技報 第 16 号（2018 年）

菰野第二高架橋（PRC3 径間連続エクストラドーズド橋）の設計報告

大阪支店

土木技術部

中村雄一郎

大阪支店

土木工事部

興梠薫明

大阪支店

土木工事部

眞子剛

大阪支店

土木技術部

三木淳一

概要：新名神高速道路 菰野第二高架橋は，三重県三重郡菰野町に位置し二級河川三滝川を横過する箇所に計画された PRC3 径間連続エクストラドーズド(以下 ED)橋と起・終点側に取付け橋である PRC5 径間，11 径間連続箱桁の 3 連の上部工からなる橋梁である．今回の設計報告は ED 橋の設計概要を主とし，斜材仕様や斜材定着構造などを中心に報告する．

Key Words：1 面吊り構造，並列ケーブル，コンクリートウェブ ED 橋

１．はじめに本稿は，広幅員を有し並列 1 面吊り斜材ケーブルを採用した PRC3 径間連続 ED 橋の設計報告を行うものである．本橋の中央径間長は 161.0m を有しており，「1 面吊り構造」＋「コンクリートウェブ」を採用した
ED 橋(複合構造を除く)としては，国内最大級の支間長を有する．これにより斜材容量も ED 橋では国内最大となる 48S15.2B(800t ケーブル)が採用されるに至った．

２．橋梁概要2.1 工事概要
本橋は，PRC3 径間連続 ED 橋であり，本来 161.0m の支間長自体は過去に実績のある ED 橋と比較しても必ずしも長支間ではない．しかしながら，中央径間長 150m を超える ED 橋の実績を確認すると，道路計画の関係上，上下線分離構造が多く，1 室箱桁断面に対し 2 面吊り構造となっている事例が多い．本橋の場合は，上下線一体構造で広幅員に対応するため 3 室箱桁断面が採用されており，斜材容量としては並列 1 面吊り構造のみで全幅員分に対応するため，ED 橋としては国内最大容量の 48S15.2B 鋼材（および 37S15.2B）を採用するに至った(海外では ED 橋への採用実績あり) ．また，斜材容量は斜材本数に起因する事項であり，斜材本数を増やせば当然容量を小さくすることができる．しかし，本橋に対しては，斜材定着ブロックを増やすことによるサイクル工程遅延への影響などを考慮し，1 張出し当り 8 箇所の斜材配置とし，本鋼材を採用している．以下より，全体一般図を図-1，完成予想 VR 図を図-2，橋梁概要を表-1，主桁断面図を図-3 に示す．

中村雄一郎

興梠薫明

眞子剛
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三木淳一

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図-1 菰野第二高架橋全体一般図(ED 橋部)

図-2 完成予想 VR図(ED橋部)
表-1 橋梁概要
工事名

新名神高速道路 菰野第二高架橋他３橋（PC 上部工）工事
中日本高速道路(株) 名古屋支社

施工者㈱ピーエス三菱・㈱富士ピー・エス JV

構造形式

ＰＲＣ３径間連続 ED 箱桁橋

橋長341m

幅員23.35m

上り線
2400
0

下り線

発注者

(橋梁全体：1103m)

支間長

88.6ｍ＋161.0m＋88.6ｍ

桁高柱頭部

主塔高24.0m（桁上面より）

6.0m，

中央閉合部

1074098101000044532060233501920485 485360 36010106909760100004453203.5m
PHPH
3.000%

3.000%

横断：3.000%

主桁接合方法

ラーメン構造

主塔形状の特徴

独立一本柱

斜材配置形状の特徴

ファン型１面吊り（並列 2 本ケーブル）

外ケーブルＰＣ鋼材

19S15.7（エポキシ被覆高強度ＰＣ鋼より線）

張出架設用ＰＣ鋼材

12S15.2（裸＋グラウト）

３．設計概要

横締めＰＣ鋼材

1S28.6（プレグラウト鋼材）

3.1 斜材仕様について

斜材用ＰＣ鋼材

48S15.2(外径φ170)，37S15.2(外径φ150)

