資料番号：PD-2-25 改1

東海第二発電所
鋼製防護壁の設計方針について

平成２９年９月２２日
日本原子力発電株式会社

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目次

鋼製防護壁の設計方針について

１．概要
２．耐津波設計方針に関する設置許可基準規則の要求事項について
３．津波防護対象施設
４．防潮堤の概要
５．海水ポンプ室周り防潮堤の概要
６．鋼製防護壁の構造選定
７．防潮堤の評価対象部位
８．鋼製防護壁高さの設定方針
９．設計方針１０．施工実績（鋼製門型ラーメン構造，直接定着式アンカーボルト）
１１．直接定着式アンカーボルトの適用性について【参考資料】
鋼製防護壁の施工ステップ図

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１．概要
 津波防護施設として防潮堤に求められる要求機能は，繰返しの襲来を想定した遡上波に対して浸水を防止すること，基準地震動Ｓsに対し要求される機能を損なう恐れがないよう構造物全体としての変形能力に対し十分な構造強度を有することである。
 上記の機能を確保するための性能目標は，遡上津波に対し余裕を考慮した防潮堤高さを確保するとともに，構造体の境界部等の止水性を維持し，基準地震動Ｓsに対し止水性を損なわない構造強度を有した構造物とすることである。
 海水ポンプ室周り防潮堤は，既設の取水口を跨ぐ形で設置する「鋼製防護壁」と，その南北に繋がる「鉄筋コンクリート防潮壁」で構成される。
 当該資料では海水ポンプ室周り防潮堤のうち取水口横断部に設置される鋼製防護壁構造区間の設計方針について説明する。
 鋼製防護壁は，上部工を比較的軽量である鋼製防護壁，下部工を1室型地中連続壁基礎の内側を鉄筋コンクリートで充填した基礎で地震・津波荷重に耐える構造とした。鋼製防護壁は，鋼殻ブロックをボルト添接により現地にて結合する形式で，アンカーボルトにて下部構造と連結する。
 鋼製防護壁の基礎は，岩盤に地中連続壁の壁厚程度以上を根入れする岩着形式とした。

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２．耐津波設計方針に関する設置許可基準規則の要求事項について
設置許可基準規則（津波による損傷の防止）
第五条 設計基準対象施設は，その供用中に当該設計基準対象施設に大きな影響を及ぼすおそれがある津波（以下「基準津波」という。）に対して安全機能が損なわれるおそれがないものでなければならない。
設置許可基準規則解釈（別記３）
第５条（津波による損傷の防止）
五 津波防護施設及び浸水防止設備については，入力津波（施設の津波に対する設計を行うために，津波の伝播特性及び浸水経路等を考慮して，それぞれの施設に対して設定するものをいう。以下同じ。）に対して津波防護機能及び浸水防止機能が保持できること。
基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド
5. 施設・設備の設計・評価の方針及び条件
5.1 津波防護施設の設計【規制基準における要求事項等】
津波防護施設については，その構造に応じ，波力による侵食及び洗掘に対する抵抗性並びにすべり及び転倒に対する安定性を評価
し，越流時の耐性にも配慮した上で，入力津波に対する津波防護機能が十分に保持できるよう設計すること。
5.4 施設・設備等の設計・評価に係る検討事項
5.4.1 津波防護施設，浸水防止設備等の設計における検討事項【規制基準における要求事項等】
津波防護施設，浸水防止設備の設計及び漂流物に係る措置に当たっては，次に示す方針（ 津波荷重の設定，余震荷重の考慮，津波の繰り返し作用の考慮） を満足すること。
5.4.2 漂流物による波及的影響の検討事項【規制基準における要求事項等】
津波防護施設の外側の発電所敷地内及び近傍において建物・構築物，設置物等が破損，倒壊，漂流する可能性について検討すること。

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３．津波防護対象施設■設置許可基準規則５条及び40条の対象となる「津波防護施設」を以下に示す。
設計基準対象施設
原子炉建屋
タービン建屋取水構造物（取水路，海水ポンプ室
非常用海水系配管【屋外二重管】
非常用ガス処理系排気筒【排気筒】【使用済燃料乾式貯蔵建屋】
軽油貯蔵タンク
重大事故等対処施設【原子炉建屋】【取水構造物（取水路，海水ポンプ室）】
非常用海水系配管【屋外二重管】
SA用海水ピット取水塔
海水引込み管
SA用海水ピット
緊急用海水取水管
緊急用海水ポンプピット
格納容器圧力逃がし装置格納槽
常設低圧代替注水系格納槽
接続口
常設代替高圧電源装置置場
軽油貯蔵タンク
可搬型設備保管場所
緊急時対策所
設計基準対象施設及び重大事故等対処施設【原子炉建屋】【取水構造物（取水路，海水ポンプ室）】
非常用海水系配管【屋外二重管】
軽油貯蔵タンク

津波防護施設の平面配置【 】は，耐震重要施設を支持する建物・構築物を示す。

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４．防潮堤の概要■ 防潮堤は，その構造形式から３つ（鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁，鋼製防護壁，鉄筋コンクリート防潮壁）に種別される。
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁
凡

T.P.+18m～20m

例

第四系基底面等高線

鉄筋コンク
リート

鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁
鉄筋コンクリート防潮壁

鋼製杭Φ2～2.5m

鋼製防護壁

鋼製防護壁
E.L.-50m
E.L.-40m
E.L.-30m
E.L.-20m

T.P.+20m
鋼製防護壁
T.P.+3m 地表面
取水口
地中連続壁基礎

15m×15m

T.P.約-49m

T.P.約-58m（鋼製防護壁）鉄筋コンクリート防潮壁
約2m

約18m

T.P.+20m
上部工
T.P.約+3m
E.L.-10m
E.L.0m

約6m

約10m

約2.4m

岩盤
T.P.約-33m～約-57m＜断面図＞

地中連続壁基礎＜正面図＞

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５．海水ポンプ室周り防潮堤の概要■ 防潮堤は，設計基準対象施設の津波防護対象設備（津波防護施設，浸水防止設備，津波監視設備及び非常用取水設備を除く）が設置される敷地を含め，敷地全体を取り囲む形で設置する。
■ 敷地の第四系基底（岩盤上面）の標高分布及び防潮堤の構造形式とその配置を示す。
防潮堤鳥瞰図防潮堤：鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁：鉄筋コンクリート防潮壁：鋼製防護壁

第四系基底面等高線
T.P.-50m
T.P.-40m
T.P.-30m
T.P.-20m

海水ポンプ室周り防潮壁：鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ防潮壁：鋼製防護壁

鋼製防護壁

T.P.-10m
T.P0m

砂

過圧密粘土層

岩盤

約59m

約53m

第四系基底の標高分布図

岩盤

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６．鋼製防護壁の構造選定■ 鋼製防護壁の構造選定
１）取水口上部の防護壁が鋼製であること
・取水口を横断する支間長が約50mと長スパンである。
・既設構造物との干渉から基礎の大きさが制限されるため，自重・地震時
慣性力を低減する必要がある。

鋼殻構造の選定

２）地中連続壁による基礎構造であること
・基礎を支持する岩盤は地表面より約６０ｍ下方にある。
・狭隘な敷地の制約のもとで，長スパンである上部工から伝達される大きな荷重を限られた大きさの基礎で負担する必要がある。
・厚く分布する軟弱な沖積粘性土層（Ac層）の沈下施工中にケーソンが自沈することにより所定の精度で施工できない可能性や，岩盤根入れ部の沈下施工時に急速沈下し，震度４以上の振動を発生させることも懸念される。

地中連続壁基礎の選定

３）直接定着式アンカーボルトの選定・上部工である鋼製防護壁と地中連続壁基礎との接合部には止水性確保のため，剛結合とする。
・上部工全面に作用する津波波力や地震時慣性力を確実に下部工に伝達する際，接合部に大きな反力が発生する。
・接合部のスペースが狭隘であるため，地中連続壁基礎内鉄筋との干渉が懸念されるアンカーフレーム形式よりも接合部の寸法を小さくすることができる「直接定着式アンカーボルト」形式とする。

