建設コンサルタンツ協会ホーム263号目次

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Project brief 3

総幅員 60.0m
64.8m

プロジェクト紹介

1.5m

成田国際空港の大型航空機誘導路橋の開発

橋長 48.0m

日本工営株式会社
コンサルタント国内事業本部
交通運輸事業部 / 道路橋梁部部長

大型航空機誘導路橋（提供：成田国際空港株式会社）

写真 1■ はじめに長され、その後の誘導路の一部改回まで拡大する空港拡張事業を進

成田国際空港はオープンスカイ

築や航空機の管制技術の改善で、めている。

（航空自由化）と呼ばれる航空市場

A・B 滑走路 2 本を合わせた空港全

当社は将来の空港整備事業に対の流れを踏まえて、より安全で効率体の年間発着能力は、2011年に25応するため、数年前から九州大学の的に運営できる空港整備（図1）を万回まで増えている。

建設設計工学研究室と共同で、次目指している。のRC 床版に上フランジとウエブの例が少ないLA-0 対応の誘導路橋一部を埋め込む合成床版橋を採用

能を両立する逆 T 式橋台および RC（写真1）を開発した。

した。

壁式橋脚とした。基礎工は周辺の■ 誘導路橋の概要

これにより支間中央は、圧縮側の地質条件より、経済的なSC（外殻上フランジをコンクリートで覆ってい鋼管付コンクリート）杭を採用してこの橋梁は、B 滑走路南端に計るため、鋼桁の座屈耐力が向上し、いる。

2002 年の日韓共催のサッカーワ式会社（NAA）は、大型旅客機が合構造の研究を行っており、2007年画している西側誘導路が、県道小見

引張側は下フランジの鋼板パネルールドカップに合わせて供用を開走行する誘導路橋を含めた西側誘には羽田空港の誘導路に単純合成

川鹿島線を横断する箇所に建設さが版として引張り応力や活荷重たわ

始した成田空港 B 滑走路は、年間導路の新設と駐機場増設の設備整床版橋を設計している。今回、成田れた、2 径間（2@23.0m）の連続合みに抵抗する構造となっている。

発着能力が 6.5万回だった。しかし

備により、2014 年には A・B 滑走路

空港拡張事業の着手を機に、NAA成床版橋（図 2）である。

2009 年には滑走路が 2,500m に延を合わせた発着能力を、年間 30万を含めた 3 者は九州大学での床版

主要施設
空港敷地面積Ｂ滑走路 2500ｍ
滑走路NO .2
N O. 7O .
N
1
N O. 8

全体計画
1,145ha
A 滑走路 4000ｍ×60ｍ
B 滑走路 2500ｍ×60ｍ

え方で、経済性と地震時の耐震性載荷実験を含めた、世界的にも事世代航空機（LA-0）を想定した複■ 成田国際空港の主要施設

A1

県道

誘導路橋の形状寸法

図2

空港を運営する成田国際空港株

県道小見川鹿島線

P1

県道

1.5m

A2

TOMODA Tomoo

4.7m

4.7m

友田富雄

誘導路

1.5m

誘 導路

橋長は県道の 4 車線化計画を考■ 設計コンセプト

大型旅客機が走行する誘導路橋の設計コンセプトを以下に示す。

既設誘導路の路面高と桁下県道

慮して48mとし、総幅員は誘導路幅の建築限界より、床版と主桁を合計25mと左右のショルダー部（航空機大型旅客機の重量は道路橋活した構造高を1.5m 以下に抑える必逸脱時の緩衝地帯）より60mに決荷重（TL-25）の約 26 倍あり、さら要があった。同時に、大型旅客機が定した。主桁間隔はRC 床版が大型に主翼直下の後輪（メインギア）に走行するため重量 680t の設計荷重旅客機の輪荷重 39t に耐えるよう、90％以上の荷重が集中するなど、床を載荷し、さらに乗客の快適性を0.95mと通常の道路橋より狭く設定版にとっては厳しい条件である。従確保する活荷重たわみ（支間の1/している。って、床版の押抜きせん断破壊に対● RC 床版の耐久性向上

N O. 9NO .1 1

N O. 12N
O .1 334R

2134R

16NO .

