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Project Brief

プロジェクト紹介

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225号目次Planning and Design of Mihara Ohashi Bridge

2

美原大橋の計画と設計

加藤静雄

寿楽和也

KATO Shizuo

JURAKU Kazuya

株式会社ドーコン / 構造部 /副技師長

株式会社ドーコン / 構造部 /主任技師

道央圏連絡道路は、千歳市から橋梁である。現在、側橋梁の架設工

総幅員：

小樽市に至る延長 80km の地域高規事および橋面工事が残されている

A-1 〜 P-1 39.184m 〜28.8m

格幹線道路で、国際的な交流拠点が、これまでの計画・設計について

P-1〜 A-2

28.8m

川との合流部直下に位置する。付箱桁案を対象として比較設計を行いである新千歳空港，重要港湾石狩湾紹介する。

平面線形：R ＝∞

近は石狩低地帯と呼ばれ、昭和 56斜張橋案を選定した。

縦断線形：+2.4%〜-0.3%

年の台風 12 号では石狩川の水位上新港を経由し小樽市を結び、北海道■図 2 −美原大橋の一般概要図の中枢機能を有する札幌市の都市

1 ――橋梁概要

支承構造：1固定他点可動

昇が大きく、夕張川の湛水深が大き環状を形成する主要幹線道路であ

路線名：道央圏連絡道路

下部構造：

くなったことにより夕張川が氾濫し斜張橋は、主桁、主塔、ケーブルる．また、一般国道 12 号、一般国道

道路規格：第 3種1級

橋台：逆T式橋台（鋼管杭基礎）た経験がある。そこで石狩川の流の 3 つの主要な部材で構成され、そ275 号および北海道縦貫自動車道江

設計速度：80km/h

橋脚：主塔部 壁式橋脚

下能力の低下を最低限とするため、の組み合わせにより様々な形態が考別東インターと連結され、広域的な上部工形式：（鋼管矢板井筒基礎）

低水敷には橋脚は 1 基、法肩、法尻えられる。基本設計において、積雪道路ネットワークの形成による周辺

主橋梁：3径間連続鋼斜張橋

側径間部 壁式橋脚

からの橋脚の離れは 20m 以上確保、寒冷地域であること、内陸部に位置都市の開発と発展を担うものである

側橋梁：3径間連続鋼床版箱桁（鋼管杭基礎）基準径間長は 90m、河積阻害率はすること、平坦な地形で季節風の影（図1）。

橋長：972.0m

5%以下とする等の条件を設定し、響が強い地域であることなども考慮

影響と、凍結路面でのねじり振動に154m+340m+154m+112.5m+103m+1し、総合的に検討を行い、形状を決よる路面形状の変化による走行性へ03m の支間割りとした。なお本支間定した。の影響が課題であり、風洞試験によ結ぶ延長 3.9km の美原バイパスの中割りに対しては、最終的に地形、計●1って安全性を確認した。

央部に位置する石狩川を渡河する

画河川断面、橋脚位置などの模型を本橋は、A-1 橋台〜 P-1 橋脚間に延長 972m の橋梁である。

製作し、水理模型実験によって検証

一般国道 12 号への連結のための拡1 面吊り斜張橋では、経済性からし、石狩川に与える影響は小さいこ幅を有することから、2 面吊り斜張橋

1 本柱形式が採用される例が多い。とを確認した。

ではケーブル配置が非対象の配置

本橋では、冬季の季節風は橋軸方となり複雑な構造となるため、1 面向風が卓越することから耐風安定性吊り形式を採用することとした。1 面の確保が課題となる。これまでの斜河川条件により支間割りが限定さ

吊り形式に対する主桁断面は、大き張橋では TMD（Tuned Mass Dumper）れ、最大支間長 340m の橋梁計画がなねじり剛性を有し、経済的で耐風や空力的な対策を行っていることが必要となる。橋梁形式の選定にお性にも優れる逆台形箱桁断面を採多い。空力的対策は、着雪による空いて、石狩川の低水敷ではベントの用した。逆台形箱桁断面は、これま力部材の形状の変化により耐風性の設置が困難であること、冬期間の施での斜張橋の事例から優れた耐風評価が難しく、降雪時の着雪・着氷工は不可能で、越冬時の構造の安安定性を示すことが知られている。

