報 告

曲率の大きい鋼床版箱桁による二層立体ラーメン構造の設計（ＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路）
Design of Double-Deck Space Rigid-Frame Structure having Steel Deck Box Girderwith Large Curvature (SJ14 Section B-D Connecting Channel)
内田智

文＊ 1

Tomofumi UCHIDA

君島信夫＊ 2

Nobuo KIMIJIMA儀保陽子＊ 1

Yoko GIBO

SummaryThis bridge has a double-deck space rigid-frame structure with steel deck box girder. The characteristics of the bridge
are: 1) linear conditions with considerably large curvature; 2) the entire structure is subject to large deformation due tosectional constraints on the piers in urban areas. In addition, there are a number of constrains on the field process withmany adjoining works proceeding simultaneously. Accordingly, the adopted structure for design allows large curvatureand deformation, and the improved process was implemented. The present paper reports the specific structures andmethods adopted in the design for the main girder and piers as well as the implemented process improvement.
キーワード：二層立体ラーメン構造、鋼床版箱桁橋、曲線桁、アウトリガー、機能分離支承、鋼製橋脚隅角部ことが挙げられる。合わせて、同時期に施工される隣接１．はじめに工事が多く、現場工程の制約も厳しい条件であった。こＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路は、首都高速 3 号渋谷線とれより、本橋の設計にあたっては、大きな曲率や大きな中央環状新宿線および中央環状品川線を接続する「大橋変形量に適応する構造を採用し、また工程への改善策をジャンクション 」（首都高速道路株式会社建設中）の実施している。本稿では、主桁の設計および橋脚の設計一部であり、地下トンネル部から高低差約 70m を上がるにおいて採用した特殊な構造や対策を示し、また実施しループ状の RC 躯体と高速３号渋谷線の都心方向とを結た工程改善策について報告する。

１）

ぶ上下ランプ橋である。大橋ジャンクション位置図を図− 1 に、概要図を図− 2 に示す。
本ランプ橋は鋼床版箱桁による二層立体ラーメン構造であり（図− 3）、特徴として、①曲率が非常に大きな線形条件であること、②都市市街地における橋脚の断面制約から、全体として非常に変形量の大きい構造系である
図− 2 大橋ジャンクション概要図

図− 1 大橋ジャンクション位置図＊1＊2

図− 3 Ｂ・Ｄ連結路 構造概要図㈱宮地鐵工所 技術本部設計部設計グループ 副主任㈱宮地鐵工所 技術本部設計部設計グループ 係長

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宮地技報 No.24

表− 1 設計条件

２．工事概要発

注者 ： 首都高速道路株式会社

工事名 ： ＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路（２）上部・橋脚工事路

線

名 ： 首都高中央環状新宿線

工 事 箇 所 ： 目黒区大橋一丁目、二丁目
工事区間長 ： 233m（B ・ D 連結路計）工

期 ： 平成 18 年 9 月 12 日〜平成 22 年 1 月 23 日

施 工 社 名 ： 株式会社宮地鐵工所
工 事 概 要 ： ４径間連続鋼床版箱桁のうち２径間１連、３径間連続鋼床版箱桁１連、T+L 型
鋼橋脚１基、アンカーフレーム１基の実施設計、製作および架設、裏面吸音板の実施設計、製作および設置

図− 4 構造一般図

曲率の大きい鋼床版箱桁による二層立体ラーメン構造の設計（ＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路）

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３．主桁（鋼床版箱桁）の設計構造の大幅な変更は不可能であった。

（１）断面構成

え、橋脚の制約条件に適応するため、以下の方針により

これより、本橋では支間長に対して上部工の鋼重を抑本橋の設計では、主桁と橋脚を一体とした３次元立体断面構成を行った。

全橋モデルによる構造解析を実施し、解析モデルには、①ガイドライン型設計（1 ブロック 1 断面）ではなく、主桁と橋脚の剛結構造、フーチング、既設橋脚までを含板継ぎによる断面変化として、鋼重ミニマムを図る。

