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Project Brief

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Design of Kokudo-Kanjo-7-go Viaduct Bridge of Tohoku Shinkansen

2

東北新幹線
国道環状 7号架道橋の設計

235号目次線鉄道が高速走行することを考慮雪地であるため、斜版から軌道上へあることから、構造物の長期的な変し、特に長期的な変位の軽減を目指の落雪が高速走行する新幹線車両形が列車走行の平滑性に与える影した設計を行った。

に対して危険となるため除外した。

響が大きいと予想された。

また、架橋地点近傍に国特別史

長期的な変形が大きくなると、軌道

2 ――橋梁計画跡の三内丸山遺跡があるため、遺跡整備だけでは対応することが難しく（1）支間割り計画

内からの視野に構造物が極力入らなるため、この長期的な変形を軽減ないことを求められた。

する構造を検討する必要があった。

支間割りは、主に以下の 2 点をコ

鈴木達也

西澤知孝

SUZUKI Tatsuya

NISHIZAWA Tomotaka

株式会社千代田コンサルタント
東京支店/構造部/構造室長

株式会社千代田コンサルタント
東京支店/構造部/構造室/主任

ントロールとして計画を行った。
・ 国道環状7号との交差部
完成時および下部工施工時の安全性

地元の自治体との意見交流なども図り、斜張橋に比べ主塔高を抑えられるエクストラドーズド橋を選定した。
主塔は、支点上にて主桁と剛結（2）長期的な変形の要因と軽減策

長期的な変形が起こる主な原因には、以下のものがある。
・ 桁のクリープ、乾燥収縮構造である独立 2 本柱式とした。斜・ 桁の温度変化

水理実験（別途成果）に基づき、材はセミハープ形の二面吊りとして、・ 斜材の温度変化

路（国道環状 7 号）と斜角

取水庭内の橋脚設置は1基

斜材定着部は経済的で実績の多い

それぞれの変形の原因に対して、東北新幹線は 2002 年に盛岡・八45 度で交差するとともに、この結果、支間割りは 74.18m ＋サドル定着方式を採用した。

戸間が開業し、八戸・新青森間につ沖館川取水庭と交差する

2 × 1 5 0 m ＋ 7 4 . 1 8 m とし 、橋 長 は主桁断面形状は、保守用通路のいても2010 年度末の完成に向けて、橋梁である。また、架橋450mとした。支間長 150m のコンク確保および主塔・斜材に対する建築

桁のクリープ変形をできるだけ小独立行政法人鉄道建設・運輸施設地点に近接して、国特別

リート新幹線鉄道橋は、わが国で最限界の余裕なども考慮し、二室箱型さくするため、PC 鋼材の配置計画に整備支援機構のもと工事が進められ史跡の三内丸山遺跡があ大となる。
（図2）断面とした。
（図3）

際しては、使用状態における主桁のている。

る。
（図 1）

（2）橋梁形式

1 ――はじめに・ 2級河川沖館川および取水庭以下の軽減策を採用した。
① クリープ変形の抑制

上縁および下縁の発生応力度を、で3 ――変位軽減の検討きるだけ近い値となるよう考慮した。

（1）軌道管理と長期的な変形の影響② 主 桁 温 度 変 化 によるた わ み の本稿は当社が鉄道・運輸機構か

前述した交差条件より、上部工は、騒音等の環境影響面

ら受注した国道環状 7 号架道橋の設

本橋梁は、わが国で最大への配慮から、コンクリート桁を採用計について報告するものである。本級のコンクリート鉄道橋とすることとした。最大支間長 150m に

軌道管理は、鉄道事業者が軌道検架道橋は、新青森駅近傍の青森市なった。

適用が可能な形式は、これまでの実測を行い、軌道の変形が整備基準値

主桁の温度変化については、これ績から斜版橋・斜張橋・エクストラドを超えないように軌道整備を行う。

による主桁の伸縮が橋脚に影響す

本橋梁の場合、多径間の長大橋る。中間橋脚をすべて剛結構造にしであることと、斜材を有する構造でた場合、主桁の伸縮により橋脚に曲三内に位置し、国道 7 号青森環状道

設計に際しては、新幹■図 1 −国道環状 7 号架道橋位置図ーズド橋が考えられる。
このうち斜版橋は、架橋地点が積■図 2 −国道環状 7 号架道橋一般図・平面図

