して適用する地域別補正

係数を新たに設定した。その際、大正１２年関東地震において東京周辺で生じた地震動より

強い影響を受けると推定される地域では、地域別補正係数を1.2とした。

■鉄筋コンクリート橋脚の水平力―水平変位関係の算出方法において、塑性ヒンジの形成メカ

ニズムを踏まえ、軸方向鉄筋の引張ひずみによって定義される限界状態に基づく評価方法を

導入した。

(3)各事業段階における耐震設計

調査は、大枠から順次細部に進めるのが一般的であるが、段階により調査事項、範囲、方針、

内容、精度等が異なるものである。したがって、対象となる土地改良施設に必要な調査となるよ

うに、事前に十分な調査計画を樹立して実施する。

調査の段階区分は、事業実施の手順と同様に、事業の全体的な構想と概略設計を行う計画段階

の①計画調査、計画と事業費を固める設計段階の②全体設計調査、事業着手後の工事実施段階の

③工事実施調査に区分される。

また、全体実施設計書、工事実施設計書の作成段階において耐震性能を決定する。調査並びに

全体実施設計書及び工事実施設計書作成の手順は、図-2.1.1に示すとおりである。

(4)事業実施における耐震設計

各土地改良施設は、調査の成果に基づき施設を計画・設計し、重要度に応じて耐震設計を行う。

耐震設計の一般的な流れを図-2.1.2に示す。また、施設の設計におけるどの段階で耐震設計を行

うのか、図-2.1.3に示す。


20

表-2.1.1 本指針で対象とする施設(11工種)別の参照する設計基準、指針類と関連基準

施設名参照する

設計基準、指針類関連基準等備考

①農道橋

小規模

農道橋

・土地改良事業計画設計

基準設計「農道」平成17年

上記以外

・道路橋示方書 Ⅳ下部構造編（日

本道路協会）平成24年

・道路橋示方書Ｖ耐震設計編

（日本道路協会）平成24年

小規模農道橋を除く農道橋

は、新の道路橋示方書に準

拠する。

②水路橋・水管橋

③頭首工

・土地改良事業計画設計基準

設計「頭首工」平成20年


設計「水路工」平成26年

・道路橋示方書 Ⅳ下部構造




・水道施設耐震工法指針

（日本水道協会）

2009年（平成21年）

道路橋示方書の2012年の改訂

については、本指針では反映

しない。

④擁壁・土地改良事業計画設計基準

設計「農道」平成17年

・道路土工擁壁工指針


コンクリート擁壁を対象とす

る。

⑤開水路

（水路擁壁含む）



・道路土工擁壁工指針

（日本道路協会）平成24年水路は、フルームを対象

⑥ファームポンド

ＲＣ

構造

・土地改良事業設計指針

「ファームポンド」平成11年



ＰＣ

構造

⑦ため池・土地改良事業設計指針

「ため池整備」平成27年

⑧パイプライン


設計「パイプライン」

平成21年



2009年（平成21年）

⑨暗渠

（ボックスカルバート）





2009年（平成21年）

⑩杭基礎


設計「頭首工」平成20年


設計「ポンプ場」平成18年

・道路橋示方書 Ⅳ下部構造編




⑪ポンプ場

（吸込、吐出し水槽）


設計「ポンプ場」平成18年


（日本道路協会）

2009年（平成21年）




21

事業着手

調査地区の採択

① 工事実施調査

① 計画調査

資料調査

施工条件、第四紀断層＊１、補償物件等

既存資料調査現地調査(室内試験を含む)

気象・水文、地形・地形図、土質・地盤＊１、構造物地形測量、用地測量、地質・土質試験等

空中写真測量、地域開発計画等現地調査

地表・地質踏査、用排水系統等調査

工事実施設計書の作成

終路線の確定

計画書(案)の作成

詳細な耐震性能の決定

詳細な設計・施工計画、管理計画の決定

基本事項の決定工事費の算定等

通水量、必要水位水路系全体の基本構成、路線

工事着手

② 全体実施設計調査

資料調査

気象・水文、立地条件等工事完了

現地調査(室内試験を含む) 地形・路線測量(中心線)、地質・土質試験＊2等

＊1 「3.1調査項目」の(1)既存資料による調査を参照する。

＊2 同項の、(2)一般的な土地調査、(3)土の動的動性の調

査、(4)地盤の動力学的性質の調査、を参照する。

＊3 水利事業を基準とした流れであり、水路、通水量、

必要水位及び路線は事業に合わせ読み替える。

全体実施設計書

基本的な設計・施工方法の検討

水路、各施設の位置、構造路線及び耐震性能の決定

概算工事費の算定

図-2.1.1 各事業段階における手順(耐震設計を考慮)


22

図－2.1.2 一般的な耐震設計の流れ*1

*1 本フローは、耐震設計の流れを分かりやすく説明するために、耐震設計の基本要素を抽出して示したものである。実際の

耐震設計においては、新設農業水利構造物の場合を例にとると、図-2.1.3に示すような流れとなる。また、既設構造物の場

合は、「第7章耐震診断」の図-7.2.1のような流れとなる。

*2 土地改良施設の耐震設計では、静的解析を基本としていることから、代表的な5種類の静的解析法を示した。なお、本フ

ローでは、静的解析の後、必要に応じて動的解析を行う流れとしているが、動的解析のみにより、所要の耐震性能が適切に

照査出来る場合は、それを妨げるものではない。

*3 液状化判定の結果、液状化の可能性がある場合は、別途、地盤の液状化対策を検討する必要がある。（第6章参照）

*4 補強対策においては、「第7章耐震診断」の表-7.5.1に示す工法等による対応を検討する。

START

耐震設計対象構造物

重要度区分の決定

設計地震動の設定

耐震設計における設計条件の設定

動的解析

END

・一般条件（構造形式、水位など）

・土質材料（土質区分、重量、せん断強度）

・使用材料（コンクリート、鉄筋等）

・地震時荷重

・その他荷重

※液状化ありの場合、土質定数の低減や流動力を考慮

耐震計算法 *2

耐震性能の設定

NO

YES

動的解析の

必要性があるか？

耐震性能の照査

OK

NG

液状化の検討*3

・新設構造物の場合：主に構造諸元の

見直し

・既設構造物の場合：主に補強等の対策

の検討*4

震度法

（固有周期と

構造物特性

係数を考慮

する。）

震度法

（固有周期を

考慮する）

震度法

（固有周期を

考慮しない）

地震時

保有水平

耐力法

応答

変位法


23

図－2.1.3 農業水利施設設計のフローチャート例（耐震設計を考慮）

（構造設計）

NO

YES

A 種 B 種

工事実施調査資料検査現地調査

施設の利水条件施設の立地条件水理・構造上の設計条件施工条件等

常時構造計算

構造諸元の仮定（断面・形状等）

レベル 1 地震動に対する耐震計算

レベル 1 地震動及びレベル 2 地震動に対する

耐震計算

各種性能の照査

耐震性能の照査

設計は適切か

施工図面の作成・数量計算

END

NO

耐震設計は行わない

AA 種、A 種、B 種

C 種

NG

OK

重要度区分の決定



設計条件の設定

液状化の検討

対策の検討

NGOK

[各種条件の設定]

(基本断面の設計)

水理設計等による基本断面の設計

施

工

性

経

済

性

操

作

性

施設の機能


24

2.2 耐震設計に用いる地震動

(1)一般

耐震設計では、施設の供用期間内に1～2度発生する確率を有するレベル1地震動と、発生確

率は低いが地震動強さの大きなレベル2地震動を考慮する。

耐震設計に用いる地震動は、構造物の種別、耐震性能、地域特性、振動特性、地盤特性、地

震環境等を考慮し、適切に設定しなければならない。

(2)レベル1地震動

レベル1地震動では、対象工種に応じて、関連する基準書等を基に、設計水平震度又は速

度応答スペクトルを適切に設定する。

(3)レベル2地震動

レベル2地震動では、大規模なプレート境界型地震（タイプⅠ）や、平成7年の兵庫県南部

地震のような内陸直下型地震による断層近傍域の地震動（タイプⅡ）を考慮し、対象工種に応

じて、関連する基準書等を基に、設計水平震度又は速度応答スペクトル等を適切に定める。

[解説]

(1)基本的考え方

耐震設計に用いる地震動は、構造物の種別、地域特性、構造物の固有周期、地盤特性等を考慮

し、適切に設定する必要がある。

土地改良施設は、地上に設置される施設、地中に設置される施設、固有周期等の特性を考慮す

べき施設など、様々な構造物がある。

近年では地震断層等によって生じる地震動を評価する強震動予測手法の発展により、対象地点

における地震動特性（震源特性、伝播経路特性、対象地点の地盤特性）の調査結果を基に、対象

地点に固有の性質を反映した地震動を設定する方法もあるが、それには多大な調査・計算が必要

となる。そのため、適用は重要な施設に限られることが多く、一般的な施設への適用例は少な

い。

このため、対象施設の特性に応じて、表-2.1.1に示す標準的な設計水平震度又は速度応答スペ

クトルを用いることを基本とする。

なお、検討する地域が地震防災対策強化地域等に指定されている場合、検討する地域の防災計

画との整合を図る必要性がある場合、他の構造物群との整合を図る必要性がある場合等にあって

は、対象地点に固有の性質を反映した設計地震動の適用を検討するものとする。

(2)地震動のレベル

土地改良施設の耐震設計においては、施設の重要度に応じ、以下の2段階の地震動レベルを考

慮する。

a．レベル1地震動

レベル1地震動は、多くの土木構造物に対して従来から設定されていた地震動に相当し、対象

となる構造物の供用期間内に1～2度発生する確率を有する地震動である。

b．レベル2地震動

レベル2地震動は、一般に土地改良施設が供用期間中にそのような地震動に遭遇する確率は低


25

いが、一度被害を受けると、その影響は極めて大きいと考えられる。

なお、レベル2地震動まで考慮するかどうかは、施設の重要度（「2.3 施設の重要度区分」）

によって判断するものであり、その内容は、「2.4 保持すべき耐震性能」で述べる。

(3)各施設に適用する設計地震動

「2.1 設計一般」で述べたように、土地改良施設に含まれる施設構造物は多種にわたり、構造

特性等も様々であることから、その特性に応じて適用する設計地震動の指標を設定する必要が生

じる。

耐震計算における地震荷重の作用は、地上構造物と地中構造物で異なる。地上構造物は、慣性

力による作用が支配的となることから、震度法や地震時保有水平耐力法等の耐震計算法が適用さ

れ、設計水平震度の標準値に、地域特性や地盤特性、構造物の非線形特性等を表す各種係数を乗

じた値を各種構造計算に用いる。一方、地中構造物は、一般にその見かけの重量が周囲の地盤よ

りも小さく、地震時の地盤の変形による作用が支配的となることから、応答変位法が適用され、

構造物地点の地盤条件をもとに地盤の変位を算定して、構造計算に用いる。このとき、地盤変位

を算出する際に、地盤の速度応答スペクトルが用いられる。

各施設に適用するレベル2地震動設定の基本的考え方は以下のとおりである。

(a)①農道橋

小規模農道橋以外の農道橋については、新の「道路橋示方書」（平成24年）に準じる。

一方、小規模農道橋については、設計自動車荷重が137kN以下のものであり、現行の道路橋示方

書ではなく、土地改良事業計画設計基準設計「農道」平成17年の震度法を適用し、レベル2地震動

を対象とした耐震設計は行わない。

(b)②水路橋、水管橋

「道路橋示方書」（平成14年）に準じて、プレート境界型（タイプⅠ）及び内陸直下型(タイ

プⅡ)の２種類の地震動を考慮する。

(c)③頭首工（堰柱）

水路橋、水管橋と同様、「道路橋示方書」（平成14年）に準じて、プレート境界型（タイプ

Ⅰ）及び内陸直下型(タイプⅡ)の２種類の地震動を考慮する。

(d)④擁壁及び⑤開水路（水路擁壁含む）

「道路土工擁壁工指針」における大規模地震動を、レベル2地震動として耐震設計を行う。

(e)⑥ファームポンド（PC、RC）

重要度A種、B種のPC構造、重要度A種のRC構造は部材の塑性域を考慮し、レベル2地震動を検

討するものとする。この場合、採用するレベル2地震動は「道路橋示方書」（平成14年）のプレー

ト境界型（タイプⅠ）とする。

ファームポンドについては、類似の池状構造物を取り扱う水道分野における以下の調査結果を

踏まえ、このタイプⅠの地震動のみを考慮すれば十分と考え、内陸直下型（タイプⅡ）の地震動

は考慮しない。

「水道施設耐震工法指針」（1997（平成9年））では、「道路橋示方書・同解説」に示されたタ

イプⅡ地震動に対する大震度は、「限定された観測点における地震動記録の加速度応答スペク

トルを採用したもので、兵庫県南部地震で水道施設が受けた地震動の全体像を十分に反映したも

のとは言い難い」とし、兵庫県南部地震で観測された総計約150地点のボーリング資料をもとに独


26

自の基準水平震度を定めている。その値は道路橋示方書におけるタイプⅠ地震動の基準水平震度

にほぼ相当している。

(f)⑧パイプライン、⑨暗渠（ボックスカルバート）

地中構造物に適用するレベル2地震動は、類似構造物を取り扱う「水道施設耐震工法指針」（1997

（平成9年））の「1.3 耐震設計で考慮する入力地震動」に準拠して、内陸直下型（タイプⅡ）の

速度応答スペクトルを採用する。ここで、内陸直下型（タイプⅡ）のみを考慮する理由は以下の

とおりである。

・「水道施設耐震工法指針」（1997（平成9年））では、マグニチュード8クラスのプレート

境界型地震による影響は、マグニチュード7クラスの内陸直下型地震に包含されているも

のとして、レベル2地震動において兵庫県南部地震による速度応答スペクトルを用いてい

るため。

なお、同指針では、地震動上限値と下限値は非超過確率90％、70％に対応したもので、重要度

に応じた値を設定することとしていた。しかし、本指針では、極めて重要度の高い施設であるＡ

種を対象としているため上限値を採用するものとする。

また、同指針の2009年（平成21年）の改訂版では、施設地点で想定される地震動設定を基本と

する考え方に移行しているが、静的解析による耐震照査を行う場合には、上記の速度応答スペク

トルの使用を妨げないものとしている。

(g)⑪ポンプ場

ポンプ場については、従来の耐震設計（レベル１地震動）のみで設計された施設でも、兵庫県

南部地震のような大地震においても道路橋のように大きな被害を受けた事例は報告されていない

（平成17年当時）。このため、レベル２地震動に対しては、タイプⅠの地震動のみを考慮するこ

とを基本とする。なお、近傍に活断層があるなど、タイプⅡの地震動を考慮する必要性が明らか

な場合は、この限りではない。

注)「道路示方書」の取扱いについて

「2.1 設計一般」解説(2)で述べたように、土地改良施設の橋梁、頭首工等が参考としている「道路橋示方書・同解説」

では、平成24年の改定において、レベル2地震動のタイプⅠ地震動が、大きく引き上げられているが、本指針では、それを反

映した地震動の変更（手引き時点から）は行わない。この理由は、東北地方太平洋沖地震において、土地改良施設の構造物

に地震動そのものによる目立った被害が少なかったことや河川構造物等の他分野の動向を踏まえ、従来の地震動を用いた設

計で十分に耐震性能が確保されると判断したためである。

ただし、上記(a)で述べたように、小規模農道橋以外の農道橋に対しては、新の道路橋示方書による。また、小農道橋に

ついては、土地改良事業計画設計基準設計「農道」平成17年による。各種協議の必要がある場合は、適切に対応する。

本項では、各設計基準、設計指針における設計水平震度または速度応答スペクトルの標準値等、

各施設に適用する標準的な地震動について、以下に記述する。

なお、地域特性、構造物の固有周期、各種地盤特性等の設定に関しては、「第4章耐震設計に

おける設計条件」を参照されたい。また、これらの標準値を用いた具体的な耐震計算法について

は、「第5章耐震設計手法」を参照されたい。

ｱ)①農道橋(小規模農道橋以外)

「道路橋示方書*に準拠する」（土地改良事業計画設計基準設計「農道」より）。

* 新版（平成24年版）


27

ｲ)①農道橋(小規模農道橋)

以下に定義する小規模農道橋については、下表の地震動を標準とする。

<小規模農道橋の定義>

(a)～(c)の全てに該当する農道橋を、小規模農道橋とする。

(a)道路構造令に準拠しない“ほ場内農道”のうち、支線農道・耕作道においてほ場内の用排水

路等に架設する農道橋で、万一地震による被害を被ったとしても、地域全体に大きな影響を

及ぼすおそれのないもの。

(b)橋長50m以下(2径間)、単純支間長24m以下、橋台高6m程度以下及び橋脚高10m以下のもの。

(c)設計自動車荷重137kN以下で1車線かつ車道幅員5.5m未満のもの。

（土地改良事業計画設計基準設計「農道」より）

表-2.2.1 ①農道橋(小規模農道橋)に適用する地震動（土地改良事業計画設計基準設計「農道」より）

地震動レベル耐震設計に用いる設計水平震度の標準値備考

レベル1

・橋台

固有周期によらず、地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対してそれ

ぞれ0.12、0.15、0.18とする。

・橋脚

「道路橋示方書・同解説Ⅴ耐震設計編」(平成2年2月)に準拠し、

0.20とする*。

*橋脚の設計水平震度の算出は「道路橋示方書・同解説Ⅴ耐震

設計編」(平成2年2月)における震度法により行う。

0hTIGzh kCCCCk ・・・・

ここに、kh ：設計水平震度 (小数点2桁に丸める)

Cz ：地域別補正係数 (A、B、C区分ごとに定める)

CＧ：地盤別補正係数 (Ⅰ種、Ⅱ種、Ⅲ種地盤ごとに

定める)

CI ：重要度別補正係数 (0.8とする)

CT ：固有周期別補正係数 (1.25とする)

kh0 ：標準設計水平震度 (0.2とする)

「農道」p.441より

レベル2 対象外

「2.3 施設の重要度区

分」、「2.4 保持すべき

耐震性能」参照。

ｳ)②水路橋・水管橋（橋脚）

以下の地震動を標準とする。

表-2.2.2 ②水路橋・水管橋(橋脚)に適用する地震動(土地改良事業計画設計基準設計「水路工」より)


レベル1

・重要度区分Bの橋

固有周期によらず、地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対してそれぞれ

0.16、0.20、0.24とする。

・重要度区分Aの橋

固有周期を考慮した設計水平震度（表-2.2.10）とする。

重要度区分については、

「2.3施設の重要度区分」

を参照。

詳細は、「5.2 設計水平

震度」を参照。

レベル2

固有周期を考慮した設計水平震度（タイプⅠ：表-2.2.11、タイプ

Ⅱ：表-2.2.12）とする。

「2.3 施設の重要度区

分」、「2.4 保持すべき

耐震性能」参照。


28

ｴ)③頭首工（堰柱）


表-2.2.3 ③頭首工(堰柱)に適用する地震動(土地改良事業計画設計基準設計「頭首工」より)


レベル1 固有周期を考慮した設計水平震度（表-2.2.10）とする。

重要度区分については、

「2.3施設の重要度区分」

を参照。

レベル2 固有周期を考慮した設計水平震度

（タイプⅠ：表-2.2.11、タイプⅡ：表-2.2.12）とする。



ｵ)④擁壁・⑤開水路（水路擁壁含む）


表-2.2.4 ④擁壁・⑤開水路に適用する地震動(土地改良事業計画設計基準設計「農道」、「水路工」より)


レベル1 固有周期によらず、地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対してそれぞれ

0.12、0.15、0.18とする。



レベル2 固有周期によらず、地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対してそれぞれ

0.16、0.20、0.24とする。



ｶ)⑥ファームポンド（PC構造・RC構造）


表-2.2.5 ⑥ファームポンド(PC構造、RC構造)に適用する地震動(土地改良事業設計指針「ファームポンド」より)


レベル1

[PC構造]

・固有周期を考慮した設計水平震度（表-2.2.10）とする。

[RC構造]

・地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対して、それぞれ0.16、0.20、0.24

とする。

ただし、Ⅰ種地盤上に地上式として設置する逆T擁壁式のKhg0

は、hがh≦5.Oｍ、5.0＜h≦7.Oｍ、7.0＜h≦9.Oｍに対して、そ

れぞれ0.16、0.18、0.20とする。また、9mを超える地上式の逆T

型擁壁式や、サージタンクなどのように構造物の動的特性を考慮

に入れる必要がある場合には、構造物の固有周期を考慮し、固有

周期に適合した設計水平震度を選択するものとする。



レベル2

[PC構造]

・固有周期を考慮した設計水平震度（タイプⅠ：表-2.2.11）とす

る。

[RC構造]

・地盤種別によらず、0.7とする（タイプⅠ）。

タイプⅠのみ考慮する。




29

ｷ)⑦ため池


表-2.2.6 ⑦ため池に適用する地震動(土地改良事業設計指針「ため池整備」より)


レベル1

堤体の型式（均一型及びそれ以外）と地域区分に応じ下記の値とす

る。



レベル2

検討対象地域で想定される地震動、既往の地震動記録、地域の防災

計画において想定されている地震動等の情報を十分に収集し、新

の知見に基づいて検討。

改定状況に応じて記述す

る。

ｸ)⑧パイプライン


表-2.2.7 ⑧パイプラインに適用する地震動(土地改良事業計画設計基準設計「パイプライン」より)

地震動レベル水平変位振幅の算定に用いる速度応答スペクトル備考

レベル1 表層地盤の固有周期に対応する設計用速度応答スペクトル

（図-2.2.3）を用いる。




（図-2.2.4）を用いる。



ｹ)⑨暗渠（ボックスカルバート）


表-2.2.8 ⑨暗渠(ボックスカルバート)に適用する地震動(土地改良事業計画設計基準設計「水路工」より)

地震動レベル水平変位振幅の算定に用いる速度応答スペクトル備考


（図-2.2.3）を用いる。




（図-2.2.4）を用いる。



ｺ)⑩杭基礎

杭基礎の上部構造に応じた地震力を設定する。

ｻ)⑪ポンプ場(吸込、吐出し水槽）


表-2.2.9 ⑪ポンプ場(吸水槽)に適用する地震動(土地改良事業計画設計基準設計「ポンプ場」より)


レベル1 地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対して、それぞれ0.16、0.20、0.24

とする。



レベル2 地盤種別によらず、0.7とする（タイプⅠ）。タイプⅡを考慮する

場合は、Ⅰ種地盤の値を0.8とする。



地域

区分均一型その他

強震帯 0.15 0.15

中震帯 0.15 0.12

弱震帯 0.12 0.10


30

表-2.2.10 レベル1地震動の設計水平震度の標準値

地盤種別固有周期T(s)に対するKh0の値

Ⅰ種

T＜0.1

Kh0＝0.431T1/3

ただし、Kh0≧0.16

0.l≦T≦l.1

Kh0＝0.2

1.1＜T Kh0＝0.213T-2/3

Ⅱ種

T＜0.2

Kh0＝0.427T1/3


0.2≦T≦1.3

Kh0＝0.25

1.3＜T Kh0＝0.298T-2/3

Ⅲ種

T＜0.34

Kh0＝0.430T1/3


0.34≦T≦1.5

Kh0＝0.3

1.5＜T Kh0＝0.393T-2/3

図-2.2.1 レベル1地震動の設計水平震度の標準値(表-2.2.10を図化)

詳細は、「5.2 設計水平震度」を参照

表-2.2.11 レベル2地震動の設計水平震度の標準値（タイプⅠ）詳細は、「5.2 設計水平震度」を参照

地盤種別固有周期T（s)に対するKhc0の値

Ⅰ種 T≦1.4

Khc0 ＝0.7

1.4＜T

Khc0＝0.876T-2/3

Ⅱ種

T＜0.18

Khc0＝1.51T 1/3

ただし、Khc0≧0.7

0.18≦T≦1.6

Khc0＝0.85

1.6＜T

Khc0＝1.16T-2/3

Ⅲ種

T＜0.29

Khc0＝1.51T 1/3


0.29≦T≦2.0

Khc0＝1.0

2.0＜T

Khc0＝1.59T-2/3

表-2.2.12 レベル2地震動の設計水平震度の標準値（タイプⅡ）詳細は、「5.2 設計水平震度」を参照


Ⅰ種 T＜0.3

Khc0＝4.46 T 2/3

0.3≦T≦0.7 Khc0 ＝2.0

0.7＜T

Khc0＝1.24T -4/3

Ⅱ種 T＜0.4

Khc0＝3.22T 2/3

0.4≦T≦1.2

Khc0＝1.75

1.2＜T

Khc0＝2.23T -4/3

Ⅲ種 T＜0.5

Khc0＝2.38T 2/3

0.5≦T≦1.5

Khc0＝1.50

1.5＜T

Khc0＝2.57T -4/3


31

図-2.2.2 レベル2地震動の設計水平震度の標準値(表-2.2.11、表-2.2.12を図化)


図-2.2.3 設計用速度応答スペクトル（レベル1地震動) 図-2.2.4 設計用速度応答スペクトル（レベル2地震動)



32

以上、各工種の地震動を以下に整理して示す。

表-2.2.13 各施設の設計地震動一覧表

施設耐震設計に用いるレベル１地震動耐震設計に用いるレベル２地震動

①農道橋

引用・参考文献：「道路橋示方書・同解

説 Ⅴ耐震設計編」（平成14年3月）

小規模

農道橋【重要度区分がBのため、レベル１地震動のみ対象】

農道橋【タイプⅠ】

【タイプⅡ】

引用・参考文献：「道路橋示方書・同解説Ⅴ耐震設計

編」（平成24年3月）

②水路橋水管橋【タイプⅠ】【タイプⅡ】

PCファームポンドはタイプⅠのみを対象とする。

RCファームポンド及びポンプ場は地盤種別によらず設計水平震

度の標準値0.7（タイプⅠ）とする。

引用・参考文献：「道路橋示方書・同解説 Ⅴ耐震設計編」（平成

14年3月）

③頭首工


⑪ポンプ場

（吸込、吐出水槽）


引用・参考文献：「水道施設耐震工法

指針・解説」（平成21年7月)

レベル2地震動の速度応答につい

ては、左図のとおり2種類のスペク

トル(最大で、それぞれ70cm/s、

100cm/s)を上限値、下限値として

与えており、その範囲で施設の重

要度に応じた値を与える。

引用・参考文献：

「水道施設耐震工法指針・解説」（平成21年7月)

⑨暗渠

（ボックスカルバート）

④擁壁

⑤開水路

設計水平震度

・Ⅰ種地盤 0.12

・Ⅱ種地盤 0.15

・Ⅲ種地盤 0.18

引用・参考文献：「道路土工擁壁工指

針」（平成24年7月）に準拠

設計水平震度

・Ⅰ種地盤 0.16

・Ⅱ種地盤 0.20

・Ⅲ種地盤 0.24

引用・参考文献：「道路土工擁壁工指針」（平成24年7月）

に準拠

⑩杭基礎上部構造に応じた地震力を設定上部構造に応じた地震力を設定

⑦ため池地域区分と堤体の型式に応じて設定

（0.10～0.15）検討対象地域で想定される地震動

Ⅰ種地盤Ⅱ種地盤Ⅲ種地盤

設計

水平

震度

の標

準値

Kh0

固有周期 T (s)

0.4

0.2

0.1

0.1 1 5

設計

水平

震度

の標

準値

Khc0

1

0.1

2

0.1 1 5固有周期 T (s)

Ⅰ種地盤Ⅱ種地盤Ⅲ種地盤

固有周期 T (s)

設計

水平

震度

の標

準値

Kh0

1 50.1

1

2

0.5Ⅰ種地盤Ⅱ種地盤Ⅲ種地盤

Ⅰ種地盤Ⅱ種地盤Ⅲ種地盤設

計水

平震

度の

標準

値K

h0

固有周期 T (s)0.1 1 5

2

1

0.5

Ⅰ種地盤Ⅱ種地盤Ⅲ種地盤設

計水

平震

度の

標準

値K

h0

固有周期 T (s)0.1 1 5

2

1

0.5

表層地盤の固有周期 T(s)

速度

応答

cm/s

単位

震度

当た

り

100

100.1 101

(0.1,17.5)

(0.25,57)

(0.5,80)

表層地盤の固有周期 (TG)(s)

1000

100

10

基盤

地震

動の

速度

応答

(S’

v)(c

m/s)

1100.1 51

【タイプⅡ】

(6)(8)

(0.7,70)

(0.7,100)


33

〔参考1〕 Ⅰ種地盤：良好な洪積地盤及び岩盤

Ⅱ種地盤： Ⅰ種地盤及びⅢ種地盤のいずれにも属さない洪積地盤及び沖積地盤

Ⅲ種地盤：沖積地盤のうち、軟弱地盤

〔参考2〕本表に示した設計水平震度は、構造物の耐震設計に用いる値。液状化の検討で用い

る設計水平震度の値は、[第6章表-6.6.1]を参照されたい。

(4)その他

1)対象施設の位置における想定地震や地盤特性を考慮したレベル2地震動の設定方法

地震動の強さは、震源の特性、伝播経路の特性及び対象地点周辺の地盤特性に依存する。また、

構造物の地震応答は入力地震動の振幅の大小だけでなく、周期成分によっても大きく変化する。

レベル2地震動は、これらの諸特性を適切に反映したものであることが望ましい。

近年では、中央防災会議や地震調査研究推進本部、地方自治体等による各地域の想定地震動の

公開や、強震観測網の整備等、地震動に関する情報の公開、提供が広く行われている。そのため、

土地改良施設の耐震設計においても、検討する地域が地震防災対策強化地域等に指定されている

場合や、検討する地域の防災計画との整合を図る必要性がある場合、他の構造物群との整合を図

る必要性がある場合等の状況に応じて、これらの地震動の適用を検討するものとする。

表-2.2.14に、対象施設の位置における想定地震や地盤特性を考慮したレベル2地震動の設定方

法を示す。

なお、上記の方法により設定した設計地震動が、表-2.2.2～表-2.2.9に示す地震動を下回る場

合には、日本国内には存在が明らかとなっていない活断層が存在することを考慮し、適切に対応

する。

本手法を適用する場合には、地震の履歴や活断層、地盤構造など関連分野で利用可能な知識や

資料を大限に活用することが必要である。その際は、有識者への諮問の上、慎重に検討を進め

ることが望ましい。

また、これらの地震動を検討する際は、単一の方法を用いるだけでなく、複数の方法を相互に

比較検討することが重要である。


34

表-2.2.14 対象施設の位置における想定地震や地盤特性を考慮したレベル2地震動の設定方法 *1

設定方法静的解析に用いる設計地震動動的解析に用いる設計地震動

方法1 震源断層を想定した地

震動評価を行い、対象地

点での地震動を使用す

る。

地震動評価結果の地表面、工

学的基盤面の応答スペクトル

を用いる。

地震動評価結果の地表面、工学

的基盤面の時刻歴加速度波形、

又は応答スペクトルを用いる。

方法2 中央防災会議や地域防

災計画等の予測地震動

を使用する。

想定地震動の地表面、工学的

基盤面の応答スペクトルを用

いる。

想定地震動の地表面、工学的基

盤面の時刻歴加速度波形を用

いる。

方法3 当該地点と同様な地盤

条件（地盤種別）等の地

表面における強震記録

の中で、震度6強～震度7

の記録を用いる。*2

強震記録の応答スペクトルを

用いる。

強震記録の時刻歴加速度波形

を用いる。

*1 水道施設耐震工法指針(日本水道協会)2009年（平成21年）をもとに作成。

*2 方法3における強震記録選定の際は、対象地域における想定地震と同様の地震であることや震源からの距離も考慮することが

望ましい。


35

2)具体的な設定方法

上記の地震動の具体的な設定方法の例を以下に示す。

a.方法1

方法1は、震源断層を想定した地震動評価による当該地点での地震動を使用する方法である。

この方法による地震動の評価方法は、「①経験的評価法」、「②半経験的評価法」及び「③理論的方

法」、「④ハイブリット法」等がある。各方法について、下表に概要を示す。

表-2.2.15 主な地震動予測手法の比較 ⅵ)

評価手法地震動評価手法の特徴利点○

欠点×

諸特性の扱い

震源伝播サイト

経験的方法

多数の地震観測記録を統計的に処理

して求められた回帰モデルを用いて

予測する手法。地動大値やスペクト

ル、波形の経時特性など対象ごとに回

帰モデルを作成する。

○観測値の平均的特性を反

映した予測値が得られる。

×断層の破壊過程やサイト

固有の特性を反映すること

は難しい。

統計統計統計

半経験的方法

経験的グリーン関数

予測地点で得られた中小地震観測記

録を粟素波とし、断層の破壊過程に基

づいてこれを多数重ね合わせて大地

震時の地震動を評価する手法。

○断層の破壊過程とサイト

固有の特性を反映した予測

が可能。

×観測記録がないと評価で

きない。

理論と観測観測観測又は

理論

統計的グリーン関数

多数の地震観測記録を処理して求め

られた平均的特性を有する要素波を

作成し、断層の破壊過程に基づいてこ

れを多数重ね合わせて大地震時の地

震動を評価する手法。地盤増幅特性は

別途考慮する。

○断層観測記録がなくても

評価可能、震源の破壊過程

を反映した予測が可能。

×サイト特性のうち盆地の

影響の評価が難しい。

理論と統計統計理論又は

統計

理論的方法

理論に基づいて震源特性を求め、地震

波の伝播特性と表層地盤の増幅特性

を弾性波動飴により理論的に計算し

評価する手法。表層のサイト特性は経

験的に求めたものを利用することも

可能。

○断層の破壊過程および盆

地の影響を反映したやや長

周期城の地震動を精度良く

予測可能。

×多くの情報が必要。短周

期帯域での地震動の評価は

困難。

理論理論

理論又は

統計

ハイブリッド法

長周期帯域は理論的方法、短周期帯域

は半経験的方法で求め、それらを合成

する手法。それぞれの寄与は中間的な

周期(=マッチング周期)でフィルター

して足し合わせる。

まずハイブリッド要素波を作って半

経験的方法で重ね合わせる方法とそ

れぞれの予測波を作って後に合成

する方法がある。

○それぞれの手法に適した

周期帝城を利用した広周期

帝城の強震動予測が行え

る。

×マッチング周期の選択が

重要。

理論（長）

＋

観測又は

統計（短）

理論（長）

＋

観測又は

統計（短）

理論又は

総計（長）

＋

観測又は

理論又は

統計（短）


36

b.方法2

方法2は、中央防災会議の想定地震動*ⅳ)、地震調査推進研究本部による地震動予測地図*Ⅴ)、県・

市が策定している地域防災計画の想定地震動を用いる方法である。なお、これらの想定地震は、

調査、研究の進展に伴って随時更新されるため、使用する際には、新のデータを照会するなど、

留意が必要である。

図-2.2.5 東南海+南海地震の強震度波形計算による震度分布図 ⅳ)

図-2.2.6 震源断層を特定した地震動予測地図の例ⅴ)


37

c.方法 3

方法3は、当該地点と同様な地盤条件（地盤種別）の地表面における強震記録の中で、震度6強

～震度7の強震記録から設計地震動に用いる地震波形を選定する。なお、波形選定の際は、地盤

種別が同様であることだけではなく、対象地域における想定地震と同様の地震であることや震源

からの距離も考慮することが望ましい。

地盤種別に応じた強震記録の例が、水道施設耐震施設工法指針・解説（2009（平成21年））に

示されている。

引用・参考文献 ⅰ）（社）日本鋼構造協会：鋼橋の耐震・制震設計ガイドライン、技報堂出版、2006.

ⅱ）（財）日本規格協会：ISO23469（英和対訳版）構造物の設計の基本―地盤基礎構造物の設計に用いる地震作用、2005.

ⅲ）（社）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説、2009.

ⅳ）例えば、中央防災会議「東南海、南海地震等に関する専門委員会（第16回）」：東南海、南海地震に関する報告（案）、2003.12

ⅴ) 地震調査研究推進本部地震調査委員会：全国地震動予測地図2010年版、2010.5.

ⅵ) 日本建築学会：地盤震動現象と理論、2005.

2.3 施設の重要度区分

土地改良施設の耐震設計を行うに当たっては、水利システム等の特性を踏まえ、以下に挙げ

る2つの事項を総合的に判断して施設の重要度区分を設定する。

(1)被災による二次災害に与える影響

(2)被災による本来の機能に与える影響

[解説]

施設の重要度区分は、(1)及び(2)への影響の大きさを総合的に判断し、設定する。

(1) 被災による二次災害に与える影響は、土地改良施設が崩壊することによる第三者への影響で

特に人命・財産やライフラインなどへの被害

(2) 被災による本来機能に与える影響は、次のa.～c.の事項をもとに、地域の生産活動への被

害

a．代替施設の有無

b．基幹施設としての重要度

c．復旧の難易度

重要度区分は、ＡＡ、Ａ、Ｂ、Ｃの4種類とし、その基本的な考え方は以下のとおりである。

ＡＡ種：影響が極めて大きい施設

Ａ種：影響が大きい施設

Ｂ種：影響がある施設

Ｃ種：ＡＡ、Ａ、Ｂ種以外（影響が軽微な施設）

なお、施設ごとの重要度区分については、３種類に分類することを標準とする。

各施設に適用する標準的な重要度区分を表-2.3.1に示す。なお、本表でＡ種以下を標準的な区分とし

て示している施設について、地域の実情等を考慮してＡＡ種に設定することを妨げるものではな

い。


38

代替施設の有無は、バイパス水路の有無や他の関連施設からの供給が可能かどうか、基幹施設

としての重要度は、水利システムの中で上流に位置するかどうかなどの判断を行う。また、復旧

の難易度は、復旧工事の施工性の難易度を示し、例えば、鉄道、河川、幹線道路等の横断部、宅

地などの隣接部や構造物の埋設が深い場合などに難易度が高くなると考えられる。

表-2.3.1 各施設に適用する標準的な重要度区分一覧

施設名重要度区分備考

AA種 A種 B種 C種

①農道橋 ○ ○ ○

②水路橋・水管橋 ○ ○ ○

③頭首工 ○ ○ ○

④擁壁 ○ ○ ○

⑤開水路 ○ ○ ○

⑥ファームポンド RC構造 ○ ○ ○

PC構造 ○ ○ ○

⑦ため池 ○ ○ ○

⑧パイプライン ○ ○ ○

⑨暗渠

(ボックスカルバート) ○ ○ ○

⑩杭基礎 ○ ○ ○ ○ 上部構造の重要度に

合わせる

⑪ポンプ場

(吸込、吐出し水槽) ○ ○ ○

* 橋梁、頭首工、ため池、杭基礎については、その機能、構造特性から被災時の二次災害及び本来の機能に与える影響が特に

高いと考えられることから、より高い耐震性能（次節参照）の区分を設けるため、AA種の適用を標準とした。

[施設別適用区分]

(1)①農道橋

表-2.3.2 ①農道橋（鉄筋コンクリート）の重要度区分

区分内容

重要度区分AA種次の①～③のいずれかに該当する施設。

①施設周辺の人命・財産やライフラインへの影響が極めて大きい施設。

②地域防災計画によって避難路に指定されている道路など、避難・救護活動への影響

が極めて大きい施設。

③地域の経済活動や生活機能への影響が極めて大きい施設。

重要度区分A種基幹的農道で被災による影響が大きい施設。

重要度区分B種小規模農道橋

備考）

1）上記内容は、「土地改良施設耐震設計の手引き」に準じている。

2）土地改良事業計画設計指針「農道」では、以下のように記述されている。

・小規模農道橋以外：道路橋示方書に準じる。

・小規模農道橋（橋脚）：重要度補正係数を0.8として重要度を表している。


39

(2)②水路橋及び水管橋

表-2.3.3 ②水路橋及び水管橋の重要度区分

区分内容判断する上での参考指標(例)

重要度区分 A種次の①～③のいずれかに該当

する施設

①水利施設の大きさ

供給される用排水の中断あ

るいは減量が地域の住民生

活及び経済活動・生産活動

に与える影響の度合い。

・水路組織の中で施設規模が極めて大きく、かつ、被

災した際にライフラインとしての用水供給、ひいて

は住民生活への影響や地域の経済活動に著しい支障

を来す場合。

②被災による二次災害危険度

水路施設が被災することに

より第三者への被害で、特

に人命・財産やライフライ

ンなどへの影響。

・水路施設に隣接して家屋、避難場所、公道、鉄道、

各種ライフライン等の重要公共施設があり、水路の

破損によって直接被害を生じる場合や、水路の破損

による流出水が大量にこれらの場所に流入又は湛水

し、人命又は社会経済に重大な影響を及ぼすおそれ

がある場合。

③応急復旧の難易度

水路組織が被災した場合に

直ちに実施すべき応急復

旧・代替のための現場作業の

難易度。

・応急復旧のための作業が極めて困難、又は長期期間

を要する場合

例)宅地などの隣接部や構造物の埋設が深い場合な

どに復旧の難易度が高くなると考えられる。

重要度区分 B種 ①施設規模の大きさ

同上

・施設規模が大きく、かつ、被災した場合にライフラ

インとしての用水供給、ひいては住民生活への影響

や地域の農業・経済活動に相当の支障を来す場合で

A種以外のもの


同上

・水路施設に隣接して家屋、避難場所、又は重要公共

施設があり、水路の破損による流出水がこれらの場

所に流入又は湛水し、人命に重大な影響はないもの

の、社会経済的に多大な影響を及ぼすおそれがある

場合。


同上

・応急復旧のための作業に比較的長時間を要する場合。

重要度区分 C種 ①施設規模の大きさ

同上

・A種及びB種に該当しない場合

②は、特に二次被害危険度が認められない場合。

③は、応急復旧のための作業が容易で短期間で実施

できる場合。


同上


同上

備考）

1)上記内容は、土地改良事業計画設計基準「水路工」に準じている。


40

(3)③頭首工

表-2.3.4 ③頭首工の重要度区分


重要度区分 AA 種次の①～③のいずれかに該当

する施設

①被災により治水上重大な影

響を及ぼす施設。

・洪水ハザードマップによる被害想定区域等の状況

・河川整備計画等に基づく堤防の改修状況

②被災により利用上重大な影

響を及ぼす施設｡

・生活用水や工業用水の利水状況

・上部工を一般道路1)として供用の有無

・施設規模

(例えば、支配面積がおおむね5,000(畑2,000)ha 以上

2）の施設。)

・被災により施設の機能復旧まで要する時間（砂防指

定地域等)

③被災により災害リスク管理

上重大な影響を及ぼす施設。

・上部工が地域防災計画上の位置付け

重要度区分 A種 AA種、B種以外の施設。

重要度区分 B種地震による被災の可能性が小

さく、また、被災した場合で

も治水上の影響が極めて小さ

いと考えられるもの｡

・固定堰や床止工等3)。

・山間狭窄部や平野部において背後地盤が高い箇所4)

に設置された取水堰を設けない自然取入れ方式の取

入口。

・渓流取水工等。

備考)

1)一般道路とは、道路法第3条の適用を受ける道路(高速自動車国道、一般国道、都道府県道及び

市町村道)をいう。

2)支配面積5,000(畑2,000)ha 以上は、一つの例示として示しているものであることから、地区

の状況に応じて勘案する。

3)「河川構造物の耐震性能照査指針(案)｣(国土交通省河川局治水課)では、固定堰及び床止工等

については適用外と考えられている。

4)「山間狭窄部」は、当該地点に堤防を設ける必要のない所であり、しかも工作物の設置によっ

て洪水の流下が妨げられても、その上流部に治水上の支障を及ぼさない所という概念である。

また、「平野部において背後地盤が高い箇所」は、一連区間において堤防を設ける必要がな

く、しかも工作物の設置によって洪水の流下が妨げられても、その上流部に治水上の支障を

及ぼさないことから山間狭窄部と同じ取扱いとしたものである｡

5)上記内容は、土地改良事業計画設計基準「頭首工」に準じている。


41

(4)④擁壁（農道）

表-2.3.5 ④擁壁（農道）の重要度区分

区分内容

重要度区分 A 種復旧困難で、きわめて重大な２次災害を起こす可能性があるもの

重要度区分 B種 A種、C種以外

重要度区分 C種高さH=8m以下で、重要度は低く、かつ復旧が容易なもの

備考)

1）上記内容は、土地改良事業計画設計基準「農道」に準じている。


42

(5) ④擁壁（水路）、⑤開水路（水路擁壁含む）

表-2.3.6 ④擁壁(水路)、⑤開水路（水路擁壁含む）の重要度区分



する施設







災した際にライフラインとしての用水供給、ひいて

は住民生活への影響や地域の経済活動に著しい支障

を来す場合。







各種ライフライン等の重要公共施設があり、が水路

の破損によって直接被害を生じる場合や、水路の破

損による流出水が大量にこれらの場所に流入、又は

湛水し、人命又は社会経済に重大な影響を及ぼすお

それがある場合。





難易度。


を要する場合




同上

・施設規模が大きく、かつ被災した場合にライフライ

ンとしての用水供給、ひいては住民生活への影響や

地域の農業・経済活動に相当の支障をきたす場合で

A種以外のもの


同上





場合。


同上



同上




できる場合。


同上


同上

備考)

1）上記内容は、土地改良事業計画設計基準「水路工」に準じている。


43

(6)⑥ファームポンド（PC構造・RC構造）

表-2.3.7 ⑥ファームポンド(PC構造・RC構造)の重要度区分

[ファームポンド(PC構造)]

区分内容

重要度区分 A 種重要度 C 種以外(重要度 C 種以外はレベル1及びレベル2地震動について耐震設計を行

うため、重要度 A 種か B 種の区分は行わない)。

重要度区分 B種

重要度区分 C種底版上面からの壁高が3m以下かつ有効容量が500m3以下の施設。

[ファームポンド(RC構造)]

区分内容

重要度区分 A 種地上高が5mを超える地上式の擁壁式。

重要度区分 B種底版上面からの壁高が3m を超える、又は有効容量が500m3を超える地上高が5m 以下

の地上式の擁壁式。底版上面からの壁高が3m を超える、又は有効容量が500m3を超え

る掘込式の擁壁式。

重要度区分 C種底版上面からの壁高が3m 以下であり、かつ有効容量が500m3以下の施設｡地下式及び

掘込式で擁壁式ではない施設。

備考)

1）上記内容は、土地改良事業設計指針「ファームポンド」に準じている。

H ：壁高

h ：地表面からの突出高

Df ：地表面からの根入れ深さ

図-2.3.1 「ファームポンド」の耐震設計のフロー図

(土地改良事業設計指針「ファームポンド」(平成 2 年))より

＊（）は本手引きで付記し、重要度Ａ種、Ｂ種、Ｃ種を示している。

START

H≦３m

かつ

V≦500m3

PC 構造 or

RC 構造

地上式掘込式地下式

擁壁式

RCタンク

擁壁式

RCタンク RCタンク

h＞Df 又は

Df＜２m

h≦Df かつ

Df≧２m

――

擁壁式

h＞５m

レベル１及びレベル２

地震動とも行うレベル１地震動のみ行う

レベル１及びレベル２

地震動とも行わない

YES（C）

NO

PC 構造

RC 構造

YES（A）

YES（B） NO（B）

NO（C）

（C）


44

(7)⑦ため池

表-2.3.8 ⑦ため池の重要度区分

区分内容

重要度区分 AA種

次の①又は②のいずれかに該当する施設

①堤体下流に主要道路、鉄道、住宅地等があり、施設周辺の人命・財産やライフライ

ンへの影響が極めて大きい施設

②地域防災計画によって避難路に指定されている道路に隣接するなど、避難・救護活

動への影響が極めて大きい施設

重要度区分 A種被災による影響が極めて大きい施設

重要度区分 B種 AA種、A種以外の施設

備考)

1）なお、ため池は、地域ごとに様々な配置条件や形状等があることから、明確な指標を定義付

けすることは困難であるが、例えば、南海トラフの巨大地震モデル検討会(中央防災会議)の

推計震度が震度6弱以上と想定されている地域の中で、下流への影響が大きく(貯水量が10万

m3以上)、地震の増幅度が大きい(堤高が10m 以上)ため池のうち強度低下が起きやすい(堤体材

料や基礎地盤が砂質土)ものは、重要度区分 AA 種に適用される可能性が高いので、被災によ

る影響について十分な調査が必要である。

2）上記内容は、土地改良事業設計指針「ため池整備」に準じている。


45

(8)⑧パイプライン

表-2.3.9 ⑧パイプラインの重要度区分


重要度区分 A 種次の①～③のいずれかに該当

する施設

①利水施設としての規模

供給される用水の中断又は

減量が地域の生活機能及び

経済活動・生産活動に与え

る影響の度合い。

・水路システムの中で上流に位置し、施設規模が極め

て大きく、かつ、被災した場合にライフラインとし

ての水供給、ひいては地域の生活機能や経済活動・

生産活動に著しい支障を来す場合

例) 基幹水利施設(水田用水・上工水等)として、流

量 5m3/s 以上、管径でφ2000(V=1.5～2.0m/s程度を想定)以上1)など。また、バイパス水路の

有無や、関連施設からの供給(代替施設)の可能

性など地区の状況に応じて勘案する。

② 被災による二次災害危険

度

パイプライン施設が被災す

ることによる第三者への被

害で、特に人命・財産やラ

イフラインなどへの影響を

判断する。

・パイプライン施設に近隣して家屋、避難場所、公道、

鉄道、ライフライン等重要公共施設があり、水路の

損壊による流出水が大量にこれらの場所に流入、又

は湛水し、人命又は社会経済的に重大な影響を及ぼ

すおそれがある場合

③ 応急復旧の難易度

パイプライン施設が被災し

た場合に直ちに実施すべき

応急復旧のための現場作業

の難易度

・応急復旧のための作業が極めて困難、又は長時間を

要する場合

例) 宅地などの隣接部や構造物の埋設が深い場合な

どに難易度が高くなると考えられる。

重要度区分 B種 ①利水施設としての規模

同上

・施設規模が極めて大きく、かつ、被災した場合にラ

イフラインとしての水供給、ひいては地域の生活機

能や経済活動・生産活動に相当の支障を来す場合で、

A 種以外のもの


同上

・パイプライン施設に近接して家屋、避難場所、又は

重要公共施設があり、水路の損壊による流出水がこ

れらの場所に流入または湛水し、人命に重大な影響

はないものの、社会経済的に多大な影響を及ぼすお

それがある場合


同上

・応急復旧のための作業に比較的長時間を要する場合

重要度区分 C種 ①利水施設としての規模

同上

・A 種、B 種に該当しない場合

②の例) 水路施設が甚大な被害を受けた場合でも付

近の原野、水田等が浸水する程度で、社会

経済的な影響が軽微な場合。

③の例) 応急復旧のための作業が容易で、短期間で

実施できる場合。


同上


同上

備考)

1）水田用水における流量5m3/s 以上、管径でφ2000（V=1.5～2.0m/s 程度を想定）以上は、一つ

の例示として示しているものであることから、地区の状況に応じて勘案する。

2）上記内容は、土地改良事業計画基準設計「パイプライン」に準じている。


46

(9)⑨暗渠（ボックスカルバート）

表-2.3.10 ⑨暗渠（ボックスカルバート）の重要度区分



する施設







災した際にライフライン、用水供給、ひいては住民

生活への影響や地域の経済活動に著しい支障を来た

す場合。







各種ライフライン等の重要公共施設が水路の破損に

よって直接被害を生じる場合や、水路の破損による

流出水が大量にこれらの場所に流入又は湛水し、人

命又は社会経済に重大な影響を及ぼすおそれがある

場合。





難易度。


を要する場合




同上

・施設規模が大きく、かつ、被災した場合にライフラ

インとしての用水供給、ひいては住民生活への影響

や地域の農業・経済活動に相当の支障を来す場合でA

種以外のもの


同上





場合。


同上



同上




できる場合。


同上


同上

備考)

1）上記内容は、土地改良事業計画基準「水路工」に準じている。


47

(10)⑩杭基礎

表-2.3.11 ⑩杭基礎の重要度区分

区分内容

重要度区分 AA 種上部構造物の重要度がAA種及びA種である施設

重要度区分 B種上部構造物の重要度がB種である施設

重要度区分 C種上部構造物の重要度がC種である施設

備考)

1）上記内容は、「土地改良施設耐震設計の手引き」に準じている。

(11)⑪ポンプ場（吸込・吐出し水槽）

表-2.3.12 ⑪ポンプ場の重要度区分

区分内容

重要度区分 A 種

B種に該当し、かつ、次の①又は②のいずれかに該当するもの。

①ポンプ場の災害により、地域住民の人命・財産やライフラインに重大な影響を及ぼ

すもの。

②施設の復旧が困難で、被災により地域の経済活動や生活機能に重大な影響を及ぼす

もの。

重要度区分 B種建屋と上下一体構造となる場合、又は地表面からの突出部分が5mを超える揚合。

重要度区分 C種 A種及びB種に該当しないもの。

備考)

1）上記内容は、土地改良事業計画基準「ポンプ場」に準じている。

図-2.3.2 吸込・吐出し水槽の耐震設計

(土地改良事業計画設計基準設計「ポンプ場」(平成 18 年))より


48

2.4 保持すべき耐震性能

土地改良施設の耐震性能は、次のとおりとする。

(1) 健全性を損なわない

地震によって施設としての健全性を損なわない性能

(2) 限定された損傷にとどめる

地震による損傷が限定的なものにとどまり、施設としての機能の回復を速やかに行い

得る性能

(3) 致命的な損傷を防止する

地震による損傷が施設として致命的とならない性能

土地改良施設は、レベル1地震動、レベル2地震動と施設の重要度の組合せに対して、次

の耐震性能を保持することを基本とする。

(1) レベル1地震動に対しては、重要度区分AA種、A種、B種の施設について「健全性を損

なわない」性能を保持する。

(2) レベル2地震動に対しては、重要度区分AA種の施設について「限定された損傷にとど

める」性能を保持し、重要度区分A種の施設について「致命的な損傷を防止する」性能

を保持する。

[解説]

(1) 土地改良施設の耐震性能としては、地震時の使用性、復旧性、安全性を勘案し、条文に規定す

る3段階の性能を設定する。

「健全性を損なわない」は、地震により施設の供用時に要求される性能を損なわない耐震性能で

ある。「限定された損傷にとどめる」は、地震時の損傷が軽微にとどまり、施設機能の維持と早

期回復が可能な耐震性能である。「致命的な損傷を防止する」は、地震に対して、施設の崩壊を

防止し、人命の安全等を確保する耐震性能である。

(2) 地震動と重要度の組合わせに対し、目標とすべき耐震性能の基本的な水準を表-2.4.1に示す。

表-2.4.1 重要度区分及び地震動レベルと耐震性能

地震動レベル

重要度区分レベル1地震動レベル2地震動

ＡＡ種

耐震性能健全性を損なわない。限定された損傷にとどめる。

耐震設計の

実施の有無耐震設計を行う。耐震設計を行う。

Ａ種

耐震性能健全性を損なわない。致命的な損傷を防止する。

耐震設計の

実施の有無耐震設計を行う。耐震設計を行う。

Ｂ種

耐震性能健全性を損なわない。耐震性能を設定しない。

耐震設計の

実施の有無耐震設計を行う。耐震設計を行わない。

Ｃ種

耐震性能耐震性能を設定しない。耐震性能を設定しない。

耐震設計の

実施の有無耐震設計を行わない。耐震設計を行わない。

注1）Ａ種のため池のレベル２地震動に対する耐震性能は設定しない。

注2）Ｂ種のため池については、液状化の検討を行わない。

注3）Ａ種の杭基礎のレベル２地震動に対する耐震性能は「限定的な損傷にとどめる」とする。


49

ｱ) 重要度AA種の構造物には、レベル1、レベル2地震動（タイプⅠ及びタイプⅡ）の2段階の耐

震設計を実施する。このとき、レベル2地震動に対して保持すべき耐震性能は、「限定された

損傷にとどめる」とする。また、重要度AA種のため池については、上記性能照査のほか、液

状化対策工の評価を行う。

ｲ) 重要度A種の構造物で、レベル2地震動のタイプⅠ、タイプⅡの適用は以下のとおりとなる。

a.橋梁（農道橋、水路橋、水管橋）の鉄筋コンクリート橋脚及び頭首工の堰柱及びゲート以外

レベル2地震動のタイプＩ（プレート境界型）、タイプⅡ（内陸直下型）の両者

b．ファームポンド（PC、RC）、ポンプ場（吸込水槽吐出し水槽）

レベル2地震動のタイプＩ（プレート境界型）

c．パイプライン、暗渠（ボックスカルバート）

レベル2地震動のタイプⅡ（内陸直下型）

ｳ) 設計指針「ため池整備」では、重要度A種のため池は、レベル2地震動に対して耐震設計を行

わないこととしている。レベル1地震動に対する性能は、「健全性を損なわない」としている。

ｴ) 設計基準「水路工」では、重要度A種の擁壁・開水路については、レベル2地震動に対する性

能を「健全性を損なわない」とした場合は、「許容応力度による照査を防げない」としている。

ｵ) 重要度B種、C種の場合、レベル2地震動に対して耐震設計を行わないこととしている。

ｶ) パイプラインの場合、重要度C種は耐震設計を実施せず、重要度B種はシステムとしての代替

性や可とう継手、緊急遮断弁等の対策工によって耐震対策を行うことにより耐震設計を省略す

ることができる。

(3) 土地改良施設は、一般に様々な要素から構成される。特に、頭首工やポンプ場などの複合的

な施設においては、施設全体としての重要度区分に応じた、必要となる施設全体の耐震性能を

満足するため、構成要素ごとの耐震性能を設定する必要がある。本指針では、施設の構成要素

ごとの耐震性能の区分の設定例として、設計基準「頭首工」の記載例を以下に示す。

[頭首工における保持すべき耐震性能と耐震性能照査方法]

頭首工が保持すべき耐震性能は、頭首工の重要度区分に応じた耐震性能を確保するため、表

-2.4.2～表-2.4.4の構成要素ごとに耐震性能照査を行うことを基本とする。

なお、構成要素ごとの耐震性能照査の考え方は次のとおりである。

a.堰柱及びゲート以外の各構成要素については、構造特性や経済性などを考慮して、原則として

レベル2地震時の耐震設計を行わなくてもよい。

b.エプロンは、通常平板状の構造となり、地震時慣性力が問題になることはないので、揚圧力に

対する安定性の照査のみを行い、耐震設計は行わなくてもよい。


50

(a)重要度AA種の頭首工

施設の耐震性能レベル1地震動 ― 健全性を損なわない

レベル2地震動 ― 限定的された損傷にとどめる

構成要素ごとの耐震性能照査

表-2.4.2 構成要素ごとの耐震性能照査項目

構成要素レベル1地震動

(健全性を損なわない)

レベル2地震動 (限定された損傷にとどめる)

1 取入口・魚道・沈砂池・護岸 ○ ―

2 固定堰 ○ ―

3 堰柱 ○ ○

4 ゲート ○ ○

5 エプロン ― ―

注) ゲートでいう「限定された損傷に留める」とは、ゲートの開閉機能に支障をきたさない程度の損傷に留めることをいう。

(b)重要度A種の頭首工


レベル2地震動 ― 致命的な損傷を防止する




(健全性を損なわない) レベル2地震動

(致命的な損傷を防止する)

1 取入口・魚道・沈砂池・護岸 ○ ―

2 固定堰 ○ ―

3 堰柱 ○ ○

4 ゲート ○ ○*


* ゲートの耐震性能は「限定された損傷に留める」とする。

注) ゲートでいう「限定された損傷に留める」とは、ゲートの開閉機能に支障をきたさない程度の損傷に留めることをいう。

(c)重要度B種の頭首工


レベル2地震動 ― 耐震設計を行わない





(耐震設計を行わない)

1 取入口・魚道・沈砂池・護岸 ― ―

2 固定堰 ○ ―

3 堰柱 ○ ―

4 ゲート ○ ―


表の凡例

○：耐震設計を行う

―：耐震設計を行わない


51

頭首工の設定例を参考とし、ポンプ場の構成要素と保持すべき耐震性能の設定例を以下に示す。

ポンプ場の構成要素は、「農業水利機能保全の手引き」（平成19年）参考資料をもとに設定した。

[ポンプ場の構成要素と保持すべき耐震性能の設定例]

(a)重要度A種のポンプ場


レベル2地震動 ― 致命的な損傷を防止する





(致命的な損傷を防止する)

1 吸込、吐出し水槽 ○ ○

2 取水口1) ○ ―

3 導水路1) ○ ―

4 ポンプ設備ポンプ設備の耐震設計は、

設計基準「ポンプ場」に準拠して、別途する。

5 建屋建屋の耐震設計は、関連する法規等に準ずる

6 送水路1) ○ ―

7 吐出し樋門（樋管を含む）1) ○ ―

注1) 取水口、導水路、送水路、吐出し樋門（樋管を含む）は、頭首工の設定を参考に設定。ただし、河川協議等により

レベル2耐震設計の必要が生じる場合がある。

(b)重要度B種のポンプ場








1 吸込、吐出し水槽 ○ ―

2 取水口1) ○ ―

3 導水路1) ○ ―

4 ポンプ設備ポンプ設備の耐震設計は、


5 建屋建屋の耐震設計は、関連する法規等に準ずる

6 送水路1) ○ ―

7 吐出し樋門（樋管を含む）1) ○ ―

表の凡例




52

(c)重要度C種のポンプ場

施設の耐震性能レベル1地震動 ― 耐震設計を行わない





(耐震設計を行わない) レベル2地震動


1 吸込、吐出し水槽 ― ―

2 取水口 ― ―

3 導水路 ― ―

4 ポンプ設備 ― ―

5 建屋ポンプ設備の耐震設計は、


6 送水路建屋の耐震設計は、関連する法規等に準ずる

7 吐出し樋門（樋管を含む） ― ―

表の凡例




53

2.5 部材の限界状態と照査の基本

耐震性能の照査は、目標とする耐震性能を満足するために必要な各構造部材の限界状態を適切

に設定し、設計地震動によって生じる各部材の状態が、限界状態を超えないことを照査すること

により行う。

[解説]

(1) 土地改良施設の各耐震性能に対応する損傷度は、表-2.5.1のとおりである。

表-2.5.1 耐震性能と対応する損傷度

耐震性能損傷度

1．健全性を損なわない。降伏状態を超えるような損傷を生じないこと。（補修不要)

2．限定された損傷にとどめる。

施設の機能の回復をより速やかに行うために、3.の状態より余裕をもった状態に

あること。残留変位が許容以内にあること（橋梁、頭首工の場合)。（場合によ

り、補修必要)

3．致命的な損傷を防止する。主要構造部材が破壊する手前の状態にあること（構造物全体の崩壊も防止する)。

（補修必要）

【鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ部材（曲げ破壊型の場合）】【ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝの場合】

※ 図-2.5.1を参照。

【ため池の場合】

図-2.5.1 施設の損傷状態と耐震性能のイメージ

耐震性能損傷のイメージ備考

健全性を損なわない損傷がない状態 ①までの状態

限定された損傷にとどめる損傷はひび割れ程度 ①～②の状態

致命的な損傷を防止するかぶりコンクリートの剥落、軸方向鉄筋のはらみ出しが顕著になる直前

②～③の状態


54

(2) 耐震設計をより合理的に行うために、構造物全体の耐震性能を確保するための限界状態を構

成部材の重要性に応じて設定する考え方が橋梁や水道の分野で用いられている。

これは、施設の機能や構造上重要な部材については厳しい許容値を設定するが、重要性の劣る

部材については、その限界値を緩和するという考え方であり、特に、既設構造物の耐震診断（第

7章）において、合理的な耐震性能照査を行う際に重要である。

本指針では、各施設の主要構成要素について、耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例を

表 2.5.2～表 2.5.11に示す。

なお、水道耐震指針(2009（平成21年）)では、水槽施設などについて、水密性を要する部材と

要しない部材で性能を区分しているが、本指針では、水道施設と土地改良施設における復旧の緊

急度の違いを考慮し、同区分による損傷度の差はつけていない。

表-2.5.2 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例①

①[農道橋] (橋体及び基礎)

