第１回

鋼構造技術継承講演会～経験豊富な先人に学ぶ次世代への承継技術～

講演題目○ 坂井藤一氏：「橋梁等構造物の解析・設計・施工に関する新技術開発」○ 小川篤生氏：「高速道路橋に関する技術開発の歴史と現状～（鋼橋を主として）～」2013 年 10 月 29 日
土木学会講堂時代の変遷と私個人の係り（1）
橋梁等構造物の解析・設計・施工に関する新技術開発（個人的な経験を通じて）社会基盤施設の継承技術に関する講習会
於 土木学会 平成25年10月29日

坂井藤一 （FS技術事務所）

日本における有限要素法の初期発展

時代の変遷と私個人の係り（2）

有限要素法（Finite Element Method）の誕生
・1956 Martin, Turner, Topp & Cloughの論文
・航空工学⇒土木工学他の多分野に普及・1967 Zienkiewicz & Chueng: The Finite Element Method
1967 JSSCの中に構造解析小委員会（STAN） が設立
・鷲津（航空）、川井、山本（造船）、山田、宮本（機械）をリーダーとして、土木・建築等各工学分野の学・官・民から多数のメンバーが参加・大学院生も多く参加。他分野の指導者、および同世代の若手と交流を持つことができ、一生の財産になった。
⇒日本計算工学会 業績賞を受賞（2010）

1. 箱桁橋等の薄肉立体構造物の数値解析法と設計法の研究（1968-1980）

技術・研究開発の内容
1. 箱桁橋等の薄肉立体構造物の数値解析と設計法の研究
2. 流体・構造連成問題に関する有限要素法の基礎理論と応用に関する研究
3. 液体タンクの耐震設計法に関する研究と開発
4. 確率有限要素法による吊形式橋梁の架設精度管理システムの開発
5. 新形式制振・免震デバイスに関する研究と開発
6. 少数主桁橋梁の技術開発と実用化
7. 橋梁・タンクへの長周期地震動の影響に関する研究

1) 薄肉立体構造物の解析法として、有限帯板法を開発
坂井・奥村：“薄肉平板より成る立体的構造物の静力学的解析に関する一方法とその応用”、土論-176、1970（論文奨励賞受賞）
2) 箱桁中間ダイアフラムの挙動解明と実用設計法開発
坂井・長井：“鋼箱桁橋の中間ダイアフラム設計法に関する一試案”、土論-260、1977 （田中賞論文受賞）

3) 曲線・並列各種箱桁橋の断面変形と中間ダイアフラムの効果に関する研究
坂井・長井・佐野：“ブロック有限要素法による薄肉箱桁の立体解析”、土論-255、1976
他多数

梁理論の高度化

鋼箱桁における中間ダイアフラムの問題

・ 曲げ理論（Ｇａｌｉｌｅｉ，Ｅｕｌｅｒ）
・ 捩り理論（Ｂｒｅｄｔ）
・ 薄肉梁の反り捩り理論（Ｗａｇｎｅｒ）
・ ビーム・シェルの理論（Ｖｌａｓｏｖ）
折板構造⇒有限帯板法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｓｔｒｉｐ Ｍｅｔｈｏｄ）＊Y. K. Cheungの命名

偏心荷重が作用する箱桁（イ）断面が剛の場合（ロ）断面が剛でない場合面内・面外応力問題を扱う立体構造の解析
・ 板と殻の有限要素法-1-

ずり荷重により何が起こるか⇒捩り回転とともに断面が変形する断面変形性状と中間ダイアフラムの効果

台形断面桁では？

矩形断面桁での解析と実験（坂井・奥村 1971）

一般的な箱桁（曲線桁も含む）⇒ブロック有限要素法の開発

中間ダイアフラムの実用設計式
平板の曲げ作用を無視⇒ Beam Analogy

ダイアフラムの配置間隔・剛度・応力算定法を提案⇒ 設計便覧に採用

いろいろな形状の箱桁
ブロック有限要素

2. 流体・構造連成問題に関する有限要素法の基礎理論と応用に関する研究（1973-1980）

波動問題への有限要素法適用に関する研究
例：津波問題

1) 海洋波動問題への有限要素法適用に関する研究

例：構造物周辺の波

坂井・月岡：“波動解析への有限要素法の適用 －湾水振動の解析”、海岸工学論文集-21、1974
他

2) 有限要素法の基礎理論に関する研究
坂井：“力学における変分原理の一般化について”、
土論-249、1976

3) 上記理論の流体・構造連成問題への応用
坂井・迫田・岡田：“有限要素法による大型液体タンクの地震応答解析“、川崎重工技報-59, 61、1975, 1976
他

