No.54
令和２年 7 月
July 2020

81

JB 本四高速の活動

Activity of HSBE

スレッドローリングねじ（TRS）を用いた耐震補強の検討

Assessment of the use of Thread Rolling Screws（TRSs）in seismic retrofits

橋梁の耐震補強では、鋼部材を構成する板の局部座屈に対する座屈耐荷力の向上を目的として、幅厚比パラメータ改善のため補強部材の接合を行うことがあります。本四高速が管理している斜張橋においても、一部のトラス部材で局部座屈が生じる可能性があることが判明したため、T 字形断面の補強部材の接合による幅厚比パラメータの改善を行うこととしました。
補強対象のトラス部材は密閉構造となっていたた
め、従来の高力ボルトによる接合では雨水の浸入等による部材内部の腐食が懸念されました。このため外側から施工が可能で、密閉性が期待できるスレッドローリングねじ（Thread Rolling Screw, TRS）による接合を検討しました（図－1）。
TRS は所定のトルクを導入して締付けることにより被締結材の孔壁面を塑性変形させて雌ねじを成型し、部材を締結します。T 字形断面の補強部材接合に TRSを適用した事例がなかったことから、密閉性・疲労耐久性・せん断耐力・座屈耐荷力等を確認する試験を行い、適用性を検証しました（写真－1，2）。その結果、密閉性に問題はなく、従来の高力ボルトによる接合を行った補強と同程度の座屈耐荷力を有しており十分な補強効果を発揮できることを確認しています。

In the seismic retrofit of bridges, additional stiffeners areoften installed to existing members to improve their bucklingstrength by increasing the width-thickness ratio of the plateelements of the member. From the results of seismic
performance assessment of the Honshu-Shikoku Bridges, it
was found that local buckling might occur in some themembers of some of the cable-stayed bridges, and additional
T-shaped stiffeners were therefore installed.
Because the members to be retrofitted are closed boxsections, installation of the stiffeners using ordinary highstrength bolts might result in corrosion deterioration inside
the retrofitted members due to water penetration through bolt
holes. Therefore, the viability of using Thread Rolling Screws(TRSs) (Fig.1), was examined, because these can be installedfrom the outside of the existing members securing theairtightness of the boxes.
A TRS is tightened with specified tightening torque, andcreates its own internal thread by plastic deformation along
the screw hole. Because of a lack of experience in the use ofTRSs in the installation of T-shaped stiffeners to existingbridge members, the viability of their use was examinedthrough various tests to check airtightness, fatigue durability,
shear strength and buckling strength of the connection(Photos 1 and 2). Results showed that there is no problem
preserving the airtightness of the connection, anddemonstrated buckling strength and reinforcement effectequivalent to ordinary high strength bolts.

図-1 スレッドローリングスクリュー（ＴＲＳ）
Fig.1 Thread Rolling Screw (TRS)

写真-1 密閉性確認試験
Photo-1 Airtightness test

写真-2 座屈耐荷力試験
Photo-2 Buckling strength test

No.55

JB 本四高速の活動

Activity of HSBE

瀬戸大橋（斜張橋）の耐震補強工事

Seismic retrofit work on cable-stayed bridges in
Seto-Ohashi Bridges

道路鉄道併用橋である瀬戸大橋の耐震補強工事は、2014 年から順次実施しています。そのうち、双子の斜張橋である櫃石島橋、岩黒島橋（ともに橋長 790m、3 径間連続鋼トラス斜張橋）の耐震補強工事が、2020 年 2月に完了しました。
当該橋梁における補強箇所は、横トラスのうち主塔付近の下弦材です。補強対象となる部材数は、櫃石島橋
で 4 格点、岩黒島橋で 5 格点です。例として岩黒島橋における補強箇所及び補強一般図を図-2、図-3 に示します。
耐震補強工事では、前頁の「スレッドローリングねじ(TRS)を用いた耐震補強の検討」に記すとおり、横トラス下弦材に発生が想定される橋軸直角方向の局部座屈に対して、TRS を用いた T 字形補強部材の接合を実施しました(写真-3)。実施工では、前項の適用性検証で確認した TRS の性能を発揮するために、施工品質の管理が重要です。特に TRS が斜めに設置されると雌ねじが不均質となるため、TRS の直角度確保が必要です。また、TRS に不要な曲げを発生させないためには T 字形材と既設部材間の肌隙の管理が必要となります。そこ
で、実物大試験体により、現地と同条件とした施工性試験(写真-4)を行ないました。現地工事は、施工試験で得た知見をもとに、補強部材の隙間を減らすための治具(写真-5)や、直角度確保のためのガイドパイプ(写真-6)を開発して用いること等で無事施工が完了しました。
瀬戸大橋全体の耐震補強工事は、2020 年度末の完成を目指して引き続き実施しています。

