論文･報告 熊本地震により被災した鋼桁橋の復旧

論文･報告

熊本地震により被災した鋼桁橋
熊本地震により被災した鋼桁橋の桁橋の復旧～九州自動車道 白川橋他１橋震災復旧工事～
Restoration Works of the Shirakawa Bridge Damaged by the Kumamoto Earthquake

福田 健作 *1
FUKUDA Kensaku

柳原 辰徳 *2
YANAGIHARA Tatsunori

三小田 智之 *3
SANKODA Tomoyuki

真田 隆正 *2
SANADA Takamasa

松口 幹保 *3
MATSUGUCHI Mikiyasu

青木 芳夫 *4
AOKI Yoshio

白川橋は熊本市北区に位置し，2016 年 4 月 16 日に発生した熊本地震の震源地からは，約 10km しか離れておらず，地震により支承部が損傷し耐震機能を喪失した。本工事は，被災した白川橋の耐震機能を早期回復させるための復旧工事であり，復旧に際しては現行基準を満足するように細部の見直しを行い耐震性能の向上をはかった。本稿では，耐震性能の向上のために行った，主桁の連続化，鋼製支承からゴム支承への取替および伸縮装置取替工について設計，施工上で留意した内容について報告を行う。
キーワード：支承取替，主桁連続化，機能分離型支承，伸縮装置取替，落橋防止装置

支承の一部が損傷を受け荷重支持機能を消失しており，

1．
． はじめに応急処置を行い供用している状況であった。A1－P4 径

白川橋は，1971 年に供用が開始された九州自動車道の間は支間長 3＠20.50m＋20.335m の単純合成 H 形鋼桁

植木 IC～熊本 IC 間に位置する橋梁である（図 1）。架橋（4 連），P4－A2 径間は支間 3@50.0m の鋼 3 径間連続

地点は，2016 年 4 月 16 日に発生した熊本地震の震央か

合成 I 桁で構成されており，橋長は 235.0m，全幅員

ら約 10km の位置にあり，気象庁の発表した推計震度分11.80m である(図 3,4)。本工事では単純桁形式であった

布によれば震度 6 弱の揺れを受けた橋梁である（図 2）。

A1－P4 径間部を耐震性に優れる連続桁形式へ改良，固震災により，舗装，壁高欄および伸縮装置等の橋面部に定可動タイプの鋼製支承からゴム支承への取替および移は車両の走行を阻害するような損傷はなかったが，鋼製動量の増加に対応する伸縮装置取替について報告する。

白川橋
植木IC 白川橋
九州
自動車道

熊本IC

震央

2016 年 4 月 16 日 01 時 26 分頃の熊本県熊本地方の推計震度分布図（気象庁ホームページより）

図 2 震源との位置関係

図 1 位置図*1 川田建設㈱九州支店技術部技術課 課長*2 川田建設㈱九州支店工事部工事課 工事長*3 川田建設㈱九州支店工事部工事課*4 川田建設㈱九州支店工事部工務課 課長

論文・報告 11-1

川 田 技 報 Vol.39 2020

論文･報告 熊本地震により被災した鋼桁橋の復旧
橋長84000

単純合成H形鋼桁橋(4連)

23500015100065

20900

10020900

100

20900

10020935

20020500

500

20500

500

20500

50020335

鋼3径間連続合成Ｉ桁橋

150150700

150

3@50000=150000

350

400 350

A1P1P2P3P4P5P6A2桁 連 続化

福岡

F

M

FM

F

M

FM

鹿児島M

FM

M

▽H WL

白川

主 桁切 断※ 支承 条件 は変 更前 を示 す、 変更 後は 全て 弾性 支持

図3

橋梁側面図

A1-P4径 間 (単 純 合成 H形鋼 桁 )3．
． 被災状況

1 18 00
1 00 00

8 50

A1－P4 径間の既設支承には線支承が採用されており，

9 50

地震による水平力を受けた部位である台座コンクリート

2. 00 0%の損壊が 散見さ れたが ，支 承本体に は大き な損傷 はな

90 0( 下り 線)かった。中間支点部では，隣接径間のウェブを簡易的に連結した連結板を固定していた連結ボルトが破断してい端支 点部る箇所があった（写真 1，2）。
14 75