湾奥の波高増幅率

大船渡湾の津波解析-2-円状構造物周辺の波

矩形構造物周辺の波

有限要素法の基礎理論に関する研究

3. 液体タンクの耐震設計法に関する研究と開発（1975-1991）

・有限帯板法の開発に際し、重み付き残差法を使用 1970
重み付き残差法：Galerkin法、最小二乗法、・・・
最小二乗法をベースに変分原理を一般化 1976
・エネルギー原理は最小二乗法の特別な場合である。
Hookeの法則 σ＝E・ε ⇒ σ/√E＝√E・ε からJ（σ, ε）＝∫V（σ/√E－√E・ε）2dVを考えて見ると、J（σ, ε）/2＝P（ε） - C（σ）となる。
ここで、
P（ε）： ポテンシャルエネルギーC（σ）： コンプリメンタリーエネルギー・最小二乗法以外に、停留二乗法も成立する場合がある。
例：波動・振動問題
J=A1(x1-y1)2 – A2(x2-y2)21) 大型液体タンクの短周期応答（バルジング）の解明
坂井・迫田：“大型液体タンクの地震応答に関する研究“、
日本地震工学シンポジウム-5、1975
他

2) 石油タンク・LNGタンク等のバルジングとスロッシングを考慮した実用耐震設計式の開発
坂井：”円筒形液体タンクの耐震設計法に関する二、三の提案”、圧力技術-18-4、1980

Sakai, Nishimura & Ogawa: “Sloshing Behavior of
Floating-roofed Oil Storage Tanks”, Computers &Structures-19-1, 1984

4) 坂井・礒江：“大型相似模型による円筒貯槽の地震時浮き上り挙動に関する研究”、土論-432-16、1991

石油貯槽（鋼製、固定屋根式・浮屋根式）

LNG/LPG 貯槽

・屋外貯蔵所：約10万
特定屋外貯槽： 1,000kl以上（約10,000基）
10,000kl 以上（約3,000基）
Singledeck他3) 浮屋根式石油タンクのスロッシグ挙動の解析

地上式（２重殻＝鋼＋鋼/PC） 地下式（メンブレン＋ PC）

Double-deck

PontoonElephant Foot Bulge 象の足型座屈

その他のタンク→底部破壊による石油の大量流失
1985 Santiago, Chile Earthquake (M=7.7)- 上水道/下水道施設
地上式（鋼製・PC製・RC製・FRP製）
地下式（RC製・鋼製）- 横置/縦置小型貯槽- 原子力圧力容器
・福島汚染水タンク-3-

EFB と ダイアモンド座屈

長周期地震動によるスロッシング応答の被害

1995 兵庫県南部地震

長周期地震動によるスロッシング応答の被害

長周期地震動によるスロッシング応答の被害

有限要素法による液体タンクの振動解析② 液面搖動（スロッシング）と振動圧

1st sloshingmode
T1=8.13sec① 剛体移動と衝撃圧

2nd sloshingmode
T2=4.65sec

地震応答解析 （1968 十勝沖地震八戸波）③ 流力弾性振動と変形圧（バルジング）

1st bulging
mode
T1=0.38sec

2nd bulging
mode
T2=0.22sec-4-模型振動実験による確認

バルジング固有周期の簡易式 (1979)
W2T   gEb

t

1/ 3  0.067 H / D  0.30H / D   0.46
2

W: 内部液体の全重量（ton）
H: 液高さ (m)D: タンクの内径 (m)
E: タンク材料のヤング率 (kg/mm2）
t1/3： 液高さの1/3高さにおける側板板厚 (mm）バルジング固有周期簡易式の比較