直接定着式アンカーボルトの選定

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６．鋼製防護壁の構造選定■ 鋼製防護壁の平面配置における制約条件
鋼製防護壁の支間部は，地震等の変位による既設構造物との接触回避や施工時の離隔を確保する必要性から以下の制約を受けるため，鋼製防護壁中心と地中連続壁基礎中心とで偏芯を設ける。
１）上部工（鋼製防護壁）の制約
・上部工と下部工に偏芯を設けない場合，上部工の堤外側角落しとの離隔が20cmとなり，止水板
押え（約50cm）を加えると堤外側角落しに接触する。
・本震時の動的解析による変位（51cm）を踏まえ，許容変位量を70cm程度と設定する。
・堤外側は，上部工と堤外角落しとの離隔を，止水板押え（約50ｃｍ）と許容変位量（約70cm）の120cmとすると，約100cm程度の偏芯が必要となる。
２）下部工（地中連続壁基礎）の制約
・堤内側は施工上，ポンプ室クレーン・取水口との離隔を3m程度確保する必要がある。
上部工と下部工で堤内方向に約100cmの偏芯を設ける
上部工の許容変位量と試計算結果
種 別（※概略図を次ページに示す）

堤外側

堤外側角落しとの離隔

120cm

許容変位量

約70cm

試計算結果（本震時動的解析）

51cm
9６．鋼製防護壁の構造選定

A-A断面
取水路周辺平面図（堤外側へ70cm変位時）

ポンプ室クレーン

止水板押え

（堤内側）

堤外角落しとの離隔
120cm

約3m

海水ポンプ室
（堤内側）

角落し

約1m

A

（堤外側）

鋼製防護壁

鋼製防護壁

A

除塵装置

角落し
地中連続壁基礎

地中連続壁基礎

取水口
（堤外側）

止水板

50cm
止水板押え

70cm
堤外側への
許容変位量

角落し

※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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７．防潮堤の評価対象部位
 鋼製防護壁の評価対象部位とその役割（１）【鋼製防護壁】
・津波荷重，漂流物衝突荷重等に対し，構造
躯体として耐える。
・津波による浸水を防止する。

上部工【地中連続壁基礎】【基礎地盤】
下部工

・地震や津波等による荷重に対して構造躯
体として耐える。

（既設取水路）基礎地盤

地中連続壁基礎【鋼製防護壁アンカー】
・鋼製防護壁本体の死荷重や，津波や地震などの外力を確実に基礎へ伝達する。

【止水ジョイント部】（鋼製防護壁底部止水機構）
・地震時や津波時の変形量に追随し，鋼製防護壁と取水路（異種構造物）間の浸水を防止する。

地中連続壁基礎

鋼製防護壁アンカー11７．防潮堤の評価対象部位
 鋼製防護壁の評価対象部位とその役割（２）止水ジョイント部

止水ジョイント部
鋼製防護壁
鉄筋コンクリート
防潮壁

過圧密粘土層岩盤

鋼製防護壁底部止水機構【止水ジョイント部】（止水ゴム等，鋼製アンカー，鋼製防護部材）
・地震時や津波時の変形量に追随し，鋼製防護壁と鉄筋コンクリート防潮壁（異種構造物）間の浸水を防止する。

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７．防潮堤の評価対象部位

鋼製防護壁に関する要求機能と設計評価方針
津波防護に関する施設は，津波の発生に伴い，津波防護対象設備がその安全性又は重大事故に対処するために必要な機能が損なわれるおそれがないよ
うな設計とする。
「津波防護に関する施設の設計について」の要求機能，機能設計，構造強度設計を以下に示す。
赤字：荷重条件
緑字：要求機能
青字：対応方針
要求機能

機能設計

構造強度設計

施設名
要求機能

性能目標

機能設計方針基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド5.1 津波防護施設の設計
津波防護施設については，その構造に応じ，波力による侵食及び洗掘に対する抵抗性並びにすべり及び転倒に対する安定性を評価し，越流時の耐性にも配慮した上で，入力津波に対する津波防護機能が十分に保持できるよう設計すること。
(1)要求事項に適合する設計方針であることを確認する。
(2)設計方針の確認に加え，入力津
波に対して津波防護機能が十分保持できる設計がなされることの見通しを得るため，以下の項目について，設定の考え方を確認する。
確認内容を以下に例示する。
① 荷重組合せa)余震が考慮されていること。耐津波設計における荷重組合せ：常時＋津波，常時＋津波＋地震（余震）② 荷重の設定a)津波による荷重（波圧，衝撃力）の設定に関して，考慮する知見（例えば，国交省の暫定指針等）及びそれらの適用性。
b)余震による荷重として，サイト
特性（余震の震源，ハザード）が考慮され，合理的な頻度，荷重レベルが設定される。
c)地震により周辺地盤に液状化が発生する場合，防潮堤基礎杭に作用する側方流動力等の可能性を考慮すること。
③ 許容限界a)津波防護機能に対する機能保持限界として，当該構造物全体の変形能力（終局耐力時の変形）に対して十分な余裕を有し，津波防護機能を保持すること。（なお，機能損傷に至った場合，補修にある程度の期間が必要となることから，地震，津波後の再使用性に着目した許容限界にも留意する必要がある。）

・ポンプ室周り防護壁は，
地震後の繰返しの襲来を想定した入力津波に対して，
余震，漂流物の衝突，風及び積雪を考慮
した場合においても，津波防護施設が要求される機能を損なう恐れがないよう，
津波による浸水及び漏水を防止することが要求される。

・ポンプ室周り防護壁は，地震後の繰返しの襲来を想定した遡上波に対し，余震，漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した場合においても，想定される津波高さに余裕を考慮
した防潮堤高さの設定及び構造体の境界部等への止水処置により止水性を保持することを機能
設計上の性能目標とする。

・ポンプ室周り防護壁は，
地震後の繰返しの襲来を想定した遡上波に対し，余震，漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した場合においても，①想定される津波高さに余裕を考慮した防潮堤高さ（浸水高さ T.P.+17.9m に余裕を考慮した天端高さ
T.P.+20.0m）の設定により，海水ポンプ室周りに設置する設計とする。
②取水口横断部の上部構造
は，鋼製のブロックから成る津波防護壁を構築し，止水性を保持する設計とする。
③取水口横断部の南北に繋がる区間は，鉄筋コンクリートにより防潮壁を構築し，止水性を保持する設計とする。
④上部構造を，頂版コンク
リート・フーチングコンク
リートを介して地中連続壁
基礎に連結し，十分な支持性能を有する地盤に支持す
る設計とする。
⑤上部構造の施工境界部や異種構造物間との境界部
は，波圧による変形に追随する止水性を確認した止水ゴム等を設置することにより止水処置を講ずる設計とする。
⑥津波の波力による浸食や洗掘，地盤内からの浸水に対して耐性を有するフーチ
ング厚を設定することにより，止水性を保持する設計とする。

基準地震動及び耐震設計方針に係る審査ガイド
6.3 津波防護施設，浸水防止設備
等
津波防護機能を有する施設，浸水防止機能を有する設備及び敷地における津波監視機能を有する設備のうち建物及び構築物は，常時作用している荷重及び運転時に作用する荷重と基準地震動による地震
力の組合せに対して，当該建物・構築物が構造物全体としての変形能力（終局耐力時の変形）について十分な余裕を有するとともに，その施設に要求される機能（津波防護機能，浸水防止機能）を保持すること

・ポンプ室周り防護壁は，
基準地震動Ｓ Ｓ
に対し，津波防護施設が要求される機能を損なう恐れがないよう，
構造物全体としての変形能力（終局耐力時の変形）に対し，十分な
構造強度を有した構造であることが要求される。

・ポンプ室周り防護壁は，基準
地震動Ｓ Ｓ に対し，主要な構造
部材の構造健全性を維持することで，津波時の止水性を保持することを機能設計上の性能目標とする。

・ポンプ室周り防護壁は，
基準地震動Ｓ Ｓ に対し，
⑦鋼材や鉄筋コンクリートの耐性のある部材を使用す
ることで止水性能を保持す
る設計とする。
⑧上部構造は，頂版コンク
リート・フーチングコンク
リートを介して地中連続壁
基礎に強固に連結し，十分な支持性能を有する地盤に支持するとともに，鋼製防護壁や鉄筋コンクリート防潮壁による止水性を保持す
る設計とする。
⑨上部構造の施工境界部や異種構造物間との境界部
は，試験等により地震時の変形に追随し止水性を確認した止水ゴム等を設置することによる止水処置を講じる設計とする。

