【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１／８）＜本論点の経緯＞
直接定着式アンカーボルトは，道路・橋梁施設において多くの適用実績があるものの，津波荷重の水平力による大きなせん断力及び水平回転モーメントを受ける津波防護施設への適用ははじめてとなる。したがって，地震荷重及や津波荷重による６成分の設計断面力が同時に接合部へ作用した場合においても，直接定着式アンカーボルトが負担する応力が弾性範囲内に収まることを３次元解析（COM3）により確認することで，直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性を示す。また，接合部の設計方法は，各３成分の設計荷重に対して，荷重分担を考慮した各構造部材の技術基準に基づく弾性設計をそれぞれ行うものである
が，これらの構造部材が一体となり，６成分の設計荷重が同時に接合部へ作用した場合においても，全ての部材の応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認することで，接合部の設計方法の妥当性を示す。
第572回審査会合（平成30年5月17日）において，「直性定着式アンカーボルトを津波防護施設として初めて適用することから，作用する荷重の伝達挙動をよく把握することが目的であり，その主旨をよく理解して評価を進めること」という指摘があったため，当該ご指摘を踏まえ３次元解析（COM3）の解析結果を説明するものである。
表１ 接合部の設計上の役割
部材名

設計上の役割

中詰め鉄筋コンクリート

鋼殻内部の鉄筋コンクリートで，水平方向（σck=50N/mm2）のせん断力と水平回転モーメントを頂版鉄筋コンクリートに伝達する。

図１ 鋼製防護壁の配置図

アンカーボルト

引抜き力を頂版鉄筋コンクリートに伝達す（SM520B相当）

る。

頂版(フーチング）鉄筋コ

水平方向のせん断力と水平回転モーメント

ンクリートを地中連続壁基礎及び中実鉄筋コンクリー（σck=50N/mm2）

トに伝達する。

地中連続壁基礎

地中連続壁基礎は，基礎外面を形成し基及び接合部

中実鉄筋コンクリート

中実鉄筋コンクリートは，地中連続壁基礎（σck=40N/mm2）

内部の鉄筋コンクリートで，地中連続壁基礎と一体となって発生断面力を負担する。

地中連続壁

根巻き鉄筋コンクリート

アンカーボルト頭部の防食などを目的とし（σck=24N/mm2）

た鉄筋コンクリート。非構造部材として設計する。

地中連続壁

図２ 鋼製防護壁の鳥瞰図礎の主要部材となる。

図３ 上部・下部構造の接合部の構造
頂版鉄筋コンクリート，中詰め鉄筋コンクリートと地中連続壁基礎（中実鉄筋コンクリートを含む）は鉄筋により結合して一体構造とする。

1

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（２／８）

第560回審査会合
資料2-1に一部追記修正

支間部断面力の算定
１次元地震応答解析

START

解析モデル作成

解析モデル作成

動的解析（余震）

地盤変位
加速度（設計震度）

変位・加速度

３次元静的フレーム解析

応答値の抽出
（支間部断面力）

３次元静的フレーム解析• 上部構造，下部構造を一体でモデル化する。
• 地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
• 鋼製防護壁は，支柱部・支間部に集約した構造弾性梁でモデル化する。
• 荷重条件は，上部構造へかかる荷重が最も大きくなり，接合部への負担が厳しくなると考えられるT.P.+24 m津波と余震の重畳時を解析ケースとして選定する。

接合部の評価
３次元解析（COM３）
解析モデル作成

断面力３次元解析(COM３)

応答値の抽出（変位・応力）【評価】
・アンカーボルト応力
・鉄筋コンクリート応力OK： 解析データの受渡しフローを示す

補強による対応

NG• 鋼製防護壁の鋼殻をシェル要素でモデル化する。
• コンクリート部はソリッド要素によりモデル化し，頂版鉄筋コンクリートは配筋を反映した鉄筋コンクリート要素
並びに無筋コンクリート要素を適用し材料非線形性を考慮する。
• アンカーボルトはバイリニア型非線形梁要素でモデル化する。
• 本震による影響を考慮するとともに，接合部の設計に対して安全側となるよう地盤バネを設定する。
• 地盤による拘束度が高く，接合部の設計に対して安全側と予想される南側基礎を評価対象とする。
• ３次元静的フレーム解析で算出された断面力並びに支柱部に作用する荷重を用いて３次元解析を実施する。