短周期地震動動圧力の簡易算定式
タンク側板に作用する全圧力 Ph＝ 衝撃圧 Ph0 ＋ 変形圧 Ph1
Ph0=γH×{Σi Coi×(z/H)}×K0
Ph1=γH×{Σi C1i×(z/H)}×(K1- K0)

ν3

ここで、 γ：液体比重
Co・ C1：H および Dによって定まる定数
K0：設計水平震度の標準値
K1=ν3× K0 ν3はバルジング固有周期に対応する加速度応答倍率

浮屋根タンクのスロッシング
ベースシアー ・転倒モーメントに関する比較

新潟共同備蓄石油タンク浮屋根の座屈（1983 日本海中部地震）

流体・構造連成問題としてスロッシングを解析
浮屋根式石油貯槽のスロッシング性状に関する研究」 1980
Sakai, Nishimura & Ogawa:“Sloshing Behavior ofFloating-roofed Oil StorageTanks”,
Computers & Structures-19-1,
1984-5-地震時浮上り（ Up-lift ）の問題

日本海中部地震 新潟東港記録（工藤, 1989）

実大相似模型を用いた傾斜実験により、アンカーの有無を考慮した浮上り挙動を解明 （1991年高圧力協会技術賞受賞）

4. 確率有限要素法による吊形式橋梁の架設精度管理システムの開発（1988-1994）
斜張橋・吊橋・ニールセン橋等の吊形式橋梁の現場架設における形状・応力の精度管理業務を、信頼性解析・逆解析・最適制御等の理論を導入し合理化。
東神戸大橋・レインボーブリッジ等多くの橋梁で実用。
Sakai & Takemura: “Structural Error Identification
for Control of Construction Accuracy”, ICOSSAR-5, San Francisco, 1989
Sakai, Isoe & Umeda: “A New Development ofConstruction Control System in Cable-StayedBridges”, Proc. IABSE Symp., Leningrad, 1991 他

東神戸大橋 一般図

主桁の施工

ケーブル系橋梁の架設管理システム

レインボーブリッジ

構造制御
・計測（自動）・同定（誤差原因）
Kalmanフィルター・予測
確率有限要素法・ケーブル調整最適化理論-6-

逐次剛結張り出し工法

計状管理システム

5. 新形式制振・免震デバイスに関する研究開発（1988-1996）

液柱管ダンパーの開発（TLCDT：Tuned Liquid Column Damper）

1) 液柱管ダンパー（TLCD）の提案と東神戸大橋で実用化
坂井・高枝・玉木：“液柱管ダンパー（Tuned LiquidColumn Dampers）の提案－液柱管の振動特性”、
土木学会構造工学論文集、Vol.35A、1989
他

2) 架設時多種モード用アクティブ制振装置の開発と実用化
玉木・坂井・高枝：“H∞制御理論に基づく橋梁主塔の制振実験”、土木学会振動制御コロキウム-2、1993
他

3) 摩擦ダンパー型免震支承の開発研究
玉木・坂井他：“摩擦ダンパー支承を用いた橋梁の免震について”、土木学会免震・制振コロキウム-1、1996
他

TLCDの基本方程式

TLCDの相似模型振動実験

相似模型振動実験の結果

TLCD風洞実験（明石大橋主塔モデル）-7-

東神戸大橋主塔 架設最終段階

東神戸大橋TLCD

面外曲げ1次モード
・一般化質量：705.6 ton
・固有周期：3.69 sec
・対数減衰率：0.001
・変位振幅：2.35 m

東神戸大橋主塔 定常応答実験

アクティブダンパーの適用(1) 名港中央大橋西塔

名港中央大橋 一般図

名港中央大橋西塔架設時に搭載

制振効果の確認（名港中央大橋西塔）

アクティブダンパーの適用(2) 来島第一大橋主塔-8-

来島第一大橋の諸寸

主塔の固有振動モード

主塔におけるAMDの設置

制振効果の確認（来島第一大橋）

来島第一大橋主塔に用いられた
AMD：Active Mass Damper

アクティブ制振装置の橋梁主塔架設への適用

摩擦減衰型免震装置の開発

免震装置の配置

主塔架設に伴って、複数モードの固有振動特性が複雑に変化するような場合に有効（例：明石海峡大橋主塔）

従来の免震装置の問題点
・阪神大震災クラスの地震入力に対し、変位応答が3070cm程度と大きくなる。
⇒エクスパンションジョイント、落橋防止装置等に問題・柔軟化のため、風等による微振動が発生し易くなる。