性能目標
・ポンプ室周り防護壁は，地震後の繰返しの襲来を想定した津波荷重，
余震や漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した荷重に対し，鉄筋コンクリート製の地中連続
壁基礎，鉄筋コン
クリート及び鋼製の上部構造で構成
し，津波後の再使用性を考慮し，主要な構造部材の構造健全性を保持する設計とし，十分な支持性能を有す
る地盤に設置する設計とするとともに，主要な構造体の境界部には止水ゴム等を設置し，有意な漏えいを生じない設計とする
ことを構造強度設
計上の性能目標とする。
・ポンプ室周り防護壁は，基準地震
動Ｓ Ｓ による地震時
荷重に対し，鉄筋
コンクリート製の地中連続壁基礎，
鉄筋コンクリート及び鋼製の上部構造で構成し，津波時においても主要な構造部材の構造健全性を保持する設計とするとともに，主要な構造体の境界部には，止水ゴム等設置し，有意な漏えいを生じない設計とする
ことを構造強度設
計上の性能目標とする。

構造強度設計（評価方針）

評価対象部位

基準地震動Ｓ Ｓ による地震時荷重，地震後の繰返しの襲来を想定した津波荷重，余震や漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した荷重に対し，十分な支持性能を有する地盤に支持される設計とするため，地中連続壁基礎が降伏に至らないことを確認する。

基礎地盤

設計に用いる許容限界

応力等の
状態

損傷モード

支持力

支持機能を喪失する状態

下部工

海水ポンプ室周り防護壁

審査ガイド「道路橋示方書・同解説(I 共通編・Ⅳ下部構造編)」に基づき極限支持力以下とする。

【基準津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編・Ⅴ耐震設計編)」に基づき短期
許容応力度以下とする。
【TP+24m 津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編・Ⅴ耐震設計編)」「コンクリー
ト標準示方書」に基づき降伏応力度・せん
断強度以下とする。
【基準津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編」に基づき短期許容応力度以下とする。
【TP+24m 津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編」に基づき降伏応力度以下とする。
【基準津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)」「鋼構造物設計基準(名古屋高速道路公社)」に基づき短期許容応力度以下とする。
【TP+24m 津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)」「鋼構造物設計基準(名古屋高速道路公社)」に基づき降伏応力度以下とする。

基準地震動Ｓ Ｓ による地震時荷重，地震後の繰返しの襲来を想定した津波荷重，余震や漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した荷重に対し，主要な構造部材の構造健全性を保持する設計とするために，構造部材である地中連続壁基礎が，おおむね弾性状態に留まることを確認する。

地中連続壁
基礎

曲げ，
せん断

部材が弾性域に留まらず塑性域に入る状態

基準地震動Ｓ Ｓ による地震時荷重，地震後の繰返しの襲来を想定した津波荷重，余震や漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した荷重に対し，主要な構造部材の構造健全性を保持する設計とするために，構造部材である鋼材が，おおむね弾性状態に留まることを確
認する。

鋼製防護壁

曲げ，
せん断

部材が弾性域に留まらず塑性域に入る状態

基準地震動Ｓ Ｓ による地震時荷重，地震後の繰返しの襲来を想定した津波荷重，余震や漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した荷重に対し，鋼製防護壁と地中連続壁基礎を連結するアンカー部が構造健全性を保持する設計とするために，構造部材である鋼材が，おおむね弾性状態に留まることを確認する。

鋼製防護壁
アンカー

引張り，
せん断，
引抜き

部材が弾性域に留まらず塑性域に入
る状態

止水
ゴム等

変形，
引張り

有意な漏えいに至る変形，引張り

メーカー規格及び基準並びに必要に応じて実施する性能試験を参考に定める許容変形量及び許容引張り力以下とする。

鋼製
アンカー

引張り，
せん断，
引抜き

部材が弾性域に留まらず塑性域に入る状態「各種合成構造設計指針・同解説」に基づ
き短期許容応力度以下とする。

止水ゴム
等の鋼製
防護部材

曲げ，
引張り，
せん断

部材が弾性域に留まらず塑性域に入る状態「鋼構造設計基準」に基づき短期許容応力度以下とする。

鋼製
防護壁
底部
止水機構

曲げ，
せん断

部材が弾性域に留まらず塑性域に入る状態「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編)」「水門鉄管技術基準」に基づき短期許容応力度以下とする。

上部
工

基準地震動Ｓ Ｓ による地震時荷重，地震後の繰返しの襲来を想定した津波荷重，余震や漂流物の衝突，風及び積雪を考慮した荷重に対し，主要な構造体の境界部に設置する部材を有意な漏えいを生じない変形に留める設計とするため，境界部に設置する止水ゴ
ム，止水シートが有意な漏えいを生じない変形量以下であることを確認する。
また，止水ゴム等が止水性能を保持するための接続アンカーや鋼製防護部材は，おおむね弾性状態に留まることを確認する。

止
水
ジ
ョ
イ
ン
ト
部

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８．鋼製防護壁高さの設定方針■鋼製防護壁は，防潮堤の設計に用いる津波高さ（入力津波高さ）に対して余裕をもった高さを設定する。
■鋼製防護壁の高さは，下表の「敷地前面東側」を適用する。

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９．設計方針

構造概要
平面図

堤内側

止水ジョイント部

堤外側

Ａ－Ａ断面図

上部工

岩盤

構造概要図（イメージ図）

下部工※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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９．設計方針

構造概要
 鋼製防護壁の構成部位と役割
区
分

分類

構成

鋼製

鋼製防護壁

防護壁

(支間部， 支柱部)

堤内側
各部位の役割

堤外側

津波荷重等に抵抗する。

鋼製防護壁の拡幅部

基礎上部の範囲を拡幅することにより，（鋼殻）

支柱部応力の低減とアンカーボルトの配

“a部”

上部工

置エリアを確保する。
中詰めコンクリート

鋼殻内部の鉄筋コンクリートで，支柱部(鉄筋コンクリート)

周辺の鋼殻応力の低減と上部工からのコンクリート

せん断力と水平トルク（鉛直軸回りモーメント）を基礎頂版に伝達する。
アンカー
ボルト

上部工からの軸力及び曲げモーメントを－地中連続壁基礎頂版コンクリートに伝達
する。

地中連続壁

頂版コンクリート

地中連続壁の上部に構築する鉄筋コン

基礎(鉄筋コンクリート)

クリート版で，鋼製防護壁からの荷重を(A北，A南)地中連続壁基礎に伝達させる。アンカー
鋼製防護壁全体の構造図（鳥瞰図）下部工ボルト及び中詰めコンクリート内の鉄筋を定着させる。
地中連続壁基礎

基礎外面を形成し基礎の主要部材となる。

(鉄筋コンクリート)
中実コンクリート

地中連続壁内部の鉄筋コンクリートで，(鉄筋コンクリート)

地中連続壁と一体となって発生断面力を
負担する。

非構造部材

根巻き
コンクリートブロック

定着アンカー頭部の防食などを目的とし－た鉄筋コンクリート。非構造部材として設ブロックのイメージ図

鋼製防護壁の内部透視図（”a部”）

計する。

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９．設計方針

構造概要
最上段（T.P.+20.0m）■ 鋼製防護壁の鉛直方向のブロック分割イメージ
・下端標高T.P.+3.2mから天端標高T.P.+20.0mまでを
頂部鋼板を含めて10層に分割する。
・各層は下に示すブロックが複数結合されている。
・ブロック同士は，添接板と高力ボルトを用いた摩擦接合により結合される。
・鋼製防護壁の拡幅部最下層にはアンカーボルトを設置し，上部工からの軸力と水平軸回りの曲げモーメントを引抜き，押込み力として頂版コンクリー
トに伝達する。

頂板

・鋼製防護壁は，頂版と9層分の水平隔壁，鉛直隔
壁ならびに外面鋼板とで構成される。

水平隔壁
鉛直隔壁（法線方向）
鉛直隔壁（法線直角方向）
外面鋼板

堤外側

最下段（T.P.+3.2m）
鋼製防護壁アンカー
ブロックのイメージ図

鋼製防護壁ブロック分割イメージ

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９．設計方針

構造概要
 鋼製防護壁には，打設部位と機能により
１）地中連続壁内側に打設する中実コンクリート
２）地中連続壁基礎上部に打設する頂版コンクリート
３）基礎部直上の鋼殻内の必要な高さまで打設する中詰めコンクリート
４）鋼製防護壁アンカーを巻き込んで打設する根巻きコンクリートの４種類のコンクリートがあり，いずれも鉄筋コンクリート構造である。
堤内側

堤外側

Ｃ－Ｃ矢視図

Ｄ－Ｄ矢視図

Ｅ－Ｅ矢視図18

９．設計方針

構造概要
 鋼製防護壁と地中連続壁基礎の接合部
頂版コンクリート

堤内側

Ｄ

Ｄ
堤外側

Ｃ

Ｃ

アンカーボルト

中詰めコンクリート
堤内側

根巻きコンクリート
Ｄ

Ｄ

堤外側
Ｃ

Ｃ

アンカーボルト※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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９．設計方針

