報告急速施工と高耐久性を目指した
新たなプレキャスト壁高欄の開発と衝突安全性能
Development of New Precast Concrete Railing which aimed at Rapid Constructionand High Durability as well as Collision Safety Performance

Aoki

青木

Tanaka田中Keiichi

圭一****

Yoshikazu

嘉一****は じ め にUehira上平Takagi高木

Kenji

謙二*****

Kinuka

絹華*****

Kanzaki

神崎Tamura

田村

Takao

隆

男***

Tatsuya

辰也******

機械式継手（ OS フープグリップ）を用いて，新たにルー道路橋の壁高欄は，一般に，場所打ちコンクリートで構プ状の鉄筋を形成させる．新設壁高欄の本体側も同様の築され，その補修・補強も場所打ちが主体的であったが，ループ状の鉄筋加工を施し，これらのループ状の鉄筋を互

近年では，安定した品質，強度，耐久性の向上，省力化，いにかみあわせ，なおかつ，ループ状の鉄筋内に橋軸方向工期短縮，施工環境改善等を考慮して，JIS 工場で製作さに複数の補強鉄筋を配置し，高強度モルタルを充填して一れるプレキャスト製の壁高欄も見受けられるようになって体化を図る構造である（図 - 1（a））．

きた．しかし，これら従来製品の接合工法では，既設床版（２）新設床版または床版取替え時の接合部構造を貫通させた鉛直接合ボルトや，壁高欄内に配置した PC

新設床版または床版取替え時には，あらかじめループ状鋼材の緊張作業などが伴い，施工性，経済性，耐久性等にの鉄筋加工が可能であり，機械式継手を必要としない接合課題があると思われる．

部構造が採用できる．また，接合部の継目から，雨水等のまた，防護柵の基準も，時代とともに改訂が行われ，現劣化要因の進入を防ぐ目的から，接合面を床版上面より高時点で基準を満足しない防護柵も見受ける．さらには，凍くしておくことも有効である（図 - 1（b））．

結防止剤の散布により，塩害を発症したものも多くあり，１－２維持管理対策が必要な防護柵も存在する．

壁高欄どうしの接合部構造

壁高欄どうしの橋軸方向の接合部構造は，孔あき鋼板ジ

筆者らは，これら課題を解決すべく，プレキャスト壁高欄の接合工法を新規に開発した．当工法の開発により，既設床版への削孔作業や PC 鋼材の緊張作業を伴わない強固な接合工法を提供でき，主に道路橋の壁高欄の新設や補修・補強を目的とした壁高欄の取替えを効率的かつ容易に実現できる．特に，大掛かりな交通規制が伴うRC 床版の更新事業への適用性は高く，工場製作されたプレキャスト床版等と当該プレキャスト壁高欄との組合わせにより，スピード施工の実現と工期短縮に貢献できるものと考える．

（a）既設床版との接合部構造

本稿では，新たなプレキャスト壁高欄の開発経緯を説明したうえで，『製作』，『組立て』の施工性確認試験の報告と完成した壁高欄に対して実施した，重さ約 5t の重錘衝突による『安全性確認試験』の概要を報告する．
１．壁高欄接合部の新たな構造開発
１－１

床版と壁高欄の接合部構造（１）既設床版との接合部構造
床版内に配置された既設壁高欄の主鉄筋を有効活用し，＊＊＊＊＊＊（株）
高速道路総合技術研究所 道路研究部 橋梁研究室 室長＊＊＊＊＊＊（株）
デイ・シイ 執行役員 技術部担当部長 工博＊＊＊＊＊＊〃
技術部 技術開発チーム 主査＊＊＊＊＊＊ 開発虎ノ門コンサルタント（株） 技術部 課長＊＊＊＊＊＊〃〃
課長代理 工博＊＊＊＊＊＊（株）
ティ・ケイ・エム・パブリックワークス 技術本部長（b）新設床版との接合部構造