施設（構成要素）の耐震性能と対応する各部材の限界状態

構造部材健全性を損なわない限定された損傷にとどめる致命的な損傷を防止する

橋台力学的特性が弾性域を超

えない限界の状態

力学的特性が弾性域を超




橋脚力学的特性が弾性域を超


損傷の修復を容易に行い

得る限界の状態

橋脚の水平耐力が大きく

低下し始める状態

杭基礎力学的特性が弾性域を超


副次的な塑性化にとどま

る限界の状態


る状態にあること

上部構造力学的特性が弾性域を超






支承部力学的特性が弾性域を超






*1 各限界状態の内容は、「道路橋示方書(平成 14 年)」に準拠。限定された損傷にとどめると致命的な損傷を防止するについ

ては、塑性化（非線形性）を考慮する部材を橋脚とした場合について記載。

*2 「副次的な塑性化にとどまる状態にある」とは、基礎に設計地震力が作用したときに、基礎本体と地盤を考慮した降伏耐

力（構造物ごとの基礎の許容塑性率）以下にすること。

表-2.5.3 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例②

③[頭首工] (堰柱及び基礎）



堰柱本体降伏状態を超えるような

損傷を生じないこと

施設の機能の回復を速や

かに行える状態にあるこ

と

塑性化を考慮する部材に

のみ塑性変形が生じ、その

塑性変形が当該部材の修

復を容易に行い得る状態

にあること

杭基礎降伏状態を超えるような






*1 土地改良事業計画設計基準設計「頭首工」(平成 20 年)をもとに作成


55

表-2.5.4 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例③

⑤[開水路]

(水路本体

及び基礎）



側壁・底版 *2 降伏状態を超えるような

損傷を生じないこと－

部材の耐力又は変位、曲率

等が終局状態より手前の

状態にあること





*1 開水路は、フルーム、コンクリート擁壁水路を対象とする。

*2 開水路の「致命的な損傷を防止する」については、土地改良事業計画設計基準設計「水路工」(平成 25 年)により、限界状

態設計法での照査による場合を設定。

表-2.5.5 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例④

⑥[ﾌｧｰﾑﾎﾟﾝﾄﾞ]

(PC構造本体

及び基礎）



側壁・底版降伏状態を超えるような









*1 手引きをもとに作成

表-2.5.6 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例⑤

⑥[ﾌｧｰﾑﾎﾟﾝﾄﾞ]

(RC構造本体

及び基礎）



側壁・底版降伏状態を超えるような









*1 手引きをもとに設定

表-2.5.7 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例⑥

⑧[ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ]

(継手構造

管路本体）

施設（構成要素）の耐震性能と対応する各部材の限界状態*3

構造部材健全性を損なわない (設計通水量を維持できること)*1

－致命的な損傷を防止する (圧力管路を維持できること)*2

管体降伏状態を超えるような損

傷を生じないこと－

降伏状態を超えるような


継手継手の抜出し及び屈曲角が

許容値以内に収まること－

継手の抜出し及び屈曲角

が許容値以内に収まるこ

と

*1 設計水圧によって計画大流量が流せる

*2 静水圧で漏水を生じない

*3 土地改良事業計画設計基準設計「パイプライン」(平成 21 年)を基に作成


56

表-2.5.8 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例⑦

⑦[ため池] 施設（構成要素）の耐震性能と対応する各部材の限界状態

構造部材健全性を損なわない限定された損傷にとどめる

堤体堤体に構造的な損傷が生

じない

堤体の沈下量が設定した

許容沈下量を下回る

表-2.5.9 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例⑧

⑧[ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ]

(一体構造

管路本体）


構造部材健全性を損なわない

(設計通水量を維持できること)*1 －

致命的な損傷を防止する (圧力管路を維持できること)*2

管体降伏状態を超えるような損

傷を生じないこと－

管体に生じるひずみが許

容値以内に収まること

*1 設計水圧によって計画大流量が流せる

*2 静水圧で漏水を生じない

表-2.5.10 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例⑨

⑨[暗渠（ﾎﾞｯｸｽｶﾙﾊﾞｰﾄ）］

(水路本体

及び基礎）


構造部材健全性を損なわない－致命的な損傷を防止する

側壁・底版・

頂版










表-2.5.11 各施設の主な構成要素の耐震性能に対応する部材の限界状態の設定例⑩

⑪[ポンプ場]

(吸込、吐出し水槽）施設（構成要素）の耐震性能と対応する各部材の限界状態


側壁・底版・

頂版










*1 上屋は建築基準にて行うが、事業主体によって地下構造物の取り扱いが異なる場合があるため、適宜設定する。

(3)照査項目

表示された耐震性能を満足しているか否かを判断する照査項目と、その具体値を決めておく必

要がある。本指針では、対象とする構造物の種類が多岐にわたることから、全ての構造物に対し

て一貫して整合性のとれた照査項目や照査の考え方を適用することは難しく、構造物の特性など

から照査体系は、表-2.5.12及び表-2.5.13に示すように、6つのグループに分類することにした。

特に、レベル2地震動を考慮すべき重要度AA種の構造物では、部材の塑性化を許して塑性変形能

力を考慮した設計を行うために、力だけでなく変位（若しくは部材の曲率)についての照査が必要

となる。


57

(a)レベル1地震動に対する照査項目

レベル1地震動に対しては、構造設計を弾性域の範囲で行うため、応力度による照査で安全性を

確保することにする。

ただし、パイプラインの継手構造については、管の軸方向の伸縮量が問題となることから、ダ

クタイル鋳鉄管・FRPM管（以下、ダクタイル鋳鉄管等とは、ダクタイル鋳鉄管及びFRPM

管のことをいう。）の場合は、軸方向応力度を許容応力度により、また鋼管の場合は軸方向ひず

みによる照査を行うものとする。また、一体構造の場合は、ダクタイル鋳鉄管については軸方向

応力度、鋼管については軸方向ひずみのみの照査でよいものとする。

(b)レベル2地震動に対する照査項目

レベル2地震動に対しては、部材が降伏するまでの弾性域の範囲で対処しようとすると、部材寸

法や配筋量が増大し、不合理な設計となる場合がある。そこで、部材の破壊のタイプを、極力曲

げ破壊型として、降伏以後の塑性変形を許して部分的な損傷を許容しても部材の耐力は維持する、

という設計法へ移行するものとした。つまり、塑性変形を許して部材のじん性を利用することに

より、部材寸法や配筋を極力活かしながら保持すべき耐震性能を照査、確保する耐震設計が基本

となる。

ここで留意すべき点として、部材の塑性化を許すために、図-2.5.1に示すように、力と変位の

関係が線形関係でなく、力の増分に対して変形の増分の割合が大きく、非線形な部材特性が顕著

になることである。そのため、部材の耐力を保持しながら塑性変形をどこまで許容させるかとい

う判定が必要となる。本指針では許容値の定義の仕方によって、照査体系を表-2.5.13のように

分類した。

図-2.5.1 力の体系から変形の体系へ（塑性変形を考慮する)


58

表-2.5.12 各施設（構成要素）の構造部材と照査項目（レベル 1 地震動)

グループ施設

（構成要素）

構造

部材耐震性能損傷度

照査項目と照査基準

応力変形

1

①農道橋（橋体）

②水路橋・水管橋

(橋体）

③頭首工（堰柱）

橋脚

堰柱本体

健全性を損

なわない

降伏状態を超えるよう

な損傷を生じない

（補修は不要)

応力度

＜許容応力度

2 ⑥ファームポンド

(PC構造、RC構造)

側壁、

底版

健全性を損

なわない



（補修は不要)

応力度

＜許容応力度－

3

⑨暗渠

(ﾎﾞｯｸｽｶﾙﾊﾞｰﾄ)、

⑪ポンプ場

(吸込、吐出し水槽)

側壁、

底版、

頂版

健全性を損

なわない



（補修は不要)

応力度


4 ⑧パイプ

ライン

(継手構造

管路本体) 管体

健全性を損

なわない

大通水量を維持でき

ること

(設計水圧によって計画

大流量が流せる。)

（ダクタイル鋳鉄

管等のみ)

軸方向応力度

＜許容応力度

継手伸縮量

＜照査用大伸縮量

継手屈曲角度

＜許容屈曲角度

（鋼管のみ)

軸方向ひずみ

＜許容ひずみ

(一体構造

管路本体)管体

健全性を損

なわない

大通水量を維持でき

ること

(設計水圧によって計画

大流量が流せる。)

（ダクタイル鋳鉄

管等のみ)

軸方向応力度

＜許容応力度

（鋼管のみ)

軸方向ひずみ

＜許容ひずみ

5 ④擁壁、

⑤開水路側壁・底版

健全性を損

なわない



（補修は不要)

応力度


6 ⑦ため池

(堤体）堤体

健全性を損

なわない

堤体に構造的な損傷が

生じない

極限つり合い法

（円弧すべり法)

安全率FS≧1.20

7 ⑩杭基礎杭体健全性を損

なわない



（補修は不要)

応力度

＜許容応力度

変位量

＜許容変位量

押込力・引抜力

＜許容支持・引抜力


59

表-2.5.13 各施設（構成要素）の構造部材と照査項目（レベル 2 地震動)

グループ施設

（構成要素）

構造

部材

重要度及び

耐震性能損傷度

照査項目と照査基準

応力、耐力変形

1*1 ①農道橋（橋体）

③頭首工（堰柱）

橋脚、

堰柱本体

AA種

限定され

た損傷に

とどめる

場合によっては補修

が必要

慣性力＜地震時

保有水平耐力

残留変位

＜許容残留変位

A種

致命的な

損傷を防

止する

構造物の崩壊はない

ものの補修が必要


保有水平耐力－

2 ②水路橋・水管橋

(橋体）橋脚

A種

致命的な

損傷を防

止する




保有水平耐力－

3 ⑥ファームポンド

(PC構造、RC構造)

側壁、

底版、

頂版

A種

致命的な

損傷を防

止する



断面力

＜終局耐力－

4

⑨暗渠

（ﾎﾞｯｸｽｶﾙﾊﾞｰﾄ)、

⑪ポンプ場

(吸込、吐出し水槽)

側壁、

底版、

頂版

A種

致命的な

損傷を防

止する



断面力

＜終局耐力－

5 ⑧パイプ

ライン

(継手構造


A種

致命的な

損傷を防

止する



(ダクタイル鋳

鉄管等のみ)

軸方向応力度

＜許容応力度

継手伸縮量

＜照査用大伸縮量

(鋼管のみ)

軸方向ひずみ

＜許容ひずみ

継手屈曲角度

＜許容屈曲角度

(一体構造


A種

致命的な

損傷を防

止する



(ダクタイル鋳

鉄管等のみ)

軸方向応力度

＜許容応力度

(鋼管のみ)

軸方向ひずみ

＜許容ひずみ

6 ④擁壁、

⑤開水路

側壁・

底版

A種

致命的な

損傷を防

止する

降伏状態を超えるよ

うな損傷を生じない

(補修は不要)

応力度


7 ⑦ため池

(堤体）堤体

限定された

損傷にとど

める

沈下量が許容値以内

におさまる－

沈下量

＜許容値沈下量

8 ⑩杭基礎杭体

AA種

限定され

た損傷に

とどめる

副次的な塑性化にと

どめる

（補修せずに供用)

設計水平耐力＜

基礎の降伏耐力

作用せん断力＜

せん断耐力

応答塑性率

変位

*1 道路橋の各部材の詳細については、平成14年制定の「道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」を参照のこと

第３章調査

60

第３章調査

3.1 調査項目

土地改良施設の耐震設計に当たっては、施設の重要度に応じて、建設地点の地盤に関する調

査計画を立て、以下の調査を行うものとする。

(1)既存の資料による調査

(2)一般的な土質調査

(3)土の動的物性の調査

(4)地盤の動力学的性質の調査

[解説]

(1)既存の資料による調査

最初に、既存の資料を用いて、施設の建設地点の地盤における土質の概略の状態を把握する。既

存の資料として、以下のものが挙げられる。

a．地形図

b．地質図

c．地盤図

d．土質柱状図

e．活断層に関する調査

施設によっては、上記の資料による調査だけを基にして建設が可能な場合もある。これらの調査

が予備調査となる場合には、現地における踏査を基に計画を立て、以下に示す調査を行う。

(2)一般的な土質調査

一般的な土質調査の項目は以下に示すとおりであり、建設計画、施設の耐震性能の検討におい

て、必要と考えられる項目について調査を行う。

a．土質分類と層序

b．層厚

c．地下水位

d．N 値

e．各層のせん断強さ（粘着力 C、内部摩擦角φ）

f．各層の変形係数(弾性係数 E、せん断弾性係数 G)

g．各層の密度

(3)土の動的物性の調査

従来の土質調査における地盤の力学的性質は、N 値、粘着力 C、内部摩擦角φ等に代表され

るように静的挙動に対するものである。しかし、地震時においては、土質定数に及ぼすひずみ速

度効果や、ひずみ依存性の影響が問題になる場合がある。そのような検討が必要な場合には、以

下に示す土質定数を求める。

a．動的変形係数

第３章調査

61

b．減衰定数

c．動的ポアソン比

d．動的せん断強さ

(4)地盤の動力学的性質の調査

適用する耐震計算法によっては、地盤の動力学的な性質を調査する必要がある。そのような場

合には、以下の調査を行う。

a．弾性波速度（弾性波（縦波）速度 VP、せん断弾性波（横波）速度 VS）

b．地盤の卓越周期他

(5)地震や地盤のデータベース等の活用

最近では、過去の地震、強震記録、表層地質等のデータベース化が進められ、容易にそれらの

データを入手できる環境の整備が進められていることから、それらの情報を活用し、合理的かつ

効率的な耐震設計に役立てることが望ましい。

[参考] 良好でない地盤の施設への影響

ここでいう土質調査とは、地形、地質、地盤及び土質に関する調査を総称したものである。良

好な地盤、すなわち堅硬で一様な地盤では一般に震害が少ないため、土地改良施設はそのような

地盤に建設することが必要である。しかし、土地改良施設の機能上の制限から、多くの施設は、

軟弱な地盤、あるいは力学的性質に一様性のない地盤での建設を余儀なくされている。

(1)良好でない地盤

地盤の状態は、地形、層序、層厚、各層の強さ、地下水位等の要因によって定まり、良好でない

地盤としては、以下のようなものが列挙される。

a．地すべり、山崩れ、山腹崩壊の生じやすい地盤

b．山稜の法先、法肩その他地形の急激に変化する場所

c．斜面

d．土層の変化界、すなわち力学的性質の異なる土層の境界部分

e．軟弱地盤

f．埋立地

g．地震時に液状化及び側方流動の可能性がある地盤

(2)施設への影響

a．山稜の法先、土層の変化界、軟弱地盤、埋立地等は地震時において変形が大きくなったり

不同沈下を生じるなど、施設に好ましくない影響を与える。また、斜面には斜面崩壊が生じ

る可能性が高い。

b．砂質地盤に液状化現象が生じると、地盤の支持力は著しく低下して、重い構造物は沈下し、

軽い構造物は浮上したりする。さらに、液状化した地盤が水平方向に数 m のオーダーで移動

する現象、いわゆる側方流動現象が生じると埋設管路には大きなひずみが生じ、構造物の基

礎には流動外力が作用することになる。

地盤の悪い場所での土地改良施設の建設は避けることが最良である。しかし、多くの施設

は不良地盤における建設を余儀なくされているのが実状である。そのために地盤条件に合わ

第３章調査

62

せた構造形式、基礎工が必要になり、また、耐震設計法も施設の構造形式だけでなく、地盤

条件にも左右されてくるので、場合によっては地盤改良の必要性も生じる。そのためには、

土質調査を行って建設地点の地盤の状態を正しく把握することが必要となる。

ここでは、基礎的な土質調査から、適用する耐震設計法によっては必要と思われる調査ま

でを示したが、個々の施設の耐震性を検討するに当たって、全ての調査を必ずしも必要とす

るものではない。


ⅰ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（2009）

第３章調査

63

3.2 土質調査

土質調査の方法は、以下の各項によるものとする。

(1) 日本工業規格（JIS）及び地盤工学会基準（JGS）に定められている各種の調査及び室

内試験は、その規格及び基準により行わなければならない。

(2) 動的土質定数及び地盤の動力学的性質の試験は直接行うことが望ましいが、他の調査

結果をもとに間接的に求めてもよい。

[解説]

(1)日本工業規格（JIS）及び地盤工学会基準（JGS）に定められている各種の調査及び室内試験

a．JIS に定められている耐震設計に関連する調査試験方法

(a)土質試験のための土の試料調製方法（JIS A1201）

(b)土粒子の密度試験方法（JIS A 1202）

(c)土の含水比試験方法（JIS A 1203）

(d)土の粒度試験方法（JIS A 1204）

(e)土の液性限界・塑性限界試験方法（JIS A1205）

(f)突固めによる土の締固め試験方法（JIS A 1210）

(g)CBR 試験方法（JIS A 1211）

(h)砂置換法による土の密度試験方法（JIS A 1214）

(i)道路の平板載荷試験方法（JIS A 1215）

(j)土の一軸圧縮試験方法（JIS A 1216）

(k)土の一定ひずみ速度載荷による圧密試験方法（JIS A 1217）

(l)土の透水試験方法（JIS A 1218）

(m)土の標準貫入試験方法（JIS A 1219）

(n)オランダ式二重管コーン貫入試験方法（JIS A 1220）

(o)スウェーデン式サウンディング試験方法（JIS A 1221）

b．JGS に定められている耐震設計に関連する調査試験方法

(a)地盤材料の工学的分類方法（JGS 0051）

(b)固定ピストン式シンウォールサンプラーによる乱さない試料採取法（JGS 1221）

(c)杭の押込み試験方法（JGS 1811）

(d)土の繰返し非排水三軸試験方法（JGS 0541）

(2)動的土質定数及び地盤の動力学的性質の測定

各種の調査試験方法及び関連する地盤、土質の諸定数を、表-3.3.1 に示す。

また、土質定数の測定が間接的に行われる場合の諸量の換算式を示す。

第３章調査

64

表-3.3.1 各種の調査試験方法及び関連する地盤、土質の諸定数

試験により求まる定数あるいは

結果の運用項目

位置試験密度

変形

係数

弾性波

速度

ポアソン

比

減衰

定数

せん断

強さ

K 値

地盤係数

地質

構造

流動化

の検討

地表での調査

載荷試験 □ ○

各種探査

弾性波探査 □ ○ □

音波探査 ○

電気探査 ○

ボーリング孔を用いる調査

サウンディ

ング標準貫入試験 □ □ □ □ □ □ □

各種検層

速度検層 □ ○*1 □

P S 検層 □ ○ □ □

反射検層 □ □

電気検層 □

密度検層 ○ □

載荷試験ボーリング

孔内載荷試験 □ ○

サンプルを用いる室内試験

静的試験

一軸圧縮試験 ○ □ □ ○

三軸圧縮試験 ○ □ □ ○

直接せん断試験 ○

動的試験

動的三軸圧縮試験 ○ □ □ □ ○ ○

動的単純せん断試験 ○*2 □ ○

共振法試験 □ ○ □ ○

振動試験 □ □ □ □ ○

記号 ○ 試験の結果、ほぼ直接的に求まるか、検討に直接的に利用されるもの。

□ 試験の結果、間接的に求まるか、検討に間接的に利用されるもの。

*1 縦波速度のみが求まる。

*2 せん断弾性係数のみが求まる。

a．VP、VS、ν、E、G の諸量の弾性論に基づいた関係

2

2

22

21

PS

PS

VV

VV

/

/

···························································· （3.3.1）

GE 12 ································································· （3.3.2）

2S

t Vg

G

····································································· （3.3.3）

ここに、VP ：弾性波（縦波）速度（m/s）

VS ：せん断弾性波（横波）速度（m/s）

ν ：ポアソン比

E ：弾性係数（N/m2）｛×10-6N/mm2｝

G ：せん断弾性係数（N/m2）｛×10-6N/mm2｝

g ：重力加速度（m/s2）

γt ：土の単位体積重量（kN/m3）

第３章調査

65

図-3.3.1 砂質土の N 値と内部摩擦角φの関係

b．N 値より VS を推定する式

bS aNV ······································································ （3.3.4）

ここに、a、b ：係数

推定式を、｢4.2.2 地盤種別｣式(4.2.2)、式(4.2.3)及び表-4.2.4 に示す。

c．砂質土の内部摩擦角と N 値との関係

砂質土の内部摩擦角の推定方法は原則として、せん断試験（三軸圧縮試験又は直接せん断試

験）により求めるが、せん断試験の結果のバラツキが大きく、また、砂質土において乱さない資

料の採取が困難で、三軸圧縮試験と直接せん断試験で 5～10°の違いが生じた例もある。そこで一

般には、粘着力 c＝0 と仮定して、N 値により砂質土の内部摩擦角を推定する方法がとられてい

る。砂質土における土の内部摩擦角を推定する方法として、Dunham、Terzaghi-peck、Meyerhof、

大崎、道路橋示方書の方法等がある。

図-3.3.1 に、砂質土の N 値と内部摩擦角φの関係を示すが、水路構造物では大崎の方法（式

(3.3.5)）が、橋台や橋脚では「道路橋示方書」の方法（式(3.3.6)）がとられる場合が多い。

大崎の方法

45≦1520N ························································ （3.3.5）

道路橋示方書の方法

45≦1515N ························································ （3.3.6）

ここに、φ ：砂の内部摩擦角（°）

N ：砂の N 値、ただし、N＞５



ⅱ）農林水産省農村振興局：土地改良事業計画設計基準・設計「水路Ｉ」（2001）

第４章耐震設計における設計条件

65


4.1 設計条件の設定

構造物の耐震性能の照査は、地震動の作用を適切に考慮した耐震設計法によるものとする。考

慮する荷重は、計算法に応じて適切に設定する。

[解説]

耐震性能の照査は、各施設の設計基準や設計指針の内容に準拠し、地震動の作用を適切に考慮

した耐震計算法により行う。耐震設計法は、「第 5 章耐震設計手法」に示す。

考慮する荷重の表現形式は、慣性力が支配的となる地上構造物に適用する震度法や、地盤挙動

に支配される地中構造物に適用する応答変位法などの計算法により異なり、次に示す規定に基づ

いて適切に設定するものとする。

4.1.1 設計条件として設定する事項

耐震設計の設計条件として、以下の事項を考慮し、適切な設計を行うものとする。

(1)一般条件

a．構造形式 b．基礎形式 c．計画高 d．内水位 e．地下水位等

(2)土質条件（単位体積重量、内部摩擦角、粘着力等）

(3)使用材料（コンクリート、鉄筋など）

(4)常時荷重

(5)地震時荷重

[解説]

(1)から(4)までの条件は、常時考慮すべき事項であり、各施設の設計基準や設計指針に基づいて

設定する。なお、既設構造物の耐震診断においては、実運用水位を考慮することにより合理的な耐

震性能の照査が可能になる場合や、部材の劣化を適切に評価する必要がある場合などがあり、新規

構造物の耐震設計とは異なる配慮が必要である。これらについては、「第 7 章耐震診断」を参照

されたい。

(5)の地震時荷重としては、地上構造物に作用する慣性力や地中構造物（暗渠（ボックスカルバ

ート）等）に作用する地盤の応答変位から受ける換算荷重等を考慮する。

後述の「4.3 荷重」、「5.3 震度法」､「5.4 地震時保有水平耐力法」及び「5.5 応答変位

法」の各項に詳細事項を記述した。また、液状化が懸念される地盤において考慮する荷重や土質

条件については、「第 6 章液状化の検討」に記述した。

地震時荷重の設定においては、「4.2 耐震設計に用いる諸係数及び設定事項」に定める事項

を設定する必要がある。


66

4.2 耐震設計法に用いる諸係数及び設定事項

耐震設計に用いる諸係数及び設定事項は、以下のとおりである。

(1)地域別補正係数

(2)地盤種別

(3)固有周期

(4)耐震設計上の地盤面

[解説]

耐震設計に用いる諸係数及び設定事項については、地震動レベル、構造物の種類、地形、地質

等を考慮し、適切に定める必要がある。

4.2.1 地域別補正係数

耐震設計に用いる地域別補正係数 Cz は、図-4.2.1 の地域区分に従い、表-4.2.1 の値を用

いる。

表-4.2.1 地域別補正係数 Cz

地域区分地域別補正係数 Cz

A 1.0

B 0.85

C 0.7

[解説]

地域別補正係数 Cz は、震度法、地震時保有水平耐力法及び応答変位法の地震力の算定に用いる

設計水平震度を計算するためのものである(「5.2 設計水平震度」参照）。

Cz は、図-4.2.1、表-4.2.2 の地域区分で分けられている地域に対して表-4.2.1 の値を用いる。

ただし、対象構造物が地域区分の境界線上にある場合は、係数の大きい方を用いる。

図-4.2.1 地域別補正係数の地域区分


67

表-4.2.2 地域区分（2002 年 11 月現在）

地域

区分対象地域

A

北海道のうち釧路市、帯広市、根室市、沙流郡、新冠郡、静内郡、三石郡、浦河郡、様似郡、幌泉郡、河東郡、上

川郡（十勝支庁)、河西郡、広尾郡、中川郡（十勝支庁)、足寄郡、十勝郡、釧路郡、厚岸郡、川上郡、阿寒郡、白

糠郡、野付郡、標津郡、目梨郡

青森県のうち三沢市、十和田市、八戸市、上北郡、三戸郡

岩手県、宮城県

福島県のうち福島市、二本松市、相馬市、原町市、いわき市、伊達郡、相馬郡、安達郡、田村郡、双葉郡、石川郡、

東白川郡

茨城県、栃木県、群馬県、埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県、長野県、山梨県

富山県のうち富山市、高岡市、氷見市、小矢部市、砺波市、新湊市、中新川郡、上新川郡、射水郡、婦負郡、東礪

波郡、西礪波郡

石川県のうち金沢市、小松市、七尾市、羽咋市、松任市、加賀市、鹿島郡、羽咋郡、河北郡、能美郡、石川郡、江

沼郡

静岡県、愛知県、岐阜県、三重県、福井県、滋賀県、京都府、大阪府、奈良県、和歌山県、兵庫県

鳥取県のうち鳥取市、岩美郡、八頭郡、気高郡

徳島県のうち徳島市、鳴門市、小松島市、阿南市、板野郡、阿波郡、麻植郡、名東郡、名西郡、那賀郡、勝浦郡、

海部郡

香川県のうち大川郡、木田郡

鹿児島県のうち名瀬市、大島郡

B

北海道のうち札幌市、函館市、小樽市、室蘭市、北見市、夕張市、岩見沢市、網走市、苫小牧市、美唄市、芦別市、

江別市、赤平市、三笠市、千歳市、滝川市、砂川市、歌志内市、深川市、富良野市、登別市、恵庭市、伊達市、札

幌郡、石狩郡、厚田郡、浜益郡、松前郡、上磯郡、亀田郡、茅部郡、山越郡、檜山郡、爾志郡、久遠郡、奥尻郡、

瀬棚郡、島牧郡、寿都郡、磯谷郡、虻田郡、岩内郡、古宇郡、積丹郡、古平郡、余市郡、空知郡、夕張郡、樺戸郡、

雨竜郡、上川郡（上川支庁)のうち東神楽町、上川町、東川町及び美瑛町、勇払郡、網走郡、斜里郡、常呂郡、有

珠郡、白老郡

青森県のうち青森市、弘前市、黒石市、五所川原市、むつ市、東津軽郡,西津軽郡、中津軽郡、南津軽郡、北津軽

郡、下北郡

秋田県、山形県

福島県のうち会津若松市、郡山市、白河市、須賀川市、喜多方市、岩瀬郡、南会津郡、北会津郡、耶麻郡、河沼郡、

大沼郡、西白河郡

新潟県

富山県のうち魚津市、滑川市、黒部市、下新川郡

石川県のうち輪島市、珠洲市、鳳至郡、珠洲郡

鳥取県のうち米子市、倉吉市、境港市、東伯郡、西伯郡、日野郡

島根県、岡山県、広島県

徳島県のうち美馬郡、三好郡

香川県のうち高松市、丸亀市、坂出市、善通寺市、観音寺市、小豆郡、香川郡、綾歌郡、仲多度郡、三豊郡

愛媛県、高知県

熊本県のうち熊本市、菊池市、人吉市、阿蘇郡、菊池郡、上益城郡、下益城郡、八代郡、球磨郡

大分県のうち大分市、別府市、臼杵市、津久見市、佐伯市、竹田市、日田郡、玖珠郡、大分郡、直入郡、大野郡、

南海部郡、北海部郡

宮崎県

C

北海道のうち旭川市、留萌市、稚内市、紋別市、士別市、名寄市、上川郡（上川支庁)のうち鷹栖町、当麻町、比

布町、愛別町、和寒町、剣淵町、朝日町、風連町及び下川町、中川郡（上川支庁)､増毛郡、留萌郡、苫前郡、天塩

郡、宗谷郡、枝幸郡、礼文郡、利尻郡、紋別郡

山口県、福岡県、佐賀県、長崎県

熊本県のうち八代市、荒尾市、水俣市、玉名市、本渡市、山鹿市、牛深市、宇土市、宇土郡、玉名郡、鹿本郡、葦

北郡、天草郡

大分県のうち中津市、日田市、豊後高田市、杵築市、宇佐市、東国東郡、西国東郡、速見郡、下毛郡、宇佐郡

鹿児島県（名瀬市及び大島郡を除く)

沖縄県


ⅰ）日本道路協会:道路橋示方書・同解説Ｖ．耐震設計編（2002)


68

4.2.2 地盤種別

耐震設計上の地盤種別は、原則として次式で算出される地盤の特性値 TG をもとに、表

-4.2.3 により区分するものとする。

n

1i si

iG V

HT 4 ··············································· （4.2.1）

ここに、TG ：地盤の特性値(s)

Hi ：i 番目の地層の厚さ（m）

Vsi ：i 番目の地層の平均せん断弾性波速度（m/s)

i ：当該地盤が地表面から基盤面まで n 層に区分されるときの、

地表面から i 番目の地層の番号。基盤面とは、粘性土層の場合

は N 値が 25 以上､砂質土層の場合は N 値が 50 以上の地層の

上面､若しくは平均せん断弾性波速度 Vsi＝300m/s 程度以上の

地層の上面をいう。

ただし、実測値がない場合は(1)、(2)に示す式により求めてもよい。

表-4.2.3 耐震設計上の地盤種別

地盤種別地盤の特性値 TG（s）

Ｉ種 TG＜0.2

Ⅱ種 0.2≦TG＜0.6

Ⅲ種 0.6≦TG

(1) 地上構造物の場合（橋梁、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド（PC、RC)、ポ

ンプ場（吸込、吐出し水槽）、（杭基礎）

粘性土層の場合 Vsi＝100Ni1/3 (1≦Ni≦25) ···················· (4.2.2)

砂質土層の場合 Vsi＝ 80Ni1/3 (1≦Ni≦50) ···················· (4.2.3)

ここに、Ni：標準貫入試験による i 番目の地層の平均 N 値

(2) 地中構造物の場合（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)、ポンプ場（吸込、吐

出し水槽））ただし、地表面が基盤面と一致する場合はＩ種地盤とする。

表-4.2.4 表層地盤のせん断弾性波速度 Vsi （せん断ひずみとの関係)

堆積時代別土質

Vsi（m/s)

せん断ひずみのレベル

10-3 10-4 10-6

洪積層粘性土 129N 0.183 156N0.183 172N0.183

砂質土 123N 0.125 200N0.125 205N0.125

沖積層粘性土 122N0.0777 142N0.0777 143N0.0777

砂質土 61.8N0.211 90N0.211 103N0.211

＊1 砂、粘土の組成分の百分率により区分した。表層地盤ではせん断ひずみが 10-3レベルの値

を用い、基盤においては 10-6レベルの値を用いる。

＊2 ポンプ場（吸込、吐出し水槽)は、応答変位法による場合、本表を用いる。


69

[解説]

地盤種別は、震度法、地震時保有水平耐力法及び応答変位法の地震力の算定に用いる設計水平

震度を計算するためのものである。

ポンプ場（吸込、吐出し水槽)においては、震度法では以下に示す(1)地上構造物の場合、応答

変位法では(2)地中構造物の場合を適用する。

(1) 地上構造物の場合（橋梁、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド（PC、RC)、ポン

プ場（吸込、吐出し水槽)、杭基礎)

概略の目安は、表-4.2.5 となる。

表-4.2.5 地盤種別の概略の目安

Ｉ種良好な洪積地盤及び岩盤

Ⅱ種Ｉ、Ⅲ種地盤に属さない洪積、沖積地盤

Ⅲ種沖積地盤のうち軟弱地盤

地盤種別は、式(4.2.1)から求まる地盤の特性値 TGを基に、表-4.2.3 により区別することを原

則とした。なお、TG は元来微小ひずみ振幅領域における表層地盤の固有周期であるが、ここで

は地盤の特性値と称する。Vsi は弾性波探査や PS 検層によって測定するのが望ましいが、実測値

がない場合は、式(4.2.2)及び式(4.2.3)によって N 値から推定してもよい。

式(4.2.2)は粘性土層について N 値 1～25 の範囲で、式(4.2.3)は砂質土層について N 値 1～50

の範囲で、実験値から導いた推定式である。なお、N 値が 0 の場合は Vsi＝50m/s としてよい。

堤体や盛土等、地表面が平坦でなく、図-4.2.2(a)に示すように、堤体内にフーチングを設ける場

合には、下部構造の振動が堤体の振動に影響されるので、堤体の天端を地表面と見なし地盤の特

性値を求めるものとする。図-4.2.2(b)に示すように、フーチングを堤体下の地盤内に設ける場合

には周辺の平均的な地表を地表面と見なして地盤の特性値を求める。

(a) 堤体内にフーチングを設ける場合 (b) 堤体下の地盤内にフーチングを設ける場合

図-4.2.2 堤体や盛土における地表面の取り方

数多くの地盤を対象とした計算結果によれば、地盤の特性値 TG と沖積層厚 HA 及び洪積層厚

HD には相関があり、図-4.2.3 により近似的に地盤種別を区分できる。したがって、相当深く標準

貫入試験を行っても基盤面が現れない場合など、地盤の特性値 TG を式(4.2.2)及び式(4.2.3)で

求め難い場合には、図-4.2.3 により地盤種別分類を行ってもよい。


70

図-4.2.3 沖積層厚 HA と洪積層厚 HD による地盤種別

(2) 地中構造物の場合（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート）、ポンプ場（吸込、吐出し

水槽））

表-4.2.4 は、砂、粘土の組成分の百分率により区分した。また、表層地盤ではせん断ひずみ

に 10-3レベルの値を用い、基盤においては 10-6レベルの値を用いる。

表層地盤の特性値 TG を、表-4.2.4 により Vsi を算定し、次式により求める。

n

1i si

iG V

HT 4 ··············································· （4.2.4）

ここに、Hi ：第 i 層厚（m）

Vsi ：第 i 層厚の平均せん断弾性波速度（m/s)

(3) 基盤面は、粘性土層の場合は N 値が 25 以上､砂質土層の場合は N 値が 50 以上の地層

の上面､若しくは平均せん断弾性波速度 Vsi＝300m/s 程度以上の地層の上面とする（工学

的基盤面）。

(4) 表層地盤の特性値 TG の算定例を以下に示す。

表-4.2.6 せん断弾性波速度の算定例

層層厚

Hi（m）土質平均 N 値算定式速度（Vsi) Hi/Vsi

表層第 1 層 25.0 T S 2 61.8N 0.211 71.5 0.3497

第 2 層 5.0 T N 5 122.0N 0.0777 138.3 0.0362

計(HS) 30.0 0.3859

基盤 K S 50 205N 0.125 334.3

土質分類…S：砂質土 N：粘性土 T：沖積層 K：洪積層

∴TG＝4×0.386=1.54

表-4.2.3 より、0.6≦TG であるため、Ⅲ種地盤となる。


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説Ｖ．耐震設計編（2002)

START

2HA+HD≦10（m）

HA：沖積層厚（m）

HD：洪積層厚（m）

HA≧25（m）

Ｉ種地盤 Ⅱ種地盤 Ⅲ種地盤

YES

YES

NO

NO


71

ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997 年版)（1997)

4.2.3 固有周期

(1)固有周期

a. 固有周期の算出に当たっては、構造部材に生じる変形の大きさに見合った剛性を用い

るとともに、原則として基礎地盤の変形の影響を考慮するものとする。

b. 耐震設計上の地盤面より下方の構造部分には、慣性力、地震時土圧及び地震時動水圧

を作用させなくてもよい。

(2)算定方法

a.設計振動単位が、1 基の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合

2.01＝T ·············································· （4.2.5）

ここに、 T ：設計振動単位の固有周期（s）

δ ：耐震設計上の地盤面より上にある下部構造の重量の 80％と、それ

が支持している上部構造部分の全重量に相当する力を慣性力の作

用方向に作用させた場合の上部構造の慣性力の作用位置における

変位（m）

b.設計振動単位が、複数の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合

2.01＝T ·············································· （4.2.6）

dssusw

dssusw 2

＝ ········································· （4.2.7）

ここに、 T ：設計振動単位の固有周期（s）

w(s) ：上部構造及び下部構造の位置 s における重量（kN/m）

u(s) ：上部構造及び耐震設計上の地盤面より上の下部構造の重量に相当

する水平力を慣性力の作用方向に作用させた場合にその方向に生

じる位置 s における変位（m）

は設計振動単位全体に関する積分を示す。なお、図-4.2.19 に示すように離散型の骨組

構造にモデル化する場合には、式(4.2.7)の δは式(4.2.40)によって求めてもよい。

c.PC タンクの固有周期算定

PC タンクの固有周期は、式(4.2.8)、式(4.2.9)により求める。

2

2

22

2 1213

2γ・＝

Ha

gE'

aH

Tc

π ····························· （4.2.8）

ここに、 T2 ：PC タンク満水時の固有周期（s）

H2 ：PC タンクの全水深（m）

EC ：コンクリートのヤング係数（kN/m2）

ｇ：重力加速度（9.8m/s2)


72

2

2

3

3

・・2

・γγ＝γ

H

aH

a

tw

c

tanh

a' ····························· （4.2.9）

ここに、 γw ：水の単位体積重量（9.8kN/m3）

γc ：コンクリートの単位体積重量（kN/m3)

a ：ＰＣタンクの内半径（m）

t ：ＰＣタンクの壁厚（m）

[解説]

(1)固有周期算定方法の適用

ある構造物が自由に揺れるとき、その物理的性質、形状から定まる固有の周期を固有周期とい

い、固有振動数の逆数で表される。地震に対して構造物を安全に設計するためには、地盤・構造

物が持つ固有周期を考えて設計することが重要であり、固有周期と地盤種別により設計水平震度

の標準値を算出する。

構造物の種類、地震力算定法、地震動レベルに応じた固有周期算定方法の適用を表-4.2.7 に示

す。ファームポンド（PC）の地震荷重は地震時動水圧のみを考慮することから、固有周期は満

水時のみとする。

表-4.2.7 構造物の種類、地震力算定法、地震動レベルに応じた固有周期算定方法

固有周期算定方法構造物の種類地震力算定方法地震動

レベル

δ2.01＝T

農道橋、水路橋、水管橋、頭首工、

杭基礎（設計振動単位が、1 基の下

部構造とそれが支持している上部構

造からなる場合）

震度法

（固有周期を考慮する) レベル 1


杭基礎（設計振動単位が、1 基の下



地震時保有水平耐力法レベル 2

δ2.01＝T 、

dssusw

dssusw2

＝δ

iuW

uW

ii

i

2ii

δ


杭基礎（設計振動単位が、複数の下



震度法

(固有周期を考慮する) レベル 1


杭基礎（設計振動単位が、複数の下



地震時保有水平耐力法レベル 2

2

2

22

2 1213

2・＝

H

a

cgE

'

a

HT

γπ

ファームポンド（PC）震度法

（固有周期を考慮する）レベル 1

ファームポンド（PC）

震度法

（固有周期と構造物特性係数を

考慮する）

レベル 2

＊ファームポンド（RC）は、地盤種別にかかわらず Khc20を 0.7 とすることから、実際に固有周期は算出しない。


73

(2)固有周期

a．固有周期の特性

物が揺れる状態を描くと、図-4.2.4のようになる。縦軸は揺れる量、すなわち振幅で初の位

置を原点(0)に、(＋)から(－)、(－)から(＋)（右から左あるいは上から下）へと繰り返される。

横軸を時間にとると、揺れは 0 から(＋)、そして 0 に戻り(－)となり、また 0 に戻る。この間

の時間を周期という。このような揺れ方を繰り返しながら、あるときは大きく、そしてあると

きは小さく、時間とともに構造物固有の揺れ方（振動数・周期)をして、次第に収まり元の位置

に戻る。

図-4.2.4 振動図

構造物は大きさ・高さ・硬さにより当然揺れ方は異なり、その物理的性質、形状から定まる固

有の振動特性を持っている。振動特性には、固有振動数と固有振動モードがあり、固有振動数と

は、構造物を自由に揺らせた時にも揺れやすい振動数（Hz)であり、そのときの振動形状を、固

有振動モードという。また、固有振動数の逆数が固有周期（s）であり、固有周期が短い構造物ほ

ど速く揺れ、固有周期が長い構造物ほどゆっくりと揺れる。

b．T＝2.01 の根拠

構造物の固有周期は、構造物の種類、剛性、重量分布、基礎の条件等で複雑に変化し、また、

振動次数によっても変化する。しかし、一般に構造物の振動においては地震時にある振動次数（通

常低次数)の振動が卓越して現れ、それに対する固有周期は、図-4.2.5 のような、1 自由度の力

学系を仮定して算出することが近似的に可能である。この場合の固有周期 T は、式（4.2.10)によ

り求める。

gk

WT 2＝ ················································ （4.2.10)

ここに、 T ：固有周期（s）

W ：振動する物体の重量（kN)

k ：バネ係数（kN/m）

g ：重力加速度（9.8m/s2）


74

この力学系において、構造物の変位と固有周期の関係が以下のように表される。

図-4.2.5 １自由度の力学系

上部構造重量による鉛直変位δは、式(4.2.11)で与えられる。

k

W＝ ························································ （4.2.11)

これを式(4.2.10）に代入すれば、鉛直方向の振動に対して、式(4.2.12)が得られる。

2.01≒2＝g

T ··········································· （4.2.12)

c．固有周期と設計水平震度

(a) 橋軸方向

(b) 橋軸直角方向

図-4.2.6 設計振動単位

橋梁の固有周期 T は、上部構造の慣性力作用位置における変位 δより求める。

橋梁構造における固有周期の計算は、揺れる部分が 1 基の下部構造とそれが支えている上部構

造からなる場合（図-4.2.6)には、式(4.2.5)により計算できる。

この場合の変位量は、基礎構造物の水平変位・回転角による変位、下部構造躯体の曲げ変形・

回転変形を全て合わせた値である(図-4.2.7 参照)。


75

図-4.2.7 固有周期の計算に用いる変位

固有周期が決まると、図-4.2.8～図-4.2.10 から設計水平震度の標準値が定められる。固有周

期が 1sec を超えると設計水平震動の標準値は減少するため、これらを乗じて求められる設計水平

震度は、結果として小さな値となる。

図-4.2.9 地震時保有水平耐力法に用い

るレベル 2 地震動タイプＩの

設計水平震度の標準値 Khc0

図-4.2.8 震度法(固有周期を考慮する)に用いる

レベル 1 地震動の設計水平震度の標準値


76

図-4.2.10 地震時保有水平耐力法に用いるレベル 2 地震動（タイプⅡ)の設計水平震度の標準値 Khc0

すなわち、構造物の特性を考慮して変形を大きくし固有周期を伸ばすと、作用力を減じること

が可能となり高層ビルのように免震構造とすることができるが、変形に対する構造上の配慮は不

可欠となる。

また、図-4.2.8、4.2.9 と傾向が逆転しているのは、実測記録に基づいているためである。

d．慣性力

(a)設計振動単位

慣性力は、設計振動単位ごとに、固有周期に応じて算出する。

橋の振動特性は部材の剛性及び高さ、基礎地盤の特性、上部構造の特性等によって変化するた

め、橋を地震時に同一の振動をするとみなし得る設計振動単位に分割して、それぞれの設計振動

単位ごとに慣性力を算出するものとした。

設計振動単位は、慣性力の作用方向、橋の形式、支承の固定条件、橋脚間の固有周期特性等に

応じて、原則として表-4.2.8 に示すように定める。表-4.2.8 において、橋脚間の固有周期特性が

橋脚ごとに大きく異ならないとは、仮に橋を 1 基の橋脚とそれが支持している上部構造部分に分

割して、それぞれを一つの設計振動単位とみなして求めた固有周期の大値と小値の比が 1.5

未満であることをいう。

(b)慣性力の作用方向

慣性力としては、直交する水平 2 方向の作用力を考慮するものとし、一般に橋軸方向及び橋軸

直角方向に別々に作用させるものとしてよい。ただし、下部構造の設計における土圧の水平成分

の作用方向が橋軸方向と異なる場合には、慣性力の作用方向は、土圧の水平成分の作用方向及び

それに直角となる方向とする。

(c)支承部の慣性力

支承部の設計においては、上記(b)に規定する水平 2 方向の慣性力とともに、鉛直方向の慣性力

も考慮する。

(d)慣性力の作用位置

上部構造の慣性力の作用位置は、その重心位置とする。ただし、直橋の場合には、橋軸方向に


77

作用させる慣性力については、上部構造の慣性力の作用位置は支承の底面としてよい。

表-4.2.8 設計振動単位

橋の形式橋軸方向橋軸直角方向設計振動単位

連続桁橋

橋軸方向の支承条件

地震時水平力分

散構造の場合

橋軸直角方向に固定条件の場合に

は、以下に示す橋脚間の固有周期

特性に応じて設計振動単位を定め

る

耐震設計上複数の

下部構造とそれが

支持している上部

構造部分からなる

とみなす場合

多点固定の場合

橋脚間の固有周期特性

大きく異なる

一点固定の場合

大きく異ならない

耐震設計上1 基の




とみなす場合

アーチ橋

ラーメン橋

その他

耐震設計上複数の




とみなす場合

単純桁橋

橋軸方向の支障条件

地震時水平力分

散構造の場合

（橋軸直角方向に固定条件の場合には、以下による）

固有・可動条件

を有する場合

耐震設計上1 基の




とみなす場合


78

(3)固有周期の算定方法

設計振動単位が、単数の場合と複数の場合において、固有周期をそれぞれ以下のとおり算定す

るものとする。各ケースにおける一般的な固有周期の計算フローを、図-4.2.11、図-4.2.12 に示

す。

基礎形式基礎の水平変位及び回転角

直接基礎杭基礎

………………………………………………………式(4.2.13)参照

δP：下部構造躯体の曲げ変形（ｍ） h ：下部構造躯体下端から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ（ｍ）

EI

hW.

EI

hW PPUP 8

80

3

33

下部工躯体の曲げ変形

基礎のばね定数の算出

基礎の抵抗を表すばね定数の算出(表-4.2.10 参照)

杭頭剛結の杭の軸直角方向ばね定数は下表による。

杭頭剛結合杭頭ヒンジ結合

h≠0 h＝0 h≠0 h＝0

K1 21

123

3

h

EI

34 EI 501

33

3

.h

EI

32 EI

K2、K321

K 22 EI 0 0

K4 2h1

5.0h1h1

EI43

3

β

β

β

β EI2 0 0

K1､K2､K3､K4：杭頭剛結の場合の杭の直角方向ばね定数

(kN/m､kN/rad､k･m/m､k･m/rad）

地盤反力係数、ばね定数の算出

…………式(4.2.20)参照

…………式(4.2.24)参照

…………式(4.2.26)参照

…………式(4.2.25)参照

………式(4.2.27)参照

……………式(4.2.28)参照

kV ：底面の鉛直方向地盤ばね定数

kSB ：底面の水平方向せん断ばね定数

43

0 30

/

VVV .

Bkk

VSB kk

DV E.

k30

10

DH E.

k30

10

DDD GE 12

2DS

tD V

gG

基礎の抵抗を表すばね定数

Ass＝kSBAB

Asr＝Ars=0 ……………式(4.2.19)

Arr＝kVIB

AB：底面の面積（ｍ2）

基礎の抵抗を表すばね定数

……式(4.2.33)参照

n：杭の本数

n

iiVPrr

rssr

ss

yKnKA

nKnKAA

nKA

1

24

32

1

耐震設計上の地盤面における水平力とモーメントの算出

…………………………………式(4.2.18)参照

WU ：対象とする下部構造躯体が支持する上部構造部分の重量（kN)

h0 ：耐震設計上の地盤面から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ（m）

WP ：下部構造躯体の柱部の重量（kN)

hP ：下部構造躯体の柱部の高さ（m）

WF ：下部構造躯体のフーチング又はケーソンの重量（kN)

hF ：下部構造躯体のフーチング又はケーソンの高さ（m）

280

280

80

00

0

FFF

PPU

FPU

hW.h

hW.hWM

WW.WH

基礎の水平変位と回転角の算出

………式(4.2.17)参照

δ0 ：基礎の水平変位（m）

θ0 ：基礎の回転角（rad)

rssrrrss

ssrs

rssrrrss

srrr

AAAA

AMAH

AAAA

AMAH

000

000

固有周期の算出

……………………式(4.2.5)参照

δ＝δP＋δ0＋θ0h0 ………式(4.2.16)参照 012.T＝

図-4.2.11 設計振動単位が単数の場合の固有周期の計算フロー


79

基礎のばね定数の算出

（図-4.2.11 参照）

橋梁を骨組化する。

上部構造及び下部構造の剛性と重量を算出し、橋をモデル化する。

1. 部材の剛性を算出する。

2. 橋台のモデル化に際しては、橋台背面の重量、変形等の影響は無視する。

3. 基礎の変形は、基礎の抵抗を表すばねによって考慮する。

4. 上部構造を表すはりの位置は、上部構造の重心とする。

5. 固有周期の算定においては可動支承の摩擦の影響を無視してよい。ただし、斜橋、曲線橋等で慣性力の

作用方向と可動支承の可動方向が一致しない場合には、可動方向に直角方向の分力も生じるため、支承の

可動方向を正しくモデル化しなければならない。

6. 上部構造の相対変位に対する拘束条件は、表-4.2.11 による。ここで、固定支承の鉛直軸周りの拘束条件

は支承の構造を考えると固定であると考えられるが、計算の簡便さを考慮して一般には自由としてよい。

7. ゴム支承等の剛性を利用して慣性力の分散を図る場合には、その剛性をばねとしてモデル化してよい。ただ

し、固定部材によって水平変位を拘束する固定型ゴム支承又はすべり機構を有する可動型ゴム支承（すべり

ゴム支承)を用いる場合には、原則として固有周期及び慣性力の算出に際してゴム支承の剛性を考慮せず、一

般の支承と同じ扱いをする。

離散型骨組構造モデルの有限要素法による変位の解析

w(s) ：上部構造及び下部構造の位置 s における重量（kN/m) u(s) ：上部構造及び耐震設計上の地盤面より上の下部構造の重量に相当する水平力を慣性力の作用方

向に作用させた場合にその方向に生じる位置 s における変位（m) F ：上部構造及び耐震設計上の地盤面より上の下部構造の重量に相当する水平力を慣性力の作用方

向に作用させた場合にその方向に生じる断面力（kN 若しくは kN・m)

変位量の算出

iii

iii

uW

uW 2

…………………式(4.2.39)参照

固有周期の算出

2.01T …………………………式(4.2.6)参照

図-4.2.12 設計振動単位が複数の場合の固有周期の計算フロー


80

a.部材の剛性

固有周期の算定に当たっては、構造部材に生じる変形の大きさに見合った剛性を用いるととも

に、原則として基礎地盤の変形の影響を基礎に対する地盤ばねにより考慮しなければならない。

ここで、構造部材に生じる変形の大きさに見合った剛性を用いることとしたのは、構造部材に

よっては、その変形によって剛性が大きく変形するものがあるためである。一般的には以下のよ

うに取り扱ってよい。

(a)橋脚の剛性

橋脚の剛性は、震度法による耐震計算では橋脚の断面を有効とみなして算出される剛性を、地

震時保有水平耐力法による耐震計算では橋脚の降伏剛性を用いる。ここで、降伏剛性は、橋脚の

曲げ変形による降伏時の割線剛性 Ky をいい、橋脚の降伏耐力 Py と降伏変位 δy の比（Ky=Py/δy)に

より求める。

(b)上部構造及び基礎の剛性

上部構造及び基礎の剛性は、震度法による耐震計算及び地震時保有水平耐力法による耐震計算

ともに、全断面有効とみなして算出してよい。これは、一般にはこうした部材には主たる塑性ヒ

ンジが生じないこと、また、固有周期を長く見積もることにより地震力を過小評価することを避

けるためである。同じ主旨で、固有周期を算出する際の地盤反力係数については、震度法による

耐震計算、地震時保有水平耐力法による耐震計算ともに、式（4.2.25)、式(4.2.26)によるものと

する。

軟岩、硬岩に直接基礎が設置されている場合には、一般に固有周期の算定には基礎地盤の変形

の影響はほとんどないため、これを無視してよい。

(c)支承の剛性

地震時水平力分散構造に用いる積層ゴム支承のように、変形によって剛性がほとんど変わらな

い支承では、その剛性を用いる。免震支承のように等価剛性が変形によって変化する支承では、

「道路橋示方書Ｖ耐震設計編」9.3.3 に規定する、有効設計変位に相当する等価剛性を用いるも

のとする。

b.下部構造躯体の曲げ変形

下部構造躯体が等断面の場合には、曲げ変形 δP は式(4.2.13)により算出してよい。

なお、式(4.2.13)～式(4.2.15)は設計振動単位が単数の場合に用いる。

EI

hW

EI

hW PPUP

8

0.8

3

33

····································· （4.2.13)

ここに、 WU ：対象とする下部構造躯体が支持する上部構造部分の重量(kN)

WP ：下部構造躯体の重量(kN)

EI ：下部構造躯体の曲げ剛性(kN・m2)

h ：下部構造躯体下端から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ(m)

hP ：下部構造躯体の高さ(m)

なお、下部構造躯体が変断面又はラーメン形式の場合には、その構造形式に応じて変位を求め

るものとする。ただし、このような場合には、下部構造躯体の曲げ変形 δPとして、上部構造部分

の重量と下部構造躯体の重量を用いて、式(4.2.14)により算出してもよい。


81

EI

WhP

3

3

················································· (4.2.14)

ここに、 W ：下部構造体の曲げ変形 δP を算出するための等価重量（kN）で、式

(4.2.15)により求める。

W＝WU＋0.3WP ······························ (4.2.15)

c.基礎の水平変位及び回転角

(a)設計振動単位が単数の場合

設計振動単位が 1 基の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合には、1 自由度

系の振動理論を用いて、式(4.2.5)により固有周期を求めるものとした(図-4.2.11 参照)。ここで、

当該下部構造が支持している上部構造部分とは、表-4.2.8 に示す点線で囲まれた一体の構造系の

うちの上部構造部分とする。

式(4.2.5)のδは、式(4.2.16)により算出することができる。

δ＝δP＋δ0＋θ0h0 ············································· (4.2.16)

ここに、 δP ：下部構造躯体の曲げ変形（m）

δ0 ：基礎の水平変位（m）

θ0 ：基礎の回転角（rad）

h0 ：耐震設計上の地盤面から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ

（m）

図-4.2.13 固有周期算定モデル

基礎の水平変位 δ0 と回転角 θ0 は、式(4.2.17)で算出してよい（図-4.2.14 参照)。

rssrrrss

ssrs

rssrrrss

srrr

AAAA

AMAH

AAAA

AMAH

000

000

····································· (4.2.17)

ここに、 H0 ：耐震設計上の地盤面における水平力(kN)

M0 ：耐震設計上の地盤面におけるモーメント（kN・m）


82

Ass、Asr、Ars、Arr：基礎の抵抗を表すばね定数（kN/m、kN/rad、kN・m/m、kN・m/rad)

で、基礎形式が直接基礎では底版下面の地盤のばね定数を示し、杭

基礎の場合では杭群全体の動的な地盤の動的なばね定数を示す。

また、ここに示されている基礎のばね定数、Ass、Asr、Ars、Arr は、以下のように説明される。

Ass ：底版が回転しないようにして、底版を軸直角方向に単位量だけ変位させるとき

の底版に作用させる軸直角方向力（kN/m)

Asr ：底版が移動しないようにして、底版を単位量だけ回転させるときの底版に作用

させる軸直角方向力（kN/rad)

Ars ：底版が回転しないようにして、底版を軸直角方向に単位量だけ変位させるとき

の曲げモーメント（kN・m/m)

Arr ：底版が移動しないようにして、底版を単位量だけ回転させるときの底版に作用

させる曲げモーメント（kN・m/rad)

ここで、杭基礎の場合は底版を杭頭部と読み替える。

図-4.2.14 耐震設計上の地盤面における荷重と変位

下部構造が等断面の場合には、H0、M0は式（4.2.18)で与えられる。

20.8

20.8

0.8

FFF

PPU

FPU

hWh

hWhWM

WWWH

00

0

··················· (4.2.18)

ここに、 WU ：対象とする下部構造躯体が支持する上部構造部分の重量（kN)

WP ：下部構造躯体の柱部の重量（kN)

WF ：耐震設計上の地盤面より上にあるフーチング又はケーソンの重量

（kN)

h0 ：耐震設計上の地盤面から上部構造の慣性力の作用位置までの高さ

（m）

hP ：下部構造躯体の柱部の高さ（m）

hF ：耐震設計上の地盤面より上にあるフーチング又はケーソンの高さ

（m）


83

直接基礎及び杭配置が対象で鉛直杭のみの杭基礎においては、それぞれ、式(4.2.19)及び式

(4.2.33)により、基礎の抵抗を表すばね定数を簡便に算出することができる。

ア．直接基礎

Ass＝kSBAB

Asr＝Ars=0 ···················································· (4.2.19)

Arr＝kVIB

ここに、 kSB ：底面の水平方向せん断地盤ばね定数(kN/m3)

kV ：底面の鉛直方向地盤ばね定数(kN/m3)

AB ：底面の面積(m2)

IB ：底面の断面二次モーメント(m4)

固有周期を算出する際は、地震時に地盤に生じる変形に相当する地盤の剛性から地盤反力係

数を求めるため、地盤反力係数は式(4.2.25)及び式(4.2.26)により求めるものとする。

3/4

0.3

V

VV

Bkk 0

················································ (4.2.20)

3/4

0.3

H

HH

Bkk 0

··················································· (4.2.21)

VV AB ······················································· (4.2.22)

HH AB ······················································ (4.2.23)

VSB kk ························································ (4.2.24)

DH Ek

0.3

10

···················································· (4.2.25)

DV Ek

0.3

10

···················································· (4.2.26)

DDD GE ν12 ·················································· (4.2.27)

2

DSt

D Vg

G

····················································· (4.2.28)

ここに、 kV ：鉛直方向地盤ばね定数（kN/m3)

kH ：水平方向地盤ばね定数（kN/m3)

kV0 ：鉛直方向地盤反力係数（kN/m3)

kH0 ：水平方向地盤反力係数（kN/m3)

BV ：基礎の換算載荷幅（m）(表-4.2.9 参照、BH を Bv と読み替える。)

BH ：荷重方向に直交する基礎の換算載荷幅（m）(表-4.2.9 参照)

AV ：鉛直方向の載荷面積（m2)

AH ：荷重作用方向に直交する基礎の載荷面積（m2)


84

kSB ：水平方向せん断地盤ばね定数（kN/m3)

ED ：地盤の動的変形係数（kN/m2)

νD ：地盤の動的ボアソン比

GD ：地盤の動的せん断変形係数（kN/m2)

γt ：土（地盤の）の単位体積重量（kN/m3)

ｇ：重力加速度（9.8m/s2)

VDS ：地盤のせん断弾性波速度（m/s）

λ ：鉛直方向地盤ばね定数に対する水平方向せん断地盤ばね

定数の比で、λ=1/3～1/4 とする。

表-4.2.9 基礎の換算載荷幅 BH（m）

基礎形式 BH（m）備考

直接基礎 HA

ケーソン基礎 eee LBB ≦

杭基礎 /D

鋼管矢板基礎 eeLB/D ≦ 常時、暴風時及びレベル 1 地震時

eee LBB ≦ レベル 2 地震時

地中連続壁基礎 eee LBB ≦

地盤ばね定数の算出に用いる i 番目のせん断弾性波速度 VDSi は、建設地点で実測されたせん断

弾性波速度 VSi がある場合には、式(4.2.29)及び式(4.2.30)によって算出する。

VDSi＝cV・VSi ················································ (4.2.29)

········································· (4.2.30)

ここに、 VDSi ：基礎の抵抗を表すばね定数の算出に用いる i 番目の地層の平均せ

ん断弾性波速度（m/s）

VSi ：i 番目の地層の平均せん断弾性波速度(m/s)

cV ：地盤ひずみの大きさに基づく補正係数

建設地点で実測されたせん断弾性波速度 VSi がない場合には、式(4.2.31)により推定する。

·················· (4.2.31)

ここに、 Ni ：標準貫入試験による i 番目の地層の平均 N 値

地盤の動的ポアソン比は、一般の沖積及び洪積地盤では、地下水位以浅では 0.45、地下水位以

深では 0.5 とし、軟岩では 0.4、硬岩では 0.3 としてよい。

また、固有周期の算出に際しては、「7.2 水平地盤における液状化判定」に規定するように耐震

設計上ごく軟弱な粘性土層又は橋に影響を与える液状化が生じると判定された土層がある場合には、

ｓｍ300≧0.8

ｓｍ300＜0.8

/V

/Vc

si

siV

粘性土層の場合 Vsi＝100 31 /iN （１≦Ni≦25）

砂質土層の場合 Vsi＝ 80 3/1iN （１≦Ni≦50）


85

土質定数の低減を見込まないものとする。

イ．杭配置が対称で鉛直杭のみの杭基礎

(ｱ)地盤のばね定数算出に用いる一般式

Ass、Asr、Ars、Arr は、基礎の抵抗を表す地盤のばね定数（ kN/m、 kN/rad、 kN・

m/m、kN・m/rad)で、基礎天端に単位水平力と単位モーメントをそれぞれ別々に作用さ

せたときの水平変位と回転角から、式(4.2.32)により算出する。

HMMH

Hrr

HMMH

Hrs

HMMH

Msr

HMMH

Mss

A

A

A

A

0000

0

0000

0

0000

0

0000

0

··········································· (4.2.32)

ここに、 H0 、 H0 ：基礎天端に単位水平力を与えたときに基礎天端に生じる水平

変位と回転角(m/kN、rad/kN)

M0 、 M0 ：基礎天端に単位モーメントを与えたときに基礎天端に生じる

水平変位と回転角(m/kN・m、rad/kN・m)