Engineering Consultant
0 4 8 Civil
VOL.235 April 2007

抑制

■図 3 −国道環状 7 号架道橋主桁横桁断面図

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VOL.235 April 2007049

げが生じ、さらに橋脚の曲げ変形に4 ――主桁の設計主桁が追従することで桁にそり・た（1）桁高わみが生じる。

・ 1 本柱式では、必要斜材本数全桁高は、桁高比較検討結果より、6 ――斜材の設計

リープ長期的変位量が大きくなると、てを配置すると主塔高が高くな

斜材システムは、エポキシ被覆 PC

一般的にジャッキアップにより、せんり、三内丸山遺跡からの視界

鋼より線・グラウト・ポリエチレン外套断変形の解放を行う必要が生じる。

に対して好ましくない。

管による三重防錆構造とした。
（図5）しかし、本橋梁の場合は主桁自重・ 2 本柱式のうち、横ばり構造を主塔側の斜材定着構造は、これまが大きく、ジャッキアップ作業が困難

このため、本橋梁は中間橋脚とな中間支点部のうち P2・P4 柱頭部をる P 3 橋 脚 の み を 剛 結 構 造 とし 、6.5m、P3 柱頭部を8.5mとした。また、

P2・P4 橋脚はシュー構造とすること

側径間および中央径間の標準部の有するもの（H 型タワー）では、での実績が多く、経済的でもある貫であることから、せん断変形拘束型で、温度変化による主桁の伸縮が橋桁高を 3.8mとする変断面とした。

落雪が生じて高速走行する新通固定方式のサドル定着構造を採すべりゴムシュー（図 6）を採用した。

脚に影響を与えない構造とした。

設計は、『鉄道構造物等設計標

幹線に対して危険である。

用した。この構造は、左右の斜材張ストッパーについては P1、P5 橋脚③ 斜材温度変化による影響の抑制

準・同解説コンクリート構造物』に準

主塔断面は、基部においては耐力差をサドル内で抵抗できる構造ででは、橋軸方向に可動、橋軸直角方斜材はグラウトタイプを採用し、保じ、安全性、使用性、復旧性の照査

震照査より決定され、橋軸方向幅ある。

向に固定となる鋼角ストッパーを採P2、P3、P4 橋脚は反力規模と地を行った。

4.5m、橋軸直角方向幅 1.5mとした。

斜材応力度の制限値は、施工時に用した。また、P2、P4 橋脚ではダン盤条件よりニューマチックケーソン

護管径を一般的な径よりも大きな管■写真 1 −P2 柱頭部とすることで斜材までのかぶりを確

使用性照査時における主桁応力

塔先端部では、斜材最小曲げ半径おいて 0.7fpud、変動作用時においパーストッパーを採用し、橋軸直角基礎とし、橋軸方向の耐震設計にお保し、温度上昇の影響の軽減を図

度の制限値は、以下のとおりとした。

を確保するために橋軸方向幅 4.0mて0.4fpudとした。fpudとは鋼材の設方向に固定、橋軸方向では長期的いて橋脚が基礎より先行降伏する条った。PC 鋼材 27S15.2 を使用した一・ 施工時：とした。

計引張強度である。このように斜材変形に対して可動、地震時には固定件を設定し、ケーソン径およびケー主塔高は、三内丸山遺跡から主の応力度の制限値を低く抑えているとし、P2 から P4 の各橋脚で地震時ソン長を決定した。ケーソン径は P2、塔 が 目立 つことの な い 高 さとしてため、斜材の取替えは基本的に考慮水平力を分担する構造とした。

P3、P4 ともにφ 11.5m、ケーソン長設定された 17.5m（橋面〜塔頂）としないこととした。このため、主塔貫した。

通部サドルは1重管構造とした。

般的な保護管径φ 140mmよりも大きいφ 200mmとした。
また、保護管の色をできるだけ白色に近いものとし、太陽光の吸収の軽減を期待するものとした。
（3）列車の走行安全性および乗り心地部材にひび割れを生じさせない・ 永久作用時：
縁引張応力を発生させない・ 変動作用時：側定着部に向かって平面的な角度（2）PC 鋼材