4 @2 25 0= 90 00

1325

P4-A2径 間(鋼 3径間 連 続合 成Ｉ 桁 )11 80 0950

1 000085 0( 上り 線)

連結ボルト（破断）

2 60 0ウェブ

端支 点部
1 900

図4連結板（既設）

中 間支 点部

2 @4 00 0= 80 00

ウェブ

1 900

橋梁断面図

2．
． 橋梁および工事概要

写真 1

中間支点部損傷状況

発 注 者： 西日本高速道路株式会社 九州支社
熊本高速道路事務所
工 事 名： 九州自動車道 白川橋他１橋震災復旧工事
施 工 箇 所： 植木 IC～熊本 IC 間
構 造 形 式： （A1－P4 径間）単純合成 H 形鋼桁（P4－A2 径間）鋼 3 径間連続合成Ｉ桁
橋

長： 235.000m

支 間 割： 3@20.500＋20.335＋3@50.000m
施 工 範 囲：支承取替，主桁連続化，伸縮装置取替，落橋
写真 2防止装置設置，検査路取替，下部工補修
工

期： 2016 年 11 月～2020 年 2 月（図 3，図 4）

破断した連結ボルト

P4－A2 径間の既設の支承にはピン・ローラー支承が採用されていたが，可動支承部はローラーが脱落し鉄板を挿入して応急処置した箇所もあった（写真 3）。固定支承

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論文･報告 熊本地震により被災した鋼桁橋の復旧部はピンが破断している箇所があり，こちらも応急処置・単純桁形式（当初）をして供用している状況であった（写真 4）。
地震時の水平力が集中する支承部には損傷している箇所が散見されたが，橋の主部材である鋼桁やコンクリー

A1P1P2P3P4ト床版には目立った損傷はなかった。
・主桁連続化（採用ケース）

A1

P1主桁連結板

P2P3
落橋防止装置
5主桁×2箇所＝10基

P4P2P3
落橋防止装置
5主桁×8箇所＝40基

P4・落橋防止装置
写真 3

脱落したローラー
A1

P1

図5

落橋防止対策側 面 図1534
100
上側モーメントプレート
Ａ

破断したピン

4．
． 主桁連続化

844

写真 41534

Ａ
シャープレート

既設主桁ウェブ
ＢＢ（ 1）） 落橋防止対策の選定

下側モーメントプレート
987.5
100987.5

A1－P4 径間の構造形式は，4 連の単純合成 H 形鋼桁であり， 今回の 地震で は支 承部以外 に大き な損傷 はな

Ａ－Ａ

かったが，耐震性の観点からみると落橋の可能性の高い

225形式である。そこで，耐震性能を向上させるため，中間2798
上側モーメントプレート

225連結ボルトした。なお，主桁を連続化せずにすべての中間支点部に落橋防止装置を設置する方法も考えられるが，初期コストと維持管理の面で不利となるため，主桁連続化を採用

368 14 368

支点部で主桁を連結し，4 径間連続桁形式とすることと横桁した（図 5）。
3248（ 2）） 主桁連続化の構造
主桁連続化の 構造

Ｂ－Ｂ

主桁連続化の基本構造は，隣接する既設主桁のウェブ150を連結板（モーメントプレート，シャープレート）で連1855

150

186 18614

垂直補剛材結することとし，活荷重に対して連続桁形式とする。上側（引張側）モーメントプレートは，垂直補剛材部も含支圧板めて連続した部材とするのが望ましいが，隣接する既設下側モーメントプレート