めてモデル化を行っている。断面決定に際しては静的解② SM570 材を多く用い、主桁断面の板厚増加を抑える。

析による断面決定の後、動的解析の応答値による断面照③橋脚の断面として決定する剛結部と主桁一般部の大き査を実施した。本橋の詳細設計における制約条件として、な板厚差に対してはクッション材を使用する。

橋脚断面寸法には建築限界の制約があり、地震力を抑え

図− 5 にＢ・Ｄ連結路の上部工断面構成図を示す。本るため、上部工の重量は最小限に留める必要があった。

橋の構造的特徴から、主桁断面においても、動的解析にまた、橋脚基礎およびアバットは先行施工済みであり、よる決定ケースの断面が多くなった。

図− 5 Ｂ・Ｄ連結路の上部工断面構成図

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（２）曲率の大きい鋼床版の設計（３）端支点構造

１）設計方針１）端支点部の設計条件

鋼床版は輪荷重が直接作用し、疲労損傷が懸念される本橋の非常に大きな曲率と、変形の大きな構造系に起部位であり、本橋においても「鋼道路橋の疲労設計指針２）」因して、端支点部は特殊な設計条件となった。端支点構の構造詳細に従った設計を実施するとともに、以下の対造の支点条件としては、橋軸直角方向を固定、橋軸方向処により疲労に配慮した設計を実施した。

を可動の条件としている。端支点部の設計条件を表− 2①輪荷重走行下の縦リブは、U リブを使用せずにバルブに示し、ここでの問題点を以下に示す。

プレートリブを採用。

①端支点部には大きな負反力が発生し、常時（活荷重）②輪荷重直下を避ける主桁ウェブ、縦シーム、縦リブの状態においても負反力が発生する。この常時の負反（拡幅区間で生じる中断位置）配置。

力は騒音・振動など問題があり、解消する必要がある。
②レベル２地震時に大きな橋軸方向移動量（最大 686mm）

２）折れを有する鋼床版の製作が生じる。

本橋のように曲率が大きい場合（最大： R=43m）の路面③レベル２地震時に大きな水平反力が発生する。さらに構成では、視距の拡幅が必要となる。横断勾配は曲率によ常時（活荷重）においても水平反力が発生することかり変化し最大 10%となるが、拡幅部は一定値の 1.5%であら、支承の接触面の破損が懸念される。

り、この間に折れ線が存在する。そこで、鋼床版の製作に表− 2 端支点部の設計条件あたっては、曲線の折れ形状を再現する必要があった。
B 連結路の製作においては、一般的に用いられる方法に倣い、曲線の折れ形状をブロック間で直線補間して折り曲げ加工する方法とした。
しかし、D 連結路の製作においては、B 連結路と同様に直線補間した場合には、300mm 程度のライズによって縦リブや縦シームと折れ線が交差する箇所が多数発生し、縦リブや縦シームがねじれる等の製作的に困難な箇所が発生する（図− 6）。そこで、折り曲げ加工でなく、工場での２）Ａ１側の端支点構造

板継ぎ溶接で曲線の折れ形状を再現するものとして、交差端支点構造は負反力を低減するため、アウトリガー構部の製作困難な構造ディティールを回避した（図− 7）。

造を適用した。図− 8 に B 連結路 A1 側の端支点構造を、
図− 9、写真− 1 に D 連結路 A1 側の端支点構造を示す。
アウトリガーの張出幅はアバットや隣接桁との空間的制約条件下で最大限に大きくした。アウトリガーは片側張

図− 6 鋼床版の折れ形状の概念図

図− 7 鋼床版の折れ詳細図

図− 8 Ｂ連結路Ａ１側の端支点構造

曲率の大きい鋼床版箱桁による二層立体ラーメン構造の設計（ＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路）

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出しが一般的に有効だが、B 連結路 A1 側では、死荷重本構造を適用するにあたっては、以下に示す各種の検の偏載効果より偶力による負反力の低減効果を期待し討・配慮を行っている。て、両支点間隔を広げた両側張り出しを適用した。

①水平反力に対する局部座屈の照査を実施した。

アウトリガーにより常時の負反力が解消しきれない B②水平反力に対して、桁端構造が門型フレームとして抵連結路 A1 側の場合では、カウンターウェイトを必要量抗し、荷重伝達するための必要剛性の照査を実施した。