図-１

床版と壁高欄の接合工法

キーワード：プレキャスト壁高欄，急速施工，高耐久性，遮塩性，床版取替え，衝突実験

2013−3橋梁と基礎41

２－２

壁高欄どうしの接合部（１）設計概念と断面力算定方法
プレキャスト壁高欄どうしの接合部に発生する主たる断面力は，車両衝突荷重によって生じる橋軸方向の曲げモーメント Mx（図 - 4 ）である．当断面力に対して，孔あき鋼
yMx 分布
F

図-２

壁高欄どうしの接合工法

x

My 分布

ベル（以下，PBL（ Perfobond-Leiste ））を有する部位（オス側）を縞鋼板からなる箱断面内（メス側）に挿入し，図-４高強度モルタルを充填して一体化を図る構造である（図-2）．

壁高欄の設計断面力（M ）の分布

5m0.2

Z

２．接合部構造の設計概要
床版と壁高欄の接合部

床版と壁高欄の接合部は，いわゆる RC のループ継手構

端部Pin1.0 m

２－１Y
X
3.0m

造であり，プレキャスト PC 床版の橋軸方向の一体化等に

t=0.25 m

ギャ
分布荷重作用面積ップ□200×200 mm
分布荷重強度88/0.2/0.2=2 200（kN/m2）

おいて豊富な実績 2 ），3 ） がある．ループ状の鉄筋のフープ効果により，重ね継手長が短くなり場所打ち接合部の幅をPBL小さくすることが可能である．
急速施工を実現するには，極力，接合部の場所打ち範囲
版との接合部の場合には，機械式継手を配置したループのt=12 mm

鉄筋が配置可能であり，高流動モルタル充填に必要な鋼材PBLの空きを確保した必要最小高さは 13 〜 18 cm となる（図底面Pin

側面：対称境界条件

1.0 mを縮小することが望ましい．当該プレキャスト壁高欄の床PBL- 3，写真 - 1 ）．
なお，新設の場合には機械式継手が必要ないため，必要最小高さをさらに小さくすることが可能である．
接合部の安全性については，通常の壁高欄の設計によ

0.25m

図-５る配筋に対し，ループ継手を施した状態に対して，DIN接合部の解析モデル（対称1/2モデル）

1 045 等の規定にとらわれず，必要最小限を目指す方針とし，衝突実験によって確認することとした．

1.0OS フープグリップ

床版と壁高欄の接合部断面図

ＰＢＬ底面からの距離

図-３0.8ZYX
11 610.00.6

9 786.7
7 963.00.4

6 139.3（m）

4 315.60.2

2 491.9668.1

0.0−1 155.6050 100 150 200 250 300

PBL 中央線上の引張力 Nx（kN/m）

写真-１

既設床版と壁高欄の接合部鉄筋配置

42 橋梁と基礎 2013−3

図-６−2 979.32応力σ（の分布x kN/m ）PBLの引張力の分布とσxの分布

ＰＢＬ中央線

Max＝269.1

そこで，本壁高欄は，早強ポルトランドセメントをベースに高炉スラグ微粉末を添加して密実なコンクリートとプレキャスト
壁高欄本体

し，遮塩性，凍結融解抵抗性を高めた高耐久性コンクリー

PBLトを標準とした．
３－２材料および配合

本プレキャスト壁高欄の製作では，鉄筋の配置や鉄筋量を考慮して，密実なコンクリートを打設するため，コンクリートの設計基準強度を 40 N/mm 2 とし，目標スランプ