δ0H、θ0H、δ0M、θ0Mの算出においては、基礎の種別に応じて、「道路橋示方書 Ⅳ下部構造編」

の解説に示す、地盤抵抗特性を考慮した解析モデルを用いればよい。ただし、地盤反力係数

の基準値は、式(4.2.25)及び式(4.2.26)によるものとする。

(ｲ)地盤のばね定数算出に実際に用いる式

································· (4.2.33)

LEA

aK PPVP ················································ (4.2.34）

ここに、ｎ：杭の総本数（本)

yi ：i 番目の杭の杭頭の座標（m）

K1、K2、K3、K4：表-4.2.10 に示す杭頭剛結合の場合の杭の軸直角方向ばね

定数（kN/m、kN/rad、kN・m/m、kN・m/rad)

KVP ：杭の軸方向ばね定数（kN/m)

AP ：杭の純断面積（m2）

EP ：杭のヤング係数（kN/m2)

L ：杭長（m）

a ：下式により算定する。D は杭径。

打込み杭（打撃工法) a=0.014(L/D)＋0.72

n

1iiVPrr

rssr

ss

yKnKA

nKnKAA

nKA

24

32

1


86

打込み杭（バイブロハンマ工法) a=0.017(L/D)－0.014

場所打ち杭 a=0.031(L/D)－0.15

中掘り杭 a=0.010(L/D)＋0.36

プレポーリング杭 a=0.013(L/D)＋0.53

鋼管ソイルセメント杭 a=0.040(L/D)＋0.15

杭の軸直角方向ばね定数（杭の根入れ深さが十分に長い場合(βLe≧3)）は、表-4.2.10 により

求めることができる。

表-4.2.10 杭の軸直角方向ばね定数

杭頭剛結合杭頭ヒンジ結合

h≠0 h＝0 h≠0 h＝0

K1 2

123

3

h

EI

1

34 EI 0.51

33

3

h

EI

32 EI

K2、K3 2

1K 22 EI 0 0

K4 21

0.51

1

43

3

h

h

h

EI

EI2 0 0

ここに、 β ：杭の特性値 4

4EIDkHβ (m-1） ··················· (4.2.35)

λ ：β

1h (m） ··································· (4.2.36)

kh ：水平方向地盤ばね定数（kN/m3)

D ：杭径（m）

EI ：杭の曲げ剛性（kN・m2)

杭基礎設計便覧等を参照すること。

鋼管ソイルセメント杭の曲げ剛性は、ソイルセメントの一軸圧縮強度

が１N/mm2程度の場合には、その寄与度がわずかなため、鋼管のみ

の曲げ剛性としてよい。

h ：設計上の地盤面から上の杭の杭軸方向の長さ（m）

また、ここに示されている 1 本の杭の動的な杭頭ばね定数 K1～K4 は、以下のように説明さ

れる。

K1 ：杭頭部が回転しないようにして、杭頭部を杭軸直角方向に単位量だけ変位させる

ときの杭頭部に作用させる杭軸直角方向力（kN/m)

K2 ：杭頭部が移動しないようにして、杭頭部を単位量だけ回転させるときの杭頭部に

作用させる杭軸直角方向力（kN/rad)

K3 ：杭頭部が回転しないようにして、杭頭部を杭軸直角方向に単位量だけ変位させる

ときの曲げモーメント（kN・m/m)

K4 ：杭頭部が移動しないようにして、杭頭部を単位量だけ回転させるときの杭頭部に

作用させる曲げモーメント（kN・m/rad)

この概念図を、図-4.2.15 に示す。


87

図-4.2.15 杭軸直角方向のばね定数の概念図

(ｳ)杭の特性値 βの算定

杭の水平方向地盤反力係数 kH を算出するためには杭の特性値 βの算出が必要である。したが

って、kH 及び β を定めるためには、初に適切に kH を仮定し、式(4.2.21)並びに式

(4.2.35)を満足させるように繰り返し計算を要する。

一般には、このようにして kH を定めるが、式(4.2.21)、式(4.2.25)、式(4.2.35)及び

表-4.2.9 にある杭基礎の場合の換算載荷幅の式を展開すると、杭の換算載荷幅 BH は以下

のように整理することもできる。

29

1229

4

1.1615 DEEI

BD

H

·········································· (4.2.37)

β

DBH を、式(4.2.37)に代入すると、βは下式のように表される。

29

529

8

・0.74124β DEEI

D

········································· (4.2.38)

地震時保有水平耐力法に用いる固有周期を算出する際には、橋脚の降伏剛性を用いて式

(4.2.13)により δP を用いる必要があり、橋脚の降伏変位 δy を δP とみなしてはならない。これ

は、式(4.2.13)があくまでも耐震設計上の地盤面より上にある下部構造の重量の 80％とそれ

が支持している上部構造の全重量に相当する力を作用させた場合の上部構造の慣性力の作用

位置における変位 δ を基に、固有周期を算出するようになっているためである。同様に、式

(4.2.17)により δ0、θ0 を求める際には、上記の慣性力が作用する時に生じる H0、M0 を用いなけれ

ばならない。


88

(b)設計振動単位が複数の場合

設計振動単位が複数の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合には、式

(4.2.6)により固有周期を算出するものとした。式(4.2.7)により δを求めるに際して、具体的に

は以下の手順による。

① 部材の剛性を算出する。

② 橋台のモデル化に際しては、橋台背面土の質量、変形等の影響を無視してよい。

③ 基礎地盤の変形の影響は、基礎の地盤ばねによって考慮する。

④ 上部構造を表すはりの位置は、図-4.2.16及び図-4.2.17に示す上部構造の重心位置とする。

⑤ 固有周期の算定に関しては可動支承の摩擦の影響を無視してよい。ただし、斜橋、曲線橋

等で慣性力の作用方向と可動支承の可動方向が一致しない場合には、可動方向に直角方向の

分力も生じるため、支承の可動方向を正しくモデル化しなければならない。

⑥ 上下部構造間の相対変位に対する拘束条件は、一般には、支承形式に応じて表-4.2.11 に

よる。ここで、固定支承の鉛直軸回りの拘束条件は支承の構造を考えると固定であると考え

られるが、計算の簡便さを考慮して一般には自由としてよい。

⑦ ゴム支承等の剛性を利用して慣性力の分散を図る場合には、その剛性をばねとしてモデル

化してよい。ただし、固定部材によって水平変位を拘束する固定型ゴム支承又はすべり機構

を有する可動型ゴム支承（すべりゴム支承)を用いる場合には、原則として固有周期及び慣

性力の算出に際してはゴム支承の剛性を考慮せず、一般の支承と同じ扱いとする。

表-4.2.11 支承部のモデル化の例（上下部構造間の相対変位の拘束)

支承条件橋軸方向橋軸直角

方向鉛直方向橋軸回り

橋軸直角

回り

鉛直軸

回り

固定支承拘束拘束拘束拘束自由自由

可動支承自由拘束拘束拘束自由自由

ゴム支承ばね＊１ばね＊１拘束＊2 拘束＊2 自由＊2 自由＊2

免震支承ばね＊1 ばね＊1 拘束＊2 拘束＊2 自由＊2 自由＊2

＊1 橋軸方向及び橋軸直角方向の両方向にゴム支承あるいは免震支承で指示される場合について示した。

＊2 厳密にはばね支持となるが、解析結果への影響は一般に小さいため、このようにしてよいものとした。

＊3 変位制限構造等により支承の移動を拘束する場合には、その条件をモデル化に考慮する。

図-4.2.16 上部構造における慣性力の作用位置


89

図-4.2.17 下部構造の耐震設計における上部構造の慣性力の作用位置

前記①～⑦で求めたモデルに上部構造及び耐震設計上の地盤面から上の下部構造の重量に相当

する力を慣性力の作用方向に静的に作用させ、その方向から生じる変位を m 単位で求める。

なお、図-4.2.18 に示すように、離散型の骨組構造にモデル化する場合には、式(4.2.7)の δは

式(4.2.39)によって求めてもよい。

iii

iii

uW

uW 2

δ ······················································ (4.2.39)

ここに、 Wi ：上部構造及び下部構造の節点 i の重量（kN)

ui ：上部構造及び耐震設計上の地盤面より上の下部構造の重量に相当する

力を慣性力の作用方向に作用させた場合にその方向に生じる節点 i に

おける変位（m）

なお、Σは設計振動単位全体に関する和を示す。

また、別途固有値解析を行って固有周期を求める場合には、これを式(4.2.5 又は式(4.2.6)の T

としてよい。

図-4.2.18 固有周期算定モデル

(設計振動単位が複数の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合(橋軸直角方向))


90

4.2.4 耐震設計上の地盤面

耐震設計上の地盤面とは、設計地震動の入力位置であるとともに、その面より上方の構造部

分には地震力を作用させるが、その面よりも下方の構造部分には地震力を作用させないという

耐震設計上仮定する地盤面のことである。

耐震設計上の地盤面は、常時における設計上の地盤面とする。ただし、地震時に地盤反力が

期待できない土層がある場合は、その影響を考慮して適切に耐震設計上の地盤面を設定するも

のとする。

[解説]

橋脚、堰柱等の耐震計算では、地震力として慣性力を構造物に作用させる。地上の構造部分に

対しては、慣性力を外力とみなすことは明解であるが、基礎等地中部分に対しては、地盤と基礎

との振動状態を考えて慣性力を作用させなければならない。

橋脚、堰柱等の耐震計算では、静止した地盤中にある基礎に慣性力が作用し、これにより基礎

に変形、変位が生じるとみなす。しかし、実際にはまず、地盤に地震による変形が生じ、これに

より基礎も振動する結果、基礎に変形が生じる。地上部分の構造物と異なったメカニズムで生じ

る基礎構造の変形を震度法という設計計算の中で地上部分と同じように取扱うために考え出され

たのが、耐震設計上の地盤面である。

耐震設計上の地盤面は、一般に常時の設計における設計地盤面とする。ただし、ごく軟弱な粘

性土層及びシルト質土層、又は液状化する砂質土層で耐震設計上土質定数を 0 とする土層がある

場合には、耐震設計上の地盤面はその層の下面に設定しなければならない。現地盤面より深さ 10m

程度までの地盤の良否が基礎の水平抵抗に大きく影響し、既往の震災もこの部分から生じた場合

が多い。このため、耐震設計上地盤反力が期待できない土層がある場合には、耐震設計上の地盤

面をその層の下面に設定するものとする。

また、耐震設計上の地盤面より上方の躯体、フーチング等には、地中であっても慣性力を考慮

する。慣性力はフーチング等の重量から、排除した土の重量を差し引いた重量により求める。た

だし、地盤反力が期待できない土層が存在する場合は、この土層の下面より上方の構造物部分に

は、その重量に慣性力を考慮する。

(1)耐震設計上の地盤面（常時における設計上の地盤面)

常時における設計上の地盤面は、長期にわたり安定して存在し、水平抵抗ができることを考慮

して設定するものとする。一般に、以下の事項を考慮して定めるものとする。

a．洗掘による地盤面の低下

b．圧密沈下

c．凍結融解の影響

d．施工による地盤の乱れ

(2)地盤反力が期待できない土層がある場合

a．耐震設計上の地盤面は図-4.2.19 及び図-4.2.20 に示すとおり、前記(1)に示す常時における

設計上の地盤面とする。ただし、ごく軟弱な土層又は液状化する砂質土層で耐震設計上地盤

反力が期待できない土層がある場合には、耐震設計上の地盤面はその層の下面に設定する。


91

図-4.2.19 橋脚における耐震設計上の地盤面

図-4.2.20 橋台における耐震設計上の地盤面

b．地盤反力が期待できない土層が互層状態で存在する場合には、図-4.2.21 に示すように、

耐震設計上の地盤面は少なくとも層厚が 3m 以上の地盤反力が期待できる土層の上面として

よい。これは、現在のところ、地盤反力が期待できない土層がそれ以前の地盤反力が期待で

きる土層に及ぼす影響を定量的に評価することはできないが、既往の震災事例等を踏まえて

上記のように設定したものである。

図-4.2.21 中間に地盤反力が期待できる土層がある場合の耐震設計上の地盤面

(3)耐震設計上ごく軟弱な土層

現地盤面から 3m 以内にある粘性土層及びシルト質土層で、一軸圧縮試験又は原位置試験によ

り推定される一軸圧縮強度が 20kN/m2 以下の土層は、耐震設計上ごく軟弱な土層とみなすもの

とする 1)。

(4)耐震設計上の土質定数の低減


92

a．前記(3)によりごく軟弱な土層と判断された土層は、耐震設計上その土質定数を 0 とする。

b．「7.2 水平地盤における液状化判定」により橋に影響を与える液状化が生じると判定された

砂質土層は、液状化に対する抵抗率 FL の値に応じて耐震設計上土質定数を低減させるものと

する。

表-4.2.12 土質定数の低減係数 DE

FL の範囲

現地盤面か

らの深度 x （m）

動的せん断強度比 R

R≦0.3 0.3＜R

レベル 1 地震動

に対する照査


に対する照査


に対する照査


に対する照査

FL≦1/3 0≦x≦10 1/6 0 1/3 1/6

10＜x≦20 2/3 1/3 2/3 1/3

1/3＜FL≦2/3 0≦x≦10 2/3 1/3 1 2/3

10＜x≦20 1 2/3 1 2/3

2/3＜FL≦1 0≦x≦10 1 2/3 1 1

10＜x≦20 1 1 1 1

(5)土質定数を耐震設計上 0 又は低減させる土層の取扱い

土質定数を耐震設計上 0 又は低減させる土層の重量は、それ以下の地盤に対して負載重量とし

て働くものとする。


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編 (2002)

ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅰ．共通編 Ⅳ．下部構造編(2002)

1）一般に、一軸圧縮強度が 20kN/m2以下の粘性土及びシルト質土は、試験時に供試体を自立させることが困難な程度に軟弱であ

るため、地震時に基礎を有効に支持する効果が期待できない。このことから、このような土層を耐震設計上ごく軟弱な土層と

みなすものとする。


93

4.3 荷重

耐震設計に当たっては、構造物の種類、構造物の置かれた環境、重量などに応じて、以下に

示す荷重を考慮するものとする。

(1)地震時荷重

a．慣性力

b．地盤変位による外力

c．地震時土圧

d．地震時動水圧

e．水面動揺

f. 液状化地盤の流動力

(2)地震動の方向

地震動の方向としては、一般に直交する水平2方向を独立に考慮する。ただし、構造物の特

性によっては、鉛直方向も考慮しなければならない。

[解説]

(1)荷重

地震動の影響として考慮すべき荷重は、上記のものが考えられる。慣性力に関して、積載重量

には、地震と同時に作用する確率を考えれば、この大値を考慮する必要はないが、永久荷重及

び従たる変動荷重は考慮しなければならない。また、構造物と地盤との動的相互作用に起因する

荷重は、両者における地震動変位の相対的な相違によるもので、構造物の躯体表面に対して垂直

方向と接線方向に作用する荷重である。これを考慮しなければならない構造物は、橋台、擁壁な

どの土圧を受ける抗土圧構造物や地中構造物などであるが、杭などの基礎構造物でも必要に応じ

て考慮することが望ましい。

地盤の液状化に関しては、これが生じないように処置することが耐震設計の基本であるが、こ

の処置が技術的に困難な場合又は著しく不経済となる場合では、構造物の耐震性向上に及ぼす地

盤の寄与分を無視して設計しなければならない。また、地表面が傾斜していたり、常時偏土圧が

作用する場合には、液状化によって地盤流動が生じるおそれがあるので、液状化の影響を考慮す

る必要がある。液状化地盤の取扱い及び地盤流動による流動力については、「第 6 章液状化の

検討」を参照されたい。

(2)地震動の方向

構造物に作用する地震動は、一般に水平方向の地震動が支配的である。したがって、耐震設計

においても、一般に水平方向の地震力に対する安全性の検討を行えばよい。また、水平の地震動

は水平の任意の方向に作用するが、これに直交する水平 2 方向に同時に作用するとして計算する

ことは煩雑であり、かつ、地震動を過大に評価することになる。したがって、一般に水平 2 方向

で独立に安全性の検討を行ってよい。


94

4.3.1 慣性力

ポンプ場（吸込、吐出し水槽)、ファームポンド（RC）など剛性が高く固有周期の短い施設

や、橋梁・頭首工、ファームポンド（PC）などの比較的固有周期の長い施設のどちらにおい

ても、地震動によって構造物躯体及び積載物の慣性力を受ける。

[解説]

地震の影響は、固有周期など施設の構造特性を考慮する必要がある。特に橋梁・頭首工の地上

構造物のレベル 2 地震動に対しては、構造物の塑性変形によるエネルギー吸収を考慮して、降伏

点を通る割線剛性を用いて算出した固有周期により設計水平震度を算定し、慣性力 F を求める。

また、構造物躯体に作用する慣性力は、耐震設計法の種類にかかわらず考慮しなければならな

い。

表-4.3.1 慣性力の算定

耐震設計方法地震動固有周期の算定慣性力に用いる震度慣性力

震度法レベル 1 地震動

必要に応じて弾性剛性

を適用した固有周期を

考慮

固有周期 T を考慮しない設計水

平震度 Khg

固有周期を考慮する設計水平震

度 Kh

F＝W・Khg

F＝W・Kh

W：躯体自重

(以下、同じ)

①震度法

(固有周期と構造

物特性係数を考慮

する)

②地震時保有水平耐

力法

レベル 2 地震動降状剛性を適用した固

有周期を考慮

固有周期、低減係数より算定

した設計水平震度

①Khc2＝Cz・Cs2・Kh c20

CS2＝4＋1

1

②Kh2＝Cz・Cs・Kh c0

CS＝1－μ2

1

a

①F＝W・Khc2

②F＝W・Khc

*1 建築学会では、構造物特性係数 CS2＝

4＋1

1を用いる。

*2 道路橋示方書では、CS＝1－μ2

1

a

を用いる。この CSを構造物特性補正係数という。

ここに、μa ：完全弾性型の復元力持性を有する構造系の許容塑性率で鉄筋コンクリートの場合には、

μa＝１＋により算出する。

δu ：終局変位

δy ：降伏変位

α ：安全係数

4.3.2 地盤変位による外力

パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)などの線状地中構造物やポンプ場（吸込、吐

出し水槽)などの地震時挙動は、施設周辺地盤の動きに支配される。これら施設の耐震設計に

おいては、地盤変位に起因して施設に発生する躯体の変形や応力について考慮しなければなら

ない。

[解説]

y

yu

・


95

図-4.3.1 のような 2 連ボックスカルバートにおいて、躯体は対象深さにおける慣性力を受ける

と同時に、地盤の変位振幅を強制的に受けることになる。

この場合、応答変位法においては、断面力を算定する上で地盤ばねモデルを考慮し、地盤の変

位振幅を地盤ばねで換算した外力を作用させ、躯体内の応力計算を行う。

地震時において、ボックスカルバートの頂版、底版部の変位量が異なることから、図-4.3.3 の

ように周面せん断力を考慮する必要がある。

また、ポンプ場（吸込、吐出し水槽)は、レベル 2 地震動において応答変位法を用いる場合のみ

地盤変位による外力を考慮する。

図-4.3.1 対象深さにおける設計水平震度図-4.3.2 地盤の変位振幅図

(レベル 2 地震動)

図-4.3.3 躯体に作用する地震時周面せん断力τと地震時土圧荷重 p(z)等のモデル図


ⅰ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997)


96

4.3.3 地震時土圧

地震時土圧は、構造物の種類、土質条件、設計地震動のレベル、地盤の動的挙動等を考慮し

て、適切に設定するものとする。

(1) 背面土が良質な材料で密に締固められた条件においては、レベル 1 地震動及びレベル 2

地震動のいずれに対しても適用可能な修正物部・岡部法を原則として用いるものとする。

(2) 上記(1)以外の条件の場合、レベル 1 地震動に対しては物部・岡部法を適用してもよい。

(3) 擁壁については試行くさび法を用いるものとする。

(4) 地震時保有水平耐力法における杭の軸直角方向の抵抗特性及びフーチング前面地盤の

抵抗特性を算定する場合の地震時の受働土圧強度は、クーロンの土圧係数を用いて求め

るものとする。

[解説]

(1)修正物部・岡部法

a．修正物部・岡部法を以下に示す。

下記 b.で説明するように、地震時土圧としてより合理的に適用できる式である。本指針に掲げ

る施設で地震時土圧を算定する場合は、原則としてレベル 1 地震動及びレベル 2 地震動のいずれ

にも適用できる式（4.3.1)を用いるものとする。すなわち、地震時土圧は分布荷重とし、その主

働状態における土圧強度を算出するものとする。

EAEAtea KqhKP ············································ (4.3.1)

ここに、 Pea ：深さ h（m）における地震時主働土圧強度（kN/m2）

KEA ：地震時主働土圧係数で、式(4.3.2)により算出してよい。

(a) 背面が土とコンクリートの場合

砂及び砂礫 KEA＝0.21＋0.90Kh

砂質土 KEA＝0.24＋1.08Kh ········ (4.3.2)

(b) 背面が土と土の場合

砂及び砂礫 KEA＝0.22＋0.81Kh

砂質土 KEA＝0.26＋0.97Kh

Kh ：地震時土圧の算出に用いる設計水平震度

γt ：土の単位体積重量（kN/m3）

q' ：地震時の地表載荷荷重（kN/m2)

また、q'は地震時に確実に作用するもののみとし、活荷重は含まないものとする。

なお、背面土が良質な材料で密に締固められた条件以外の場合、下記(2)の物部・岡部法を適用す

る。

b．従来、レベル 1 地震動に対する耐震性能の照査に用いる地震時主働土圧係数は式(4.3.5)

の物部・岡部の方法により算出していた。物部・岡部の方法は、クーロン土圧に地震の影響

を考慮したもので、ある震度が作用した時にすべり面が生じ、そのすべり面上で同一のせん

断強度が発揮されている状態の土圧を算出するものである。


97

しかし、レベル 2 地震動において地盤に作用すると考えられる震度、例えば耐震設計上の

地盤面における水平震度に対して式を適用すると、想定されるすべり土塊領域が非常に大き

くなり、実際の現象と異なるといった問題点が生じる。これに対し、物部・岡部法をレベル 2

地震動で想定している震度まで適用する手法として、近年、修正物部・岡部法が提案されて

いる。修正物部・岡部法は、物部・岡部法に比べて、レベル 2 地震動を想定した模型実験結

果を説明できることが明らかになっており、また兵庫県南部地震における土圧に抗する構造

物の被災事例についても、構造物背後に生じたすべり面の角度を合理的に説明できるもので

ある。そこで、レベル 1 地震動及びレベル 2 地震動のいずれに対しても適用可能な修正物部・

岡部法に基づいて地震時主働土圧を算出することとした。式(4.3.1)は、一般的な橋台背面土

の材料、施工状況、橋台の形状、設計への適用性等を考慮し、修正物部・岡部法に基づいて

算出される地震時主働土圧係数を簡易な近似値により与えられたものである。式(4.3.1)を算

出した条件を c.に示す。

c．背面土は、良質な材料で密に締固めるため、地盤のせん断抵抗は、ピーク強度を発現した

後、残留強度へと低下する。したがって、ここでは橋台の背面土は、表-4.3.2 に示す程度の

単位体積重量が確保できる砂、砂礫、砂質土で入念に施工されることを前提に、土質に応じ

た背面土のせん断抵抗角のピーク角度φpeak と残留強度φres を表-4.3.3 のように仮定した。表

-4.3.3 に示すせん断抵抗角の値は、密な砂質材料に対して、すべり破壊が生じる際の状態に

近いと考えられる平面ひずみ状態でのせん断抵抗角に粘着力の影響も反映させて想定したも

のである。

表-4.3.2 土の単位体積重量（kN/m3)

地盤土質ゆるいもの密なもの

自

然

地

盤

砂及び砂礫 18 20

砂質土 17 19

粘性土 14 18

盛

土

砂及び砂礫 20

砂質土 19

粘性土 18

＊1 地下水位以下にある土の単位体積重量は、それぞれの表中の値か

ら 9 を差し引いた値としてよい。

＊2 砕石は砂利と同じ値とする。また、ずり、岩塊等の場合は種類、

形状、大きさ及び間隙等を考慮して定める必要がある。

＊3 砂利混じり砂質土又は砂利混じり粘性土にあっては、混合割合及

び状態に応じて適当な値を定める。

＊4 地下水位は施工後における平均値を考える。

表-4.3.3 地震時土圧算定のための土質定数

φpeak φres

砂及び砂礫 50° 35°

砂質土 45° 30°

(2)物部・岡部法

a．前記(1)c.の条件以外のレベル 1 地震動の場合、地震時水平土圧は物部・岡部法を適用する

とともに、粘着力の有無を考慮して算定する。

適用する施設としては、ファームポンド、ポンプ場（震度法の場合)、擁壁、開水路等がある。

土圧の計算に用いる土の分類と土質諸数値は、一般に表-4.3.4 を参考にする。


98

表-4.3.4 土圧の計算に用いる土の種類と土質諸数値（単位：kN/m3)

土の種類飽和単位

体積重量

湿潤単位

体積重量内部摩擦角（°)

① 細粒子をほとんど含まない砂利、粗砂等

(GP、GW、SP、SW等細粒分5％未満を目安) 20 18 30

② 細粒子を含んだ砂利、砂等

(G－F、S－F等細粒分5～15％を目安) 20 18 25

③ シルト質細砂、粘土を含む砂利等

(GF、SF等細粒分15～50％を目安) 20 18 20

＊1 土質定数は、土質、排水条件、施工法等によって異なるので、土質試験等の調査を実施して、そ

の適正値を定めるのが望ましい。しかし、これらの調査や試験には多くの労力と時間を要する上に、

適切な土質定数の決定には豊富な経験と高度な技術力を必要とするため通常の設計作業においては

表-4.3.4 の値を参考とする。

＊2 飽和単位体積重量は、水中土 10kN/m3、水 9.8kN/m3 とする。

＊3 特に重要な構造物、大規模な土工事及び玉石等を含む礫質土や非常に軟弱な粘性土等の特殊な土質

には適用できない。

(a)地震時主働土圧

ア.粘着力を無視する場合

(ア)非飽和土の場合

EAEAtVea K

qhKKP

βαcos

αcosγ1 ····························· (4.3.3)

EAEAtVEA hK

qKhKP

βαcos

αcos

2

11 2γ ························· (4.3.4)

ここに、 Pea ：地震時主働土圧強度（kN/m2)

PEA ：地震時主働土圧（kN/m)

KEA ：地震時主働土圧係数

γt ：土（背面土)の単位体積重量（kN/m3)

h ：地表面から土圧強度（又は土圧)を求めようとする位置までの深さ（m）

q ：単位斜面面積当たりの等分布荷重（kN/m2)

α ：構造物背面又は仮想背面が鉛直面となす角(°)

（反時計回りを正とする)

β :構造物背面の地表面が水平面となす角(°)


····· (4.3.5)

φ：背面土の内部摩擦角(°)

δ：構造物背面と土との摩擦角又は仮想背面における摩擦角(°)


ただし、90°≦α+δ+θとなる場合には適用できない。

また、φ－β－θ＜0 となる場合には、φ－β－θ＝0 として計算する。

V

h

KK

tan－1

θ 1 ·················································· (4.3.6)

ここに、 Kh：地震時土圧の算出に用いる設計水平震度

2

2

2

βαcosθδαcos

θβφsinδφsin1θδαcosαcosθcos

θαφcos

EAK


99

KV：地震時土圧の算出に用いる設計鉛直震度（鉛直方向を考慮しない場合、

KV＝0)

Kh、KVの変化によるθの値を、表-4.3.5 に示す。

表-4.3.5 Kh、KV をパラメータとしたθの値

KV Kh

0 0.05 0.10 0.15 0.20

0.1

0.2

0.3

0.4

5°40'

11°20'

16°40'

21°50'

6°00'

11°50'

17°30'

22°50'

6°20'

12°30'

18°30'

24°00'

6°50'

13°20'

19°30'

25°10'

7°10'

14°00'

20°30'

26°30'

図-4.3.4 地震時主働土圧

(イ)飽和土の場合

この場合には、次式により得られる土圧強度及び土圧のほか、水圧を考慮する。

EAEAVea K

qKh'K1P

βαcos

αcosγ ····························· (4.3.7)

EAEA

2VEA Kh

qKh'KP

βαcos

αcosγ2

11 ························· (4.3.8)

ここに、P'ea ：地震時主働土圧強度（kN/m2)

P'EA ：地震時主働土圧（kN/m)

K'EA ：地震時主働土圧係数

2

2

2

coscos

sinsin1coscoscos

cos

EAK ········ (4.3.9)

γ

γθ ｔ・

V

h1

K1K

tan ············································ (4.3.10)

ここに、γ'：土の水中単位体積重量（kN/m3)

その他の記号は式(4.3.3)に同じ。

イ．粘着力を考慮する場合


100

粘着力を考慮する場合には、粘性土の自立高さを考慮して土圧強度を式(4.3.11)、土圧を式

(4.3.12)により算定する。

EAEA0tea Kq

KzhPβαcos

αcosγ

································· (4.3.11)

EAEA0tEA hKq

KzhPβαcos

αcosγ2

1 2

···························· (4.3.12)

ここに、 z0：粘性土の自立高さ（m）

2

φ＋45tan

γ

2

t0

cz ·································· (4.3.13)

ここに、c：土の粘着力（kN/m2)


なお、式(4.3.11)、式(4.3.12)によることが適当でない場合には、原則としてクーロン、物

部理論に基づいて算定するものとする。

(b)地震時受働土圧

ア．粘着力を無視する場合

(ア)非飽和土の場合

EPEPtVep Kq

hKK1Pcos

cos ····························· (4.3.14)

EPEP2

tVEP hKq

KhKPcos

cos

2

11 ························· (4.3.15)

ここに、Pep ：地震時主働土圧強度（kN/m2)

PEP ：地震時主働土圧（kN/m)

KEP ：地震時主働土圧係数

····· (4.3.16)

ただし、φ＋β－θ＜0 となる場合には適用できない。


(イ)飽和土の場合

EPEPVep K

qhK'K1P

cos

cosγ ····························· (4.3.17)

EPEP

2VEP Kh

qKhKP

cos

cos

2

11 ························· (4.3.18)

ここに、P'ep ：地震時主働土圧強度（kN/m2)

P'EP ：地震時主働土圧（kN/m)

K'EP ：地震時主働土圧係数

····· (4.3.19)

2

2

2

coscos

sinsin-1coscoscos

cos

EPK

2

2

2

coscos

sinsin-1coscoscos

cos

EPK


101

ただし、φ＋β－θ'＜0 となる場合には適用できない。

その他の記号は式(4.3.3)、式(4.3.7)に同じ。

イ.粘着力を考慮する場合

EPEP0tep Kq

KzhP

cos

cos ································· (4.3.20)

EPEP0tEP hKq

hKzhP

cos

cos2

2

1 ··························· (4.3.21)

ここに、 z'0：地震時受動土圧における粘性土の自立高さ（m）

2

452

tanc

zt

0 ············································· (4.3.22)


図-4.3.5 震時受働土圧

(3)擁壁及び開水路の地震時土圧の算定

擁壁は土地改良事業計画設計基準・設計「農道」に準じ、開水路は土地改良事業計画設計基準・

設計「水路工」に準じて、地震時土圧を算定する。

a．適用土圧公式

コンクリート擁壁の設計に用いる土圧は、壁背面の傾斜や土との壁面摩擦にも対応できるクー

ロン系の土圧公式を適用し、擁壁背面の複雑な断面形状に対して的確に対応できる「試行くさび

法」により算定することを原則とする。

ただし、開水路及びブロック積擁壁（水路）の土圧算定については、式(4.3.23)に示すクーロ

ン公式を用いるものとする。

EAtVea Ki

qhKP

＋sin

sin・＋・1 ······························ (4.3.23)

ここに、 Pea ：地震時主働土圧強度（kN/m2)

KV ：設計鉛直震度

γt ：土の単位体積重量（kN/m3)

h ：背面地表面からの深さ（m）

q ：載荷重強度（kN/m2)

θ ：壁背面の傾斜角（°）

I ：壁背面土の傾斜角（°)

KEA ：地震時主働土圧係数


102

b．壁面摩擦角

壁面摩擦角δの値は、過去の実験結果を参考にすると、擁壁の場合常時において、φ/2≦δ≦2/3

φ、また地震時において、0≦δ≦1/2φといわれているが、一般の設計の際には表-4.3.6 の値を用

いるものとする。ただし、擁壁背面の排水が十分でないと考えられる場合は、安全性を考えてδ

＝0 とする。

表-4.3.6 壁面摩擦角δの値

擁壁の種類

重力式擁壁

もたれ式擁壁

ブロック積擁壁

逆 T 型擁壁

L型擁壁

計算の種類安定計算安定計算部材計算

摩擦角の種類土とコンクリート土と土土とコンクリート

壁

面

摩

擦

角

常時 3

2 ＊1

β(図-4.3.6)

3

2

地震時 2

1

＊2

cossin

sinsintan

1

ただし、

sin

sinsin

2

1

＊1 β≧φのときは、δ＝φとする。

＊2 β+θ≧φのときは、δ＝φとする。

θ：地震合成角（＝tan-1Khg)

図-4.3.6 βの設定方法

c．土の粘着力

土の粘着力は締固めの度合い、含水状態、経時変化などの影響により、その評価が難しいこと、

また、こね返しの影響で粘着力が減少することから、一般的な設計においては粘着力 c＝0 とす

る。

d．地震時の土圧

地震時土圧の算定には、試行くさび法において土くさびに水平方向の地震時慣性力を作用させ

る方法を用いる。

e．土圧の作用面及び作用位置

土圧の作用面は、重力式擁壁及びもたれ式擁壁についてはコンクリート背面とし、逆 T 型擁壁

及び L 型擁壁の部材計算においては、コンクリート背面、安定計算においては、かかと版を通る

鉛直な仮想背面とする。

また、土圧の作用位置は、試行くさび法の場合は土圧が三角形分布になるものと仮定し、壁高

H の 1/3 点と考える。


103

図-4.3.7 土圧の作用面及び作用位置

f．試行くさび法による土圧の算定

試行くさび法は極値法ともいわれ、図解法又は数値計算などによって図-4.3.8 に示すように、

壁下端から発生するすべり面の方向を種々に変化させ、それぞれのすべり面と壁背面に挟まれる

土くさびに作用する力の釣合いから壁に作用する土圧の極大値を求め、これを主働土圧とする方

法である。

図-4.3.8 主働すべり面、主働土圧の決定法

土圧を図解によって求める方法としては、クーロン系の土圧論に基づくクルマン

（Cul-mann)の図式解法が一般的である。クルマンの図式解法を示せば、以下のとおりである。

（図-4.3.9 参照)

・ A 点より水平面に対しφの角度をもった直線 A-G を引く。

・任意に仮定したすべり面 A-1、A-2、……につき ABCD1、ABCD2、……の重量 W1、W2、…

…を計算し、適当なスケールで A-G 上にプロットする。

・ W1、W2、……から A-G に対しεの角度をもった直線を引き、これとすべり面 A-1、A-2、

……の交点を H、J、……とし、これらを曲線で結ぶ。

・後に上記の手順で得られた曲線 A、H、J、……上に A-G と平行な接線を引き、接点を T

とすれば、主働土圧合力の大きさが T-W に、またすべり面が直線 A-T に求まる。


104

図-4.3.9 クルマンの図解法

(a)地震時の土圧

地震時においては、図-4.3.11(a)に示すように、土くさびの重心に慣性力（＝Khg・W)が作用す

るものと考えると、連力図は図-4.3.11(b)のように描くことができる。

ア.地震時の主働土圧

WPEA

EAEA

coscos

sin ···································· (4.3.24)

sin

cos

EAEAV

EAEAH

PP

PP ············································ (4.3.25)

HhP3

1 ······················································· (4.3.26)

ここに、 PEA ：地震時の主働土圧（kN/m）

PEAH ：地震時の主働土圧の水平成分（kN/m）

PEAV ：地震時の主働土圧鉛直成分（kN/m)

ωEA ：仮定したすべり面が水平面となす角（°）

θ ：地震合成角（＝tan-1Khg)(°)

Khg ：設計水平震度（式(5.2.1)参照)

δ ：地震時の壁面摩擦角（表-4.3.6 参照)(°)

φ ：背面工の内部摩擦角（°)

α ：壁背面と鉛直面のなす角（°)

hP ：土圧の作用点までの鉛直距離

H ：壁高

図-4.3.10 地震時主働土圧の水平成分と鉛直成分


105

図-4.3.11 地震時主働土圧の考え方

イ.地震時の受働土圧

WPEP

EPEP

coscos

sin ··································· (4.3.27)

ここに、 PEP ：地震時受働土圧（kN/m）

ωEP ：仮定したすべり面が水平面となす角（°）

図-4.3.12 地震時受動土圧の考え方

(4)杭の地震時受働土圧強度の算定

地震時保有水平耐力法における杭の軸直角方向の抵抗特性及びフーチング前面地盤の抵抗特性を

算定する場合の地震時の受働土圧強度は、以下により求める。

a．杭の軸直角方向の抵抗特性

杭の軸直角方向の抵抗特性は、水平方向地盤反力係数 kHE を初期勾配とし、水平地盤反力度の

上限値 PHUを有する弾塑性型モデルとする(図-4.3.13)。これらは式(4.3.28)、表-4.3.7 により算

定する。


106

図-4.3.13 地盤の抵抗特性

Upp

H

pα＝η

α＝η

HU

kkHE kk

p ··············································· （4.3.28)

ここに、 kHE ：地震時保有水平耐力法に用いる水平方向地盤ばね定数（kN/m3）

PHU ：水平地盤反力度の上限値（kN/m2）

kH ：地震時水平方向地盤ばね定数（kN/m3）

PU ：地震時受働土圧強度（kN/m2）

αk ：単杭における水平方向地盤ばね定数の補正係数

αp ：単杭における水平地盤反力度の上限値の補正係数

ηk ：群杭効果を考慮した水平方向地盤反力係数の補正係数

ηp ：群杭効果を考慮した水平地盤反力度の上限値の補正係数

表-4.3.7 杭軸直角方向抵抗特性の補正係数

地盤の種類 αk αp*2 ηk ηp

砂質地盤 1.5 3.0 2/3

*1

粘性土地盤 1.5 1.5 1.0

＊1 ηpαp＝載荷直交方向杭中心間隔／杭径（≦αp）

＊2 N≦2 の粘性土地盤ではαp＝1.0 とする。

＊3 砂質地盤の前列杭以外の杭の pHU は表による

算定値の 1/2 とする。

地震時の受働土圧強度はクーロンの土圧係数 KEP を用いて、式(4.3.29)、式(4.3.30)により求

める。

EPitiEPU KcqhKp 2・ ··································· (4.3.29)

2

cos

sinsin1cos

cos

E

EE

2

EPK ······························· (4.3.30)

ここに、 pU ：地震時の受働土圧強度（kN/m2）

γti ：地盤 i 層の土の単位体積重量（kN/m3）

hi ：地盤 i 層の層厚（m）


107

q' ：地震時の耐震設計上の地盤面での載荷荷重（kN/m2）

c ：土の粘着力（kN/m2）

φ ：土のせん断抵抗角（°）

δE ：地震時の壁面摩擦角（－φ/6）（°）

b．フーチング前面地盤の水平抵抗特性

フーチング前面の地盤が長期的に安定して存在するか、又は埋戻された地盤が原地盤以上の強

度を有する場合で、土質が良質で設計上水平抵抗を期待できる場合は、フーチング前面の水平抵

抗を考慮してよい。

フーチング前面地盤の水平抵抗特性は、水平方向地盤ばね定数 kHE を初期勾配とし、水平地盤

反力度の上限値 PHUを有する弾塑性型としてモデル化する。

ア．フーチング前面地盤の水平方向地盤ばね定数 kHE

フーチング前面地盤の水平方向地盤ばね定数 kHE は、式(4.3.31)により算出する。

3/4ー

00.3

＝α

H

HHE

Bkk k ···································· （4.3.31)

ここに、 HEk ：水平方向地盤反力係数

HB ：フーチング前面の換算載荷幅（m）

BH＝Be（ただし、BH≦ ee LB）

Be ：フーチングの有効前面幅（m）

Le ：フーチングの有効根入れ長（m）

kα ：kHの推定に用いる補正係数＝1.0

イ．フーチング前面地盤の水平地盤反力度の上限値 PHU

フーチング前面地盤の水平地盤反力度の上限値は、ケーソン基礎に準じ式(4.3.32)により算出

する。

PHU＝αppEP ····················································· （4.3.32)

ここに、 αp ：水平地盤反力度の上限値の割増し係数で、次式により求める。

αp＝1.0＋0.5（z/Be）≦3.0 ······················· （4.3.33)

z ：地盤面からの深さ（m）

Be ：フーチングの有効前面幅（m）

pEP ：深さ z における地震時の地盤の受働土圧強度（kN/m2）

（式(4.3.34)参照）


108

図-4.3.14 フーチング前面地盤の水平地盤反力度の上限値の例

地震時の地盤の受働土圧強度 pEPは、式(4.3.34)により、KEP は式(4.3.30)により求める。

EPitiEPEP KcqhKp ・2・・ ································· (4.3.34)


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 V．耐震設計編（2002）

ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説Ｉ．共通編 Ⅳ．下部構造編（2002)

ⅲ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997）

ⅳ）農林水産省農村振興局：土地改良事業計画設計基準・設計「水路工」（2001）

ⅴ）農林水産省構造改善局：土地改良事業計画設計基準・設計「農道」（1998）

4.3.4 地震時動水圧

水に接する各種構造物の耐震設計においては、地震時動水圧を考慮するものとする。

地震時の水圧は、構造物の加速度の大きさに比例して慣性力的な作用をする。また、自由水

面がある場合には、水面が自由振動（動揺、スロッシング)を起こした時に生じる二次的な作

用がある。一般には、その作用の大きい慣性力的な動水圧を設計に採用し、二次的な作用（水

面動揺)は、動的解析の対象としてその補足をすることが行われている。

[解説]

地震時動水圧は、表-4.3.8 に示す各種の算定式を用いて定める。

表-4.3.8 水槽タイプ別動水圧算定式の適用区分 1)

適用形状自由水面あり自由水面なし

円形 Housner 法の円形用式（ファームポンド（PC）)

速度ポテンシャル法（ファームポンド（PC）) ―――

矩形

Westergaard 法（橋梁、頭首工、開水路、ファームポンド

（RC）、暗渠（ボックスカルバート)、ポンプ場（吸込、

吐出し水槽))

Housner法の矩形用式（ファームポンド（RC）)

式(4.3.40)による。

（暗渠(ボックスカルバ

ート))

水で取り囲まれた

柱状構造物式(4.3.42)による。（橋梁、頭首工) ―――

なお、水の圧縮性の影響は、水槽及び水槽塔等の構造寸法ではこれを無視しても差し支えない

が、管路構造物では圧縮性を考慮しないと過大な荷重を採用することになる。


109

(1)円形

円形水槽の地震時動水圧は、土地改良事業設計指針「ファームポンド」に準拠するものとする。

同指針によれば、算定方法としては、速度ポテンシャル法と Housner 法が代表的で、他には有限

要素法、境界要素法、伝達マトリックス法などの数値解析法があり、どの方法を用いてもよいと

している。

地震時の周波数成分に応じて以下に示す 2 つを考慮するものとする。

①地震の短周期成分に応答する動水圧（衝撃圧）

②地震の比較的長周期成分に応答する動水圧（振動圧）

以下に Housner 法と速度ポテンシャル法を示す。また、速度ポテンシャル法の計算事例は土地

改良事業設計指針「ファームポンド」PC タンクの設計計算事例 1.2.3 設計荷重を参照する。

a．Housner 法の円形用式（ファームポンド（PC))－自由水面あり－

通常は、式(4.3.35)及び式(4.3.36)の衝撃圧のみを考慮すればよいが、非常に重要度の高い構

造物については式(4.3.37)で表される振動圧も加えた合成の動水圧を考慮する。

Ha

hHy

Hy

HKyp hwWr 3tan2

1・・3

2

····················· (4.3.35)

Hy

Ha

tanhHKyp

0

hwWr

8

5

3・・3

1 2

································ (4.3.36)

aH

h

ayH

hS

ga

yp VSwWs

1.837sin

1.837cos

・・・0.3402 3

2

··················· (4.3.37)

ここで、 pwr(y) ：側壁に作用する衝撃圧の大値（kN/m2）

Pwr(y) ：側壁に作用する全衝撃圧の大値（kN)

pws(y) ：側壁に作用する振動圧の大値（kN/m2)

g、γw ：重力加速度(ｍ/s2)及び水の単位体積重量（kN/m3)

a、H ：タンクの内半径及び水深（m）

SV ：速度応答スペクトル（m/s）

Kh ：設計水平震度

y ：水面からの鉛直距離（m）

ωs ：s 次の固有円振動数

図-4.3.15 円形構造物（自由水面あり)に作用する動水圧（Housner 法)

動水圧 P は、その作用方向と振動方向が同一方向となった時に大となる。


110

b．速度ポテンシャル法（ファームポンド(PC)－自由水面あり－

通常は、式(4.3.38)の衝撃圧のみを考慮すればよいが、非常に重要度の高い構造物については

式(4.3.39)で表される振動圧も加えた合成の動水圧を考慮する。

1SS

S

ShwWr

aH

kh

ayH

kh

kaKyp

cos

cos

・1

121・・・

2 ···················· (4.3.38)

aH

kh

ayH

kh

KS

ga

yp

S

S

2S

VSwWs

cos

cos

・1

1・・・・2 ······················ (4.3.39)

ここで、 kS ： S1S

kJdkd

＝0 を満足する正根（表-4.3.9）

添え字 S ：自由水質点の次数。通常 S＝1 で十分である。

J1 ：ベッセル関数

他の変数は、a.の Housner 法と同じ

(2)矩形

土地改良事業設計指針「ファームポンド」では、RC 構造における地震時動水圧は Westergaard

法の式、または Housner 法による長方形水槽の式の、どちらかにより求めるものとするとしてい

る。なお、Westergaard 法の式による計算事例は同指針 RC ファームポンドの設計 5.3.3 地震時動

水圧を参照する。

a．水の慣性力を考えた式（暗渠（ボックスカルバート））－自由水面なし－

深さ H 方向、奥行き B 方向とも一様分布とすると、壁体単位面積当たりの動水圧 p(kN/m2)は、

2

・・B

Kp wh ··················································· (4.3.40)

となり・これは 1 壁面単位面積当たりの動水圧＝

１受圧面積

２の１・仮想質量

H/BH

とする考え方である。し

たがって、中間の壁は前後に p＝Kh・γw・{(B/2)+(b/2)}の動水圧を受ける。

b．Westergaard 法（橋梁、頭首工、開水路、ファームポンド（RC）、暗渠（ボックスカルバート）、

ポンプ場（吸込、吐出し水槽））－自由水面あり－

HH

HbKP

ew

2whew

・5

2

・・・・12

7

····················· (4.3.41)

表-4.3.9 ks値

S ks 1 1.841

2 5.331

3 8.536

4 11.706

5 14.863


111

ここで、 Pew ：構造物に作用する全地震時動水圧（kN)


γw ：水の単位体積重量（kN/m3)

H ：水深（m）

Hew：水路底面から地震時動水圧の合力作用点までの距離（m）

b ：地震時動水圧の作用方向に対して直角方向の躯体幅（m）

図-4.3.16 矩形構造物（自由水面有り)に作用する動水圧（Westergaard 法)

なお、「道路橋示方書」では、式(4.3.41)はレベル 1 地震動のみに用い、レベル 2 地震動は

動的解析によるものとしている。

c．Housner 法の矩形用式（ファームポンド(RC)）－自由水面あり－

Hl

Hy

Hy

HKp2

hwew 3tanh2

1・・3 ······················· (4.3.42)

水槽上方から見て、地震方向が左右一方向に振動する場合は、次式に省略できる。

Hy

Hl

HKP

0

2hwew

8

5

3tanh・・3

1

······················ (4.3.43)

ここに、 pew：構造物に作用する動水圧（kN/m2)

Pew：構造物に作用する全動水圧（kN)

l：長方形水槽の長さの2

1（m）

y0：作用深さ（m）

他の変数は、b.Westergaard 法と同じ。

図-4.3.17 矩形構造物（自由水面有り)に作用する動水圧（Housner 法)


112

(3)周辺を完全に水で取り囲まれた柱状構造物（橋梁、頭首工)－自由水面あり－

周辺を完全に水で取り囲まれた柱状構造物に作用する地震時動水圧の合力及びその作用位置は、

式(4.3.44)、式(4.3.45)により算出するものとする。(図-4.3.18 参照)

なお、「道路橋示方書」では、式(4.3.44)、式(4.3.45)はレベル 1 地震動のみに用い、レベル 2

地震動は動的解析によるものとしている。

2.0≦Hb

の場合

Hb

ab

HAKP 0h4

1・・・・4

3ｗ

4.0≦＜2.0Hb

の場合

Hb

ab

HAKP 0h10

0.7・・・・4

3ｗ ···························· (4.3.44)

Hb

＜4.0 の場合

ab

HAKP 0h ・・・・40

9ｗ

HH g7

3 ····················································· (4.3.45)

ここで、 P ：構造物に作用する地震時動水圧の合力（kN）


γw ：水の単位体積重量（kN/m3）

H ：水深（m）

Hg ：地盤面から地震時動水圧の合力作用点までの距離（m）

b ：地震時動水圧の作用方向に対して直角方向の躯体幅（m）

a ：地震時動水圧の作用方向の躯体幅（m）

A0 ：構造物の断面積（m2）

図-4.3.18 柱状構造物に作用する地震時動水圧



ⅱ）農林水産省構造改善局建設部：土地改良事業設計指針「ファームポンド」（1999)

ⅲ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)


113

4.3.5 水面動揺

水槽の耐震設計では、一般的に水面動揺は考慮しない。極めて重要な施設の場合のみ水面動

揺の影響を考慮する。

貯水槽内の自由水面の動揺は、以下のいずれかの方法により検討するものとする。

(1)Housner 理論に基づく応答スペクトル法

(2)速度ポテンシャル理論に基づく応答スペクトル法

ただし、適切な入力地震波を用いる場合には、動的応答解析を行って求めてもよい。

[解説]

自由水面のある水槽では、地震時に水面の自由振動が誘起され、越流又は屋根への衝撃圧等の

影響を与える。地震時にこのような水面動揺が誘起され、地震被害に結びつくかどうかは、水面

動揺の固有周期と地震動の周期特性に密接な関係がある。

Housner 理論及び速度ポテンシャル理論に基づく応答スペクトルは、以下のとおりである。

(1) Housner 理論によれば、液面動揺の振幅（大波高)ηは、式(4.3.46)式により求められる。

1g

1.841coth0.408

2

R

RH

R

h

········································ (4.3.46)

RH

RSV

h 1.841tanh・

1.531 ··································· (4.3.47)

ここに、 R ：貯水槽半径（cm） H：液面高さ（cm）

g ：重力加速度（cm/s2） ω：一次角振動数（rad/s)

SV ：速度応答スペクトル（cm/s)

SV は、EL Centro 1940 の地震波に対するスペクトル（U.S.AEC の TID レ

ポート 7024 等を参照)を使用して求める。

RH

Rg

1.841tanh・・1.841 ···································· (4.3.48)

(2) 速度ポテンシャル理論に基づき、速度応答スペクトルから決定される入力値に対して、応答

波高や変動液圧を計算すればよい。

VSRH

T

1.841tanh・0.245max ·································· (4.3.49)

ここに、T：スロッシング一次固有周期（s）

RH

Rg

T

1.841tanh・・1.841

22 ······························· (4.3.50)

ここに、 R：波面高さ（cm) H：貯水槽半径（cm）

SV：速度応答スペクトル（cm/s)



ⅱ）清水、山本、浜田他：速度応答スペクトルを用いた液体のスロッシング波高解析、日本機械学会講演論文集№.800－3（1980)


114

4.3.6 荷重の組合わせ

耐震設計における構造物の安全性は、常時荷重（自重及び常時の上載荷重)と地震時の荷重

の組合せにおいて、地震動レベルとケースごとに確認するものとする。

[解説]

荷重の組合せは地震動レベルに応じて、それぞれで想定する限界状態においても厳しい条件

となるように設定する必要がある。

開水路の場合は、他の構造物と異なり、レベル 1 地震動とレベル 2 地震動とは同じ設定となる。

荷重の組合せは土地改良事業計画設計基準・設計「水路工」に準拠しており、耐震設計法、地

震動レベルは「道路土工指針」に準拠している。「道路土工指針」では、レベル 1 地震動、レベ

ル 2 地震動とも震度法（固有周期を考慮しない）によるものとしており、設計水平震度の大きさ

のみが異なる。

開水路の条件に対する荷重の組合せを、表-4.3.10 に示す。

表-4.3.10 常時、地震時の荷重の組合わせ[開水路の場合]

荷重浮上に対

する照査

部材の照査

常時地震時(レベル1、レベル2)

ケースⅠ ケースⅡ ケースⅢ ケースＩケースⅡ ケースⅢ

死荷重（躯体自重) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

地震時慣性力－－－－ ○ ○ ○

自動車荷重等－ ○ －－－－－

土圧

水平土圧－ ○ ○ ○ －－－

鉛直土圧 △ △ △ △ △ △ △

地震時水平土圧－－－－ ○ － ○

外圧外水圧－ ○ －－ ○ －－

揚圧力 ○ ○ －－ ○ 一一

内圧内水圧－－ ○ ○ － ○ ○

地震時動水圧－－－－－ ○ ○

地盤反力 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

＊鉛直土圧は底版の張出しがある場合に組合わせに入れる。

開水路では、転倒並びに水平支持に対する安定は実際上問題とならないが、擁壁や橋脚などで

は考慮する必要がある。地震時の各ケースに対し、図-4.3.19、図-4.3.20 及び図-4.3.21 に､荷重

の組合せ例を示す。


115

図-4.3.19 荷重図（ケースⅠ）

図-4.3.20 荷重図（ケースⅡ）

図-4.3.21 荷重図（ケースⅢ）


116


5.1 耐震計算方法及び耐震性能照査方法の種類

耐震設計の計算法（応答値の算定）は、静的解析法と動的解析法の 2 つに大別される。適用

に当たっては、静的解析法を基本とし、振動特性が複雑な構造物等については動的解析法も考

慮するものとする。

土地改良施設に用いる主な静的解析法として、震度法（固有周期を考慮しない）、震度法（固

有周期を考慮する)、震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）、地震時保有水平耐力

法、応答変位法がある。

耐震性能の照査法には、許容応力度法、地震時保有水平耐力法、限界状態設計法がある。

[解説]

(1) 土地改良施設の耐震設計に適用する計算法は、各構造物の設計基準、指針類（「2.1 設計一

般」参照）に準じ、表-5.1.1 に示す静的解析法（震度法、地震時保有水平耐力法、応答変位法）

を用いることを基本とする。震度法は、構造物の振動特性や考慮する地震動のレベルに応じて、

「固有周期を考慮しない」、「固有周期を考慮する」、「固有周期と構造物特性係数を考慮す

る」の 3 つのタイプに分類される。ただし、振動特性が複雑な構造物などは、必要に応じて、

動的解析法の適用も検討する。動的解析の適用条件や手法については、解説(3)及び「5.7 動的

解析法」を参照されたい。


117

表-5.1.1 施設別の標準とする耐震計算法と参照する設計基準、指針類

施設名

耐震計算法

(重要度 AA 種または A 種)

耐震計算法

(重要度 B 種) 参照する設計基準、指針類

（「2.1 設計一般」参照）備考

レベル 1 レベル 2 レベル 1

①農道橋(橋脚) 震度法地震時保有

水平耐力法

震度法

（小規模農道橋）

・土地改良事業計画設計基準設計

「農道」平成 17 年

・重要度 AA 種も重要度 A種と同じ設計法を用いる。

・小農道橋農道橋（橋脚）に

ついては、左記の基準に準

じ、道路橋示方書（平成 2

年）の内容に対応*1

・これ以外の橋（橋脚）につ

いては、新の道路橋示方

書（平成 24 年）に準拠*1

②水路橋・水管橋(橋脚) 震度法地震時保有

水平耐力法震度法


「水路工」平成 26 年

・耐震計算法は、左記の基準

に準じ、道路橋示方書（平

成 14 年）の内容に対応す

る。

③頭首工（堰柱）震度法地震時保有



「頭首工」平成 20 年

・重要度 AA 種も重要度 A種と同じ設計法を用いる。

・耐震計算法は、左記の基準

に準じ、道路橋示方書（平

成 14 年）の内容に対応す

る。

④擁壁－震度法震度法・土地改良事業計画設計基準設計

「農道」平成 17 年

⑤開水路（水路擁壁含む）－震度法震度法・土地改良事業計画設計基準設計


⑥ファームポン

ド

RC 構造

震度法震度法＊震度法・土地改良事業設計指針

「ファームポンド」平成 11 年

・震度法＊は構造物特性係数

と固有周期を考慮した設

計水平震度を用いる。PCにおいては重要度 B 種も

重要度 A 種と同じ設計を

行う。

PC 構造

震度法震度法＊

レベル 1 レベル 2・土地改良事業設計指針

「ファームポンド」平成 11 年震度法震度法＊

⑦ため池震度法

動的応答解析

又は塑性すべ

り解析による

変形量の計算

震度法・土地改良事業設計指針

「ため池整備」平成 27 年

・重要度区分 AA 種はレベル

1及びレベル2地震動が対

象となる。A 種はレベル 1

地震動が対象となる。

⑧パイプライン縦断

方向応答変位法応答変位法応答変位法


「パイプライン」平成 21 年

・左記の設計基準「パイプラ

イン」では、応答変位法を

用いた地震動に対する検

討と地盤変状（地盤の永久

変位）に対する検討を行っ

たあと、地震応答対策を検

討することとしている。

⑨暗渠

（ボックスカ

ルバート）

横断

方向

応答変位法

及び震度法

応答変位法

及び震度法

応答変位法

及び震度法・土地改良事業計画設計基準設計


縦断

方向

応答変位法

及び震度法

応答変位法

及び震度法

応答変位法

及び震度法

⑩杭基礎震度法地震時保有



「頭首工」平成 20 年


「ポンプ場」平成 18 年

⑪ポンプ場

（吸込、吐出し水槽）震度法震度法＊震度法


「ポンプ場」平成 18 年

・震度法＊は構造物特性係数

と固有周期を考慮した設

計水平震度を用いる。

・構造物の特性によっては、

応答変位法や地震時保有

水平耐力法を用いる。

*1 以下で示す耐震計算については、道路橋示方書（平成 14 年）に対応しており、①農道橋（小規模農道橋以外）については、

別途、新の道路橋示方書（平成 24 年）を参照されたい。


118

(2)静的解析法

各静的解析法の概要は以下のとおりである。各手法の詳細は、「5.2」～「5.6」を参照された

い。

a.震度法（固有周期を考慮しない）

震度法は、地震力を静的な力(慣性力)に置き換え、それを構造物に作用させて地震力を計算す

る方法である。震度法（固有周期を考慮しない）は、土圧により地震時の振動変位が拘束される

構造物や比較的剛性の高く固有周期の短い構造物に適用する方法で、構造物の固有周期を考慮し

ない設計水平震度を用いる。土地改良施設では、擁壁、開水路、ポンプ場（吸込水槽、レベル 1

地震動）､ファームポンド（RC、レベル 1 地震動）などに適用される。

ため池は、土地改良事業設計指針「ため池整備」平成 12 年に基づき、震度法を適用する。

b.震度法（固有周期を考慮する）

震度法（固有周期を考慮する）は、構造物の振動特性である固有周期を考慮した設計水平震度

を用いる方法であり、固有周期の比較的長い柔な地上構造物等に適用する。土地改良施設では、

レベル 1 地震動の場合の橋梁（農道橋、水路橋、水管橋)、頭首工、ファームポンド（PC）及び杭

基礎（杭仕様の決定）などに適用する。

図-5.1.1 に、震度法（固有周期を考慮しない）及び震度法（固有周期を考慮する）による一般

的な設計フローを示す。

※ ため池の場合、設計水平震度の地域区分は考慮するが、

地域別補正係数は用いない。

図-5.1.1 震度法(固有周期を考慮しない)及び震度法(固有周期を考慮する) による設計フロー

START 震度法(固有周期を考慮しない)

設計水平震度の標準値の設定

設計水平震度の設定

(地域別補正係数)×(設計水平震度の標準値)

断面仮定

慣性力の算定 (設計水平震度)×(重量)

構造計算断面変更

安定計算断面照査

END

NO

YES

START 震度法(固有周期を考慮する)

断面仮定

固有周期の算定



(地域別補正係数)×(設計水平震度の標準値）

断面変更慣性力の算定

(設計水平震度)×(重量)

NO

構造計算

YES

END

安定計算断面照査


119

c.震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）

震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）は、レベル 2 地震動を対象とした場合に用い

る方法であり、構造物の固有周期を考慮して求めた設計水平震度に対して、構造物の塑性変形に

よるエネルギー吸収を加味して算出した構造物特性係数を乗じ、低減した設計水平震度を用いる。

レベル 2 地震動におけるファームポンド（PC､RC）、ポンプ場（吸込水槽）に適用する。

塑性変形を考慮して設計水平震度を低減させるという考え方は、下記の地震時保有水平耐力法

と基本的に同じであるが、後述するように、安全性の照査は限界状態設計法により部材ごとに行

うという点が異なる。

図-5.1.2 に、震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）による設計フローを示す。

図-5.1.2 震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）による設計フロー

断面の設定

降伏剛性を用いた固有周期の算定

構造諸元の変更

NO

YES

END

断面耐力の照査・破壊モードに対する検討・曲げ破壊先行の判定

START

レベル 2 地震動の設計水平震度 Khc2の算定

Khc2＝Cz・Cs2・Khc20 ここに、Cz ：地域別補正係数

Cs2 ：構造物特性係数 Khc20 ：レベル 2 地震動の設計水平震度の標準値

断面の設計曲げモーメント Md、設計せん断力 Vd、変形性能

断面力、剛性残存率、応答変位の算定


120

d.地震時保有水平耐力法

地震時保有水平耐力法は、橋梁（農道橋、水路橋・水管橋）の橋脚や頭首工の堰柱等の地震時

の慣性力が支配的な構造物に適用する方法で、レベル 2 地震動に対し、塑性ヒンジの発生による

エネルギー吸収能力を考慮した設計水平震度を用いて、静的に地震時保有水平耐力と残留変形の

照査を行う方法である。

なお、本書では、地震時保有水平耐力法においては、各構造物の現行規定に準じ、上記の塑性

変形によるエネルギー吸収能力を表す係数に対して、”構造物特性補正係数”という用語を用い

ているが、その意味するところは、「c.震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）」の”