構造概要
 鋼製防護壁と地中連続壁基礎の接合部
中詰めコンクリート
鉄筋コンクリート側

支間側

堤内側

堤外側

根巻きコンクリート

根巻きコンクリート
頂版コンクリート

頂版コンクリート

アンカーボルト
アンカーボルト

アンカーボルトで抵抗
鉄筋コンクリート側

Ｚ

支間側

中詰めコンクリート

My

N

Ｘ
Sx

頂版コンクリート

Mx

Sy
Mz

Ｙ

中詰めコンクリートで抵抗

アンカーボルト

接合部の荷重分担（本震時の例）※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

20

９．設計方針

設計手順
 鋼製防護壁は，津波防護施設であること，Ｓクラスの設計基準対象施設であることを踏まえ，各部材の耐震・耐津波評価を行う。
構造強度設計
評価対象部位
応力等の状態設計に用いる許容限界

支持力「道路橋示方書・同解説(I共通編・Ⅳ下部構造編)」に基づき極限支持力以下とする。

地中連続壁
基礎

曲げ
せん断

【基準津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編・Ⅴ耐震設計編)」に基づき短期許容応
力度以下とする。
【T.P.+24m津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編・Ⅴ耐震設計編)」「コンクリート標準示方書」に基づき降伏応力度・せん断強度以下とする。

鋼製防護壁

曲げ
せん断

【基準津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編」に基づき短期許容応力度以下とする。
【T.P.+24m津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編」に基づき降伏応力度以下とする。

アンカーボルト

引張り
せん断
引抜き

【基準津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)」「鋼構造物設計基準(名古屋高速道路
公社)」に基づき短期許容応力度以下とする。
【T.P.+24m津波に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編」に基づき降伏応力度以下とする。

止水
ゴム等

変形
引張り

メーカー規格及び基準並びに必要に応じて実施する性能試験を参考に定める許容変形量
及び許容引張り力以下とする。

基礎地盤
下部工
上部工
止水ジョイント部

鋼製
アンカー
止水ゴム等の鋼製防護部材
鋼製防護壁
底部止水機構

引張り
せん断
引抜き
曲げ
引張り
せん断
曲げ
せん断

「各種合成構造設計指針・同解説」に基づき短期許容応力度以下とする。
「鋼構造設計基準」に基づき短期許容応力度以下とする。
「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編)」「水門鉄管技術基準」に基づき短期許容応
力度以下とする。

21

９．設計方針

鋼製防護壁の設計方針
 地中連続壁基礎の設計(1)基準地震動Ｓｓによる地震荷重
基準地震動Ｓｓを考慮した設計荷重に対して，短期許
容応力度以下であることを確認する。

漂流物衝突荷重
津波高さ
津波荷重(2)基準津波荷重＋漂流物衝突荷重
津波荷重＋漂流物衝突荷重を考慮した設計荷重に対して，短期許容応力度以下であることを確認する。
(3)余震＋基準津波荷重
余震による地震力＋津波荷重に対して短期許容応力度以下であることを確認する。
(4)T.P.+24m津波荷重＋漂流物衝突荷重
津波荷重＋漂流物衝突荷重を考慮した設計荷重に対して，降伏応力度以下であることを確認する。

基準津波荷重＋漂流物衝突荷重

津波高さ
鉛直慣性力
水平慣性力

津波荷重

動水圧

(5)余震＋T.P.+24m津波荷重
余震による地震力＋津波荷重に対して降伏応力度以下
であることを確認する。
余震＋基準津波荷重
対象

照査項目

地中連続壁基礎曲げ，せん断基礎地盤

支持力

設計で用いる許容限界

適用基準【基準津波に対して】
短期許容応力度以下【基準津波に対して】
道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編・Ⅴ耐震設計編)【T.P.+24m津波に対して】降伏応力度・
せん断強度以下【T.P.+24m津波に対して】
道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編・Ⅴ耐震設計編)
コンクリート標準示方書

極限支持力以下

道路橋示方書・同解説(Ⅳ下部構造編)

22

９．設計方針

鋼製防護壁の設計方針
 鋼製防護壁の設計
漂流物衝突荷重(1)基準地震動Ｓｓによる地震荷重
基準地震動Ｓｓを考慮した設計荷重に対して，短期許容応
力度以下であることを確認する。

津波高さ
津波荷重

(2)基準津波荷重＋漂流物衝突荷重
津波荷重＋漂流物衝突荷重を考慮した設計荷重に対して，
短期許容応力度以下であることを確認する。
(3)余震＋基準津波荷重
余震による地震力＋津波荷重に対して短期許容応力度以下
であることを確認する。
(4) T.P.+24m津波荷重＋漂流物衝突荷重
津波荷重＋漂流物衝突荷重を考慮した設計荷重に対して，
降伏応力度以下であることを確認する。

基準津波荷重＋漂流物衝突荷重

津波高さ
鉛直慣性力
水平慣性力

動水圧

津波荷重

(5)余震＋T.P.+24m津波荷重
余震による地震力＋津波荷重に対して降伏応力度以下であることを確認する。
余震＋基準津波荷重
対象

照査項目

設計で用いる許容限界

適用基準【基準津波に対して】
短期許容応力度以下
鋼製防護壁

曲げ，せん断道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編・Ⅴ耐震設計編)【T.P.+24m津波に対して】降伏応力度以下

鋼製防護壁アンカー（直接定着式アンカーボルト）

引張，
せん断，
引抜き

【基準津波に対して】
短期許容応力度以下【T.P.+24m津波に対して】降伏応力度以下

道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編・Ⅴ耐震設計編)
鋼構造物設計基準(名古屋高速道路公社)

23

９．設計方針設計手順
 設計検討フロー
START

要求機能の設定

許容限界値の設定

地中連続壁基礎の設計
一次元地盤応答解析
上部工と下部工の結合部
断面力

地中連続壁基礎の仕様設定

耐震設計（本震時）
・二次元有効応力解析

耐津波設計（津波時，余震+津波時）
・三次元静的フレーム解析（応答変位法）本震による影響を考慮した条件
設定
・地盤バネの上限値は残留強度（－1σ低減値）を用いることで本震による強度低下を考慮（本震時）
結合部の仕様設定（津波時，
余震+津波時）
加速度（設計震度）
地盤変位
地盤バネ

NG

【許容限界値以下の確認】
・部材健全性（曲げ，せん断）・極限支持力NG

地中連続壁基礎と鋼製防護壁の結合部の設計【許容限界値以下の確認】
引抜き，曲げ，引張り，せん断OK

止水ジョイント部の設計
OK

鋼製防護壁の材質変更のみの変更か

変位量

鋼製防護壁の設計

NGOK

鋼製防護壁の仕様設定
基礎天端
変位時刻歴

耐震設計（本震時）
・三次元動的フレーム解析
耐津波設計（津波時，余震+津波時）
・応力算定

NG

【許容限界値以下の確認】
曲げ，せん断変位量の設定加速度（設計震度）
止水ジョイント部の仕様設定
水平震度に
よる応答値

三次元静的
フレーム解析

性能試験（水平トルクの影響）

NG【許容限界値以下の確認】・引張り，せん断，引抜き(鋼製アンカー)
・曲げ，引張り，せん断(鋼製防護部材)
OK
END

OK
： 解析データの受渡しフローを示す

24

９．設計方針

設計手順
START

一次元地盤応答解析
仕様設定

解析モデル作成

動的解析（余震）

地盤変位
加速度（設計震度）
地盤バネ

＜本震時＞

＜津波時＞

①地中連続壁基礎の検討

下部
工解析モデル作成

（

地
中
連
続
壁
基
礎

動的解析

・地中連続壁基礎及び鋼製防護壁は線形梁要素，地盤はマルチスプリング
要素でモデル化する。
・地中連続壁基礎は,縦梁（構造弾性梁），横梁（仮想剛梁）で構成し，側面にジョイント要素配置のために仮想柔梁を配置する。
・鋼製防護壁は，構造弾性梁として配置する。
・液状化の影響による構造物の周面摩擦力の低下は，地盤の剛性及び強度低下によって自動的に考慮される。
・既設護岸，既設取水口及び杭基礎は，防潮堤本体の挙動に少なからず影響すると考えられるため線形梁要素としてモデル化するが，構造照査の対象からは除外する。

＜余震＋津波時＞③地中連続壁基礎の検討
三次元静的フレーム解析

二次元有効応力解析（地盤～構造物の連成系モデル）

・上部工・下部工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，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震の影響を考慮するため，地盤バネの上限値は残留強度（－1σ低減値）を用いる。

