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252号目次Project brief 2
プロジェクト紹介【寄稿】

鋼コンクリート複合構造とした長大中路式アーチ橋の計画・設計（第1案）鋼3径間連続トラス橋

高田壮進

図3 全体模型（中路式アーチ橋案）

空線）が近接し、上空制約を受TAKADA Takeyuki

けるため、フローティングクレーン

大日本コンサルタント株式会社
東京支社
構造保全技術部第一計画室
主幹

および大ブロックによる架設が困難である。
以上の架橋条件を踏まえ、橋梁■ はじめに動車専用道路である。橋長が約ての設計・検討を円滑に進めるた

形式は航路（幅200m、高さ42m）を

新天門橋は熊本天草幹線道路480m、アーチ支間長が350m以上め、「新 天 門 橋 技 術 検 討 委 員 会

跨ぐ長大橋として、耐風性や耐震の内、大矢野バイパスの一部となとなるため、設計・施工にあたって（委員長・大塚久哲九州大学大学り、現在天草1号橋として知られるは高度な技術力と豊富な専門知院教授）」を設立し、7回にわたり済性」「構造性」「施工性」等を考慮天門橋に並列する橋梁となる。天識が必要とされる。また、天門橋審議が行われた。この委員会のし、図2に示す3案を選定した。

門橋が3径間連続トラス橋であると並列橋となり、県立自然公園区

審議事項は、熊本県ホームページ

第1案：鋼3径間連続トラス橋のに対し、新天門橋は、鋼PC複域内であることを踏まえると景観に公表されているので、参考にさ第2案：鋼PC複合3径間連続エ

合5径間連続中路式アーチ橋で設的な配慮も重要となる。このことれたい。

計をおこなった。

から、新天門橋に関する構造・施

本稿では、新天門橋における橋工技術および橋梁の意匠につい（第2案）鋼PC複合3径間連続エクストラドーズド橋

性に優れた構造形式の中から「経クストラドーズド橋

写真1に架橋位置における現況

第3案：鋼PC複合5径間連続中を示す。

路式アーチ橋梁予備設計から橋梁詳細設計ま技術検討委員会で審議を行っ（第3案）鋼PC複合5径間連続中路式アーチ橋
図2 予備設計比較3案模型での経緯について報告する。

■ 路線概要た結果、経済性と維持管理性に優れ、かつ景観においても「三角瀬戸を一跨ぎする姿が地形の状況

熊本天草幹線道路は、図1に示■ 橋梁予備設計

張感を内在する力強さを損なわと並列の関係において調和」
してすように熊本市から天草市に至る● 設計基本方針

ず、対比的に技術的進歩が見ている橋梁形式として、第3案の鋼とれ、地域にも新しい物語が生PC複合5径間連続中路式アーチまれる魅力的な橋を創造する。

橋を選定した。

延長約70kmの地域高規格道路で本橋を設計するにあたり、技術あり、熊本都市圏と天草地域との検討委員会で審議し決定された設交流・連携を強化し、効率的な交計基本方針は以下のとおりである。

通体系の形成を目的に計画され・初期建設コストおよび維持管理

橋梁形式選定において特に影費等のライフサイクルコスト縮減

響を与える架橋条件等を以下にを追求する。

示す。

■ 橋梁詳細設計

・周辺景観との調和や天門橋との・地 理 条 件：天 門 橋 に 並 列 する

● 橋梁諸元① 熊本と天草間の交流の強化

対比に配慮した橋梁デザインと海上橋であり、景観的な調和や・橋長：463m② 交通渋滞の緩和する。

耐風安定性を考慮する必要が・アーチ支間：350mある。

・中央支間（鋼桁部）：264mたものである。
その整備効果として、主に以下の4点が期待されている。

図1 新天門橋架橋位置● 景観デザインコンセプト③ 天草への交通代替路線の確保④ 観光客増加、水産物価値向上■

橋梁概要
新天門橋は片側1車線（有効幅員9.5m）で、設計速度60km/hの自048

Civil Engineering Consultant

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写真1 現況写真
（天門橋）● 主要な架橋条件

最適案に対し作成した全体模型を図3に示す。

・側径間（PC桁部）：97m、102m技術検討委員会で決定された・地形条件：水際の地形は急激にデザインコンセプトは以下のとおり落ち込むため、海中に橋脚を建・アーチライズ高：63.3mである。

てる案は水深が深く工費が増大

・アーチライズ比：約1/5.5

・周辺の景観に調和するとともに、する。

・鋼桁（鋼床版箱桁）：桁高=2.3m

現天門橋の繊細でありながら緊・交差条件：現橋と高圧電線（架・PC箱桁：桁高=2.0〜5.5m
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のため2次元風洞実験（写真2）を、● 維持管理計画