用いて対処する。このカウンターウェイトの材料は、一③アウトリガー部材、桁端付属物（落橋防止構造、鉛直般的に用いられるコンクリートより比重が大きい鉄球を支承、水平支承）の補強部材を兼用させ、溶接などの採用して、充填スペースを小さくしている。

施工スペースを確保した。

支承構造は、橋軸直角方向の水平反力（約 2000kN）
作用下においてレベル２地震時の橋軸方向の大きな移動④ RC 反力壁のコンクリートは桁架設後の施工とし、コンクリート打ち込み用の施工孔を設けた。

量（686mm）に追随する必要があり、鉛直支承は鋼製ス⑤施工に際しては、水平支承の下沓とすべり面を桁とライド沓（密閉ゴム支承板支承）を適用した。橋軸直角RC 壁の各々に取り付け、RC 壁側のすべり面はセット方向の水平反力に対しては、機能分離支承として、縦置バック可能な治具により固定する計画した。

きした鋼製スライド沓を水平支承に適用した。ここで、この縦置きの鋼製スライド沓を適用した場合、曲線橋サイドブロックで拘束する支承構造では、常時移動が繰に必要な橋軸直角方向の 1.5Rd 相当の変位制限装置を兼り返された場合に、接触面の破損が懸念される。一方で、用でき、曲率による必要けたかかり長を低減できる等、縦置き鋼製スライド沓においては、支承のスライド面全落橋防止システムとしての優位性も含まれる。

体で水平力を受ける構造であり、この損傷の問題を回避し、橋軸方向のスムーズな移動を確保した。また、端支点部の主桁構造は、下フランジを大きく切欠き、縦置き水平支承の設置スペースを設けた。これをアバットと一体化した RC 反力壁により、水平反力を受ける構造とした。

写真− 1 Ｄ連結路Ａ１側の端支点構造

３）ＮＰ２９側の端支点構造
NP29 支点は、既設橋脚から新設の沓座ブラケットを増設した端支点構造である（図− 10）。端支点構造を
図− 11 と写真− 2 に示し、その特徴を以下に示す。

図− 9 Ｄ連結路Ａ１側の端支点構造

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図− 10

ＮＰ２９既設橋脚の構造一般図

宮地技報 No.24

① NP29 側の桁端は、掛け違い部における切り欠き構造を有し、切欠き部にフィレットを適用した。

（４）既設橋脚との干渉回避
本橋の主桁高は、支間長比および建築限界などを考慮②割込みフランジは、フランジ力を伝達させるため横リブして、主桁中心で一定値 2m とし、下フランジの横断方部まで伸ばし、落橋防止ブラケット部材と兼用させた。

向勾配はレベルとしている。しかし、D 連結路が既設 P1③桁端構造は A1 側と同様に、アウトリガー構造および橋脚と近接する一部区間においては、干渉を避けるため水平支承に鋼製スライド沓を用いた機能分離支承を適以下の設計を実施した。

用した。

①当該区間で下フランジ勾配をレベルから路面勾配④桁端の下フランジから下側に突き出したブラケットに桁側の水平支承を設置した．また、ブラケットには製作製・輸送性・現場架設に配慮して継手部を設けた。

（i=8.9%）に変化させ、桁下に必要なクリアランス量を確保した（図− 12）。
②脚とのクリアランス量は、レベル２地震時の移動量以上で、かつ活荷重移動量＋組立精度以上を満足する照査を行った。
③主桁断面変化の漸近区間として、ウェブ高さの勾配1:5 を確保した（写真− 3）。
④下フランジの折れ位置の断面には補強材を追加した。

図− 11

Ｄ連結路ＮＰ２９側の端支点構造

写真− 2 Ｄ連結路ＮＰ２９側の端支点構造

図− 12 既設橋脚回避部の主桁断面

写真− 3 既設橋脚回避部の主桁断面曲率の大きい鋼床版箱桁による二層立体ラーメン構造の設計（ＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路）

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４．鋼製橋脚の設計・製作（２）隅角部の品質向上対策（１）設計・製作の基本方針