桁どうしの上下，左右，および傾きのずれが大きかった

2155

ため，垂直補剛材については引張ボルトにより引張応力図6に抵抗する構造とした。下側（圧縮側）モーメントプレー

連結板設置図トは，支圧板により圧縮応力を伝達する構造とした(図6)。なお，上下フランジは添接していない。

論文・報告 11-3

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論文･報告 熊本地震により被災した鋼桁橋の復旧（ 3）） 主桁連続化の効果
主桁を連続化することにより，活荷重による断面力が低減され，現行の B 活荷重とした場合でも，当初の TL－20 活荷重による断面力を上回らないことが確認できた（表 1）。主桁連続化により主桁補強を行うことなく，現行活荷重に対応が可能となった。
表1

支間中央部の活荷重最大曲げモーメント比較
水平支承（kN･m）
G1

G2

G3G4

G51544

1451

1471

1430

1375

A1-P1115711071093

1087

1047

P1-P2968937935922871

単純桁※1連続桁※2鋼製ブラケット※1：TL-20※2：B活荷重5．
． 支承取替工

写真 5（ 1）） 支承の設計

A2 橋台支承設置状況（ 2）） 鉛直支承の設置

A1－P4 径間は，主桁連続化により温度変化による主桁支承条件を変更した耐震設計の結果，A1 橋台、P4 橋

伸縮挙動が変化することと，L2 地震に対する耐震性能を脚および A2 橋台部の移動量が増大し，鉛直支承のスラ確保するため，反力分散支承を採用し水平力を各下部工イディングプレート寸法が大きくなり，当初の支承位置へ適切に分担させることとした。連続化したことによりではスライディングプレートが桁端からはみ出してしま

中間支点部には負反力が発生する恐れがあるため，支承う。そこで，取替後の支承を橋軸方向にシフトして配置の鉛直バネ値を調整する必要があった。通常の鉛直，水した。新たな支承設置位置には，垂直補剛材，横桁等を平支持機能一体型の分散支承の場合，鉛直バネの調整に配置し，主桁補強を実施した（図 8）。

より支承形状が大型となり，コストが増大する。また，既設の線支承高が低く，支承を設置する桁下空間が狭隘

295

バッファーブラケット（上部工付き）200

支承 シフ ト量

12

主桁

95844

38 0

水平支承（バッファ）

28

なため，機能分離型の分散支承を採用した（図 7）。

新設 横桁
45 2

既設横 桁
バッファーブラケット（下部工付き）

28

鉛直支承

図7

A1-P4 径間支承設置状況

既 設垂直 補剛 材

新設 垂直 補剛 材

P4－A2 径間は，水平力分散構造とした場合，既設支承条件が可動である P6 橋脚が耐震照査を満足できなかっ

図8

支承位置の変更（A1 橋台）たため，免震支承を採用した。現地測量の結果 P4 橋脚，（ 3）） 水平支承の設置

A2 橋台は桁下空間が小さく，通常の免震支承の配置がA1－P4 径間は，桁高 900mm，桁間隔 2250mm と水できないため，機能分離型の免震支承を採用した。P4

平支承の配置スペースが狭いため，下部工付きブラケッ

橋脚部，A2 橋台部には横桁が配置され（図 4），橋座上トを桁間で一体化した。上部工付きブラケットは，主桁に縦置きの水平支承を配置することができない。そこで，連続化のために設置するシャープレート，下側モーメン

橋座前面に鋼製のブラケットを設置し，水平支承を設置

トプレートと同じ箇所に取り付ける必要があるため，干することとした（写真 5）。

渉しないように形状寸法を決定した。その結果，1 支承論文・報告 11-4

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論文･報告 熊本地震により被災した鋼桁橋の復旧

線上の支承が主桁を挟んでボルトで全て連結され，支承P4 橋脚部，A2 橋台部の水平支承は，橋座前面の鋼製の取付けが難しい配置方法となった。そこで，事前に隣ブラケット上に配置され，地震時の水平力を主桁に伝達接する主桁の折れ，倒れ，間隔等を計測し，取付けブラする。その際に主桁が損傷しないように，作用する水平ケットの製作図を作成した。さらに，製作図を元に 3D

