技報第 26 号

2013

守口ジャンクションにおける柱と基礎のソケット接合形式橋脚の設計・施工
阪神高速道路(株)建設事業本部大阪建設部守口ジャンクション建設事務所
阪神高速道路(株)建設事業本部大阪建設部守口ジャンクション建設事務所
阪神高速道路(株)建設事業本部建設技術課

岡﨑 展也
山名 宗之
小坂崇

………………………………………………………………………………
要

旨守口ジャンクション連絡路Ａにおける，12 号守口線と新設連絡路が接続する区間(守口線−AP3 橋脚間)は，維持管理面，走行性向上の観点から縦目地は設けず，床版連結を行い，既設橋脚と同一断面で基礎の配置を計画している．しかし，AP3 橋脚については，地下埋設物や交差点道路により構造寸法に制約を受けるため，基礎をケーソンとし，橋脚を鋼構造とした上でケーソンとの接合部に従来のアンカーフレーム形式ではなく，ソケット接合形式(ケーソン基礎頂版部に設置した鋼管(ソケット鋼管)の中に，鋼製柱を挿入し，その隙間にコンクリートを充填し結合する形式)を採用することによりケーソン径を縮小している．本論文では，鉄道構造物では採用実績があるが，道路橋での採用実績は少なく,高速道路施工として初めての採用となる「柱と梁のソケット接合形式橋脚」の設計・施工についてまとめるものである．
キーワード:ソケット接合形式，鋼製橋脚，オープンケーソン

はじめに
守口ジャンクションは，阪神高速 12 号守口線と近畿自動車道を相互に接続するジャンクションである（図−1）．本ジャンクションの整備により，高速自動車国道と都市高速道路の連絡を強化し，都心部に集中する交通の分散を図るとともに，事故・災害時の代替路線となって道路網の信頼性を高め，更に一般道路を介して両道路を乗り継ぐ交通が周辺に与える影響を解消し，乗り継ぎ交通の時間短縮を図るものとなっている．なお，ジャンクションの整備は，ONランプ方式とし，12 号守口線へ流入する連絡図−1 守口ＪＣＴ位置図
1

路（連絡路 B，連絡路 C）は阪神高速施行，近畿道へ流入する連絡路（連絡路 A，連絡路 D）は NEXCO 西日本施行としている(図−2)．
ただし，それぞれの既設構造物の改築を伴うもの（すり付け部）や共用橋脚の施工

AP3については，事業を円滑に進めるべく阪神高速−NEXCO 西
日本の 2 者間において調査設計・工事に関する受委託協定を締結している．本稿で取り扱う AP3 橋脚については，

図−2 守口ＪＣＴ計画図

NEXCO 西日本施行箇所であるが，12 号守口線拡幅部に該当するため，阪神高

守口ジャンクション連絡路Ａにおける，12号守速が受託し設計・施工を行っている箇所である．

口線と新設連絡路が接続する区間(守口線−AP3間)は，維持管理面，走行性向上の観点から縦目地は設けず，床版連結を行い，既設橋脚と同一断1．ＡＰ3 橋脚面での基礎を配置計画している(図−3)1)．

正面 図
正 面 図
(BP5-BP6)(BP5-BP6)31127▽ 3.740

Co33033303▽ 2.003

1803

13800

8300

Co(2900)(500)(2900)

12559

(500)