解析モデル作成

解析モデル作成
変位・加速度・
地盤バネ

静的解析

静的解析

応答値の抽出（下部工断面力）

応答値の抽出（下部工断面力）

応答値の抽出

C⑤地中連続壁基礎の検討
三次元静的フレーム解析（応答変位法）
・上部工・下部工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，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震の影響を考慮するため，地盤バネの上限値は残留強度（－1σ低減値）を用いる。
・余震による地盤の剛性低下を考慮するため，一次元地盤
応答解析結果の収束剛性を用いて地盤バネを算定する。
・道路橋示方書に基づき，FL法による液状化判定結果に基づき，地盤バネ及びせん断強度を低減することで、余震による液状化の影響を考慮する。

B
津波荷重

【照査】
・曲げ，せん断
・支持力

NG

OK

津波荷重

A

鋼製防護壁
（構造弾性梁）A’
漂流物衝突荷重

上部工（鋼製防護壁）C’

地震応答解析モデルの例【照査】
・曲げ，せん断・支持力

B’

B-B’断面NG

上部工（鋼製防護壁）

鋼製防護壁（構造弾性梁）NG

地中連続壁基礎（仮想剛梁）【照査】
・曲げ，せん断・支持力

動水圧

地中連続壁基礎（仮想剛梁）
応答変位

NG

OK

OK
下部工
（地中連続壁基礎）

kSH

kH

応答変位
下部工
（地中連続壁基礎）

kH
kSH
kSV

kSH
慣性力

（

kSH

kH

kH

kH
kSH

kSH

kH kSVkSV

地中連続壁基礎（構造弾性梁）

（

（

鋼
製
防
護
壁

基礎天端
変位時刻歴
動的解析

kV
地中連続壁基礎（北側）

三次元静的
フレーム解析
変位時刻歴(回転２成分)水平震度による応答値（水平トルクの影響）【照査】・曲げ，せん断OK

変位時刻歴(回転２成分)剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）

kS(並進３成分)・静的解析で確認した水平変位（水平回転に伴う基礎天端と支間中央部の相対水平変位）は5mm程度であり、水平回転の影響は軽微であると考えられる。

kH

kSV

kSV

地中連続壁基礎（北側）

kV

kH
kSH
kH
kS

kS

kV

法線方向地盤バネ

kS

kV

法線方向地盤バネ⑥鋼製防護壁の検討④鋼製防護壁の検討
・一体モデルで算出された断面力を用いて鋼製防護壁
部材の照査を実施する。

・一体モデルで算出された断面力を用いて鋼製防護壁
部材の照査を実施する。

応答値の抽出
（上部工断面力）【照査】
・曲げ，せん断

応答値の抽出
（上部工断面力）

NG

水平回転

変位時刻歴
(並進３成分)kSH

地中連続壁基礎（南側）

せん断方向地盤バネ

支点
水平回転
変位時刻歴
（基礎中心）

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）
支点（基礎中心）

地中連続壁
基礎（仮想剛梁）

kH
kSH

せん断方向地盤バネ

・地中連続壁基礎の二次元有効応力解析から算出される基礎天端中心における並進３成分及び回転２成分の変位時刻歴を強制変位として入力して三次元動的フレーム解析を実施する。
・堤軸方向，堤軸直交方向及び鉛直方向の解析結果のそれぞれの最大応答値を組合せ係数法により重ね合せて応力照査を実施する。
・なお，二次元有効応力解析では鉛直方向の断面内の回転成分の算出ができないため，水平震度による静的解析により応答値を算出し，三次元動的フレーム解析の結果と重ね合わせることにより，水平回転の影響を考慮する。

応答値の抽出

NG

kSV

kH
kS

kS

三次元動的フレーム解析

解析モデル作成

kH

kSV②鋼製防護壁の検討

上部
工

地中連続壁基礎（構造弾性梁）

地中連続壁
基礎（仮想剛梁）
kSH

地中連続壁基礎（南側）

kH
kSH

kSV

kSV

地震応答解析モデルの例A-A’断面

kH
kSH
kSV

kSV

kSV

OK

NG

【照査】
・曲げ，せん断OK

解析データの受渡しを示す
END

鋼製防護壁の検討モデルと評価フロー25

９．設計方針

解析手法
解析手法

プログラム

二次元動的
有効応力法

FLIP

対象荷重
本震時

目 的

データ利用

・地中連続壁基礎の動的挙動評価

・地中連続壁基礎，基礎地盤の照査

・地層の不陸を反映

・基礎天端の変位時刻歴（上部工の動的解析に入力）
・鋼製防護壁の最大水平加速度（上部工の静的解析に入力）

三次元動的
フレーム解析

TDAP

本震時

・鋼製防護壁モデルの精緻化
・鋼製防護壁の動的挙動評価

・鋼製防護壁の照査

三次元静的フレーム解析Engineer’sStudio

津波時・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルクを受ける
地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元挙動評価

・地中連続壁基礎の照査

Engineer’sStudio余震＋津波時・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルクならびに
３方向の余震の影響を受ける地中連
続壁基礎及び鋼製防護壁の三次
元挙動評価

・地中連続壁基礎の照査
・鋼製防護壁の照査

・鋼製防護壁の照査

26

９．設計方針

解析手法（本震時）
START

＜本震時＞

仕様設定

①地中連続壁基礎の検討
二次元有効応力解析（地盤－構造物の連成モデル）

下部
工

解析モデル作成（

応答値の抽出C【照査】・曲げ，せん断
・支持力

NG

A’

C’

二次元動的有効応力解析

プログラム

FLIP

対象荷重

本震時

目 的

・地中連続壁基礎の動的挙動評価
・地層の不陸を反映

データ利用

・地中連続壁基礎，基礎地盤の照査
・基礎天端の変位時刻歴（上部工の動的解析に入力）
・鋼製防護壁の最大水平加速度（上部工の静的解析に入力）

解析手法

三次元動的フレーム解析

プログラム

TDAP

対象荷重

本震時

目 的

・鋼製防護壁モデルの精緻化
・鋼製防護壁の動的挙動評価

B

A

OK

解析手法

B’

地震応答解析モデルの例 B-B’断面

NG

（

地
中
連
続
壁
基
礎

動的解析

・地中連続壁基礎及び鋼製防護壁は線形梁要素，地盤はマルチスプリング
要素でモデル化する。
・地中連続壁基礎は,縦梁（構造弾性梁），横梁（仮想剛梁）で構成し，側面にジョイント要素配置のために仮想柔梁を配置する。
・鋼製防護壁は，構造弾性梁として配置する。
・液状化の影響による構造物の周面摩擦力の低下は，地盤の剛性及び強度低下によって自動的に考慮される。
・既設護岸，既設取水口及び杭基礎は，防潮堤本体の挙動に少なからず影響すると考えられるため線形梁要素としてモデル化するが，構造照査の対象からは除外する。

地震応答解析モデルの例A-A’断面②鋼製防護壁の検討
三次元動的フレーム解析

（

上
部
工

動的解析

三次元静的
フレーム解析

応答値の抽出

NG

水平震度による応答値（水平トルクの影響）【照査】・曲げ，せん断

変位時刻歴(回転２成分)剛梁（ 基礎中心と壁芯との偏芯
剛梁（ 基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）

データ利用

・鋼製防護壁の照査

OK

（

鋼
製
防
護
壁

解析モデル作成
基礎天端
変位時刻歴

・地中連続壁基礎の二次元有効応力解析から算出される基礎天端中心における並進３成分及び回転２成分の変位時刻歴を強制変位として入力して三次元動的フレーム解析を実施する。
・堤軸方向，堤軸直交方向及び鉛直方向の解析結果のそれぞれの最大応答値を組合せ係数法により重ね合せて応力照査を実施する。
・なお，二次元有効応力解析では鉛直方向の断面内の回転成分の算出ができないため，水平震度による静的解析により応答値を算出し，三次元動的フレーム
解析の結果と重ね合わせることにより，水平回転の影響を考慮する。

END

解析データの受渡しを示す

27

９．設計方針

解析手法（津波時）
＜津波時＞

START
仕様設定

③地中連続壁基礎の検討

（

下
部
工

・上部工・下部工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，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震の影響を考慮するため，地盤バネの上限値は残留強度（－1σ低減値）を用いる。

解析モデル作成

静的解析

応答値の抽出（下部工断面力）

三次元静的フレーム解析

プログラム

Engineer’s Studio

対象荷重

津波時

目 的

・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルクを受ける
地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元挙動評価