16Ｌ

16Ｌ

B

誘導路延長 約 38.7km 幅 30ｍエプロン

面積 約 273ha

下部工は従来の道路橋と同じ考800以下）を満たすため、厚さ32cmする安全性の確保が重要となるた

待機所 （2 階建 ）西側誘導路の新設

320

D19

第２旅客ﾀｰﾐﾅﾙﾋﾞﾙ

L1

D19

L2

L3

D19950

950

950

301
302
101

103

支
幅

間48.0ｍ長23.0ｍ + 23.0ｍ

員60.0ｍ

基礎工形式

貨物取扱施設区域

第１旅客ﾀｰﾐﾅﾙﾋﾞﾙ

603

602

604

R1

航空機整備施設区域

橋

台

逆Ｔ式橋台

橋

脚壁式橋脚

SC 杭

φ1000

図1

成田国際空港拡張プロジェクト（提供：成田国際空港株式会社）

040

Civil Engineering Consultant

VOL.263 April 2014

垂直たわみ（単位：mm）

主応力（単位：N/mm2）

鋼２径間連続合成床版橋
16Ｒ

下部工形式

601

403
404

R2

長

上部工形式

303
304

R334Ｌ

橋

501502203
20410410 m■ 設計条件

401402201202102CL
X=0,Y=01120

大型航空機誘導路橋

03

Ａ滑走路 4000ｍ

図3

床版の FEM 結果（コンクリート主応力）

図4

誘導路橋の活荷重たわみ（大型旅客機）

Civil Engineering Consultant

VOL.263 April 2014041

載荷荷重

載荷荷重

315

スタッドφ22×150

300

倍以上の耐荷力を有していた（写真300

スタッドφ22×100

D19スタッドφ22×1002）。CASE-3は、19t 付近で床版の下320311

D19たが、RC 床版としては設計荷重の53159面にひび割れが発生し、荷重が 60t

D1911

後輪（メインギア）到達後に、押し抜きせん断破壊と判D1915001500

埋込鋼板断できる、コンクリートのはく落や急11激な荷重低下が確認された。
（単位：mm）

325950325

3251600950

誘導路橋

は大型旅客機を支える構造として十325

1600（a）CASE-1図5

これらの結果より、CASE-1の床版（単位：mm）誘導路橋分な安全性を持っていること、さら（b）CASE-3

載荷試験の供試体に床版下面の埋込鋼板は、RC床版の脆性破壊（ガラスに代表される変め、初めに床版厚と主桁間隔を検条件とした最適寸法を検討（図 4）形の小さいうちに壊れる現象）に対討した。

した。

して有効であることが確認できた。

■ 床版の室内載荷実験■ B777 による実橋検証

回数と輪荷重より、床版の疲労耐久39tという大きな荷重が作用した場

旅 客 機（B777-300ER、重 量 170t）性を推定した。さらに、床版に埋込合、コンクリートや鋼材の非線形特性で、誘 導路橋の実 機載 荷試 験をまれた鋼桁とコンクリートの接触面（応力−ひずみ関係が直線比例しな実施した（写真 3）。今回の実橋検に、大きな輪荷重による応力集中がい性状）や予期しない応力集中で、証は床版や鋼桁の応力状態、活荷懸念されるため、床版下面に型枠RC 床版の耐荷性能が設計値より低重たわみを計測して、設計計算やを兼用した埋込鋼板を設けた。