開発の主眼
・変位応答がより小さくし、微振動や地震後の残留変位を除去可能な免震装置● 滑動-ゴム支承による長周期化● 摩擦によるエネルギー吸収-9-摩擦減衰型免震支承の詳細

実橋モデルにおける免震効果の比較

残留変位解除機構

6. 少数主桁橋梁の開発（1993-1997）
1) 1992～早期にテーパプレート技術を紹介
坂井：“土木鋼構造における高張力鋼利用の現状”、
JSSC論文集-1-1、1994

2) フランス2主桁基準の研究
坂井・八部・長井：“フランスの鋼・コンクリート合成２主桁橋梁の設計指針（上・下）”、 橋梁と基礎-29、1995
3) 少数主桁合理化橋梁について、立体挙動の解明、PC床版施工の技術開発等を通じ、名和高架橋・千鳥の沢川橋等で早期に実用化を実施
坂井・八部・大垣：“合成2主桁橋の立体挙動特性に関する研究”、土木学会構造工学論文集-41A、1995 他

少数主桁橋梁の初期例：名和高架橋

千鳥の沢川橋–PC床版連続合成2主桁橋

7. 橋梁・タンクへの長周期地震動の影響に関する研究（1984-）

2003年十勝沖地震

1) 橋梁構造物における長周期地震動の影響を検討
Sakai:“Some Considerations on Long-PeriodWaves in Earthquake Engineering”, Proc. ofJapan-PRC-U.S. Trilateral Symp., Beijing, 1985

2) タンクの巨大地震災害対応検討（土木学会活動等）
坂井：“大型タンクのスロッシングに関する耐震・制震・免震等技術の現状と展望（基調講演）”、土木学会、ミニシンポジウム、20053) 上記問題の解説と啓蒙
坂井：“長周期地震動のタンク・橋梁 に及ぼす影響” 、
日本地震工学会誌、2010
他- 10 -苫小牧 出光北海道製油所 タンク配置

タンク火災の状況
1) 30,000kl原油タンク

9/26 04:51 リング火災発生
12:09 鎮火

2) 30,000klナフサタンク
9/27 沈没
9/28 10:45 全面火災
9/30 06:55 鎮火

浮屋根ポンツーンの座屈苫小牧K-NET地震記録（速度応答スペクトル）・100,000ｋｌタンクにおけるポンツーン座屈状況

・40,000klタンクにおけるポンツーン座屈状況

消防法新告示（2005）の改正と問題

港大橋の耐震補強

1 設計長周期地震動のレベルを旧告示（1983）の100cm/secレベルから200cm/secレベルに増強。
⇒より信頼性のある設計長周期地震動の確立が必要

Cantilever-truss bridgewith span-length 510m
( 3rd longest in theworld)
constructed in 1974

2 浮屋根に関する耐震設計条項に、地震荷重による強度の照査を課した。
⇒シングルデッキ浮屋根への地震作用は、まだ未解明の点が多く、浮屋根の座屈破壊挙動の解明、および浮屋根の耐震構造の開発や免震・制振設計の採用も必要。

設計地震動と応答スペクトル（橋軸直交方向）

港大橋に影響を与える地震

神戸

T1=4.39sec (analyzed)
4.35sec (observed)
T2=3.38sec (analyzed as original)=1.94sec (analyzed in the case oftying at Gerber hinge part)=2.56sec (observed)

1995 兵庫県南部地震

免震対策は有効でない！
減衰増大策が採用された。!

