報 告ＦＲＰ合成床版を用いた合理化トラス橋の設計・施工
Design and Const − ruction of Rationalized Truss Bridge Using FRP
Composite Deck Slabs
熱海晋＊ 1

Shin ATSUMI久保圭吾＊ 2Keigo KUBO寺田喜昭＊ 3

Yoshiaki TERADA

Summary
We applied the concept of rationalized design, which is generally used for box girders and steel-plate girders, to a truss
bridge. FRP composite deck slabs were used to eliminate the floor system. Also, square steel pipes were used as
diagonal members to reduce fabrication cost. FRP composite slabs were used to increase resistance to salt damage. In
addition, ribbed forms, which are used for FRP composite deck slabs, were used for forms for lining concrete for end
crossbeams.
キーワード：ＦＲＰ合成床版、合理化トラス、ＦＲＰ、鋼管、端横桁型枠

１．まえがきｃ．主構の溶接線省略や床組の省略・簡素化により大型・小型の材片数、溶接延長、塗装面積が減少し、製作コストを低減できる。

近年の橋梁をとりまく環境は高速道路公団の民営化、鋼橋発注量の減少等をはじめとして大きく変化していｄ．支間の短い小規模なトラス橋では、垂直材を省略することも可能である。

る。また、昨今、わが国は急速に少子高齢化が進み、労働人口の減少とともに税収の減少に伴う財源不足が予想

戸賀４号橋は、合成床版を用いた合理化トラス橋としされるため、建設コストの縮減が求められている。このて設計され、塩害環境の厳しい架橋地点であったため、ようななか、過去に建設された鋼橋のストックは老朽化

床版にはＦＲＰ合成床版を用い、鋼桁は亜鉛アルミ溶射が進み、これら全てを架け替えのみで対応することは難が採用された。本稿は戸賀４号橋における合理化トラス

しく、維持管理・補修・補強といったメンテナンスコスの設計・施工について報告するものである。

トの増大が問題となっている。このため、新設橋の建設においては、初期建設費の低減のみでなく、長寿命化に

２．戸賀４号橋梁の概要

よる維持管理費の削減も考慮した、ライフサイクルコストを縮減することが求められている。

戸賀４号橋は、図−１に示す秋田県男鹿市戸賀地内に一方、平成 14 年３月に改定された道路橋示方書では、性能規定型の設計法へ移行し、新しい技術や構造が採用されやすい環境となってきた。
このため、トラス形式の橋梁においても、ライフサイクルコストの縮減や設計・施工の合理化が図られた合理化トラス橋が提案１）されており、以下のような特徴がある。
ａ．合成床版やＰＣ床版の採用により、床版支間の拡大が可能となり、従来床版を支持していた縦桁やブラケットなどの床組構造を省略または簡素化できる。
ｂ．下横構と対頃構には型鋼を利用し、工場製作の合理化を図ることができる。
＊1＊2㈱宮地鐵工所 技術本部設計部設計グループ㈱宮地鐵工所 技術本部設計部技術開発グループ課長代理

図−１ 位置図＊3㈱宮地鐵工所 工事本部工事部長（現場代理人）

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図−２ 一般図
表−１ 橋梁諸元工事

地方道交付金工事

HF20−N２

工 事 箇 所秋田県男鹿市戸賀地内

路

男鹿半島線

線

名

道 路 規 格３種４級

設 計 速 度

50km/h形式

鋼上路単純トラス橋

橋

長60.0ｍ

長59.5ｍ

長58.5ｍ

幅員

車道８ｍ、総幅員９.２ｍ

斜角

Ａ１＝Ａ２＝90°00′00″桁
支

写真−１ 竣工写真

名間

活荷重

Ｂ活荷重

整備される主要地報道男鹿半島線に位置しており、海岸

雪

荷重１kN/m２

から近く冬季の季節風による塩害を受けるうえ、積雪地

縦 断 勾 配4.00％域であるため、融雪剤の影響も受ける非常に厳しい環境

横 断 勾 配5.00％条件下におかれた橋梁である。

平 面 線 形

Ｒ＝290ｍ

床 版 形 式

ＦＲＰ合成床版

舗

アスファルト舗装ｔ＝70mm

本橋は、鋼上路式単純トラス桁［合成床版］であり、一般図を図−２に、竣工写真を写真−１に、橋梁諸元を装表−１に示す。

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宮地技報 No.23

３．主構の設計（2）床版を直接支持する上弦材の設計
本橋は合成床版を用いた合理化トラス構造のため、床（1）平面線形への対応組を省略している。このため、上弦材はトラス構造とし一般に曲率半径が大きい場合は、トラス主構を直線とて作用する圧縮力に抵抗すると同時に、床版から直接伝し、床版張り出し長さを変化させることで平面曲線に対達される鉛直力が、トラス格点を支点とする連続梁とし応できる。しかし、本橋の曲率半径はＲ＝ 290 ｍと小さて作用する曲げに抵抗する必要がある。従来、これらのく、主構を直線とした場合床版の張り出し長が大きくな断面力の算出には、トラス格点に集中荷重を載荷した後りすぎ、構造上不可能となることから主構弦材を格点でに簡便式により求めた曲げモーメントを足し合わせる方折る構造とした。