力に対して必要な耐力を有する補強横梁と垂直補剛材を－CAD で支承設置図を作成し，連結プレートとの取り合配置し補強を行った（写真 7）。

いを確認した（図 9，写真 6）。

6．伸縮装置取替工．伸縮装置取替工

上部工付きブラケット
モーメントプレート（ 1）） 遊間の確保
A1 橋台部には製品ジョイント，P4 橋脚部，A2 橋台部にはフィンガージョイントが設置されていたが，いずれも動的解析より算出された桁端遊間量を満足できなかっ主桁た。桁端遊間量を確保するために鋼桁端部，床版端部の切断と合わせて伸縮装置の取替を実施することとした。
動的解析結果より桁端遊間量は，A1 橋台：65→170mm，
P4 橋脚，A2 橋台：150→340mm とした（図 10）。

下部工付きブラケット
水平支承（バッファ）

図9

水平支承設置状況（P1 橋脚）

変更後桁 端寸法 1 70 2 95
2065 2 00
床 版 切 断 長 15 0
鋼 桁 切 断 長 1 05

床版部

2 00 支承 シフ ト量590

主 桁部

スライ ディ ングPL 長

既設橋座拡幅下部構造

図 10

桁端遊間量の変更（A1 橋台）（ 2）） 伸縮装置のタイプ選定
写真 6

水平支承設置状況（P1 橋脚）

白川橋は，朝夕の利用者の多い熊本 IC から福岡方面へ約 1.5km の地点に位置しており，連続交通規制ができないため， 日々交 通規制 を解 除しなが ら施工 する必 要があった。規制時間帯は上・下線で異なるが，連続して規制できるのは，1 日当り 9 時間である（表 2）。1 日の作業サイクルである，伸縮装置取替作業，現況復旧，交通開放を限られた時間内で確実に行う必要があるため，作業効率に優れる製品ジョイントを選定した。
表2補強横梁

時 刻 1
上り線

水平支承

写真 7

水平支承

下り線4

車両交通規制時間
8121620249時間
9時間

主桁補強状況（A2 橋台）論文・報告 11-5

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論文･報告 熊本地震により被災した鋼桁橋の復旧（ 3）） 既設伸縮装置の撤去

970
撤去範囲

架設地点には，食品工場や民家が隣接しているため，輪荷重伸縮装置撤去時の騒音を可能な限り低減する必要があった。そこで，特殊ワイヤーソーにより乾式水平切断が可

アスファルト舗装

能な SJS（サイレンス・ジョイント・スライス）工法を敷き材

仮復旧鋼板
230採用した。これにより，従来のブレーカーを使用した作業にくらべて大幅な騒音低減が可能となった。また，鋼製フィンガージョイント部の切断も同時に実施でき，工程の短縮にもつながった（写真 8）。

既設横桁床版
150 190P4

図 12仮復旧鋼板設置図

7．おわりに．おわりに白川橋の復旧工事は 2020 年 2 月に竣工予定である。
関係各位に対し深く感謝の意を表すとともに，本稿が今後の類似工事の参考となれば幸いである。

写真 8

既設伸縮装置撤去状況（P4 橋脚）（ 4）） 施工ステップ
伸縮装置取替は，全面交通規制とならないように走行車線，追い越し車線に分割して実施した（図 11）。1 日の施工サイクルは，伸縮装置の撤去段階で多少異なるが，（本線規制）→（既設伸縮装置撤去）→（仮復旧）→（本線規制解除）となる。これを 1 箇所当り 5 日間繰返し，伸縮装置取替を完了した。
CL11800
10000

950

850

4305

5695

追い越し車線

走行車線

2期施工

1期施工

図 11

伸縮装置の分割撤去範囲（ 5）） 現況復旧について
前述のとおり連続交通規制ができないため，日々，現況復旧し交通開放する必要があった。そこで，作用する輪荷重に対して必要な耐力を有する仮復旧鋼板を製作し，伸縮装置の撤去箇所に設置して現況復旧を短時間で作業完了できるように工夫した（図 12）。

論文・報告 11-6

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