データ利用

津波荷重

【照査】
・曲げ，せん断・支持力

漂流物衝突荷重

上部工（鋼製防護壁）

鋼製防護壁（構造弾性梁）・地中連続壁基礎の照査
・鋼製防護壁の照査

地中連続壁基礎（仮想剛梁）

OK

（

地
中
連
続
壁
基
礎

三次元静的フレーム解析

解析手法

下部工
（地中連続壁基礎）

鉛直軸回りねじりモーメント（水平トルク）
kSH

kH

kH
kSH
kSV

kH

kH
kSH
kSV

kSV
kSH
kSV
地中連続壁基礎（構造弾性梁）kSH

地中連続壁基礎（南側）

津波荷重

地中連続壁
基礎
（仮想剛梁）

kH

kSV

kSV
kS
kV
地中連続壁基礎（北側）

kV

津波荷重
A南基礎
（非線形解析対象）④鋼製防護壁の検討

（

（

kS

法線方向地盤バネ
せん断方向地盤バネ

上
部
工
鋼
製
防
護
壁

kH
kSH
kH
kS

・一体モデルで算出された断面力を用いて鋼製防護壁部材の照査を実施する。

アンカーを引き抜く
転倒モーメント
波圧の作用方向

A北基礎

A南基礎に対するトルク

応答値の抽出
（上部工断面力）【照査】
・曲げ，せん断OKNG

A南基礎のXY面
A南基礎のYZ面

・津波荷重により地中連続壁基礎及び鋼製防護壁に作用する鉛
直軸回りモーメント（水平トルク）を評価するため三次元解析を実施する。

END

28

９．設計方針

解析手法（余震＋津波時）
一次元地盤応答解析

START＜余震＋津波時＞解析モデル作成
仕様設定
動的解析（余震）

（

下
部
工
地
中
連
続
壁
基
礎

三次元静的フレーム解析（応答変位法）
解析モデル作成

地盤変位
加速度（設計震度）
地盤バネ⑤地中連続壁基礎の検討

変位・加速度・地盤バネ

静的解析

応答値の抽出（下部工断面力）

NG【照査】
・曲げ，せん断・支持力・上部工・下部工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，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震の影響を考慮するため，地盤バネの上限値は残留強度（－1σ低減値）を用いる。
・余震による地盤の剛性低下を考慮するため，一次元
地盤応答解析結果の収束剛性を用いて地盤バネを算定する。
・道路橋示方書に準拠して，FL法による液状化判定結果に基づき，地盤バネ及びせん断強度を低減すること
で、余震による液状化の影響を考慮する。

OK

三次元静的フレーム解析

プログラム

Engineer’s Studio

対象荷重

余震＋津波時目 的・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルクならびに
３方向の余震の影響を受ける地中
連続壁基礎の三次元挙動評価

津波荷重
鋼製防護壁
（構造弾性梁）上部工（鋼製防護壁）

（

解析手法

動水圧

地中連続壁基礎（仮想剛梁）
応答変位
応答変位
下部工
（地中連続壁基礎）

kSH
慣性力

kH

kH
kSH
kSV

kSV
kSH

kH kSV

kH
kSH

kSV
地中連続壁基礎（構造弾性梁）

上
部
工

kSH

地中連続壁基礎（南側）

データ利用

地中連続壁
基礎
（仮想剛梁）

kH

kSV

kSV

kH
kS

kS

（

地中連続壁基礎（北側）kVkS・地中連続壁基礎の照査

kH
kSH

・鋼製防護壁の照査

kV

法線方向地盤バネ
せん断方向地盤バネ⑥鋼製防護壁の検討

鋼
製
防
護
壁

応答値の抽出
（上部工断面力）

NG・一体モデルで算出された断面力を用いて鋼製防護壁
部材の照査を実施する。

【照査】
・曲げ，せん断

（

OK

END

解析データの受渡しを示す

29

９．設計方針①地中連続壁基礎の検討 本震時（二次元有効応力解析）
解析の目的

止水ジョイント部

C・地層の不陸を反映した本震時の地中連続壁基礎の挙動を動的Bに評価する。
A・地盤の液状化の影響を厳密に反映するため地盤－構造物の連成モデルに対して二次元動的有効応力法を適用する。
結果の利用
・地中連続壁基礎の応力照査，基礎の支持性能の評価

岩盤

鋼製防護壁

・上部工の動的解析に入力する基礎天端の変位時刻歴

PPT p.2
断面位置
図
C’
B’
モデル化
地中連続壁 方針既設護岸

A’

基礎

モデル化方針・地中連続壁基礎及び鋼製防護壁は線形梁要素，地盤はマルチスプリング要素でモデル化する。
・地中連続壁基礎は，縦梁（構造弾性梁），横梁（仮想剛梁）で構成し，側面にジョイント要素配置のために仮想柔梁を配置する。
・鋼製防護壁は構造弾性梁として配置する。
・液状化の影響による構造物の周面摩擦力の低下は，地盤の剛性及び強度低下によって自動的に考慮される。

【解析モデル】（B-B’断面）・既設護岸，既設取水口及び杭基礎は，防潮堤本体の挙動に少なからず影響すると考えられるため線形梁要素としてモデル化

鋼製防護壁

するが，構造照査の対象からは除外する。

既設取水口

地中連続壁
基礎

既設取水口
杭基礎

【解析モデル】（A-A’断面）30

９．設計方針①地中連続壁基礎の検討 本震時（二次元有効応力解析）
du
Ag2
D2c-3
D2g-3

Ac

du

du

du

du

Ag2

Ag2

Ag2

Ag2

Ag1
D2g-3

As

du
Ag2

As

As
Ac

Ac
As

Ac
Ac

As

Ac
Ac
As

As
Ag1

Ac

Ac

Ag1
As
Ag1
Km

Km

As

As

Km

As

As

Ag1

Ag1

Km

Km

鋼製防護壁

既設取水口

Km

地中連続壁
基礎

【地質縦断図】（A-A’断面）【解析モデル】（A-A’断面）31

９．設計方針①地中連続壁基礎の検討 本震時（二次元有効応力解析）
du

du

Ag2

Ag2

Ac

Ac
As
Ac
As

du

As

du

Ag2

Ag2
As
As

Ac

Ac

Ac
Ac

As
Ag1
Ag1
Ac
As

As

Ag1

Ag1
As
Ag1
As

As

Ag1
As

Km
Km

Km

鋼製防護壁

Km

地中連続壁
基礎

【地質断面図】（B-B’断面）
地盤改良工
既設護岸

【解析モデル】（B-B’断面）32

９．設計方針

鋼製防護壁のモデル化（本震時，津波時，余震＋津波時共通）
モデル化方針・鋼製防護壁を，梁で構成される格子にモデル化する。
・水平（X方向）隔壁及び鉛直（Z方向）隔壁の交差位置を格点とした格子モデルとする。
・格子モデルは鋼部材のみをモデル化する。

Xi+2隔壁

Z

Xi+1隔壁
Xi隔壁

X

横桁部材

Zi+1隔壁

主桁部材

Y

Zi隔壁

ⅰ) 主桁部材（水平方向）
外壁鋼板をフランジ，水平（X方向）隔壁をウェブとみなしたⅠ断面とする。

構造節点
構造要素

ⅱ) 横桁部材（鉛直方向）
外壁鋼板をフランジ，鉛直（Z方向）隔壁をウェブとみなしたⅠ断面とする。

ⅲ) ねじれ剛性は，外面鋼板が連続していることから，箱断面として算出したねじれ剛性を両部材に考慮する。

33

９．設計方針②鋼製防護壁の検討 本震時（三次元動的フレーム解析）
解析の目的
・主桁，横桁部材ごとの要素で精緻にモデル化した鋼製防護壁の本震による挙動を動的に評価する。
結果の利用
・鋼製防護壁の部材応力照査
変位時刻歴入力による動的解析
・地中連続壁基礎の二次元有効応力解析から算出される基礎天端中心における並進３成分
及び回転２成分の変位時刻歴を強制変位として入力して三次元動的フレーム解析を実施す

変位時刻歴(回転２成分)る。

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）
剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）

・①堤軸方向，②堤軸直交方向及び③鉛直方

変位時刻歴入力による動的解析

向の解析結果それぞれの最大応答値を組合せ係数法により重ね合わせて応力照査を実施する。
・なお，二次元有効応力解析では水平回転成分

水平震度（二次元有効応力解析結果により設定）の算出ができないため，水平震度による静的解析により応答値を算出し，三次元動的フレーム解析の結果と重ね合わせることにより，水平回転の影響を考慮する。