斜材防錆仕様エポキシ被覆鋼材 ＋PE 被覆管（黒色）

斜材間隔主桁側；850mm（H/D＝5～5.67）

斜材制振装置

主塔側；1050mm（H/D＝6.18～7）

斜材主塔側定着方式

高減衰ゴムダンパー

斜材主桁側定着方式

鋼殻セルによる分離固定式張出し施工サイクル

コンクリート突起・壁張出しブロック長

29 日（標準部 13 日＋斜材定着部 16 日）

600
03500

縦断：2.000％

3250

線形勾配

80
02200867
5947580089475

14672200

斜材の防錆仕様については，ED橋での採用実績の多い｢エポキシ樹脂被覆鋼材｣を採用した．48S15.2鋼材のE
D橋における国内の使用実績はこれまで無く，海外で1橋（同じくエポキシ被覆鋼材）使用されているのみである．斜張橋においては，より大容量の鋼材が使用されているケースも多々あるが，鋼材の応力度2/5の許容値は0.4Puであり，0.6Puを許容する

技報 第 16 号（2018 年）

ED橋としては，疲労耐久性上の信頼性に着目し，定着体のウェッジ部も400μ～1200μのエポキシ樹脂で被覆され，ウェッジ部とPC鋼材の応力集中が分散され疲労破壊に対する優位性が期待できる本仕様を選択するに至った．以下に，図-4にエポキシ鋼材と裸鋼材の形状比較図を示す．また，本橋の特色として｢並列ケーブル｣を構造上採用しているが，耐風安定性上想定しなければならない特有の現象として，風下側の斜材ケーブルが振動を起こす「ウェイクギャロッピング」がある．これは，W(斜材間隔)/D（斜材径）が1.5～6の範囲で発生するとされているが，とくに4D以下の場合は，制振装置等によ48s15.2

37s15.2

エポ
キ
シ セ
樹 ミ
脂 プ
被 レ
覆 ハ
鋼 ブ
材

りスクルートン数を上げても振動に対する発現風速を下げる効果は薄いと考えられている．したがって，斜材間隔をなるべく広く取るか，斜材径をなるべく小さくすることで，W/Dを大きくする必要があり，本橋においても斜材間隔を基本設計から，主桁側間隔750mm→850mm，裸鋼材＋ 現グ 場
ラ 製
ウ 作
ト

主塔側間隔500mm→1050mmと広げた上で，さらに，より斜材径の小さくなるセミプレハブケーブルも合わせて

図-4 鋼材形状比較図採用している．セミプレハブケーブル採用により，鋼材径に加えて，一括架設・一括緊張による施工性の向上の利点がある．
また，先に述べた疲労耐久性の確認試験として実施した，

表-2 軸疲労試験条件
項 目

48S15.2斜材システムの実物大軸疲労試験の条件を，表-2条 件に示す．結果としては，試験回数 200 万回試験後に，スト下限荷重

引張荷重 Pu×60% (7517kN)

ランドの破断ならびに定着具やその他部品を確認した所，損上限荷重

引張荷重 Pu×60%

傷もなく健全な状態であった．また，疲労試験後に定着性試+100MPa (8183kN)

験 と し て 規 格 破 断 荷 重 の 95 ％ 以 上 （ 測 定 値 95.3% ＝変動荷重100MPa (666kN)

11901kN）まで載荷したが，同じくストランドの破断および試験回数

200 万回定着具やその他部品に損傷はなく健全であった．

試験速度

1.25Hz

3.2 斜材定着構造について
1700

斜材定着部の構造は，主塔側は維持管理上の優位性があり採に主桁側は大容量ケーブル 2 本（1 箇所当たり）が斜材定着構

500
950

性の良い｢コンクリート突起・壁｣による構造を採用した．とく

900
450を採用し，主桁側はウェブがコンクリート構造であるため接合750

用実績も多い｢鋼殻セルによるセパレート定着（分離固定式）｣造上成立するかが大きな課題であったが，部材の増厚や PC 鋼850材などによる補強を行い対応した．基本設計からの変更点は，
4500