▽1.682▽1.682▽ 0.700▽-0.818▽-0.8181200

3000

300 1200

5400
3000

300

1000 1000

CoAs▽ 0.700

L=61001000 1000
6300

As13800

12559

6300 8300

FH=Co5400

1200

DL=0.000

DL=0.000

200

As Co

As Co

2000
2000 1519
1519

2000

3900

▽ 3.740
CoAs

3882
3882

守.308 (NO.0+18.90)
守.308(NO.0+18.90)
GH=3.78GH=3.78
FH=6232

6232

CoAs

▽ 2.003

0〜486
0〜486500

守.308

環状コンクリート

環状コンクリート▽9.983▽9.983 ▽9.980▽9.980300
20002500
500
200 2500
300

守.308

2100

3900

TP+11.772
TP+11.772

1598

1755

1755

1723

1600

1935

1935

▽9.986▽9.986▽9.985▽9.9852548
2548

10.003▽ ▽10.003

ソケット鋼管φ=4000
ソケット鋼管φ=4000
L=6100DL=0.000

DL=0.000

TP+11.836
TP+11.825
TP+11.836
BCL TP+11.825
BCL
TP+11.866
TP+11.866

1616

26002600 803 803
200〜6591600
200〜6592100

TP+11.784

TP+11.784

2620

1598

4565

4565
AsAs

2415 2415

CLCL

2620

13784

407

407

2620

13784

TP+11.897
TP+11.897▽9.994▽9.994梁連結
梁連結6500

6500▽ 3.768

TP+11.897
TP+11.897

2620▽9.982▽9.982▽ 10.006▽ 10.006▽ 10.005▽ 10.005▽ 3.7689471▽10.001▽10.001

1000
500

1000
500

▽ 10.003▽ 10.003

1723

1690

1690

TP+11.730
11266
TP+11.730
TP+11.727
TP+11.727
TP+11.758
ACL ACL
TP+11.686
TP+11.758
TP+11.686
充填コンクリート
充填コンクリート

4457

4457

15425

15425

9471

1803

9167
9167
11266

1842

2038

11884

11884

1018

1842

2038

1018

1881

2038

13876

1881

TP+11.696

11502

13876

3000
3000

TP+11.696

2038

31127

11502

3284

2540
2540

401

3754
3754

3284
401

300
1200

300
場所打ち杭φ1200

ケーソン基礎φ4000
L=22000

L=30000 , n=6本

場所打ち杭φ1200

ケーソン基礎φ4000
L=22000

AP3【新設】
AP3
AP3【新設】
AP3

L=30000 , n=6本
守P308(P164)

守 P308【既設部】
守P308(P164)
守 P308【既設部】
図−3 AP3 橋脚構造一般図
図−3 AP3 橋脚構造一般図
2BP6BP6BP6【新設】BP6【新設】

しかし，AP3橋脚については，既設橋脚と同一

鋼製柱外側に孔あき鋼板ジベル(以下，PBLと記断面に基礎を配置した場合，地下埋設物(庭窪浄述)を設け，鋼製柱と鋼管の間にコンクリートを水場の取水管や用水路)や交差点道路に干渉し，充填し定着)を採用することによりケーソン径を構造寸法に制約を受けることとなる(図−4)．

縮小する案について，これまでの橋脚基礎形式と比較した結果(表−1)，近傍交差点への影響を少なくでき，最も経済的であることから，AP3橋脚基礎形式にソケット接合形式橋脚を採用した．

2．鋼管ソケット接合形式概要
鋼管ソケット接合は，鋼製橋脚を柱状体基礎(ケーソン，ＰＣウェル等)の上部に設置した鋼管(以下，ソケット鋼管と記述)の中に差し込み，その隙間にコンクリートを充填し(以下，環状図−4 AP3 橋脚付近平面図コンクリートと記述)結合するもので，従来のそこで，基礎をケーソンとし，橋脚を鋼構造と一般的な接合で用いられるフーチング・アンカーした上でケーソンとの接合部に従来のアンカーフフレームを省略することにより，基礎構造及び作レームではなく，ソケット接合形式(ケーソン頂業占有帯の縮小と工期の短縮等が期待できる構造

版上に受け用鋼管を用意し，鋼製柱を挿入する．

表−1 AP3 橋脚基礎形式比較
①案
①案
従来方式
従来方式
(RC橋脚+ケーソン基礎)(RC橋脚+ケーソン基礎)

②案
②案
従来方式
従来方式
【組杭案】
【組杭案】

近接埋設物
近接埋設物

③案
③案
採用案
採用案
【ソケット接合形式橋脚】【ソケット接合形式橋脚】

近接埋設物
近接埋設物

概要図
概要図
近接埋設物
近接埋設物

近接埋設物
近接埋設物

近接埋設物
近接埋設物

鋼製柱
鋼製柱
(孔あき鋼板ジベル)(孔空き鋼板リブ)
ケーソン基礎
ケーソン基礎(杭径4m)(杭径4 m)

橋
橋 脚脚ＲＣ柱ＲＣ柱ＲＣ柱ＲＣ柱基基 礎
礎

ケーソン基礎
ケーソン基礎(杭径5m)(杭径5 m)

場所打ち杭基礎
場所打ち杭基礎(組杭m×2本)(組杭 杭径3杭径3m×2本)

近接埋設物
近接埋設物

移設アリ
移設アリ
(移設後、ケーソン基礎施工)

移設ナシ
移設ナシ
(埋設管の管理が難しい)

