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Planning and Design of the Three Span Rigid Frame PC Box Girder with the Corrugate
Iron Sheet Web

221号目次2 ――上部構造形式の検討
上部構造形式には表 1 の比較検討
より経済性・施工性・耐震性に優れプロジェクト紹介

3波型鋼板ウェブを有する3径間連続ラーメンPC箱桁橋の設計計画
青野光伸

千葉一弘

AONO Terunobu

CHIBA Kazuhiro

株式会社
復建技術コンサルタント/ 構造設計部/ 部長

株式会社
復建技術コンサルタント/ 構造設計部/ 設計二課/主任■表1―上部構造形式比較る 3 径間連続ラーメン波形鋼板ウェ

上部工重量
経済性

ブ PC箱桁を採用した。

構造性

3 ――下部・基礎構造形式の検討

第1案
3径間連続ラーメン波形鋼板ウェ
ブPC箱桁（内・外ケーブル併用）
17,265KN（1.000）553,000千円（1.000）・ウェブに波形鋼板を使用
・外ケーブル使用により、活荷重増加への対応が可能

施工性

・1シーズンの橋体工施工が可能

橋台構造形式は躯体高さより逆 T

維持管理式橋台とし、基礎は掘削範囲等より総合評価

・波形鋼板は耐候性鋼材を使用するため維持管理が容易
1位

第2案
3径間連続ラーメンPC箱桁（内・外ケーブル併用）

第3案
3径間連続ラーメンPC箱桁（全内ケーブル）

22,271KN（1.290）621,000千円（1.123）・コンクリートウェブであるため、1案に比べ自重が重い
・外ケーブル使用により、活荷重増加への対応が可能
・1シーズンの橋体工施工が不可能
・維持管理不要

23,471KN（1.359）623,000千円（1.127）・コンクリートウェブであるた
め、自重が重く、内ケーブルであるため活荷重増加への対応ができない。
同左

2位

3位

同左

杭基礎（深礎杭）とした。
橋脚構造形式は比較検討より壁式橋脚（中空式）とし、P1 基礎は支持層より直接基礎、P2 基礎は比較検討

として、木地山・九野本線の県道付活荷重：A活荷重

桁断面のウェブをコンクリートから鋼替により生じた湛水区域に建設され雪荷重：1.0KN/m2（活荷重有）板に置き換えて、主桁構造をコンクる県道付替第 11 号橋である。

波形鋼板ウェブ PC 箱桁橋は、箱7.0KN/m2（活荷重無）3.5KN/m2（地震時）より杭基礎とした。
4 ――構造解析
構造解析においては PCBOXを用リートと鋼の合成構造にしたもので橋梁詳細設計においては、特にコある。この構造により主桁自重の軽スト縮減・工期短縮・耐震性確保・支承：ゴム支承（タイプ B）