構造物特性係数”と同じである。この用語の違いは、各構造物が参考とする基準類「表-2.1.1 参

照」の違いによるものである。

注) 震度法と地震時保有水平耐力法の取扱いについて

本指針で示す橋梁の橋脚や頭首工の耐震計算法は、道路橋示方書によるものである。同示方書では、平成 14 年の改定以前は、

構造物の弾性域の振動特性を考慮して、地震による荷重を静的に作用させて設計する耐震計算法を震度法、構造物の非線形域の

変形性能や動的耐力を考慮して、地震による荷重を静的に作用させて設計する耐震計算法を地震時保有水平耐力法とそれぞれ定

義していた。これに対し、平成 14 年 3 月の改定において、地震時保有水平耐力法も、震度を用いて静的な値に置き換えて耐震

計算を行うという観点では、構造物に静的に作用する地震力を震度と構造物の重量の積として与えられる静的な力に置き換える

震度法の 1 つの手法と言うことができ、地震時保有水平耐力法も震度法に基づいて行うものとなった。

本指針では、各土地改良施設の現行規定との整合を図るため、地震時保有水平耐力を震度法とは区別して取り扱うものとする。

図-5.1.3 耐震設計の区分

(土地改良事業計画設計基準設計「頭首工」(平成 20 年より)

震度法静的解析耐震設計

線形解析動的解析

非線形解析

地震時保有水平耐力法

弾性域の振動性を考慮した震度法

道路橋示方書（H14.3 版）

頭首工基準

耐震設計


レベル 1 地震動震度法


（動的解析）


121

図-5.1.4 に、地震時保有水平耐力法による橋脚の設計フローを示す。

図-5.1.4 橋脚の地震時保有水平耐力法による設計フロー

橋脚断面の設定


構造諸元の変更

NO

YES

END

地震時保有水平耐力の照査

Pa≧Khc・W ここに、W：橋脚の重量

START

レベル 2 地震動の設計水平震度 Kh2の算定

Khc＝Cz・Cs・Khc0 ここに、Cs ：構造物特性係数

μa ：許容塑性率 Khc0 ：レベル 2 地震動の設計水平震度の標準値

地震時保有水平耐力 Paの算出

残留変位δRの算定

残留変位の照査

δRa≧δR

ここに、δRa：許容残留変位

NO

YES

12

1

a

sC


122

e.応答変位法

応答変位法は、地中構造物などのように地盤各部の相対変位に応じて構造物に応力が生じる場

合に、周辺地盤と構造物との相対変位を地盤のばね（地盤ばね定数）を介して構造物に静的に作

用させて、構造物の応力を求める方法である。パイプライン、暗渠（ボックスカルバート）及び

ポンプ場（吸込水槽）に適用する。

図-5.1.5 に、応答変位法の設計フローを示す。

図-5.1.5 応答変位法の設計フロー

START

許容値の判定

水平変位振幅に用いる諸元

・(レベル 1)設計水平震度と速度応答スペクトル

・(レベル 2)速度応答スペクトル

表層地盤の固有周期

波長

管軸上の水平変位振幅

検討対象管路の諸元

地盤ひずみ

①管体応力・ひずみ(一体及び継手構造管路)

②継手伸縮量(継手構造管路)

③継手屈曲角度( 〃 )

END

NO

YES


123

表-5.1.2①～②に各解析手法を比較して示す。

表-5.1.2① 耐震計算法の比較

耐震計算法震度法

（固有周期を考慮しない)

震度法

（固有周期を考慮する)

震度法

（固有周期と構造物特性係

数を考慮する)

基本的な考え方

・地震力を静的な力（慣性力）

に置き換え、それを構造物に

作用させて計算する方法。

（慣性力）=（震度）×（重量）

・固有周期の比較的短い剛な地

上構造物に使用。

・部材の照査は、以下の擁壁、

開水路を除き、許容応力度法

により行う。

・擁壁、開水路のレベル 2 地震

動に対する部材の照査は限界

状態設計法又は許容応力度法

により行う。

・構造物の固有周期を考慮した

震度を考えて計算する方法。

・設計震度の設定以外の計算過

程は震度法と同じ。

・固有周期の比較的長い柔な地

上構造物に使用。

・部材の照査は許容応力度法に

より行う。

・構造物の非線形域の特性を考

慮した固有周期により震度を

考えて計算する方法。

・部材の照査は限界状態設計法

による。

・レベル 2 地震動に用いられ、

レベル1地震動には用いられ

ない。

耐震計算に用いる

設計水平震度の

算定式

・0hgzhg KCK ・

ここに、

hgK ：設計水平震度

zC ：地域別補正係数

0hgK ：設計水平震度の標準値

0hgK は地盤種別がⅠ、Ⅱ、Ⅲ種に

対し、それぞれ 0.16、0.2、0.24

を標準とする。

・101 hzh KCK ・

・101 hzh KCK ・

・202 hzh KCK ・

・202 hzh KCK ・

・0hzh KCK ・

ここに、

hK ：設計水平震度


0hK ：設計水平震度の標準値

0hgK は地盤種別と固有周期によ

り求める。

・202 hcs2zhc KCCK ・・

ここに、

2hcK ：設計水平震度


2sC ：構造物特性係数で 0.45

を標準とする。

20chK ：設計水平震度の標準値

設計指針「ファームポンド」で

はη(累積塑性変形倍率)=1.0

と

し、450

41

12 .C s

とし

ている｡＊

備考

・ hgK は、レベル 1、レベル 2の

擁壁、開水路、レベル1のファ

ームポンド(RC)、ポンプ場（吸

込水槽）に適用する。

・ 1hK 、1hK 、 2hK 、

2hK は、暗

渠(ボックスカルバート)の躯

体等の慣性力に適用する。

・レベル 1 地震動の橋梁(農道

橋水路橋、水管橋)、頭首工及

びファームポンド(PC)に適

用する。

・耐力算定で、横拘束筋は考慮

せず、終局耐力＝大耐荷力

とする。

・レベル 2 地震動のファームポ

ンド(PC・RC)及びポンプ場

（吸込水槽）に適用する。

＊地震時保有水平耐力法ではを用い、の場合となる。この場合を構造物特性補正係数という。

0.3a 45.0sC sC12

1

a

sC


124

表-5.1.2② 耐震計算法の比較

耐震計算法地震時保有水平耐力法応答変位法

基本的な考え方

・基本的な考え方は震度法（固有周期と構造物特

性係数を考慮する)と同様で、構造物の非線形

域の特性を考慮した固有周期により震度を考

えて計算する方法。

・部材の照査は限界状態設計法と基本的な考え

方が同様である地震時保有水平耐力法による。

・レベル 2 地震動に用いられ、レベル 1 地震動に

は用いられない。

・地盤の変形を地盤ばねを介して構造物に静的

に作用させ、応力等を求める方法。

・地表面付近の比較的軟弱な地盤内に設置され

る地中構造物に使用。

耐震計算に用いる

設計水平震度及び

水平変位幅の算定式

・0hcszhc KCCK ・・

ここに、Khc ：設計水平震度


Cs ：構造物特性補正係数

Khc0 ：設計水平震度の標準値

μa ：許容塑性率

・ K h g＝ C z・ K h g 0

レベル2地震動の杭基礎の安定性の判定でフ

ーチングに作用させる場合に用いる。なお、

レベル 1 地震動は震度法(固有周期を考慮し

ない)による。

( ) 　（レベル１）2

π・・・・

π

22 H

z'KTSzU hGVh cos= 1

( ) ）　（レベル2

π・・・

π

22

2cos=Hz

T'SzU GVh

ここに Uh(z) ：地表から深さ z（m）の位置の

水平変位振幅（m）

SV、S'V ：速度応答スペクトル（m/s）

TG ：表層地盤の特性値（s）

K’h1 ：レベル 1 地震動の基盤面にお

ける設計水平震度

H ：表層地盤の厚さ（m）

(レベル 1 地震動において、固有周期を考慮しな

い設計水平震度を、K’h1=Cz・K’hc10 により算出

し、上式により水平変位振幅 Uh(z)を求める。)

備考

・耐力算定で横拘束筋を考慮し、終局耐力は大

耐荷力より小さい値とする。

・レベル 2 地震動の橋梁（農道橋、水路橋、水管

橋)・頭首工、杭基礎に適用する。

・パイプライン、暗渠(ボックスカルバート)

に適用する。

(3)動的解析法

構造物の形状が単純で、その一次振動モードが卓越し、また、主たる塑性ヒンジが生じる箇所

がはっきりしていてエネルギー一定則が適用できる場合には、震度法（固有周期と構造物特性係

数を考慮する）や地震時保有水平耐力法によっても構造物の実際の地震時応答を精度よく近似す

ることができる。しかし、吊橋のような複雑な構造物では、地震動の卓越周期より長い固有周期

の振動モードが多数存在し複雑な振動性状を示す。このような場合には動的解析が必要となる。

また、原子力施設のような極めて重要度の高い構造物に対しては、詳細な耐震検討が要求され

るため、動的解析が用いられる場合が多い。

動的解析法は、対象とする構造物又は構造物と地盤を振動モデルにモデル化し、地震入力とし

て地震動波形又は応答スペクトルを入力して解析する方法である。この方法は、前述した 3 タイ

プの震度法、地震時保有水平耐力法及び応答変位法に比べ、より実現象に近い挙動を再現するこ

とができ、原理的にはどのような構造物にも適用できる方法である。

12

1

a

sC


125

動的解析法の全体フローと考慮すべき項目を示すと、図-5.1.6 のとおりとなる。

図-5.1.6 動的解析法の全体フロー

引用・参考文献 ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 ⅴ．耐震設計編（2002）

ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997）

ⅲ）土木学会：2002 年制定コンクリート標準示方書（構造性能照査編）（2002）

ⅳ）鹿島建設土木設計本部：(土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998）

(4)耐震性能の照査手法

耐震性能の照査手法は、許容応力度法、地震時保有水平耐力法及び限界状態設計法に区分され、

各構造物の現行規定による手法を採用することを基本とする。各照査手法の一般事項については、

「5.7 耐震性能の照査法（一般）」を参照されたい。

安全性の評価

[対象構造物、対象領域]

・線形、非線形

・一次元～三次元

[入力地震動の設定]

・入力基盤

・入力波形

・大振幅

・周波数特性

[構造物あるいは地盤のモデル化]

・構造物のモデル化

・地盤のモデル化

・構造物－地盤の相互作用のモデル

構造物各部の応答値

[動的解析法]

(1)応答スペクトル法スペクトルモーダル解析法

(2)時刻歴応答解析法時刻歴モーダル解析法

直接積分法

(3)周波数応答解析法


126

5.2 設計水平震度

5.2.1 一般事項

各種耐震計算方法に用いる設計水平震度の算定方法は、構造物の特性のほか、地盤条件、地

上又は地中構造物及び地震動の特性によって異なり、以下のとおり分類され、それぞれ耐震計

算方法、構造物の特性、地震動レベルに応じて、表-5.2.1 のように適用される。

(1)構造物の固有周期を考慮しないもの。

(2)構造物の固有周期を考慮するもの。

(3)構造物の固有周期と構造物特性係数を考慮するもの。

(4)構造物の固有周期と構造物特性補正係数を考慮するもの。

表-5.2.1 設計水平震度の算定方法の適用区分

設計水平震度の算定方法耐震計算法施設名地震動レベル照査方法

固有周期を考慮しない

震度法

橋梁レベル 1 許容応力度法

擁壁

レベル 1、レベル 2 許容応力度法

(擁壁、開水路のレ

ベル 2 地震動につ

いては限界状態設

計法又は許容応力

度法)

開水路

レベル 1、レベル 2

ファームポンド(RC) レベル 1

ため池レベル 1 (円弧すべり法)

暗渠（ボックスカルバート)

（躯体等の慣性力の算定) レベル 1、レベル 2 －＊1

ポンプ場（吸込水槽) レベル 1 許容応力度法

杭基礎（フーチング)＊2 レベル 1

地震時保有水平

耐力法杭基礎（フーチング)＊3 レベル 2

地震時保有水平耐

力法

応答変位法

パイプライン

（水平変位振幅の算定) レベル 1、レベル 2

「継手構造」＊4 管

体応力等

「一体構造」軸方

向ひずみ等


（水平変位振幅の算定)

レベル 1 許容応力度法

レベル 2(タイプⅡ) 限界状態設計法

ポンプ場（吸込水槽)＊5

（水平変位振幅の算定) レベル 2(タイプⅡ) 限界状態設計法

固有周期を考慮する震度法

橋梁レベル 1

許容応力度法頭首工レベル 1

ファームポンド(PC) レベル 1

杭基礎(杭仕様の決定、フーチング)＊6 レベル 1

固有周期と構造物特性係

数を考慮する震度法

ファームポンド(PC、RC) レベル 2(タイプⅠ) 限界状態設計法

ポンプ場（吸込水槽)＊5 レベル 2(タイプⅠ)

固有周期と構造物特性補

正係数を考慮する

地震時保有水平

耐力法

橋梁レベル 2(タイプⅠ、II) 地震時保有水

平耐力法頭首工等レベル 2(タイプⅠ、II)

杭基礎(杭、フーチング)＊7 レベル 2(タイプⅠ、II)

* 1～7 は [解説] (4)に記載。

[解説]

(1)固有周期と構造物特性係数の算定


127

a. 「固有周期を考慮しない」とは、固有周期を算定する必要がなく、設計水平震度の標準値が

地盤種別Ⅰ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対して定められていることをいい、適用する耐震計算法は基本的に

震度法である。（地盤種別とは、「4.2.2 地盤種別」により求める。)

b. 「固有周期を考慮する」とは、「4.2.2 地盤種別」により地盤種別を求め、さらに「4.2.3

固有周期」により固有周期を求め、それに対する設計水平震度の標準値を求めることをいい、適

用する耐震計算法は震度法で、これは修正震度法と呼ばれる。

c. 「固有周期と構造物特性係数を考慮する」とは、b.の算定方法により求めた設計水平震度の

標準値に構造物特性係数を乗じるもので、設計水平震度の標準値を補正することをいい、ファー

ムポンド、ポンプ場（吸込水槽)にあっては構造物特性係数を 0.45 とする。適用する耐震計算方

法は震度法である。

d. 「固有周期と構造物特性補正係数を考慮する」とは、c.と同様の算定方法で、構造物特性係

数の代わりに構造物特性補正係数を用いて設計水平震度を求めるもので、地震時保有水平耐力法

に適用する。

(2)構造物の特性

a. 「構造物の固有周期を考慮しないもの」は、慣性力が一様で比較的剛性の高い構造物に適用

する。

b. 「構造物の固有周期を考慮するもの」は、長大橋や塔状構造物等のように固有周期が長めの

構造物に適用し、固有周期を考慮して補正した設計水平震度を用いる。

c. 「構造物の固有周期と構造物特性係数を考慮するもの」は、レベル 2 地震動に対する橋脚や

堰柱の耐震設計に適用し、弾性域のみならず、部材の降伏後の塑性域を考慮し、構造物の応答に

よる減衰とじん性による塑性変形能力で補正した設計水平震度を用いる。

d. 「構造物の固有周期と構造物特性補正係数を考慮するもの」は、橋脚基部に主たる塑性ヒン

ジが生じ、これに伴う長周期化と安定したエネルギー吸収の増大を前提として非線形応答に基づ

く弾性地震力の低減を見込んでいる。すなわち、その非線形応答をエネルギー定則によって近似

的に求めた場合の設計水平震度に補正係数を与えたものである。

(3)設計水平震度の算定方法の適用区分

表-5.2.1 に、それぞれの設計水平震度の算定方法と適用する耐震計算法、構造物、地震動レベ

ルの区分を示す。

なお、固有周期を考慮しない設計水平震度は、震度法に用いる設計水平震度と表現されること

が多いが、地震時保有水平耐力法や応答変位法の算定の過程にも用いられる。

(4)表-5.2.1 の留意事項

＊1 暗渠（ボックスカルバート)の（躯体等の慣性力の算定）とは、躯体等の慣性力を応答変

位法で求める地盤変位をばね定数に変換した外力と合わせるためにのみ用いることから、照査方

法は応答変位法の項を適用する。

＊2 震度法に基づく杭仕様の決定においては、地盤種別、固有周期に応じた設計水平震度を用

いる。


128

ただし、土の重量に起因する慣性力及び地震時土圧の算出においては、地盤種別に応じた次の

値を用いる。（固有周期を考慮しない Khg＝Cz・Khg0の標準値 Khg0)

Ⅰ種地盤：0.16 Ⅱ種地盤：0.20 Ⅲ種地盤：0.24

B 種の場合、レベル 1 地震動において震度法のみで杭仕様が決定される。

＊3 地震時保有水平耐力法での基礎の耐力の照査に用いるフーチングの設計水平震度は、液状

化判定時の設計水平震度と同様に、地盤種別に応じて次の値を用いる。

（固有周期を考慮しない Khg＝Cz・Khg0の標準値 Khg0)

（タイプⅠ）Ⅰ種地盤：0.30 Ⅱ種地盤：0.35 Ⅲ種地盤：0.40

（タイプⅡ）Ⅰ種地盤：0.80 Ⅱ種地盤：0.70 Ⅲ種地盤：0.60

＊4 照査方法の詳細について、「継手構造」は、管体応力（ダクタイル鋳鉄管等)、軸方向ひ

ずみ（鋼管)、継手伸縮量、継手屈曲角度で、「一体構造」は、管体応力（ダクタイル鋳鉄管等)、

軸方向ひずみ（鋼管)である。

＊5 ポンプ場（吸込水槽)のレベル 2 地震動においては、固有周期と構造物特性係数を考慮す

る設計水平震度を用いることを標準とする。なお、構造物の特性によっては、応答変位法や地震

時保有水平耐力法を用いるものとしており、その場合は、表-5.2.1 等を参考に、各手法に準じた

設計水平震度を用いる。

＊6 レベル 1 地震動における橋梁・頭首工の杭基礎の耐震設計は、基礎工、上部工を含めた

全体系の固有周期を考慮し、震度法及び許容応力度法を用いて行う。すなわち、設計水平震度

は設計荷重（フーチング下端作用力）算定時に用いて杭仕様を決定するのみであり、レベル 1

地震動では構造計算法として一般的に変位法を用いる。

＊7 レベル 2 地震動における橋梁・頭首工の杭基礎は、レベル 1 地震動で決定された断面に

対して基礎工、上部工を含めた全体系の構造物特性係数を考慮した固有周期を用い地震時保有

水平耐力法にて構造計算を行う。


129

5.2.2 固有周期を考慮しない設計水平震度の算定方法

固有周期を考慮しない設計水平震度の算定方法は、剛性が高く固有周期の短い構造物である

擁壁、開水路、ファームポンド（RC)及びため池に適用するほか、暗渠（ボックスカルバー

ト)、ポンプ場（吸込水槽)のような地下構造物の慣性力及び動水圧に適用する。

(1) 基本的な設計水平震度は、式(5.2.1)により求める。

Khg＝Cz・Khg0 ················································· (5.2.1)

ここに、 Khg ：地盤面における設計水平震度（小数点以下2桁にとする。

以下「設計水平震度」においては同じ。)

Cz ：地域別補正係数(表-4.2.1)

Khg0 ：地盤面における設計水平震度の標準値(表-5.2.2)

(2) 暗渠（ボックスカルバート)の躯体の慣性力、動水圧の算定に用いる設計水平震度は、

式(5.2.2)、式(5.2.3)により算定し、対象深さにおける設計水平震度として、地表面と

基盤面の設計水平震度を直線補間し、求めるものとする。またK'h1はパイプライン及び暗

渠（ボックスカルバート)における応答変位法による水平変位振幅の算定にも用いる。

a．レベル1地震動

Kh1＝Cz・Kh10 ··············································· (5.2.2)

K'h1＝Cz・K'h10 ················································ (5.2.3)

ここに、 Kh1 ：レベル1地震動の地表面における設計水平震度



(表-5.2.4)

K'h1 ：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度

K'h10 ：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度の標準値

(表-5.2.4)

b．レベル2地震動

Kh2は地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対しそれぞれ0.6～0.7、0.7～0.8、0.4

～0.6とする。

K'h2は地盤種別にかかわらず0.4～0.5とする。

Kh2 ：レベル2地震動の地表面における設計水平震度

(表-5.2.5)

K'h2 ：レベル2地震動の基盤面における設計水平震度(表-5.2.5)

[解説]


a. 「固有周期を考慮しない」とは、設計水平震度の標準値が、地盤種別Ⅰ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対

して定められていることをいう（地盤種別とは、「4.2.2地盤種別」により求める)。

b．地震動による構造物の応答は、地震動の強さ、周期特性、継続時間、地盤種別、構造形式

及び基礎の形式等によって異なる。これらの要素を考慮して、設計水平震度の標準を定めたもの


130

である。これは、我が国で観測された394成分の強震記録を解析して求められた地盤種別ごとの

加速度応答スペクトル曲線を基に、近年の地震による道路橋の被災の特徴、観測と実験上の事実

等を考慮して定められたものであり、式(5.2.1)は「道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」に準拠した

ものである。

c．レベル1地震動に対する土の重量に起因する慣性力又は地震時土圧の算出に用いる設計水平

震度としては、地盤面における設計水平震度を用いることとし、地盤面における設計水平震度の

標準値Khg0は地盤種別Ⅰ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対して基本的な値として、道路橋示方書に準拠し、そ

れぞれ、0.16、0.20、0.24とした。これは、土の重量に起因する慣性力や地震時土圧には橋梁等

の構造物の振動が大きく影響しないためである。

d．レベル2地震動（タイプⅠ）に対する耐震性能の照査における砂質土層の液状化の判定及び

耐震設計上の地盤面より上方にある橋台、フーチング上載土及び杭基礎のフーチングのように、

基礎全体における重量の影響が大きい構造部分の慣性力並びに地震時土圧の算定に用いる設計水

平震度Khgにおいても、式(5.2.1)により算出する地盤面における設計水平震度Khgを用いるもの

とする。

この地盤面における設計水平震度Khgは、地震時保有水平耐力法と一連になって用いられるため、

式(5.2.1)と同じ式である式(5.2.11)を「5.2.5 固有周期と構造物特性補正係数を考慮する設計

水平震度の算定方法」に示す。

e．固有周期を考慮しない設計水平震度を用いた震度法では、本来動的な荷重である地震力を静

的な力で置き換えているため、構造物の振動特性や時間的変動を無視したことになっている。固

有周期が長い構造物では、実際の地震力と異なったものになることに注意する必要がある。

(2)構造物ごとの設計水平震度の標準値Khg0

設計水平震度の標準値は、基本的な値はあるものの構造物ごとの特性があるため、求め方は構造

物ごとに異なる。

このため、式(5.2.1)は基本であることを十分考慮して、以下に示す擁壁、開水路、ファームポ

ンド（RC)、杭基礎、ため池、暗渠（ボックスカルバート)及びポンプ場（吸込水槽）の構造物ご

とに適用するものとする。

a．擁壁、開水路、ファームポンド（RC)、ポンプ場（吸込水槽)及び杭基礎の安定性の判定で

フーチングに作用させる場合の設計水平震度の標準値

(a) 擁壁、開水路の設計水平震度の標準値Khg0は、土地改良事業計画設計基準設計「水路工」平

成25年に準拠し、表-5.2.2に示す値を用いる。

(b) ファームポンド（RC)及びポンプ場（吸込水槽)の設計水平震度の標準値Khg0は、土地改良事

業設計指針「ファームポンド」に準拠し、同指針の基準水平震度Kh01をレベル1地震動の設計水平

震度の標準値Khg0として、表-5.2.2に示すKhg0を用いる。なお、土地改良事業計画設計基準・設

計「ポンプ場」の標準設計水平震度kh0(0.2)を本指針ではKhg0として、同設計基準の取扱いと整

合している。

(c) 杭基礎の安定性の判定でフーチングに作用させる設計水平震度の標準値Khg0は、「道路橋示

方書 Ⅴ耐震設計編」に準拠し、同示方書のレベル1地震動、レベル2地震動の設計水平震度の標

準値を、表-5.2.2に示す。


131

なお、レベル2地震動にあっては、地震時保有水平耐力法の計算過程に用いられるものである。

表-5.2.2 構造物ごとの設計水平震度の標準値Khg0

構造物区分地盤種別

備考 Ⅰ種 Ⅱ種 Ⅲ種

橋梁 0.16 0.20 0.24 レベル1、震度法

擁壁、開水路 0.12 0.15 0.18 レベル1、震度法

擁壁、開水路 0.16 0.20 0.24 レベル2、震度法

ファームポンド(RC)、

ポンプ場（吸込水槽) 0.16 0.20 0.24 レベル1、震度法

ファームポンド（壁高が5mを超える地

上式の逆T形擁壁式)

h≦5.0m 0.16

0.20 0.24 レベル1、震度法 5.0＜h≦7.0m 0.18

7.0＜h≦9.0m 0.20

杭基礎の安定性の判定でフーチングに

作用させる場合

0.16 0.20 0.24 レベル1、震度法

0.30 0.35 0.40 レベル2 地震時保有

(タイプⅠ)、水平耐力法

0.80 0.70 0.60 レベル2 地震時保有

(タイプⅡ)､水平耐力法

b．ため池のレベル1地震動の地盤面における設計水平震度

ため池の設計水平震度Khgは、土地改良事業設計指針「ため池整備」に準拠し、重要度区分A種、

B種、C種すべてに対し、レベル1地震動のみの耐震設計を行い、同指針の「強震帯地域」、「中

震帯地域｣、｢弱震帯地域」を、それぞれ地域区分のA、B、Cとして、表-5.2.3に示す。

表-5.2.3 構造物別Khg

構造物区分地域区分

A B C

ため池均一型 0.15 0.15 0.12

その他＊ 0.15 0.12 0.10

＊「その他」とは、ロック材や遮水壁（地盤材料以外)

等でゾーニングされたものをいう。

(3)応答変位法に用いるパイプライン、暗渠（ボックスカルバート)の設計水平震度

a．パイプライン及び暗渠（ボックスカルバート)の地下構造物は、基本的に水道施設と共通す

る特性を有していることから「水道施設耐震工法指針」に準拠し、表-5.2.4、表-5.2.5を用いる。

b．パイプライン及び暗渠（ボックスカルバート)は、レベル1地震動の場合、応答変位法にお

ける地盤の水平（鉛直方向）変位振幅を算定するために、表-5.2.4の設計水平震度の標準値K'h10

を用いて、式(5.2.3)により基盤面における設計水平震度K'h1を求め、式(5.2.4)により算定する。

レベル1地震動によって発生する地盤の変位振幅は、地表面からz（m）の位置において、式(5.2.4)

により求める。(「5.6.3 応答変位法における地盤の水平変位振幅」参照)

Hz

KTSzU '1hGVh

2

πcos

π

22

····································· (5.2.4)

ここに、 Uh(z) ：地表面からの深さz（m）における地盤の水平変位振幅（m）

z ：地表面からの深さ（m）

SV ：基盤地震動の単位震度当たりの速度応答スペクトル（m/s)

（図-5.5.7参照)

TG ：表層地盤の特性値（s)


132


(式(5.2.3)参照)


c．パイプラインは、設計水平震度の標準値K'h10である0.15を、水平変位振幅を求める式

(5.2.4)にのみ用いる。

(4)暗渠（ボックスカルバート)の躯体等の慣性力の算定に用いる設計水平震度

a．暗渠（ボックスカルバート)の地震力の算定は応答変位法と震度法にて行う。すなわち、応

答変位法で求める地盤変位をばね定数に変換した外力と、震度法で求める躯体の慣性力、動水圧

を合わせたものを外力として計算する。

b．暗渠（ボックスカルバート（横断面)）において、躯体の慣性力や地震時動水圧を荷重とし

て加える場合、震度法による設計に用いる地表面と基盤面における設計水平震度（式(5.2.2)、

式(5.2.3)）を求める。このとき、構造物の上端面及び下端面位置における設計水平震度を求め

る必要がある。

なお、対象深さにおける設計水平震度は、地表面と基盤面における設計水平震度を直線補間し

て求めるものとする。

表-5.2.4 パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)の設計水平震度の標準値（レベル1地震動)＊

地盤種別

地表面における設計

水平震度の標準値

(Kh10)

基盤面における設計


(K'h10)

Ⅰ種地盤〔TG＜0.2(s)〕 Kh10＝0.16

K'h10＝0.15 Ⅱ種地盤〔0.2≦TG＜0.6(s)〕 Kh10＝0.20

Ⅲ種地盤〔0.6(s)≦TG〕 Kh10＝0.24

＊地盤の水平変位振幅の算定は、レベル1地震動の本表のみ用いる。

表-5.2.5 暗渠（ボックスカルバート)の設計水平震度（レベル2地震動)

地盤種別

地表面における設計水平

震度（Kh2)の下限値～上

限値

基盤面における設計水平

震度（K'h2)の下限値～上

限値

Ⅰ種地盤〔TG＜0.2(s)〕 Kh2＝0.60～0.70

K'h2＝0.40～0.50 Ⅱ種地盤〔0.2≦TG＜0.6(s)〕 Kh2＝0.70～0.80

Ⅲ種地盤〔0.6(s)≦TG〕 Kh2＝0.40～0.60


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ.耐震設計編（2002)

ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997)

ⅲ）日本道路協会：道路土工擁壁工指針（1999)

ⅳ）農林水産省構造改善局建設部：土地改良事業設計指針「ファームポンド」（1999)


133

5.2.3 固有周期を考慮する設計水平震度の算定方法

地震力は、構造物の特性、特に剛性と減衰によって明確に支配されており、その特性を組み

込まれた形にしたものが、固有周期を考慮する設計水平震度の算定方法である。

固有周期を考慮する設計水平震度は、式(5.2.5)により求める。

Kh＝Cz・Kh0 ······························································ (5.2.5)

ここに、Kh ：レベル1地震動の設計水平震度

C z ：地域別補正係数（表-4.2.1参照)

Kh 0 ：レベル1地震動の設計水平震度の標準値

表-5.2.6 レベル1地震動の設計水平震度の標準値Kh0

地盤種別固有周期T(s)に対するKh0の値

Ⅰ種

T＜0.1

Kh0＝0.431T1/3


0.l≦T≦l.1

Kh0＝0.2

1.1＜T Kh0＝0.213T-2/3

Ⅱ種

T＜0.2

Kh0＝0.427T1/3


0.2≦T≦1.3

Kh0＝0.25

1.3＜T Kh0＝0.298T-2/3

Ⅲ種

T＜0.34

Kh0＝0.430T1/3


0.34≦T≦1.5

Kh0＝0.3

1.5＜T Kh0＝0.393T-2/3

[解説]

(1)固有周期を考慮する設計水平震度

a. 「固有周期を考慮する」とは、「4.2.2地盤種別」により地盤種別を求め、さらに「4.2.3固

有周期」により固有周期を求め、それに対する設計水平震度の標準値を求めることをいう（表

-5.2.6参照)。

b. 長大橋や塔状構造物等のように固有周期が長い構造物では、地震時の応答が単純でないため、

固有周期を算定しない設計水平震度を適用することはできない。そのため構造物の振動特性を表

-5.2.6のように固有周期を考慮し、補正した設計水平震度を用いる。

固有周期を考慮する設計水平震度の算定方法は、固有周期を考慮することから短周期から長周

期の固有周期の構造物全てに適用できる。

c. 式(5.2.5)に適用する構造物は、｢道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」に準拠し、①農道橋、②水

路橋、水管橋の鉄筋コンクリート橋脚及び③頭首工の堰柱、⑥ファームポンド（PC)、⑩杭基

礎の杭仕様を決定する場合とし、適用する地震動レベルは全てレベル1地震動とする。

(2)レベル1地震動に用いられる設計水平震度の標準値（Kho）

レベル1地震動の設計水平震度の標準値Kh0は、構造物の固有周期Tと地盤種別を表-5.2.6に適

用し、求める。


134

表-5.2.6を図示すれば、図-5.2.1のようになる。

図-5.2.1 レベル１地震動の設計水平震度の標準値


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002）

5.2.4 固有周期と構造物特性係数を考慮する設計水平震度の算定方法

規模の大きな地震動であるレベル2地震動を考える場合、固有周期と構造物特性係数を考慮

する設計水平震度は、以下により求める。ただし、Khc2は0.3を下回らない値とする。

Khc2＝Cz・CS2・Khc20 ··········································· (5.2.6)

ここに、 Khc2 :レベル2地震動の設計水平震度

（固有周期と構造物特性係数を考慮する)


CS2 ：構造物特性係数で0.45を基準とする。


（固有周期と構造物特性係数を考慮する)

ただし、ファームポンド（RC）及びポンプ場（吸込水槽)

に用いる設計水平震度の標準値Khc20は、地盤種別にかかわ

らず、0.70とする。

[解説]

(1)固有周期と構造物特性係数を考慮する設計水平震度

a．レベル2地震動に対し限界状態設計法により終局限界を照査する施設の設計水平震度の算定

方法を示す。対象とする施設はファームポンド（PC、RC)、ポンプ場（吸込水槽)である。

b. 固有周期と構造物特性係数を考慮する設計水平震度を用いた震度法と同様に、設計水平震度

の算出において、部材のひび割れや塑性範囲を考慮した方法として、地震時保有水平耐力法があ

る。

(2)構造物特性係数

a．設計水平震度Khc2は、設計水平震度の標準値Khc20に構造物特性係数CS2を乗じて求められる。


135

通常、構造物の減衰定数を5％として求められた加速度応答スペクトル値であるため、構造物の

減衰定数がこれと異なる場合の修正に用いられるのがDhである。また、Dηは、構造物の塑性変

形能力を考慮した値であり、道路橋示方書での設計水平震度を算出する際に用いられる係数に相

当するものである。

すなわち、

CS2＝Dh・Dη

Dh＝h

5

Dη＝η41

1

ここに、 CS2 ：構造物特性係数 Dh：構造物の減衰特性値

Dη ：塑性変形特性値 h ：減衰定数(％)

η ：じん性率

また、構造物特性係数CS2はレベル2地震動に対してのみ用いられるものであり、レベル1地震動

に対する耐震設計には用いない。

なお、レベル2地震動において、構造物特性係数CS2を考慮すると、レベル1地震動の設計水平震

度よりレベル2地震動の設計水平震度の方が小さくなる場合があるので、Khc2は0.3を下回らないも

のとする。

なお、構造物特性係数CS2は、減衰定数hを5％、じん性率ηを1とすると、Dhは1.0、Dηは0.447とな

って、約0.45の値となる。

b．土地改良事業設計指針「ファームポンド」では、PC、RCともに、構造物特性係数CS2は

0.45を用いている。

(3)構造物特性係数と構造物特性補正係数の考え方の違い

レベル2地震動が作用する際に、構造物に部材の降伏後も塑性変形能力が十分備わっている場

合、構造物の減衰特性と塑性変形能力により、地震のエネルギーを吸収できるので、設計地震力

を低減することができる。

構造物特性係数CS2（震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する）に適用)と構造物特性

補正係数CS（地震時保有水平耐力法に適用）は、ともに振動エネルギーの吸収による低減係数

として、エネルギー定則から導入されたものである。

・設計水平震度Khc2 Khc2＝Cz・CS2・Khc20………………………(1)

(限界状態設計法に適用) ここに、Cz ：地域別補正係数

CS2 ：構造物特性係数（0.45を標準)

Khc20 ：限界状態設計法のレベル 2地震動にお

ける設計水平震度の標準値

・設計水平震Khc Khc＝Cz・CS・Khc0 …………………………(2)

(地震時保有水平耐力法に適用) ここに、CS :構造物特性補正係数


136

1-μ21 aS /C

ここに、μa:許容塑性率

Khc0 :地震時保有水平耐力法のレベル2地震動における

設計水平震度の標準値

(4)ファームポンド（PC)の設計水平震度（レベル2地震動タイプⅠ)

土地改良事業設計指針「ファームポンド」に準拠し、計算方法は式(5.2.6)によるものとする

が、ファームポンド（PC）の設計水平震度の標準値Khc20については「道路橋示方書 Ⅴ耐震設

計編」によるものとし、表-5.2.7の標準値を用い、ファームポンド（RC)に用いる設計水平震度

の標準値Khc20は、地盤種別にかかわらず0.70とする。

表-5.2.7 ファームポンド（PC)の設計水平震度（レベル2地震動タイプＩ)の標準値Khc20

地盤種別固有周期T（S)に対するKhc20の値

Ⅰ種地盤[TG＜0.2]

TGは地盤の固有周期(s)

T≦1.4

Khc20 ＝0.7

1.4＜T

Khc20＝0.876T -2/3

Ⅱ種地盤

[0.2≦TG＜0.6]

T＜0.18

Khc20 =1.51T 1/3


0.18≦T≦1.6

Khc20＝0.85

1.6＜T

Khc20＝1.16T -2/3

Ⅲ種地盤

[0.6≦TG］

T＜0.29

Khc20＝1.51T 1/3


0.29≦T≦2.0

Khc20＝1.0

2.0＜T

Khc20＝1.59T- 2/3

表-5.2.7を、図示すると図-5.2.2となる。

図-5.2.2 ファームポンド（PC)の設計水平震度（レベル2地震動タイプＩ)の標準値Khc20

(5)ファームポンド（RC)及びポンプ場（吸込水槽)の設計水平震度（レベル2地震動タイプⅠ)

a．ポンプ場（吸込水槽)は、土地改良事業計画設計指針「ポンプ場」に準拠して、計算方法は

式(5.2.6)によるものとし、図-5.2.3に示すポンプ場（吸込水槽)が、RC構造の地上式の構造形

式に適合する場合、設計水平震度の標準値Khc20は、地盤種別にかかわらず、ファームポンド（RC)

と同様に0.70とする。（ポンプ場（吸込水槽）は、ファームポンドとほぼ同様の構造、規模と

なるため、下記の指針の内容をもとにしている。）

ただし、ポンプ場(吸込水槽)については、レベル2地震動タイプⅡを考慮する場合は、Khc20=0.80


137

を用いる。

b．土地改良事業設計指針「ファームポンド」では、レベル1地震動において、ファームポンド

（RC)の固有周期は十分に短いと考えられるので、表-5.2.6の構造物の固有周期によって定まる

基準水平震度のそれぞれの下限値を用いてよいこととしている。レベル2地震動においても、レ

ベル1地震動と同様にファームポンド（RC)では固有周期を0.1秒以下とみなせるので、地盤種

別に関係なく基準水平震度Khc20（本指針では、設計水平震度の標準値Khc20)を、0.7としている。

図-5.2.3 建屋と上下一体構造となるポンプ場（吸込水槽)と地上式のファームポンド（RC)



ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 ⅴ．耐震設計編（2002)

ⅲ）農林水産省構造改善局：土地改良事業設計基準・設計「ポンプ場」（1997)

ⅳ）農林水産省構造改善局建設部：土地改良事業設計指針「ファームポンド」（1999)

5.2.5 固有周期と構造物特性補正係数を考慮する設計水平震度の算定方法

橋梁、頭首工のレベル2地震動における設計水平震度Khcは、地震時保有水平耐力法に用い

る設計水平震度の標準値Khc0を、許容塑性率に応じた構造物特性補正係数Csにより低減し、

以下により算定する。

Khc＝Cz・CS・Khc0≧0.4 Cz ···································· (5.2.7)

ここに、 Khc ：地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度

Cz ：地域別補正係数(表-4.2.1参照)

CS ：構造物特性補正係数 =1μ2

1

a

Khc0 ：地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度の標準値で、

表-5.2.8及び表-5.2.9による。


表-5.2.8 地震時保有水平耐力法に用いるタイプⅠの設計水平震度の標準値Khc0


Ⅰ種 T≦1.4

Khc0 ＝0.7

1.4＜T

Khc0＝0.876T-2/3

Ⅱ種

T＜0.18

Khc0＝1.51T 1/3


0.18≦T≦1.6

Khc0＝0.85

1.6＜T

Khc0＝1.16T-2/3

Ⅲ種

T＜0.29

Khc0＝1.51T 1/3


0.29≦T≦2.0

Khc0＝1.0

2.0＜T

Khc0＝1.59T-2/3

(a) 建屋と一体構造形式となるポンプ場(吸込水槽) (b) 地上式のファームポンド(PC)


138

表-5.2.9 地震時保有水平耐力法に用いるタイプⅡの設計水平震度の標準値Khc0


Ⅰ種 T＜0.3

Khc0＝4.46 T 2/3

0.3≦T≦0.7 Khc0 ＝2.0

0.7＜T

Khc0＝1.24T -4/3

Ⅱ種 T＜0.4

Khc0＝3.22T 2/3

0.4≦T≦1.2

Khc0＝1.75

1.2＜T

Khc0＝2.23T -4/3

Ⅲ種 T＜0.5

Khc0＝2.38T 2/3

0.5≦T≦1.5

Khc0＝1.50

1.5＜T

Khc0＝2.57T -4/3

なお、レベル2地震動（タイプⅠ、タイプⅡ）に対する耐震性能の照査における砂質土層の

液状化の判定においては、式(5.2.8)により算出する地盤面における設計水平震度を用いるも

のとする。また、土の重量に起因する慣性力及び地震時土圧の算出に用いる設計水平震度とし

て、式(5.2.8)のKhgを用いて基礎及び橋台を照査する。

式(5.2.8)は、式(5.2.1)と同じ式であり、「5.2.2 固有周期を考慮しない設計水平震度の算

定方法」に示す表-5.2.2の（杭基礎の安定性の判定でフーチングに作用させる場合)のことを

いうが、地震時保有水平耐力法と一連になって用いられるため、ここに示すものとする。

Khg＝Cz・Khg0 ················································· (5.2.8)

ここに、 Khg（レベル2地震動（タイプⅠ、タイプⅡ))：地盤面における設計水平

震度

Khg0（レベル2地震動（タイプⅠ)) ：地盤面における設計水平

震度の標準値で、地盤種

別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に

対して、それぞれ、0.30、

0.35、0.40とする。

Khg0（レベル2地震動（タイプⅡ)) ：地盤面における設計水平

震度の標準値で、地盤種

別がⅠ種、Ⅱ1種、Ⅲ種に

対して、それぞれ、0.80、

0.70、0.60とする。

[解説]

(1)適用する構造物

a．式(5.2.7)は構造物として、水路橋及び水管橋の鉄筋コンクリート橋脚及び頭首工の堰柱並

びに杭基礎に適用する。

b．耐震設計上の地盤面より上方にある橋台、フーチング上載土及び杭基礎のフーチングのよ

うに、基礎全体における重量の影響が大きい構造部分の慣性力及びに地震時土圧の算出に用いる

設計水平震度を求める場合に式(5.2.8)を適用する。


139

(2)地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度Khc

地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度とは、設計水平震度の標準値を許容塑性率に応じ

て低減した震度である。

地震時保有水平耐力法による耐震設計では、橋脚基部に主たるヒンジが生じ、これに伴う長周

期化と安定したエネルギー吸収の増大を前提として、非線形応答に基づく弾性地震力の低減効果

を見込んでいる。すなわち、1基の下部構造物とそれが支持する上部構造部分を単位とする構造

系を1自由度の振動系に置換し、その非線形応答をエネルギー定則（「5.4.2 地震時保有水平耐

力法による耐震設計の基本」参照)により近似的に求めた場合の震度が、地震時保有水平耐力法に

用いる設計水平震度である。表-5.2.8及び表-5.2.9を図示すると、図-5.2.4となる。

a．地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度Khcは、橋脚の構造物特性補正係数CSに応じて式

(5.2.7)により求めるものとする。これは、周期が長い構造物などでは、設計水平震度が極端に

小さくなる場合も生じるが、このような場合でも構造物へ一定以上の耐力を保有させるためであ

る。

b．タイプⅠの設計水平震度は、設計水平震度の標準値Khc0に地域別補正係数Czを乗じた値が0.3

を下回る場合には、設計水平震度は0.3に構造物特性補正係数CSを乗じた値とする。また、設

計水平震度が0.4に地域別補正係数Czを乗じた値を下回る場合には、設計水平震度は0.4に地域別

補正係数Czを乗じた値とする。

c. タイプⅡの設計水平震度は、設計水平震度の標準値Khc0に地域別補正係数Czを乗じた値が

0.6を下回る場合には、設計水平震度は0.6に構造物特性補正係数CSを乗じた値とする。また、

設計水平震度が0.4に地域別補正係数Czを乗じた値を下回る場合には、設計水平震度は0.4に地域

別補正係数Czを乗じた値とする。

図-5.2.4 地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度の標準値

(3)構造物特性補正係数CS

a．構造物特性補正係数CSは、構造部材の塑性化の程度等の力学的特性を考慮して適切に定め


b．完全弾塑性型の復元力特性を有する1自由度振動系にモデル化できる構造系の構造物特性補


140

正係数CSは、式(5.2.9)により算出するものとする。

1μ2

1

a

SC ················································· (5.2.9)

ここに、 μa ：完全弾塑性型の復元特性を有する構造系の許容塑性率で、鉄筋コンク

リート橋脚の場合には式(5.2.10)により算出する。

c．鉄筋コンクリート橋脚の許容塑性率μaは、破壊形態に応じて以下により算出するものとする。

(a)曲げ破壊型と判定された場合の許容塑性率は、式(5.2.10)により算出するものとする。

y

ya

αδ

δ-δ1μ u ··············································· (5.2.10)

ここに、 μa ：鉄筋コンクリート橋脚の許容塑性率

δu ：「5.4.5水平耐力、水平変位及び降伏剛性」に規定する鉄筋コンク

リート橋脚の終局変位（mm)

δy ：「5.4.5水平耐力、水平変位及び降伏剛性」に規定する鉄筋コンク

リート橋脚の降伏変位（mm)

α ：安全係数で表-5.2.13による

表-5.2.10 曲げ破壊型と判定された鉄筋コンクリート橋脚の許容塑性率を算出する場合の安全係数α

照査する耐震性能タイプⅠの地震動に対する許容塑

性率の算出に用いる安全係数α

タイプⅡの地震動に対する許容塑

性率の算出に用いる安全係数α

致命的な損傷を防止する 2.4 1.2

限定された損傷にとどめる 3.0 1.5

(b) 曲げ損傷からせん断破壊移行型と判断された場合及びせん断破壊型と判定された場合は、許

容塑性率μa は 1.0 とする。

(c) 曲げ破壊型の鉄筋コンクリート橋脚の水平力－水平変位の骨格曲線は、一般に図-5.2.5に示す

ような完全弾塑性モデルにより表すことができる。

図-5.2.5 曲げ破壊型と判定された場合の地震時保有水平耐力及び許容塑性率

(4) レベル2地震動（タイプⅠ、タイプⅡ)に対する耐震性能の照査における砂質土層の液状化の判

定においては、「道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」に準拠し、式(5.2.8)の地盤面における設計水平


141

震度の標準値は、地盤種別に応じて、タイプⅠの地震動に対しては0.30～0.40、タイプⅡの地震動に

対しては0.60～0.80とする。これらは、タイプⅠの地震動については、大正12年の関東地震に際し

て東京周辺で生じた地盤上の加速度は0.3～0.4G程度と推定されていること、また、タイプⅡの地

震動については、1995年の兵庫県南部地震により地盤上で実測された加速度記録が0.6～0.8G程度

であったことを考慮して設定されたものである。


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 ⅴ．耐震設計編（2002)

5.3 震度法

5.3.1 一般事項

震度法は不規則な振動である地震動の影響を静的な慣性力に置き換え、構造物に作用させる

方法である。

震度法に用いる設計水平震度の算定方法は、以下の3種類に分けられ、構造物の特性に応じ

て適用される。

(1)構造物の固有周期を考慮しないもの。

(2)構造物の固有周期を考慮するもの。

(3)構造物の固有周期と構造物特性係数を考慮するもの。

[解説]

(1)構造物の特性

「構造物の固有周期を考慮しないもの」は、震度法と従来から呼ばれてきた一般的な耐震計算方

法であり、慣性力が一様で比較的剛性の高い構造物に適用するが、「構造物の固有周期を考慮す

るもの」は、長大橋や塔状構造物等のように固有周期が長めの構造物に適用し、固有周期を考慮

して、補正した設計水平震度を用いる。「構造物の固有周期と構造物特性係数を考慮するもの」

は、レベル2地震動の大規模地震動における鉄筋コンクリート構造物に適用し、弾性域のみならず、

部材の降伏後の塑性域を考慮し、構造物の応答による減衰とじん性による塑性変形能力で補正し

た設計水平震度を用いる。

(2)震度法に用いる設計水平震度の算定方法の適用区分

構造物の種類、地震動レベル、躯体の慣性力等、地上・地中構造物の別等により、表-5.3.1の

とおり適用される。

表-5.3.1 設計水平震度の算定方法の適用区分

設計水平震度の算定方法耐震計算法施設名地震動レベル照査方法

固有周期を考慮しない震度法

擁壁レベル1、レベル2 許容応力度法 (擁壁、開水路のレベル2地震動については限界状態設計法または、許容応力度法)

開水路レベル1、レベル2

ファームポンド（RC)、橋梁レベル1

ため池レベル1 (円弧すべり法)

暗渠（ボックスカルバート)（躯体等の慣性力)

レベル1、レベル2 －＊


142

ポンプ場（吸込水槽) レベル1 許容応力度法

杭基礎（フーチング) レベル1

固有周期を考慮する震度法

橋梁レベル1

許容応力度法

頭首工レベル1

ファームポンド（PC) レベル1

杭基礎（杭仕様の決定、フーチング)

レベル1

固有周期と構造物特性係数を考慮する

震度法ファームポンド（PC、RC) レベル2（タイプⅠ)

限界状態設計法ポンプ場（吸込水槽) レベル2（タイプⅠ)

＊躯体等の慣性力として自重等に設計水平震度を乗じて、応答変位法で求める地盤変位をばね定数に変換した外

力に荷重として加える。したがって、応答変位法の荷重計算の一部と考える。

適用に当たっては、構造物の特性を考慮した耐震計算法を採用するとともに、「表-2.1.1構造

物別設計基準、指針類と関連基準」に示す諸基準との整合も考慮されている。

(3) 土の重量に起因する慣性力及び地震時土圧の算出に際しては、固有周期を考慮しない設計水

平震度を用いるものとする。

5.3.2 震度法（固有周期を考慮しない)

固有周期を考慮しない設計水平震度を用いる震度法は、剛性が高く固有周期の短い構造物で

ある擁壁、開水路、ファームポンド（RC)､ポンプ場（吸込水槽）及びため池の耐震設計に適用

するほか、地中構造物の慣性力の算定等に適用する。断面照査は許容応力度法を用いる。

[解説]

固有周期を考慮しない設計水平震度を用いる震度法は、1917年佐野利器の「家屋耐震構造論」

の水平震度の概念の発表以来、現在まで長年使われている基本的な手法である。

震度法は不規則な振動である地震動の影響を静的な力に置き換え、それを構造物に作用させる

地震力算定方法であり、固有周期を考慮しない方法では、地震時の構造物の安定や部材の応力計

算を常時の解析と同様に簡単に行うことができるため、多くの構造物の耐震設計に採用されてい

る。

(1)震度法（固有周期を考慮しない)の基本

構造物の重量Wに設計水平震度Khを乗じたW×Khを、構造物の重心位置に地震力として静的に

作用させる。設計震度で想定している地震の規模は、構造物の供用期間内に発生する確率が高い

中規模程度の地震であり、この地震に対して基礎構造物及び地盤が変形しても元に戻り、弾性領

域に収まるように、応力度、支持力、変位を定める。

震度法の仮定は、慣性力が一様で比較的剛性の高い構造物が平行に運動（並進運動)する場合で、

全地震力W×Khを重心位置で代表させる。しかし、構造物が回転運動を起こしたり、たわみ振動

をする構造物の場合には地震力は一様とならず、全地震力を重心点で代表させることはできなく

なるため、震度法の仮説が成り立たなくなる。

慣性力＝（構造物の重量W)×（設計水平震度Kh) ················· (5.3.1)


143

(2)設計手順

一般的な震度法（固有周期を考慮しない)による設計フローを、図-5.3.1に示し、その設計手順

を以下に示す。

a. 設計しようとする構造物の立地する地盤によって、設計水平震度の標準値を求める。

b. 基本的な設計水平震度は、設計水平震度の標準値に地域別補正係数を乗じる、式(5.3.2)に

より算出する。

Khg＝Cz・Khg0 ················································ (5.3.2)

ここに、 Khg ：地盤面における設計水平震度

Cz ：地域別補正係数（表-4.2.1参照)

Khg0 ：地盤面における設計水平震度の標準値

c. 対象構造物の断面を仮定する。

d. 設計震度に構造物の重量を乗じて、構造物に作用する慣性力（地震力）を算定する。

e. 構造物の安定照査及び断面照査を行い、不適正な構造であれば断面を変更して再び照査する。

「2.6 各種構造物の重要度区分と耐震性能の適用区分」の［耐震計算法］と［部材の構造計算・

照査]の組合せで示すように、断面照査は許容応力度法により行う。

f. 耐震設計法とは、設計水平震度算定後の照査までの計算をいうが、図-5.3.1及び図-5.3.2に示

すとおり、震度法（固有周期を考慮しない)と震度法（固有周期を考慮する)の断面照査方法

は、許容応力度法による。なお、ため池は円弧すべり法により照査を行う。

※ ため池の場合、設計水平震度の地域区分は考慮するが、地域別補正係数は用いない。




断面仮定

慣性力の算定



YES

START

震度法(固有周期を考慮しない)

NO 安定計算

断面照査

END


144

図-5.3.1 一般的な震度法（固有周期を考慮しない)による設計フロー


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)

ⅱ）鹿島建設土木設計本部：（土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

5.3.3 震度法（固有周期を考慮する)

固有周期が長めの構造物である橋梁（農道橋、水路橋、水管橋)、頭首工、ファームポンド

（PC）及び杭基礎（杭仕様の決定)のレベル１地震動に適用する。

また、断面照査は震度法（固有周期を考慮しない設計水平震度を用いる)と同様に許容応力

度法を用いる。

[解説]

震度法（固有周期を考慮しない)との違いは、構造物の固有周期により、設計水平震度を補正す

る点である。

設計水平震度を決めた後の耐震計算の過程は震度法（固有周期を考慮しない)と同じであり、動

的な地震力を静的な力に置き換えていることには変わりない。

(1)適用する構造物の準拠基準

橋梁・頭首工等及び杭基礎（杭仕様の決定）は「道路橋示方書」に、ファームポンド（PC）

は土地改良事業設計指針「ファームポンド」に、それぞれ準拠している。


a. 震度法（固有周期を考慮する)は、修正震度法とも呼ばれ、図-5.3.2の設計フローに示すと

おり、震度法（固有周期を考慮しない)との違いは、構造物の固有周期により設計水平震度を補

正する点である。

固有周期を考慮する設計水平震度の算定方法は、式(5.3.3)による。

Kh＝Cz・Kh0 ·················································· (5.3.3)

ここに、 Kh ：レベル1地震動の設計水平震度


Kh0 ：レベル1地震動の設計水平震度の標準値（表-5.2.6参照)

b. 表-5.3.1及び図-5.3.2に示すとおり、断面照査については、固有周期を考慮しない設計水平

震度を用いる震度法と、固有周期を考慮する設計水平震度を用いる震度法は、許容応力度法に

よるものとしており、設計水平震度の算定方法が異なるのみである。


145

図-5.3.2 震度法（固有周期を考慮する)による設計フロー



ⅱ）鹿島建設土木設計本部：（土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

5.3.4 震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する)

ファームポンド（PC、RC)、ポンプ場（吸込水槽)のレベル2地震動に適用する。

震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する)は、地震時保有水平耐力法と同様に構造物

の非線形域の変形性能やを考慮して、地震による荷重を静的に作用させ地震力を算定する方法

である。断面照査は限界状態設計法を用いる。

[解説]

固有周期を考慮した設計水平震度が弾性域において用いられるのに対し、固有周期と構造物特

性係数を考慮する設計水平震度は、さらに塑性域における構造物の塑性変形能力を加味して、固

有周期を考慮した設計水平震度を補正するものである。

(1)適用する構造物の準拠基準

ファームポンド（PC、RC）は土地改良事業設計指針「ファームポンド」に準拠している。ポン

慣性力の算定


構造計算

断面変更

YES

NO 安定計算

断面照査

END

断面仮定





START

震度法(固有周期を考慮する)


146

プ場（吸込水槽）は、土地改良事業計画設計基準設計「ポンプ場」に準拠している。

なお、ポンプ場（地上部)、すなわちポンプ場の建屋は､｢建築基準法」との相違もあり、吸込水

槽とは切り離して、耐震設計を行うものとする。したがって、実際の建屋の設計に当たっては、

建築基準法の関係法規並びに構造設計基準に従うものとする。

(2)固有周期と構造物特性係数を考慮する設計水平震度

a．設計水平震度は、以下により求める。

ただし、Khc2は0.3を下回らない値とする。

Khc2＝Cz・CS2・Khc20 ············································· (5.3.4)

ここに、 Khc2 ：レベル2地震動の設計水平震度

（固有周期、構造物特性係数を考慮する）


CS2 ：構造物特性係数で0.45を標準とする。


（固有周期、構造物特性係数を考慮する)

b. ファームポンド及びポンプ場（吸込水槽)の設計水平震度の算定方法は、式(5.3.4)によるも

のとし、構造物特性係数は0.45を標準とする。

(a) ファームポンド（PC)の設計水平震度Khc2の標準値Khc20については、原則として、「道路橋

示方書 Ⅴ耐震設計編」によるものとし、表-5.2.10ファームポンド（PC)の設計水平震度（レ

ベル2地震動タイプⅠ)の標準値KhC20を用いる。

(b) ファームポンド（RC)及びポンプ場（吸込水槽)の固有周期は0.1秒以下とみなせるので、標

準値Khc20は、地盤種別にかかわらず0.70とする。

なお、ポンプ場(吸込水槽)については、レベル2地震動タイプⅡを考慮する場合はKhc20=0.80を

用いる。

(3)設計フロー

図-5.3.3に震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する)により地震力を算出し、限界状態設

計法により断面耐力を照査する設計フローを示す。

限界状態設計法による断面耐力の照査として、曲げ耐力、せん断耐力、軸方向圧縮耐力の判定

を行う。


147

図-5.3.3 震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する)による設計フロー

引用・参考文献 ⅰ）農林水産省構造改善局建設部：土地改良事業設計指針「ファームポンド」（1999)

5.3.5 震度法における安定計算と部材の断面力計算

震度法における安定計算は、以下について検討することを基本とする。

(1)滑動に対する安定

(2)転倒に対する安定

(3)基礎地盤の支持力に対する安定

(4)背面盛土及び支持地盤を含む全体としての安定性(基礎地盤が軟弱層を含む場合)

これらの安定計算については、土地改良事業計画設計基準・設計「農道」に準拠するものと

する。

また、部材の断面力計算については、たて壁、つま先版、かかと版について部材をはりとし

て、曲げモーメント、せん断力を算出する。

[解説]

震度法における安定計算の方法について、擁壁を例として以下に示す。


地震時における擁壁の安定に関しては、一般に滑動に対する安定、転倒に対する安定及び支持

断面の設定


レベル 2 の地震動の設計水平震度 Khc2の算定

Khc2＝Cz・CS2・Khc20

ここに、 Cz ：地域別補正係数

CS2 ：構造物特性係数

Khc20 ：レベル 2 地震動の設計水平震度の標準値

断面の曲げ耐力 Mud、せん断耐力 Vyd、軸方向圧縮耐力 N'oud 構造諸元の変更

断面力、剛性残存率、

応答変位の算定

NO

YES

START

断面耐力の照査

・曲げ耐力の照査

・せん断耐力の照査

・軸方向圧縮耐力の照査

END


148

地盤の支持力に対する安定について検討する。擁壁の安定条件としての安全率・許容値は表-5.3.2

に示すとおりである。支持地盤の内部に軟弱な層が存在したり、斜面上に擁壁を設置する場合に

は背面盛土及び支持地盤を含む全体としての安定について円弧すべり法などにより検討を行い、

必要に応じて対策工を検討する。

表-5.3.2 擁壁の安定条件としての安全率・許容値

荷重ケース名滑動転倒

常時 1.50 B / 6

地震時(レベル1、2) 1.20 B / 3

(2)滑動に対する安定

擁壁には、擁壁を底版下面に沿ってすべらせようとする滑動力と、これに対して底版と支持地

盤の間に生じる滑動抵抗力が作用する。滑動抵抗力が不足すると擁壁は前方に押し出されるよう

に滑動する。

滑動力は主として土圧、地震時慣性力などの外力の水平分力からなり、滑動抵抗力は主として

底版下面と支持地盤の間に生じるせん断抵抗力からなる。滑動に対する安全率Fsは、式(5.3.5)に

よって求められる。

H

BcVFs

Σ

・・μ＋Σ＝

滑動力

滑動に対する抵抗力＝ ························· （5.3.5）

ΣV ：底版下面における全鉛直荷重（kN/m）

ΣH ：底版下面における全水平荷重（kN/m）

μ ：擁壁底版と支持地盤の間の摩擦係数

c ：擁壁底版と支持地盤の間の粘着力（kN/m2）

B ：擁壁の底版幅（m）

安全率Fsは常時で1.5、地震時には1.2を下回ってはならない。

安全率の値が所定の安全率を満足できない場合、原則として底版幅を変化させて安定させるも

のとする。ただし、地形条件などの制約によりやむを得ない場合は、基礎の根入れを深くし前面

土の受働土圧を考慮したり、又は突起を設けるなどを考慮しなければならないこともある。

(3)転倒に対する安定

擁壁には躯体自重に加え、様々な力が作用する。転倒に関する安定性の検討は以下の方法によ

る。

図-5.3.4における、擁壁底版つま先から合力Rの作用点までの距離は、式(5.3.6)によって求め

られる。

i

jjiior

V

bHaV

VMM

dΣ

・－Σ・Σ＝

Σ

－ΣΣ ································· （5.3.6）

ここに、 ΣMr ：擁壁底版つま先回りの抵抗モーメント（kN・m/m）

ΣMo ：擁壁底版つま先回りの転倒モーメント（kN・m/m）


149

ΣV ：底版下面における全鉛直荷重（kN/m）

Vi ：擁壁に作用する荷重の鉛直成分（kN/m）

ai ：擁壁底版つま先とViの作用点との水平距離（m）

Hj ：擁壁に作用する荷重の水平成分（kN/m）

bi ：Hjの作用点の擁壁底版からの高さ（m）

図-5.3.4中に示した外力は一種類のみであるが、実際には擁壁の設置条件に応じて複数の外力

が作用する場合がある。これら外力の作用位置は外力の種類と作用位置に応じて異なる。

図-5.3.4 合力作用位置の求め方

合力Rの作用点の底版中央からの偏心距離eは、式(5.3.7)で表される。

dB

e －２

＝ ··························································· （5.3.7)

転倒に対する安定条件として、常時の合力Rの作用点は、底版中央の底版幅1/3の範囲内になけ

ればならない。すなわち、偏心距離eは式(5.3.8)を満足しなければならない。

６≦ /Be ··························································· （5.3.8)

地震時は、底版中央の底版幅2/3以内になければならない。すなわち、偏心距離eは式(5.3.9)を

満足しなければならない。

3/Be ······················································ (5.3.9)

(4)支持地盤の支持力に対する安定

擁壁に作用する鉛直力は支持地盤によって支持されるが、支持地盤の支持力が不足すると底版

のつま先又はかかとが支持地盤にめり込むような変状を起こすおそれがある。

地盤反力度は、式(5.3.10)～式(5.3.13)より求める(図-5.3.5参照)。

a.合力作用点が底版中央の底版幅1/3(ミドルサード)の中にある場合

aqB

eBV

q ≦６

１＋・Σ

＝max

·············································· （5.3.10)

ここに、qa：許容支持力（kN/m2）


150

図-5.3.5 地盤反力度の求め方

aqB

eBV

q ≦６

１－・Σ

＝min

·············································· （5.3.11)

b.合力作用点が底版中央の底版幅1/3(ミドルサード)の外にある場合

aqeB

Vq ≦

－２

Σ・

３

４＝max ················································· （5.3.12)

qmin＝0 ····························································· （5.3.13)