- 11 -

設計地震動と応答スペクトル（橋軸方向）

首都高速における長大橋の耐震補強

横浜ベイブリッジ

T1=2.75sec (analyzed)
2.56sec (observed)(200m+460m+200m=860m)

レインボーブリッジ(114m+570m+114m=798m)

免震対策が有効である!
鶴見つばさ橋 (255m+510m+ 255m=1020m)

耐震補強設計において想定された関東地震

横浜ベイブリッジ地点の長周期地震特性

TRB: Tokyo Rainbow
Bridge
TTB: Tsurumi-Tsubasa
BridgeYYB: Yokohama Bay Bridge

1923 関東大地震震源域

レインボーブリッジにおける設計スペクトル

横浜ベイブリッジにおける設計スペクトル

まとめに代えて(私のモットー）
例がない、新しいことをやろう！
狭い分野に拘らず、広く学ぼう！
困った時や新しい問題に直面した時、解決策を与えてくれるヒントは異なる分野・領域にある！
- 12 -本日の話題
１．平成24年 土木学会田中賞 研究業績部門
２．高速道路橋における耐候性鋼材
３．複合構造①上下部構造剛結②ポータルラーメン橋③混合橋④波形ウエブ橋
４．少数主桁橋
５．新東名高速道路橋の実績
６．その他

高速道路橋に関する技術開発の歴史と現状（鋼橋を主として）平成25年10月29日

大成建設
小川篤生

５１０高速道路橋における最初の耐候性鋼材裸仕様橋梁

平成24年度 田中賞 研究業績部門
・高速道路における道路橋の計画・設計と、設計要領及び施工管理・維持管理要領の作成、並びにPRC構造や鋼コンクリート複合構造、深礎基礎の導入に指導的役割を果たした業績、更には土木学会鋼構造委員長や日本道路協会橋梁委員・コンクリート橋小委員長等として広範に我が国の道路橋の発展に大きく寄与した業績• 八戸道 大鳥第二橋（昭和60年）
橋長 49450

・旧ＪＨの取り組みを評価
橋台部詳細

高速道路橋における最初の耐候性鋼材裸仕様橋梁

高知道の耐候性鋼材橋梁状況.2

平成20年の状況(一期線：平成 ３年供用
二期線：平成１７年供用 ）大鳥第二橋現況写真（平成２３年）

１期線の平成18年状況例

高知道の耐候性鋼材橋梁状況（一部補修）

高知道の耐候性鋼材橋梁状況.１（平成23年）

一期の完成時期：平成3年頃- 13 -複合構造

複合構造
①上下部構造剛結の採用事例①上下部構造剛結

曲率の小さいランプ橋（箱桁）などで，採用例が多い。

山形道 阿古耶橋（平成3年供用）
橋脚部剛結構造☆ 設計要領第二集【橋梁建設編】 9章 複合構造 参照
10

複合構造

複合構造
②ポータルラーメン橋例-１②ポータルラーメン橋例-２

平成22年撮影

平成22年撮影

北関東自動車道大原西橋

北関東自動車道大原西橋(H13供用)

橋梁構造にも、アスファルト舗装路面にもクラック等の変状が見られない。
北関東自動車道神沢川橋

北関東自動車道神沢川橋(H13供用)

橋梁構造には損傷が見られず、健全であった。
橋台部上のアスファルト表面一部ひび割れがみられたが、補修を要するほどではなかった。

山形自動車道 広野橋（平成13年供用）

複合構造②ポータルラーメン橋例-３複合構造③混合構造-１

橋長：９４m

平成２３年撮影

上信越自動車道
観音沢橋（Ｈ8開通)
平成22年撮影
高松自動車道 新川橋の例（平成１3年供用）
アスファルトシール工

新名神高速道路（高槻～神戸） 坊川第三橋（建設中）

橋梁本体には変状なし。アスファルト路面状況は写真参照(L=628.5m)

複合構造 ④波形ウエブ橋

複合構造③混合構造-2

東海北陸道 本谷橋
形式：3径間連続ラーメン
橋長：198ｍ
最大支間：97.202ｍ
架設：張出し架設
完成：1998 （平成１０年）

平成22年撮影

2013年8月7日現在（完成後 約15年）
2003年、2009年定期点検実施※排水管損傷のみ

釜石道 胡四王山橋 平成14年供用（ＲＣ＋ＰＣ）- 14 -

３．少数主桁橋

波形鋼板ウェブ橋の現状

高速道路橋の標準

RC床版多主桁（非合成桁）
外側 上端接合部

PC床版少数主桁（合成桁）

内側 上端接合部

外側 下端接合部

・耐荷力・耐久性に優れたPC床版を採用，鋼部材の簡素化⇒製作工数を削減
・ずれ止めにより床版と鋼桁を確実に接合（合成桁） ⇒ さらなる合理化
・全体の剛性の増，二次部材の削減⇒耐疲労性の向上