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を 考慮）

支点（基礎中心）（静的解析によ り
生じる水平回転）

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を 考慮）
支点（基礎中心）（静的解析によ り
生じる水平回転）

水平震度による静的解析（初期応力として考慮）

34

９．設計方針②鋼製防護壁の検討 本震時（三次元動的フレーム解析）■二次元有効応力解析による変位時刻歴の入力※軸直交方向の変位時刻歴は南北
基礎それぞれの軸直交断面の解析結果から設定する。
・A北基礎：B-B’断面
・A南基礎：C-C’断面

変位時刻歴(回転２成分)※鉛直成分は軸方向・軸直方向の

Rx’
Ry’

入力のうち，応力が大きくなる方を選
Ux’

定する。

Uy’

堤軸方向並進成分Ux，Ux’
堤軸方向鉛直回転Rx，Rx’

鉛直方向並進成分Uz，Uz’【二次元有効応力解析モデル】
堤軸方向（A-A’断面）

堤軸直交方向並進成分Uy，Uy’
堤軸直交方向鉛直回転Ry，Ry’【二次元有効応力解析モデル】
堤軸直交方向（B-B’断面）

35

９．設計方針③地中連続壁基礎, ④鋼製防護壁の検討 津波時（三次元静的フレーム解析）
解析の目的
・津波荷重による水平トルクを受ける地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元的な挙動を評価する。
結果の利用・地中連続壁基礎の応力照査

津波荷重・鋼製防護壁の応力照査モデル化方針・上部工・下部工を一体でモデル化する。

漂流物衝突荷重

上部工（鋼製防護壁）

鋼製防護壁（構造弾性梁）・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，仮想剛地中連続壁基礎（仮想剛梁）

梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，外面・隔壁部材を構造
弾性梁でモデル化する。
・本震の影響を考慮するため，地盤バネの上限値は残留強度（－1σ低減値）を用い

下部工（地中連続壁基礎）

kSH

kH

kH
kSH

kSV

kSV

る。

kSH

kH

kH
kSH

kSV

kSV
地中連続壁基礎（構造弾性梁）

地中連続壁
基礎（仮想剛梁）
kSH

地中連続壁基礎（南側）

kH

kSV

kSV

kH
kS

kS
kV
地中連続壁基礎（北側）

kH
kSH

kS

kV

法線方向地盤バネ
せん断方向地盤バネ36

９．設計方針⑤地中連続壁基礎, ⑥鋼製防護壁の検討 余震＋津波時（三次元静的フレーム解析，応答変位法）
解析の目的
・津波荷重による水平トルクならびに３方向の余震の影響を受ける地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元的な挙動を評価する。
結果の利用・地中連続壁基礎の応力照査

津波荷重・鋼製防護壁の応力照査

動水圧モデル化方針鋼製防護壁（構造弾性梁）上部工（鋼製防護壁）・上部工・下部工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，仮想剛地中連続壁基礎（仮想剛梁）

梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，外面・隔壁部材を構造

応答変位

弾性梁でモデル化する。
・本震の影響を考慮するため，地盤バネ

応答変位
下部工
（地中連続壁基礎）

kSHの上限値は残留強度（－1σ低減値）を

慣性力

kSH

・余震による地盤の剛性低下を考慮する

kH kSV

kH
kSH

kSV

ため，一次元地盤応答解析結果の収束

地中連続壁基礎（構造弾性梁）剛性を用いて地盤バネを算定する。

地中連続壁
基礎
（仮想剛梁）
kSH

地中連続壁基礎（南側）

kH

kSV

kSV

液状化判定結果に基づき，地盤バネ及地中連続壁基礎（北側）

kV

kH
kSH
kH
kS

kS

びせん断強度を低減することで、余震による液状化の影響を考慮する。

kSV

kSV

用いる。

・道路橋示方書に準拠して，FL法による

kH

kH
kSH

kS

kV

法線方向地盤バネ
せん断方向地盤バネ37

９．設計方針

補剛材・添接板継手部の設計
 鋼殻ブロックの添接板継手部は，高力ボルト摩擦接合方式とする（「道路橋示方書・同解説 Ⅱ鋼橋編7.3｣）。
 母材に作用するせん断力及び曲げモーメントに対して，継手部の孔引き後の母材，添接板及び高力ボルトの安全性を照査する。せん断力と曲げモーメントが同時に作用するため，合成した力に対しての安全性も照査する。

ブロック間
ジョイント

添接板

水平補剛材
水平補強リブ

水平補剛材
水平補強リブ

鉛直補剛材
鉛直補強リブ

鉛直補強リブ
鉛直補剛材

水平補強リブ
水平補剛材※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

38

９．設計方針

補剛材・添接板継手部の設計
 ブロック間ジョイントにはシール材を施工し，止水性を確保する。シール材の止水性能について，所定の水圧をかけた状態での止水試験を実施して確認する。
 止水試験は，試験水圧が最大津波波圧より大きいことを確認し，複数のシール材を選定し試験を実施し，その中から最適なシール材を決定する。
シール材（案）
種類

名称

選定理由

シリコン系

トスシール361（防火戸用ヒドロキシルアミン型シリコンシーリング材）

・ 耐久性，耐候性に優れ，モジュラスが低く伸びが大き
い。

シール材
を施工
シール
材

樹脂系

アルファテック435（金属接着用高強度エポキシ樹脂接着剤）

・ 温度変化による特性変化がほとんどなく，耐オゾン，
耐紫外線性に優れ，経年によって硬くなることがなく，繰り返し応力を受けてもほとんど疲労しないため，
ジョイント部への施工に適している。
・ 金属とコンクリートの双方に優れた接着性を示す。
・ 硬化後は‐10℃～80℃において高い接着力を持続できるため，止水性に優れると推測される。
・ ペースト状でダレがなく，鉛直面の施工に適している。

金属系

デブコンA
（鉄粉入り一般金属用補修材）

・ 水漏れや油漏れの補修に使用される材料であり，硬化後の機械的強度が高い。
・ 密着性が高いため，止水性に優れると推測される。
・ 施工面への下地処理が必要となる。
※シール材の選定については現在検討中

 止水試験概要（案）・試験水圧 0.5MPa
・水圧保持 60分間
確認事項
・漏水量

シール材の塗装仕様と耐用年数
箇所

外面部

内面部

本体

C-5（30年）

D-5（永久）添接部非接触面（シール部、添接板外面）

F-11（30年）※C-5の現場塗装仕様

F-12（永久）※D-5の現場塗装仕様

添接部接触面

無機ジンクリッチペイント75μm※外気への暴露無し※金属溶射＋C-5塗装の場合，耐用年数90年

39

９．設計方針

接合部の設計 接合部に要求される性能は，鋼製防護壁本体の死荷重や，津波や地震などの外力により大きな荷重が作用するため，本体荷重を確実に基礎へ伝達させることである。
 アンカーボルトの定着方法は直接定着式とし，「名古屋高速道路公社 鋼構造物設計基準 Ⅱ鋼製橋脚編 ７章」に基づき計算する。

直接定着式アンカーボルト

40

９．設計方針

接合部の設計 アンカーボルトは， 2軸複鉄筋断面の鉄筋コンクリート断面として設計する。
 鋼製防護壁の解析結果から軸力の最大・最小ならびに堤軸・堤軸直交方向の各曲げモーメントが最大となる荷重組合わせを抽出後，最大の引張応力が生じる荷重組合せを設計断面力として照査を行なう。
 アンカーボルトは鉛直軸力と堤軸・堤軸直交方向の曲げモーメントに対して抵抗するものとし，せん断力と水平回転モーメントについては，基礎と一体の中詰めコンクリートで負担する。

アンカーボルトで抵抗

My

Ｚ
本震時

N

Ｘ
Sx

Mx

Sy
Mz

Ｙ
P
45°

le

中詰めコンクリートで抵抗

コーン状破壊面

津波時，余震＋津波時

d:アンカーボルトの公称断面積
径

Ac = πle(le+d)