１）剛結構造との近接

Pbd-1 橋脚は B 連結路、D 連結路の上部構造との剛結

Pbd-1 橋脚においては、隅角部と剛結構造が近接する部構造を含む T+L 型の鋼製橋脚であり、３箇所の隅角ブロ位が存在したが、当該部は隅角部の３線交差部であり、確ックを含んだ構造である（表− 3）。隅角部の疲労耐久性

実な溶接施工が必要である。そこで、主桁ウェブ位置を拡を確保するためには、溶接品質を確保することが重要で幅し、柱フランジ位置に一致させ、部材を兼用させることあり、以下に示す基本方針の下で製作を実施した。

で、狭隘箇所をなくし、製作性の改善を図った（図− 13）。

①隅角部製作要領書を作成した。
②工場溶接の専任技術者を配置し、溶接に関する品質管理、技術指導を実施した。
③３線交差部および十字継手部を特別管理部位として定義し、品質記録および写真による開先・組立・溶接のプロセス管理を実施した。
④隅角部の主部材の溶接継手は全て完全溶け込み溶接とし、全線について超音波探傷試験を実施した。
⑤開先形状図、仕上げ要領図を作成した。
隅角ブロックの使用鋼材は、道路橋示方書の鋼材のPCM 値を参考に、板厚 40mm 以上（SM490Y 以上）は予熱低減鋼を使用し、狭隘部の溶接作業環境を改善を図る。
また隅角部の十字継手部にはラメアテアの発生防止を目

図− 13 隅角ブロック③の構造改善策的とした耐ラメラテア鋼材（Z35S）を使用した。
表− 3 Pbd-1 橋脚の概要

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２）フィレット部の仕上げを示す。各々のジョイントごとの溶接手順を整理し、現橋脚隅角部には、横梁ウェブ高さによって決まる隅角場溶接の品質向上を図っている。

フィレットを設け、フィレット先端から 200mm の範囲について仕上げを行う（図− 14）。本橋脚では、フィレット先端部と現場溶接ジョイント位置に設けるエレクションピースが近接する部位が存在したため（図− 15）、以下の配慮により、フィレット先端のなめらかな形状、ビード仕上げの品質向上を図った。
①エレクションピースは本体部材と一体で切断する。
②隅角ブロックを工場製作後に、エレクションピースを残した概略形状に切断する。
③ J4,J6 現場溶接完了後にエレクションピースを撤去し、

図− 16

現場継手部のスカラップ構造と溶接手順図

フィレットを最終形状として仕上げる。
（３）直接定着方式アンカーの設計
３）横梁の現場溶接部のスカラップ

Pbd-1 橋脚のアンカーは基本設計では支圧板方式とし

本橋脚では、横梁に主桁が剛結する構造であり、横梁ていたが、隣接建築物により設計上必要なフーチング寸上フランジと主桁上フランジ（鋼床版）を兼用する部材法を確保できなかったため、詳細設計において直接定着が存在する。この上フランジの溶接の連続性を確保する方式に構造変更する必要があった（図− 17）。

ために、現場溶接部では、横梁ウェブにスカラップを設

また、本橋は二層立体ラーメン構造であるため、上下部一体の構造解析において下記事項を考慮し、脚アンカけている。
図− 16 に現場継手部のスカラップ構造と溶接手順図

ーの詳細設計を行った。
①基本設計では、既設脚をモデル化せず支点扱いとしていたが、本構造は地震時の挙動が複雑で変形の大きい構造のため、既設脚をモデル化した。
②地震時の応答卓越方向が限定困難なことから、動的解析を実施した。その際、8 方向 45 °ピッチに地震波を入力し、最大・最小値を抽出した。
③地震時水平力に対して、上部工重量の影響が大きいことから、橋面工（覆蓋・遮音壁）荷重を詳細に見直した。