モルタルジベルは 21 cm，空気量を 4. 5％とした．
表 - 1 に使用材料を，表 - 2 にコンクリートの配合をそれぞれ示す．
３－３

図-７

コンクリートの物性

コンクリートの目標値および物性を以下に示す．

PBLの配置構造（１）コンクリートの目標値

板ジベルが，ずれ止め（引張材）として抵抗し，所定の安・スランプ：21± 2 cm

全性を確保すればよいと考えた．

・空 気 量：4. 5± 1. 5％

PBL に作用する断面力の算定は，PBL を模擬した 3 次
元 FEM 解析を実施し，接合部に発生する断面力を直接的に算定する方法を採用した（図 - 5 ）．なお，当該モデル化の妥当性を確認するために，現行設計基準との整合確認および平板理論での断面力算定結果との比較検証 4 ）を行った．

2・設計基準強度：40 N/mm（材齢28 日，標準養生）

なお，試験方法は JIS によった．
（２）コンクリートの物性
コンクリートの性能は，いずれの目標値を満足するものであった．

（２）PBL の設計
PBL に発生する断面力は，壁高欄天端で最大となる三４．壁高欄の製作および組立て
４－１角形分布の特徴を有する（図 - 6 ）．

製作

これに対して，PBL のずれ止め耐力は，土木学会の推プレキャスト壁高欄の製作は，衝突安全性確認試験のた

奨式 5 ） を基本とし，充填材にモルタルを使用することかめ，3 m ブロックを 2 個製作した．ここでは，その製作にら，１割の低減補正 6 ） を行ったうえで必要なモルタルジついて述べる．

7）

ベル配置を検討した．なお，衝突荷重の安全率 （ Fs ＝鉄筋については，設計に準じた鉄筋をユニット化して型1. 5 ）を確保するため，モルタルジベルのせん断耐力の照枠組立て後，型枠内に挿入し，コンクリート打設を行っ査では，設計断面力を 1. 5 倍して照査し，これを満足するた．鉄筋のユニット化を写真 - 2 に示す．
なお，図 - 1 に示すように，壁高欄下面には，床版鉄筋ジベル配置を設定した（図 - 7 ）．との接合のためのループ状の鉄筋が配置されているため，３．壁高欄の性能

コンクリートの打設方法については逆さ打ちとし，型枠脱３－１

枠後，吊り変えて正常に戻した．コンクリートの打設状況

使用コンクリートに求めた性能

寒冷地における高速道路では，路面の凍結防止を目的に，塩カル等の凍結防止剤が撒かれる．そのため，車両の通行等に伴って，壁高欄表面に塩分が付着し，それが壁高欄内部に浸透し，壁高欄の劣化につながっている例が多数

表-１モルタルの付着を考慮してチッピングを行った．
また，壁高欄には，通信管路 6 条を配置し，それぞれのプレキャスト壁高欄の完成写真を写真 - 4 に示す．なお，使 用 材 料密 度（g/m3）

材 料 名 種類・産地・名称

水

脱枠後のコンクリート下面の打ち継目は，後打ち無収縮

間隔は粗骨材寸法の 20 mm が入る間隔を確保した．

見られる．

セメントを写真 - 3 に示す．

早強ポルトランドセメント（H）

3.14

高炉スラグ微粉末（BF）4000ブレーン

2.90

水道水（W）

1.00

細 骨 材 静岡県菊川市河東産 （山砂）
（S）

2.60

粗 骨 材

2.65

〃

（山砂利）
（G）

混 和 材 ポリカルボン酸エーテル系高性能AE減水剤（AD）

表-２

─コンクリート配合
単位量（kg/m3）

コンクリートの種類

W/C
（％）

WH

BF

SG

AD

40-21-25（H4000B-30％）

40

170

298

128

783

915

3.84

写真-２

鉄筋のユニット化
2013−3橋梁と基礎43

写真-３

写真-４

写真-６

コンクリート打設

写真-７

プレキャスト壁高欄の完成写真

写真において手前に孔の開いた鋼材が突出しているが，こ鉄筋の組みあがり配置

組立て完成写真

床版鉄筋の配置が完了後，プレキャスト壁高欄を上かられが橋軸方向の接合構造の一部となる PBL である．

落とし込んで組み立てた．据付けに際しては，ホイールク

４－２

レーンにて壁高欄本体を吊り上げ，所定の位置に誘導し慎組

立てプレキャスト壁高欄を配置する前に，床版との接合部が重かつ速やかに設置した．設置後に高さおよび通りの微調狭小部となるため，既設床版に配置された鉄筋に OS フー整を行い，仮固定を行った．壁高欄の高さ調整には，鋼製プグリップを用いてループ状の鉄筋配置を行った．その鉄の調整ねじを用い，壁高欄を落とし込んだ後でも調整を可