下する可能性があった。そこで、実物FEM 解析の妥当性の確認、さらにこれらの効果や力学的な機能に大の床版による載荷実験を行った。

将来の維持管理の基準値を設定す

ついては、コンクリートのひび割れ

供 試体 の構造 概要を図 5 に示発生が評価できるFEMモデルによしている。前述した型枠兼用の埋床版内部の鉄筋、コンクリートやって検証（図3）した。

込 鋼 板の 効 果 を確 認 するため、鋼主桁には、供用開始後のモニタリ● 活荷重たわみの抑制

CASE-1（誘導路橋の実橋タイプ）

ングに必要なひずみゲージや温度セとCASE-3（従来の道路橋タイプ）ンサー等が設置されている。

また、大型旅客機を対象としたRC 床版の耐久性を確認した研究等が無いため、航空機の年間発着構造高が制約された誘導路橋

大型旅客機の1輪（タイヤ）当り

写真 3

実機載荷試験（B777-300ER）

B777‐300ER
右主脚ひずみ計
設置区域

ひずみ計

次に、誘導路の走行頻度が高い(mm)ることが目的であった。

32028024020016012080400-4

実測ひずみから求めた応力度計算値 （B777-300ER）
LA-0 による応力度 （計算値）

曲げひび割れ強度
5.39N/mm2-3-2-10123456

床版支間方向の応力度 （N/mm2）

図7旅客機の載荷位置

各部材の計測は、誘導路橋の支図8

床版コンクリートの応力分布（5.4N/mm2）を十分に下回ることがは、構造物の載荷試験を行うことは確認できた。

希であるが、今回は実際の旅客機

これらは、旅客機が誘導路橋を間中央に旅客機を設置した静的載足させることは、一般的な道路橋の供試体には、大型旅客機のタイ走行した時に、後輪（メインギア）荷試験および、旅客機をトーイング以上より、大型旅客機が誘導路による橋体応力や変形性状など、貴主桁（梁）構造では困難であった。

ヤを模した載荷板（475×315mm）が通過する床版の応力状態（図 7）

トラクター（重量 70t）車で時速 4km橋を頻繁に走行しても、この床版構重なデータを得ることができた。

特に、大型旅客機の後輪荷重が、を床版支間の中央に配置し、荷重や主桁のたわみ量を計測するシステと8kmで牽引する走行試験を実施

造は、十分な安全性を保持している

誘導路中心部の幅約11mに集中すを斬増させた。CASE-1は、60t 付近ムである。

した。

ものと判断した。

るため、荷重の分配効率が低い。

で床版の下側にひび割れが発生しで、活荷重たわみの要求性能を満を比較した（図 6）。

旅客機の後輪直下の床版応力分布と設計値を図 8 に示す。床版 上

そこで、主桁剛性が高く、桁高を低く設定できる合成床版橋タイプを200基本構造とした。従来の設計手法

150型旅客機の集中荷重によるたわみ荷重（トン）による格子解析（梁理論）では、大CASE３ 解析値

50

ンクリート材料、鉄筋・鋼材を実橋00に即してモデル化した 3 次元 FEM042

Civil Engineering Consultant

VOL.263 April 2014

CASE３100

性状が正確に把握できないため、コ解析を行い、活荷重たわみを制約

段、中段、下段のコンクリートひずみ

CASE１-5-10-15変位（ｍｍ）

図6

荷重−変位関係（CASE-1、CASE-3）

写真 2

床版（CASE-1）の破壊状況■ おわりに成田国際空港の運用や周辺道路（実測値）から求めた応力度は、設に大きな影響を与えない拡張工事計計算値と概ね一致した。

として、構造高が低い誘導路橋の開また、本 橋 の開 発目標である発を進めてきた。大型旅客機の輪LA-0 が走行した場合でも、床版下荷重に起因する課題に対して、複合面コンクリートには曲げ引張応力度構造という新技術で、前述の解決方が 3.4N/mm 2 発 生する程 度で、本法を導きだすことができた。

橋コンクリートの曲げひび割れ強度

また、コンサルタント設計業務で今後も2020 年に開催される東京オリンピックに向け、成田空港や羽田空港の発着能力増大などの重要プロジェクトが計画されており、橋梁技術者として新たな提案を行っていきたい。
＜参考資料＞
1）‌金 子 雅 廣、山 口 浩 平、友 田 富 雄、日 野 伸 一：
Development of Steel Concrete Composite
Deck Bridge of Taxiway for hypothetical aircraft
load, IABSE-IASS-2011
2）金子雅廣、‌
武井雄三、出山裕樹他：大型航空機を対象とした誘導路橋梁コンクリート床版の使用性能の評
価、平成 25 年度 土木学会年次講演集

Civil Engineering Consultant

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