(5)たて壁の設計(片持ばり式擁壁)

たて壁は、底版との結合部を固定端とする片持ばりとして設計する。部材設計において考慮す

る荷重は、常時では常時主働土圧の水平分力を、地震時では地震時主働土圧の水平分力とたて壁

自重の地震時慣性力とし、主働土圧の鉛直分力及びたて壁自重は無視してよい(図-5.3.6参照)。

この場合の壁面摩擦角δはφ/2とする。

図-5.3.6 たて壁の設計断面力（AA’断面）


ⅰ）日本道路協会：道路土工擁壁工指針（1999）

ⅱ）農林水産省構造改善局：土地改良事業計画設計基準・設計「農道」（1998）


151

5.4 地震時保有水平耐力法

5.4.1 一般事項

地震時保有水平耐力法による耐震設計は、構造物の塑性変形を考慮し、地震による荷重を静

的に作用させて設計する。

震度法や応答変位法は地震力算定の方法であるのに対し、地震時保有水平耐力法は地震力算

定から照査までを含めた方法である。

レベル2地震動における橋梁・頭首工及び杭基礎に適用する。

[解説]

震度法（固有周期を考慮しない)や震度法（固有周期を考慮する）は、構造物の弾性域の振動特

性を用いて、地震荷重を静的に作用させて設計する設計法である。これに対して、地震時保有水

平耐力法は、構造物の塑性を考慮して、地震による荷重を静的に作用させて設計する耐震計算法

である。

すなわち、地震時保有水平耐力法は、実際に起こり得る地震力を考慮して、構造物に損傷が生

じ、破壊に至るという過程を追跡して設計する耐震計算法であり、鉄筋コンクリート橋脚の耐力

と損傷の関係を基に、耐震設計で考慮する地震と構造部材や構造物に許容される損傷度を定めて

設計するものである。

地震時保有水平耐力法は、1995年の兵庫県南部地震による土木構造物の被害状況から、構造物

のじん性の確保の重要性が強く認識されたことにより、耐震計算法として規定されるようになっ

たものである。地震時保有水平耐力法により、大地震でも構造物が急激に破壊することなく、粘

り強く抵抗する耐震性能の高い構造物の設計が可能になった。

(1)道路橋示方書におけるレベル2地震動の設定

道路橋示方書のタイプⅠの地震動は、1923年の関東地震に際して、東京周辺で生じた地震動を

このタイプの地震動の例として捉え、距離減衰式等により地盤上の加速度は0.3～0.4G程度と推定

されていること、地盤にある振動が生じた場合に橋に生じる加速度は、一般には、地盤の加速度

の2～3倍程度になることを考慮し、我が国で観測された394成分の強震記録の加速度応答スペク

トルの統計解析結果を基に定めた標準加速度応答スペクトルに、固有周期ごとの減衰定数の補正

を加え、設計水平震度の標準値を定めた。

一方、タイプⅡの地震動は、1995年の兵庫県南部地震により地盤上で観測された加速度強震記

録に基づき、地盤種別ごとに分類して定めた標準加速度応答スペクトルに、固有周期ごとの減衰

定数の補正を加え、設計水平震度の標準値を定めた。また、この標準加速度応答スペクトルは特

別に大きなピークは平滑化して求めている。

(2)設計水平震度の算定方法

設計水平震度の算定方法は、以下に示すとおりとする。

a.橋梁、頭首工のレベル2地震動における設計水平震度

固有周期と構造物特性補正係数を考慮する設計水平震度で、式(5.4.1)による。

この設計水平震度は、構造系を1質点の振動系に置換し、その非線形応答をエネルギー一定則に


152

よって近似的に求めた場合の設計水平震度を与えるものである。

Khc＝Cz・CS・Khc0≧0.4 ······································· （5.4.1)

ここに、 Khc ：地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度


CS ：構造物特性補正係数 =1μ2

1

a


Khc0 ：地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度の標準値で、表-5.2.11

及び表-5.2.12による。

b.杭基礎の安定性の判定でフーチングに作用させる場合の設計水平震度

固有周期を考慮しない設計水平震度の算定方法による。

Khg＝Cz・Khg0 ················································ (5.4.2)

ここに、 Khg (レベル2地震動(タイプⅠ、タイプⅡ))：地盤面における設計水平震度

Khg0(レベル2地震動(タイプⅠ)) ：地盤面における設計水平震度

の標準値で、地盤種別がⅠ種、

Ⅱ種、Ⅲ種に対して、それぞれ、

0.30、0.35、0.40とする。

Khg0（レベル2地震動(タイプⅡ)) ：地盤面における設計水平震度

の標準値で、地盤種別がⅠ種、

Ⅱ種、Ⅲ種に対して、それぞ

れ、0.80、0.70、0.60とする。

c.適用する構造物

(a) 水路橋及び水管橋の鉄筋コンクリート橋脚及び頭首工の堰柱並びに杭基礎に適用する。小規

模農道橋を除く農道橋については、新の道路橋示方書に準拠するものとしており、設計水平震

度の設定などは必ずしもここでの記載内容によらない。

(b) 耐震設計上の地盤面より上方にある橋台、フーチング上載土及び杭基礎のフーチングのよう

に基礎全体における重量の影響が大きい構造部分の慣性力、及び地震時土圧の算出に用いる設計

水平震度を求める場合に、式(5.4.2)を適用する。

(3)地震時保有水平耐力法による設計手順

地震時保有水平耐力法による橋脚設計フローを、図-5.4.1に示す。その手順は以下のとおりとな

る。

a.設計した断面に基づき、降伏剛性を用いた橋脚の固有周期を算定する。

b.固有周期、許容塑性率μaを考慮して構造物特性補正係数CSを求め、式(5.4.1)により設計水平

震度Khcを算定する。

c.設定した断面に基づき、橋脚の地震時保有水平耐力Paを算出する。

d.式(5.4.31)により地震時保有水平耐力の照査を行う。

Pa≧KhcW


153

ここに、Pa ：地震時保有水平耐力（kN）(式（5.4.31)参照)

W ：等価重量（kN）(式（5.4.32)参照)

e.次式により橋脚の残留変位δRの照査を行う。

δRa≧δR

ここに、δRa ：許容残留変位（m）

δR ：地震時の残留変位（m）

図-5.4.1 橋脚の地震時保有水平耐力法による設計フロー


ⅰ）農林水産省農村振興局：土地改良事業計画設計基準設計「頭首工」（2008）

ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)

ⅲ）鹿島建設土木設計本部：（土木設計の要点）耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

NO

NO

橋脚の断面の設定


レベル 2 地震動の設計水平震度 Khc の算定

Khc＝Cz・CS・Khc0

ここに、 Cz ：地域別補正係数

CS ：構造物特性補正係数

ここに、μa：許容塑性率

Khc0 ：地震時保有水平耐力法に用いる設計水平震度の標準値

地震時保有水平耐力 Paの算出構造諸元の変更

残留変位 δRの算定

START

地震時保有水平耐力の照査

Pa≧Khc・W

ここに、W：等価重量

残留変位 δRの照査

δRa≧δR

ここに、δRa：許容残留変位

YES

END

YES


154

5.4.2 水平耐力法による耐震計算の地震時保有基本

レベル2地震動に対し、橋梁（農道橋、水路橋、水管橋)の橋脚及び頭首工の堰柱等、地震の

影響が支配的な構造部材は、塑性ヒンジの発生によるエネルギー吸収能力（じん性）を考慮し

た設計水平震度に相当する慣性力を用いて、地震時保有水平耐力法により耐震計算を行うもの

とする。

特に、重要度AA種の橋に対しては、地震後の残留変位を判定しなければならない。

[解説]

(1)部材の塑性化によるエネルギー吸収能力（じん性）の考慮

規模の大きい地震が生じた場合、構造部材の強度を向上させることだけで地震に抵抗するには

限界があるため、構造部材が塑性域に入っても適切な粘りを持たせ、エネルギー吸収能力を高め

ることにより構造部材に生じる損傷を限定される範囲にとどめ、同時に構造系全体としての崩壊

を防止することが重要である。

地震時保有水平耐力法では、図

-5.4.2に示すように、主たる塑性ヒ

ンジがどこに生じるかを想定し、主

たる塑性ヒンジにおいて確実にエ

ネルギー吸収を図り、構造物として

の安全性を確保する。このため、橋

脚基部に主たる塑性ヒンジが生じ

る場合には、基礎や支承部を橋脚基

部の水平耐力以上に設計し、設計で

想定したように橋脚基部に塑性ヒ

ンジを誘導するという橋構造物全

体系を考慮した設計法となってい

る。

(2)構造物の破壊現象

図-5.4.3は、鉄筋コンクリート橋脚模型の正負交番繰返し載荷実験を一例として、橋脚の水平

変位と損傷の進展状況を示したものである。ここで、1δyは橋脚の降伏変位の単位である。これに

よれば、鉄筋コンクリート橋脚の損傷は、ひび割れの発生、ひび割れの進展、かぶりコンクリー

トのはく離、軸方向鉄筋の座屈・破断によって終的に破壊に至る過程をたどる。

また、鉄筋コンクリート橋脚の水平耐力と水平変位の関係は図-5.4.4に示すようになり、弾性

状態から、軸方向鉄筋の降状により水平耐力が一定になり、その後のかぶりコンクリートのはく

離や軸方向鉄筋の座屈・破断等により水平耐力が低下するというように、損傷の進展とともに水

平抵抗が変化する。構造物に損傷が生じるということを考慮して耐震計算を行うためには、この

ような構造物の挙動（損傷の進展、水平耐力－水平変位関係）を十分把握することが重要である。

図-5.4.2 塑性ヒンジの発生


155

図-5.4.3 鉄筋コンクリート橋脚の損傷進展の一例

図-5.4.4 鉄筋コンクリート橋脚の水平耐力と水平変位の関係

(3)エネルギー一定則を用いた非線形応答

構造物の非線形域の挙動を考慮して耐震計算するためには、非線形応答を適切に求める必要が

ある。地震時の非線形応答を求める手法には動的解析法などがあるが、地震時保有水平耐力法は、

動的な現象を静的に置換えて非線形応答を求める耐震計算法であり、1質点系の振動を基本にした

エネルギー一定則を用いて弾性地震応答から非線形地震応答を求める。

地震時保有水平耐力法による耐震計算では、図-5.4.2に示すように、橋脚基部に主たる塑性ヒ

ンジが生じ、これに伴う長周期化と安定したエネルギー吸収の増大を前提として非線形応答に基

づく弾性地震力の低減効果を見込んでいる。

式(5.4.1)による設計水平震度は、1基の下部構造とそれが支持する上部構造部分を単位とする

構造系を1質点の振動系に置換し、その非線形応答をエネルギー一定則によって近似的に求めたも

のである。

ここで、エネルギー一定則とは、弾塑性復元力特性を有する1質点系構造物が地震動を受けた場

合には、弾塑性応答と弾性応答の両者の入力エネルギーがほぼ同量となるという考え方に基づく

近似的な解析法である。すなわち、上部構造の慣性力の作用位置において橋脚に水平荷重を作用

させた場合に、その位置における水平変位δ－水平力Pの関係は、図-5.4.5のように簡略化して表

すことができる。橋脚基部が塑性域に入った場合には、△0ABと□0CDEの面積が等しくなるよう

に弾塑性応答が生じるというものである。したがって、塑性域に入っても橋脚の水平耐力が急激

に減少することなく変形できる領域が大きければ、塑性域に入る水平力Pyは小さくてもよいこと

になる。

1基の下部構造とそれが支持する上部構造部分を単位とする構造系を1自由度とみなすためには、


156

式(5.4.1)に用いる許容塑性率はこの構造系全体の許容塑性率である必要があるが、ここでは主た

る塑性化が橋脚基部に生じると想定して、式(5.4.1)の許容塑性率として橋脚躯体の許容塑性率を

用いる。

図-5.4.5 橋脚の弾塑性応答変位

(4)地震時保有水平耐力法による設計フロー

図-5.4.1をより詳細にした地震時保有水平耐力法による設計フローを、図-5.4.6に示す。


157

図-5.4.6 地震時保有水平耐力法による設計フロー



ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)

ⅲ）総合土木研究所：基礎工 1997 Vol.25 No.3 (1997)

ⅳ）鹿島建設土木設計本部：(土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

NO

断面の設定

部材の耐力、降伏剛性の算定

(1) コンクリート及び鉄筋の応力度－ひずみ曲線

(2) 曲げモーメントと曲率の関係

(3) 水平耐力、水平変位、降伏剛性の算定


(降伏剛性、地盤ばねを考慮)

せん断耐力 PSの算出終局水平耐力 Pu の算出

YES

せん断耐力 PS0の算出

YES

NO

曲げ破壊型

Pa＝Pu

曲げ損傷から

せん断破壊移行型

Pa＝Pu

μa＝1.0

せん断破壊型

Pa＝PS0

μa＝1.0

設計水平震度、

慣性力の算出

許容値の算出（地震時

保有水平耐力、許容変位) 断面力、変位の算出

NO

YES

落橋防止システムの設計

START

破壊形態の判定

Pu≦PS

照査

Pu≦PS0

END


158

5.4.3 応力度－ひずみ曲線

(1)コンクリートの応力度－ひずみ曲線

コンクリートの応力度－ひずみ曲線は、図-5.4.7に基づき式(5.4.3)により算出する。

cuccccccdescc

ccc

1n

cc

ccc

c

E

0n1

1E

≦＜

≦≦ ······················ (5.4.3)

ccccc

ccc

EE

n

·············································· (5.4.4)

sysckcc 3.8 ·········································· (5.4.5)

ck

syscc

0.0330.002

····································· (5.4.6)

sys

ckdesE

2

11.2 ············································· (5.4.7)

（タイプⅡの地震動）0.2

（タイプⅠの地震動）

des

cccc

cc

cu

E

························· (5.4.8)

0.018≦

4

sd

Ahs

············································ (5.4.9)

ここに、 σc ：コンクリート応力度(N/mm2)

σcc ：横拘束筋で拘束されたコンクリートの強度(N/mm2)

σck ：コンクリートの設計基準強度（N/mm2)

εc ：コンクリートのひずみ

εcc ：コンクリートが大圧縮力に達する時のひずみ

εcu ：横拘束筋で拘束されたコンクリートの終局ひずみ

Ec ：コンクリートのヤング係数（N/mm2)

Edes ：下降勾配（N/mm2)

ρs ：横拘束筋の体積比

Ah ：横拘束筋1本当たりの断面積（mm2)

s ：横拘束筋の間隔（mm)

d ：横拘束筋の有効長（mm)で、帯鉄筋や中間帯鉄筋により分割

拘束される内部コンクリートの辺長のうちも長い値とす

る。

σsy ：横拘束筋の降伏点（N/mm2)

α、β ：断面補正係数で、円形断面の場合にはα＝1.0、β＝1.0、矩

形断面、中空円形断面及び中空矩形断面ではα＝0.2、β＝

0.4とする。

n ：式(5.4.4)で定義する定数


159

図-5.4.7 コンクリートの応力度－ひずみ曲線

(2)鉄筋の応力度－ひずみ曲線

鉄筋の応力度－ひずみ曲線は、図-5.4.8に示すとおりである。

図-5.4.8 鉄筋の応力度－ひずみ曲線

[解説]

躯体の降伏水平耐力Py、終局水平耐力Pu及び降伏変位δy、終局変位δuを求めるのに必要なコン

クリート及び鉄筋の応力度－ひずみ曲線並びに曲げモーメントと曲率の関係(｢5.4.4 曲げモー

メントと曲率の関係」参照)を求める。

(1) 曲げ破壊型の鉄筋コンクリート橋脚の水平力と水平変位の関係を算出する際に用いるコンク

リートの応力度－ひずみ関係式としては、式(5.4.3)、式(5.4.4)のように、横拘束効果を見込ん

だ式を用いる。

ここに、横拘束筋とは、軸方向鉄筋を取り囲む帯鉄筋と部材断面中に配筋される中間帯鉄筋か

ら構成される。ここでは、帯鉄筋や中間帯鉄筋により横拘束されたコンクリートの応力度－ひず

み関係を評価することから横拘束筋と呼んでいる。

(2) 鉄筋の降伏ひずみεsyは、降伏点σsyをヤング係数Esによって除して求めるものとする。



ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 ⅴ．耐震設計編（2002)


160

5.4.4 曲げモーメントと曲率の関係

ひび割れ限界の曲げモーメントMc及び曲率φcは、式(5.4.10)及び式(5.4.11)により算出す


Mc＝Wi(σbt＋Ni/Ai） ········································· (5.4.10)

φc＝Mc/EcIi ················································· (5.4.11)

ここに、 Mc ：ひび割れ曲げモーメント（N・mm)

φc ：ひび割れ曲率（mm-1)

Wi ：上部構造の慣性力の作用位置から数えてi番目の断面における

軸方向鉄筋を考慮した部材の断面係数（mm3)

σbt ：コンクリートの曲げ引張強度（N/mm2)

σbt＝0.23σck2/3 ······························ (5.4.12)

σck ：コンクリートの設計基準強度（N/mm2)

Ni ：上下部構造の重量により上部構造の慣性力の作用位置から数

えてi番目の断面に作用する軸力（N)

Ai ：上部構造の慣性力の作用位置から数えてi番目の断面におけ

る軸方向鉄筋を考慮した部材の断面積（mm2)

Ec ：コンクリートのヤング係数（N/mm2)

Ii ：上部構造の慣性力の作用位置から数えてi番目の断面におけ

る軸方向鉄筋を考慮した部材の断面二次モーメント（mm4)

[解説]

(1)i番目の断面に作用する軸力Ni及び曲げモーメントMi

中立軸は収束計算により、下記の式(5.4.13)を満足する位置として求める。断面内の分割数は

50分割程度とする。

n

jsjsj

n

jcjcji AAN

11 ······································· (5.4.13)

ここに、σcj、σsj ：j番目の微小要素内のコンクリート及び鉄筋の応力度

（N/mm2)

ΔAcj、ΔAsj：j番目の微小要素内のコンクリート及び鉄筋の断面積（mm2)

曲げモーメントMi及びその曲率φiは、式(5.4.14)及び式(5.4.15)により求める。

n

jsjjsj

n

jcjjcji AxAxM

11 ··································· (5.4.14)

00 x/ci ··················································· (5.4.15)

ここに、 Mi ：上部構造の慣性力の作用位置から数えてi番目の断面に作用する曲

げモーメント（N・mm)

φi ：上部構造の慣性力の作用位置から数えて i番目の断面の曲率


161

（mm-1)

xj : j番目の各微小要素内のコンクリート又は鉄筋から断面の図心位置

までの距離（mm)

εc0 ：コンクリートの圧縮縁ひずみ

x0 ：コンクリートの圧縮縁から中立軸までの距離（mm)

(2)初期降伏及び終局限界時の曲げモーメントMy0、Mu並びに曲率φy0、φu

断面のも外側に配置された軸方向引張鉄筋に生じるひずみが降伏ひずみεsyに達したときの曲

げモーメント及び曲率を求め、これらを初期降伏モーメントMy0、初期降伏曲率φy0とする。また、

外縁の軸方向圧縮鉄筋位置におけるコンクリートのひずみが終局ひずみεcuに達した時の曲げモ

ーメントと曲率を、それぞれ終局曲げモーメンMu、終局曲率φuとする。

曲げモーメントMと曲率φの関係は、完全弾塑性形のバイリニアモデルとして図-5.4.9のように

示すことができる。このM－φ関係からエネルギー定則を用いて弾性応答値から、弾塑性応答値（曲

率)を算定することができる。

図-5.4.9 曲げモーメントと曲率の関係（バイリニアモデル)



ⅱ）日本道路協会道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)


162

5.4.5 水平耐力、水平変位及び降伏剛性

単柱式鉄筋コンクリート橋脚のひび割れ水平耐力Pc、降伏水平耐力Py及び終局水平耐力

Pu並びに降伏変位δy及び終局変位δuは、タイプⅠ及びタイプⅡの地震動それぞれに対して、以下に

より算出するものとする。

(1)ひび割れ水平耐力Pc

ひび割れ水平耐力Pcは、式(5.4.16)により算出するものとする。

h

MP c

c ··················································· (5.4.16)

ここに、 Mc ：部材基部断面のひび割れ曲げモーメント（N・mm)

h ：部材基部から上部構造の慣性力の作用位置までの距離（mm)

ただし、hは単柱式橋脚の場合。

(2)降伏水平耐力Py及び降伏変位δy

降伏水平耐力及び降伏変位は、それぞれ、式(5.4.17)及び式(5.4.18)により算出する。

h

MP u

y ···················································· (5.4.17)

0

0y

y

uy M

M ················································ (5.4.18)

ここに、 δy0 ：橋脚基部断面の外縁にある軸方向引張鉄筋が降伏するとき

の水平変位（以下「初期降伏変位」という。)（mm)

Mu ：橋脚基部断面の終局曲げモーメント（N・mm)

My0 ：橋脚基部の断面の外縁にある軸方向引張鉄筋が降伏すると

きの曲げモーメント（N・mm)

降伏限界は、完全弾塑性型骨格曲線における弾性限界とする。

(3)終局水平耐力Pu及び終局変位δu

終局水平耐力及び終局変位は損傷断面に生じる塑性ヒンジを考慮して、それぞれ、式

(5.4.19)及び式(5.4.20)により算出する。

h

MP u

u ···················································· (5.4.19)

2/LhL ppyuyu ··································· (5.4.20)

ここに、 h ：部材基部から上部構造の慣性力の作用位置までの距離（mm)

Lp ：塑性ヒンジ長（mm)で、式(5.4.21)により算出する。

Lp＝0.2h－0.1D ····················································· (5.4.21)

D ：断面高さ（mm）（円形断面の時は直径、矩形断面の時は解析

方向に対する断面寸法)

φy ：橋脚基部断面における降伏曲率（mm－1)

φu ：橋脚基部断面における終局曲率（mm－1)

終局限界は、軸方向圧縮鉄筋位置においてコンクリートのひずみが終局ひずみに達する時とする。


163

(4)水平力－水平変位の骨格曲線

水平力－水平変位の骨格曲線は、単柱式鉄筋コンクリート橋脚の水平力－水平変位関係をモ

デル化した図-5.4.10に示す完全弾塑性型とする。

図-5.4.10 単柱式鉄筋コンクリート橋脚の水平力－水平変位関係のモデル化

(5)降伏剛性Ky

降伏剛性は、式(5.4.22)により求める。

y

yy

PK

·················································· (5.4.22)

[解説]

初期降伏変位δy0は、式(5.4.23)により算出してもよい。

ydyy 0

2≒ /yyy i

m

iiiii

111 ····································· (5.4.23)

骨格曲線における降伏曲率φy（mm－1)は、式(5.4.24)により算出するものとする。

0y

0yMM u

y ···················································· (5.4.24)



ⅱ）日本道路協会道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)


164

5.4.6 せん断耐力

せん断耐力は、式(5.4.25)により算出するものとする。

Ps＝Sc＋Ss ·················································· (5.4.25)

Sc＝cccecptτcbd ·············································· (5.4.26)

a

dAS syw

s1.15

cossin ······································ (5.4.27)

ここに、 Ps ：せん断耐力（N）

Sc ：コンクリートが負担するせん断耐力（N）

τc ：コンクリートが負担できる平均せん断応力度（N/mm2)で、

表-5.4.1の値とする。

表-5.4.1 コンクリートが負担できる平均せん断応力度τc（N/mm2)

コンクリートの設計基準強度σck（N/mm2) 21 24 27 30 40

コンクリートが負担できる平均せん断応力度τc（N/mm2) 0.33 0.35 0.36 0.37 0.41

Cc ：荷重の正負交番繰返し作用の影響に関する補正係数で、

表-5.4.2の値とする。

表-5.4.2 地震動のタイプ別補正係数Cc

地震動補正係数

タイプⅠ 0.6

タイプⅡ 0.8

Ce ：橋脚断面の有効高dに関する補正係数で、表-5.4.3の値とする。

表-5.4.3 部材断面の有効高dに関する補正係数Ce

有効高（mm) 1000以下 3000 5000 10000以上

Ce 1.0 0.7 0.6 0.5

Cpt ：軸方向引張鉄筋比ptに関する補正係数で、表-5.4.4の値とする。

表-5.4.4 軸方向引張鉄筋比ptに関する補正係数Cpt

軸方向引張鉄筋比（％） 0.2 0.3 0.5 1.0以上

Cpt 0.9 1.0 1.2 1.5

b ：せん断耐力を算定する方向に直角な方向の橋脚断面の幅（mm)

d ：せん断耐力を算定する方向に平行な方向の橋脚断面の有効高

（mm)

pt ：軸方向引張鉄筋比で、中立軸よりも引張側にある主鉄筋の断面

積の総和をb・dで除した値（％）

Ss ：帯鉄筋が負担するせん断耐力（N）

Aw ：間隔a及び角度θで配筋される帯鉄筋の断面積（mm2)

σsy ：帯鉄筋の降伏点（N/mm2)

θ ：帯鉄筋と鉛直軸とのなす角度(°)

a ：帯鉄筋の間隔（mm)


165

[解説]

部材のせん断耐力は、コンクリートが負担する部分と帯鉄筋が負担する部分に分けてせん断耐

力を算出するもので、コンクリートが負担するせん断耐力はコンクリートが負担できる平均せん

断応力度から、また、帯鉄筋が負担するせん断耐力は帯鉄筋の降伏点から求めるものである。



ⅱ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編 (2002)

5.4.7 破壊形態の判定

鉄筋コンクリート橋脚の破壊形態は、式(5.4.28)により判定するものとする。

Pu≦Ps ：曲げ破壊型

Ps＜Pu≦Ps0 ：曲げ損傷からせん断破壊移行型 ·················· (5.4.28)

Ps0＜Pu ：せん断破壊型

ここに、 Pu ：5.4.5に規定する鉄筋コンクリート橋脚の終局水平耐力（N）

Ps ：5.4.6に規定する鉄筋コンクリート橋脚のせん断耐力（N）

Ps0 ：5.4.6に規定する正負交番繰返し作用の影響に関する補正係数を

1.0として算出される鉄筋コンクリート部材のせん断耐力（N）

[解説]

鉄筋コンクリート橋脚の破壊形態は、5.4.5で算定する終局水平耐力と、5.4.6で算定するせん

断耐力の大小関係から、曲げ破壊型、曲げ損傷からせん断破壊移行型、せん断破壊型の3種類に分

類することとした。破壊形態により地震時保有水平耐力（「5.4.8 地震時保有水平耐力」参照)

及び許容塑性率（「5.4.9 許容塑性率」参照)を求める。




5.4.8 地震時保有水平耐力

地震時保有水平耐力Paは、式(5.4.29)により算出するものとする。

Pu（曲げ破壊型)(ただし、Pc＜Pu)

Pa＝ Pu（曲げ損傷型からせん断破壊移行型) ···················· (5.4.29)

Ps0（せん断破壊型)

ここに、 Pa ：鉄筋コンクリート橋脚の地震時保有水平耐力（N）

Pc ：5.4.5に規定する鉄筋コンクリート橋脚のひび割れ水平耐力（N）

[解説]

地震時保有水平耐力Paは、破壊形態に応じて算出する。




166

5.4.9 許容塑性率

許容塑性率μaは、以下により算出するものとする。

(1)曲げ破壊型

式(5.4.30)により算出するものとする。

y

yua

1 ·············································· (5.4.30)

ここに、μa ：鉄筋コンクリート橋脚の許容塑性率

δu ：5.4.5に規定する鉄筋コンクリート橋脚の終局変位（mm)

δy ：5.4.5に規定する鉄筋コンクリート橋脚の降伏変位（mm)

α ：安全係数で、表-5.4.5による。

表-5.4.5 曲げ破壊型と判定された鉄筋コンクリート橋脚の許容塑性率を算出する場合の安全係数

照査する耐震性能

タイプⅠの地震動に対する許容

塑性率の算出に用いる安全係数

α

タイプⅡの地震動に対する許容

塑性率の算出に用いる安全係数

α

限定された範囲にとどめる 3.0 1.5

致命的な損害を防止する 2.4 1.2

(2)曲げ損傷からせん断破壊移行型、せん断破壊型

許容塑性率は1.0とする。

[解説]

許容塑性率は地震時保有水平耐力と同様、破壊形態に応じて求める。曲げ破壊型の場合は安全

係数を考慮し求める。





167

5.4.10 地震時保有水平耐力法による安全性の判定

(1)地震時保有水平耐力の照査

橋脚に対しては、式(5.4.31)を満足するように耐震設計を行う。

Pa≧KhcW ················································· (5.4.31)

ここに、 Pa ：鉄筋コンクリート橋脚の地震時保有水平耐力（N）

Khc ：レベル2地震動の設計水平震度

W ：地震時保有水平耐力法に用いる等価重量(N)で、以下により算

出する。

W＝WU＋CPWP ····························· (5.4.32)

cp ：等価重量算出係数で、表-5.4.6による。

表-5.4.6 等価重量算出係数

曲げ破壊型又は

曲げ損傷からせん断破壊移行型せん断破壊型

0.5 1.0

WU ：当該橋脚が支持している上部構造部分の重量（N）

WP ：橋脚の重量（N）

(2)橋脚の残留変位の照査

重要度AA種の橋梁に対しては、式(5.4.33)により地震後の残留変位を判定する。

δR≦δRa ··················································· (5.4.33)

ここに、δR ：橋脚の残留変位（mm)で、式(5.4.34)により算出する。

δR=cR(μr－1)(1－γ)δy ························· (5.4.34)

δRa ：橋脚の許容残留変位(mm)で、原則として橋脚下端から上部構

造の慣性力の作用位置までの高さの1/100とする。

cR ：残留変位補正係数で、鉄筋コンクリート橋脚では0.6とする。

μr ：橋脚の大応答塑性率で、式(5.4.35)により算出する。

1・・

2

12

a

0hczr

PWKC ·················· (5.4.35)

r ：橋脚の降伏剛性に対する降伏後の二次剛性の比で、鉄筋コンク

リート橋脚では0とする。

δy ：橋脚の降伏変位（mm)

Cz ：4.2.1に規定する地域別補正係数

Khc0 ：5.2.5に規定するレベル2地震動の設計水平震度の標準値

[解説]

(1)地震時保有水平耐力の照査

式(5.4.31)は、地震時保有水平耐力法では、「当該部材の地震時保有水平耐力が設計水平震度


168

に構造物の等価重量を乗じて求められる地震力を上回るように設計する」ことを意味している。

橋脚の慣性力を求める際の等価重量算出係数は、曲げ破壊型か、曲げ損傷からせん断破壊移行

型か、又はせん断破壊型かに応じて表-5.4.6の値を用いる。

曲げ破壊型と判定された場合は、橋脚躯体の等価重量を橋脚躯体重量の1/2としているが、これ

は上部構造の慣性力の作用位置に等価重量を作用させた場合の曲げモーメントと橋脚躯体に等分

布に慣性力を作用させた場合の曲げモーメントが躯体基部で等しくなるようにしたためである。

(2)残留変位の照査

重要度AA種の橋梁（水路橋、水管橋)及び頭首工については、式(5.4.33)により、地震後の残

留変位を照査する。

残留変位の照査の目的は、橋脚の非線形域において大きなじん性を許容する設計を行えば、そ

れに応じた非線形（塑性)応答変位が生じることにより、地震後に大きな残留変位が生じるためで

ある。残留変位が過大になると、復旧工事が困難になることから、過度のじん性に頼った設計は

避けなければならない。

a.応答残留変位

残留変位の照査は式(5.4.33)を用いて行う。

b.許容残留変位

許容残留変位は、原則として橋脚下部から上部構造の慣性力の作用位置までの高さの1/100、す

なわち橋脚の回転角として1/100(rad)とする。

以上の説明は、一本柱形式のRC橋脚に対する地震時保有水平耐力法の設計概念である。ラ

ーメン橋脚やラーメン橋等の不静定構造の橋に対しても、可能な限り一本柱の手法に準じた形の

地震時保有水平耐力法が開発されており、｢5.4.11 部材の非線形性を考慮した静的増分解析

（プッシュオーバー解析)の流れ」で概説する。




5.4.11 部材の非線形性を考慮した静的増分解析（プッシュオーバー解析)の流れ

レベル2地震動では、構造物の塑性域における部材の非線形性を考慮して、終局時の断面力

（構造計算)と断面耐力を適切に把握し、部材の安全性を照査する必要がある。特に複数の塑

性ヒンジが発生する不静定構造物については、静的増分解析（プッシュオーバー解析)を行い、

その崩壊メカニズムを把握する場合もある。

[解説]

断面力の計算は部材の非線形性を考慮しなければならないが、エネルギー一定則が成立する場

合は、弾性（線形)骨組計算でよい。しかし、暗渠（ボックスカルバート)、ラーメン橋脚、ラー

メン橋、ポンプ場（吸込水槽）及び杭基礎（ラーメン構造）は不静定構造物となり、プッシュオ

ーバー解析（増分解析)を実施して、塑性ヒンジの発生状況など、崩壊メカニズムを追跡して設計

することを原則とする。不静定構造物の計算についてラーメン橋脚を例にとり、地震時保有水平


169

耐力法に基づく断面耐力の算定法及び断面力の算定や計算の流れを示す。

なお、ラーメン橋は、「道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」では、レベル2地震動に対して、動的

解析法を適用することになっている。しかし、静的解析制御法であるプッシュオーバー解析は、

不静定構造物の崩壊に至るまでのプロセスと構造系全体の終耐力の確認、さらに作用地震力に

対する応答変位の照査の点から、他の構造物と同様、非常に有効な方法である。

(1)崩壊メカニズムと静的増分解析（プッシュオーバー解析)

a. ラーメン橋脚は、地震荷重を受けた場合、橋脚基部以外に橋脚上部に塑性化が発生すること

から、塑性ヒンジの発生予想箇所に塑性回転ばねを用い、またその他の箇所のはり要素、柱要素

については線形要素を用いて、橋梁系全体の塑性ヒンジの発生荷重、耐力や塑性変位の照査を行

う必要がある。ラーメン橋を骨組構造モデルで表し、変位を増加させた静的増分解析（プッシュ

オーバー解析)が一般的である。

図-5.4.11 プッシュオーバー解析のモデル例（ラーメン橋)

b. ラーメン橋脚やラーメン橋、暗渠（ボックスカルバート)、さらにポンプ場（吸込水槽)、杭

基礎などの不静定構造物が大規模な地震動を受ける場合、構造物の各部材に順次複数の塑性ヒン

ジが発生するが、一本柱のように塑性ヒンジが発生し、すぐに崩壊することはない。したがって、

このような不静定構造物については、構造物全体系の崩壊メカニズムを追跡して、構造物全体系

の耐力を把握し設計する必要がある。

このような現象を考慮した構造計算法として、静的増分解析（プッシュオーバー解析)が適用さ

れることが多い。

ここで下図のようなラーメン橋脚を例に、塑性ヒンジの特定及び終局水平耐力の算定の方法を

簡単に説明する。

ラーメン橋脚にAからFまでの6個の塑性ヒンジを設定し、上部構造の慣性力の作用位置に水平

力を静的に漸増させると、水平力－水平変位の関係が得られる。この結果、6箇所の塑性回転ばね

のうちD、C、A、Fと順次降伏が生じ、4個の塑性ヒンジが生じていることがわかる。このときの

水平力の大値を終局水平耐力Puとするものである。

図-5.4.12 上部構造の慣性力の作用位置における水平力P-水平変位δの関係


170

このように、静的増分解析は、構造物を骨組構造モデルで表し、変位若しくは荷重を漸次増加

させて各部材の降伏や破壊（塑性モデルの発生)を逐次追跡して、構造物全体系の崩壊へ至るプロ

セスを表現する静的解析法である。地震時保有水平耐力法、限界状態設計法の両方に適用される。

(2)静的増分解析（プッシュオーバー解析)の流れ（ラーメン橋脚)

図-5.4.13 静的増分解析（プッシュオーバー解析)の流れ（ラーメン橋脚)

(3)終局水平耐力

図-5.4.13で示すように、コンクリートの応力度－ひずみ曲線、鉄筋の応力度－ひずみ曲線を計

算し、非線形解析を行う。帯鉄筋による横拘束効果を見込んだ応力度－ひずみ曲線を使用する。

水平力 P－水平変位 δ（増分解析)

(1) 降伏状態の判定

(2) 塑性ヒンジ発生後の骨組モデル

(3) 終局変位 δの計算

(4) 構造系全体の水平力 P－水平変位 δの

関係

せん断耐力の計算

安全性の照査

(1) 破壊形態の判定

(2) 安全性の照査

・水平耐力 Pa≧Khc・W

・残留変位 δR≦δRa

NO

YES

OK

END

A

B

断面形状の変更

配筋の変更

震度法による設計で決定した橋脚躯体形状を

初期値として設定

応力度一ひずみ曲線の計算

(1) コンクリートの応力度－ひずみ曲線

(2) 鉄筋の応力度－ひずみ曲線

断面耐力（曲げ耐力)の計算

(1) 引張鉄筋降伏時：My－φy

(2) コンクリート終局時：Mu－φu

① コンクリート部分の分割

② 鉄筋部分の分割

③ 応力度の算定

・コンクリート

・鉄筋

④ 断面の曲げ耐力の算定

初期剛性の計算

(1) 降伏剛性の算出箇所（塑性ヒンジの設定)

(2) 初期剛性の計算

固有周期の計算

(1) 骨組モデルの設定

(2) 部材剛性

(3) 荷重

（上部工死荷重反力、橋脚自重及び

基礎自重)

(4) 水平変位 δの計算

軸力－終局曲げモーメント相関曲線

(1) N－Mu の計算

(2) N－Mu 相関曲線の作成

START

B

A


171

コンクリートは、図-5.4.7に基づき、式(5.4.3)～式(5.4.9)によって算出する。鉄筋は図-5.4.8

に示すとおりである。なお、部材の曲げモーメント－曲率関係により復元力特性を定義した簡便

な骨組モデルによっても、実用上は十分な精度で鉄筋コンクリートラーメン橋脚の地震時保有水

平耐力及び許容塑性率を算定することができる。

(4)面耐力の算定

断面の曲げ耐力はコンクリート部分及び鉄筋部分を適切に分割して求めた応力度－ひずみ関係式

を用いた水平力と水平変位の関係により求める。

以下に断面の曲げ耐力を求める計算の概要を述べる。曲げ耐力は軸力Nを受ける場合を想定して

N－M関係を考慮した条件で計算する。

a.コンクリート部分の分割

断面をn等分した細片に分割して計算する。

(a)矩形断面

図-5.4.14 矩形断面の耐力算定用分割

n

Hl ······················································ (5.4.36)

BlAi ・（i＝1、2、3…n） ······························· (5.4.37)

2

・l

liYci

1 （i＝1、2、3…n） ························· (5.4.38)

ここに、B ：断面幅（cm）

H ：断面高（cm）

n ：コンクリート断面の分割数

Δl ：コンクリート断面の細片の長さ（cm）

ΔAi ：〃の断面積（cm2）

Yci ：圧縮縁からコンクリート細片図心までの距離（cm）


172

(b)円形断面

図-5.4.15 円形断面の耐力算定用分割

n

Rl

・2 ···················································· (5.4.39)

2

・l

liYci

1 （i＝1、2、3…n） ························· (5.4.40)

22・2 RYRb cii （i＝1、2、3…n） ······················ (5.4.41)

ΔAi＝Δl・Δbi （i＝1、2、3…n) ····························· (5.4.42)

ここに、 R ：コンクリート断面の半径（cm）


Δl ：コンクリート断面の細片の高さ（cm）

Δbi ：〃の幅（cm）

ΔAi ：〃の断面積（cm2）

Yci ：圧縮縁からコンクリート細片までの距離（cm）

b.軸方向主鉄筋

(a)矩形断面

図-5.4.16 軸方向主鉄筋（矩形断面)

ここに、 B ：断面幅（cm）


dｉ：圧縮縁から鉄筋図心までの距離（cm）

Asi ：鉄筋量（cm2）(i＝1、2、3…nd)

nd ：鉄筋の配置段数

軸方向鉄筋は、主鉄筋と側鉄筋に分けて考える。


173

主鉄筋は、圧縮鉄筋、引張鉄筋にそれぞれ圧縮縁からの距離と、その位置での鉄筋量を与える。

(b)円形断面

円形断面は、円周上に均等に分布する帯状の鉄筋として扱い、円周上を等分割した細片として計

算する。

図-5.4.17 円形断面の鉄筋

sn

2 ····················································· (5.4.43)

s

ssi n

AA ···················································· (5.4.44)

issssi RRRRY cos・ ·································· (5.4.45)

2

・ 1ii （i＝1、2、3…n） ························· (5.4.46)

ここに、 Δθ ：分割角度（rad）

As ：全鉄筋量（cm2）

ΔAsi ：全鉄筋細片の断面積（cm2）

Ysi ：圧縮縁から細片図心までの距離（cm）

ns ：分割数

Rs ：円形断面中心から円周上に均等に分布する鉄筋までの距離（cm）

θi ：圧縮縁から直角に引いた円形断面中心線からi番目の細片の円形

断面中心線からの角度(°)

c．側鉄筋

側鉄筋は、均等に分布する帯状の鉄筋として扱う。

コンクリートの分割長Δlになる分割数を決定し、側鉄筋を細片に分割する。

図-5.4.18 側鉄筋


174

l

SSHn Lu

s

··············································· (5.4.47)

s

Lus n

SSHl

·············································· (5.4.48)

Lu

ssrslss SSH

lAAA

・ ···································· (5.4.49)

2

・ ssuci

lliSY

1 （i＝1、2、3…ns） ···················· (5.4.50)

ここに、 B ：断面幅（cm）


Su ：断面圧縮側の鉄筋無効長（cm）

SL ：断面引張側の鉄筋無効長（cm）

Asl ：左側鉄筋の全鉄筋量（cm2）

Lu

sl

SSH

A

の鉄筋量が（H－ Su－ SL）の幅に均等に分布してい


Asr ：右側鉄筋の全鉄筋量（cm2）

Lu

sr

SSH の鉄筋量が（H－ Su－ SL）の幅に均等に分布してい


Δl ：コンクリート分割長（cm）

ns ：側鉄筋の分割数

Δls ：〃分割長（cm）

ΔAss ：〃細片の断面積（cm2）

Yci ：圧縮縁からコンクリート細片までの距離（cm）

d．応力度

(a)コンクリート

コンクリートの各細片位置でのひずみを与えて、σ－ε曲線より応力度分布を求める。

図-5.4.19 応力度分布


175

(b)主鉄筋

軸方向主鉄筋位置でのひずみεsiを与えて、主鉄筋のσ－ε曲線より応力度σsiを求める。

図-5.4.20 応力度σsi

(c)側鉄筋

側鉄筋の各細片位置でのひずみεssiを与えて、主鉄筋のσ－ε曲線より応力度σssiを求める。

図-5.4.21 応力度σssi

e.断面の曲げ耐力

(a)コンクリートの圧縮力C

ci

n

iiAC

1・（N） ··········································· (5.4.51)

ここに、 ΔAi ：細片の面積（mm2）

σci ：細片の中心でのコンクリートの応力度（N/mm2）


(b)軸方向主鉄筋T1

nd

1isisi1 AT ・（N） ·········································· (5.4.52)

ここに、 Asi ：各段の主鉄筋の断面積（mm2）

σsi ：〃の応力度（N/mm2）

nd ：主鉄筋の配置段数

(c)側鉄筋T2

ns

1ississ2 AT ・Δ （N） ········································· (5.4.53)

ここに、 ΔAss ：細片の面積（mm2）

σssi ：細片の中心での応力度（N/mm2）

ns ：側鉄筋の分割数


176

(d)断面耐力

作用軸力Nと内力C+T1+T2がつり合う中立軸Xを求めれば、曲げ耐力Myは、

N＝C＋T1＋T2 ················································ (5.4.54)

sd n

1issi0ssisssi0

n

1isisi

n

1ici0ciiy YYAYYAYYAM ・・・ ···· (5.4.55)

より求まる。

図-5.4.22 終局曲げ耐力

f.せん断耐力Psの計算

終局水平耐力時に各塑性ヒンジ点に発生するせん断力と各塑性ヒンジ点でのせん断耐力を求める。

せん断耐力は次式により求めるが、詳細は「5.4.6せん断耐力」を参照する。

Ps＝Sc＋Ss ·················································· (5.4.56)

ここに、 Sc ：コンクリートが負担するせん断耐力（N）

Ss ：帯鉄筋が負担するせん断耐力（N）

Sc＝cc・ce・cpt・τc・ｂ・d ···································· (5.4.57)

a

dAS syw

s1.15

cossin・・ ···································· (5.4.58)

表-5.4.1～表-5.4.4を用いるに当たって、コンクリートの設計基準強度、断面の有効高、軸方

向引張鉄筋比が表に示した値の中間にある場合は、線形補間によってτc、ce、cptを求めてよい。

(a)有効高dの取り方

部材断面の有効高dの取り方を、矩形断面、円形断面及び中空矩形断面の場合について、図-

5.4.23、図-5.4.24に示す。矩形断面では、有効高は圧縮縁から側方鉄筋を無視した引張鉄筋の重

心位置までの距離とする。円形断面では、円形断面を面積の等しい正方形断面に置き換え、置き

換えられた正方形断面の圧縮縁から、引張鉄筋の重心位置までの距離を有効高とする。なお、円

形断面での幅の取り方としては面積の等しい正方形断面の幅とする。

ア．矩形断面での有効高d

図-5.4.23 有効高


177

イ．円形断面での有効高d及び有効幅ｂ

鉄筋は全鉄筋量、Asが円周上に均一に分布しているものとする。

図-5.4.24 有効高及び有効幅

(b)引張鉄筋比pt

ア.矩形断面での引張鉄筋Ast

引張側の断面高1/2の範囲にある鉄筋を引張側鉄筋とする。

図-5.4.25 引張鉄筋

イ.円形断面での引張鉄筋Ast

総鉄筋量の1/4を引張鉄筋とする。

図-5.4.26 円形断面での引張鉄筋

4

sst

AA ····················································· (5.4.59)

ここに、 As ：全鉄筋量（cm2）


178

ウ.引張鉄筋比pt

引張鉄筋比ptは、次式より求める。

db

Ap st

t･

＝ ······················································· (5.4.60)

外縁の圧縮鉄筋位置でのひずみがコンクリートの終局ひずみεcuになり、作用軸力Nと内

力C+T1+T2がつり合う中立軸Xを求めれば、終局曲げ耐力Muは、

N＝C＋T1＋T2 ················································ (5.4.61)

ns

1issi0ssisssi0

nd

1isisi

n

1ici0ciiu YYAYYAYYAM ・・・

············································· (5.4.62)

より求まる。

g．断面耐力

軸力Nが作用する場合、鉄筋降伏時曲げ耐力は、引張側外側の鉄筋が降伏ひずみεsyになるもの

として耐力を求める。

図-5.4.27 断面耐力

ここに、 20

HY （矩形断面）

RY 0 （円形断面）

h．初期剛性の計算

固有周期及び地震時保有水平耐力の照査に用いる「初期剛性」は、骨組モデル（全断面有効）に

死荷重を作用させ、各塑性ヒンジの発生する可能性がある箇所で生じている軸力に基づき求められ

る曲げモーメントM－φ関係より算出される「降伏剛性」とする。また、はり弾性域は、はり中央断

面のM－φ関係より算出される降伏剛性とする。

(a)降伏剛性

降伏剛性は以下の8箇所程度で算出することを標準とする。

図-5.4.28 塑性ヒンジの想定位置


179

A：引張側柱下端部塑性ヒンジ点 B：引張側柱上端部塑性ヒンジ点

C：はり端部下面引張部塑性ヒンジ点 D：はり端部上面引張部塑性ヒンジ点

E：圧縮側柱上端部塑性ヒンジ点 F：圧縮側柱下端部塑性ヒンジ点

G：はり中央下面引張部 H：はり中央上面引張部

降伏剛性は、全断面有効とした骨組モデルに死荷重を作用させ、各降伏剛性算出箇所に生じる

軸力に基づき、外縁引張鉄筋が降伏する場合の曲げモーメントMyと曲率φyより算出する。

図-5.4.30 降伏曲げモーメントMyと曲率φy

εsy ：鉄筋の降伏ひずみ

εc ：コンクリートの圧縮ひずみ

x ：中立軸（cm）

N ：作用軸力（kN）

My ：鉄筋降伏時の曲げ耐力（kN・ｍ)

xc

y

（m-1) ················································· (5.4.63)

y

yMEI

(kN･m2) ············································· (5.4.64)

EI ：降伏剛性

(b)塑性回転モデルの採用（はりにハンチの影響を考慮する場合)

図-5.4.31 ハンチの影響

(c)初期剛性

初期剛性、降伏剛性算出箇所で求まった降伏剛性と、その位置での全断面有効の剛性との比（低

下係数)を求め、各部材の全断面有効の剛性を低下係数を用いて低減する。

低下係数の部材適用範囲は、図-5.4.33のとおりである。

図-5.4.29 降伏曲げモーメント My と曲率φy の算定

図-5.4.32 塑性回転ばねモデル（完全弾塑性型）


180

図-5.4.33 剛性低下係数の部材適用範囲

βt ：引張側柱剛性低下係数

βc ：圧縮側柱剛性低下係数

βb1 ：はり端部（下面引張)剛性低下係数

βb2 ：はり端部（上面引張)剛性低下係数

βb3 ：はり中央部（下面引張)剛性低下係数

βb4 ：はり中央部（上面引張)剛性低下係数

各降伏剛性算出位置（位置図)の低下係数を、βa～βfとすれば、初期剛性算出時の低下係数は、

2

bat

·················································· (5.4.65)

2

fec

·················································· (5.4.66)

ここに、βb1＝βc、βb2＝βd、βb3＝βe、βb4＝βf で与えられる。

i．固有周期の計算

設計振動単位が、1基の下部構造とそれが支持している上部構造部分からなる場合は、以下の条件

で固有周期を計算する。

2.01T ·················································· (5.4.67)

ここに、 T ：設計振動単位の固有周期(s)

δ ：耐震設計上の地盤面より上にある下部構造の重量の80％と、それが支

持している上部構造部分全重量に相当する力を、慣性力の作用方向

に作用させた場合の上部構造の慣性力の作用位置における変位（m）

(a)骨組モデル

固有周期計算用の骨組モデルは、次の2モデルを考慮する。

図-5.4.34 骨組モデル（固有周期計算用)


181

(b)部材剛性

部材剛性は、降伏剛性より算出した初期剛性を用いる。

(c)荷重

固有周期計算用の荷重は、上部工死荷重反力、橋脚自重及び基礎自重を考慮する。

ア．上部工死荷重反力

上部工反力を水平力として載荷する。

図-5.4.35 上部工死荷重反力

イ．自重

橋脚自重は、重量の80％を水平力として載荷する。

図-5.4.36 自重

WP＝Ac・γc・0.8（kN /m) ······································ (5.4.68)

ここに、 Ac ：部材断面の断面積（m2）

γc ：鉄筋コンクリートの単位体積重量（kN /m3）

基礎重量相当分の水平荷重は、フーチング重量WF1、WF2（入力値)の80％を載荷する。

ウ．水平変位

固有周期計算のための変位は、以下より求める。

図-5.4.37 水平変位δ


182

δ ：上部工慣性力作用位置での水平変位（m）

d ：はり軸線から上部工慣性力位置までの距離（m）

δ0 ：はり中央点でのはり軸線上の変位（m）

θ1 ：左柱上端位置での回転角（rad）

θ2 ：右柱上端位置での回転角（rad）

とすれば、δは次式より求まる。

d・00 ············································· (5.4.69)

221

0

·············································· (5.4.70)

j．軸力－終局曲げモーメント相関曲線

塑性ヒンジの発生する可能性のある点（塑性ヒンジ点)での軸力Nと終局曲げモーメントMuの相

関を中立軸をいろいろ変化させて計算し、相関曲線を作成する。

(a)N－Muの計算

図-5.4.38 軸力N－終局曲げモーメントMuの計算

ア.圧縮側外縁鉄筋位置でのコンクリートのひずみを終局ひずみεcuとする。

イ.中立軸xを仮定し、ひずみ分布を求める。

ウ.応力度σ－ひずみεの関係から、応力度を求める。

エ.応力度σから断面図心（H/2位置)での断面に働く軸力N、曲げモーメンMuを求める。

(b)N－Mu相関曲線

中立軸xをいろいろと変化させて、それぞれN－Muの関係を計算し、それぞれの点を直線で結んだ

曲線を相関曲線とする。

図-5.4.39 N－Mu相関曲線

(5)増分解析

増分解析により構造系全体の水平力と水平変位の関係を求める。

ラーメン橋やラーメン橋脚等の不静定構造物の場合、複数の塑性ヒンジが発生することから、

部材の降伏状態を順次追跡して、構造物全体系の崩壊機構（メカニズム)を把握して、耐力、変位


183

を求める必要がある。計算手順としては、上部構造の慣性力の作用位置において水平力を漸増さ

せ、水平力－水平変位の関係から、構造物全体系の、降伏及び終局の耐力及び変位を順次求める

ものである。以下にその算定方法を示す。

図-5.4.40 断面力算定の水平荷重

a.計算の手順

図-5.4.41 計算フローチャート

START

骨組みモデルに死荷重（上部工反力含)を載荷させ各塑性ヒンジ点での

軸力 Nd 及び曲げモーメント Md を計算する

橋脚はり部に水平力 ΔP を与え、各塑性ヒンジ点での軸力、曲げモーメント

の変化量（ΔNc、ΔMc)を計算する

塑性ヒンジが発生していない各塑性ヒンジ点の軸力 Nd＋ΔNc、曲げモーメ

ント Md＋ΔMc が N－Mu 相関曲線上に到達するまで Δδを漸増させる

各塑性ヒンジ点のどれかが N－Mu 曲線にある場合、その点が降伏状態と判

定し、ヒンジ点を発生させる

B

YES

NO

各塑性ヒンジの M－φ関係を深め、終局回転角を算定

終局変位 δuの計算（各塑性ヒンジにおける終局水平変位を

算出し、それらの大値を終局水平変位とする。)

B 複数の塑性ヒンジが発生し、終局水平耐力とする

水平力の大値が発生したか?