筋配置および鉄筋量は，設計で算出した配置および鉄筋径能にした．

による．OS フープグリップを用いた鉄筋の組立て状況と，施工性は，きわめて良好で，橋軸方向の接合構造の開発

鉄筋の組みあがった状況を写真 - 5 および写真 - 6 にそれぞの目的，つまり急速施工を十分発揮できる施工方法である

れ示す．

ことが証明された．組立て完成状況を写真 - 7 に示す．

なお，新設橋梁の場合には，図 - 1（ b ）に示すように，組立て終了後，接合部には型枠を設置し間詰め無収縮モ

OS フープグリップを用いた鉄筋の組立ての必要が無いた

ルタルを注入した．この接合部は，断面も小さく鉄筋も交め，床版にあらかじめループ鉄筋を配置しておけば，ルー錯するため，コンクリート施工では施工性も悪く収縮ひび

プ鉄筋を配置したプレキャスト壁高欄を上から落とし込む割れも懸念されることから無収縮モルタル施工とした．無だけで所定のループ鉄筋継手となるため，施工はきわめて収縮モルタルには，施工部位の構造を考慮してセメント系簡単となる．

無収縮グラウトモルタルを使用し，流動性，強度発現性に

写真-５

OSフープグリップを用いた鉄筋の配置

44 橋梁と基礎 2013−3

写真-８

無収縮モルタル注入状況

参考までに，式（ 1 ）を用いて，衝撃度から衝突荷重を算定した場合は，車両重量 25 t で衝突速度 80 km/h の種別 SA（衝撃度 420 kJ ）のフロリダ型の衝突荷重は，88（ kN ）となる．
以上の結果，図 - 8 の重錘衝撃試験法での試験体に与えるべき運動エネルギーは，Ep = kf・Is = 0. 1× 420 = 42（ kJ ）（2）を一つの基準値として評価した．重錘の重量は，付属治具を含めて約 5. 0 t であり，自由落下させた際に，衝突面に与える運動エネルギーが 42 kJ になるように高さを算定
写真-９し，落下高さを 85 cm とした．重錘の衝突面は，偏載荷完 成 状 況とならないように球型の突起状とし，壁高欄の載荷面には，硬質ゴム製の載荷板（□ 20× 20 cm ）を設置した．

優れた材料とした．
無収縮モルタル注入状況と完成状況を写真 - 8 および写

なお，載荷板の配置位置と大きさは，建設省土木研究所（当時）をはじめとする共同研究成果 10 ） と整合させるも真 - 9 にそれぞれ示す．のとした．
５．衝突安全性の確認試験
５－１

５－３

試 験 目 的試 験 結 果衝突安全性試験の重錘は，壁高欄の橋軸方向の継手部に

本プレキャスト壁高欄には，前述したように新たな接合衝突するように計画した．その重錘の衝突配置と釣上げ状構造を用いたため，静的な設計上の安全性とともに，車両

況を図 - 8 に示す．また，重錘を配置した状況を写真 - 10衝突による安全性を確認する必要がある．に示す．

そこで，衝突安全確認試験では，既設床版と壁高欄の接衝突安全性試験の結果，橋軸方向の壁高欄どうしの接合合部および壁高欄どうしの接合部のそれぞれの安全性を確部には，かすかに鉛直方向に微細なクラックが入ったもの認する目的で実施した．の，接合部が曲げ引張を受け，壁高欄が接合部で橋軸直角５－２方向に折れ曲がるような変形挙動は見られなかった．