移設ナシ
移設ナシ

交通影響

交通影響中
(③案より規制範囲が少し大きい)

交通影響大(杭本数が多く規制範囲が大きい)(杭本数が多く規制範囲が大きい)

交通影響小
交通影響小

工期

約12ヶ月

約4.1ヶ月

約7.5ヶ月経済性
経済性(数値は( 数値は②案比)③案比)

約 2.3 倍約 1.5 倍1.0 倍

3アンカー部の規定に基づき，小坂高架橋の設計手法を参考にし，次のとおり設定している．
① 常時およびレベル 1 地震時に対して耐震性能1(発生する応力が許容応力度以下)を確保する．(道示Ⅴ2.2(4))② レベル 2 地震動に対して塑性変形を生じさせない．(道示Ⅴ11.1(3))③ 鋼製橋脚の水平耐力と同等以上の耐力を有する．(道示Ⅴ11.4)
また，設計での想定を超える外力(レベル 2 地震動以上)が作用した場合にも，鋼製橋脚基部の塑性化により終局に至る破壊モードとなるよう，各部材の有する耐力の大小関係を『鋼製橋脚＜基図−5 鋼管ソケット接合

礎(ケーソン部)＜鋼管ソケット接合部』としていである(図−5)．

る．

この接合方式は，鉄道関連の構造物では標準的上記の要求性能を満足させるために，接合部のな接合法として多くの採用実績があるが，道路橋設計として，次の 2 条件を満たすように設計してでの採用実績は少なく，道路橋大規模構造物でのいる．

採用は，国土交通省四国地方整備局施行の小坂高① 接合部の設計曲げ耐力が，橋脚基部(コンクリ

架橋での実績2)があるのみであり，守口ジャンクート充填鋼製橋脚)の終局曲げ耐力の 1.4 倍ションAP3橋脚で２例目となっている．

(安全率)を上回ること 4)．
② 接合部の設計曲げ耐力が，基礎(オープンケー

3．鋼管ソケット接合形式橋脚の設計概要

ソン)の終局曲げ耐力を上回ること．
ここで，鋼管ソケット接合の設計曲げ耐力は，3-1 鋼管ソケット接合形式の設計

鉄道構造物等設計標準・同解説 4) の耐力評価式

鋼管ソケット接合部は，鋼製橋脚と基礎とを連(以下，鉄標式と記述)により算出している．接合結する構造であり，その要求性能は，道路橋示方部の耐荷モデルを図−6 に，鉄標式を以下に示す．

書・同解説(以下，道示と記述)Ｖ耐震設計編 3)の鉄標式では，鋼管ソケット接合の耐荷機構とし柱差込部の力の釣り合い

杭部の力の釣り合い

図−6 鉄標式による鋼管ソケット接合の耐荷モデル 4)4

て，鋼製橋脚とソケット鋼管との間に発生する支PBL の設計は，ずれ止め耐力が橋脚基部の終局圧力の偶力と，鋼製橋脚とコンクリート間に発生曲げ耐力を上回ることとしている．PBL によるずする摩擦力の偶力により，鋼製橋脚に作用する曲れ止めの耐荷モデルを図−7 に，耐力評価式を以げモーメントおよびせん断力に抵抗するものと仮下に示す.

定している．図−6に示されている釣り合いモーメントについて解くことで，接合部の曲げ耐力( M ut )を次式で与えている．
2
2 2
L5 P  2Q d  LPM ut  T   P  Q   p 

32P

Q
32 P  Q 

ここに，M ut ：鉄標式による鋼管ソケット接合部の曲げ耐力
T：鋼製橋脚に作用する摩擦力の合力の最大値

P：鋼製橋脚に作用する支圧力の合力の最大値

Q：曲げ耐力時の作用せん断力

d：鋼製橋脚の外径L：柱の差込み長

図−7 PBL の耐荷モデル
M bl nm  Pu bl  hr  cosq rii 1

ここに，M bl ：PBLのずれ止め耐力

なお，柱の差し込み長さは， L (差込み長)≧Pu bl ：PBLの孔１個のせん断耐力

1.5 d (鋼製橋脚外径)とする 4)．
また，鋼製橋脚とコンクリート間の摩擦力の合m：ジベル１本あたりの孔個数力の最大値 T ，および支圧力の合力の最大値 P

hr：鋼製橋脚断面中心から孔中心までの距離

qr：PBLの取付け角度は，それぞれ以下の式で表される．

なお，PBLのせん断耐力は，「鋼・コンクリートpPQpT  c   d Ｌ (P  Q)  tanφ42P  Q 2 2複合橋脚設計手引き」7)に従い算出している．
ソケット鋼管の外径は，ケーソン基礎と同径とP  Vs  Vc