END


184

b.降伏状態の判定

各塑性ヒンジ点に生じる断面力（軸力、曲げモーメント)がN－Mu相関曲線上に到達する水平力

Piを求める。

図-5.4.42 N－Mu関係

Me＝α・ΔMe ··············································· (5.4.71)

Ne＝α・ΔNe ··············································· (5.4.72)

ここに、 Md ：死荷重による曲げモーメント（kN・m）

Nd ：死荷重による軸力（kN）

ΔMe ：単位水平変位Δδによる曲げモーメント（kN･m）

ΔNe ：単位水平変位Δδによる軸力（kN）

Me ：降伏状態になる水平変位力による曲げモーメント（kN･m）

Ne ：降伏状態になる水平変位力による軸力（kN）

αが求まれば、この場合の水平力Piは、次式により求まる。

Pi＝α・ΔP ··················································· (5.4.73)

ここに、ΔP ：単位水平変位Δδによる水平力（kN)

各塑性ヒンジ点でPiを求め、小のPiである塑性ヒンジ点が初に降伏する。

c.塑性ヒンジ発生後の骨組モデル

塑性ヒンジに達した点は塑性ヒンジ点として部材端処理を行い、引き続き水平力を漸増して、

次の塑性ヒンジ発生点を見つける。

図-5.4.43 塑性ヒンジ発生後の骨組モデル化

d.終局変位δuの計算

終局変位は、各塑性ヒンジ発生箇所における塑性回転角θp－水平変位δ関係と、それぞれの箇所で


185

の終局塑性回転角θpuとから求まる各終局変位δuiのうちも大きな値をδuとする。

e.θp－δ関係

変位δを漸増し、その時の塑性ヒンジ点での塑性回転角θpを求める。

図-5.4.44 塑性回転角θp

図-5.4.45 塑性ヒンジ点での塑性回転角θp

f.終局塑性回転角θpu

θpuは、次式より求める。

yp

y

upu L

・・

1 ··········································· (5.4.74)

ここに、 θpu ：塑性ヒンジにおける終局塑性回転角（rad）

φy ：降伏時の曲率（m－1）

φu ：終局時の曲率（m－1）

Lp ：塑性ヒンジ長（m）

φy、φuは、終局水平耐力時の各塑性ヒンジ位置に生じている軸力に基づき求められる曲率である。

図-5.4.46 終局水平耐力時の各塑性ヒンジ位置の曲率


186

g.終局変位δu

終局変位δuは、θp－δ関係から、塑性回転角θpが終局塑性回転角θpuになる変位を終局変位δuとする。

図-5.4.47 塑性回転角θpと変位δの関係

h.水平力P－水平変位δの関係

水平変位漸増解析及び塑性回転角から、以下の水平力－水平変位関係が得られる。

図-5.4.48 水平力－水平変位関係

0

0y

uyy P

P ················································· (5.4.75)

ここに、 δy ：降伏時の水平変位（m）

δy0 ：一つ目の塑性ヒンジが形成されるときの水平変位（m）

δu ：終局時水平変位（m）

Pu ：終局水平耐力（kN）

Py0 ：一つ目の塑性ヒンジが形成されるときの水平力（kN）




ⅲ）日本道路協会：道路橋の耐震設計に関する資料（1997)


187

5.5 応答変位法

5.5.1 一般事項

地中構造物のように地盤の動きに構造物の動きが依存する場合、地盤各部の相対変位に応じ

て構造物に外力が生じることになる。この相対変位を地盤ばねを介して、構造物に静的に作用

させる方法が応答変位法である。

(1) 線状地中構造物（パイプライン)は長軸方向、幅広地中構造物（ポンプ場（吸込水槽))

は横断方向、中間的地中構造物（暗渠（ボックスカルバート))は長軸方向と横断方向につ

いて検討する。

(2) パイプライン継手部は管軸方向継手伸縮量及び屈曲角度について検討する。

さらに、付帯構造物との取付け部等の特殊部分や地盤急変部等の複雑な挙動が予想される

部分の耐震計算については、必要に応じて動的解析を行って安全性を照査する。

(3) 規模の大きい暗渠（ボックスカルバート)、ポンプ場（吸込水槽)等では、地盤の変

位の影響のみならず、構造物の慣性力や水槽内の動水圧についても考慮する必要がある。

[解説]

埋設管路及び暗渠（ボックスカルバート)は、一般に断面の外周の長さと比較して構造物軸方向

の長さが長く、かつ、見かけの単位体積重量も周辺地盤と比較して相対的に軽いために、地震時

に自身の慣性力よりも、周辺地盤の動きに支配されるものと考えられる。地中の線状構造物であ

る埋設管路及び暗渠（ボックスカルバート)の耐震計算は応答変位法によることを原則とし、計算

される管体発生応力、ひずみ等により安全性を照査する。

また、暗渠（ボックスカルバート)及びポンプ場（吸込水槽)の横断面の耐震計算については、

埋設管路に比べ比較的マッシブであるという理由などから、従来震度法が多く採用されているが、

それぞれの構造物の挙動特性を考慮して応答変位法又は震度法によって計算することにする。

一方、付帯構造物との取付け部等の特殊部分や地盤急変部等については、その種類や条件によ

って、地震時に局所的に大きな応力、ひずみ及び相対変位を生じる場合のあることが予想されるた

めに、応答変位法等によるほか、必要に応じて動的解析等を行って安全性を照査することが望ま

しい。

(1)地中構造物の耐震解析法

地中構造物に関する既往の設計基準類で示されている耐震解析法には静的解析法として震度法及

び応答変位法、動的解析法として有限要素法がある。ここで、静的解析法は、地中構造物が地震

時に変形する状態のうち、構造系にもクリティカルな状態を静的な地盤一構造物系モデルに置

き換え、静的に置き換えられた地盤変位及び地震荷重をそのモデルに作用させることにより、構

造物の応答を評価する手法である。この手法では、地盤一構造物系モデルへの静的地震外力を求

めるため、地盤のみの地震応答解析を実施する必要はあるものの、地盤一構造物系全体の地震応

答解析の実施と、そのために必要な構造部材の復元力特性の履歴特性を与える必要がなく、動的

解析法に比べて解析時間やモデル化に必要な情報量が少ないという利点を有している。しかし、

地中構造物の地震時挙動を静的過程に置き換えていることから、構造物の各部位の損傷から崩壊

に至る過程を時々刻々評価していないため、その手法の精度は動的な損傷・崩壊過程と同様であ


188

る場合にのみ保証されているということに留意する必要がある。

レベル1地震動に対する耐震性能を照査する手法として震度法が用いられてきたが、兵庫県南部

地震以降、応答変位法及び動的解析が主要な耐震解析法として用いられるようになっている。こ

こで、震度法とは図-5.5.1に示すように、地震時に構造物周辺地盤から構造物に作用する土圧、

躯体慣性力を構造物モデルに作用させることにより構造物に発生する変位、断面力を求める手法

であり、剛な壁体を有する構造物の設計に用いられる手法である。

また、応答変位法は、図-5.5.2に示すように、構造物を地盤と構造物の相互作用を表す軸方向

ばねとせん断ばねで支持し、地盤変位による構造物に作用する土圧、構造物周辺のせん断力、さ

らに躯体慣性力を作用させることにより構造物に発生する変位、断面力を求める手法である。

図-5.5.1 震度法による解析モデルの概念図-5.5.2 応答変位法による開削工法による地中構造

物の解析モデルの概念

(2)応答変位法の設計フロー

応答変位法の設計フローは図-5.5.3に示すとおりであり、その設計手順を以下に示す。

a.地盤変位の算定手法の選定を行う。これには以下のような手法がある。

(a)既往の実測記録を用いて推定する手法

(b)地盤応答解析によって地盤変位を算定する手法

(c)応答スペクトル曲線を用いて地盤変位を求める手法

b.a.の手法により、地盤変位分布を算定する。

c.地盤ばね定数を算定する。

d.対象構造物の断面を仮定する。

e.b.で算出した地盤変位を、c.の地盤ばねを介して作用させ、構造物の応力等を求める。

f.構造物の安定照査及び断面照査を行い、不適正な構造であれば断面を変更して再び照査する。


189

図-5.5.3 応答変位法による設計フロー

(3)応答変位法による耐震計算のモデル化による分類

地中構造物には、その用途に応じていろいろな構造形式や規模があるが、地震時の地盤の振動

特性（図-5.5.4参照)と応答変位法による耐震計算におけるモデル化という観点から分類すると、

表-5.5.1に示す3種類に分類され、下記a.～c.に示す地中構造物の形状的な特徴を踏まえて各種

設計基準が整備されている。

NO

地盤変位の算定手法の選定

START

既往の実測記録地盤応答解析

地盤変位分布の算定

地盤ばね定数の算定

断面仮定


安定照査

断面照査

END

応答スペクトル曲線

・固有周期

・応答スペクトル

・設計水平震度を使用

YES


190

表-5.5.1 地中構造物の特徴

構造物種類構造物特性

a．線状地中構造物

（パイプライン)

長手方向に長く、主として長手方向に沿う軸力、曲げモーメント

が支配的となる地下構造物

b．幅広地中構造物

（ポンプ場（吸込水槽))

平面的に幅が広く、主として地震時の地盤のせん断変形に基づく

周面せん断力が支配的となる地中構造物

c．中間的地中構造物

暗渠

（ﾎﾞｯｸｽｶﾙﾊﾞｰﾄ) a.とb.の中間的な挙動を示す地中構造物

図-5.5.4 地震時の表層地盤の波形

a.線状地中構造物

長手方向に沿う軸力、曲げモーメントを対象とした耐震設計法を採用している構造物には、パ

イプラインの埋設管路がある。

図-5.5.5に示すように、線状地中構造物では、(b)のように、構造物周囲の地盤が一様に運動すれ

ば、地震動の加速度の大きさに反比例し、構造物の応力は大きくならない。これに対して、(c)、(d)

のように、地盤の運動が一様でなければ、地震動の加速度が比較的小さくても、構造物は曲げを受

けたり圧縮伸張を受けたりし、大きな応力が発生する可能性がある。したがって、長手方向の地

震による地盤変位(c)、(d)から構造物に生じる応力や断面力を算出し、構造物の耐力を照査するも

のとする。

図-5.5.5 地盤の変位と線状地中構造物

b.幅広地中構造物

横断面の地盤のせん断変形に基づく周面せん断力を対象とした耐震設計法を採用する構造物には、

ポンプ場（吸込水槽)がある。

図-5.5.6に示すように、幅広地中構造物では、図-5.5.5(b)のように構造物周囲の地盤が運動した

場合、構造物の断面が大きいため、構造物上下端で変位差が生じ、常時の応力に対して地震に伴

う大きな負荷応力が発生する可能性がある。これに対し、図-5.5.5(c)、(d)のように、構造物長手


191

方向に曲げや圧縮伸張を受けても、長手方向、軸直角方向の剛性が大きいため、構造物の応力は

大きくならない。

したがって、横断面の地震による地盤変位差から構造物に生じる応力や断面力を算出し、構造

物の耐力を照査するものとする。

図-5.5.6 地盤の変位と幅広地中構造物（ポンプ場)

c.中間的地中構造物

線状地中構造物と幅広地中構造物の両者の設計法による耐震設計法を採用している構造物には、

暗渠（ボックスカルバート)がある。


ⅰ）農林水産省農村振興局：土地改良事業計画設計基準設計「パイプライン」（2009）


ⅲ）鹿島建設土木設計本部：(土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

ⅳ）地盤工学会：地盤・基礎構造物の耐震設計（2001)

ⅴ）建設コンサルタンツ協会：橋梁・地下構造物の耐震設計の現状と地震災害時における土木技術者のありかたについて（2000)

5.5.2 応答変位法における設計地震動（速度応答スペクトル、設計水平震度)

応答変位法に用いる設計地震動は表層地盤の固有周期、地震動レベルに応じた速度応答スペ

クトル及び設計水平震度を用いるものとするとして計算する。

(1)応答変位法に用いる速度応答スペクトル

レベル1地震動においては、単位震度当たりの速度応答スペクトルSＶを用いる。レベル2地

震動においては、速度応答スペクトルS'Vを用いる。

(2)地下構造物の設計水平震度

レベル1地震動における地盤の水平変位振幅の算出に用いる設計水平震度は基盤面における

設計水平震度とする。

躯体の慣性力や地震時動水圧の算出に用いる設計水平震度は基盤面における設計水平震度及

び地表面における設計水平震度とする。

[解説]

(1)応答変位法に用いる速度応答スペクトル

a.レベル1地震動の速度応答スペクトルSV

単位震度当たりの速度応答スペクトルSV（レベル1)は、表層地盤の固有周期に応じ図-5.5.7

から求める。このスペクトルは表層地盤の固有周期、減衰定数hg（20％)の1自由度系にモデル

化し、これに大加速度を1.0G（G：重力加速度)に引き伸ばした地震動記録を作用させたと

きに発生する大相対速度を示したもので、計算結果に工学的判断を加えて単純化したもので

ある。


192

図-5.5.7 設計用速度応答スペクトル（レベル1地震動)

b．レベル2地震動の速度応答スペクトルS'V

レベル2地震動に対しては、図-5.5.8に示す速度応答スペクトルを用いるものとする。図-

5.5.8は、兵庫県南部地震において、断層から10km以内の基盤及び岩盤表面で観測された5波

形をもとに、非超過確率90％（大値として100cm/s）及び70％（大値として70cm/s)として

設定された速度応答スペクトルである。本指針では、非超過確率90％の速度応答スペクトルを用

いることを原則とする。

図-5.5.8 設計用速度応答スペクトル（レベル2地震動)

(2)地中構造物の設計水平震度

a. 地中構造物（パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)及びポンプ場（吸込水槽))におい

て、応答変位法でレベル1地震動の地盤の水平変位振幅を算定するために、震度法による設計に

用いる基盤面における設計水平震度K'h1(式(5.5.2)参照)を求める。

b. ボックスカルバート（横断面)及びポンプ場において、躯体の慣性力や地震時動水圧を荷重

として加える場合、震度法による設計に用いる地表面と基盤面における設計水平震度（式(5.5.1)、

式(5.5.2))を求め、構造物の上端面及び下端面位置における設計水平震度を求める。

c. 設計水平震度を算出するための標準値は、速度応答スペクトルのレベル1地震動、レベル2地

震動に応じてそれぞれ用いる。


193

d. 暗渠（ボックスカルバート)及びポンプ場（吸込水槽)は、レベル1、レベル2地震動にかかわ

らず応答変位法及び震度法による慣性力や動水圧を考慮する。

e. 震度法による耐震計算に用いる設計水平震度

(a)レベル1地震動における設計水平震度

地中構造物の耐震計算を震度法で行う場合の設計水平震度の標準値（レベル1地震動)は、基盤

面K'h10と地表面Kh10を用いて求める。基盤面K'h10と地表面Kh10の設計水平震度の標準値は、表

-5.5.2による。なお、各深さにおける設計水平震度はの標準値K'h10とKh10を直線補間して求める。

ア.地表面における設計水平震度

Kh1＝Cz・Kh10 ················································· (5.5.1)

イ.基盤面における設計水平震度

K'h1＝Cz・K'h10 ················································ (5.5.2)

ここに、 Kh1 ：レベル1地震動の地表面における設計水平震度

Cz ：地域別補正係数（図-4.2.1、表-4.2.1参照)



K'h10 ：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度の標準値

設計鉛直震度(KV1)を考慮する場合には、KV1＝K'h1/2とする。

レベル1地震動のKh10、K'h10を表-5.5.2に示す。

表-5.5.2 地中構造物の設計水平震度の標準値（レベル1地震動)

地盤種別



(Kh10)



(K'h10)

Ⅰ種地盤

〔TG＜0.2(s)〕 Kh10＝0.16

K'h10＝0.15 Ⅱ種地盤

〔0.2≦TG＜0.6(s)〕 Kh10＝0.20

Ⅲ種地盤

〔0.6(s)≦TG〕 Kh10＝0.24

＊ TGは地盤の特性値(s)

(b)レベル2地震動における設計水平震度

基盤面K'h2と地表面Kh2の設計水平震度は、表-5.5.3による。なお、各深さにおける設計水平震

度は直線補間して求める。

レベル2地震動のKh2、K'h2を表-5.5.3に示す。


194

表-5.5.3 地中構造物の設計水平震度（レベル2地震動)

地盤種別


水平震度(Kh2)の下

限値～上限値


水平震度(K'h2)の下

限値～上限値

Ⅰ種地盤

〔TG＜0.2(s)〕 Kh2＝0.60～0.70

K'h2＝0.40～0.50 Ⅱ種地盤

〔0.2≦TG＜0.6(s)〕 Kh2＝0.70～0.80

Ⅲ種地盤

〔0.6(s)≦TG〕 Kh2＝0.40～0.60

＊ TGは地盤の特性値(s)を示す。




5.5.3 応答変位法における地盤の水平変位振幅

応答変位法における構造物に作用する断面力、応力、ひずみなどは地震時における地盤の水

平変位振幅から算定する。

[解説]

(1)地盤変位

実際の地震によって生ずる地盤の変位分布は極めて複雑と考えられるが、ほとんどの設計基準

では、実務設計のために簡略化し、図-5.5.9に示すように、水平面内では正弦波形、表層地盤鉛

直面内では1/4正弦波形としている。

図-5.5.9 耐震設計における入力地盤変位

(2)設計用入力地震動

地中構造物の設計に用いる入力地震動は、直接構造物に作用する地震動としてではなく、周辺

地盤及び地盤－構造物系の振動を評価するために設計基盤位置で設定される。

耐震解析法のうち静的解析法では構造物側方の構造物の影響を含まない地盤における水平方向の

地盤変位分布、特に構造物位置における水平方向の地盤変位分布が必要となる。それらは、地盤

のせん断波速度構造を単純なモデルに置き換え、その1次モードに対する式により求められる。式


195

(5.5.3)、式(5.5.4)に、この振動理論を用いて求められた式を示す。

(3)レベル1地震動における地盤の水平変位振幅

レベル1地震動によって発生する地盤の変位振幅は、地表面からz(m)の位置において式(5.5.3)

で求める。

Hz

'KTSzU hGVh2

πcos

π

212

····································· (5.5.3)

ここに、 Uｈ(z) ：地表面からの深さz(m)における地盤の水平変位振幅(m)

z ：地表面からの深さ(m)

SV ：基盤地震動の単位震度当たりの速度応答スペクトル（m/s）

（図-5.5.7参照)

TG ：表層地盤の特性値(s)(「4.2.2 地盤種別」参照)


(式(5.5.2)による)


また、地盤の鉛直方向変位振幅UVを考慮する場合には、UV＝2

1Uhとする。

(4)レベル2地震動における地盤の水平変位振幅

レベル2地震動によって発生する地盤の変位振幅は、地表面からz(m)の位置において式(5.5.4)

で求める。

Hz

T'SzU GVh2

πcos

π

22

········································ (5.5.4)

ここに、 Uh(z) ：地表面からの深さz(m)における地盤の水平変位振幅（m）

z ：地表面からの深さ（m）

S'V ：基盤地震動の速度応答スペクトル（m/s）

(図-5.5.8参照)

TG ：表層地盤の特性値(s)


また、地盤の鉛直方向変位振幅UVを考慮する場合には、UV＝2

1Uhとする。




ⅲ）建設コンサルタンツ協会：橋梁・地下構造物の耐震設計の現状と地震災害時における土木技術者のありかたについて（2000)


196

5.5.4 応答変位法による地震力の算定

(1) 暗渠（ボックスカルバート)及びポンプ場（吸込水槽)は、地震時の地盤と構造物の

相対変位に基づいた地震力（相対変位×地盤ばね定数)、地震時周面せん断力、地震時動水

圧及び地震時慣性力を適切に算定し、構造物の断面耐力及び応力を評価する。

(2) パイプラインは、地震時における地盤変位を求め、これを地盤－管路間の静的な相互

作用を表す地盤ばね（地盤の剛性係数)を介して管路に伝播する。すなわち、地盤の水平変

位振幅から地盤のひずみを求め、地盤ひずみに伝達係数を乗じて管体ひずみを求め、管体応

力は地盤の水平変位振幅、伝達係数、地震時の波長等により求める。

継手の伸縮量及び屈曲角度は地盤の水平変位振幅から求める。

[解説]

(1)暗渠（ボックスカルバート)の応答変位法による地震力の算定（横断方向）

地震時水平荷重の算定を、以下に示す。

a．地盤ばね定数

地盤ばね定数は、式(5.5.5)により求めるものとする。

········································· (5.5.5)

ここに、 kH ：躯体側壁の水平方向ばね定数（kN/m3）

kV ：躯体底盤の鉛直方向ばね定数（kN/m3)

kHs ：躯体側壁のせん断ばね定数（kN/m3)

kVs ：躯体底盤のせん断ばね定数（kN/m3)

kH0 ：直径30cmの剛体円版による平板載荷試験の値に相当する水平方

向地盤反力係数（kN/m3）

kV0 ：直径30cmの剛体円版による平板載荷試験の値に相当する鉛直方向

地盤反力係数（kN/m3）

BH ：荷重作用方向に直交する基礎の換算載荷幅（m）

BV ：基礎の換算載荷幅（m）

λ ：1/3～1/4

なお、本項に規定される各因子は以下のとおりである。

(a) 直径30cmの剛体円版による平板載荷試験の値に相当する水平方向地盤反力係数kH0について、

各種土質試験・調査により求めた変形係数から推定する場合、式(5.5.6)により求めてよいものと

する。

kH0＝a・E0/0.3 ··············································· (5.5.6)

ここに、 a ：地盤反力係数の推定に用いる係数（表-5.5.4による)

E0 ：表-5.5.4による方法で測定又は推定した、解析の対象とする位置で

の地盤の変形係数（kN/m2）

kH＝kH0×(BH/0.3)－3/4

kV＝kV0×(BV/0.3)－3/4

kHs＝λkH

kVs＝λkV


197

表-5.5.4 E0とaの関係

次の実験方法による変形係数E0（kN/m2) a

常時地震時

直径30cmの剛体円版による平板載荷試験の繰り返し曲線から求めた

変形係数1/2 1 2

孔内水平載荷試験で測定した変形係数 4 8

供試体の一軸又は三軸圧縮試験から求めた変形係数 4 8

標準貫入試験のN値よりE0＝2800Nで推定した変形係数 1 2

(b) 基礎の換算載荷幅BVについては、式(5.5.7)により求められるものとする。ただし、底面形

状が円形の場合には直径としてよいものとする。

BV＝ VA ···················································· (5.5.7)

ここに、 AV :鉛直方向の載荷面積（m2）

b．地震時荷重

暗渠躯体に作用する地震時荷重の模式図を図-5.5.10に示す。

図-5.5.10 地震時荷重図

(a)地震時水平荷重

地震時水平荷重は、深さzにおける相対変位に地盤ばね定数を乗じるもので、式(5.5.8)により

求めるものとする。

U(z)、U(zB)は、式(5.5.3)、式(5.5.4)により求める。

P(z)＝kH・{U(z)－U(zB)} ····································· (5.5.8)

ここに、 P(z) ：深さzの点における水平方向荷重（kN/m2）

kH ：単位面積当たりの地盤ばね定数（kN/m3）

U(z) ：深さzの点における地盤の水平方向変位振幅（m）

U(zB) ：深さzB(m)における地盤の水平方向変位振幅（m）

zB ：地表面から躯体底面までの深さ（m）


198

表-5.5.5 地盤の相対変位と地盤ばね定数の例

位置節点位置深度

（m）

支配長さ

（m）

地盤の絶対変位

U(z)（m）

地盤の相対変位

U(z)（m）

地盤ばね定数

kH（kN/m3)

剛域端 0.000 5.17 0.244 0.0237 0.0000 3,619.9

剛域端 0.088 5.08 0.088 0.0237 0.0001 1,299.5

ハンチ端 0.175 5.00 0.194 0.0237 0.0001 2,877.4

ハンチ端 0.475 4.70 0.574 0.0238 0.0001 8,520.8

1.323 3.85 0.848 0.0239 0.0002 12,536.2

地下水位 2.170 3.00 0.999 0.0240 0.0004 14,832.4

ハンチ端 3.320 1.85 0.725 0.0241 0.0005 10,767.0

ハンチ端 3.620 1.55 0.194 0.0241 0.0005 2,877.4

剛域端 3.708 1.46 0.087 0.0241 0.0005 1,299.5

剛域端 3.795 1.38 0.219 0.0241 0.0005 3,248.7

底版底面 5.37 0.0237

基盤面 40.95 0.0000 一

(b)地震時周面せん断力

ア.地盤に接する暗渠躯体の外周面には、地震時周面せん断力を考慮しなければならない。

イ.地震時周面せん断力は、原則として式(5.5.9)により算出するものとする。

２

＋ττ＝τ

2

π・・・・

π・＝τ

2

π・・・・

π・＝τ

BUS

BGV

DB

UGV

DU

Hz

TSH

GH

zTS

HG

sin

sin

···································· （5.5.9）

ここに、 τU ：頂版に作用する地震時周面せん断力（kN/m2）

τB ：底版に作用する地震時周面せん断力（kN/m2）

τS ：側壁に作用する地震時周面せん断力（kN/m2）

SV ：基盤面における速度応答スペクトル（cm/s）

TG ：地盤の特性値（s）

zU ：地表面から頂版までの深さ（m）

zB ：地表面から底版までの深さ（m）


GD ：地盤の動的せん断変形係数（kN/m2）

2・γ

＝ DSt

D Vg

G ····································· （5.5.10）

γt ：土（地盤）の単位体積重量（kN/m3）

g ：重力加速度（9.8m/s2）

VDS ：地盤のせん断弾性波速度（m/s）

VDSについては表-5.5.6により求められるVSiに準拠し、i番目の地層における設計せん断弾性波

速度VDSiを式(5.5.11)により求めるものとする。


199

表-5.5.6 表層地盤のせん断弾性波速度（せん断ひずみとの関係）

堆積時代別土質 Vsi（m/s）

10-3 10-4 10-6

洪積層粘性土 129N0.183 156N0.183 172N0.183

砂質土 123N0.125 200N0.125 205N0.125

沖積層粘性土 122N0.0777 142N0.0777 143N0.0777

砂質土 61.8N0.211 90N0.211 103N0.211

VDSi＝CV・VSi ··················································· （5.5.11)

ここに、 VDSi ：地盤の動的せん断変形係数GDの算出に用いるi番目の地層における

設計せん断弾性波速度（m/s）

VSi ：表-5.5.6により求められるｉ番目の地層におけるせん断弾性波速度

（m/s）

CV ：地盤ひずみの大きさに基づく補正係数

CV＝0.8（Vsi＜300m/s）

＝1.0（Vsi≧300m/s）

(c)地震時動水圧

暗渠内が満水状態の壁体単位面積当たりの動水圧Pは、自由水面のない矩形水槽とすると、

2

・・γ＝B

KP wh ··················································· （5.5.12）

ここに、 P ：壁体単位面積当たりの動水圧（kN/m2）


γw ：水の単位体積重量（kN/m3）

B ：水路幅（m）

(d)地震時慣性力

Pi＝W・Kh ······················································ （5.5.13)

ここに、 W ：躯体重量（kN）


(2)暗渠（ボックスカルバート)の応答変位法による縦断方向の計算方法

縦断方向の応答変位法に用いる地盤応答値の計算は、以下の方法によるものとする。

a. 縦断方向の変位・応力の発生は、縦断方向におけるひずみの発生に起因している。埋設管路

の既往の実験やアレー観測等から地盤の変位をsinカーブの進行波として想定し、弾性床上のはり

モデルに発生する断面力及び継手部の相対変位量が解析解として提示されている。「共同溝設計

指針」や「水道施設耐震工法指針」などでは、これらの解析解を用いた設計計算が標準的な方法

として規定されており、本指針においても、原則として式(5.5.14)によって計算される地盤ひず

み（管軸方向）を用いるものとする。

εG＝π・Uh/L ···················································· （5.5.14)

ここに、 εG ：地盤のひずみ（管軸方向）


200

Uh :管軸上の地盤の水平変位振幅(m）

L：波長（m）

図-5.5.11 暗渠の縦断方向の応答変位法に適用する表層地盤の地震時地盤運動の変位振幅分布

b. 地盤が暗渠方向に比較的一様な場合に、暗渠の縦断方向に生じる断面力は以下により求める。

暗渠の継手近傍を除いた断面に生じる断面力は、式(5.5.15)により算定する。

VV

V

hh

h

VhV

hh

UL

IEM

UL

IEM

UUL

AEP

UL

AEP

・・π4

・ξ＝α

・・π4

・ξ＝α

２

＋・

・π・ξ＝α

・・π

・ξ＝α

2

2

33

2

2

22

11

11

····································· （5.5.15)

ここに、 Ph、PV ：水平面内及び鉛直面内の地震振動による軸力（kN）

Mh、MV ：水平面内及び鉛直面内の地盤振動による曲げモーメント

（kN・m）

E ：コンクリートのヤング係数（kN/m2）

A ：暗渠の断面積（m2）

Ih、IV ：暗渠の水平面内及び鉛直面内の断面二次モーメント（m4）

Uh、UV ：暗渠の重心位置の深さにおける地震振動の水平方向及び鉛直方

向の変位振幅(m)で、式(5.5.3)及び式(5.5.4)による。

L ：地盤振動の波長（m）

α1､α2､α3 ：暗渠の縦断方向と、これに直交する水平面内及び鉛直面内の地

盤に生じたひずみの構造物に対する伝達率

ξ1､ξ2､ξ3 ：暗渠の継手を設けた場合の断面力低減係数


201

図-5.5.12 暗渠の縦断方向の断面諸定数

図-5.5.13 暗渠の縦断方向の応答変位法で求められる断面力の概念図

c. 地盤に生じたひずみの構造物に対する伝達率α1、α2、α3は、式(5.5.15)により算出したものを用

いてよい。

4

3

3

4

2

2

2

1

1

・λ

π2１＋

１＝α

・λ

π2１＋

１＝α

・λ

π2１＋

１＝α

L

L

L'

·············································· （5.5.16)

)(・２＝

)(＝λ

)(＝λ

)(＝λ

14

33

14

22

111

m

m

m

m

LL'

EIK

EIK

EAK

h

h

············································· （5.5.17)

ここに、 K1、K2、K3：暗渠の縦断方向と、これに直交する水平面内及び鉛直面内

の地盤の剛性係数（kN/m2）である。

d. 地盤の剛性係数K1、K2、K3は、式(5.5.18)により算出したものを用いてよい。


202

D

D

D

GCK

GCK

GCK

・＝

・＝

・＝

33

22

11

··················································· （5.5.18)

ここに、Cl、C2、C3 ：地盤の剛性係数K1、K2、K3に対する定数で実験等による調査

結果に基づいて定めるのが望ましい。一般には、C1、C2は1.0、

C3は3.0としてよい。

GD ：表層地盤のせん断変形係数（kN/m2）で、式(5.5.19)による。

2・γ

＝ DSteq

D Vg

G ················································ （5.5.19)

γteq：表層地盤の換算単位体積重量（kN/m3）で、式(5.5.20)による。

H

Hititeq

・Σγ＝γ ··················································· （5.5.20)

γti ：表層地盤の第i層の土の単位体積重量（kN/m3）

Hi ：表層地盤の第i層の厚さ（m）


VDS ：表層地盤のせん断弾性波速度（m/s）で、式(5.5.21)による。

G

DS TH

V４

＝ ······················································ （5.5.21)

TG ：表層地盤の特性値（s）

g ：重力の加速度（9.8m/s2）

e. 暗渠の躯体を接続する継手部における変形量（縦断方向の相対伸縮量）の算出は、「共同溝

耐震設計要領（案）」に示される次式によって行う。

joUUUj＝ ···················································· （5.5.22)

ここに、 Uj ：軸方向相対伸縮量（m）

oU ：無限連続はりとした場合の縦断方向の相対変位量

11

111

sinh

coscosh2

γ

jU ······························ （5.5.23)

',2

'

2

/1

1

111

111

1

211

1

1

LL

EA

K

a

UaU ao

＝

＝

＝

··························· （5.5.24)

EA ：伸び剛性（kN）

L ：継手間隔（kN）


203

K ：伸び剛性（kN）

L’ ：みかけの地盤振動の波長で LL 2' （m）

L ：地盤振動の波長（m）

Ua ：暗渠の縦断方向の地盤の水平地盤振幅（m）

zUU ha2

1


ⅰ）日本道路協会：共同溝設計指針（1986）


ⅲ）日本下水道協会：下水道施設の耐震対策指針と解説（2006)

5.5.5 応答変位法の照査内容

応答変位の照査は、それぞれの構造物の種類に応じて検討する方向と照査項目及び照査法を

適用する。

(1) パイプラインは長軸方向において、構造形式に応じ、ひずみ、応力、継手伸縮量・屈

曲角度の照査を行う。

(2) ポンプ場は横断方向において、曲げモーメント、せん断力、軸力をレベル1地震動では

許容応力度法、レベル2地震動では限界状態設計法で照査を行う。

(3) 暗渠（ボックスカルバート)は横断方向において曲げモーメント、せん断力をレベル1

地震動では許容応力度法、レベル2地震動では限界状態設計法にて照査を行う。長軸方向に

おいて曲げモーメントをレベル1地震動では許容応力度法、レベル2地震動では限界状態設計

法で照査を行うとともに継手部の変位に対する照査を行う。

[解説]

それぞれの構造物の種類に応じ照査項目を記述したが、必要に応じて軸力や残留ひずみの照査

を行う。

(1)線状地中構造物（パイプライン)

線状地中構造物の耐震設計は、土地改良事業計画設計基準設計「パイプライン」（平成21年）

等に準拠して計算を行う。まず、速度応答スペクトルから、長軸方向の地盤変位振幅Uh、地盤ひ

ずみεGを求め、次に管体応力やひずみ及び継手を用いる場合は継手伸縮量や継手屈曲角度につい

て検討を行う。

(2)幅広地中構造物（ポンプ場（吸込水槽))

耐震設計モデル図、図-5.5.14に示す。基本的には、このような平面骨組モデルを用いて解析

を行い断面力を算定し、部材の耐力照査を行う。照査法はレベル1地震動とレベル2地震動につい

て、それぞれ許容応力度法と限界状態設計法を用いるものとする。


204

図-5.5.14 耐震設計モデル図

(3)中間的地中構造物（暗渠（ボックスカルバート))

比較的大きい断面を持つ暗渠（ボックスカルバート)については、横断方向も地盤の変位の影響

を大きく受けやすい。そのため、前述の幅広地中構造物のポンプ場と同様の方法で、ボックスカ

ルバートの横断方向の検討、照査を行う。照査法は、レベル1地震動には許容応力度法、レベル2

地震動には限界状態設計法を用いる。

一方、長軸方向については、パイプラインと同様、長軸方向の地盤ひずみを算定し、部材に発

生する管軸方向の断面力と耐力の照査を行う。この場合の照査法も、横断方向と同様、レベル1地

震動には許容応力度法を、レベル2地震動には限界状態設計法を適用する。

表-5,5.7 応答変位法における照査法

構造物種類パイプライン

(線状地中構造物)


（中間的地中構造物)

ポンプ場（吸込水槽)

（幅広地中構造物)

検討方向と照査項目

長軸方向：

・継手伸縮量、

屈曲角（一体

管構造）

・管体ひずみ・

応力

（継手管構造）

長軸方向、横断方向：

・曲げモーメント、せん

断力、変位

長軸方向：

・継手部変位

横断方向

曲げモーメント、せん断力、軸力

照査法

レベル1

応答変位法（地盤

と管路間のすべり

は考慮しない)

許容応力度法許容応力度法

レベル2

応答変位法（地盤

と管路間のすべり

を考慮する)

限界状態設計法限界状態設計法

構造物の特徴

長軸方向に沿う軸

力、曲げモーメン

トに支配される。

パイプラインとポンプ場の

両方の特徴を併せ持つ。

構造物上下端で変位差が大きく、地盤のせ

ん断変形に基づく周面せん断力が支配的。

長手方向の剛性は大きい。



ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説 (1997)


205

5.6 動的解析法

動的解析法とは、地震時における構造物の動的な挙動を、動力学的に解析して設計する耐震

計算法である。本指針では、エネルギー一定則の適用が限定される場合や振動特性が複数のモ

ードに支配される場合等、振動特性が複雑な構造物に適用するものとする。

動的解析法は、静的解析法に比べて実際の現象に近い挙動を再現でき、いろいろな構造物や

地盤に適用できる。しかし、モデル化や入力地震動の設定によって解析結果が大きく変化する

ので、目的に合った解析法を適用することが必要である。

[解説]


a. 動的解析は、構造物の耐震計算を行う場合、地震力を実際と同様に時々刻々動的に変化する

波として入力し、構造物各部に生じる変位や加速度などの応答を計算して構造物の安全性を検討

する設計法である。

震度法や地震時保有水平耐力法は、動的な地震力を静的な地震力に置き換えて行う耐震計算で

あり、構造物の共振や減衰などの動的な挙動は反映されにくい。

これに対し、動的解析は、構造物の固有周期、減衰定数、非線形履歴特性などの動的特性をモ

デルで表現し解析するため、定数の設定、モデル化などが適切であれば、ある精度で構造物の動

的挙動を計算で表現できる。

動的解析で基礎を含めた全体で動的応答を求める場合、通常は質量が有限個の節点に集中して

いるとしてモデル化するばね・マス系の質点系（図-5.6.1)で解析する。ただし、土構造物で地盤

との相互作用に着目する場合は、動的有限要素解析（図-5.6.1(c))を利用する場合もある。

図-5.6.1 動的解析のモデル

b. 動的解析により安全性を照査する場合は、以下の点を確認するものとする。

(a)解析モデルで想定した箇所以外に塑性化が生じていないこと。

(b)当該部材に塑性化が生じることにより構造物全体系が不安定にならないこと。

(c)塑性化を考慮してはならない部材に塑性化が生じていないこと。


206

c. 図-5.6.2に、動的解析法のフローを示す。

①[解析計画]

・対象構造物

・対象領域

・線形、非線形

・一次元～三次元

②[入力地震動の設定]

・入力基礎

・入力波形

・大振幅

・周波数特性

③[構造物あるいは地盤のモデル化]

・構造物のモデル化

・地盤のモデル化

・構造物－地盤の相互作用のモデル化

④[動的解析]

(1) 応答スペクトル法

(2) 時刻歴応答解析法

(3) 周波数応答解析法

スペクトルモーダル解析

時刻歴モーダル解析

直接積分法

⑤構造物各部の応答値

⑥安全性の評価

図-5.6.2 動的解析法のフロー

d. 各検討項目の概要と留意点について、以下に示す。

①解析計画

解析の対象とする対象（構造物、地盤又は地盤と構造物の連成系）、対象領域（範囲）を決定

する。想定される応答の状態によって、線形解析、非線形解析又はそれらの混合のどの手法を用

いるか設定する。また、一次元モデル、二次元モデル、三次元モデル（軸対称モデルを含む）を

選択する。

②入力地震動の設定

入力地震動の設定については、「水道施設耐震工法指針・解説」（2009年（平成21年））、「道

路橋示方書・同解説 Ⅴ耐震設計編」（平成24年)注）及び「コンクリート標準示方書」（2012年)

が参考となる。

動的解析法として応答スペクトル法を用いる場合には、第２章に規定する加速度応答スペクト

ル（例えば、図-2.2.4）を適用することができる。

注) 道路橋示方書（平成24年版について）

本指針で扱う耐震設計の内容については、「2.1 設計一般」において述べたとおり、農道橋以外は、道路橋示方書（平成16

年版）の内容に対応したものである。一方、ここで記載する動的解析の方法等については、本指針で対象とする施設に関す

る設計基準、指針類では明示されておらず、本指針において新の知見を紹介するという観点から、新の道路橋示方書（平

成24年版）の記載内容を参照することとした。

一方、動的解析法として時刻歴応答解析法を用いる場合には、地震動の強度、周期特性、継続

時間、構造物の固有周期、減衰定数等を考慮して、既往の代表的な強震記録を第2章に規定される

加速度応答スペクトルに適合するように振幅調整して求めた加速度波形等を用いることができる。

このときの強震波形の選定においては、次の観点に留意する必要がある。

i)振幅の調整量をできるだけ小さくするために、振幅調整しようとする強震記録の加速度応答ス


207

ペクトルが目標とする加速度応答スペクトルに近似した特性を有すること。

ⅱ)タイプⅠの地震動については、継続時間が長い特性を、また、タイプⅡの地震動については、

平成7年（1995年）に発生した兵庫県南部地震で得られた強震記録のように継続時間は短いが、

構造物の非線形応答に与える影響が大きい特性を、それぞれ有すること。

③構造物又は地盤のモデル化

動的解析を行う対象構造物は、構造物（付属設備を含む）、基礎、地盤及び液体（内容水等）

の組合せで構成されている。動的解析モデルは、その対象と目的に応じてそれぞれを適切にモデ

ル化する。また、構造物と地盤又は構造物と液体の動的相互作用を必要に応じて考慮できる適切

なモデルを採用する。

構造物の解析モデルは「有限要素によるモデル」、「質点と線材によるモデル」がある。また、

構造物の応答特性により三次元ではなく二次元のモデルとする場合もある。

図-5.6.3(1) 解析モデル例の概略図（1）「水道施設耐震工法指針・解説」（2009年3月（平成21年））ｐ.56より


208

図-5.6.3(2) 解析モデル例の概略図（2）

「水道施設耐震工法指針・解説」（2009年3月（平成21年））ｐ.56より

④動的解析

動的解析の原理は、対象とする振動系の運動方程式を解くことに帰着するが、その解き方には

種々の方法がある。

動的解析法を大別すると、以下のようになる。

a.応答スペクトルを用い大応答を求める方法

(a)応答スペクトル法

b.想定地震動に対して直接応答を求める方法


209

(a)時刻歴応答解析法

(b)周波数応答解析法

これらの動的解析法の概要を、表-5.6.4～表-5.6.7に示す。

表-5.6.4 応答スペクトル法の概要

解析

手法 1．応答スペクトル法（スペクトルモーダル解析法)

解

説

線形多自由度の振動系の地震応答が各振動モードの重ね合せで与えられることを利用し、各振動モードごと

の大応答値を応答スペクトル曲線を用いて求め、これから大応答値を求めるものである。

大応答値の近似値を与える方法として、一般的には上記で示した各次の応答値の二乗和の平方根を取る方

法(SRSS法：Square Root of Sum of Squares)が用いられる。

この方法は、異なる振動モードの固有周期が十分に離れているときにはよい近似を与えるが、これらが近接

した場合には過大な結果を与える場合がある。このような点を補う方法として、完全二次結合法（CQC法：A Complete Quadratic Combination Method)の適用も考えられる。

解

析

概

要

1．構造物のモデル化

2．固有周期、固有モードの算出

3．各モードに対する応答値の決定

4．応答値の重ね合わせ

n

iiTAA

1

2

表-5.6.5 時刻歴応答解析法（時刻歴モーダル解析法)

解析

手法

2．時刻歴応答解析法

(a) 時刻歴モーダル解析法

解

説

運動方程式における減衰マトリックスが比例減衰で表される場合には、モードの直交条件を使うことによ

り、全体の応答を1自由度系の応答の重ね合せとして表現できる。

この特性を利用し、各モードごとに等価な1質点系モデルの時刻歴応答を計算してそれらの結果を重ね合わせ

ることにより、対象とする振動系の時刻歴応答を求めるものである。

解

析

概

要

1．構造物のモデル化

2．固有周期、固有モードの算出

3．各モードに対する応答値の決定

4．応答値の重ね合わせ

n

iiAA

1


210

表-5.6.6 時刻歴応答解析法（直接積分法)

解析

手法

2．時刻歴応答解析法

(b) 直接積分法

解

説

振動系の運動方程式を時々刻々、直接数値積分して応答を求めるものである。積分方法としては、種々の方

法があるが、よく用いられるのは以下の方法である。

a．ニューマーク（Newmark)のβ法

b．ウィルソン（Wilson)のθ法

c．ルンゲークッタ（Runge-Kutta)法

d．線形加速度法

e．台形則

直接積分法では､ある計算ステップごとに剛性マトリクスを変化させて計算することができるため、非線形

振動に対しても、適用が可能である。

この手法は、吊橋等のように高次のモードを多数含む複雑な振動性状を示す構造物や、弾塑性解析の必要のあ

る場合によく用いられる。

解

析

概

要

表-5.6.7 周波数応答解析法

解析

手法 3．周波数応答解析法

解

説

振動系の運動方程式を周波数領域で計算し、構造物の時刻歴応答を求める方法である。時刻領域から周波数領

域へ、あるいはその逆の変換は、一般的に高速フーリエ変換（FFT）が用いられる。

近では地盤と構造物との相互作用を考慮した地震応答解析を行うことがしばしばあるが、この場合、地盤ば

ねが周波数に依存して変化する複素剛性で表現されるため、本法によって解析を行うことが必要となる。

解

析

概

要


211

⑤構造物各部の応答値、安全性の照査

線形モデルの場合は、常時の応答値と地震時の増加分の応答値を重ね合わせて算定する。また、

非線形モデルの場合は、常時の加重を考慮した地震応答解析を行って、地震時の応答値を算出す

る。なお、常時の作用としては、自重、水圧（構造物の内部及び地下水）、上載荷重（覆土、工

作物、群集荷重等）などがある。

動的解析で得られた応答値の妥当性を構造物のみならず地盤や地盤と構造物の境界の応答値に

対しても不自然なものがないか確認しておくことが重要である。

時刻歴地震応答解析を行う場合はその計算結果が膨大な量になることが多いため、あらかじめ

計算結果の妥当性の確認方法と照査に必要な応答値を設定しておくとよい。

応答値データの出力の例として次のものがあり、これらから照査に必要なものを出力するとよ

い。

ⅰ) 各節点・要素（地盤/構造物）又は着目する節点・要素の大応答値とその発生時刻

ⅱ) 大応答値発生時刻の変形図、加速度、応力度、ひずみ、断面力（曲げモーメント、せん断

力、軸力）の分布又は地震継続時間中のこれらの大値の分布

ⅲ) 着目する節点の変位・加速度の時刻歴波形及びその周波数特性（フーリエスペクトルなど）

ⅳ) 着目する構造要素の曲げモーメントー曲率の履歴図

ⅴ) 着目する地盤要素のせん断力―せん断ひずみ関係図

[参考] 頭首工の動的非線形解析例

この解析例はあくまで動的非線形解析の概要をイメージするために示したものである。よって、

電算出力もそのままで記述してあり、従来単位であったり、英字であったりする。

図-参5.6.1に解析フローを示す。解析は、以下の手順で行う。

①作用荷重（入力地震動)の設定

②モデル化

③物性値の設定

④解析（静的・動的)

⑤断面力の照査

図-参5.6.1 解析フロー

断面の選定

入力地震動の設定

(基礎入力) 地盤モデル化構造物のモデル化

G/G0－γ曲線

h－γ曲線の設定

物性値の設定

・材料特性

・非線形特性 etc.

基盤における

地震動の設定

FEM モデル

自重解析

入力地震動

(基礎入力) 地震応答解析

断面力照査

物性値の設定

・材料特性

・非線形特性 etc.

START

END


212

a.作用荷重（入力地震動)の設定

(a)作用荷重

ア.常時荷重

常時荷重は、自重及び表-参5.6.1の重量を考慮する。図参-5.6.2に、作用位置を示す。

表-参5.6.1 常時荷重一覧表

重量（kN)

管理橋反力 3,332

ゲート重量 245

巻上機 196

巻上機室（機械室) 882

図-参5.6.2 常時荷重の作用位置

イ.地震時荷重

表-参5.6.1に示す重量を等価質量として与える。表-参5.6.2に等価質量を示す。作用位置は常

時荷重と同じである。

表-参5.6.2 等価質量一覧表

質量（t）備考

管理橋反力 340

重量を重力加速度

g＝9.8m/s2で除し

た値

ゲート重量 25

巻上機 20

巻上機室（機械室) 90

(b)入力地震動

「道路橋の耐震設計に関する資料」（1997年3月)によるレベル2地震動（タイプ1)、Ⅱ種地

盤の標準地震入力例のうち、大加速度が388galとも大きな1968年日向灘沖地震（マグニチュ

ード7.5)の振幅調整波を用いる。図-参5.6.3に、振幅調整波を示す。

図-参5.6.3 振幅調整波


213

図-参5.6.4は、地盤のh（減衰定数)－γ曲線である。

図-参5.6.4 h（減衰定数)－γ曲線

ア.湿潤単位体積重量

標準的な値とし、砂質土18kN/m3、粘性土14kN/m3とした。

イ.初期せん断弾性係数：G0

式(5.6参1)より求める。

20 S

t Vg

G

···················································· (5.6参1)

粘性土層の場合VS＝100Nl/3（1≦N≦25)·························· (5.6参2)

砂質土層の場合VS＝ 80N1/3（1≦N≦50)·························· (5.6参3)

ここに、 G0 ：初期せん断弾性係数

γt ：土の単位体積重量（kN/cm3)

VS ：せん断波速度（m/s)

g ：重力加速度（m/s2)

N ：N値

ウ.初期減衰定数：h0

(d)で求める減衰定数－ひずみ依存曲線において、せん断ひずみ1.0×10－6の値とする。

エ.G/G0－γ、h－γ曲線

G/G0－γ、h－γ曲線は、建設省（現国土交通省)土木研究所の式から設定した。

図-参5.6.5 沖積粘土に対するひずみ依存性


214

表-参5.6.3 沖積砂質土の動的変形特性

γ G/G0 m(γ)－m(γ＝10－6) γ G/G0 m(γ)－m(γ＝10－6)

10－6 1.000 0.000 2×10－4 0.689 0.156

2×10－6 0.989 0.018 3×10－4 0.606 0.190

5×10－6 0.978 0.028 5×10－4 0.500 0.260

10－5 0.959 0.040 10－3 0.356 0.350

2×10－5 0.928 0.058 2×10－3 0.228 0.422

3×10－5 0.905 0.064 3×10－3 0.170 0.448

5×10－5 0.867 0.080 5×10－3 0.108 0.476

10－4 0.789 0.116 10－2 0.058 0.480

＊ G/G0は、平均有効主応力9.8N/cm2における値

オ.土層の分割

土層の分割は、せん断波を10Hz透過させるものとし式(5.6参4)より決める。

max

Smax

f

VH

5 ·················································· (5.6参4)

ここに、 Hmax ：分割幅

VS ：剛性低下を考慮したせん断波速度（m/s）

VS＝VS0/10………………砂質土層

VS＝VS0/5 ………………粘性土層

VS0 ：せん断波速度（m/s）

fmax ：せん断波の透過周波数（10Hz）

b.モデル化

(a)概要

ア.構造物（上部工）

図-参5.6.6に、上部工のモデル化を示す。はり部、床版は非線形挙動の影響が小さい部位であ

るため剛体と仮定する。堰柱、門柱は非線形はり要素とする。高さ方向の分割は水平変位δに影響

し、その度合いは門柱の高さが大きくなるほど大きくなる。50分割を標準とする。

イ.構造物（下部工）

鋼管杭は非線形はり要素とする。基礎工は剛体とし、はり要素とする。

図-参5.6.6 上部工のモデル

ウ.地盤

地盤は非線形平面ひずみ要素とする。要素分割は縦方向と横方向に分けられる。縦方向の分割


215

は式(5.6参4)による。横方向の分割は縦との比（アスペクト比)が構造物周辺では1：2、境界付近

の遠方では1：5程度を限度とする。

エ.川水

川水による動水圧は水をポテンシャル流体要素でモデル化することにより考慮する。ポテンシ

ャル流体とは粘性を無視（渦なし流れ)した流体である。流体要素に必要な物性値は単位体積重量

γwで9.8kN/m3とする。

(b)FEMモデル

構造図に基づき、図-参5.6.7に示す要素分割図を作成する。

(c)境界条件

ア.自重解析時

自重解析時の境界条件は以下のとおりである。

・側方境界………鉛直ローラー

・下方境界………完全固定

・杭～地盤………鉛直ローラー

イ.動的解析時

動的解析時の境界条件は、以下のとおりである。

・側方境界………粘性境界

・下方境界………粘性境界

・杭～地盤………ノンスリップ

図-参5.6.7 要素分割図

c.非線形モデル

(a)概要

ア.堰柱、門柱

鉄筋コンクリート構造物は軸力により曲げ耐力が変動する。この現象を考慮するためM－φの

関係に、図-参5.6.8に示す軸力変動型トリリニア（江戸型)モデルを使用する。このモデルは、

第1降伏点をクラック発生、第2降伏点を断面降伏（コンクリートあるいは鉄筋の降伏)と位置付

けたもので、各降伏点はM－Nインタラクションカーブをもとに軸力により逐次変更される。


216

図-参5.6.8 軸力変動型トリリニアモデル

イ.第2、3勾配

トリリニアモデルの第2、3勾配パラメータP1P2(P3P4)を算定するには、図-参5.6.9に示すよ

うに、トリリニア降伏点（ひび割れ、降伏、終局)の曲げモーメントM及び曲率φを決める必要が

ある。以下に、トリリニア降伏点決定方法を示す。

図-参5.6.9 トリリニア降伏点（ひび割れ、降伏、終局)

(b)材料パラメータ

ア.堰柱、門柱、杭基礎

表-参5.6.4に、堰柱、門柱、杭基礎の材料パラメータを示す。また、図-参5.6.10に堰軸方向の

門柱部に着目した場合のインタラクションカーブを示す。これら降伏、終局水平耐力は、部材断

面の応力分布を二次曲線として求めた。


217

表-参5.6.4 堰柱、門柱、杭基礎の材料パラメータ

ア.堰軸方向

区分単位体積重量換算ヤング係数

換算断面二次

モーメントポアソン比減衰定数備考

(kN/m3) (kN/mm2) (cm4)

巻上げ機室部－－－－－剛体

門柱部(1) －－－－－剛体

門柱部(2) 24.5 24 105,000,000 0.2 0.02

門柱部(3) 24.5 25 4,590,000 0.2 0.02

堰柱部 24.5 24 1,260,000,000 0.2 0.02

床版－－－－－剛体

杭 210 190,000 0.3 0.02

イ.流心方向

区分単位体積重量換算ヤング係数

換算断面二次

モーメントポアソン比減衰定数備考

(kN/m3) (kN/mm2) (cm4)

巻上げ機室部－－－－－剛体

門柱部(1) －－－－－剛体

門柱部(2) 24.5 24 59,700,000 0.2 0.02

門柱部(3) 24.5 24 20,700,000 0.2 0.02

堰柱部 24.5 －－ 0.2 0.02 弾性体

床版－－－－－剛体

杭 210 190,000 0.3 0.02

イ.地盤

地盤の材料パラメータ及び非線形材料パラメータは、表-参5.6.5に示すとおりである。

表-参5.6.5 地盤の材料パラメータ及び非線形材料パラメータ一覧

番号層厚単位体積重量初期せん断

弾性係数初期減衰定数大減衰定数 R－Oモデルのパラメータ

（m） γt(kN/m3) G0(kN/m2) h0 hmax α β

1 1.5 18 86,240 0.05 0.3 1.72 1.78

2 10.0 18 126,420 0.05 0.3 1.72 1.78

3 3.0 18 126,420 0.05 0.3 1.72 1.78

4 4.0 18 173,460 0.05 0.3 1.72 1.78

5 1.0 18 154,840 0.05 0.3 1.72 1.78

6 10.0 18 147,000 0.05 0.3 1.72 1.78

7 6.0 16 59,780 0.05 0.2 0.94 0.92

8 4.0 16 84,280 0.05 0.2 0.94 0.92

9 3.5 18 135,240 0.05 0.3 1.72 1.78


218

図-参5.6.10 堰軸方向：門柱部②のインタクラクションカーブ

ｄ.解析結果

(a)塑性要素

図-参5.6.11、図-参5.6.12に、堰軸方向、流心方向断面の塑性要素の分布を示す。堰軸方向の

断面では、門柱、堰柱とも多くの部材で塑性域に達していることがわかる。図-参5.6.13、図-参

5.6.14に、門柱、堰柱における代表的な曲げモーメントM－曲率φの履歴を示す（要素A、Bは図-

参5.6.11参照)。これより、門柱では履歴が曲率の正負側で対象でないことから軸力の変動が大き

いことがうかがえる。一方、堰柱は対称的な履歴となっており、門柱ほど軸力の影響がないこと

がわかる。

また、流心方向の断面では塑性に至る要素はなかった。これより、このようなタイプの樋門で

は、堰軸方向の断面の耐震性が重要であることがいえる。

図-参5.6.11 塑性要素（堰軸方向) 図-参5.6.12 塑性要素（流心方向)


219

図-参5.6.13 堰軸方向断面、要素AのM－φ曲線図-参5.6.14 堰軸方向断面、要素BのM－φ曲線

(b) 大応答値

表-参5.6.6は、各大値をまとめたものである。これらのうち、堰軸方向の断面における天端

の加速度は、部材の多くが塑性しているにもかかわらず、減衰が小さい。これは、以下のように

説明できる。図-参5.6.15の堰軸方向断面、構造物天端での加速度応答時刻歴とそのフーリエスペ

クトルから、入力加速度と天端での応答は0.39Hz（周期2.56sec)と共に3.6Hz（周期0.23sec)の高

周波数の成分が卓越しているが、構造物基礎では天端に見られる高周波数成分の卓越が見られ

ない（図-参5.6.16参照)。これより、天端での高周波数（3.6Hz)の卓越は、構造物に起因した

現象と考えられる。堰軸方向の構造物の固有周期（初期剛性)を固有値解析から求めると、第1次

が0.22sec（周波数4.56Hz）となる。部材の塑性により構造物の固有周期（周波数）が上がる（下

がる）ことも考慮すると、天端での応答加速度の非減衰は、構造物の共振現象と考えられる。

表-参5.6.6 大値一覧

堰軸方向流心方向

①入力大加速度 452（gal) 452（gal)

②構造物天端での大加速度 421（gal) 322（gal)

②/① 0.93 0.71

ゲートに作用する大動水圧－ 199（kN/m2)

ゲートの大たわみ－ 2.69（cm)

杭に作用する大動水圧 731（kN/m2) 336（kN/m2)


220

図-参5.6.15 流心堰軸方向断面、構造物天端での加速度図-参5.6.16 流心堰軸方向断面、構造物基礎での加速度

時刻歴とそのフーリエスペクトル刻歴とそのフーリエスペクトル


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2004、2012)

ⅱ）土木学会：2002年制定コンクリート標準示方書（耐震性能照査編)（2002)

ⅲ）土木学会：動的解析と耐震設計ライフライン施設（1998)

ⅳ）鹿島建設土木設計本部：(土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

ⅴ）日本電気協会：火力発電所の耐震設計指針（1992)


221

5.7 耐震性能の照査法（一般）

施設の耐震性能の照査は、構造物の種類及び設計地震動レベルに応じて照査項目を設定し、

所要の耐震性能に見合った照査方法を選択して行うものとする。

[解説]

土地改良施設には多種多様な構造物があり、各構造物の耐震性能の照査は、同一の方法で行う

ことはできない。したがって、「2.5 部材の限界状態と照査の基本」の規定に基づき、各構造物

に対して適切な照査項目及び照査方法を設定して、照査を行うものとする。

本指針では、耐震性能の照査は、設計地震動によって生じる各部材の状態が、限界状態を超え

ないことを照査することとしており、レベル2地震動に対しては、表-5.7.1に示すように、基本的

に、限界状態設計法又は地震時保有水平耐力法により行うものとする。一方、レベル1地震動に対

する照査方法は、限界状態設計法ではなく、従来の許容応力度法を標準としている。これは、レ

ベル1地震動に対する耐震性能を満足する部材の限界状態「力学的性能が弾性域を超えない限界の

状態」に対する照査方法として、従来の許容応力度法が十分な実績を有し、適切であると一般に

考えられているためである。なお、上記事項は、RC構造物や鋼構造物における構造部材の照査に

関するものであり、部材のパイプライン、ため池の照査及び擁壁等における剛体の安定計算につ

いては、この限りではない。

本節では、これらの照査方法のうち、許容応力度法と限界状態設計法に関する一般的事項につ

いて述べる。地震時保有水平耐力法による照査の方法については、「5.4 地震時保有水平耐力法」

を参照されたい。

表-5.7.1 施設別の標準的な照査方法

施設名設計地震動耐震計算法照査方法備考

①農道橋の橋脚

②水路橋・水管橋の橋脚

③頭首工の堰柱

レベル1 震度法許容応力度法

レベル2 地震時保有

水平耐力法地震時保有水平耐力法小規模農道橋以外

④擁壁

⑤開水路（水路擁壁含む）

レベル1

震度法

許容応力度法

レベル2 限界状態設計法

・土地改良事業計画設計基準設計「水路工」

平成26年では、レベル2地震動に対する要

求性能を「健全性を損なわない」とした

場合には、許容応力度法による照査を妨

げないとしている。


（ＰＣ構造、ＲＣ構造）

⑪ポンプ場

（吸込、吐出し水槽）

レベル1

震度法

許容応力度法


⑦ため池

レベル1 震度法円弧すべり法

レベル2 動的応答解析又は逆性すべり解析による

変形量の計算及び照査

⑧パイプライ

ン

縦断

方向

レベル1

レベル2 応答変位法応答変位法

⑨暗渠

（ボックスカ

ルバート）

横断

方向

・

縦断

方向

レベル1

応答変位法

及び震度法

許容応力度法


⑩杭基礎

レベル1 震度法許容応力度法

レベル2 地震時保有

水平耐力法地震時保有水平耐力法


222

5.7.1 許容応力度法

レベル1地震動に対して許容応力度法による照査を行う場合は、部材の各断面に作用する応

力度が、部材を構成する材料の許容応力度以下であることを確認する。

[解説]

許容応力度は、式(5.7.1)で算定される。

ν

0a

····················································· (5.7.1)

ここに、 σa ：許容応力度

σ0 ：材料の強度

ν ：安全率

設計計算は各材料を弾性体として仮定して行われるので、「弾性設計法」とも呼ばれる。許容

応力度は、部材を構成する各材料の力学特性（応力－ひずみ関係）に応じて適切に設定すること

により、各材料は常時の荷重に対して弾性範囲内にあるように設計され、これによって破壊に対

する安全性が確保される。また、同時に、過大な変形や変位による使用性の低下や、過大なコン

クリートのひび割れ発生による耐久性の低下に対する安全性も間接的に考慮される。

この設計法は非常に簡便であり、実績も豊富である。しかし、以下のような問題点が指摘され

ている。

(a) 材料の力学特性が非線形を示す場合、断面力とそれにより材料に発生する応力度が比例しな

いため、破壊に対する安全率と許容応力度を定める際の安全率が必ずしも一致しない。すなわち、

構造物又は部材の終局状態に対する安全率が不明確であり、破壊に対する安全性を一定に保つた

めには合理的ではない。

(b) 材料強度や作用荷重のばらつき、構造解析における誤差、部材寸法のばらつき、構造物の重

要度等の不確定要因を一つの安全率に総括して考慮している。そのため、各不確定要因と安全率

との関係が不明確である。

5.7.2 限界状態設計法

レベル2地震動におけるファームポンド（PC、RC）、ポンプ場（吸込水槽）、暗渠（ボック

スカルバート）の破壊に対する安全性の照査は、限界状態設計法により行うものとする。

本指針では、レベル2地震動に対する構造物の耐震性能は、「致命的な損傷を防止する」と

いうレベルを目標とすることから、構造物躯体の終局限界状態を想定し、部材の終局耐力を求

め、設計地震動による断面力が曲げ破壊及びせん断破壊に対して致命的な損傷を防止できるか

どうかを照査するものとする。

また、曲げモーメントMと曲率φの関係、若しくは水平力と水平変位の関係についてエネル

ギー一定則が成立する形のバイリニア型で定義し、部材の材料非線形性を考慮する。また必要

に応じ変位などについて照査する。


223

[解説]

(1)一般事項

限界状態設計法は大規模なレベル2地震動に対し、構造物躯体の塑性域までを考慮して、構造物

の耐震性能を評価する合理的な耐震設計法のひとつである。部材のひび割れ、初降伏、降伏及び

終局状態を考慮し、降伏状態からの塑性域を考慮して部材の耐力や応答塑性率などによる変形に

ついて照査を行うことから、健全性を損なわない場合や致命的な損傷を防止する等の構造物の耐

震性能に関連付けた耐震設計が可能であり、性能照査型の設計を行うものである。

限界状態設計法自体は構造物躯体の断面解析における照査法であり、耐震設計に用いる地震動

の評価は定義していない。そのため、ファームポンド（PC、RC）、ポンプ場（吸込水槽）の地震

動の評価については、設計水平震度Khc2をもとに慣性力で評価することになる。一方、暗渠（ボッ

クスカルバート)、ポンプ場（吸込水槽、応答変位法)の地下構造物については、地震動を速度応

答スペクトルで評価し、応答変位法によって地盤のせん断変位から、構造物への作用力を算定する

必要がある。

ｱ)耐震設計における限界状態設計法の位置付け

レベル2地震動に対する耐震設計においては、地震動の大きさが極めて大きく、変形が非線形領

域に大きく入り、地震荷重を力として据えることが難しくなり、エネルギーを考えた変形による

安全性評価が必要となる。

すなわち、耐力の照査と併せて、変形に関する判断規準（限界状態)を規定して、安全性を評価

するという限界状態設計法を適用することにした。

これは、部材の断面力と断面耐力を照査するという従来の力の体系からより発展した形態であ

り、地震時保有水平耐力法も基本的に同じ考え方に立っている。

「限界状態設計法」は、以下のような特徴を有しており、「許容応力度法」や「終局強度設計

法」の不合理な点を排除した、合理的な設計法として位置付けることができる。

(a) 限界状態という概念が導入され、これが定量的に定義されたことにより、安全性、使用性、

耐久性等の確保といった、部材断面の異なる状態（使用状態、終局状態）に対する要件が、一つ

の設計体系としてまとめられている。

(b) 荷重と材料強度に関する事項が別々に扱われており、それらに関する不確定要因が、要因ご

とに部分安全係数により合理的に考慮されている。

ｲ)限界状態の定義

限界状態とは、「その限界を超えると、構造物が機能を失い、設計の目的とする条件を満足し

なくなる状態」のことである。検討すべき限界状態には各種のものがあるが、荷重レベルや検討

方法の相違に基づいて、終局限界状態、使用限界状態、疲労限界状態の3つに大別するのが一般的

である。たとえば、「コンクリート標準示方書」（1996年)によれば、各限界状態は以下のように定

義されている。

a.終局限界状態

終局限界状態は、大耐荷能力に対応する限界状態である。すなわち、構造物又は部材がはか

いしたり、転倒、座屈、大変形等を起こし、安定や機能を失う状態である。表-5.7.2に、主な終

局限界状態の例を示す。


224

表-5.7.2 終局限界状態の例

断面破壊の終局限界状態

剛体安定の終局限界状態

変位の終局限界状態

変形の終局限界状態

メカニズムの終局限界状態

構造物又は部材の断面が破壊を生じる状態

構造物の全体又は一部が、一つの剛体の構造体として転倒その他により

安定を失う状態

構造物に生じる大変位によって構造物が必要な耐荷能力を失う状態

塑性変形、クリープ、ひび割れ、不等沈下等の大変形によって構造物が

必要な耐荷能力を失う状態

不静定構造物がメカニズムへ移行する状態＊

＊不静定構造物等が部分的な損傷によって、当初期待していた支持機構（耐荷機構若しくは支持メカニズ

ム)と異なる（不安定な)支持機構に移行する状態（又は支持機構そのものの喪失)

b.使用限界状態

使用限界状態は、通常の使用性や耐久性に関連する限界状態である。すなわち、構造物又は部

材が過度のひび割れ、変位、変形、振動等を起こし、正常な使用ができなくなったり、耐久性を

損なったりする状態である。表-5.7.3に主な使用限界状態の例を示す。

表-5.7.3 使用限界状態の例

ひび割れの使用限界状態

変形の使用限界状態

変位の使用限界状態

損傷の使用限界状態

振動の使用限界状態

有害振動発生の使用限界状態

ひび割れにより美観を害するか、耐久性又は水密性や気密性を損ねるか

する状態

変形が構造物の正常な使用状態に対して過大となる状態

安定、平滑を失うまでには至らないが、正常な状態で使用するには変位

が過大となる状態

構造物に各種の原因による損傷が生じ、そのまま使用するのが不適当と

なる状態

振動が過大となり、正常な状態で使用できないか、不安の念を抱かせる

状態

地盤等を通じて周辺構造物に有害振動を伝播し、不快感を抱かせる状態

c.疲労限界状態

疲労限界状態は、構造物又は部材が繰返し荷重により疲労破壊を生ずる状態である。構造物又

は部材が破壊するという意味で終局限界状態に含めて考える場合もあるが、破壊が荷重強度でな

く、応力振幅や繰返し数で規定されるため、終局限界状態とは別に定義されている。

ｳ)限界状態設計法が具備すべき条件

限界状態設計法は、「いくつかの限界状態を設定し、設計時点における各種の不確定要因を設

計変量として考慮することにより、構造物又は部材が限界状態に達する確率を許容限度以下とす

るための設計体系」と定義できる。すなわち、限界状態設計法が具備すべき条件として、以下の

事項を挙げることかできる。

a.限界状態の定量的な定義

(2)で述べた各限界状態が、定量的及び明確に定義されていなければならない。例えば、構造物

又は部材の終局限界状態は、その状態における構造物又は部材の強度により、また使用限界状態

は、その状態で構造物又は部材が満足しなければならない変形量、ひび割れ幅等の条件により定

量的に定義される必要がある。

b.設計時点における不確定要因の合理的な取扱い

構造物の設計時点においては、以下のような種々の不確定要因が存在する。

(a)使用期間内に作用する外力の変動及び実際に作用する外力と設計荷重との差異

(b)材料強度のばらつき、断面寸法の誤差、材料試験結果を実構造物へ適用する際に含まれる不確

実さによる部材及び構造物の強度のばらつき

(c)施工精度のばらつき


225

(d)解析、設計計算における仮定、近似

これらの不確定要因を合理的に考慮することにより、構造物又は部材が限界状態に達する確率

を許容限度以下にすることが可能となる。

限界状態設計法には、設計時点における不確定要因を確率事象としてとらえ、確率論（信頼性

理論)により限界状態に達する確率を直接求めるものから、工学的判断により全く確定論的に設計

を行うものまで種々の方法がある。その中で、限界状態設計法に基づく設計基準類に一般的に採

用されている部分安全係数設計法は、荷重作用の変動及び材料強度のばらつきを統計データに基

づいて確率論的に扱い、他の不確定要因は部分安全係数と呼ばれる安全係数で考慮する方法であ

る。

ｴ)安全係数と修正係数

部材の断面力や断面耐力の計算を行う上で、荷重や部材、材料剛性さらに、部材寸法などのば

らつきや、構造解析の不確実性等について、「コンクリート標準示方書構造性能照査編」(2002

年、土木学会)に準じて考慮するものとする。

a.安全係数

(a)安全係数は、材料係数γm、荷重係数γf、構造解析係数γa、部材係数γb及び構造物係数γi

とする。

(b)材料係数γmは、材料強度の特性値からの望ましくない方向への変動、供試体と構造物との材料

特性の差異、材料特性が限界状態に及ぼす影響、材料特性の経時変化等を考慮して定めるものと

する。

(c)荷重係数γfは、荷重の特性値からの望ましくない方向への変動、荷重の算定方法の不確実性、

設計耐用期間内の荷重の変化、荷重特性が限界状態に及ぼす影響、環境作用の変動等を考慮して

定めるものとする。

(d)構造解析係数γaは、断面力算定時の構造解析の不確実性等を考慮して定めるものとする。構

造解析係数γaは、一般に1.0としてよい。

(e)部材係数γbは、部材耐力の計算上の不確実性、部材寸法のばらつきの影響、部材の重要度、

すなわち対象とする部材がある限界状態に達したときに、構造物全体に与える影響等を考慮して

定めるものとする。

部材係数γbは、断面耐力算定式に対応して、それぞれに定めるものとする。

(f)構造物係数γiは、構造物の重要度、限界状態に達したときの社会的影響等を考慮して定めるもの

とする。

構造物係数γiは、一般に1.0～1.2としてよい。

b.終局限界状態による安全性照査

部材断面の破壊を対象とする終局限界状態による安全性照査においては、荷重から設計断面力

を求める過程で荷重係数γfと構造解析係数γaの2つの安全係数を、また、材料強度から設計断面耐

力を求める過程で材料係数γmと部材係数γbの2つの安全係数を設定し、さらに設計断面力と設計断

面耐力を比較する段階で構造物係数γiを設定した。これらの安全係数は、その数値はともかく、概

念的には他の限界状態に対しても適用できる。性態照査の流れに対する安全係数を図-5.7.1に示

す。また、安全係数により配慮されている内容を表-5.7.4に、標準的な安全係数の値を表-5.7.5

に示す。


226

図-5.7.1 性能照査における安全係数(2012年制定コンクリート標準示方書より)