試 験 方 法

衝突安全確認試験は，設計上の荷重載荷面からの壁高欄損傷を受けたのは，既設床版を模擬した床版の付け根への力の伝達挙動を考慮して，3 m ブロックを 2 個並べてで，床版と壁高欄の間の間詰め無収縮モルタルには損傷は6 m の壁を作り試験した（写真 - 9 ）．

なく，既設床版を模擬した床版上面の界面で剥離し，引張

壁高欄の衝突安全性能の確認手法としては，実走行車両側の一部の鉛直鉄筋に衝撃破断が確認された．これは，衝による衝突実験が望ましいが，ここでは，それぞれの接合部構造のみに着目した耐衝撃試験として，コンクリートを充填した鉄製の立方体を，壁高欄に直角にぶつける落錘衝撃試験法を採用した．
硬質ゴム製載荷板（□200×200 mm）

車両用防護柵の設計基準 1 ） によれば，剛性防護柵の設
F = kf2・（1+ev） W 2・Is・a・Lw・sinθ
Wr

0.85 m

計荷重は，以下の式によっている．
（1）重錘 5.0 tf

ここに，（b）側 面 図（a）正 面 図

F ：衝突荷重（ kN ）図-８k f ：補正比例係数（ = 0. 1 ）2重錘の衝突位置と釣上げ状況

2

Is ：衝撃度（ kJ ），Is=（ 1/ 2 ）・（ W/g ）・v /sin θ
種別ＳＡでは，Is= 420（ kJ ）
θ ：衝突角度（度）＝ 15 度
W ：車両重量，種別 SA では 25 t
v ：衝突速度（ m/s ），種別 SA では 80 km/h
a ：斜面低減係数

その他の記号の説明は割愛する．
式（ 1 ）の衝突荷重 F は，衝撃度 Is に比例する量として定義づけられており，補正係数 k f ＝ 0. 1 は，衝突時の運動エネルギーの 90％が車両の変形等により消費され，10％のみが壁高欄に伝達する 8 ），9 ）ものとして推定される値である．

写真-10重錘配置状況
2013−3橋梁と基礎45

搬・架設費等の費用がかさみ，初期コスト面では不利となるが，工期短縮や耐久性の観点を含めた適用性について，更なる検討を進めていきたい．
謝辞
本プレキャスト壁高欄の開発にあたって，特に，部材の製作，衝突安全性確認試験，ならびに部材の積算までドー
ピー建設工業（株）の掛川工場に委託した．掛川工場の高原工場長はじめ関係各位には，部材の製作，試験まで一貫してご尽力いただいた．
写真-11

また，既設床版とプレキャスト壁高欄の接合において，

試 験 結 果特に既設床版の鉄筋とループ形状を形成するための鉄筋どうしの接合には，後打ちとなる接合部の範囲を極力小さく突による大きな曲げ引張力の作用に伴い，構造的に弱かっするため，岡部（株）の OS フープグリップ工法を適用したと推測される既設床版を模擬した床版界面が剥離し，鉄た．岡部（株）には，開発当初から「 OS フープグリップ」筋に引張力が集中したものと推察される．結果的に壁高欄の提供と接合工法の指導をいただいたばかりか，組立てま全体が若干面外に変形したものの，大きく橋軸直角方向にで参画いただき，東京支店・東京営業部の小西氏はじめ関変形することもなく，この程度の変形では，衝突車両が橋係各位にご尽力いただいた．