図− 14 隅角部の仕上げ範囲図

図− 15 フィレット部の製作方法

図− 17 Pbd-1 橋脚アンカー

曲率の大きい鋼床版箱桁による二層立体ラーメン構造の設計（ＳＪ１４工区Ｂ・Ｄ連結路）

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５．架設検討
本橋では、架設条件から Pbd-2 橋脚および Pb-3 橋脚において、架設中の支口調整が難しい場合に適用する「ヒンジ連結」として設計・製作を行っている。
（図− 18）。
B 連結路 Pbd-1 〜 Pbd-2 径間の架設計画を図− 19 に示す。J7 〜 Pbd-2 間は高速渋谷３号線を跨ぐ位置条件から、大ブロック架設工法を適用している。また、架設順序から J6 〜 J7 間が閉合ブロックとなるが、本橋の曲率や構造系に起因して、閉合時には J7 の仕口相対差が懸念される。しかし、事前の施工ステップ解析による検討で、架設時の調整作業で閉合可能であると判断し、当該ジョイント部は「モーメント連結」として設計した。

６．付属物（１）裏面吸音板・覆蓋・遮音壁

図− 18 架設ステップ図

本橋は都市市街地の条件から、騒音・環境・景観に配慮して、裏面吸音板・覆蓋・遮音壁の設置している（図− 20）。
①裏面吸音板：街路交通からの反射音による騒音および景観に配慮して設置②覆蓋：ループ部からの一定範囲について覆蓋構造を設置
し、ループ部と一体として排気および景観に配慮する。
（２）壁高欄の両面鋼製型枠の採用
本工事では、工程の制約から橋面工の工期短縮が課題となり、壁高欄には両面鋼製型枠を採用している（図− 21）。
覆蓋・遮音壁の構造として 2m 間隔で支柱が配置されるが、両面鋼製型枠を採用したことで、壁高欄コンクリート打設

図− 19 Ｂ連結路 Pbd-1 〜 Pbd-2 の架設計画前に先行して覆蓋の支柱建て込みが可能となる。
工場で鋼床版上にピースを取り付け、現場では型枠パネルをボルト取付する構造であり、橋面上からの施工性に配慮した構造としている。

図− 20 裏面吸音板・覆蓋・遮音壁

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図− 21

両面鋼製型枠の壁高欄

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写真− 4 Ｂ・Ｄ連結路主桁の全景（R=43m ・ 48m）

７．おわりに写真− 5 Pbd-1 橋脚の全景＜参考文献＞

本工事は現在、設計および製作を完了し、主桁の工場

１）首都高・大橋ジャンクション，日経コンストラクシ

仮組みを実施中である。今後は現場架設に移るが、本橋の諸条件から、難易度の高い架設工事であると考えられ

ョン，第 439 号，pp.16 〜 17，2008.1
２）日本道路協会：鋼道路橋の疲労設計指針，平成 14 年

る。これより設計・製作・架設の各部門で連携を図り、無事の工事竣工に向けて努力していく所存である。

3月
３）首都高速道路公団：橋梁構造物設計要領，平成 15 年

最後に本橋の設計を実施するにあたっては、首都高速

5月

設計第一グループ各位を筆頭に、隣接工区の設計担当者

2009.2.13

受付各位よりご指導頂いたことに対して、ここに感謝の意を示させて頂きます。

グラビア写真説明

伏木万葉大橋富山・伏木港は日本海沿岸のほぼ中央にあり、沿岸交易の要港として栄えてきました。
本橋梁は、伏木〜吉久地内を結ぶ臨港道路伏木外港 1 号線として発注され伏木万葉大橋となります。高欄は波が表現され、照明は防護柵と一体感のある形状で、万葉の優雅な世界を表現しています。
近くには源義経で有名な

高速２号線

如意の渡し

浄土真宗の名刹

勝興寺があります。

（永田 公一）鋼上下部工事（国道２号交差部工区）

広島高速 2 号線は既に供用中の広島高速 1 号線と 3 号線を結ぶ延長 5.9km で平成 21 年度末供用開始の予定です。
高速 2 号線

鋼上下部工事（国道 2 号交差部工区）は非常に交通量の多い国道 2 号を跨ぐ高架橋で三菱・宮地・大島建設工事共同企業体で施工しております。
架設は国道 2 号を跨ぐ 3 径間を送出し工法、2 径間をトラッククレーンベント工法を採用。国道 2 号を夜間交通止めして架設するため、技術提案により 1 回の送出しは最大 115m と大きくして交通止めの回数を減らした。架設は計画どおり完了し、現在橋面工を施工中です。

（国実 昭義）

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