架設系に対する耐風性能の確認

新天門橋の維持管理手法としのため3次元風洞実験（写真3）をて、既に策定されている「熊本県行った。の橋梁の維持管理」
に関する基準2次元風洞実験は、閉断面一箱類を基に、長大アーチ橋および複桁となる補剛桁に対し、「新天門合橋として、本橋特有の維持管理

橋単独時」「天門橋・新天門橋並対象を追加して、『新天門橋維うず れい列時」のそれぞれについて、渦 励
図10 動的複合非線形解析モデル

図4 新天門橋

振 およびギャロッピングの発現にた。主な特徴は、本橋特有の重ついて実験を行った。実験の結要部位（剛結部、鋼コンクリート接果、渦励振は発生するものの許容合部）の維持管理上の留意点を明

本橋は支間長200mを超える長振幅以内に収まること、ギャロッピらかにしたこと、塗装等の劣化分● 耐震設計橋梁全体一般図持管理マニュアル（案）』を策定ししん・橋台：逆T式橋台多いが、本橋梁は側径間をPC Tは行わず、剥離干渉法による対策大橋に分類されるため、レベル1ングについては照査風速を超えて析のために定点観測ポイントを設

・橋脚：RC壁式橋脚（H=28.0m）

ラーメン形式とすることで、コンクを行った。

地震およびレベル2地震による耐も発現しないことを確認した。

けたことである。

・使用材料

リートの重量を、タイ部材の代替と吊材はケーブル形式を採用し、震性能を確保する他、架橋近傍で3次元風洞実験は、架設系にお鋼アーチ部：SM490Y、SM570していることに大きな特徴を有し維持管理作業を路面上から行え想定される最大級の地震動（想定ける耐風安定性について実験を行

PC桁部：σck＝50N/mm2ている。また、維持管理作業の軽るよう、ケーブル定着はピン定着断層によるサイト波）に対しても照った。架設系において、最も構造

本業務は予備設計1年、詳細設計

RC橋脚：σck＝40N/mm2減を目的に、総部材数および鋼材方式（図7）とした。

査を行った。対象とした、地震断性および耐風安定性に劣ると考え2年と長期にわたる業務であった。

られる状態を想定した。「アーチこの間、熊本県および技術検討

ふ

吊材：PCケーブルの露出面積を極力低減する工夫

部材結合はTラーメン部の他、●構造設計を行なっている。

た層は「雲 仙 断 層 帯」および「布 田がわひな■ おわりにぐ

アーチリブと補剛桁交差部（図8）、川・日奈 久 断層帯」
を用いた。図9

リブは併合しており、PC桁と併合委員会を含む「産・官・学」が一体

長大アーチ橋はアーチ基部に大アーチリブ（図5）は維持管理作

アーチリブ基部において剛結構造

は道路橋示方書に示されている

される直前の系」と「アーチリブおとなり、情熱を持って取り組んだ結きな水平力が作用するため、タイ業の軽減を目的に、ソリッドタイプを採用した。端部の両橋台は可標準波形とサイト波の加速度応答よびPC桁は併合しているが、補剛果、天門橋と比較しても、技術の（引張部材）により抵抗する形式がとした。また、アーチ面外方向の動とした。

スペクトルを示したものである。

桁が併合直前の系」の2ケースに進展がみてとれる橋梁を設計する

抵抗力を増加させるために、バス

本橋の主要モード（0.3〜2.7sec）のついて、「新天門橋単独時」「天門ことができたと自負している。

ケットハンドル型を採用した。

帯域では、サイト波のほうが大きく橋・新天門橋並列時」のそれぞれなっている箇所もある。

について、一様流および乱流によ鋼 桁（図6）は維持管理部材の軽減を目的に、閉断面箱桁を採本橋は構造全体系がスレンダーる実験を行った。その結果、有害用した。また、床版は鋼床版を採であるため、材料非線形性の他、な振動の発現は見られなかった。

用した。

幾何学的非線形性を考慮した、動耐風安定性を確保するために、的複合非線形解析をファイバーモ一般的に用いられるフェアリングデル（図10）により解析を行った。

＜参考＞
熊本県ホームページ（ http://www.pref.kumamoto.jp/soshiki/94/sintenmonkyou.html）● 耐風設計部材のような付加部材による対策
図8 アーチリブ・補剛桁交差部

一般的にアーチ橋は、耐風安定性に優れている橋梁形式ではあるが、本橋は、①全体的にスレンダーな形状をしていること、②天門橋と並列橋になることから、構造

（a）
断面図

（b）
正面図

写真3 3次元風洞模型（新天門橋・天門橋並列時）

完成系に対する耐風性能の確認

図5 アーチリブ断面・正面図

図7 ケーブル定着方式

図6 鋼桁断面図

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図9 加速度応答スペクトル（橋軸方向、布田川・日奈久断層）

写真2 2次元風洞模型（新天門橋単独時）

写真4 完成予想図

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