8 ――下部工の設計とした。

橋脚形状は、端部 P1・P5 橋脚はまた、斜材が塔部定着部から主桁

設計曲げひび割れ強度以下

は、それぞれ 19.5m、26.0m、26.0m

7 ――シュー構造

橋軸方向幅 3.5m、橋軸直角方向幅7.0m の壁式橋脚とした。

9 ――あとがき
今回報告した橋梁は、鉄道橋とし主方向のPC鋼材（張出し鋼材およがあるため、主塔は橋軸直角方向に先に述べたとおり、新幹線の軌道び連結鋼材）は 12S15.2（SWPR7BL）

常に斜材水平分力を受ける状態に管理を考慮して、P3 橋脚のみを剛結

また、中間橋脚は、沖館川取水庭ての長大橋梁であり、通常ではあまを使用した。

なる。この持続荷重によりクリープ変構造とし P1・P2・P4・P5 橋脚をシ内に設置される P4 橋脚が小判型断り制約とならない長期的な変位が課

横方向については、上床版を PC

形は内側方向（建築限界に近づく）ュー・ストッパー構造としている。

面とする必要があったため、P2、P3題となることがわかった。

列車荷重は、走行安全性の照査

鋼より線 1S28.6mm（SWPR19L）を使であることから、PC 鋼棒を配置してでは、最大積載重量で複線載荷とし、用した PC 構造とし、ウェブ、下床版

乗り心地の照査では、定員乗車時の部材については鉄筋コンクリート構重量で単線載荷を考慮した。

造とした。の照査

列車の走行安全性および乗り心地の照査は、列車荷重の載荷による主桁のたわみ量に対して行った。

橋脚についてもこれに合わせて小判軌道管理を考慮して長期的な変プレストレスを導入し、クリープ変形型橋脚とし、橋軸方向幅 5.0m、橋軸位を軽減する構造とするため、種々に抵抗する構造とした。

直角方向幅 10.0mとした。支承が設の構造検討・シミュレーションによ置される P2、P4 橋脚の天端は、2 線り、本成果を収めることができたが、シューについては、乾燥収縮、クたわみ照査の結果を表 1に示す。

柱頭部横桁については、PC 鋼よ支承およびダンパーストッパーの配現在行われている実施工の中でもP2、P4 橋脚におけるシュー構造は、り線 1S28.6mm（SWPR19L）を用い置を考え、橋軸方向幅 8.0m、橋軸様々な計測データが集積されている一般的なシュー配置である橋軸方向た PC 構造とし、端横桁については、直角方向幅 12.9mとした。

ところである。このようなデータを軌に 1 列配置とした場合、列車走行時鉄筋コンクリート構造とした。のたわみが大きくなり、制限値を満足しない結果となった。

5 ――主塔の設計

主桁のたわみ量を低減するため

主塔形式の決定にあたっては、以には、桁高を大きくする方法が考え下の理由より、独立 2 本柱式を採用られるが、国道環状 7 号を跨ぐためした。に桁高を低くし、景観を考慮する必要があった。そのため、橋軸方向に■図 5 −斜材断面図

所打ち杭（オールケーシング杭）とし、の設計にフィードバックすることが重ともに杭径φ 1.8m-9 本、杭長は、そ要である。

れぞれ 13.5m、18.0mとした。

■表 1 −たわみの照査結果

構 造

1線支承

照査項目

安全性

安全性

乗り心地（図 4）を採用することで、桁高を高応答値（mm）

1169743

くすることなく効果的にたわみを低制限値
照査値
P3−P4間、スパン長Lb=150m

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道工事に適切に引き継ぐこと、今後■図 4 −2 線支承構造シューを 2 列配置する 2 線支承構造減することが可能となった。

基礎形式は、P1、P5 橋脚を RC 場

2線支承107107
Lb/1400

1.0888
Lb/1700

0.910.49■図 6 −すべりゴムシュー詳細図

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