建設コンサルタンツ協会ホームProject Brief

プロジェクト紹介

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238号目次Designing of quake-resistance enhancement for bridge piers,
using PC cables in a limited space

3可動可動固定

固定可動可動狭隘な施工条件下におけるPCケーブルを用いた橋脚柱の耐震補強設計
船越博行

能美哲也

FUNAKOSHI Hiroyuki

NOUMI Tetsuya

株式会社オリエンタルコンサルタンツ
国土基盤事業部

株式会社オリエンタルコンサルタンツ
国土基盤事業部

橋軸方向：固定橋脚の曲げ・せん断耐力がＯＵＴ
直角方向：全ての橋脚のせん断耐力がＯＵＴ

全橋脚で補強が必要■図 3 −3 次元非線形動的解析モデル

1 ――はじめに強工事の対象となってきている。

量約 17 千台）が供用され、本線高架既設橋梁の耐震補強は、補強の本 報 告 で は 、都 市 部 に お い て

難易度や投資効果等から優先順位

狭隘 で限定された施工条件下でのが計画されることもあり、これまでは耐震補強設計業務について述べる。と平行してランプ橋が架橋されてい3 ――現況の耐震性能照査
補強設計実施にあたり、現況にお本線

本線

市道

市道

きょうあい

このような架橋条件の中で、本プロジェクトは兵庫県南部地震や関東比較的実施し易い橋梁が対象となる傾向にあった。しかしながら、昨今る。
（図1、2）

2 ――プロジェクト概要

いて L2 地震動に対する耐震性能の照査を 3 次元非線形動的解析によりランプランプ実施した。
（図3）

大震災といった大規模地震動（以下、橋軸方向・橋軸直角方向についでは架橋条件が厳しく補強が困難な川崎高架橋は、第 3 京浜道路川崎

L2 地震動）を対象とした本線高架のて照査した結果、橋軸方向では固定橋梁、大規模な仮設機材の使用や料金所前後に位置する連続高架橋橋脚柱に対する耐震補強設計を実

橋脚の曲げ耐力及びせん断耐力が長期間の交通規制の実施を伴う社である。本橋は本線高架下に片側 2施したものである。

不足し、橋軸直角方向では全ての橋工事中も料金所は工事中も市道は会的影響の大きい橋梁についても補車線の市道二子千年線（日平均交通

脚のせん断耐力が不足していること

常時2レーンとも営業1車線を確保↓↓

ランプ内を一切使わない中央分離帯内で工事を行うが分かった。
そのため、本橋については全ての橋脚に対して補強を実施する必要が生じた。

■図 4 −補強工事における施工条件

4 ――制約条件と補強工法の選定
橋脚柱の補強は、従来、鋼板巻立て工法や RC 巻立て工法等といった工法が採用されてきた。本橋では以下の施工制約条件から、従来の工法では施工が出来ないことが分かった。
（図 4）■図 1 −橋梁平面図

本線

・工事中も料金所は常時 2 レーンと本線も営業する必要があり、ランプ内■図 5 −鋼板 3 面巻きと土留め概要■写真 2 −柱とランプ面の取合いを一切使用できない。従って、橋脚柱のランプ面には巻立てが出来

ランプ市道

市道

ランプない。
・高架下の市道は地域の幹線道路で■図 2 −橋脚断面図

Engineering Consultant
0 5 2 Civil
VOL.238 January 2008

■写真 1 −高架下の市道

制約条件および現況照査結果をることが分かった。一般的な橋脚の踏まえ、補強可能な工法について比4 面巻立ては、柱周囲からの拘束効較検討した。

果によるじん性の向上やフーチングあり全面通行止めは不可能。従っ

その結果、柱基部の掘削不可能にアンカーを定着することによる曲て中央分離帯内で工事を行うか、な面を除き鋼板を 3 面に巻立てるこげ耐力の向上が期待できる。しかし、片側1車線のみの規制で行う。とで、せん断耐力の不足は解消され3 面のみの巻立てであることから、じCivil Engineering Consultant
VOL.238 January 2008053