The seismic retrofit works on the Seto-Ohashi Bridges,(combined road and rail bridges) started in 2014. The seismic
retrofit works on two cable-stayed bridges, the Hitsuishijima
Bridge and Iwakurojima Bridge were completed in February,
2020. These bridges are three-span continuous steel truss
cable-stayed bridges with a length of 790m.
The elements to be retrofitted were the lower chords
adjacent to the main towers. The four lower chords had to be
retrofitted on the Hitsuishijima Bridge and five on theIwakurojima Bridge. The retrofit elements and method usedon the Iwakurojima Bridge are shown in Figure 2 and Figure
3.
In the retrofitting works, additional T-shaped stiffeners
were installed to the lower chords with TRSs in order toimprove the buckling strength in the transverse direction, asmentioned in the previous article, “Assessment of the use ofThread Rolling Screws(TRSs) in seismic retrofits” (Photo-3).
The construction quality had to be carefully monitored so thatthe retrofitted members delivered the required performanceas mentioned in the article. In particular, when TRSs are not
set accurately perpendicular to the member, the screw threads
become irregular. Therefore, it was important to set TRSs
perpendicular to the member and to control the gap between
the existing member and the T-shaped stiffener in order toprevent the TRS from being overstressed. Before starting theretrofitting work on site, a construction test was conductedwith a full-scale specimen replicating site conditions (Photo4). Based on the test findings, a jig was developed toeliminate gaps (Photo-5) together with a guide pipe to set
TRSs perpendicular to members (Photo-6), and using these
the works were completed successfully.
Seismic retrofit works on the Seto-Ohashi Bridges will befinished by the end of FY2020.

図－2 補強箇所（岩黒島橋）
Fig.2 Location of retrofitted members (Iwakurojima Bridge)

図－3 補強一般図
Fig.3 Seismic retrofit for lower chord

写真－3 T 字形材の設置状況
Photo-3 Installed T-shaped stiffener

写真－4 施工性試験
Photo-4 Construction test

写真－5 引き寄せ治具
Photo-5 Jig for fixture

写真－6 ガイドパイプ
Photo-6 Guide pipe

No.55

国内プロジェクト

Project in Japan上吉野川橋の補修工事（ケーブルバンド、ハンガーロープ）

Repair works for Kamiyoshinogawa Bridge(Cable bands and suspender ropes)

高知県が管理する上吉野川橋は、四国の水瓶として知られる早明浦ダムの建設に伴う補償工事の一つとして昭 和 46 年 3 月に完成しました。形式は、単径間補剛トラス（中央径間 250.8m）と活荷重合成桁 2 連（側径間 32.6m） からなる吊橋です。本橋は、建設当時、平行線ケーブルを用いた吊橋としては日本最長であったことから、将来の本州四国連絡橋建設に向けた長大吊橋の試験橋として、 設計・施工において様々な試行がなされました。
本橋は、建設から 50 年近く経過していることや関連する地域の重要な交通インフラとなっていることから、平成 27 年にケーブルに足場を架設して詳細な調査を実施するなどの健全性を評価しており、計画的に補修工事を実施することとしています。今回の補修工事（令和元年 6 月～令和 2 年 2 月）では、ケーブルバンドボルトの取替えやハンガーロープの補修を実施しました。
ケーブルバンドボルトについては、経年的に軸力が低下することから、ボルトを交換することで、超音波で軸力を精度良く計測し、確実に軸力管理ができるようにしました。なお、ケーブルバンドは複数本のボルトで締付けられているため、ケーブルバンドをできるだけ均等に締付けられるように試験施工を行い、締付け手順を定めました。
ハンガーロープ本体については防食性の高い塗替塗装（柔軟系エポキシ樹脂による浸漬塗装＋柔軟系ふっ素樹脂塗料による上塗り）、腐食が進行していた 2 本のハンガーロープの取替え、ハンガーロープ定着部の塗替塗装・点検をし易い構造への改善を実施しました。
今後は、主塔・補剛桁・ケーブルの塗替塗装、コンクリート床板の補修、アンカレイジ内の腐食環境の改善などを実施する予定にしています。
（高知県より情報提供して頂きました。
）