記載している．
1)斜材定着位置となる中央 BOX 部のみ上床版厚を 300mm→500mm とした．（図-5 着色部）

900
450500950以下のとおりである．図-5 には，中央 BOX 部断面図･側面図を2)隔壁部厚も中央 BOX 部のみ 300mm→600mm とした．
3)床版部軸方向(1S28.6 鋼材新規 4 本～6 本)・直角方向(1S28.6横締め鋼材追加 0～4 本)に引張補強 PC 鋼材を追加した．補強量は，斜材容量，定着角度より FEM 解析にて決定した．

300600

図-5中央 BOX 断面図・側面図上記 1），2）の対応に至った理由として，荷重増となるものの斜材定着部となる中央 BOX 部のみの増厚で済
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技報 第 16 号（2018 年）【橋軸方 向（形状変更前

橋軸直角方向ＰＣ補強
上床版横締め＋追加横締め

上床版部 応力】

8.77N/mm2）

5.38N/mm2

PC補強後

3.66N/mm2

橋軸方向ＰＣ補強〔PC補強後〕〔形状変更後〕【橋軸直角方向図-6PC 補強（載荷）イメージ図（形状変更前上床版部応力】

8.
10N/mm2）

5.54N/mm2

PC補強後んだため，その影響は小さく（主桁重量の2.99N/mm2+2%程度），耐震上も問題なかったことと，斜材が定着される上床版部に発生する定着背面の引張応力を低減させる必要があり，部材厚を確保する必要があったためである．一般的に斜張橋を含め，斜材構造を有している〔形状変 更後〕コンクリートウェブ橋の 1 面吊り構造の斜図-7〔PC補強後〕FEM 解析による上床版応力度

材定着部は，床版剛性を確保した上で突起定着させている点も参考にした．
ここで，上床版 PC 補強のイメージ図を図-6 に示すとともに，形状変更前および，PC 補強前・後の FEM 解析による応力度を図-7に示す．形状変更前の各方向応力度は，8N/mm2 以上の引張応力が発生しており，補強等で対応できるレベルでは無かったため，前述
1)2)の様な部材寸法の変更を行った．その上で補強により対応できる応力レベル(5N/mm2 程度)まで下げた所で，PC 鋼材による補強を行った結果，3N/mm2 程度まで改善することが出来た．PC 補強後も残留している引張力については，補強鉄筋を配置することにより対応している．なお，軸方向の PC 補強については，配置スペースの問題により補強本数が限られること，ブロックごとに緊張を行う

写真-1

セットロス補正定着体

ため定着時のセットロスの影響による鋼材応力の低下が大きいことなどを検討した結果，補強が必要な箇所へ直接的にプレストレスを導入するために，写真1 に示すセットロス補正が可能なタイプの定着体を使用し，PC 鋼材応力のロスを無くすことで，前述 3)の本数での補強を可能にしている．

４．おわりに本工事は，平成 29 年初めより本格的に施工を開始している所である．今回の設計報告では，一部の設計概要のみの報告となったが，施工報告も含め別の機会に報告出来ればと考えている．近年は ED 橋も長大化して来ており，コンクリートウェブ橋ではなく，複合構造や波形鋼板ウェブの採用も多い．本橋は，斜材 1 面吊り構造コンクリートウェブを有する ED 橋の長支間の範疇に入ると思われるが，本稿がほかの類似橋梁の参考になれば幸いである．
参考文献
1)プレストレストコンクリート技術協会編：PC 斜張橋･エクストラドーズド橋設計施工規準 2009 年 4月
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2)斜張橋の並列ケーブルのウェイクギャロッピング制振対策検討マニュアル（案）建設省土木研究所，(財)土木研究センターおよび民間 15 社による共同研究報告書

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