いて平面 FRAME 解析により断面力量化や施工の省力化および耐震性環境保全に配慮した。

施工期間：6〜 11月を算出した。また、平面曲線を有すの向上が図れる。

●1

運搬長さ：8.0m

るた め S P A S E R を 用 い て 立 体

運搬重量：8.0tf

FRAME 解析によりねじりの影響を考

橋梁諸元

また、鋼板の波形構造から得られ

路線名：木地山・九野本線

るアコーディオン効果によってプレス

道路規格：第3種第 5号

トレス導入が効率的になり、外ケー

設計速度：V＝30km/h

ブル工法によって維持管理が容易か

橋長：165.0m

部に砂・礫からなる崖錐性堆積物がつ大容量緊張材の使用が可能とな

支間長：45.9 ＋72.0 ＋45.9m堆積している。支持層とみなせる地5 ――波形鋼板の検討る。この合成構造橋梁の国内実積標準幅員：5.0m

盤は、深度約 5m から最も深いとこ●1は 20 橋前後であるが、本業務では

平面線形：R＝ 140m 〜∞

ろで約 10m 以深の花崗閃緑岩（Gd）

波形鋼板の波形形状は施工実績

この構造特性について比較検討し

縦断勾配：i＝8.0 〜2.5 ％である。耐震設計上の地盤種別は、及び最近の動向から波長を 1.6mと本橋の上部構造に波形鋼板ウェブ

横断勾配：i＝4.0 〜± 2.0%

Ⅰ種地盤となる。

した（図4参照）。

PC 箱桁橋を採用した。

●2地質概要花崗閃緑岩を基盤岩とし、その上慮した。なお、雪荷重は 1.0KN/m2 と7.0KN/m2 の2ケースを考慮した。

●2波形鋼板の形状

波形鋼板の接合①波形鋼板同士の接合

1 ――橋梁計画の概要

波形鋼板同士の接合にはボルト

本橋は長井ダム建設事業の一環■図 2 −橋梁側面図

接合と溶接接合があるが、表 2 の比較検討より一面摩擦ボルト接合を採■図 3 −上部工断面図■図 4 −波形鋼板ウェブ詳細図じることが想定されが、静的照査法

は、非線形静的解析を行った後、非では地震時の挙動を十分な精度で線形動的解析により安定性の照査を表すことができないため、本設計で行った。

■表2―波形鋼板同士の接合比較
接合部タイプ

一面摩擦高力ボルト接合

突合せ溶接接合

重合せすみ肉溶接接合用した。
②床版と波形鋼板の接合

床版と波形鋼板の接合には種々

概要の接合方法が考案されているが、表3 の比較検討よりアングル接合を採用した。

実積

6 ――耐震設計

特徴

ラーメン橋の面内（橋軸）方向は、■写真 1 −完成予想図

Engineering Consultant
0 4 8 Civil
VOL.221 October 2003

■図 1 −架橋位置図

地震時に複数箇所の塑性変形が生評価

・１摩擦面による高力ボルト接 ・鋼橋で一般的に用いられてお ・フランスで主に用いられているり実積が多い。
合である
接合方法である。
・部材軸線にずれが生じるが、 ・部材軸線にずれが生じない。 ・部材軸線にずれが生じるが、波波形ウェブには軸方向力が作型ウェブには軸方向力が生じな用しないため、適用が可能といため、適用が可能となる。
なる。
・新開橋（新潟県）
・本谷橋（ＪＨ）
・中野高架橋（阪神公団・施工
・鍋田高架橋（ＪＨ）
中）・接合および添接板が不要なた ・コストは高い。
・コストは突合せ溶接より安いと・現 場 溶 接 の た め の 設 備 が 必めコストが低い。
考えられる。
要。
・高さ調整は可能。
・現場溶接のための設備が必要。
・美観は良好。
・美観が良くない。
・検査方法は外観検査のみとな・高さ調整は難しい。
る。
・高さ調整は容易。
△◎〇

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■表3―床版と波形鋼板の接合比較
接合部タイプ

鋼フランジ＋スタッド

●2

埋込み方式

鋼フランジ＋アングル

解析結果①下部構造の安定性の照査

動的解析による結果の安全性の照査は塑性回転角、断面力、および橋概要

全体の残留変位に着目して行った。

実積

特徴

評価

・鋼橋で一般的に用いられてお ・鋼フランジに孔があいたアン ・波形鋼板に孔を開け、そこに鉄筋を通し、直接コンクリーグルを溶接し、孔に鉄筋を通り実積が多い。
ト床版に埋込む接合方法。
してコンクリート床版に埋込・せん断力に対し、スタッドの・埋込まれた波形鋼板の斜めパむ接合方法
せん断強度で抵抗する。
ネル、および鋼板孔に充填さ・国内の各種基準で設計方法が ・主にアングルの支圧でせん断れたコンクリートでせん断力力に抵抗する。
規定されている。に抵抗する。
・本谷橋（ＪＨ）
・コニャック橋（フランス）
・新開橋（新潟県）
・中野高架橋下床版（阪神公団、・ドール橋（フランス）
・銀山御幸橋（秋田県）
施工中）・前谷橋（ＪＨ、施工中）
・主にフランスで用いられてい ・鋼フランジが不要でコストが・鋼橋において実積が多い。
低い。
る接合方法。
・溶 接 が 多 い た め コ ス ト が 高・ずれ止めの強度が高く、長ス ・静的耐荷力はスタッドと同等。
い。
パンでスタッドより有利とさ ・疲労に対する性状はスタット
・設計は鋼橋の規格に従って行より優れている。
れる。
われている。
・アングル、鉄筋等の溶接が多 ・下床版接合部の防錆（水）対策が必要。
いためコストは高い。
〇◎△