した場合の維持管理の現実性に難定性も考慮する必要がある。このよ

しかし、本橋は北海道でも有数の豪がある。また、TMD は長期的に維うな条件から、鋼斜張橋案、自碇式雪地帯に建設されることから、防護持管理体制の確立が必要であり、維吊橋（1 面吊り）案、トラス案、鋼床版柵への堆雪による耐風安定性への持管理が不要で耐風性も良好であ

美原大橋は、北海道縦貫自動車

支間：主橋梁：154.0+340.0+154.0

道江別東インターから江別市美原を側橋梁：112.5+103.0+103.0

架橋位置は、北海道有数の豪雪地帯にあり、内陸部に架けられた長2 ――計画概要
本橋は、一級河川石狩川と夕張大斜張橋としては有数の規模を誇る
3 ――橋梁形式の選定■図 1 −位置図

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■写真 1 −全景写真

4 ――上部工の計画・設計

主桁形状■図 3 −主塔断面

●2

主塔形状

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る逆Y型の主塔形状とした。

5 ――下部工の設計・計画●2

下部工・基礎工形式と剛結されており、形状は幅 46m、主塔断面は製作・架設性から矩本橋の主塔基礎形式は鋼管矢板形断面が一般的である。本橋では基礎を採用した。鋼管矢板基礎は、躯体高さより逆 T 式橋台とし、基12.36m までは中空構造である。当主塔を逆 Y 型として特徴的な形状を

昭 和 4 4 年 に 石 狩 川 を 渡 河 する 石

礎は支持層が深いため打ち込み工

該橋脚では、マスコンクリートにおけ選定しており、主塔断面においても、狩川河口橋において初めて橋梁基法による鋼管杭基礎とした。

る施工時温度応力によるひび割れ、外観上の特徴を持たせることとし、礎として 採 用 されて 以 来 、海 上 や② 橋脚形式

主塔基部との剛結部に作用する大規主塔断面のエッジをシャープに際立

河川内基礎として多くの実績を有河川内であり幅員が広いことから模圧縮力による橋脚頂部の支圧によたせ、しかも柔らか味を持たせるたしている。鋼管矢板基礎は大きな小判型壁式橋脚とした。なお主塔橋

る割裂引張破壊が課題であった。

め、曲面を用いた。

鉛直および水平支持力を期待でき

脚は壁厚が 9.0m と非常に厚くなる① 温度ひび割れ対策●3ることから、特に大規模橋梁の基ため中空断面を採用した。主塔基

温度ひび割れに対しては、基礎頂礎として採用される事例が増えて礎形式は、主塔に作用する大規模荷版部、柱中空部、柱頭部に分けて温慮しなければならない点は、いる。

重を支持し、大深度掘削が可能な度応力解析を実施し、ひび割れ指数速度を測定し、衝撃載荷試験による（1）主塔形状が逆 Y型であること●1鋼管矢板土留めと基礎本体を兼用

1.2 を確保するために、ひび割れ誘支持力管理を行った。

主桁は外ウェブや下フランジに局② L2 種類の支持層への対応

部的な損傷が発生するが、ケーブルケーブル配置

本橋のケーブル配置において考

地質概要① 橋台形式

厚さ 9m、高さ 18.36m、基部から（2）架橋位置が内陸部であることか

地層構成は、GL − 25m までが軟する仮締め切り兼用方式鋼管矢板発目地を設置し、さらに低発熱型特ら使用ケーブルに輸送上の制約弱な沖積層、その下位に N 値 10 〜基礎を採用した。一方、側橋部基礎