Kamiyoshinogawa Bridge, which is operated by Kochi
prefecture, opened in March 1971 as compensation
infrastructure associated with construction of the Sameura
Dam which is the main source of water for Shikoku. It is asingle span stiffened truss suspension bridge (central span,L=250.8m) with two composite girders for live load (sidespans, L=32.6m each). At the time of construction it was thelongest suspension bridge with parallel wire main cables inJapan, and contributed to the future long span suspension
bridges between Honshu and Shikoku as a trial bridge formany design features and execution techniques.
The health of the bridge was evaluated in 2015 by detailed
inspection using scaffolding to access the main cables
because the bridge was near 50 years old and importanttransportation infrastructure for the surrounding regions.
Following this inspection, repair works have been
implemented in a systematic manner. Cable band bolts werereplaced and suspender ropes were recoated and replaced
between July 2019 and February 2020.
As cable band bolt tension usually reduces over time, thebolts were replaced so that tensile forces could be accurately
measured with ultrasonic methods, and reliably controlled. Inaddition, since cable bands are fastened with multiple bolts,
after trial executions a procedure was adopted to equalize
cable band bolt tensions in each group.
Suspender ropes were recoated with a highly
anticorrosivepaint system (dip painting with flexible epoxy
resin and surface coating with flexible fluorine resin paint),
and two corroded suspender ropes were replaced.
Repainting and structural improvements were also
implemented to allow easy inspection of suspenderanchorages and lower ends of suspender ropes.
Future maintenance work will include repainting of main
towers, stiffening girders, and cables, repair of deck slab, andimprovement of the environment in anchorages.
(This information was provided by Kochi prefecture.)

写真-7 工事用足場

写真-8 ケーブルバンドボルトの取替え

写真-9 ハンガーロープの補修

Photo-7 Scaffoldings for repair work

Photo-8 Replacing cable band bolts

Photo-9 Repair of suspender rope

No.55

海外プロジェクト

Overseas Project

モンバサゲートブリッジ建設事業（第一期）

Mombasa Gate Bridge Construction Project(I)

本事業は、東アフリカ地域の玄関口である、当該地域最大の国際貿易港を有するケニア第二の都市モンバサにおける橋梁建設事業です（図‐4）。モンバサ島と南部のリコニ地区を繋ぐ斜張橋 の建設と、周辺道路の改良を行うことにより、島内の渋滞の改善 及びモンバサ域内の交通や流通の円滑化を図り、ケニア及び近隣諸国の経済発展に寄与するものです。
2019 年 12 月に国際協力機構（JICA）とケニア政府との間で、478 億円を限度とする円借款貸付契約 が調印されました。
現在は詳細設計業務（2022 年 3 月まで）が実施されています。本事業の完成予定時期は 2027 年6 月となっています。
斜張橋の予備設計では、鋼斜張橋（330m＋660m＋330m）が計画されており、アフリカで最長の斜張橋になる予定です（図‐5）。
本事業の円借款には本邦技術活用条件（STEP）が適用されており、建設予定の斜張橋には日本の鋼管矢板基礎や斜張橋建設技術等が活用される予定です。
事業完成 2 年後の 2029 年には、モンバサ島と南部のリコニ地区間の年平均日交通量が約 5,700 台／日から約 30,400 台／日に増加し、移動時間が 25 分から 6 分に短縮されることが見込まれています。
（国際協力機構より情報提供して頂きました。）

The objective of the Mombasa Gate Bridge Construction
Project is to mitigate traffic congestion and facilitate efficienttransportation and logistics, by constructing a bridge linking
Mombasa Island and South Mainland (Likoni area) andrelated roads improvement thereby contributing tostimulation of regional economic activities and economic
development in Kenya and neighboring countries (Fig.4).
In December 2019, the Loan Agreement for this project
was signed. The Japan International Cooperation Agency(JICA) will provide 47.8 billion Japanese Yen in support of
the Mombasa Gate Bridge Construction Project Phase I as aconcessional loan. Currently, detailed design work (untilMarch 2022) is under way. This project will be completed inJune 2027.
According to the result of preliminary design, the main
bridge will be a 1.3 kilometer long steel cable-stayed bridge
comprised of three spans supported by four piers on bothsides (330m+660m+330m) - the longest cable-stayed bridgein Africa (Fig.5).
Special Terms for Economic Partnership have been
adopted for the Loan Agreement for this project. Therefore,
Japanese technologies, such as Steel Pipe Sheet Pile andcable-stayed bridge construction technologies, will be usedfor the bridges constructed under this project.
Two years after completion (2029), the average annual
daily traffic volume between Mombasa Island and South
Mainland (Likoni area) is expected to have increased from5,700 vehicles/day to 30,400 vehicles/day, and the travel time
between Mombasa Island and South Mainland (Likoni area)
is also expected to be reduced from 25 minutes to 6 minutes.
（ This information was provided by Japan International
Cooperation Agency.）

モイ国際空港
モンバサ島

橋梁建設予定位置

リコニ地区

図-4 橋梁建設予定位置図
Fig.4 Location of this project

図-5 完成イメージ
Fig.5 Conceptual drawing of cable-stayed bridge