P1橋脚の照査結果を表4に示す。
②上部構造の安定性の照査

波型鋼板ウェブはせん断に対する抵抗はあるものの軸方向力に対してはほとんど抵抗しない構造であるため、曲げ剛性は上下のコンクリート床版のみを有効とし、せん断剛性は波型鋼板ウェブのみを有効とした。

■図 7 −上部工曲げモーメント図【橋軸方向】■図 8 −上部工曲げモーメント図【直角方向】

また、上下床版のモデル化は全断面有効剛性を用いた場合、大部分の上下床版に降伏モーメントを大きく上回る応答曲げモーメントが生じるため、降伏剛性を用いて計算を行った。
解析結果を図 7、8 に示す。上下床版に配置する鉄筋量は静的と動的解析の結果ではかなりの開きがあ間の支間中央部は桁高さが低いうえ●1

解析モデル・解析方法

解析モデルは図 5 に示すように、上部構造・下部構造を一体とした集■図 9 −施工要領図

り、特に側径間の支点付近や中央径■図 5 −解析モデル図

性低下型トリニニア（武田型）
を適用

幅員も狭いため断面耐力が小さく応し、その他の部材は線形部材とした。

答値が超過しやすい傾向にあった。

■表5―上部工工程表
H14

1 2 3 4 5
冬期工事休止期間
準 備 工

783.0 ％、下部構造 2.0 ％、基礎 10 ％と部・下部構造は梁部材、地盤の影響して固有値解析を行った。

は連成バネとしてモデル化した。
また、橋脚の非線形履歴特性は剛7 ――架設計画
上部工の架設は支間条件、桁下橋軸方向及び橋軸直角方向の固有値解析結果による主要モードを図条件から張出架設工法を採用した。
張出架設の要領を図 9に示す。

動的解析では主要な振動モードに配慮して、橋体工は 1 シーズンで連 結 する 架 設 工 程 とした（ 表 5 参いた。

照）。

■表4―動的解析結果の一覧表
橋軸方向TYPE
曲げモーメント（柱下端） KN・m 174,833.0
15,424.0
KN
せん断力（柱下端）
24,040.6KN
軸力（柱下端）
0.010
m
残留変位
0.263
m
許容残留変位
0.001065rad
最大回転角（上端）0.028754rad
許容回転角（上端）0.004244rad
最大回転角（下端）0.027455rad
許容回転角（下端）終局曲げモーメント（下端） KN・m 240,537.0
26,936.6
KN
せん断耐力（下端）単位■図 6 −主要モード図

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直角方向TYPE
235,902.4
12,432.2
19,052.3
0.017
0.263
−−
0.003847
0.023659
336,144.1
37,919.7〈参考資料〉
1）「複合橋設計施工規準」（案）、社団法人プレストレ
ストコンクリート技術協会、平成 11 年 12月2）「波形鋼板ウェブ PC 橋計画マニュアル」（案）、波形鋼板ウェブ合成構造研究会、平成 10 年 12月

1 2 3 4冬期工事休止期間

56H157891011 12H16

1 2 3 4
冬期工事休止期間

567891011 12111111作業車組立工
P
1橋 張出し仮設工
脚2B×11=22

8B×9=72
7B×11=77
6

作業車解体工

64045

側径間施工
3030

脚頭部工

8084

柱頭部工に着目できるようRayleigh 減衰を用

11 128084

また、越冬時での構造の安全性6に示す。

106060柱頭部工

中質量系の二次元骨組構造とし、上93030

脚頭部工部 材 の 減 衰 定 数 は 、上 部 構 造

611P 作業車組立工
2橋 張出し仮設工
脚1B×11=1111118B×9=72
8B×11=886

作業車解体工

640

側径間施工

4520

中央閉合部施工

3120

外ケーブル緊張工

65

橋面工653030

跡片付け工
波形ウェブPC
コンクリートウェブPC（橋体施工期間）
注）：12月〜5月は工事休止期間：波形鋼鈑ウェブPC箱桁橋：コンクリートウェブPC箱桁橋

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