図６ 三次元静的フレーム解析モデルの概念図

END

図５ 検討フロー
図７ 三次元解析モデルの概念図2

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（３／８）
設計荷重に対する解析結果◆アンカー部の応力の深度分布（引抜き力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対するアンカー部に発生する引抜き力が許容限界以下であることを確認した。また，発生応力が「鋼構造物設計基準」の適用範囲内であることを確認した。

◆荷重～変位関係
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する鋼製防護壁における各部材の発生応力が許容限界以下である状態に対応した荷重～変位関係を確認した。

最大引張のNE角部のE側

波圧作用方向変位－地震時比率関係
津波荷重作用方向変位- 荷重比率関係
1.0

荷重比率0.5

荷重比率0.6

荷重比率0.7

荷重比率0.8

荷重比率0.9

荷重比率1.04.50.6

領域Ａ

0.50.2

鋼製防護壁中段
鋼殻上端
鋼殻上端0.1

頂版中央部上端

頂版上端

0.0
0.0

5.0

10.0

15.0

20.025.0領域Ｂ30.0

津波作用方向変位(cm)
津波荷重作用方向変位（cm）(地中連続壁基礎下端からの変位)

荷重比率0.9
荷重比率1.032.52.521.5211.510.500-0.5-0.5100200300400

アンカー応力(N/mm2)

図８ 津波作用方向変位と津波時荷重比率の関係

許容限界

許容値6N/mm2(f'ck=27N/mm2)30-202468

鉛直付着応力(N/mm2)

図１０ アンカー部応力図（最も引抜き応力が大きいNE角部（No.12））◆アンカーボルトの応力（曲げ軸応力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対するアンカーボルトに発生する曲げ軸応力が許容限界以下であることを確認した。また，発生応力が「鋼構造物設計基準」の適用範囲内であることを確認した。

アンカー応力(N/mm2)

荷重比率0.80.5＊：荷重比率：設計荷重を１とした場合の比率

400350300250200150
100500-50-100

荷重比率0.73.5

断面力作用点0.34

荷重比率0.6T.P (m)0.4T.P (m)荷重比率＊50.7

荷重比率0.5許容限界

許容値3550.90.8

最大引張のNE角部のE側◆アンカー部のコーンせん断（せん断補強筋）設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対するアンカー部のコーンせん断面に発生する応コーンせん断応力が許容限界以下であることを確認した。また，発生応力が「鋼構造物設計基準」の適用範囲内であることを確認した。

許容限界
荷重比率0.5
荷重比率1.0
降伏(355N/mm2)01224
アンカー位置 ES NE NW SW

36

図９ 頂版上端位置でのアンカーボルトの曲げ軸応力48

図１１ コーンせん断（せん断補強筋）のひずみコンター3

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（４／８）
設計荷重に対する解析結果◆頂版部及び中詰め部の鉄筋の引張応力
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する頂版部及び中詰め部の鉄筋に発生する引張応力が許容限界以下であることを確認した。

◆頂版部の鉄筋（水平力によるせん断応力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する頂版部の鉄筋に発生する水平力によるせん断力が許容限界以下であることを確認した。

（X方向ひずみ）（Y方向ひずみ）

図１２ 中詰め鉄筋コンクリート貫通鉛直筋のZ方向ひずみコンター◆頂版部のコンクリートの圧縮応力
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する頂版部のコンクリートに発生する圧縮応力が許容限界以下であることを確認した。

図１３ 水平筋のひずみコンター◆頂版部の鉄筋（水平回転モーメントによるせん断応力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する頂版部の鉄筋に発生する水平回転モーメントによるせん断力 が許容限界以下であることを確認した。

（X方向ひずみ）（Y方向ひずみ）

図１２ 頂版部のコンクリートのひずみコンター
図１４ 鉛直筋のひずみコンター4

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（５／８）
設計荷重に対する解析結果◆中詰め部のコンクリート（圧縮応力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する中詰め部のコンクリートに発生する圧縮応力が許容限界以下であることを確認した。

◆中詰め部の鉄筋（水平回転モーメントによるせん断応力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する中詰め部の鉄筋に発生する水平回転モーメントによるせん断力が許容限界以下であることを確認した。