内側 下端接合部

18

ＰＣ床版を有する鋼２主桁橋

コンクリート床版の補修：劣化部除去

北海道縦貫道 ホロナイ川橋（1996年、Ｈ８）形
式：鋼２径間連続Ⅰ断面桁橋
長：107m＝2＠53m
有効幅員：Ｗ＝10.0ｍ
床版：場所打ちPC床版，L=6ｍ
1920

九州道菊池川橋

床版張出部の変状（路面状況：舗装クラック）（下面状況：健全）（上面状況：鉄筋腐食）

22

鋼橋床版の耐久性向上

床版張出部の劣化原因

供用中の橋梁床版を補修、あるいは取り換えることは非常に困難

１．塩分を含む路面水が、コンクリート床版に浸透しにくいよう、密実なコンクリートを打設する。
２．しっかりとした橋面防水工を施工する
３．コンクリート床版内の鉄筋のかぶりを着実に確保する。
４．コンクリート床版の地覆部周辺の品質を確保する

壁高欄及び縁石と地覆部との打継目からの漏水
中分開口部からの漏水
縁石セット時の高さ調整
モルタルからの漏水

１．水セメント比の少ないコンクリート
２．ひび割れの少ないコンクリート
３．地覆部のコンクリートの品質向上
４．防水工の施工を規定
５．かぶりの確保

ガードレールポスト埋設タイプ

水切り部の鉄筋かぶり不足
23- 15 -コンクリート強度を上げる
プレストレス構造
ＰＣ床版の緊張定着部の存在
高機能防水工の開発
非破壊検査の導入
施工誤差を考慮し、設計かぶり厚を増加

その他
・張出部下面の保護・ＰＣ鋼材の防錆

コンクリート表面含浸材の塗布
プレグラウト鋼材使用（ポリエチレンシース）

合成床版の課題？

24

矢野川橋の補修事例（ＰＣ床版架設状況）

矢野川橋の補修事例
中国自動車道 矢野川橋
200
400

鋼3径間連続桁橋 L=94 100

27,90031,000

10,1509,065640【橋梁緒元】
鋼３径間連続鈑桁橋
橋長84.5ｍ

445
アスファルト舗装

プレキャストPC床版
t=230mm200
400

34,400t=75mm

PC床版の架設

PC床版の縦締め工事費(交通規制費、舗装費、税抜き）

1,750【主な損傷】
RC床版の損傷

3@2 600=7,800

３３０百万円 （３９万円／ｍ２）【対策処置】
1975年 供用開始
1994年 床版増厚施工
2000年 剥落対策施工

16参考）延長床版抜きだと、３１ 万円／ｍ２
ネクスコ西日本の実績：
1625

これまで９橋（１１連）を抜本補修
26

床版取替え完成

広幅員への鋼少数主桁の採用

鋼Ⅰ桁橋の新旧並列（松山道 志河川橋）

新東名東海大府高架橋
鋼11径間連続３主Ⅰ桁橋
492.7m＝
2＠40.3+42.5+51+3＠40.3+70+3＠42.5m

ＢＲＡＮＤ ＢＯＯＫ2728

広幅員２主桁橋への挑戦

少数主桁（合成桁、舞鶴若狭道）

新東名 藁科川橋（2003年 Ｈ15）形
式：鋼7径間連続２主Ⅰ桁橋
橋
長：295.5m＝42+5＠42.3+42m
有効幅員：Ｗ＝16.5ｍ
版：場所打ちPC床版、L=11m
29 床

細幅箱桁

細幅箱桁（浜北高架橋）
・桁幅を縮小（フランジ厚は増）⇒ 製作工数を削減
・PC床版の採用⇒ 縦桁の省略
・全体の剛性の増，二次部材の削減⇒耐疲労性の向上
高速道路橋の標準