表-5.7.4 安全係数により配慮されている内容

配慮されている内容取扱う項目

断面耐力

１．材料強度のばらつき

(1) 材料実験データから判断できる部分

(2) 材料実験データから判断できない部分（材料実験データの不足・偏り、

品質管理程度、供試体と構造物との材料強度の差異、経時変化等による)

２．限界状態に及ぼす影響の度合

３．部材断面耐力の計算上の不確実性、部材寸法のばらつき、部材の重要度、

破壊性状

特牲値

f k(N/mm2) 材料係数γm

部材係数γb

断面力

１．荷重のばらつき

(1) 荷重の統計的データから判断できる部分

(2) 荷重の統計的データから判断できない部分（荷重の統計的データの不足・

偏り、設計耐用期間内の荷重の変化、荷重の算定方法の不確実性等による)

２．限界状態に及ぼす影響の度合

３．断面力等の算定時の構造解析の不確実性

荷重の特性値Fk

荷重係数γf

構造解析係数γa

構造物の重要度、限界状態に達したときの社会的経済的影響等構造物係数γi

表-5.7.5 標準的な安全係数の値(線形解析を行う場合、2012年制定コンクリート標準示方書より)

安全係数

要求性能(限界状態)

材料係数γm 部材係数

γb

構造解析係

γa

作用係数

γf

構造物係数

γi コンクリート

γc

鋼材

γs

安全性（断面破壊） 1.3 1.0または

1.05 1.1～1.3 1.0 1.0～1.2 1.0～1.2

安全性（疲労破壊） 1.3 1.05 1.0～1.3 1.0 1.0 1.0～1.1

使用性 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

c.修正係数

材料強度及び荷重に関して、特性値とは別の体系の規格値又は公称値が決まっている場合は、

これらの特性値は規格値又は公称値を修正係数によって変換する必要がある。

(a)修正係数は、材料修正係数ρm及び荷重修正係数ρfとする。

(b)材料修正係数ρmは、材料強度の特性値と規格値との相違を考慮して定めるものとする。

(c)荷重修正係数ρfは、荷重の特性値と規格値又は公称値との相違を考慮して、それぞれの限界

状態に応じて定めるものとする。

ｵ)地震動の評価

限界状態設計法では地震動の評価を定義していないことから、固有周期と構造物特性係数を考

慮する設計水平震度Khc2や応答変位法による速度応答スペクトルS'Vを別途算定して適用するものと

する。

a.固有周期と構造物特性係数を考慮する設計水平震度Khc2を用いる場合

地震時保有水平耐力法と同様に、構造物の塑性変形によるエネルギー吸収能力を考慮し、構造

物特性係数CS2を適切に決定して設計水平震度の標準値Khc2を低減させた設計水平震度Khc2を算

っ

っ


227

定する必要がある。ファームポンド及びポンプ場（吸込水槽)の場合、構造物部材の塑性変形能力

によるエネルギー減衰を考慮して、構造物特性係数CS2を用いて、設計水平震度を補正する。

b.速度応答スペクトルを用いる場合

地中構造物、例えば暗渠（ボックスカルバート)やポンプ場（吸込水槽)など地震時の挙動が地

盤変位に支配される場合は、速度応答スペクトルを用いる。速度応答スペクトルは「水道施設耐

震工法指針」のレベル2地震動に対する設計用速度応答スペクトルS'Vを採用する。

ｶ)照査

照査を行うには、以下に示す項目に留意して、設計地震力の下で部材に発生する断面力や変位

（曲率)を算定しなければならない。また、部材の断面耐力を求めるとともに、曲げモーメント－

曲率の関係式を求める必要がある。

a.設計水平震度を用いて、静的な計算を行う場合は、力学特性を線形とした線形モデルを用いて

もよい。ただし、この場合の剛性は降伏剛性とする。なお、断面力、変位はエネルギー一定則等、

適切な方法で求めなければならない。

b.不静定構造物の場合には、構造物全体系が崩壊しないことを確かめるために、崩壊機構を追跡

できる増分解析（プッシュオーバー解析)による非線形静的解析を実施するものとする。対象構

造物としては、ラーメン橋脚や杭基礎（複数杭）等がある。

レベル2地震動に対する耐震設計における照査内容については、第2章で述べたように、重要度

AA種の橋梁と頭首工については、「致命的な損傷を防止する」以外に「限定された損傷にとどめ

る」と定義される耐震性能を考慮する。一方、これ以外の重要度A種の構造物については、「致命

的な損傷を防止する」のレベルのみについて、検討することにしている。1996年制定の「コンクリ

ート標準示方書耐震設計編」において定義されている耐震性能レベルと照査内容は、表-5.7.6

のように対応している。

なお、耐震性能レベルと照査内容は、「コンクリート標準示方書耐震性能照査編」(2002)に

新たに定義されているが、本指針では他の示方書等との整合を図るため、1996年制定の「コンク

リート標準示方書耐震設計編」の規定を踏襲することとする。

表-5.7.6 限界状態設計法における耐震性能レベルと照査内容（レベル2地震動)

対象構造物* 耐震性能コンクリート標準示方書・耐震設計編（1996年制定)

耐震性能レベル照査内容

重要度A種の構造物

1.ファームポンド

2.暗渠

（ボックスカルバート)

3.ポンプ場

（吸込水槽)

致命的な損傷

を防止する。

耐震性能：致命的な損傷を防止す

る。

構造物全体系が崩壊しない。

部材の一部ぶ耐荷力を失っても、構

造系としては地震直後に作用してい

る荷重すなわち、構造物の質量、上

載荷重、土圧、水圧等に対し、抵抗

する余力を残していることが必要で

ある。

1.破壊モードの判定

2.塑性じん性率と応答塑性率

塑性じん性率を超える部材の塑性

ヒンジ部は次式を満足する必要が

ある。

Vyd/Vmu≧2

Vyd：曲げ降伏が想定される区間の

設計せん断力

Vmu：部材が曲げ耐力Muに達す

る時の、部材各断面のせん

断力

3.塑性化しても耐荷力を保持するこ

とが必要な部材については、「限

定された損傷にとどめる」に対す

る照査と同じ検討が必要。

（詳細は「5.7.3 限界状態設計法に

おける安全性の照査」参照)

＊重要度AA種の橋梁及び頭首工は、耐震性能の「限定された損傷にとどめる」について、地震時保有水平耐力法によっ

て照査を行う。


228


ⅰ）土木学会：2002年制定コンクリート標準示方書（構造性能照査編)（2002)

ⅱ）土木学会：コンクリート標準示方書（設計編)（1996)

ⅲ）鹿島建設土木設計本部：(土木設計の要点)耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

(2)限界状態設計法における安全性の照査

1) 鉄筋コンクリート構造物の各部材に生じる曲げモーメント、せん断力、軸方向力は、原則と

して線形理論により計算することとする。

2) レベル2地震動の破壊に対する安全性の照査は、「コンクリート標準示方書設計編」標準3

編2章に準じて行うものとする。

a.一般的な破壊に対する安全性の照査

レベル2地震動の破壊に対する安全性の照査は、式(5.7.2)により設計断面力Sdの設計断面耐力Rd

に対する比に、構造物係数γiを乗じた値が、1.0以下であることを確かめることにより行うものとす

る。

γiSd/Rd≦1.0（構造物係数γi＝1.0)

(a) 設計断面耐力Rdは、部材断面の耐力R(fd)を算定し、これを部材係数γbで除した値とする。

Rd＝R(fd)/γb ··························································································· (5.7.3)

部材係数γbは、表-5.7.4を参照。

(b) 設計断面力Sdは、断面力S(Fd)を算定し、これに構造解析係数γaを乗じた値を合計したものとす

る。

Sd＝ΣγaS(Fd)（構造解析係数γa＝1.0) ························ (5.7.4)

b.設計断面力の算定

設計断面力Sdは、構造計算により求めた曲げモーメントM及びせん断力Sに荷重係数γfと構造解析係

数γaを乗じて求める。

設計曲げモーメント Md＝γa・γf・M（N･mm) ···················· (5.7.5)

設計せん断力 Vd＝γa・γf・S（N） ························ (5.7.6)

ここに、Vd ：設計せん断力

ここで、荷重係数は設計荷重に乗じるべきであるが、本指針が対象とする荷重は全て荷重係数γf

が1.0であるため、曲げモーメント及びせん断力に乗じてよいものとする。

c.曲げモーメントに対する安全性の照査

(a)設計断面耐力

設計曲げ耐力Mud（単鉄筋長方形断面の場合)は、式(5.7.7)により算定するものとする。

bcd

ydsydsud /

b'f

fAdfAM

・・1.7

・・（N/mm2) ······················· (5.7.7)

ここに、 As ：引張鉄筋の断面積（mm2)

fyd ：鉄筋の設計引張降伏強度（fyk/γs)（N/mm2)

fyk ：鉄筋の引張降伏強度（SD295Aの場合、295N/mm2)

γs ：鋼材の材料係数＝1.0


229

d ：部材の有効高さ（mm)

f'cd ：コンクリートの設計圧縮強度（f'ck/γc)（N/mm2)

f'ck ：コンクリート設計基準強度（N/mm2)

γc ：コンクリートの材料係数＝1.3

γb ：部材係数＝1.15

b ：部材幅（mm)

(b)破壊に対する安全性の照査

破壊に対する安全性は、式(5.7.8)を満足することとする。

γi・Md/Mud≦1.0（構造物係数γi＝1.0) ··························· (5.7.8)

d.軸方向力に対する安全性の照査

(a)設計断面耐力

軸方向圧縮耐力は、以下の方法で算定する。

軸方向圧縮力を受ける部材においては、軸方向圧縮耐力の上限値N'oudは、帯鉄筋を使用する場

合は式(5.5.14)により、また、らせん鉄筋を使用する場合は、式(5.7.9)と式(5.7.10)のいずれか大

きい方により、それぞれ算定するものとする。

N'oud＝(0.85f'cdAc＋f'ydAst)/γb ··································· (5.7.9)

N'oud＝(0.85f'cdAe＋f'ydAst＋2.5fpydAspe)/γb ························· (5.7.10)

ここに、 Ac ：コンクリートの断面積（mm2）

Ae ：らせん鉄筋で囲まれたコンクリートの断面積（mm2）

Ast ：軸方向鉄筋の全断面積（mm2）

Aspe ：らせん鉄筋の換算断面積（＝πdspAsp/s）（mm2）

dsp ：らせん鉄筋で囲まれた断面の直径（mm）

Asp ：らせん鉄筋の断面積（mm2）

s ：らせん鉄筋のピッチ（mm）

f'cd ：コンクリートの設計圧縮強度（N/mm2）

f'yd ：軸方向鉄筋の設計圧縮降伏強度（N/mm2）

fpyd ：らせん鉄筋の設計引張降伏強度（N/mm2）

γb ：部材係数で、一般に1.3としてよい。



γi・N'd/N'oud≦1.0（構造物係数γi＝1.0) ··························· (5.7.11)

ここに、 N'd ：設計軸方向圧縮力（N）

e.せん断力に対する安全性の照査

(a)設計せん断耐力Vyd

Vyd＝Vcd＋Vsd ················································· (5.7.12)

ここに、Vcd ：せん断補強鋼材を用いない棒部材の設計せん断耐力(N)で、式

(5.7.13)による。


230

Vcd＝βd・βp・βn・fvcd・bw・d/γb ································ (5.7.13)

ここに、 βd＝ d/10004 ただし、βd>1.5となる場合は、1.5とする。

βp＝ wp1003 ただし、βp>1.5となる場合は、1.5とする。

pw＝As/(bw・d) As ：引張鋼材の断面積（mm2）

pw ：引張鋼材断面積の腹部断面積に対する比率

βn＝1＋M0/Md（N'd≧0の場合) ただし、βn＞2となる場合は2とする。

＝1＋2M0/Md（N'd＜0の場合) ただし、βn＜0となる場合は0とする。

Md ：設計曲げモーメント（N・mm）

M0 ：設計曲げモーメントMdに対する引張縁において、軸方向力によって

発生する応力を打消すのに必要な曲げモーメント（N・mm）

fVCd＝0.20 cd'f3 （N/mm2）

f'cd ：コンクリートの設計圧縮強度（N/mm2）

bw ：腹部の幅（mm）

d ：有効高さ（mm）

γb ：部材係数、一般に1.3としてよい。

Vsd ：せん断補強鋼材により受け持たれる設計せん断耐力(N)で、式

(5.7.14)による。

Vsd＝{Awfwyd(sinαs＋cosαs)/Ss}z/γb ··························· (5.7.14)

ここに、 Aw ：区間ssにおけるせん断補強筋の総断面積（mm2)

fwyd ：せん断補強筋の設計降伏強度（N/mm2)で、400N/mm2以下とする。

αs ：せん断補強筋が部材軸となす角度(°)

Ss ：せん断補強筋の配置間隔（mm）

z ：圧縮応力の合力の作用位置から引張鋼材図心までの距離(mm)、

一般に、d/1.15としてよい。

γb ：部材係数、一般に1.15としてよい。



γi・Vd/Vyd≦1.0（構造物係数γi＝1.0) ···························· (5.7.15)

ここに、 Vd ：設計せん断力（N） Vyd ：設計せん断耐力（N）


ⅰ）農林水産省構造改善局建設部：土地改良事業設計指針「ファームポンド」（1999)


231

5.8 各種構造物の重要度区分、耐震性能、耐震計算法の適用区分

表-5.8.1① 各種構造物の重要度

構造区分地上構造物（鉄筋コンクリート)

施設・構造種別 ①農道橋の橋脚


重要度 B種 A種

目標とする構造物

の耐震性能健全性を損なわない健全性を損なわない致命的な損傷を防止する

耐震設計で考慮す

る地震動レベル1 レベル1

レベル2

タイプⅠ（プレート境界型）

タイプⅡ（内陸直下型）

耐震設計法に用い

る設計水平震度及

び水平変位振幅の

算定式

Khg＝Cz・Khg0 Khg0は地盤種別が、Ｉ種、

Ⅱ種、Ⅲ種に対してそれ

ぞれ、0.16、0.20、0.24

とする。

Kh=Cz・Kh0 （固有周期Ｔと地盤種別から

Kh0を決定)

Khc＝Cz・Cs・Khc0 121 a/Cs

(固有周期Ｔと地盤種別から

Khc0を決定)


(固有周期を考慮しない)

震度法

(固有周期を考慮する) 地震時保有水平耐力法

照査法許容応力度法許容応力度法地震時保有水平耐力法

備考

(農道橋の例)

次の①～③のいずれかに該当する施設。

AA：①施設周辺の人命・財産やライフライン

への影響が極めて大きい施設。

②避難・救護活動への影響が極めて大

きい施設。

③地域の経済活動や生活機能への影響

が極めて大きい施設。

A ：基幹的農道で被災による影響が大きい

施設。

B ：小規模農道橋。

(水路橋・水管橋の例)

次の①～③のいずれかに該当する施設

A：①水利施設の大きさ

供給される用排水の中断又は減量が地域

の住民生活及び経済活動・生産活動に与え

る影響の度合い。


水路施設が被災することにより第三者へ

の被害で、特に人命・財産やライフライン

などへの影響。


水路組織が被災した場合に直ちに実施す

べき応急復旧・代替のための現場作業の難

易度。

B：同上

C：同上

※ 区分と判断する上での参考指標(例)は、

「2.3 施設の重要度区分」を参照。

＊ Cz：地域別補正係数、Kh：レベル1地震動の設計水平震度(震度法（固有周期を考慮する）)、Kh0：設計水平震度の標準値（震

度法(固有周期を考慮する)）、Khc：レベル2地震動の設計水平震度（地震時保有水平耐力法）、Khc0：レベル2地震動の設計水平

震度の標準値（地震時保有水平耐力法）、Cs：構造物特性補正係数、μa：許容塑性率


232

区分と耐震性能の適用区分

地上構造物（鉄筋コンクリート)

①農道橋の橋脚


AA種

健全性を損なわない限定された損傷にとどめる

レベル1

レベル2

タイプⅠ(プレート境界型)

タイプⅡ(内陸直下型)

Kh=Cz・Kh0

(固有周期Ｔと地盤種別からKh0を決定)

Khc＝Cz・Cs・Khc0

121 a/Cs

（固有周期Ｔと地盤種別からKhc0を決定）

震度法

（固有周期を考慮する) 地震時保有水平耐力法

許容応力度法地震時保有水平耐力法

重要度AA種及びA種は、レベル1、レベル2地震動（タイプⅠ及びタイプⅡの両者）を検証。

ただし、重要度AA種とA種の目標とする耐震性能は異なる。


233

表-5.8.1② 各種構造物の重要度

構造区分地上構造物(鉄筋コンクリート)

施設・構造種別 ③頭首工の堰柱

重要度 B種 A種

目標とする構造物の

耐震性能健全性を損なわない健全性を損なわない致命的な損傷を防止する

耐震設計で考慮する

地震動レベル1 レベル1

レベル2



耐震設計に用いる

設計水平震度及び水

平変位振幅の算定式

Kh=Cz・Kh0

(固有周期Ｔと地盤種別か

らKh0を決定)

Kh=Cz・Kh0

（固有周期Ｔと地盤種別から

Kh0を決定)


121 a/Cs

(固有周期Ｔと地盤種別から

Khc0を決定)


(固有周期を考慮する)

震度法

(固有周期を考慮する) 地震時保有水平耐力法

照査法許容応力度法許容応力度法地震時保有水平耐力法

備考

AA：次の①～③のいずれかに該当する施設。

①被災により治水上重大な影響を及ぼす施設。

②被災により利用上重大な影響を及ぼす施設。

③被災により災害リスク管理上重大な影響を及ぼす施設。

A：AA種、B種以外の施設。

B：地震による被災の可能性が小さく、また被災した場合でも治水上の影響が極めて小さい

と

考えられるもの

＊ Cz：地域別補正係数、Kh：レベル1地震動の設計水平震度(震度法（固有周期を考慮する）)、Kh0：設計水平震度の標準値（震

度法(固有周期を考慮する)）、Khc：レベル2地震動の設計水平震度（地震時保有水平耐力法）、Khc0：レベル2地震動の設計水平

震度の標準値（地震時保有水平耐力法）、Cs：構造物特性補正係数、μa：許容塑性率


234


地上構造物（鉄筋コンクリート)

③頭首工の堰柱

AA種


レベル1

レベル2



Kh=Cz・Kh0 (固有周期Ｔと地盤種別からKh0を決定)


121 a/Cs

（固有周期Ｔと地盤種別からKhc0を決定）

震度法

（固有周期を考慮する）地震時保有水平耐力法


重要度AA種及びA種は、レベル1、レベル2地震動（タイプＩ及びタイプⅡの両者)を検証。

ただし、重要度AA種とA種の目標とする耐震性能は異なる。


235

表-5.8.1③ 各種構造物の重要度

構造区分地上構造物（鉄筋コンクリート)

施設・構造種別 ④擁壁 ⑤開水路（水路擁壁含む）

重要度 B種 A種 B種 A種


耐震性能健全性を損なわない

致命的な損傷

を防止する (健全性を損なわない)

健全性を損なわない致命的な損傷

を防止する (健全性を損なわない)


地震動レベル1 レベル2 レベル1 レベル2

耐震設計に用いる設

計水平震度及び水平

変位振幅の算定式

Khg＝Cz・Khg0

Khg0は地盤種別がＩ

種、Ⅱ種、Ⅲ種に対し

てそれぞれ、0.12、

0.15、0.18とする。

Khg＝Cz・Khg0




0.20、0.24とする。

Khg＝Cz・Khg0




0.15、0.18とする。

Khg＝Cz・Khg0




0.20、0.24とする。


(固有周期を考慮しない）

震度法 (固有周期を考慮しない)



照査法許容応力度法限界状態設計法 (許容応力度法)

許容応力度法限界状態設計法 (許容応力度法)

備考

A：次の①～③のいずれかに該当する施設


供給される用排水の中断又は減量が地域の住民生活及び経済活動・生産活動に与える

影響の度合い。


水路施設が被災することにより第三者への被害で、特に人命・財産やライフラインな

どへの影響。


水路組織が被災した場合に直ちに実施すべき応急復旧・代替のための現場作業の難

易度。

B：同上

C：同上

※区分と判断する上での参考指標(例)は、「2.3 施設の重要度区分」を参照。

＊ Khg：地盤面における設計水平震度（震度法（固有周期を考慮しない））、Khg0：地盤面における設計水平震度の標準値（震度法（固

有周期を考慮しない））、Cz：地域別補正係数


236


地上構造物(鉄筋コンクリート)


PC構造 RC構造

A種、B種 B種

健全性を損なわない致命的な損傷を防止する健全性を損なわない

レベル1

レベル2

〔タイプＩ

(プレート境界型)〕

レベル1

Kh=Cz・Kh0

(固有周期ＴからKh0を決定)

Khc2＝Cz・Cs2・Khc20

Cs2は0.45を標準とする。

Khg＝Cz・Khg0

Khg0は地盤種別がⅠ種、Ⅱ種、Ⅲ種に対してそれぞれ

0.16、0.20、0.24とする。ただし、Ⅰ種地盤上に地上式

として設置する逆Ｔ擁壁式のKhg0は、hがh≦5.0ｍ、5.0

＜h≦7.0ｍ、7.0＜h≦9.0ｍに対して、それぞれ0.16、

0.18、0.20とする。

震度法

(固有周期を考慮する)

震度法

(固有周期と構造物特性係数を考

慮する)

震度法


許容応力度法限界状態設計法許容応力度法

A：次の①～③のいずれかに該当する施設。

①施設周辺の人命・財産やライフラインへの影響が

極めて大きい施設。

②避難・救護活動への影響が極めて大きい施設。

③地域の経済活動や生活機能への影響が極めて大き

い施設。

B： ―

C：被災による影響が少ない施設。

B：被災による影響が大きい施設

C：被災による影響が大きい施設

＊ Kh：レベル1地震動の設計水平震度(震度法(固有周期を考慮する))、Kh0：設計水平震度の標準値（震度法(固有周期を考慮する)）、

Khc2：レベル2地震動の設計水平震度((震度法(固有周期と構造物特性係数を考慮する))、Khc20：レベル2地震動の設計水平震度の標

準値（震度法(固有周期と構造物特性係数を考慮する)）、Cs2：構造物特性係数


237

表-5.8.1④ 各種構造物の重要度

構造区分地上構造物(鉄筋コンクリート) 地上構造物

(盛土)

施設・構造種別 ⑥ファームポンド

⑦ため池 PC構造

重要度 A種 AA種、A種、B種


耐震性能健全性を損なわない

致命的な損傷を防止

する健全性を損なわない


地震動レベル1

レベル2

〔タイプⅠ(プレート境

界型)〕

レベル1




Khg＝Cz・Khg0

Khg0は地盤種別がⅠ


て、それぞれ0.16、

0.20、0.24とする。た

だし、Ⅰ種地盤上に地

上式として設置する

逆Ｔ擁壁式のKhg0は、

hがh≦5.Oｍ、5.0＜h≦7.Oｍ、7.0＜h≦9.O

ｍに対して、それぞれ

0.16、0.18、0.20とす

る。


Cs2は0.45を標準とす

る。

Khc20は地盤種別にか

かわらず

0.7とする。

設計水平震度の基準



震度法 (固有周期と構造物特性

係数を考慮する)

震度法


照査法許容応力度法限界状態設計法円弧すべり法

備考

A：次の①～③のいずれかに該当する施設。

①施設周辺の人命・財産やライフライン

への影響が極めて大きい施設。

②避難・救護活動への影響が極めて大き

い施設。

③地域の経済活動や生活機能への影響が

極めて大きい施設。

AA：次の①又は②のいずれかに該当する施設

①堤体下流に主要道路や鉄道、住宅地

等があり、施設周辺の人命・財産やラ

イフラインへの影響が極めて大きい

施設

②地域防災計画によって避難路に指定

されている道路に隣接するなど、避

難・救護活動への影響が極めて大きい

施設

A：被災による影響が極めて大きい施設

B：AA種、A種以外の施設

＊ Khg：地盤面における設計水平震度（震度法（固有周期を考慮しない））、Khg0：地盤面における設計水平震度の標準値（震度法（固

有周期を考慮しない））、Khc2：レベル2地震動の設計水平震度（震度法（固有周期と構造物特性係数を考慮する））、Khc20：レベル2

地震動の設計水平震度の標準値（震度法(固有周期と構造物特性係数を考慮する)）、Cz：地域別補正係数、Cs2：構造物特性係数

地域

区分均一型その他

強震帯 0.15 0.15

中震帯 0.15 0.12

弱震帯 0.12 0.10


238


地中構造物

⑧パイプライン ⑨暗渠

(ボックスカルバート)

B種 A種 B種

健全性を損なわない健全性を損なわない致命的な損傷を防止する健全性を損なわない

レベル1 レベル1 レベル2

〔タイプⅡ(内陸直下型)〕レベル1

地盤変位振幅

2Hcos'

212

zKTSU hGvh

・・

地盤変位振幅

2Hcos'

212

zKTSU hGvh

・・

地盤変位振幅

2Hcos

22

zTSU Gvh

・・

地盤変位振幅

2Hcos'

212

zKTSU hGvh

・・

・躯体慣性力等を求める設

計水平震度

Kh1＝Cz・Kh10、

K’h1＝Cz・K’h10

Kh10は地盤種別のⅠ種、

Ⅱ種、Ⅲ種に対して、それ

ぞれ0.16、0.20、0.24とす

る。

K’h10は0.15とする。

応答変位法応答変位法応答変位法応答変位法及び震度法


応答変位法

・管体応力、ひずみの照査

・継手伸縮量

・継手屈曲角度

応答変位法


・継手伸縮量


応答変位法


・継手伸縮量


許容応力度法

「一体構造」

・管体応力、ひずみ

「継手構造」

・管体応力、ひずみ

・継手伸縮量



B：②被災による二次災害

危険度

C：③応急復旧の難易度

A: 次の①～③のいずれかに該当する施設

① 利水施設としての規模

（供給される用水の中断又は減量が地域の生活機能

及び経済活動・生産活動に与える影響の度合い。）

② 被災による二次災害危険度

（パイプライン施設が被災することによる第三者

への被害で、特に人命・財産やライフラインなどへ

の影響を判断する。）


（パイプライン施設が被災した場合に直ちに実施

すべき応急復旧のための現場作業の難易度）


B：②被災による二次災害

危険度

C：③応急復旧の難易度

＊ Uh：地盤変位振幅、SV：レベル1地震動の速度応答スペクトル、TG：地盤の特性値、H：表層地盤の厚さ、z：地表面からの深さ、

S'V：レベル2地震動の速度応答スペクトル、Kh1：レベル1地震動の地表面における設計水平震度（震度法(固有周期を考慮しない))、

Kh10：レベル1地震動の地表面における設計水平震度の標準値（震度法(固有周期を考慮しない))、K'h1：レベル1地震動の基盤面に

おける設計水平震度（震度法(固有周期を考慮しない))、K'h10：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度の標準値（震度法(固


239

有周期を考慮しない)）

表-5.8.1⑤ 各種構造物の重要度

構造区分地中構造物

施設・構造種別 ⑨暗渠(ボックスカルバート) ⑩杭基礎

重要度 A種 B種、C種


耐震性能健全性を損なわない致命的な損傷を防止する健全性を損なわない


地震動レベル1

レベル2

(タイプⅡ(内陸直下型)）レベル1




地盤変位振幅

2Hcos'

212

zKTSU hGvh

・・

・躯体慣性力等設計水平震

度

Kh1＝Cz・Kh10、K’h1＝Cz・K’h10

は地盤種別のＩ種、Ⅱ種、

Ⅲ種に対して、それぞれ

0.16、0.20、0.24とする。

K’h10は0.15とする。

地盤変位振幅

2Hcos

22

zTSU Gvh

・・

・躯体慣性力等を求める設

計水平震度

Kh2は地盤種別がＩ種、Ⅱ種、

Ⅲ種に対し、それぞれ0.6～

0.7、0.7～0.8、0.4～0.6と

する。

K’h20は地盤種別にかかわら

ず0.4～0.5とする。

杭頭軸方向反力≦許容支持力

変位≦許容変位

許容支持力算出の安全率nは支持

杭、摩擦杭でそれぞれ、2、3とする。

許容変位は上部構造及び下部構造

から決まる変位を考慮する。

他の震度法(固有周期を考慮しな

い)も同じにする。

耐震計算法応答変位法及び震度法


応答変位法及び震度法


震度法


固有周期を考慮する

部材の構造

計算・照査許容応力度法限界状態設計法許容応力度法

備考

A: 次の①～③のいずれかに該当する施設

① 利水施設としての規模

（供給される用水の中断又は減量が地域の生活機能

及び経済活動・生産活動に与える影響の度合い。）

② 被災による二次災害危険度

（パイプライン施設が被災することによる第三者

への被害で、特に人命・財産やライフラインなどへ

の影響を判断する。）


（パイプライン施設が被災した場合に直ちに実施

すべき応急復旧のための現場作業の難易度）

B：上部構造物の重要度がB種である

施設。

C：上部構造物の重要度がC種である

施設。

WWWRn

R ssUa

ここに、

Ra：杭頭における杭の軸方向

許容押込み支持力(kN)

n ：安全率

(以下略)

＊ Uh：地盤変位振幅、SV：レベル1地震動の速度応答スペクトル、TG：地盤の特性値、H：表層地盤の厚さ、z：地表面からの深さ、

S’V：レベル2地震動の速度応答スペクトル、Kh1：レベル１地震動の地表面における設計水平震度（震度法(固有周期を考慮しな

い)）、Kh10：レベル1地震動の地表面における設計水平震度の標準値（震度法(固有周期を考慮しない)）、K’h1：レベル1地震動の

基盤面における設計水平震度（震度法(固有周期を考慮しない)）、K’h10：レベル1地震動の基盤面における設計水平震度の標準値（震

度法(固有周期を考慮しない)）、Kh2：レベル2地震動の地表面における設計水平震度（震度法(固有周期を考慮しない)）、K’h2：


240

レベル2地震動の基盤面における設計水平震度（震度法(固有周期を考慮しない)）、Cz：地域別補正係数


241


地中構造物

⑩杭基礎

AA種


レベル1

レベル2

タイプＩ(プレート境界型) タイプⅡ(内陸直下型)

杭頭軸方向反力≦許容支持力

変位≦許容変位

許容支持力算出の安全率nは支持杭、摩擦杭で、それ

ぞれ2、3とする。許容変位

は上部構造及び下部構造か

ら決まる変位を考慮する。

他の震度法(固有周期を考

慮しない)も同じにする。

(図-6.9.12①、

6.9.12②参照)

(基礎の照査)

・基礎の照査に用いる設計

水平震度

W

PcK u

dFhp

橋脚の終局水平耐力に

大きな余裕があるか否

かの検討

・基礎の耐力が橋脚耐力に

比べて小さい場合におい

て、基礎諸元の見直し要

否の判定で用いる。


121 a/Cs

(基礎の応答塑性率の照査)

・基礎の応答塑性率の照査

用設計水平震度

KhcF=cD・Cz・Ｋhc0 /K/ hcFFr 121

42 ≦hyFK

・許容塑性率は4を目安と

する。

震度法


固有周期を考慮する



WWWRn

R ssUa

ここに、

Ra：杭頭における杭の軸方

向許容押込み支持力

(kN)

n ：安全率

(以下略)

AA：上部構造物の重要度がAA種及びA種である施設。

＊ Khp：基礎の照査に用いる設計水平震度(地震時保有水平耐力法)、CdF：基礎の照査に用いる設計水平震度の補正係数(地震時保

有水平耐力法)、Pu：基礎が支持する橋脚の終局水平耐力、W：等価重量

Khc0：レベル2地震動の設計水平震度の標準値(地震時保有水平耐力法)、μFr：基礎の応答塑性率、KhcF：基礎の塑性化を考慮する場

合の設計水平震度(地震時保有水平耐力法)、KhyF：基礎の降伏に達する時の水平震度、CD：減衰定数別補正係数


242

表-5.8.1⑥ 各種構造物の重要度区分と耐震性能の適用区分

構造区分地中構造物

施設・構造種別 ⑪ポンプ場(吸込、吐出し水槽)

重要度 B種 A種


耐震性能健全性を損なわない健全性を損なわない致命的な損傷を防止する


地震動レベル1 レベル1

レベル2

〔タイプＩ(プレート境界型)〕




Khg＝Cz・Khg0

Khg0は地盤種別がＩ種、Ⅱ

種、Ⅲ種に対して、それぞ

れ0.16、0.20、0.24とする。

Khg＝Cz・Khg0

Khg0は地盤種別がＩ種、Ⅱ種、

Ⅲ種に対して、それぞれ0.16、

0.20、0.24とする。


Cs2は0.45を標準とする。Khc20

は地盤種別にかかわらず0.7と

する。（ただし、タイプⅡ(プレ

ート境界型)を考慮する場合は

Khc20=0.80を用いる。）

地盤変位振幅

2Hcos

22

zTSU Gvh

・・



震度法


震度法(固有周期と構造物特

性係数を考慮する)又は応答

変位法

部材の構造

計算・照査許容応力度法許容応力度法限界状態設計法

備考

建屋と上下一体となる場合、

又は、地表面からの突出部分

が5mを超える場合。

A：B種に該当し、かつ次の①又は②のいずれかに該当するもの。

①ポンプ揚の災害により、地域住民の人命・財産やライフラ

インに重大な影響を及ぼす。

②施設の復旧が困難で、被災により地域の経済活動や生活機

能に重大な影響を及ぼす。

＊1 ポンプ場の建屋は「建築基準法」により耐震設計を行うものとする。

＊2 Khg：地盤面における設計水平震度(震度法(固有周期を考慮しない))、Khg0：地盤面における設計水平震度の標準値(震度法(固有

周期を考慮しない))、Cz：地域別補正係数、Uh：地盤変位振幅、SV：レベル1地震動の速度応答スペクトル、TG：地盤の特性値、H：

表層地盤の厚さ、z：地表面からの深さ、S'V：レベル2地震動の速度応答スペクトル


243

[参考：本施設で対象とする施設に関する耐震設計のフロー]

図-5.8参1 本施設で対象とする施設に関する耐震設計のフロー(1/10)


244



245



246



247



248



249



250



251



252



252


6.1 液状化一般

液状化及び流動化が生じると想定される場合は、施設への影響を適切に判定し耐震設計に取

り入れなければならない。

[解説]

既往の震災事例によれば、ごく軟弱な粘性土層及びシルト質土層に生じる地震時の強度の低下

と、飽和砂質土層に生じる液状化及びこれに伴う地盤の流動化は、橋梁等構造物の耐震性に大き

な影響を与えるため、これらについて地震時の安定性を判定することを規定した。

なお、各構造物への液状化の影響については、基本的にレベル２地震動に対する液状化判定結

果に基づいて、「4.2.4 耐震設計上の地盤面」の内容に準じて考慮するが、液状化判定に用いる

設計水平震度や対応方針については、各構造物の設計基準の内容に準拠するものとし、本指針で

は、「6.6 各構造物に適用する液状化検討法」において横断的に述べる。

6.2 水平地盤における液状化判定

液状化判定として、現在用いられている地盤の液状化判定法には、以下に示す3種類がある。

設計レベルや構造物の規模・重要性に応じて、いずれかの方法で検討する必要がある。原則

として(1)の方法によるものとする。

(1)一般の土質調査・試験結果を基にした簡易な判定法

(2)FL値や室内液状化試験結果を用いて、静的または動的解析を行う詳細な判定法

(3)模型振動台実験や原位置液状化試験を行う判定法

[解説]

これらの中で、設計時によく用いられている判定法は(1)及び(2)である。特に、(1)は簡単に液状

化判定ができ、精度もかなり高く、さらに必要な調査も標準貫入試験などのごく一般的なもので

済むため、多くの基準類に取り入れられている。

また、(2)は(1)よりもさらに精度よく判定できるが、特別な試験・解析が必要になるため、時間

も費用もかかる。このため、構造物の重要性が高いなどの理由から、より詳細な判定が必要な場

合にのみ行われることが多い。ただし、数値計算ツールの発展と普及により、一次元地盤応答解

析（全応力解析）については比較的容易に行える環境が整ってきたことから、(1)の簡易判定法に

おいても同解析により地震時せん断応力を求めてもよい。

ここでは、(1)について述べ、(2)については、「6.3 液状化の詳細な検討方法」に示す。なお、

(3)については設計時に用いられることは少ないため、ここでは示していない。

(1)の簡易判定法に関する検討の流れを図-6.2.1に示す。


253

図-6.2.1 液状化判定フロー図

※1 このほか、パイプラインの埋戻し土については、土地改良事業計画設計基準設計「パイプライン」(平成21年)

において、地下水位、埋設深度、周辺地盤の条件による液状化判定の考え方が示されている。詳細は、同設計基

準「9.6.6 液状化の判定」を参照されたい。

(1)簡易判定法

簡易判定法で最も一般的な方法は、標準貫入試験結果から得られるN値を用いる方法である。

その中でも主な方法は、「粒度とN値による方法」と、「FL値法」の2種類である。

また、FL値を深さ方向に重み付けして積分した値である「液状化指数（PL値)によって判定する

方法」もある。

ｱ)粒度とN値による方法

粒度とN値による方法は、粒度による判定を行い、次に等価N値と等価加速度による予測・

判定を行う方法で、図-6.2.3にそのフロー図を示す。

等価N値は各土層のN値を有効上載圧力が65kN/m2の場合の同一の相対密度等の土層のN値

に換算したものをいい、図-6.2.2に関係を図示する。等価加速度は地盤の地震応答計算により求

まる最大せん断応力を用いて各土層について算出する。

図-6.2.2 等価N値算定用チャート

（直線は、相対密度等が一定の場合のN値と有効上載圧力の関係を表す)

液状化する液状化しない

簡易判定法※1

・粒度と N 値による方法

・FL値法

・PL値法

詳細な判定法

・全応力解析・有効応力解析

より詳細な検討が必要

対策工なし対策工の検討

液状化する液状化しない PL 値マップの作成

広域の液状化危険度評価

PL 値の利用例


254

図-6.2.3 港湾施設の技術上の基準の方法による液状化判定法

ｲ)FL値法

FL値法は、まず地盤内のある深さの液状化強度比（せん断応力で表した液状化強度と有効拘

束圧の比)Rを、N値や粒径等から求める。次に、その土に地震時に加わる繰返しせん断応力

比Lを地表最大加速度などから推定して、両者の比をとって液状化に対する抵抗率（又は安全率と

も呼ぶ)FLを次式で求める。

max

max

L

L

R

L

RF

············································· (6.2.1)

ここに、 R、Rmax：液状化強度比

L、Lmax：繰返しせん断応力比

算定の結果、FL≦1であれば液状化の可能性があり、FL＞1であれば可能性が小さいと判断する。

なお、ここでmaxと記す場合には、地震荷重のもとでの液状化強度比と繰返しせん断応力比を、

記さない場合には一様振幅荷重のもとでの意味を表している。図-6.2.4に、FL値法の基本的な

フロー図を示す。

必要な土質定数・N 値・均等係数 Uc ・粒度分布図・土の単位体積重量γt(kN/m3) ・細粒分含有率 FC(％) ・地下水位

等価 N 値の算定 (N)65＝

(N)65 ：等価 N 値 N ：土層の N 値 σ'V ：土層の有効上載圧

N-0.019(σ'V-65)

0.0041(σ'V-65)+1

等価加速度の算定

αeq＝0.7× ×g

αeq ：等価加速度 τmax ：最大せん断応力（地盤応答解析による）σ'V ：有効上載圧力 g ：重力加速度

τmax

σ'V

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

・細粒分を多く含む場合の N 値

の補正と予測・判定

細粒分(粒径が 75μｍ以下の成

分)を 5％以上含むものについ

ては、等価 N 値補正を行い、補

正後の等価N値を用いて対象土

層が左図に示したⅠ～Ⅳのどの

範囲にあるかを判定する。

液状化する液状化する可能性が大きい液状化しない液状化しない可能性が大きい


255

「道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」におけるFL値法による判定フロー図を、図-6.2.5に示す。

図-6.2.4 FL値法による液状化判定法

土質調査必要な土質定数の収集・N 値・液性限界、塑性限界・単位体積重量・粒度分布等

液状化対象層の判定・細粒分含有率・平均粒径等

FL≦1 FL＞1


FL 値の算出

液状化強度比の算出 Rmax

繰返しせん断力比の算出 ※ Lmax

※最大せん断応力 Lmax は、一次元

地盤応答解析によって求めて

もよい。


256

図-6.2.5 道路橋示方書（平成14年3月）の方法による液状化判定法

地震時せん断応力比 L L＝γdKhgσV/σ'V

γd＝1.0－0.015x

σV＝γt1hw＋γt2(x－hw）

σ'V＝γt1hw＋γ't2(x－hw）

Khg＝Cz・Khg0

Khg：地震時保有水平耐力法に用いる設

計震度

動的せん断強度比 RL＝

〈砂質土〉

Na＝C1・N1＋C2

N1＝170N/(σ'V＋70)

1 (0％≦FC＜10％)

C1＝ (FC＋40)/50(10％≦FC＜60％)

FC/20－1 (60％≦FC) C2＝〈礫質土〉 Na＝{1－0.36log10(D50/2}×N1

0.0882 Na/1.7 (Na＜14)

0.0882 Na/1.7+1.6×10-6×(Na－14)4.5 (Na≧14)

0 (0％≦FC＜10％)

(FC－10)/18(10％≦FC)

ここに、

RL ：繰返し三軸圧縮強度比

N ：標準貫入試験から得られる N 値

N1 ：有効上載圧 100kN/m2 相当に換

算した N 値

Na ：粒度の影響を考慮した補正 N 値

C1,C2 ：細粒分含有率による N 値の補正

係数

FC ：細粒分含有率(％)(粒径 75μm 以

下の土粒子の通過質量百分率)

D50 ：平均粒径(㎜)

必要な土質定数

・N 値

・細粒分含有率 FC（％）

・平均粒径 D50(mm)、10％粒径 D10(mm)

・塑性指数 Ip

・土の単位体積重量γt(kN/m3）

・地下水位

液状化対象層

・沖積層

・地下水位が現地盤面から 10m 以内

・現地盤面から 20m 以内

・FC≦35％あるいは Ip≦15

・D50≦10mm かつ D10≦1mm

FL 値の算出 FL＝R/L R＝CwRL ＜タイプⅠ地震動＞ Cw＝1.0 ＜タイプⅡ地震動＞ 1.0 (RL≦0.1） Cw＝ 3.3RL＋0.67(0.1＜RL≦0.4) 2.0 (0.4＜RL)


FL≦１ FL＞１

ここに、

FL ：液状化に対する抵抗率

Ｒ：動的せん断強度比

Ｌ：地震時せん断応力比

CW ：地震動特性による補正係数

RL ：繰返し三軸圧縮強度比

γd ：地震時せん断応力比の深さ方向の

低減係数

Khg ：レベル 2 地震動の地盤面における設計

水平震度

σV ：全上載圧(kN/ｍ2)

σ'V ：有効上載圧(kN/ｍ2)

x ：地表面からの深さ(ｍ)

γt1 ：地下水位面より浅い位置での土の単位

体積重量(kN/ｍ3)

γt2 ：地下水位面より深い位置での土の単位

体積重量(kN/ｍ3)

γ't2 ：地下水位面より深い位置での土の有効

単位体積重量(kN/ｍ3)

hＷ：地下水位の深さ(ｍ)


257

[参考] FL値法による液状化判定の例

ここで、FL値法を用いて実際に液状化判定をしてみると、以下のとおりとなる。

a.解析条件

対象地盤の液状化判定用の諸定数を、図-参6.2.1に示す。

例として、タイプⅠ地震動の場合で、計算深度x=4.5mの地点について求める。

b.上載圧の算出

σV＝γt1・hＷ＋γt2(x－hW) hW＝0より、xは3mと1.5mに分けて計算する。

σV＝γt2・x＝18×3＋19×1.5＝82.5kN/m2 σ'V＝γ't1・hW＋γ't2(x－hW)

σVと同様に、

σ'V＝γ't2・x＝8×3＋9×1.5＝37.5kN/m2

図-参6.2.1 液状化判定用の諸定数

c.動的せん断強度比Rの算出

以下に基本式を示す。

R＝CWRL

RL＝

ここで、砂質土の場合

Na＝C1・N1＋C2

0.0882 Na/1.7 (Na＜14)

0.0882 Na/1.7+1.6×10-6・(Na－14)4.5 (14≦Na)


258

N1＝170N/(σ'V＋70)

1 (0％≦FC＜10％)

C1＝ (FC＋40)/50(10％≦FC＜60％)

FC/20－1 (60％≦FC)

C2＝

FC＝20％より（震度x＝4.5mにおいて）

C1＝(20＋40)/50＝1.2

N1＝170×4/(37.5＋70)＝6.33

C2＝(20－10)/18＝0.56

Na＝1.2×6.33＋0.56＝8.156

RL＝0.0882 8.156/1.7＝0.193

よって、R ＝1.0×0.193＝0.193

d.地震時せん断応力比Lの算出

Lを算出する基本式を、以下に示す。

L＝γd・Khg・σV/σ'V

γd＝1.0－0.015x

Khg＝Cz・Khg0（ただし0.3を下回る場合は0.3）

Ｂ地域 Cz＝0.85 Ⅱ種地盤 Khg0＝0.35

よって、Khg＝0.85×0.35＝0.30

いま、計算震度4.5mに対し、

γd＝1.0－0.015×4.5＝0.933

よって、L ＝0.933×0.30×82.5/37.5＝0.616

e．FL値の算出

0.310.616

0.193

L

RFL

同様にして各層で求めた結果を、図-6.2参1に示す。これによると、表層より14mの範囲は

FL＜1となり、液状化するという結果になる。

ｳ)液状化指数（PL値）によって判定する方法

液状化指数PL 値は、地盤の液状化の激しさの程度を表す指数で、岩崎ら（岩崎ら、1980）に

より以下のように定義されている。

dxxWFP LL 20

01 ただし、FL≧1.0のときは、FL=0とする。

0 (0％≦FC＜10％)

(FC－10)/18(10％≦FC)


259

ここに、 PL ：液状化指数

W(x) ：深さ方向重み関数 W(x) = 10－0.5 x

X ：地表面からの深さ (m)

PL 値による液状化危険度判定区分（岩崎ら、1980）は以下のとおりである。

PL ＞15 ：液状化の危険性が極めて高い。液状化に関する詳細な調査と液状化

対策は不可避。

5＜PL ≦15 ：液状化の危険性が高い。重要な構造物に対して、より詳細な調査が

必要。液状化対策が一般に必要。

0＜PL ≦ 5 ：液状化の危険度は低い。特に重要な構造物の設計に際しては、より

詳細な調査が必要。

PL ＝ 0 ：液状化の危険性はかなり低い。液状化に関する詳細な調査は一般に

不要。

PL値は、地盤のある深さの液状化のしやすさを表すFL値とは異なり、地盤の総合的な液状化の

激しさを表す指数であることから、中央防災会議や地域防災計画等による液状化危険度マップ等

に用いられる。土地改良施設に対しては、線上構造物における液状化危険箇所の評価等に活用さ

れる。また、設計時の流動力の算定の際に用いられる。


260

6.3 液状化の詳細な検討方法

液状化による構造物への影響をより詳細に検討する必要性がある場合には、地盤応答解析等

による詳細な予測方法の適用を検討する。

[解説]

より詳細な液状化の検討方法として、地震応答解析等による方法を以下に示す。

地震応答解析を用いる詳細な予測方法は、表-6.2.1に示す、全応力解析法と有効応力解析法と

に大別される。近年は地盤の透水性を考慮し、過剰間隙水圧の消散まで考慮した表中の解析法（D）

が実際の場に適用されるようになった。

表-6.2.1 詳細な予測方法の種類と適用性

予測法の種類

予測法の特徴

備考有効応力と土の応力－ひずみ関係

過剰間隙水圧

消散（透水)

全応力

解析

(A)

地盤の透水を

考慮しない方

法

過剰間隙水圧の上昇、消散による有効応

力の変化にかかわらず、土の応力－ひず

み関係は一定である。したがって、地震

応答解析と液状化解析とは別々に行われ

る。

考慮しない。理論的には有効応力解析に劣

るが、手軽で運用実績も多い。

(B) 地盤の透水を

考慮する方法考慮する。

間接液状化や排水工法の効果

を確かめるときに有効なた

め、そのような場合に用いら

れている。運用実績はあまり

多くない。

有効応力

解析

(C) 地盤の透水を

考慮しない方

法

過剰間隙水圧の上昇、消散による有効応

力の変化に応じて土の応力－ひずみ関係

を時々刻々と変化させる。したがって、

地震応答解析に液状化解析も含まれる。

考慮しない。

手間は(D)と大差ないが、(D)

の方がより精度の高い結果が

得られるので、ほとんど用い

られていない。

(D) 地盤の透水を

考慮する方法考慮する。

理論的に最も優れた方法であ

る。実際の場への適用が多く

なっている。

表-6.2.2及び表-6.2.3に、最近、実際の場に適用されている4種類の液状化解析法（動的解析法

及び静的解析法)を示す。

「有限要素法に基づく動的解析法」は地震動を入力して、過剰間隙水圧の発生、土の強度・剛

性低下をFEM動的応答解析により行うものである。FL値法と異なり、地震動の特性（振幅、周波

数、継続時間など)、土の力学特性や地層構成が地盤の状態（加速度分布、応力、ひずみ等)に

及ぼす影響が考慮される。

また、「有限要素法に基づく静的解析法」は、FLと細粒含有率FCから液状化後の剛性低下

率を求める。完全液状化しない非液状化層の剛性低下も可能である。比較的簡便であるが、地震

動の特性は反映されない。

その他、「流体力学に基づく永久変形解析法」などがある。これは、液状化層を粘性流体、非

液状化層を弾性体として解析する。取扱いは上記の手法と比較して簡便である。


261

表-6.2.2 各種変形解析手法の種類と特徴

項目

有限要素法に基づく動的解析法

有限要素法に基づく静的解析法地盤の透水を

考慮する方法地盤の透水を

考慮しない方法

入力地震動

～

過剰間隙水圧

の発生

～

土の強度・剛性

の低下

・解析底面において入力地震動を設定する。小さな

時間ステップごとに変位や土の応力、過剰間隙水

圧、ひずみ、強度、剛性などが地盤内の全ての地

点において求まる。

〈長所〉

・地表面震度から求まる地盤内のせん断応力 L と土

の液状化抵抗 R の比から簡便に液状化の程度を予

測する液状化判定法(FL 値法)とは異なり、地震動

の特性(振幅、周波数、継続時間など)、土の力学

特性や地層構成が地盤の状態（加速度分布、応力、

ひずみ)等に及ぼす影響が考慮される。

〈短所・課題〉

・工学的基盤面又は地盤剛性が急増する地層までを

解析領域とするのが望ましいが、明確な基盤層な

どがない場合には注意が必要。どこまでの層を解

析領域とするかによって、地盤内の加速度分布、

ひいては堤防沈下量にある程度の違いが生じる。

・液状化判定によって地盤内のFL値の分布を求

め、液状化すると判定された土については、

FL値と細粒分含有率から液状化後の低下した

剛性を求める。非液状化層の剛性も低下させ

る。

〈長所〉

･簡便である。

・FL値に応じて土の剛性を徐々に低下させてお

り、FL＜1.0で強度を一律に0とする、Δu法と

比較して実際の土の特性を反映している。


・地震動の特性が考慮されない。

・剛性低下率の設定法が明確になっていない。

盛土の沈下

・地震中に生じる土の強度・剛性の低下及び地盤に

作用する地震慣性力による地盤の変形が計算され

る。


・微小変形の仮定をしているため、堤防の沈下量が

大きいほど沈下量を過大に評価することになる。

実際の堤防は、最大でも堤体高さのおよそ7割程度

までしか沈下しないが、この手法によると沈下量

はいくらでも大きくなり得る。この問題を解決す

るために有限変形理論に基づくプログラムも研究

目的に開発されている。

・計算での土の応力－ひずみ関係は、およそ10～

20％以上の大ひずみレベルでの妥当性は検証さ

れていないので、地盤内のひずみが大きい場合

には結果の信頼性がやや落ちる。

・地盤の剛性が低下したことによって盛土が沈下

するものと考え、地盤剛性が低下した状態での

堤防沈下量を静的なFEMによって求め、これを

地震による沈下量とする。

〈長所〉

・比較的簡便である。


・地震動の特性が考慮されない。

・地盤に作用する地震慣性力が盛土の沈下に及ぼ

す影響が考慮されない。

・微小変形の仮定

地震中・地震後

の圧密等による

沈下・変形

・解析中のいかなる時刻

でも圧密等による土の

体積変化が考慮され

る。


・非排水条件での解析で

あり、圧密による沈下

は考慮されない。液状

化層厚の3～5％程度の

圧密沈下が生じるも

のと仮定し、これを加

えたものを最終的な沈

下量とするなどの対処

が必要。


・非排水条件での解析であり、圧密による沈下は

簡易的にしか考慮されない。液状化層厚の3

～5％程度の圧密沈下が生じるものと仮定し、こ

れを加えたものを最終的な沈下量とするなどの

対処が必要。

手法の特徴

・原理的に実際の現象を最も忠実に表現しうる方法

である。

・計算に用いられる土のモデルは様々な土の挙動を

表現しうるが、その反面、比較的多くのパラメー

タを決める必要がある。パラメータを決めるため

には標準貫入試験以外のいくつかの試験が必要

であり、また試験だけでは決まらないパラメータ

があるので、パラメータ設定にはある程度の経験

が必要。これが解析者によって結果が異なること

の原因となる。その他、減衰や境界条件の設定に

よっても結果が異なるが、これらの決定に際して

は、物理現象を十分考慮して決定する必要があ

る。

・地盤の剛性低下によって生じる盛土の沈下を比

較的簡便に計算する方法である。

・詳細な土の応力－ひずみ関係は考慮せず、FL等

によって剛性の低下率を決める。FL＜1.0の場

合にFLの値に応じて徐々に剛性を低下させる

点で東畑モデル、Δu法と異なる。

・解析結果に及ぼす影響要因としては、地震前の

土の剛性と剛性低下率が極めて重要。


262

流体力学に基づく永久変形解析法

・液状化判定によって液状化層と非液状化層を判別する。

液状化層の土を粘性流体、非液状化層の土を弾性体とす

る。

〈長所〉

・簡便である。


・地震動の特性の1つである継続時間の影響は考慮される

が、その他の特性は考慮されない。

・液状化の程度による土の特性の変化が考慮されない（FL

＜1.0では、土の特性はFL値によらず一定)。

・液状化層の土（粘性流体)の粘性、非液状化層（弾性体)

の弾性定数の設定法が明確になっていない。

・原則的に1層の液状化層しか考慮できないため、2層以上

の液状化層が存在する場合、その取扱いに工夫が必要。

・液状化層が粘性流体になったものとし、地盤が時間と共

に流動して盛土が沈下するものと考える。この手法では、

十分長い時間の後には、盛土は平衡状態（盛土の自重と

盛土に作用する浮力がつり合う状態)に達するまで沈下

するが、50gal以上の加速度が継続する時間を便宜的に有

効継続時間とし、その間に生じる変形を地震による変形

とする。

〈長所〉

・簡便である。

・微小変形の仮定から生じる問題はない。


・地震動の特性が考慮されない（地震の継続時間は考慮さ

れている)。

・地盤に作用する地盤慣性力が盛土の沈下に及ぼす影響は

考慮されない。


・等体積条件での解析であり、圧密による沈下は考慮され

ない。液状化層厚の3～5％程度の圧密沈下が生じるもの

と仮定し、これを加えたものを最終的な沈下量とするな

どの対処が必要。

・簡便である。地震動の特性の中で、50gal以上の振動が継

続する時間が考慮される。

・解析結果に及ぼす影響要因としては、液状化層の減衰定

数と非液状化層の弾性定数が極めて重要。


263

表-6.2.3 液状化解析法（動的解析法その他)の種類

解析法解析内容

有限要素法に基

づく動的解析法

（地盤の透水を

考慮する方法）

・過剰間隙水圧の上昇・消散過程を考慮

・土の構成式は有効応力に基づく弾塑性理論

・地震後の地盤の圧密に伴う沈下量の計算可能


づく動的解析法

（地盤の透水を

考慮しない方

法）

・土の構成式にはマルチスプリングモデル適用

・有効応力経路は液状化フロントパラメータを用いて制御

・残留変位、残留応力の予測可能


づく静的解析法

・地震によって液状化した層の剛性低下を考慮した静的FEM解析

・剛性低下率はFL値及び細粒分含有率FCの関数

・地震時慣性力は変形解析時には考慮しない

・過剰間隙水圧の消散は考慮できない

流体力学に基づ

く永久変形解析

法

・最小エネルギ原理に基づいて堤体・基礎地盤の変位量を算定

・液状化層は粘性液体として取扱う

・大変形の考慮可能

・過剰間隙水圧の消散は考慮していない

（圧密沈下による寄与分は変形図中に考慮されていない)

＊上記の解析モデルは、すべて同一の条件（最大入力加速度210gal、地下水位GL.－1.8m)である。



ⅱ）日本港湾協会：港湾の施設の技術上の基準・同解説（1999)

ⅲ）鹿島建設土木設計本部：（土木設計の要点）耐震設計法/限界状態設計法、鹿島出版会（1998)

ⅳ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ．耐震設計編（2002)

ⅴ）岩崎敏夫、龍岡文夫、常田賢一、安田進：地震時地盤液状化の程度の予測について、土と基礎、28(4)、pp.23-29、1980.