（X方向ひずみ）（Y方向ひずみ）

図１５ 頂版部のコンクリートのひずみコンター◆中詰部の鉄筋及びコンクリート（水平力によるせん断応力）
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する中詰め部の鉄筋に発生する水平力によるせん断力が許容限界以下であることを確認した。

（X方向ひずみ）

図１７ 鉛直筋のひずみコンター（Y方向ひずみ）

図１６ 水平筋のひずみコンター5

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（６／８）
設計荷重に対する解析結果① 接合部の設計は，各部材毎に弾性範囲内で設計するが，部材が一体となった３次元構造において6成分の荷重が同時に作用した場合においても，設計荷重（ T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）に対する各部材の発生応力が許容限界以下であることを確認した。
② ３次元解析（COM3）により6成分の荷重が同時に作用した場合 においても，アンカーボルトに生じる引張り応力が弾性範囲内に収まっていることを確認した。
部
引抜き力（Ｍx，My，Ｎ）

アンカーボルト頂版鉄筋コンクリート及び中詰め鉄筋
コンクリート

水平力（Ｓx，Ｓy）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2（発生応力／許容限界）

曲げ軸応力

355

1500.42ＯＫ

引抜き力

630.50ＯＫ

コーンせん断（鉄筋補強筋）

339.9

1440.42ＯＫ

鉄筋応力

478.5

3880.81ＯＫ

コンクリート応力（圧縮応力）50340.68

ＯＫ

鉄筋応力
（水平力によるせん断応力）339.93160.93ＯＫ

鉄筋応力(水平回転モーメントによるせん断応力）478.5

3420.71

ＯＫ

コンクリート応力（圧縮応力）

50150.30

ＯＫ

鉄筋応力（水平力によるせん断応力）339.9

1880.55ＯＫ

鉄筋応力(水平回転モーメントによるせん断応力）478.5

4480.94

位

頂版鉄筋コンクリート水平回転モーメント
（Ｍｚ）
中詰め鉄筋
コンクリート

照査項目

照査値

判定

ＯＫ

＊荷重条件： T.P.＋24 m津波と余震の重畳時
6

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（７／８）
設計荷重を超える荷重を仮想した場合に対する解析結果（アンカーボルト）① 設計荷重（ T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）を超える荷重を仮想した場合に対して，荷重伝達メカニズムと３次元挙動を把握した。
② 設計荷重（ T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）を超える荷重を仮想した場合に対しても十分な靭性を有する構造であることを確認した。
◆荷重～変位関係◆アンカー部の応力の深度分布（引抜き力）
波圧作用方向変位－地震時比率関係
最大引張のNE角部のE側

荷重比率1.0

荷重比率1.0

荷重比率1.55

荷重比率1.54.5
領域ＡT.P (m)鋼製防護壁中段
断面力作用点

43.532.52

鋼殻上端
鋼殻上端

領域Ｂ

頂版上端
頂版中央部上端

1.5
1T.P (m)荷重比率

最大引張のNE角部のE側

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0

0.5
0.0

20.0

40.0

60.0

080.0-0.5

津波作用方向変位y(cm)0

図１８ 津波作用方向変位と津波時荷重比率の関係

100 200 300 400
アンカー応力(N/mm2)

32.521.510.50-0.502
4 6 8 10
鉛直付着応力(N/mm2)

図２０ アンカー部応力図（最も引抜き応力が大きいNE角部（No.12））

アンカー応力(N/mm2)◆アンカーボルトの曲げ軸応力

300
250200150100500-50-100

荷重比率1.0
荷重比率1.50122436

図１９ 頂版上端位置でのアンカーボルトの曲げ軸応力487【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（８／８）
設計荷重を超える荷重を仮想した場合に対する解析結果（鉄筋及びコンクリート）① 設計荷重（ T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）を超える荷重を仮想した場合に対して，荷重伝達メカニズムと３次元挙動を把握した。
② 設計荷重（ T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）を超える荷重を仮想した場合に対しても十分な靭性を有する構造であることを確認した。