RC床版

PC床版

RC床版

縦桁縦リブ
縦桁縦リブ

従来の箱桁（RC床版）

細幅箱桁（PC床版）
31- 16 -４．新東名高速道路橋の実績

少数主桁 コンパクト断面 （金谷郷高架橋）

新東名における橋梁形式（本線橋271橋）
橋種

橋数

鋼橋

特徴・形式

橋数

97 PC床版

ＰＣ橋

75

PCＰｃａ床版

4合成床版

5

合理化合成床版

12鋼床版

2158 波形鋼板ウエブ

3波形+ストラットorリブ

４．新東名高速道路橋の実績

27

コンクリートウエブ

60

コンクートウエブ+ストラットorリブ

38

他

30

複合

14 複合アーチ

2混合

複合トラス

4

他

834

４．新東名高速道路橋の実績

分析条件

分析条件

㎡当たりの鋼重：有効面積当たりの主鋼重を示す。

平均支間長と㎡当たり鋼重

平均支間長と㎡当たり単価

４．新東名高速道路橋の実績

参考）新東名高速道路 ＰＣ箱桁工費（ＮＥＸＣＯ 技術情報, 2012‐11）

平均支間長と㎡当たり単価（２主桁と３主桁との比較）

猿田川橋

４．新東名高速道路橋の実績
63500

猿田川橋・巴川橋 概要

90000

90000

625000100000110000110000構 造 形 式 ： ＰＣ7 径間連続ラーメン複合トラス橋
橋
長 ： 625ｍ
支間 ： 63.5m＋2×90.0m＋100.0m＋2×110.0m＋58.5m

猿田川橋

幅巴川橋

員 ： 総幅員 18.05m（有効幅員 16.5m）

桁
高 ： 6.5m （桁高支間比：110m／6.5m=1/16.9）
平 面 線 形 ： A=1000m ～ R=3000m
勾配 ： 横断 2.83～4.0％ 縦断 0.44％以下
架 設 方 法 ： 移動作業車による場所打ち張出架設（ブロック長 5.0m）- 17 -58500複合トラス構造概要

複合トラス橋の“更なる合理化”

内ケーブル

コンクリート上床版

その他
1%

先行工事における課題
外ケーブル

コスト

⇒

鋼部材の費用工程⇒

トラス材の設置

コンクリート
10%

大

鋼トラス材
コンクリート縦桁

コンクリート下床板◆＜二面ガセット格点構造＞

外側リブ付き鋼管

施工時の各種計測

鋼トラス材

設計・施工の妥当性

トラス部材の合理化

連結プレート
鋼トラス材

PC鋼材
20%

鉄筋
11%

◆ 静的実験・振動実験
施工の精度

ガセットプレート

内外リブ付き孔あき鋼管

鋼部材
29%

型枠
25%

先行工事により得られた知見
ＰＣ複合トラスの実挙動

格点部＜二重管格点構造＞

支承
4%

PBL＆貫通鉄筋

主構数の変更先行下り線

下り線（４主構）

４主構 トラス重量 ： 2,572t

後発上り線

下り線の知見をもとに解析的アプローチにより照査・検証▲24%

トラス重量 ： 1,971t
上り線（３主構）

コスト削減(８%)