梁外に逸脱することは考えづらく，壁高欄の衝突安全性が最後に，プレキャスト壁高欄の設計や衝撃試験の試験荷十分確保されることが証明できた．試験結果の状況を写真

重の検討等，版理論や衝撃理論について，大阪市立大学名- 11 に示す．

誉教授の園田恵一郎先生にもご尽力いただいた．
ここに，ご尽力いただいた皆様に深く感謝申し上げます．

お わ り に本プレキャスト壁高欄工法について，試験施工および衝突実験を行った結果，下記事項が確認された．
① 床版とは，機械式の接合方法ではないため，高さ管理などの施工調整が容易である．
② 壁高欄どうしの接合に，PBL 接合を用いたが，施工性が容易である．
③ 衝突実験の結果，所要の性能を，当該接合方法で十分確保することが可能である．壁高欄どうしの接合方法においては，更なる簡素化も可能と推定される．
以上から，走行規制等が伴う場合，あるいは延長が長い橋梁等の壁高欄に，当該プレキャスト壁高欄を用いることにより，従来の場所打ち工法の場合と比較して，「はじめに」でも述べたとおり耐久性の向上に伴う長寿命化が可能である．さらには，施工時間の短縮も可能（工期短縮が可能）とすることができ，今後の維持管理対策として，最も有効な手法であると確信する．
なお，工場製品であることから，従来タイプと比べ，運〔参 考 文 献〕
１）日本道路協会：車両用防護柵標準仕様・同解説（ 2004. 3 ）２）松井繁之，角 昌隆，向井盛夫，北山耕造：RC ループ継手を有するプ
レキャスト PC 床版の移動載荷試験，プレストレストコンクリート技術協会，第 6 回シンポジウム論文集，pp. 149 〜 154（ 1996. 10 ）３）酒井秀明，上平泰右，上平謙二：ダブルループ継手構造を有する RC
床版の力学的特性に関する研究，土木学会論文集：Proceedings ofJSCE（ 760 ），pp. 45 〜 61（ 2004. 5. 20 ）４）青木圭一，上平謙二，田中嘉一，高木絹華：プレキャスト壁高欄の新たな接合工法の開発，第 9 回複合・合成構造の活用に関するシンポジウム
論文集，pp. 313 〜 320（ 2011. 10 ）５）土木学会：複合構造標準示方書，pp. 64 〜 66（ 2009 年制定）
６）新谷英司，蝦名貴之，上平謙二，柳田文夫：波形鋼板とコンクリート床版の結合方法に関する実験的研究，プレストレストコンクリート技術協会，第 9 回シンポジウム論文集，pp. 91 〜 96（ 1999. 10 ）７）日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅰ 共通編（ 2012. 3 ）８）佐藤武：自動車交通事故とその調査，交通工学実務双書，第 9 巻．pp.
89 〜 119 （ 1987 ）技術書院
９）緒方紀夫，木曽 茂，西田宏司：橋梁のコンクリート製防護柵の耐荷力に関する試験検討，ハイウェイ技術，No. 4, pp. 75 〜 80（ 1996. 4 ）10 ）建設省土木研究所道路部交通安全研究室，日本道路公団試験研究所，（社）セメント協会：高速化対応型コンクリート製防護柵に関する共同研
究報告書（ 1998. 6 ）

特集趣旨

橋梁と基礎
2013年２月号
小特集
新湊大橋

上野 淳人

新湊大橋（臨港道路 富山新港東西線）整備事業
衛藤 謙介・大筒 牧男

新湊大橋主塔上部の設計と施工

衛藤 謙介・北川 淳一・山本 信哉・小西 英明・能勢 幸二・中森 康博

新湊大橋主橋梁部（主桁）の製作と施工
西村章・清木 計成・佐藤巌・渕

永井栄・中埜 智親・審良 郁夫・米沢 栄二・松金

新湊大橋の景観デザイン

ご案内

新湊大橋の鋼桁耐風対策
由井 陸粋・森川 陽介・中垣

バックナンバー・内容のお問い合わせは…
46 橋梁と基礎 2013−3

靖文・田中 裕明・衛藤 謙介
伸・猪爪 一良

毅・関口 忠志・長井 正嗣・勝地弘

A４判 62ページ
定価 1 120円（税込）（送料 100円）

（株）
建設図書

電話 03（3255）
6684