法が用いられている。しかし、今回の解析では、実構造

ところが、本橋の上下弦材の格点は、橋軸方向に一致に近い載荷状態を再現するため上弦材に分布荷重を直接しておらず、上下の格点を結ぶと、斜材がねじれた形状載荷することで、圧縮力と曲げモーメントを直接求めた。

となり構造上の問題が生じる。そこで、下弦材の折れ位置を上弦材の格点位置に合わせ、格点間で折る構造とし（3）ガセット形状た。なお、二次応力の発生を抑制するため下弦材の折れ本橋は、塩害環境の厳しい箇所に施工されることから位置に支材を追加し、横構の配置を変更した（図−３）。

外面の防錆仕様は亜鉛アルミ溶射＋封孔処理としている。亜鉛アルミ溶射は、吹き付けガンを用いて加熱溶融された微細な溶融金属粒子を鋼材表面に吹き付ける方法

図−３ 下弦材の折れ位置の概念図

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図−４ ガセット切り欠き形状

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で施工される。このため、吹き付けガンの角度が施工面互に架設した（図−５）。と 45 度以上確保できない場合は、溶斜の施工が困難で直線橋の場合、死荷重によるキャンバーは標高（ｚ座あり、重防食塗装が施される。しかし、重防食塗装は、標）を用いて鉛直方向の桁の変形を管理するが、今回の溶射と比べ耐久性に劣り維持管理上問題となることかような曲線橋の場合、死荷重が載荷されると桁は橋台間ら、溶射困難部を可能な限り少なくするほうが望ましい。

を結ぶ軸を中心に回転しながら完成時の位置に移動する

そこで、溶射困難部にあたるトラス格点部のガセット

ことから、桁のねじれを製作時のキャンバーに考慮する形状を鉄道橋で良く用いられる曲線で切り欠いた形状と必要がある。このため、キャンバーは、ｘ、ｙ、ｚの３した（図−４）。これにより溶射不可能な範囲を当初面次元座標を用いて管理を行った。

積の 60 ％程度まで減少させることが可能となり、耐食性の向上を図った。

５．ＦＲＰ合成床版の設計（1）床版概要

４．主構の架設

戸賀４号橋の合成床版は海岸に近いこと、融雪剤の使架設支保工の位置は下弦材の桁高変化位置とし、Ａ１・Ａ２側に１基ずつ設置した。端部の部材は地組で端用があることなどを勘案し耐食性に優れるＦＲＰ合成床版２）を採用した。本床版の概念図を図−６に示す。

部２ブロックを一括箱組架設、中央の部材は単材架設とした。クレーンの吊荷能力は端部の一括箱組みのブロッ（2）支保工としての照査

ク荷重で決定され、定格荷重から 550 ｔ吊のオールテレ

これまでのＦＲＰ合成床版の床版支間は、北谷橋のークレーンを選定し、Ａ１側橋台側とＡ２側橋台側で交５.２ｍが最大である３）が、本橋梁の床版支間は５.６ｍ

図−５ 架設要領図50

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（3）床版厚及び断面構成
ＦＲＰ合成床版は床版支間から求められる最低床版厚以上とし、応力度、たわみ、鉄筋のかぶり厚等を考慮して決定する。
本橋梁では床版支間が最大５.６ｍのため、最低床版厚は 250mm となる。しかし、ＦＲＰパネルのリブ高が200mm のため、鉄筋のかぶりを考慮し床版厚を 270mmとした。図−８に床版の断面構成を示す。

図−６ ＦＲＰ合成床版の概念図であり、僅かながらＦＲＰ合成床版の実績として最長床版支間を更新している。
ＦＲＰ合成床版はＦＲＰパネルが床版コンクリート打設時の支保工を兼用することから、コンクリート打設時の死荷重によるパネルのたわみ量を許容値（L/500）に抑える必要がある。そこで、図−７に示すモデルを用い、たわみ量の照査を行った。なお、本橋は平面線形が曲線で、主構が折れ線であるため、床版支間および張り出し量が変化している。そのため、照査においては各照査部位のたわみが最も不利になる位置の床版支間・張り出し長とした。また、解析は主桁上で支持される連続梁として行い、ＦＲＰパネルはリブ高 200mm のものを適用した。このときの結果を表−２に示す。これより、いずれ