３主構工程の縮減を実現

混合構造の一例

H21PC技術協会賞受賞
H21田中賞受賞

Ａ1～Ｐ27径間鋼箱桁
L=65,000

8径間2主版桁 L=227,150

A1P1P2P3P4P5P6A1～P27
27径間 855m

P7P8P9P10P11P12P27

L=103,500

P28P29P30

長7径間2主版桁

L=208,000

P31P33P32P34P13P14P15P16

9径間2主版桁 L=285,000

P17P18

PRC箱桁
橋

長鋼箱桁
L=52,000

P35854,650

3径間箱桁 L=128,500

鋼２主箱桁
Ｐ27～Ｐ51径間鋼箱桁橋

5径間2主版桁 L=149,000

P36P37P39P20P21P22P23P24P40P41P42

鋼箱桁

L=288,900

P43P44P45P46P47

L=145,576

P48B

P27～P51
23径間 798m

P50B

PRC２主版桁：

鋼２主箱桁：

PRC箱桁＝70： 22： 8混合構造の接合部

浜北高架橋の断面

接合部の課題ＰＲＣ２主版桁断面

鋼２主箱桁断面

断面力をスムーズに伝達するには？

鋼・コンクリート接合部を設け鋼殻セル構造を採用

異なる主桁断面の連続化- 18 -P25

PRC２主版桁797,976
10径間2主版桁

P38P19P51

P26P27接合部構造接合部の構造現場での施工性を考慮し，前後面支圧板方式を採用

複合セルスタッド

鋼桁

PC鋼材貫通孔

高流動コンクリート充填部（接合部）
後面板（PC定着体を配置）

PRC２主版桁

充填用開口

多室セル構造
前面板
接合部を貫通するPC鋼材

接合部パース図

接合部内部組立て状況（主桁下段）

接合部内部組立て状況（拡幅部中段下段）

６．その他

６５

検査し易い構造
桁端部の検査空間確保

ＰＣ桁
鋼桁

橋台

橋台

鋼橋の桁端部

PC橋の桁端部（ネクスコ(設計要領から）

参考？例

６．その他

検査し易い構造

橋梁下面からの写真

木曽三川橋の検査路

検査路からの写真

鋼部材の疲労損傷-関門橋-

関門橋断面図

主塔
主塔

径 間
側 側径間

ケーブル

3@3500=10500

900 750600 500
橋台（アンカレイジ）
主塔基礎

主塔基礎

第一走行車線

2200 1200 80

橋台（アンカレイジ）

橋梁形式： 3径間２ヒンジ補剛桁吊橋
橋長：1,068 m（スパン割 178m+712m+178m）

アスファルト舗装 5cm
As舗装：50mm
Iビーム床版 15cm
グレーチング
床版：150mm
第二走行車線

中 中央央 径径間 間
3@3500=10500

500750 900
600

750 500
オープン
グレーチングオープン

グレーチングオープングレーチング

追越車線

追越車線

第二走行車線 第一走行車線

対象部

対象部

9000

■本州と九州を結ぶ高速道路として1973.11に供用開始。
■開通直後の交通量は約１万台/日 ⇒ 近年は約３万台／日

29000
500 7505600（関門トンネルと合わせると，関門海峡を約６万台／日の車が毎日通行）■建設当初は東洋一の規模

40※若戸大橋(S37.9)⇒関門橋(S48.11)⇒本四連絡橋(S63.4～)■平成25年で，開通40年

3@3300=9900

2900
6250

- 19 -

1700 1700
16500

3@3300=9900

2900
6250

構造と疲労き裂発生位置
縦桁間隔：3300
車線幅：3500
3500

疲労損傷の概要
外縦桁と支点上横桁取合部のみに発生。

床組：４径間連続非合成桁※縦桁間隔：3.3m
横桁間隔：約2m(床版支間)損傷発見1995年→ 2000年全箇所（２５０支点）に確認。
①リブプレート上下隅肉溶接②横桁下フランジと横桁ウェブ取合部の隅肉溶接

1850

リブプレート
疲労き裂
発生位置

0(0)

27.3(40)28.6(93)

1.8(25)9.2(40)

疲労き裂

リブプレート190×100×9mm

線支承

中間支点

掛違い支点

金属溶射施工状況

参考（耐食性評価）0

外桁側

平均疲労き裂長さ（括弧内は最大値を示す）

47 598400

疲労き裂

中桁側35.5(93)1500 3000 6000

フッ素樹脂系
重防食塗装

主桁端部

Al-(5%)Mg金属
溶射皮膜は溶射直後自然電位は「卑」で腐食しやすいが，表面だ
けはすぐに酸化し「貴」となり腐食しにくくなる．
“傷”が付けば再度活性化し，腐食しにくい皮膜となる．

溶融
亜鉛めっき
Zn-Alガス溶射（JIS溶射）
Al-Mg金属溶射（プラズワイヤー工法）

桁端部施工前桁端部ブラスト施工中

桁端部ブラスト完了後

主桁端部
主桁端部

金属溶射施工中

ご清聴ありがとうございました。

大成建設
小川篤生

- 20 -

金属溶射完了封孔処理完了後