Investigation of the Tsujun Bridge damage mechanism during the 2016 Kumamoto earthquake

Abstract

Tsujun Bridge, a stone arch bridge, suffered slight damage during the 2016 Kumamoto earthquake. In this study, a microtremor observation was conducted, the natural frequencies of the bridge were estimated, and the horizontal-to-vertical (H/V) spectral ratios at Tsujun Bridge and at a strong-motion observation site were calculated. The ground motion for Tsujun Bridge was estimated based on H/V spectral ratios, and a numerical model was created based on the observed natural frequencies. The seismic response of the numerical model was simulated using the refined distinct-element method, and the damage mechanism during the Kumamoto earthquake was investigated. 2016年熊本地震により，熊本県山都町に位置する重要文化財「通潤橋」には，壁石のはらみ出し，盛土の亀裂，通水管からの漏水などの被害が発生した。壁石のはらみ出しは最大15 cm 程度で，その発生位置はアーチ中央部ではなくアーチ端部と橋端部の間であった。本研究では，まず，微動計測により通潤橋と周辺地盤の振動特性を明らかにした。次に，通潤橋と近傍の強震観測点での地盤の卓越周期が大きく異なることから，通潤橋地点の地震動を推定した。 続いて，微動計測により明らかにした固有振動数に一致するように通潤橋の解析モデルを作成し，地震応答解析を行った。その結果，観測地震動を入力したときはアーチ中央部が破壊したのに対し，推定地震動を入力したときはアーチ端部と橋端部の間で壁石のはらみ出しが大きくなり，実被害を良好に再現することができた。