（荷重比率1.0）（荷重比率1.0）（荷重比率1.5）（荷重比率1.5）

図２１ 頂版部のコンクリートの圧縮応力

図２２ 中詰め鉄筋コンクリート貫通鉛直筋のZ方向ひずみ8

【論点７】 （参考） 鋼製防護壁の上部構造と下部構造の接合部の評価
第572回審査会合
資料2-1再掲

１．概要（背景及び確認が必要な事項）
直接定着式アンカーボルトは，道路・橋梁施設において多くの適用実績があるものの，津波荷重による水平力による大きなせん断力及び水平回転モーメントを受ける津波防護施設への適用ははじめてとなる。したがって，地震荷重及や津波荷重による６成分の設計断面力が同時に接合部へ作用した場合においても，直接定着式アンカーボルトが負担する応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認することで，直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性を示す。
また，接合部の設計方法は，各３成分の設計荷重に対して，荷重分担を考慮した各構造部材の技術基準に基づく弾性設計をそれぞれ行うものであるが，これらの構造部材が一体となり，６成分の設計荷重が同時に接合部へ作用した場合においても，全ての部材の応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認することで，接合部の設計方法の妥当性を示す。
２．確認事項
三次元解析（COM3）結果を用いて以下を確認する。
① 直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性の確認② 接合部の設計方法の妥当性の確認

アンカーボルトで抵抗

頂版鉄筋コンクリート，中詰め鉄筋コンクリートで抵抗３．評価方針① 直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性の確認• 三次元解析（COM3）により６成分の荷重が同時に作用した場合においても，アンカーボルトに生じる引張り応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。
【設計思想】
アンカーボルトは本来，引抜き力及びせん断力に抵抗できる部材であることから，鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）の「7.2 アンカー部の設計方法」
においては，アンカーボルトに水平方向のせん断力も許容限界以内で受けもたせる設計方法となっている。
一方，鋼製防護壁においては，保守的な配慮として，接合部の水平回転モーメント（水平トルク）及び水平力によるせん断力に対するアンカーボルトの抵抗力は設計上期待せず，接合部の水平回転モーメント及び水平力によるせん断力に対しては，設計上鉄筋コンクリートのみの耐力でも，弾性範囲内で負担可能とするという設計思想である。

引抜き力に関する
荷重伝達イメージ

水平力，水平回転モーメントに関する荷重伝達イメージ

荷重伝達のメカニズム【論点７】 （参考） 鋼製防護壁の上部構造と下部構造の接合部の評価
第572回審査会合
資料2-1再掲② 接合部の設計方法の妥当性の確認• 接合部の設計は，各部材毎に弾性範囲内で設計するが，部材が一体となった三次元構造において６成分の荷重が同時に作用した場合おいても，各部材が弾性範囲内で設計荷重を受け持つことができていることを確認する。
設計における適用基準と許容限界
許容限界部位照査項目

曲げ軸応力
引抜き力（Ｍx，My，Ｎ）

アンカーボルトコーンせん断（鉄筋補強あり）
鉄筋応力

水平回転モーメント（Ｍｚ）

短期許容応力度※１

許容限界が弾性範囲内か保有水平耐力範
囲かの区分

適用基準

弾性範囲内

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編）

弾性範囲内

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編）

弾性範囲内

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編）

弾性範囲内

道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編） （SD490)
コンクリート標準示方書[構造性能照査編]

弾性範囲内

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路土工カルバート工指針

弾性範囲内

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路土工カルバート工指針

弾性範囲内

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路土工カルバート工指針

降伏応力度
引抜き力

水平力
（Ｓx，Ｓy）

上段は基準地震動，基準津波を考慮する場合
下段はT.P.+24m津波を考慮する場合

中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリート

コンクリート応力（圧縮応力）
コンクリート応力（水平力によるせん断応力）
コンクリート応力(水平回転モーメントによるせん断応力）

短期許容応力度※１
短期許容応力度※２
短期許容応力度※１
短期許容応力度※１
短期許容応力度※３
短期許容応力度※１
短期許容応力度※２
短期許容応力度※１
短期許容応力度※２
短期許容応力度※１
短期許容応力度※２※１※２※３許容応力度の1.5倍（地震の影響を考慮する係数）の割増しを考慮する。
許容応力度の2.0倍（極めてまれな荷重を考慮する係数）の割増しを考慮する。
許容応力度の1.65倍（極めてまれな荷重を考慮する係数）の割増しを考慮する。

（その他確認項目）• 設計荷重を超える荷重（T.P.+24m津波以上の荷重が作用したと仮定した状況）に対しては，荷重伝達メカニズムと三次元挙動を把握するとともに，十分な靭性を有する構造であることを確認する。
４．今後の予定• 三次元解析（COM3）の評価結果を５月末から６月中旬にかけて順次説明予定。