殊高炉セメントを採用した。

があること

30 程度の洪積層、GL − 50 〜 60m に

形式は、支持層が深いため打ち込② 橋脚頂部の支圧対策（3）架橋位置は平坦な石狩平野にあ支持層となる洪積砂質土層となってみ工法による鋼管杭基礎とした。

り、路面位置が地盤に近く、主いる。支持層は図 4 に示すように基塔とケーブルが際立つ構造であ■写真 2 −鋼管矢板打設状況●3

主塔・主桁の L2 照査

深度の異なる 2 種類の支持層に定着部付近は健全であり問題ないと支持するP1 基礎に対して、鉛直載荷判断した。主塔は曲げによる塑性変

橋脚頂部の支圧による割裂引張試験を 2 種類の各支持層に支持され形の進展が全体座屈に至る可能性

橋台および側橋橋脚で使用する破壊に対しては、弾性モデルによるた杭でそれぞれ実施し、A、B 杭でが考えられたため、板厚をアップし

礎 範 囲 内 に 2 層 あり、発 現 深 度

鋼管杭は、主塔基礎仮締め切り部

3 次元有限要素解析により引張応力それぞれほぼ同等の支持力になるて曲げ耐力を補強した。

るので、ケーブル数を多くして主GL − 50m で N 値 50 以上の Ds3 層、の切断撤去した鋼管矢板を再生転分布を算定し、水平補強鉄筋を配ことを確認した。

●4塔・ケーブルにより安定感のある発現深度 GL − 60m で N 値 30 以上の用した。

置し対応した。

印象とする。

Ds4 層である。耐震設計上の地盤種●3●4

これらを考慮し、経済性も含めて別はⅢ種地盤となる。

下部工の設計図 5 に示す主塔橋脚（P1）は、主塔基礎工の設計

図 5 に示す主塔基礎（P1）は、長径支承・落防の L2 照査

支承は損傷し機能しないことも想
6 ――耐震設計

定できたので、震災後の早期復旧●1と緊急車両の通行を可能とするた適用耐震基準検討し、16 段マルチハープ型の斜張61.094m、短径 35.034m の小判型で、本橋の耐震設計は、平成 6 年度にめ、変位制限装置および段差防止橋を基本構造とした。

鋼管矢板径φ 1200、板厚 t=19mm、

平成 2 年道路橋示方書・同解説（以工を設置し落橋防止システムを整備

杭長 L=56.5m（A 杭）と 66.0m（B 杭）下、道示）Ⅴ耐震設計編を適用してした。の 2 種類、本数 n=219 本の国内最大実施したが、翌年発生した兵庫県南●5級の大口径鋼管矢板基礎である。

部地震後に「平成 7 年復旧仕様（略下部工は、せん断耐力が不足する① 打設工法と支持力称）」で、さらに翌年発刊された平成

ことがわかったため、帯鉄筋量をア

本基礎の打設施工に対して、設計8 年道示Ⅴ耐震設計編を適用し修正ップし、タイプⅠ地震に対して耐震段階から補助工法として中堀による設計を実施した。ただし、平成 7 年

性能 2 を確保したが、タイプⅡ地震管内応力解放が必要となる可能性度から主塔橋脚工事を着工していに対しては、必要耐力の 80 ％程度が高いと判断し、中堀工法の実施をたため、平成 8 年道示に対しては、が確保可能な補強しか行えなかっ前提とした杭先端および杭周面摩擦可能な対応として鉄筋の径変更や加た。しかし、架橋地点付近で発生し支持力を実杭による現場鉛直載荷工変更、板厚増厚、落橋防止装置のた過去の地震種類はタイプⅠが圧倒試験で確認した。試験の結果、道示設置など局部的な修正に留めた。

的に多いことから、必要最小限の耐推定式に対して杭先端で 50 ％、杭●2震性能は確保できたと考えている。

■図 4 −主塔橋脚 P1 の地層構成

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■図 5 −主塔橋脚 P1 構造図

耐震設計概要周面で 80 ％に低減する必要がある

斜張橋部は、レベル 1（L1）地震にことを確認し、設計に取り入れた。

対しては、立体フレーム解析（静的）実施工では、打撃効率が高い外国による許容応力度設計と、線形動的製油圧ハンマーを使用することで打応答解析による照査を実施した。レ

撃のみで打設できた（写真 2 参照）。

ベル 2（L2）のタイプⅠ・Ⅱ地震に対しかし試験杭とは異なる打設方法

しては、非線形時刻歴応答解析によで施工したため、打撃時の杭頭加る照査を実施した。

下部工の L2 照査

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