図−８ ＦＲＰ型材の基本形状と断面構成の箇所も許容値を満足しており、支保工としての性能を（4）上弦材の継手形状満足していることが確認できた。

本橋のＦＲＰ合成床版では、構造の簡略化を図るため、支間側のハンチを省略した構造を採用している。このため、床版パネルと上弦材との取り合い構造は、図−９のように上フランジにはＦＲＰパネルの固定金具が設置される。したがって、上弦材上フランジの添接板は、この

図−７ 解析モデル
表−２ たわみの解析結果

単位：mm
支間
Ｌ＝5.6ｍ

許容値
Ｌ / 50011.2①②③3.39.32.6

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図−９ ＦＲＰパネルと上弦材の取り合い構造51

図− 10 パネル配置図

金具との干渉を避けるため、上フランジ幅の両側をた。ＦＲＰパネルの敷設に要した日数は 24 枚で３日間、70mm 控えた形状とした。

一日の最大敷設枚数は 10 枚であった。なお、パネルは主桁上フランジのスタッドボルトと、ＦＲＰパネルにあ（5）パネル配置けられた孔の位置を合わせることにより所定の位置に設

ＦＲＰパネルは、幅 600mm のリブ付き引抜き成形材置する。したがって、パネルの位置が大きくずれることを４枚組み合わせた幅２.４ｍを基本形状としているが、は無いが、１パネルあたり 24 個スタッドボルト位置を本橋は平面線形に曲線を有するため、パネル形状を扇形同時にあわせる必要があったため、調整に時間がかかるにすることで対応を行った。しかし、全パネルを扇形と結果となった。

すると、パネルの加工が煩雑となるため、全 26 枚中 10パネルのみを扇形とし、残りは長方形のパネルとした。
このときの、パネル配置を図− 10 に示す。

（2）床版コンクリート打設
一般的に単純版の合成床版では、床版支間に対する張り出し長さの割合を４割程度にすると、支間部と張り出６．FRP 合成床版の施工し部のコンクリート打設時のたわみが同程度になり、バランスが良いとされている。しかし、本橋ではこの割合（1）FRP パネルの敷設が３割弱と少なく、支間部のたわみが大きくなる傾向に

ＦＲＰパネルの底板はパネル同士ラップする構造となある。また、主桁上のコンクリート打設によりＦＲＰパっており、敷設順序がパネル製作に影響するため、パネネルの回転変形が拘束されるため、橋軸直角方向の打設ルの製作前に架設順序を決める必要がある。そこで、今順序によりＦＲＰパネルのたわみが設計値と異なること

回はＡ２橋台付近に工事用搬入路が確保されていることが考えられる４）。

から、Ａ２橋台側から 200 ｔ吊オールテレーンクレーン

このため、床版のコンクリート打設にあたってはＦＲにより、Ａ１橋台側に向かって敷設することにした。たＰのたわみをなるべく押えるために、打設順序の検討をだし、A ２側のクレーンだけでは全てのパネルの敷設は行った。

できないため、A １側に 50 ｔ吊ラフタークレーンを設置検討にあたっては、張り出し部を先に打設した場合として A １側のパネルを敷設した。このときの敷設要領図

支間部を先に打設した場合を考慮し、型枠のたわみ量をを、図− 11 に示す。

解析した。この結果、張り出し部を先に打設したほうがＦＲＰパネルの敷設は全 26 枚であり、桁端部の端横型枠の変形が少ないことがわかった。したがって、コン桁上のパネルは、巻き立てコンクリート打設後に設置しクリート打設はこの順序により施工した。打設後、たわ52

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図− 11 敷設要領図

みを計測した結果、床版型枠の変形はほぼ解析値どおりであることが確認できた。

ただし、埋め殺し型枠は鋼板を用いるのが一般的であるが、鋼板を用いた場合、施工中の塗装損傷や経時劣化架設現場は男鹿半島国定公園内に位置するため、コンによる塗り替えが困難となる。さらに、桁端部は、伸縮クリート打設時におけるセメントミルクの桁下への落下装置からの漏水など最も損傷を受けやすい部位であるこを、可能な限り防ぐことが求められる。このため、桁のとから、耐食性の高い材料が求められた。

上フランジとＦＲＰ型枠の間には止水スポンジを設置しそこで、ＦＲＰ合成床版に用いた耐食性の高い、ＦＲているものの、さらに止水を確実なものとするため、別Ｐリブ付パネルを端横桁の橋台側型枠として使用するこ途床版型枠と上フランジの境界部分へ外側からシリコンととした。