5 ――解析結果
補強前（PC鋼材無し）

M

前述した計画により補強詳細設計

Mを実施した。図 9 に補強前、補強後

FFのそれぞれ卓越するモード図を示Mす。PC ケーブルの効果により補強がM必要であった固定橋脚の変位が確P49P50実に拘束されていることが分かる。

P51
P52モード次数3次
固有周期=0.656Sec

橋軸直角方向それぞれの計算結果

P54XZ

上部工最大変位=260mm

M

また、表 1 に補強前後の橋軸方向・YP53を示す。解析結果は L2 地震動タイPC＆PA工法

プⅡを代表として示す。

補強後（4ケーブル／脚）M

以下に結果の概要について示す。
FF

1ケーブル=19S15.21）橋軸方向

M・補強を図ったP51、P52橋脚は応答M

曲率が補強前後で10〜15％に低減

P49P50モード次数４次される。柱は降伏するが曲げに対P51P52しかなり有効であることが分かる。

P53

固有周期=0.370Sec

Y

P54・同様にせん断力についても、補強上部工最大変位=103mm
X前後で 65％に低減される。

Z2）橋軸直角方向■図 9 −動的解析の主要モード図の比較■図 6 − PC 鋼材による変位拘束の概念

・PC ＆ PA による効果は鋼材を橋軸■表 1 −補強前後の解析結果比較

橋軸方向（補強前）ん性や曲げ耐力の向上には寄与し曲げないため、設計計算においても鋼板断面積の増加分のみせん断耐力がせん断増加するものとして評価した。

P49橋脚 P50橋脚 P51橋脚 P52橋脚 P53橋脚 P54橋脚

M（KN・m）

5,055

7,314

21,545

21,545

7,276

6,108

φ（1/m）

0.001210.002540.021620.02155

0.002630.00171

制限値φa（1/m）

0.010210.008290.005430.005430.008290.00900

応答値S（KN）

859

1,118

3,597

3,597

1,116

1,030

制限値Ps（KN）

1,181

1,166

1,702

1,702

1,166

1,166

応答値

なお、3 面巻立ての土留めについては、ランプ面の掘削が不可能であることから、ランプ面に設置された橋軸方向（補強後）

橋脚基部側

橋脚頭部側
曲げ

ランプ面以外の 3 面に配置し、擁壁せん断にアンカーを取る構造で基部の掘削

P49橋脚 P50橋脚 P51橋脚 P52橋脚 P53橋脚 P54橋脚

値内に収まる。
6 ――おわりにM（KN・m）

5,056

6,693

21,372

20,986

6,846

5,090

本プロジェクトは、従来工法では対0.001200.00171

0.00335

0.002380.001760.00125

応できなかった新たなパターンの耐震制限値φa（1/m）

0.010110.008210.005400.005400.008210.00892

応答値S（KN）

890

1,267

2,381

2,380

1306

887

制限値Ps（KN）

2,641

2,522

3,475

3,475

3,200

3,200橋軸直角方向（補強前）

ついては、橋脚柱の変位を拘束する曲げことにより応答値の改善を図る方法■図 8 − PC 鋼材を定着するブラケット形状

せん断討した。
（図 6）
PC ＆ PA 工法は 2006 年 3 月時点

高架橋のため、PC 鋼材の定着は橋PC 鋼材種別は過去の実績や経済で、瀬石谷橋（福岡県）、下八重川橋

脚頭部とフーチング基部へ行う計画性等から 19S15.2 を使用し、1 柱当とした。また、PC 鋼材は市道の建築補強設計により業務の遂行が出来た。
本報告は、ある特殊な施工条件下限界や料金所ブース等を避けて配ブラケットサイズの縮小化を図った。

で連結する工法である。但し従来の置することを前提に、橋軸方向に対また、PC 鋼材は防錆処理のため亜し斜めに張る計画とした。

鉛メッキケーブルを採用した。
（図 8）

P49橋脚 P50橋脚 P51橋脚 P52橋脚 P53橋脚 P54橋脚

計の 1 例について述べたものであM（KN・m）

8,134

9,140

15,605

12,914

9,744

9,303

る。しかし、今後このような特殊条

φ（1/m）

0.00298

0.001410.001180.00198

0.00203

0.002810.01008

0.007540.00559

0.00787

0.007540.00830

件下における耐震補強設計や、斜張制限値φa（1/m）
応答値S（KN）

3,150

2,818

4,433

4,660

3,167

3,304

制限値Ps（KN）

1,520

1,220

2,214

2,214

1,220

1,220

応答値

橋軸直角方向（補強後）
曲げ

せん断

い複雑な構造形式の補強・補修設計

P49橋脚 P50橋脚 P51橋脚 P52橋脚 P53橋脚 P54橋脚

建設コンサルタントはそのような難

9,763

9,323

易度の高い業務に対しても最新の知

0.00276

0.002400.003310.00784

0.00784

0.00751

0.00783

2,881

4,692

4,918

3,270

3,359って課題に対応することにより社会

3,034

4,935

4,947

3,347

3,693

資本の維持に寄与できると考える。

M（KN・m）

8,150

9,195

12,94012,940φ（1/m）

0.003340.001410.00216

制限値φa（1/m）

0.01005

0.00751

応答値S（KN）

3,166

制限値Ps（KN）

3,344

応答値

橋・トラス橋などといった難易度の高業務が増加することが予想される。

鋼板3面巻による効果

たり4 本の配置に抑えることにより、り、橋脚頭部と橋台上部を PC 鋼材

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していたせん断は全橋脚とも許容における連続高架橋の耐震補強設

残る橋軸方向の曲げ耐力不足にPC ＆ PA 工法と異なり、本橋は連続・9 〜 12mm の鋼板 3 面巻きで不足φ（1/m）

応答値を計画した。
（図5）（宮崎県）など国内で 6 件の実績があげ・せん断とも効果は無い。

PC＆PAによる効果■図 7 − PC 鋼材を取り入れた解析モデル

擁壁を利用して、ライナープレートをに着目し、PC ＆ PA 工法の採用を検方向に直線配置しているため、曲見を取り入れ、常に創意・工夫を持

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