ⅵ）建設省河川局治水課：河川堤防耐震点検マニュアル（1995)

ⅶ）建設省土木研究所動土質研究室：河川堤防の液状化対策工法設計施工マニュアル（案）（1997)

ⅷ）建設コンサルタンツ協会：河川堤防の地震時変形量の解析手法（2002)


264

6.4 流動化の検討

流動化に対する設計は臨海部の水際線からの範囲及び液状化に対する抵抗率FL値により流

動化を判定し、対策を検討する。

[解説]

流動化に対する設計は、図-6.4.1により行う。流動化は臨海部の水際線から100m以内の範囲に

ある地盤で生じることから、この範囲にあるか否かを判定する。次に、護岸の背後地盤と前面の水

底との高低差が5m以上で、水際線から水平方向に連続して存在する砂質土層のFL値を計算する。

FL値が1.0以下の場合は流動化を生じる可能性があるとして、以下の検討を行う。

(1)構造系の見直し

a．連続桁構造やラーメン構造など不静定構造を採用する。

b．剛性の高い基礎構造物を採用する。

c．地震の慣性力に抵抗できる支承を採用する。

(2)流動力の算定

流動力は、道路橋示方書・同解説（平成24年）に準じ、以下により算出するものとする。

図-6.4.2に示す状態で流動化が生じた場合には、流動化の影響を考慮する範囲内の非液状化層

及び液状化層中に位置する構造部材に、それぞれ、式（6.4.1）及び式（6.4.2）による単位面積当た

り流動力を作用させるものとする。この場合には、流動化の影響を考慮する必要のある範囲内の土層

の水平抵抗は考慮しないものとする。

ｑNL＝cscNLKpγNLχ (0≦χ≦HNL）………………………………（6.4.1）

ｑL＝cscL{γNLHNL＋γL(χ－HNL)} （HNL＜χ≦HNL＋HL）………………………（6.4.2）

ここに、

ｑNL：非液状化層中にある構造部材に作用する深さχ（m）の位置の単位面積当りの流動力（kN/m2）

ｑL ：液状化層中にある構造部材に作用する深さχ（m）の位置の単位面積当りの流動力（kN/m2）

Cs ：水際線からの距離による補正係数であり、表6.4.1の値とする。

CNL ：非液状化層中の流動力の補正係数であり、式（6.4.3）による液状化指数PL（m2）に応じて、

表6.4.2の値とする。

1 10 0.5χ χ……………………………………………（6.4.3）

CL ：液状化層中の流動力の補正係数（0.3とする）

Ｋp ：受動土圧係数（常時）

γNL ：非液状化層の平均単位体積重量（kN/m3）

γL ：液状化層の平均単位体積重量（kN/m3）

χ ：地表面からの深さ（m）

ＨNL：非液状化層厚（m）

ＨL ：液状化層厚（m）

ＦL ：式（6.2.1）により算出する液状化に対する抵抗率であり、ＦL≦1の場合にはＦL＝1とする。


265

図-6.4.1 流動力の算定モデル例

表-6.4.1 水際線からの距離による補正係数Cｓ

水際線からの距離 s（m）補正係数 Cｓ

s≦50 1.0

50＜s≦100 0.5

100＜s 0

表-6.4.2 非液状化層中の流動力の補正係数CNL

液状化指数PL（m2）補正係数 CNL

ＰL≦5 0

5＜ＰL≦20 （0.2ＰL－1）/3

20＜ＰL 1

図-6.4.2 流動力の算定モデル

(3)基礎の変位量の照査

流動力を算定し、流動化により生じる基礎の変位量が許容変位以下であることを照査する。この

場合の許容変位量は、基礎の降伏変位の2倍とする。

(4)落橋防止システムの設計

a. 流動化の影響を見込んで、橋の上下部構造間に予想を超える大きな相対変位が生じないよう

に橋桁のかかり長を算出し、構造に考慮する。

NO

YES

構造系の見直し基礎の設計落橋防止システム

臨海部の水際線から100m 以内の橋脚基礎

非流動化

・不静定次数の多い構造系の選定（連続桁構造、ラーメン構造等)

・剛性の高い基礎構造の採用

・支承のばね定数の見直し

・流動化の影響を見

込んで桁かかり長

を算出

・落橋防止システム

を入念に設計流動化に対する照査

基礎の変位≦許容変位

流動化に対する対応

流動力の算定

FL≦1.0か


266

b. 橋桁が落橋しないように、橋桁のかかり長、落橋防止構造、変位制限構造及び段差防止構造

を考える。



ⅱ）岡原美知夫、和田克哉：杭基礎の設計施工ノウハウ、近代図書（1998)

ⅲ）日本道路協会：「道路橋」に関する地区講習会講義要旨（1996)

[参考] 流動化

(1)流動化とは

地震により液状化（間隙水圧が急激に上昇し、飽和した砂質地盤がせん断強度を失い、土構造

に破壊)が生じると、見かけ比重の重い構造物は沈下し、見かけ比重の軽い構造物は浮き上がる。

また、擁壁のように土圧に抵抗する構造物（抗土圧構造物)は土圧が増加するため前面に押され、

基礎のように水平抵抗を期待する構造物はその抵抗を失い大きく変位する。このため、水際線付

近や傾斜した地盤などで偏土圧を受ける構造物は、地盤が液状化することにより土圧が増加し、

基礎構造物は抵抗を失い、側方にあたかも地盤が流れ出すかのように大きく変形する。このよう

に、砂地盤の液状化に伴い、地盤が水平方向に移動することを流動化又は側方流動という。

兵庫県南部地震では、埋立地の水際線付近に流動化が発生し、橋脚基礎に残留変位が生じた。

この橋脚では、地表面付近の液状化しない層（非液状化層)が、その下部に位置する液状化する土

層（液状化層)とともに移動し、フーチングに大きな力を及ぼしたものと考えられる。

このように、砂地盤の液状化により生じる流動化は、基礎構造物を大きく変形させ、橋桁の落

下など橋梁に大きな被害を与えることになる。

一方、側方流動による変位がある程度の精度をもって推定できる場合には、図-6.3.3に示すよ

うに、基礎構造一地盤ばね系モデルに地盤変位を入力することにより耐震計算を行うことができ

る。

図-6.4.3 側方流動に対する耐震計算モデル

兵庫県南部地震では、側方流動によって建物、橋脚及び各種プラント施設の基礎構造に甚大な

被害が発生した。同様な基礎構造の被害は新潟地震においても報告されており、側方流動の可能

性のある地盤において構造物を建設する場合、側方流動地盤からの外力、すなわち土圧及び流動

圧を考慮して耐震設計を行うことが必要である。側方流動が地中構造物に及ぼす外力の特性につ

いては現時点では不明な点もあり、今後の調査・研究に待つところが多いが、兵庫県南部地震に

よる橋脚の残留変形の逆解析及び既往の模型実験から、①液状化層より地中構造物に作用する流


267

動圧は全上載圧の30％程度以下であること、②液状化層上部に存在する非液状化層からの外力

は最大で受働土圧（常時)に達する場合があること、が示されている。

(2)液状化により流動を起こす地盤

流動化は、(1)で述べたように液状化を起こす砂地盤の埋立地などの水際線付近や傾斜した地盤で

生じるが(図-6.4.4参照)、一般に、以下の2条件のいずれにも該当する地盤では、流動化が生じ

る可能性があるとみなしてよい。

図-6.4.4 液状化により地盤流動を起こす地盤

a. 臨海部において、背後地盤と前面の水底との高低差が5m以上ある護岸により形成された水

際線から100m以内の範囲にある地盤。

b. 液状化する層厚5m以上の砂質土層があり、かつ、この土層が水際線から水平方向に連続し

て存在する地盤。

ここで、護岸の背後地盤と前面の水底との高低差を5m以上としているのは、兵庫県南部地震の

際に、流動化により橋脚基礎に残留変位が生じた臨海部における護岸の背後地盤と前面の水底と

の高低差は10m程度以上であったが、流動化が生じた箇所としては、それ以下の高低差の箇所も

あったためである。また、橋に影響を与える流動化が生じる可能性がある範囲としては、兵庫県

南部地震の際に流動化により橋脚基礎に残留変位が生じた範囲を参考に、水際線から100m以内と

している（図-6.4.5参照)。

図-6.4.5 水底との高低差及び水際線からの距離の取り方

兵庫県南部地震において側方流動によって大きな被害を受けた基礎構造物のほとんどは、護岸


268

より100m以内に位置するものであった。このため、側方流動による外力を考慮する領域は護岸線

より100m以内とし、かつ、図-6.4.6に示すように、護岸線からの距離により土圧を低減すること

とする。

図-6.4.6 護岸からの距離による土圧の低減

P''p=β・Pp ·············································································· (6.4.4)

ここに、 P''p ：液状化層の設計土圧（kN/m)

β ：低減率（1－0.01x)

x ：護岸からの距離（m）

Pp ：非液状化層の常時受働土圧（kN/m)

液状化すると判定される層厚5m以上の砂質土層があることとしているのは、兵庫県南部地震の

際に流動化により橋脚基礎に残留変位が生じた箇所及び大きな地盤変位が生じた箇所における地盤

条件を参考にしているためである。また、流動化は広範な地盤の液状化に伴って生じる現象であ

るため、水際線から基礎位置ごとの液状化の判定結果を基に、水際線から100m以内であっても液

状化すると判定される土層が水際線から水平方向に連続的に存在しなくなる場合には、その背後

の地盤については基礎等に影響を与える流動化は生じないとみなしてよい。

基礎等に影響を与える流動化が生じる可能性がある場合には、単に構造物基礎を強化するだけ

でなく、横剛性の大きい基礎形式の採用も含め、構造物全体として有害な影響を受けないように

することが重要である。なお、橋台基礎については、一般に流動化の影響を考慮しない。これは、

橋台は背面に土圧を受けるため偏土圧に抵抗するように設計される構造物であり、また、仮に流

動化の影響を受けても前面に押し出されるため、それが桁の落下に直接つながりにくいためであ

る。また、橋梁に影響を与える液化状が生じると判断される地盤にある橋台基礎では、地震時保

有水平耐力法によってレベル2地震動に対する照査を行う。

臨海部以外でも、昭和39年の新潟地震の際には新潟市の信濃川沿岸において液状化やそれに伴

う流動化により橋梁が被災したと考えられる事例があり、その経験を踏まえ、耐震設計に液状化

の影響が考慮されるようになった。その後、流動化により橋梁が大きな影響を受けたのは、兵庫

県南部地震の際の臨海部における事例が初めてである。河川部における流動化のメカニズムや構

造物に与える影響は、臨海部で生じた現象とは異なることが考えられるが、河川部についても偏

土圧の影響が大きいと考えられる直立式の低水護岸の背後の高水敷及び直立式の特殊堤の堤内地

盤において、前記の条件a.及びb.のいずれにも該当する場合には、臨海部に準じて、流動化の影

響を考慮することが望ましい。


ⅰ）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ.耐震設計編（2002)

ⅱ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（1997年版)（1997)

ⅲ）岡原美知夫、和田克哉：杭基礎の設計施工ノウハウ、近代図書（1998)


269

6.5 液状化地盤の対策

飽和した緩い砂礫地盤が地震時に液状化する場合、このような基盤上の構造物は、基盤の流

動化やせん断破壊による転倒などに対し、安全性を検討するとともに、対策工を施す必要があ

る。

[解説]

ここで、飽和した緩い砂礫地盤上の橋脚基礎、ポンプ場の基礎及びパイプラインについての液

状化対策について概説する。

一般的な液状化対策の方法を図-6.5.1に示す。液状化対策は、①液状化の発生を許容した上で

被害を軽減する方法、②液状化の発生自体を防ぐ方法、の二つに分類される。①は、構造物の強

化によって対処する方法で、杭などの基礎や構造物自体の強化により破損の防止に当たるか、付

帯構造物の設置により最低限の供用性を確保する方法である。②は、地盤改良によって地盤の液

状化強度を増加させる方法である。


270

図-6.5.1 液状化対策の原理と方法

(1)飽和した緩い砂礫地盤上の橋脚基礎の流動化対策

橋脚基礎の流動化の検討については、「道路橋示方書 V耐震設計編」第8章地震時に不安

定となる地盤の影響に準拠して、一般的には杭基礎を標準とする。

流動化の影響は水平力として与えて、基礎の耐震性を検討する。

流動化の影響を橋脚基礎に作用する水平力として取扱うモデルを、図-6.5.2に示す。このモデ

ルは、兵庫県南部地震の際の臨海埋立地盤上の橋梁の被災事例の解析結果などを基に求めたもの

である。図-6.5.2に示すモデルは、地表面付近に液状化しない土層（非液状化層)があり、その下

部に液状化する土層（液状化層)がある場合で、この場合は、液状化層と非液状化層を流動化の影

響を考慮する必要のある範囲として設計する。

したがって、これとは条件が大きく異なる場合には、適宜、モデル化を修正することが必要で

ある。また、液状化層と非液状化層が互層状態で存在する場合について、流動化の影響を考慮す

盛土に対するシートパイル締切工法

護岸の強化

可とう継手による地盤変位吸収

地中構造物の浮上がり防止用杭

地中構造物の重量増大

直接基礎におけるこま形基礎の設置

直接基礎のジオグリッドによる補強

杭基礎の強化

布基礎の強化

杭基礎等堅固な地盤による支持

基礎の強化

浮上がり量低減

地盤変位への追従

液状化後の変位の制御

液

状

化

の

発

生

は

許

す

が

施

設

の

被

害

を

軽

減

す

る

対

策

（

構

造

的

対

策

）

[原理] [具体的工法又は事例]

[原　　理] [方　　法] [具体的工法又は事例]

柱状ドレーン工法（グランベルドレーン工法）（人工材料のドレーン工法）

深層混合処理工法

サンドコンパクションパイル工法

振動棒工法

バイブロフローテーション工法

重錘落下締固め工法

バイブロタンバー工法

転圧工法

注入固化工法

生石灰パイル工法

事前混合処理工法

爆破工法

群杭工法

置換工法

ディープウエル工法

排水溝工法

ゴムバック等による側圧の増大

周辺巻き立てドレーン工法

締固工・矢板工等の併用工法

排水機能付鋼材工法

連続地中壁による工法

密度の増大

固結工法

密度の改良

固結

置換工法

地下水位低下工法飽和度の低下

有効応力の増大

間隙水圧消散工法

間隙水圧の制御・消散

間隙水圧の遮断

せん断変形の制御せん断変形制御工法

液

状

化

そ

の

も

の

を

防

止

す

る

対

策

土

の

性

質

改

良

応

力

・

変

形

及

び

間

隙

水

圧

に

関

す

る

条

件

の

改

良

密度増大工法


271

る必要がある範囲の例を、図-6.5.3に示す。

また、流動化のメカニズムに関してはまだ未解明な部分が多いため、液状化すると判定された

場合の耐震設計も行い、いずれか厳しい方の結果を用いる。すなわち、橋に影響を与える流動化

が生じる可能性がある場合には、以下の3ケースについて耐震設計を行い、この中から最も影響の

大きいものを設計に用いる。

①流動化が生じると考えたケース

②液状化だけが生じると考えたケース

③液状化も流動化も生じないと考えたケース

図-6.5.2 流動力の算定モデル例

図-6.5.3 流動化の影響を考慮する必要がある範囲

[参考]

橋梁における杭基礎の液状化対策について、現在実施中又は研究開発途上にある方法を分類す

ると、表-6.5.1のように整理できる。ⅳ)

表-6.5.1 橋梁基礎の液状化対策の分類例

対策の基本的考え方具体的な対策方法新設既設

A.杭基礎の直接強化

1）杭本数の増加 ○ ○

2）杭径の増加 ○ －

3）杭厚の増加 ○ ○

B.杭基礎周辺の間接強化 1）杭周辺の液状化発生防止（地盤改良等）－ ○

2）杭構造の剛性増加 ○ ○

C.橋全体系の間接強化 1）支沓の免震化 ○ ○

2）桁の連続化 ○ ○

・「杭基礎の直接強化」とは、液状化による地盤反力の低減に対して、杭の本数、杭径又は杭厚

を増加させて、構造的な強化を行うことにより、液状化の影響を除去しようとするものである。

新設の基礎では設計時にあらかじめ構造強化されるが、既設基礎では補強により構造強化する

ことになる。既設杭の補強は増し杭が一般的であるが、既設鋼管に鋼管を巻立てることにより


272

補強している事例もある。既設杭については、桁下の狭矮な場所での施工の合理化が課題であ

る。

・「杭基礎周辺の間接強化」は、杭自身には手を加えず、地盤改良により杭周辺の地盤を液状化

させないようにしたり、地盤改良体の支持機能付加により基礎の安定性を確保しようとするも

のである。液状化させないように地盤改良する場合は、経済的に厳しくなることが多いので、

改良範囲等を適切に設定するようにする。

・「橋全体系の間接強化」は、杭基礎又は周辺地盤には手を加えないで、支承や上部構造の耐震

性向上によって、間接的に液状化に対する安定性を向上させようとするものである。具体的に

は、支沓の免震化や桁の連続性により、杭基礎への作用量を低減する方法が考えられる。

(2)飽和した緩い砂礫地盤上のポンプ場（吸込水槽)の流動化対策

底版の杭基礎又は地盤改良工法により、流動化対策を行うことが多い杭基礎に対しては、橋脚

基礎と同様に「道路橋示方書 Ⅴ耐震設計編」第8章地震時に不安定となる地盤の影響に準拠

するものとする。

液状化対策の基本的な考え方は、橋梁の基礎杭と同様である。地盤改良工法を用いる場合は、

サンドコンパクション工法、グラベルコンパクション工法、サンドドレーン工法などの圧密促進

による地盤の密度増加を目的とする工法が、液状化に対して有利であることが兵庫県南部地震の

液状化被害調査から明らかとなっている。

(3)飽和した緩い砂礫地盤上のパイプラインの流動化対策

パイプラインの液状化対策は、以下の地震応答対策によることを基本とする。


273

表-6.5.2 パイプラインの地震応答対策

被災の内容対策を考慮するポイント対策例

現地盤の液状化

【液状化の予想される飽和砂質土層】

・埋戻し土に対して行う対策

・埋戻し土の密度を高める。（厳密な管理を行う）

・砕石など液状化抵抗力の高い材料を埋戻し材料と

して使用する。

・ソイルセメントなどの液状化しない材料を埋戻し

材として用いる。

・現地盤に対して行う対策

・地下水位を低下させる。

・地震時に発生する過剰間隙水圧を低く抑えるため

のドレーンを設置する。

・地盤改良等の対策を行う。

・管路に対して行う対策

・一体構造の管路の場合には地盤ひずみを吸収する

特殊管を採用する。

・伸縮可とう性が大きく離脱防止機構を持った鎖構

造継ぎ手の管路を使用する。

埋戻し土の液状化

【液状化の予想される埋戻し土】

・埋戻し土に対して行う対策

・埋戻し土の密度を高める。（厳密な管理を行う）

・砕石など液状化抵抗力の高い材料を埋戻し材料と

して使用する。

・ソイルセメントなどの液状化しない材料を埋戻し

材として用いる。*1

・現地盤に対して行う対策・地下水位を低下させる。

・管路に対して行う対策

・一体構造の管路の場合には地盤ひずみを吸収する

特殊管を採用する。

・伸縮可とう性が大きく離脱防止機構を持った鎖構

造継ぎ手の管路を使用する。

*1 埋め戻し材料として、改良土を用いることによって大きな地盤反力を得ることができ完全に液状化を防止することが可能

である。改良土としてはセメント系固化剤を用いたものが一般的である。埋設深さ数メートルのパイプラインの場合は、最

大で200kPa程度の一軸圧縮強度が得られる配合とするが、現場配合での強度試験によって確認する必要がある。高強度の改

良土の場合には、のちの開削工事の障害となることもあるため、十分注意する必要がある。ⅴ)

6.6 各構造物に適用する液状化検討法

各構造物が準拠する基準の記載内容にもとづき、液状化の検討を行う。

[解説]

各構造物の液状化の検討は、各構造物が準拠する設計基準、指針類（表-2.1.1）の内容に基づ

いて実施する。

同設計基準、指針類の記載内容に基づき、構造物ごとの液状化の検討方法を表-6.6.1に整理し

て示す。各構造物の液状化検討方法は、FL法が標準となっていることから、表には、FL法に適用

する設計水平震度（地盤面khg）の値を示している。

地震動の区分（レベル１、レベル２（タイプⅠ、タイプⅡ））の適用は、重要度区分、耐震性能に

応じた耐震設計実施の有無（表-2.4.1）に対応する。

ここに記載されていない工種に関する液状化検討方法は以下のとおりとする。

１）①農道橋（小規模農道橋以外）

最新の道路橋示方書（平成24年）に準じる。


274

表-6.6.1 各構造物の液状化検討方法

工種 ②水路橋、水管橋、③頭首工

①農道橋（小規模農道橋）、④擁壁、⑤開水路

⑥ファームポンド、⑨暗渠（ボックスカルバート）

⑪ポンプ場（吸込、吐出し水槽）

検討

方法

① 液状化判定に用いる設計水平震度khg

地盤種別レベル１レベル２

タイプⅠ タイプⅡ

Ⅰ種地盤 ― 0.30 0.80

Ⅱ種地盤 ― 0.35 0.70

Ⅲ種地盤 ― 0.40 0.60

※液状化判定は、レベル２地震動に対しおこなうもの

とし、レベル１地震動での液状化の影響はその結果を

反映させる。

② FL値により低減した土質定数（表-4.2.12）

を用いて耐震設計を行う。低減させる土質定

数は、地盤反力係数、地盤反力度の上限値及

び最大周面摩擦力度。




Ⅰ種地盤 0.12 0.30 0.80

Ⅱ種地盤 0.15 0.35 0.70

Ⅲ種地盤 0.18 0.40 0.60

② FL値により低減した土質定数（表-4.2.12）を

用いて耐震設計を行う。低減させる土質定数は、

地盤反力係数、地盤反力度の上限値及び最大周

面摩擦力度。

工種 ⑦ため池 ⑧パイプライン

検討

方法




Ⅰ種地盤

0.12

堤体の耐震

性能照査に

用いる地震

動を設計水

平震度に換

算した値

同左 Ⅱ種地盤

0.15

Ⅲ種地盤

0.18

② 液状化が生じる場合には、その対策を検討

する。




Ⅰ種地盤

0.15

― 0.80

Ⅱ種地盤 ― 0.70

Ⅲ種地盤 ― 0.60

② FL値により低減した土質定数（表-4.2.12）を

用いて耐震設計を行う。低減させる土質定数は、

地盤反力係数、地盤反力度の上限値及び最大周

面摩擦力度。

レベル１地震動で液状化が生じると判断され

た場合、土質定数の低減係数（レベル１地震動

用）はレベル２地震動から求めたFL値を基準と

して求める。

工種 ⑩杭基礎

検討

方法

① 上部構造のFL値を適用する。

② FL値により低減した土質定数（表-4.2.12）

を用いて耐震設計を行う。低減させる土質定

数は、地盤反力係数、地盤反力度の上限値及

び最大周面摩擦力度。



ⅱ）岡原美知夫、和田克哉：杭基礎の設計施工ノウハウ、近代図書（1998)

ⅲ）地盤工学会：液状化対策の調査・設計から施工まで（1995)

ⅳ）地盤工学会：地盤工学・実務シリーズ 18 液状化対策工法（1995)

ⅴ）毛利栄征：新潟県中越地震による集落排水施設の被害状況、基礎工、33(8)、pp.74-78（2005）


277


7.1 耐震診断の目的

耐震診断は、既設構造物が本指針で示す要求耐震性能を確保しているかを評価するために行

うことを目的とする。耐震診断結果に基づいて今後の耐震補強又は施設更新などの対策の検討

を行う。

[解説]

土地改良施設には、橋梁（農道橋、水路橋、水管橋)、頭首工、擁壁、開水路、ファームポンド、

ため池、パイプライン、暗渠（ボックスカルバート)、ポンプ場、杭基礎、さらに機械電気設備等

と、その種類は多種多様である。

現状の構造物は建設当時の耐震性能は確保していても、現時点の指針に照らして耐震性能が確

保されていない可能性があるため、必要に応じて耐震診断を行う。

また、それぞれの施設が目標とする耐震性能への施設更新や施設補強、応急処置への策定及び

既設構造物の劣化による耐力復元対策（機能保持)についても示す。

7.2 耐震診断の手順

耐震診断は、既設構造物の耐震性能が正確かつ効率的に評価できるように実施していかなけ

ればならない。このため、耐震診断は、概略的な方法による一次診断と、より詳細な方法によ

る二次診断によって行うものとする。

一次診断は、対象となる既設構造物を本指針の重要度区分により選定し、建設年代・準拠基

準等や設計図書等に基づく概略の構造特性及び地盤条件によって耐震性能を有していないと

推定される構造物を抽出し、二次診断の詳細検討に供することを目的とする。

二次診断は、一次診断により耐震性能の詳細な検討が必要と判断された構造物に関して、必

要に応じて現場計測、劣化診断及び地盤の調査を行い、要求される耐震性能を有しているか否

かを診断する。

この時、当該構造物の機能の代替性や建設時からの施設条件の変化など、施設の重要度や位

置付けの変化も考慮する。

[解説]

今日まで建設された土地改良施設は大規模なものから小規模なものまであり、その数は膨大で

あり、他機関との共用施設も多数存在するのが現状である。耐震診断に当たって、これらの施設

をそれぞれ詳細に実施することは現実的ではない。そこで、机上及び現地状況から整理すること

ができる概略的な方法による一次診断と、詳細な構造検討を行う二次診断に区分した。

土地改良施設の耐震診断の一般的な流れを図-7.2.1 に示す。


278

図-7.2.1 既設構造物の耐震診断及び耐震対策のフロー

*1 詳細診断における耐震計算は、第 5 章に示す耐震計算法及び照査法により実施する。

ただし、計算における条件設定については、「7.3.3 二次診断（詳細診断）」に示す

留意事項を踏まえて実施するものとする。

現地観測劣化診断調査

構造データは

十分か NONO

地質調査土質調査

【データベース】

・既存資料

・現状調査

・一次診断結果

・二次診断結果

・地震対策の検討結果

・地震対策工事

重要度区分の設定

耐震性能の詳細診断(二次診断)

耐震対策工事の実施

対策の検討

END

YES

NO

施設更新

(取り壊し＋新設)

コストが構造物の余命に見合うか

耐震性能の照査*1

START

調査全体計画の作成

既存資料調査

地質・土質データ

は十分か

YES

耐震性能の概略診断(一次診断)

YES

YES

NO

耐

震

診

断

耐

震

対

策



設計条件の設定

震度法

（固有周期を

考慮しない）

震度法

（固有周期を

考慮する）

震度法

（固有周期と構

造物特性係数を

考慮する）

地震時保有

水平耐力法

応答変位法

動的解析の必要があるか？

動的解析

NO

耐震計算法*1 液状化の検討


279

調査計画の策定においては、「今後 30 年間の地震の発生確率」や「震源断層の長期評価結果」

等の地震調査研究成果を活用し、今後の地震の切迫性を考慮して、耐震診断の優先度等の戦略を

決める。

一次診断は、多くの構造物を対象とすることから、既存資料や現状調査、過去の震災における

土木構造物の被害の実態を踏まえて概略的な耐震性能の評価を行う。

二次診断は、一次診断により得られた構造物の情報、地盤条件を基に、新設と同様の耐震設計

法（「第 5 章耐震設計手法」及び準拠基準）を用いて耐震性能を照査することを原則とする。

ただし、計算における条件設定については、「7.3.3 二次診断（詳細診断）」に示す留意事項を

踏まえて実施するものとする。また、構造物の耐震性能の低限の目標は、「構造物が損傷して

修復不可能であっても、構造物にじん性を持たせ、崩壊しないこと」である。必要に応じて、コ

ンクリート非破壊試験等の現場計測、試験及び地盤条件等の調査を行う。

既設土地改良施設の耐震診断については、頭首工、水管橋、ポンプ場（排水機場）、ファーム

ポンド（PC タンク）を対象に、土地改良施設総合対策支援事業において、モデルケースによる検

討が行われている。本指針では、その結果を基に、既設構造物の耐震解析及び耐震補強の検討を

実施する上での留意点を「7.4 耐震性能（補強)レベル」に記述した。


ⅰ）土木学会：土木構造物の耐震基準等に関する「第二次提言」（1995)


7.3 耐震診断の方法

耐震診断は、構造物の状況等を把握する調査、構造物劣化の評価、構造解析を適切に実施し、

診断するものとする。

[解説]

耐震診断を行うに当たっては、既設構造物の構造諸元や地盤条件を整理した上で、施設の現在の

状態を適切に把握する。一般に、建設年月が古いほど建設当時の資料が乏しいものであるが、不明

な部材寸法や鉄筋量などは、当時の設計基準を基に構造解析を実施するなどの方法により再現しな

ければならない。

構造物の経年変化による物理定数の変化や部材の劣化は、現在構造物が持っている耐震性能を

把握する上で重要な事項となる。また、地盤に関しては、液状化の発生が予想される範囲が拡大

され、構造物基礎の耐力が不足することが予測されるので、本指針に則した資料の収集や現地で

の新たな地質調査が必要となる。

7.3.1 耐震診断の調査

耐震診断の調査は、現況の構造物の状況を把握するとともに、建設当時の諸条件を再現し、

なおかつ現状の耐震性能を適切に把握できるように実施するものとする。

[解説]


280

(1)耐震診断の調査

以下の項目に関して調査する。

a．既存資料調査

多くの資料を収集することにより、現地調査を少なくするようにする。

b．現地調査

i) 部材寸法調査

既存資料で構造寸法を推定することができない場合に実施する。

ii) 基礎地盤調査

基礎地盤は耐震検討の基礎資料となるので､既存資料と併せて十分な調査が必要である

(表-7.3.1参照)。

iii) 劣化診断調査

構造物の現状を把握することが必要となるので、表-7.3.2 に示す調査等が必要である。

(2)非破壊試験によるコンクリート調査方法

はつりやコア採取による破壊調査は、使用中の構造物では調査箇所の制約を受けて数多く実施

できない場合があり、構造物全体の状況を把握できない場合がある。このような場合は、より多

くの情報を集めることが可能であり、効率的に構造物の劣化調査を行うことができる非破壊試験

を適用するものとする。

現在実用化されている非破壊試験方法によって調査できる項目は、「仕上げ材の劣化状況」、

「鉄筋の種類と径及び配筋状況」、「鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ」及び「鉄筋の腐

食状況」であり、表-7.3.3 に検査方法を示す。

表-7.3.1 土質調査と設計に用いる諸量・判定と地盤条件

設計に必要な

地盤条件

設計で直接用いる

諸量・判定

地層

構成

地下

水状

況

物理

的性

質

力学的性質

備考強度

特性N 値

変形

係数

圧密

特性

弾性

波速

度※

動的

せん

断剛

性

設計一般

支持層の選定 ○ △ △ ○ ○ △ ○Py ○ －

側方移動の検討 ○ △ △ ○c △ － △ －－ I 値、F 値

負の摩擦力評定 ○ △ ○ ○c ○ － ○ －－周辺地盤の沈下の可能性と

その量及び速度

沈下判定 ○ △ ○ － △ － ○ －－支持層以深の沈下の可能性

耐震設計

設計震度

地盤種別 ○ －－－ ○ －－ ○ △ 地盤の特性値

固有周期 ○ － ○ － △ －－○ Vs

○ G0 動的地盤ばね定数

液状化の

判定

砂質地盤 ○ ○ γt

○ D

△ ○ －－－－液状化抵抗率

粘性地盤 ○ △ △ ○qu △ －－－－

動的解析 ○ － ○ － △ －－ △ ○

杭基礎の設計

計算

杭反力と

変位

地盤反力係数 ○ －－－ ○ ○ －－－

杭頭ばね定数 ○ －－－ ○ ○ －－－

支持力周面摩擦力 ○ － ○D ○c ○ －－－－

先端支持力 ○ － ○D ○qu ○ －－－－

杭基礎の計画杭施工

打込み ○ △ ○ ○ ○ －－－－

杭掘削 ○ ○ ○ ○ ○ －－－－

構造物掘削～土留め工 ○ ○ ○ ○ ○ ○ －－－

○：直接必要 △：間接的に必要

γt：土の単位体積重量 c：土の粘着力 qu：一軸圧縮強度 Py：圧密降伏応力 D：粒度分布、Vs:せん断弾性波速度、

G0：動的せん断剛性

※ 表層地盤の弾性波速度構造を非破壊で比較的簡便に求める方法として、近年、常時微動や表面波探査の利用が増加している。


281

表-7.3.2 コンクリートの耐久性調査項目と調査方法の例

区分目的調査項目調査方法得られるデータ調査結果の

利用用途

安全性評価

（耐荷力評価)

構造解析のた

めのデータの

収集

コンクリート強度

コア採取試験コンクリートの圧縮強度

〃静弾性係数

耐震解析の

条件設定

反発硬度法

超音波法

打音法

コンクリートの圧縮強度

鉄筋強度破壊試験

鉄筋の引張強度

〃降伏点強度

超音波法鉄筋の引張強度

コンクリート版の断面寸法レーダ法コンクリート版の厚さ

耐震解析の

条件

補修・補強工

の検討

鉄筋の配筋状態

はつり・削孔調査

電磁波レーダ法

X 線透過法

鉄筋の配筋位置、

かぶりなど

コンクリートの内部欠陥レーダ法コンクリートの内部欠陥

(空洞亀裂ジャンカ等)有無

底版下面の支持状態レーダ法底版下面の空洞等の有無

鉄筋の腐食状況

はつり調査

自然電位法

分極抵抗法

鉄筋の腐食状況

耐久性評価

躯体の寿命予

測

中性化深さコア抜き試験中性化深さ

補修、補強工

法の検討

対策コスト

の検討（更新

との比較）

ひび割れ、水漏れ

はく離・はく脱

目視

クラックスケール

CCD カメラ法、レーザー

法

ひび割れ・漏水発生状況

(目地の漏水を含む)

塩分含有量化学分析床版の塩分含有量

ライニングの

寿命予測

はく離、ふくれ、割れ

目視

クラックスケール

赤外線法

はく離、ふくれの分布、割

れの発生状況

はく離、ふくれサーモグラフィー法はく離、ふくれの分布状況

表-7.3.3 コンクリートの非破壊試験

検査方法ひび

割れ

内部の

空隙や

欠陥

部材の

厚さや

寸法

鉄筋の

位置

径・か

ぶり

コンク

リート

の品質

鉄筋の

腐食

状況

備考

光学的方法 CCD カメラ法 ○

精度は低いが簡単な

方法

レーザー法 ○ 表面の凹凸を調べる

弾性波法

超音波法 ○ ○ ○ ○ ひび割れの場合は深

さが対象

衝撃弾性波法 ○ ○ ○ 杭などのひび割れを

調べる

打音法 ○ ○ ○

アコースチィックエミッション

(AE 法) ○

ひび割れの進行を調

べる

電磁波法

放射線法

(X 線透過法) ○ ○ ○

γ線を用いた方法が

ある

電磁誘導法 ○

電磁波レーダー法 ○ ○

赤外線法 ○ ○ 表層部の浮きや、は

く離を調べる

打撃法反発硬度法

(シュミットハンマー法) ○

強度を調べる。超音

波法と併用して精度

を高める

電気化学法自然電位法 ○

分極抵抗法 ○ 腐食速度を調べる




282

7.3.2 一次診断（簡易診断）

一次診断（簡易診断）は、対象施設の特性や診断結果の利用用途に応じて、適切な手法によ

り実施する。

一次診断（簡易診断）は、多くの構造物を対象とするため、効率的に概略の耐震性能を把握で

きる手法を用いる。

また、構造物が構成するシステム機能の分散化、ブロック化及び代替化を評価したり、建設当

時からの施設の位置付けや利用状況・材料、地盤強度の経年変化など、建設時からの条件の変化

も考慮しながら総合的に検討を進めなければならない。

過去の震災における土木構造物の被害の実態を踏まえて、簡易診断を行う際の着目点を以下に

示す。

(1)建設年代

1980 年以前の古い構造物は、相対的に鉄筋量が少ないので震災による被害が多い。

(2)準拠基準等

準拠基準等により、帯鉄筋量が大きく異なるので耐震性能が著しく異なる。

(3)構造特性

鉄筋コンクリート構造物の場合では、せん断補強筋の不足による脆性破壊が起こりやすい。

また、鉄筋の途中定着位置での損傷が多い。

構造的には、一般に不静定次数の多い構造物に損傷が少ない。

(4)地盤条件

液状化の対象となる地質の拡大や作用荷重の増加による液状化の有無及び側方流動の可能性

により既設構造物基礎耐力が減少する。また、経年変化による地盤沈下などにより、基礎の構

造系に変化がある。

なお、施設の状況が変化したとしても、以下の 4 点については施設の重要度区分の判定事項

と同様に留意する必要がある。

①重大な二次災害を起こす可能性のある施設

②基幹施設であって代替施設のないもの

③重要施設等への供給施設

④復旧困難な基幹施設


283

7.3.3 二次診断（詳細診断）

二次診断（詳細診断）は、一次診断の結果を踏まえて、対象構造物の耐震性能を定量的に把

握するため、本指針等で示される耐震解析に基づく性能照査を実施する。

[解説]

二次診断（詳細診断）は、一次診断の結果を踏まえて、本指針等で示される耐震解析法から適

切な方法を選定し、解析及び照査を実施する。

（１）既設構造物の耐震計算手法

二次診断（詳細診断）における耐震計算は、本指針等で示される耐震計算方法により行うこ

とを基本とする。その際、既設構造物の構造特性や劣化の状況等を適切に踏まえて解析を実施

する。

[解説]

詳細診断における耐震計算は、要求する耐震性能を新設と同等とし、新設と同様の耐震計算法

を用いることとする。

しかし、一般的に耐震補強を必要とする構造物は、コンピューターが普及していない時代のも

のが多く、構造物をモデル化するとき安全側にしていた傾向がある。この場合、解析の方向や配

筋の取り回しなどで現在の設計方法と異なる可能性があり、構造物の耐力を正当に評価できるよ

うにすることが必要である。

現在、コンピューターの発達とともに、不静定次数が多く、かつ部材の非線形も考慮する耐震

計算が容易に行える状態にある。また、構造物の地震動は構造全体に作用するものであるので、

正確な挙動を把握するには構造を全体モデルとして解析するほうがよい。例えば、非線形を考慮

するラーメン構造であれば、プッシュオーバー解析が、耐震補強後の構造バランスを図る上で有

効な手段である。

以下に既設構造物の耐震解析の事例を示す。

表-7.3.4 既設構造物の耐震診断解析の事例

[頭首工]

施設名 O頭首工 M頭首工

重要度 AA種 AA種

解析方法 ①地震時保有水平耐力法

②動的解析（堰柱-門柱一体モデル）

①地震時保有水平耐力法

②動的解析（頭首工全体FEMモデル）

照査方法 ①地震時保有水平耐力法

②限界状態設計法

①地震時保有水平耐力法



284

[水管橋]

施設名 M水管橋

重要度 A種

解析方法 ①地震時保有水平耐力法

②動的解析（全体モデル）

照査方法 ①地震時保有水平耐力法


[ポンプ場（排水機場）]

施設名 N排水機場 SR排水機場

重要度 A種 A種

解析方法 ①震度法

②応答変位法

動的解析

照査方法 ①限界状態設計法


限界状態設計法

[ファームポンド(PC タンク)]

施設名 Rファームポンド

重要度 A種

解析方法震度法(軸対称シェル要素によるFEM解析)

照査方法限界状態設計法

※ 土地改良施設総合対策支援事業基幹的施設の耐震対策報告書（その 1）より（2010）


285

既設構造物の地震対策においては、隣接構造物や施設運用上の条件等による制約条件が大きい

上に、地震対策が必要となる部位や規模によって、仮設を含む施工コストが大きく異なる（例え

ば、地中部材の対策の有無で施工規模が大きく異なるなど）。そのため、対象施設の構造特性や

荷重条件等を適切に評価し、より現実条件に近い合理的な条件設定、計算方法を用いて、安全性

の確保のみならず対策コストの縮減を図ることが新設構造物以上に要求される。

合理的な詳細診断を行う上で着目すべきポイントを工種ごとに整理し、表-7.3.5 に示す。

経年劣化等が生じた部材の耐震性能の評価の考え方は、次節に示す。

表-7.3.5① 現実の条件を反映した合理的な詳細診断を行う上で着目すべきポイント①（ⅱ,ⅲ,ⅳ等を参考に記述）

主な対象工種項目内容

橋梁（橋脚）

頭首工（堰柱）

荷重等の建設時

からの変化

建設時点からの上部工、車両荷重、管理施設等による上積荷重

の変化、水位、側方地盤高等の変化がある場合は、それらの影

響を適切に見込む必要がある。

頭首工（堰柱）

診断時点におけ

る戸当り余裕幅

の考慮

許容残留変位の照査時に設定する戸当り余裕幅は、診断時点に

おける実際の戸当り余裕幅を確認にした上で、適切に設定す

る。

ポンプ場（吸込水

槽、吐水槽）

ファームポンド

実運用水位によ

る照査

水槽内の内水の動水圧が地震の影響として大きい場合が多い

ため、耐震性能照査時の内水位の設定においては、対象施設の

実運用水位を考慮することで、より正確に地震の影響を考慮し

た耐震診断が可能になる場合がある。


286

表-7.3.5② 現実の条件を反映した合理的な詳細診断を行う上で着目すべきポイント②（ⅱ,ⅲ,ⅳ等を参考に記述）


ポンプ場（吸

水込層、吐水

槽）

三次元効果の適用水槽の側壁、隔壁、導流壁を三次元モデルやそれと等価な二次元モデル

（薄肉要素の付加等）を適用することにより、構造物の立体的力学特性

を正確に評価することができる。

各部材の限界状態

と損傷過程を考慮

した耐震性能の照

査

吸込水槽などは、側壁、頂版、底版、隔壁などの多くの部材で構

成されているため、これらの部材及び部位は地震の影響によって

生じる損傷の過程が異なる。そのため、詳細診断において動的解

析やプッシュオーバー解析法などの静的非線形解析を行い、各部

材における損傷過程を詳細に検討し、部材ごとに異なる限界状態

を適用して照査を行えば、より合理的な耐震診断が行える場合が

ある。

図はⅳより


287

表-7.3.5③ 現実の条件を反映した合理的な詳細診断を行う上で着目すべきポイント③（ⅱ,ⅲ,ⅳ等を参考に記述）


パイプライン継手余裕量の適

切な評価

建設年次の古いPC管などは、継手寸法が短く、地震時の抜けに対する余

裕量が非常に小さい場合がある。そのため、建設当時の状況等を調査の

上、継手余裕量を適切に評価する必要がある。

パイプラインの

ウィークポイン

トに着目した重

点検討地点の抽

出

設計基準「パイプライン」においては、地形、土質、施工、構造

的要因によるパイプラインの地震時のウィークポイントを示し、

それらへの対応策について記述している。これらの内容を基に、

診断対象路線における重点検討地点を抽出し、対応の検討を行う

ことが重要である。

暗渠（ボックス

カルバート）、

開水路

診断時点におけ

る地上部の利用

状況や土かぶり

条件等の考慮

建設時点からの地上部の利用状況や埋戻し条件に変化がないか調

査の上、診断時点での条件を適切に評価し、計算に反映する必要

がある。

ため池堤体の強度特性

の適切な評価

近代的な設計・施工が実施されていない建設年次の古い既存のた

め池については、レベル2地震動のような大きな地震動による繰返

し荷重を受けると、せん断強度が低下し、安全性が低下すること

が指摘されている。上記のようなため池の診断に当たっては、上

記のような強度特性を適切に評価して耐震性能の照査をすること

が重要である。


288

表-7.3.5④ 現実の条件を反映した合理的な詳細診断を行う上で着目すべきポイント④（ⅱ,ⅲ,ⅳ等を参考に記述）


その他

（一般的事項）

地震応答解析によ

る設計震度の設定

静的解析の耐震計算に用いる入力地震動条件の設定に当たっては、標準

的な設計震度や地盤の応答変位を用いずに、対象地盤の特性を正確に評

価することができる地盤の地震応答解析を実施し、その結果から設計入

力地震動条件を設定する。なお、地盤の地震応答解析を行う際は、PS検

層試験、土の動的変形特性及び液状化特性に関する各種試験等の実測結

果を用いることにより、より一層正確な地震の影響を評価できる場合が

ある。

動的解析の実施動的解析（固有値解析を含む。）を行うことにより、構造物などの振動特

性（固有周期や減衰性）を正確に耐震計算に反映できる。例えば、地下

免散減衰を考慮することにより減衰効果が大きくなり、合理的な設計が

可能になる。

非線形性の適切な

考慮

構造物や地盤の非線形性を適切に考慮することにより、構造物の地震時

挙動や塑性変形能力及び損傷過程をより正確に確認することができる。

有効応力解析の適

用

液状化による構造物への影響は、有効応力法による動的解析などを行う

ことにより、構造物への応答変位量や残留変形量を求め、各施設の機能

面（貯留機能、通水機能）への影響を詳細に評価することができる。

例えば、池状構造物などの基礎地盤が液状化する場合でも、構造物の傾

き量が貯留機能の維持に重大な影響を与えない程度であることが数値解

析で定量的に明確になれば、その傾きを許容し地盤改良などの液状化対

策を実施しないといった判断ができるなど、より合理的な対策の検討が

可能になる場合がある。

図はⅳより

地震時荷重と応答

値の関係の分析

（パラメトリック

スタディー）に基

づく性能照査

詳細診断は、対象施設に要求される耐震性能の有無やその程度の評価だ

けでなく、地震時荷重と各種応答値の関係などを分析することにより、

経済的で効果的な地震対策の選択が容易に行える場合がある。

それらの分析に当たっては、構造条件や設置条件等に関する各種パラ

メータを変更し、構造物の耐震性能評価に与える影響について、感度分

析を実施することが有効である。

図はⅳより



ⅱ）農林水産省農村振興局：土地改良事業計画設計基準設計「パイプライン」（2009）

ⅲ）農林水産省農村振興局：土地改良事業計画設計指針「ため池整備」（2015 改定予定）

ⅳ）日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説（2009)


289

（２）構造物劣化の評価

現地調査により得られた施設の劣化状況は、それらの構造性能への影響を適切に評価し、耐

震診断に反映させることが望ましい。

[解説]

既設構造物の現地調査の結果、コンクリートのひび割れや断面欠損、鉄筋の露出や腐食等の変

状が見られた場合は、それらの構造性能への影響を適切に評価し、耐震診断に反映させることが

望ましい。以下にいくつかの変状事例に対する対応の考え方の例を示す。

表-7.3.6 既設構造物の劣化や変状が見られた場合の対応方法の例

現地調査の結果対応（例）

・断面欠損や摩耗等のコ

ンクリートの劣化が

見られる

・鉄筋露出や腐食が見ら

れる。

①変状の詳細調査を実施し、その結果に基づいてコンクリートや鉄筋

の物性値を設定し、構造解析を実施する。（劣化指標と構造性能の関係

については、現在研究段階である。）

②変状部の補修を実施し、当初の性能まで回復させることを前提とし、

当初設計時の物性値を用いて、構造解析を実施する。

（ただし、劣化の程度や範囲によっては、補修による構造性能の回復

が見込めない場合も考えられる）

計測したコンクリート

強度等の物性値が当初

設計値よりも低い（又は

高い）

①調査により得られた物性値が当初設計値よりも高い場合は、当初設

計値を構造解析に用いる考え方が一般的である。しかし、コンクリー

ト構造物は、劣化要因がない場合、長期的に強度が増加し続けること

が実際の構造物の調査で確認されている。このような場合は、調査に

基づいて、材料の特性値を設定してよい。また、部材係数、荷重係数

についても構造物の寸法の実測値、荷重データの実測値の調査に基づ

いて設定してよい。

②調査により得られた物性値が当初設計値よりも低い場合は、調査結

果に基づき材料の特性値を設定する必要がある。

これは、材料の劣化の進行によるか初期欠陥によるものが考えられる。

前者の場合は、劣化機構の評価と耐久性についても検討する必要があ

る。

※ 農業水利施設の耐震診断と補修・補強設計マニュアル（案）ⅲ)や水道施設耐震工法指針（2009（平成 21 年））を参考に作成

なお、鉄筋腐食などの劣化の程度に応じて、材料強度や耐力を低減させる劣化係数は、現時点では、まだ土木構造物に一般的

に適用できる方法は確立されていない。


ⅰ）土木学会：2001 年制定コンクリート標準示方書（維持管理編)

ⅱ) 土地改良施設総合対策支援事業第 14 回耐震補強等検討委員会：農業水利施設の耐震診断と補修・補強設計マニュアル(案)

（2011 年 2 月 10 日版）


290

7.4 耐震対策

耐震診断の結果、既設構造物の耐震性能が不足することが明らかとなった場合は、耐震補強

等の対策を検討する。

[解説]

(1)耐震性能（補強)レベル

既設構造物の耐震性能は、新設構造物と同等の耐震性能を有するようにしなければならない。こ

の場合、補強の対象となる構造物の供用期間は原則として新設構造物と同等とする。これは、新

設構造物、既設構造物を問わず、大地震が発生すれば同程度の地震力を受けるため、対象となる

地震動を想定した場合、新設と既設の区別はないという考え方による。

補強すべきレベルとしての耐震性能レベルは、構造物の種類により、レベル 1、レベル 2 地震

動を想定し、個々の構造物の位置付けや重要性から選定される。

図-7.4.1 は、補強による性能向上の概念とそれに対する耐震性能の目標を定めたものである。

一般的に構造物は、経年変化と共に構造物耐力が低減していくため、現時点での耐力を正しく評

価し、将来的にも維持できるようにしなければならない。

このことは、建設当時と現在の要求性能が同一であったとしても、構造物の耐力が減少してい

れば、それを向上させる必要があるということである。

図-7.4.1 補強による性能向上の概念


291

(2)耐震補強における留意点

1)構造物の全体系のバランスの考慮

耐震補強後の性能バランスは、構造物全体として評価しなければならない。また、耐震補強工

法の耐震性能は、その性能が確立されたもの、又は検証されたものとする。

構造物の全体系としての性能とは、例えば、橋梁、基礎構造物の場合は、上部構造、支承、橋

脚、基礎が、全体としてバランスを保持するように考慮し、一部位の補強が他の部位の損傷に大

きな影響を与えることがないように、全体系として取り扱わなければならない。耐震補強による

全体系のバランスを考慮しなくてはならない事例として、図-7.4.2 に排水機場の耐震補強の検討

ケースを示す。また、頭首工堰柱の曲げ補強において、補強鉄筋による剛性増加とじん性低下の

バランスの検討事例を図-7.4.3 に示す。

したがって、補強された構造部位の耐震性能の評価にとどまらず、構造系としての耐震性能及

び他の荷重系に対する安全性も評価する必要がある。

図-7.4.2 排水機場における耐震補強の影響に関する事例

（土地改良施設機能更新等円滑化対策事業報告書より）(平成 20 年)


292

図-7.4.3 頭首工における耐震補強の影響に関する検討事例

（土地改良施設総合対策支援事業基幹的施設の耐震対策報告書その 1 p.48 より）(平成 22 年)

2)液状化地盤における留意点

液状化の可能性がある地盤における構造物については、対策工の検討や液状化を考慮した地盤

も含めた全体系での耐震性能の検討が必要である。

3)補強された構造物の耐震性能の評価

補強された構造物の耐震性能は、定量的な方法によって評価しなければならない。そのために、

実物大の試験、数値解析、地震観測等を行って評価された方法を採用するものとする。特に新工

法や新材料を用いる場合には耐震性能の評価方法によって十分な検証がなされたものでなければな

らない。



ⅱ）土木学会：2001 年制定コンクリート標準示方書（維持管理編)


293

7.5 整備方法

耐震補強の整備は優先順位を決定した上で、整備方法を決定する。

[解説]

構造物の重要度に加え、地域における地震発生の切迫度を考慮した優先順位を決定し、補強に

よる整備、撤去及び新設による整備、ソフト面による整備を検討する。



7.5.1 優先順位

耐震補強の優先順位は、「2.4 施設の重要度区分」に示した構造物の重要度に加え、地域に

おける地震発生の切迫度等を考慮して決定する。さらに、優先順位の決定に当たっては、構造

物が構成するシステム全体の地震防災性向上に与える影響度の度合いと経済性を併せて考慮す

ることが重要である。

[解説]

膨大な農業施設について耐震対策を行うことは、将来的に効率的であり、かつ、切迫した大地

震に対する社会的不安を引き起こさないということについて理解を得る必要があり、耐震診断及

び補強に優先順位を決めていかなければならない。順位の設定は、以下の点に着目して実施しな

ければならない。

(1)構造物が損傷を受けた場合に人命・生存に与える影響の度合い

(2)発災後の避難・救助・救急活動と二次災害防止に与える影響の度合い

(3)地域の生活機能と国際的視野をも含めた経済活動に与える影響の度合い

(4)都市機能の早期復旧に与える影響の度合い

(5)地震発生の切迫度

(6)構造物が構成するシステム全体の地震防災性向上に与える影響の度合い

(7)経済性

しかし、上記事項に対して客観的に定量化する手法は現在のところ確立されたものはないが、

「MPECl)モデル」が参考となる。



ⅱ）土木学会：土木構造物の耐震基準等に関する「第三次提言」（2000)

1）MPEC（Mathematical Programs with Equiiibrium Constraints)とは、重要度・費用効果・緊急度や地震保険等を考慮して

その優先順位をつける手法で、訳すると均衡制約付き適化問題となる。


294

7.5.2 補修・補強工法による整備

耐震補強の方法は、施工性、安全性、経済性、周辺環境に与える影響度及び維持管理の容易

性を考えて選定されなければならない。このため、構造特性や現場環境に適合した新工法の開

発や新材料の活用を積極的に行う必要がある。

[解説]

(1)工法選択方法

耐震補強は、既設構造物であるため、多くの場合、構造物を供用しながら、耐震補強工事を実

施することが要求される。このため、施工期間、施工スペースが制限され、かつ、振動・騒音等

に対する周辺環境からの規制条件も厳しくなると考えられ、施工性、安全性、経済性、周辺環境

への影響度及び維持管理の容易性を考えて工法を選択することが望ましい。

a.補修・補強レベル

耐震補強は、現状構造物の地震時の危険性を減少させる一つの方法として選択されるが、地震

時に想定される損傷形態や被災程度とそれが及ぼす影響度合い、復旧の難易度によって現実には

その補強程度や方法が変わってくる。近年採用例も増えている免震構造化や地震荷重を適切に分

散化する構造等も有効な選択肢の一つとして検討する。

補修・補強レベルは、「7.4 耐震性能（補強)レベル」を参照する。

b.工法選択の留意点

工法選択においては、上記の補修・補強レベルのほか、実績の評価、維持管理についても検討

する必要がある。

(a)実績の評価

耐震補強工法の選定に当たっては、兵庫県南部地震で比較的被害が軽微であった構造物の分析

結果などが参考になる。例えば、地中埋設管路におけるフレキシブルジョイント、地下鉄におけ

るコンクリートが充填された鋼管柱など、同地震でその耐震性能が評価された構造を、積極的に

取り入れることも考えられる。しかしながら、大震災において大きな損傷を受けた構造物と比較

的損傷程度が低かったものの差異が全て解明されているわけでなく、耐震性能を適切に予測する

技術の確立が一層望まれる。

(b)維持管理

耐震補強では、維持管理の容易な方法を採用することも重要である。これは、現時点での知見

に基づいて施された耐震補強法でも、技術開発の動向（新工法、新材料)によって見直す必要が生

ずる可能性があること及び重要な箇所であればあるほど補強後のモニタリングが不可欠となるから

である。

(2)現在行われている主な工法

これまでの震災事例などから、甚大な被害に結びついた構造要素（せん断耐力が不足した橋脚、

地下鉄の中柱、落橋に至った支承周辺構造等)が着目され、これを効果的に補強する以下のような

対策が検討されている。

a. 橋梁・基礎構造物の鉄筋コンクリート脚柱では、鋼板や鉄筋コンクリート又は炭素繊維を巻

立てて補強する工法が実用化されている。


295

b. 鋼製橋脚では、コンクリート中詰めによる橋脚柱の座屈防止が図られている。

c. 土構造物の護岸・岸壁では、背面土圧や液状化圧力等を軽減する地盤改良、既存護岸の変形

を抑制する異種構造物の併設、既設構造物の一体化などが考えられている。

d. 暗渠や水路トンネルでは、コンクリート増打ち等による躯体部の補強のほか、継手の可とう

性向上、基礎地盤の改良などが適用されている。

e. 埋設管路の補強方法としては、可とう管や内面バンドによる可とう性の向上、管路の敷設替

え、管路周辺の埋戻し材の置換や地盤改良工法が挙げられる。

(3)施設ごとの補強方法

表-7.5.1 に施設ごとの補強方法の例を示す。

表-7.5.1① 施設ごとの補強方法の例①

施設名対策補強方法

①農道橋、

②水路橋、水管橋

（橋梁添架)

上部

応力分散

じん性の増大

可とう性の向上

反力分散支承（ゴム支承)への変更

沓の補強

免震支承への変更

伸縮可とう管の設置上部・下部構造連結：PCケーブルの設

置

あと施工アンカーによるせん断補強

落橋防止装置の設置

橋台

橋脚

耐力不足への対応

じん性の増大コンクリート巻立て、鋼製板巻立て、炭素繊維巻立て

基礎部地耐力強化

液状化対策躯体近傍への地中連続壁及び鋼矢板などの構築地盤改良

③頭首工

堰柱耐力不足への対応

コンクリート巻立て、鋼製板巻立て、炭素繊維巻立て、鋼

材補強（アウトケーブル）工法、鉄筋量増大工法、補強鉄

筋埋め込み方式PCM巻立て



④擁壁、

⑤開水路、

⑥ファームポンド、

⑪ポンプ場等

躯体部耐力不足への対応

じん性の増大

コンクリート巻立て及び増打ち

炭素繊維巻立て

鋼板接着

あと施工アンカーによるせん断補強

バットレス

耐震壁増打ち（ブレース）

基礎部


支持力不足への対応

液状化対策

フーチング部コンクリート増打ち、増し杭、地中連続壁及

び鋼矢板などの構築、地盤改良

⑦ため池堤体堤体の安定押さえ盛土

基礎部地耐力強化地盤改良


相対変位防止


液状化対策

必要に応じて可とう管の設置、管路の布設替え、（既設管内

挿入工法を含む)、管路周辺の埋戻し材の置換及び地盤改良

内面バンドによる継手の可とう性向上

⑨暗渠（ボックスカルバート）

躯体部


漏水防止

コンクリート増打ち、鋼板巻立て、炭素繊維シート内面貼

付け、高強度炭素繊維グリッド内面貼付、あと施工アンカ

ーによるせん断補強

暗渠内の補強（縮小断面の構築)

(プレキャストボックス・ステンレス函、ダクタイル鋳鉄管、

鋼管など)

入力地震動の低減埋戻し土の軽量化

構造物周辺に免震材の設置

継手部漏水防止

可とう機能付与

コンクリートカラー巻立て

可とう性継手との交換



※ ⑩杭基礎については、各施設の“基礎部”及び表-7.5.2を参照。


296

表-7.5.1② 施設ごとの補強方法の例②

施設名対策補強方法

そ

の

他

立坑

躯体耐力不足への対応内面コンクリート増打ち、ブレース材の設置

地中部地盤支持力強化地盤改良

接続部相対変位防止可とう性ジョイントの設置、既設継手の補強

シールド

(セグメント)

相対変位防止

（応力集中防止)


液状化対策

構造物との接続部へ可とう性ジョイントの設置管渠内の補

強（縮小断面の構築)

一部地盤改良

建築構造物

上屋

荷重低減

耐力不足の対応

じん性の増大

短柱沓座

重量低減

柱・はり補強

耐震壁増打ち(ブレース)

スリット改造


液状化対策

躯体近傍への地中連続壁及び鋼矢板などの構築

地盤改良

(4)液状化対策

新設構造物と比較して、既設構造物の液状化対策には以下のような制約がある。

a. 構造物直下の地盤を液状化しないようにすることがも効果的であるが、既設構造物ではこ

れができにくい。

b. 構造物を使用しながら対策工を施さねばならず、施工機械などの制約を受ける。

c. タンクヤードや住宅など、対象とする構造物の近傍に構造物があることが多く、近傍への構

造物へ影響を与えない施工方法を選定する必要がある。

d. 既設直下の地盤調査を行えないので、液状化の判定を行い難い（逆に既往の調査があること

もある。）

上記のような制約の中、近、既設構造物へ液状化対策の事例が急増しており、新しい工法の

研究開発も多く行われている。表-7.5.2①～③に既設構造物の液状化対策の事例を示す。


297

表-7.5.2① 既設構造物に対する液状化対策の方法①

（安田進、既設構造物のための液状化対策の考え方、基礎工、34(4)、(2006）をもとに作成)

①既設の直接基礎構造物における対策事例

(1)井戸や排水溝による地

下水位低下

石油タンクヤードの対策

（大森、1988 年、旧本 p.294）

(2)底版にあけた孔からの

締固めや薬液による固

化

横浜税関の対策

（金子ら、2003 年、新本 p.505）

(3)周囲からの薬液による

固化

化学薬品タンクの対策

（日経コンストラクション、2005

年 10.14、p.30～35）、ベルトコン

ベア基礎

（斉藤ら、2002 年、新本 p.351）

(4)鋼矢板による変形抑制タンクの対策

（酒見ら、1996 年、新本 p.454）

(5)周囲からの杭打設

十勝沖地震後に復旧された家屋

注：表中①～⑥に示す事例で地盤工学会の以下の 2 冊の本（文献 1）を旧本、文献 2）を新本と呼ぶ）に載せられ

ているものは、紙面の都合上、文献名を省略し、各本に記載されているページのみを示した。

文献 1：地盤工学会：液強化の調査・設計から施工まで、1993

文献 2：液状化対策工、2004

表-7.5.2② 既設構造物に対する液状化対策の方法②


②既設の杭基礎構造物における対策事例

(1)増し杭橋脚の補強

（旧本、p.388）

(2)高耐力マイクロパイル

橋脚の補強

（旧本、p.442）

(3)杭基礎周辺の地盤改良

橋脚の対策

（阪神高速道路公団、1997 年、新

本 p.440）


298

表-7.5.2③ 既設構造物に対する液状化対策の方法③


③既設の土構造物における対策事例

(1)シートパイルによる変

形抑制

東海道新幹線の盛土対策

（大橋ら、1980 年、旧本 p.422）淀

川堤防の復旧（新本 p.472）

(2)のり尻部の締固めや固

化

荒川堤防の対策

（旧本、p.259）

(3)排水溝による地下水位

低下

八郎潟干拓堤防の復旧

（秋田県土木部、1990 年、旧本

p.299）

(4)のり尻ドレーン工によ

る盛土内の地下水位低

下

十勝川堤防の復旧

（北海道開発局帯広開発建設部、

1994 年、新本 p.358）

表-7.5.2④ 既設構造物に対する液状化対策の方法④


④既設の岸壁・護岸における対策事例

(1)背後地盤の改良

（その 1）

釧路港の対策

（グラベルドレーン工法研究会、

1996 年、新本 p.387）

(2)背後地盤の改良

（その 2）

石狩新港の対策

（河村ら、2001 年、新本 p.330）

(3)事前混合処理土による

裏込め

六甲アイランドの復旧

（及川ら、1997 年、新本 p.323）

(4)前面の鋼管矢板打設と

根固め

東京の江東地区内部護岸の対策

（阿部ら、1984 年、旧本 p.396）


299

表-7.5.2⑤ 既設構造物に対する液状化対策の方法⑤


⑤既設の地中構造物における対策事例

(1)シートパイルによる浮

上り軽減

共同溝の対策

（日本道路協会、1988 年、旧本

p.414）

(2)底部地盤の改良と側面

への矢板打設

地下鉄孔口の対策

（山下ら、2001 年、新本 p.403）

表-7.5.2⑥ 既設構造物に対する液状化対策の方法⑥


⑥地盤流動に対する既設構造物の対策事例

(1)杭基礎と護岸の間への

鋼管矢板の打設

東首都高速道路の対策

（小笠原ら、2000 年、新本 p.503）

(2)増し杭

阪神高速道路の対策

（新本 p.500）




ⅲ）安田進、既設構造物のための液状化対策の考え方、基礎工、34(4)、(2006）

7.5.3 その他の方法による整備

補修・補強工法による整備以外に、撤去及び新設による整備、ソフト面による整備も検討す

る必要がある。

[解説]

(1)撤去及び新設による整備

既設構造物は残された供用期間が短ければ、確率論的にはその構造物が遭遇する地震動の確率

は低くなり、それに応じて耐震補強レベルは異なってくると考えられるが、数年後に再建が予定

されている構造物の耐震補強にも限界がある。したがって、施工性、経済性及びメンテナンスコ

ストを含んだ構造物のライフサイクルコストを総合的に考えれば、耐震補強工事をきっかけに全

面的な撤去・新設（リニューアル)を実施し、新設と同等の耐震性能に引き上げることも十分価値

がある。

一方、地震直後の二次災害の防止やライフラインに不可欠となる施設などは、通常の耐震基準


300

以上の性能が要求される場合もある。

(2)ソフト面による整備

構造物が地震を受けた際の想定被害を低減する選択肢の一つとして、想定被害の程度に応じた

地震後の応急復旧や再建を選択する場合もあるが、これは、直接対象構造物を補強するのではな

く、代替機能や機能分散を有したバックアップシステムの構築なども広義の耐震性能向上対策の

一つである。

これらの考え方から、耐震診断では構造物の耐震性能を種々の指標で判定し、耐震性能が不足

する可能性がある場合に耐震補強の検討に進むが、対象構造物が供用中であることを考慮すれば

その補強方法はおのずから制約される。また、現状の技術水準では十分な補強効果が得られない

こと、構造的なバランスや合理性が欠けることも十分想定される。このような場合には、構造物

又は周辺地盤の耐震補強というハード面の直接的な対策ばかりでなく、耐震に対し既設構造物が

人命に影響がなく二次災害のおそれがない場合は、代替システムの整備や早期復旧法の開発など

の柔軟で合理的なソフト面の対策を検討すべきである。



7.6 耐震補強情報のデータベース構築

既設構造物の耐震診断、補強及びその維持管理には、既存構造物に関する調書をデータベー

ス化により整備し、活用するのが望ましい。

[解説]

建設年代が古く、構造物等に関するデータが不明な場合についての扱い方を述べ、耐震診断で

必要となる建設年代、準拠基準、設計図書、施工記録などのデータベースの早急な整備の必要性

を示した。

耐震診断において、一次診断の円滑な実施のためには、既存構造物に関するデータベース（準

拠基準、建設年代など)の整備が急務であり、特に建設年代が古く構造物等に関するデータが不明

な場合については、一次診断においてなるべく厳しい側の診断となるように配慮し、二次診断に

おいて必要な現場調査や各種試験を行って、耐震診断に必要なデータの収集に努める。

補強された構造物に対しては新設構造物と同様、又はそれ以上の頻度で定期的な点検を行い、

劣化等に対する維持管理を適切に行い、必要に応じて補修を行うのが望ましい。

特に人的災害への影響、社会経済的コストへの影響が大である重要な構造物・施設については、

地震観測を併用したモニタリングを行い、中小規模の地震に対する挙動のデータを蓄積・分析し、

目標とした耐震性能が保持されていることを確認すべきである。さらに、維持管理の過程で得ら

れた新しい知見に基づき、構造物の耐震性能評価手法や補修方法を見直していく姿勢も重要であ

る。

例えば、兵庫県南部地震で被災したため池は 1,200 箇所あり、これらのデータは、「ため池災害

データベース」として整備されている。このデータには、堰堤諸元のみならず、震央からの距離、

活断層からの距離、維持管理状況、築堤材、堤体の植生の状況、国土数値情報、周囲の活断層情

報などがある。このデータベースを利用することによるメリットとして、以下のことが挙げられ


301

る。

(1) データを媒体でやりとりすることにより複数箇所（農林水産省農村振興局、農村工学研究

所、各地方農政局、地方自治体等)においても、他施設の維持管理手法や災害に強い材料の

選定などを参照、検索することが可能となる。

(2) 以前に入力したデータを参考にして点検結果の更新を容易に行うことが可能となり、基礎

データを活用し、補修補強への早期の対応が可能となる。

(3) ため池データの修正及び蓄積が容易であり、決められたフォーマット形式であるので維持

管理者間の認識の差がなくなる。

(4) ため池の被災歴・改修歴の蓄積が容易であり、施設の危険度合いを容易に把握することが

できる。

(5) このデータを基に、ため池改修計画の策定が容易となる。



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