系のシール材を施した。
（2）型枠の構造

７．端横桁型枠

ＦＲＰパネルを端横桁巻き立てコンクリートの型枠として使用するにあたり、要求される条件は以下の２つで（1）端横桁型枠形式
本橋梁の端横桁は鋼製の充腹式端横桁にコンクリートを巻き立て、落橋防止ケーブルを取り付ける構造である。
この巻立てコンクリートと橋台パラペットの間隔はある。
・防錆及び、遊間の確保の観点から型枠固定金具を全て型枠の内側に設置し、端横桁と固定すること。
・巻立てコンクリートの鉄筋配置の妨げにならないこ

250mm と狭く、桁架設後の橋台側型枠の組立、取り外しと。

が不可能となる。このため、端横桁のコンクリート型枠

前者の条件に対しては、端横桁ウェブに高ナットを溶は地組時に取り付け、埋め殺し型枠を採用した。

ＦＲＰ合成床版を用いた合理化トラス橋の設計・施工

接し、ＦＲＰ型枠側には鋼製アングルをブラインドリベ

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図− 12 端横桁ＦＲＰ型枠ットで固定し両者を丸鋼で固定する方法とすることで対る。このため、幅 600mm のパネルを端から順に内側の応した。また、後者に対しては、床版と同様にＦＲＰ型金具で固定する方法とした。なお、ＦＲＰ型枠を貫通す枠のリブに鉄筋貫通孔を設け、ここに端横桁の鉄筋を貫る鉄筋は、作業スペースの関係で２分割とし、両側から通させることで対応した（図− 12）。なお、端横桁では挿入した。

ＦＲＰ型枠を強度部材に見込まず、型枠として設計を行った。

また、橋台側の伸縮装置下部の無収縮モルタルの型枠も、橋台と端横桁の間隔が狭く、設置作業が困難であったため、ＦＲＰ製埋め殺し型枠を用いることにした。た（3）端横桁ＦＲＰ型枠の施工
ＦＲＰ型枠は、高さ 2500mm であり端横桁との隙間も狭いため、一体化したパネルを設置することは困難であ

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だし、型枠の高さが低いため、ＦＲＰ型枠には、６ mmのＦＲＰ板材を使用し、橋台へ打ち込み式アンカーで固定した（図− 13）。

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図− 13 無収縮モルタル型枠

８．終わりに（課題）
合理化構造のトラス橋にＦＲＰ合成床版を用いるといが合ったため、構造の改善が必要である。

＜謝辞＞

う過去に例の無い特殊な工事であったが、様々な検討や、関係各位の努力の結果、大きな技術的問題も無く竣工を本工事の設計、施工を進めるにあたり発注者である秋迎えることができた。しかし、改善すべき点は多々あり、田県秋田地域振興局の方々、並びに宮地・東北機械ＪＶそのうちの主なものを以下にあげる。今後の同様な工事の関係各位に御指導、ご協力をいただいた。誌面を借りで参考になれば幸いである。てこれらの関係各位に厚く御礼を申し上げ、本稿を閉じ

ＦＲＰ型枠の敷設ではＦＲＰパネルの孔に桁のスタッることとする。

ドボルトをあわせるための調整に時間を費やした。このため、ＦＲＰ型枠にあける孔を大きくし、数を減らすこ＜参考文献＞とで敷設の工程を短縮することが可能であると考えられる。
下側配力筋の配筋の際、ＦＲＰリブに設けられた鉄筋貫通孔はφ 50、これに対して下側配力筋がＤ 22 であった。このため、鉄筋ラップ部分では余裕が少なく、ラップ筋を引き出す作業が困難であったため、鉄筋貫通孔の拡大が必要であると考えられる。
端横桁のＦＲＰ型枠に関しては課題が多い。まず、上下の弦材が干渉するためパネルの横から鉄筋を差し込め

１）新しい鋼橋（改訂版），日本橋梁建設協会，pp10，
平成 16 年 2 月２）久保，古谷，能登：ＦＲＰ合成床版の紹介，宮地技報 No20，pp32 〜 28，平成 17 年 3 月３）久保，小松原，山口，若山，興地，石]：長支間ＦＲＰ合成床版の設計と施工，第三回道路橋床版シンポジウム講演論文集，土木学会，pp277 〜 282，
2003

ない箇所があり、この鉄筋は機械継手を用いることとな

４）望月，花田，石]，久保，松井：ＦＲＰ合成床版のった。またＦＲＰ型枠はリブ直角方向の剛性が小さいた

実橋への適用例と疲労耐久性評価，第一回ＦＲＰ橋

め、全てのパネルに固定金具が必要となり、位置決め時梁に関するシンポジウム，土木学会，pp65 〜 72，の取り合いの箇所数が多く、配置が困難であった。加え2001.1.て、型枠内側の狭隘なスペースでナット締めを行う必要

ＦＲＰ合成床版を用いた合理化トラス橋の設計・施工

2008.2.5

受付55