超長杭は軟弱な深水条件に適応できるため、沖合い埠頭建設に広く利用されています。しかし、超長杭は杭体の長さおよび自由長が従来の杭基礎より長く、細長比も大きいため、座屈不安定のリスクがあります。波浪や海流などの循環荷重の作用下で、杭側面の軟弱粘土は強度低下と剛性減衰の循環的な弱化効果を生じ、超長杭の座屈不安定のリスクをさらに高めます。これに鑑み、まずABAQUS有限要素ソフトウェアの二次開発プラットフォームを基に、USDFLDサブルーチンを利用し、FORTRAN言語で既存の試験で得られた軟弱粘土の強度低下および剛性減衰規則の計算モデルを数値開発し、数値計算結果を遠心機試験結果と比較して、本研究で構築した軟弱粘土の強度低下および剛性減衰サブルーチンの妥当性と信頼性を検証しました。次に軟弱な深水超長杭の数値計算モデルを構築し、超長杭の座屈安定性を研究し、超長杭の座屈不安定発生の可能性を明確にし、強度低下、剛性減衰、強度低下と剛性減衰を同時に考慮した場合の超長杭の座屈安定性への影響をさらに研究しました。研究結果は、超長杭の座屈臨界荷重値がそれぞれ3.5％、7.9％、11.0％低下し、座屈不安定時の杭体最大せん断力がそれぞれ3.6％、17.1％、22.1％低下したことを示しており、軟弱粘土の循環弱化効果が超長杭の座屈不安定破壊のリスクを著しく高めることを示しています。本研究成果は同様の工学的課題の研究に参考となることが期待されます。

超長杭;座屈不安定;深水軟弱地盤;強度低下;剛性減衰