接合部の荷重分担

ここで，Ac：破壊面の投影面積
le：アンカーボルトの埋込み長
ｄ：アンカーボルトの公称径

定着部コーン破壊照査における有効水平投影面積41

９．設計方針

止水ジョイント部
止水ジョイント部の目的
地震時や津波時の変形量に追随し，鋼製防護壁と鉄筋コンクリート防潮壁（異種構造物）間の浸水を防止する。
対象

照査項目

設計で用いる許容限界

適用基準

止水ゴム，
止水シート

ゴム等止水材の引張，変形量

メーカー規格及び基準並びに必要に応じて実施する性能試験設計から設定した許容変形量，許容引張強度

メーカー規格及び基準並びに必要に応じて実施する性能試験

鋼製アンカー曲げ，せん断，引張り

短期許容応力度以下

各種合成構設計指針・同解説

止水ゴム等の鋼製防護部材

漂流物が衝突した際の鋼材の圧縮，引張
り及びせん断許容圧縮応力度，許容引張応力度及び許容せん断
応力度

鋼構造設計基準

止水部材等

止水ジョイント部
鋼製防護壁
止水部材等

鉄筋コンクリートZ
止水部材等の鋼製防護部材

止水ジョイント部

YX

異種構造物間構造図（イメージ図）

42

９．設計方針

止水ジョイントの変形量評価方針
 鋼製防護壁と鉄筋コンクリート，異種構造物間の境界にも止水ジョイントを設置する。
 止水構造は，鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁と基本的には同様の設計で，シートジョイントまたはゴムジョイント等で止水する。
 漂流物衝突荷重に抵抗するための鋼製防護部材を設置する。
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁と同様な設計
START
450
380

35

35
65

85
壁厚

13

12
50
95

12

変位量の設定【以下のケースで最大変位量を選定】
・地震時：地盤の平均物性とばらつきを考慮したケースの相対変位を算出
・津波時：地震時残留変位と津波荷重作用時変位の和を算出【上記の変位量を基に合成変位量の算出】
X方向，Y方向，Z方向の３成分の相対変位を算出し、これらを合成した
最大変位を変位量と設定

あ※１

伸縮部材(WF200型、補強布)
M16アンカー(200ピッチ)

津波波圧の設定

入力津波（ゴムジョイント）
止水ゴム等の仕様設定

性能試験
・変形量
・水圧 等

鋼製アンカー及び止水ゴム等の鋼製防護部材の仕様設定【許容限界値以下の確認】
鋼製アンカー：引張り,せん断,引抜き
鋼製防護部材：曲げ,引張り,せん断（シートジョイント）OK

NG※１：耐震設計，耐津波設計より算出された変位量

END

止水ジョイント部の構造図（例）
止水ジョイント部の検討フロー※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

43

１０．施工実績（鋼製門型ラーメン構造）

44

１０．施工実績（鋼製門型ラーメン構造）45

１０．施工実績（鋼製門型ラーメン構造）46

１０．施工実績（直接定着式アンカーボルト）47

１０．施工実績（直接定着式アンカーボルト）48

１０．施工実績（直接定着式アンカーボルト）49

１１．直接定着式アンカーボルトの適用性について
 直接定着式アンカーボルトの適用性について
・直接定着式アンカーボルトは，名古屋工業大学，名古屋高速道路公社，住友金属工業株式会社（現:新日鐵住金株式会社）の産学官３者による共同開発製品である。
・橋梁の橋脚と基礎とを結合する目的で開発された製品であるが，上部からの軸力ならびに水平軸周りの回転モーメントを基礎に伝達するという機能は鋼製防護壁でも同じである。
・設計手法の妥当性，付着特性の設定及び震度法レベル，地震時保有水平耐力法レベルの設計荷重に対して十分な定着耐力を有することが，以下の各種試験で確認・報告されている。
 直接定着式アンカーボルトの適用基準
・直接定着式アンカーボルトの適用基準は，各種試験結果に基づいて名古屋高速道路公社にて策定。
・国交省，公団公社，自治体，各高速道路会社においても採用している。
 直接定着式アンカーボルトの適用範囲
・直接定着式アンカーボルトの各種試験で確認されているアンカー径の適用範囲はφ100～180である。
・軸力ならびに水平軸周りの回転モーメント押込み・引抜き力⇒ 直接定着式アンカーボルトで負担・せん断力ならびに回転モーメント（水平トルク）⇒ 頂版コンクリートと結合する中詰めコンクリートにて負担
アンカーボルトで抵抗

Mx
津波荷重

Mz

My

Ｚ
N

Ｘ

A南基礎
（非線形解析対象）アンカーを引き抜く
転倒モーメント

波圧の作用方向Sx

A北基礎

A南基礎に対するトルク

Mz
Mx

Mx

Sy
Mz

Ｙ

中詰めコンクリートで抵抗

A南基礎のXY面
A南基礎のYZ面

津波荷重作用時のイメージ図

接合部の荷重分担50

１１．直接定着式アンカーボルトの適用性について
直接定着式アンカーボルトの適用性に関する発表論文と試験内容
発表論文

試験内容

前野裕文（名古屋高速道路公社），後藤芳顯，小畑誠，松浦聖（以上，名工大 社会開発工学科），小林洋一（住友金属㈱）「鋼製橋脚の新しい定着方法について」
第2回合成構造の活用に関するシンポジウム講演論文集，1989.9

異形棒鋼ならびにスタッドを用いたアンカー
ボルトの付着強度に関する試験

前野裕文（名古屋高速道路公社），後藤芳顯，小畑誠，松浦聖（以上，名工大 社会開発工学科）「スタッドを取り付けた太径異形棒鋼の付着特性」，
土木学会論文集，1992.1
小畑誠，後藤芳顯，松浦聖（以上，名工大 社会開発工学科），前野裕文（名古屋高速道路公社）「太径異形棒鋼による実大付着型アンカーボルトの力学性状と現場付着試験」，
鋼構造年次論文報告集，1993.7

実構造における力学特性試験

前野裕文，森成顯，川津禎男（以上，名古屋高速道路公社），永岡弘（松尾橋梁㈱），小林洋一（住友
金属工業㈱），「付着型アンカーボルトを用いた鋼製橋脚定着部の設計および現場試験」，
橋梁と基礎，1994.5

太径化による付着強度低下に関する試験

山本卓也，前野裕文，鈴木信勝，深田清明（以上，名古屋高速道路公社）「鋼製橋脚定着部に用いる付着型アンカーボルトの室内付着試験および現場引抜き試験」，
橋梁と基礎，1998.5

実構造における付着強度試験

前野裕文（名古屋高速道路公社），後藤芳顯（名工大 社会開発工学科），上條崇，小林洋一（以上，住友金属工業㈱）「鋼製橋脚に用いる実大付着型アンカーボルトの力学特性と定着部の挙動評価モデル」，
構造工学論文集Vol.46A，2000.3

製造限界とされる太径アンカーボルトによる付着性能，定着耐力に関する試験※所属は論文投稿時

51

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図52

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■ステップ１••

地中壁連続壁基礎上部にアンカーボルトを設置する。
所定位置に設置する必要があるため，基礎上部にはフレーム架台を設置し，据付精度を確保する。

53

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■ステップ２ 支柱部ブロック設置・中詰めコンクリート工•

頂版部配筋及びコンクリート施工後に，１段目及び２段目の支柱部ブロックを架設する。

•

支柱部中詰めコンクリートを施工する。

54

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■ステップ３ ブロック架設工

•
•
ジャッキ

•

•
•

取水口隔壁上など上載荷重による影響を最小限にできる箇所にジャッキを配置し１段目の支間部ブロックを架設する。
架設時には，１段目死荷重によるたわみ量及び２段目以降の構造系の変化を考慮した逐次剛性と死荷重によるたわみ
量をあらかじめ上げ越しする。
各段の架設完了後に全体の出来形・反りが所定の寸法内に収まるよう，事前に綿密な架設計画を立案しておく。

各層の架設完了後，支柱部・支間部に予め設けたポイントの座標を計測する。
管理値から逸脱した場合は、取水口隔壁上や連壁基礎上端など，必要な地耐力が確保できる箇所に反力受け構を設置
し，ジャッキを用いて調整し管理値以内に納める。

55

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■ジャッキによる仮受け状況（イメージ）56

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■上げ越し管理（イメージ）••

各層の架設完了後，支柱部・支間部に予め設けたポイントの座標を計測する。
管理値から逸脱した場合は、取水口隔壁上や連壁基礎上端など，必要な地耐力が確保できる箇所に反力受け構を設置し，ジャッキを用いて調整し管理値以内に納める。

57

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■上げ越し管理（イメージ）••

各層の架設完了後，支柱部・支間部に予め設けたポイントの座標を計測する。
管理値から逸脱した場合は、取水口隔壁上や連壁基礎上端など，必要な地耐力が確保できる箇所に反力受け構を設置し，ジャッキを用いて調整し管理値以内に納める。

58

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図■ステップ４ 完成

59