し，板厚は，終局耐力の照査で決定している．また，腐食代として 1mm を考慮している．

ここに，

c：粘着力(平鋼管の場合， c ＝0.7Ｎ/mm2)
3-2 構造概要

φ ：摩擦角(平鋼管の場合，φ ＝20°)以上から，決まった AP3 橋脚接合部の構造図を

Vs ：ソケット鋼管が負担するせん断力

図−8 に示す．

Vc ：環状コンクリートが負担するせん断力

ソケット鋼管外径 D =4,000mm，鋼製橋脚外径
なお，本 AP3 橋脚では，実験 5)，6)で耐力向上

d =1,600mm であり，両者の比 D / d ＝2.5 となっの効果が示されているソケット鋼管内面にずれ止た．これは，実験 5)，6)等で終局強度を推定できめ用の鉄筋(D13)を採用し，更に施工実績 2)もあると確認された D / d =1.47〜3 の範囲に入っておる PBL を差し込み部の橋脚外面に設置する構造をり，今回の AP3 橋脚にソケット接合形式を採用で採用し，より安全性の高い構造としている．

きるものとなった．
5A-A
鋼製橋脚
鋼製橋脚
PBL
PBL

6-φ40孔PBL詳細図S1S1 D13D1380

8ソケット鋼管32

コンクリートケーソン

16 33
16150
150

300
300

8

ずれ止め部詳細図

32320
320

80

2260

σck=30N/㎜2
σck=30N/㎜2

29
29

φ

ずれ止め部詳細図
頂版コンクリート頂版コンクリート

φ1542
φ1542
φ1600
φ1600

60
1015x140=2100

環状コンクリート
環状コンクリート

28x150=4200
28x150=4200
4400
4400

50
5080
80

2929
320
320

100 140 80

PBL

030

2400
2400
2260
2260
15x140=2100
15x140=2100

2400
2400
4500(t=33mm4500(t=33mm SM490Y)
SM490Y)
200200φ5050

450-200 450-200

909080
80

100
100

4
4 50-200
50-200

7.5°

1700
1700

03080

1700
1700
1600(t=9mm1600(t=9mmSM400)
SM400)

320

埋戻し時切断埋戻し時切断

2000
2000

6100
6100

30°

8000
8000

ソケット鋼管
ソケット鋼管

ずれ止め
ずれ止め

4-FB
4-FB 32x16x2877
32x16x2877 (SS400)(SS400)

ずれ止めリング

ずれ止めリング

4-FB 4-FB
32x16x2877(SS400)32x16x2877(SS400)

図−8 鋼管ソケット接合部詳細図

4．鋼管ソケット接合形式橋脚の施工概要

円)をケーソン上に油圧クレーンで設置した．
その際，溶接後も真円を確保できるように，歪鋼管ソケット接合形式橋脚の施工概要を図−9，防止材(PL16t×150×600(SS400))を現場溶接に

写真−1〜12に示す．て設置し，ソケット鋼管(1/4円)の間を各々溶【STEP1】オープンケーソンの最終ロットを圧入接した（図−10，11）．ケーソンとソケット鋼した後，工場にてソケット鋼管内側にずれ止め管をコンクリートで一体化させ，オープンケー鉄筋(D-13 SS400)を溶接したソケット鋼管(1/4ソンの施工同様に所定の深さまで圧入掘削した．

STEP1

STEP2

① ケ ーソン圧入完了② ソ ケット鋼管設置③ ソ ケット鋼管圧入掘削

STEP3④ 底版 コンクリート打設⑤ 頂版 コンクリート打設⑥ 鋼製 橋脚設置⑦ 環 状コンクリート打設⑧ 中 詰めコンクリート打設⑨ 根 巻きコンクリート打設⑩ ソ ケット鋼管仮壁部撤去⑪ 埋 戻し油 圧 ジャッキ
中 詰 め コ ン ク リ ー ト
鋼 製 橋 脚

鋼製橋脚

根 巻 き コ ン ク リ ー ト
仮 壁 部 撤 去

ソケ ット鋼 管
環 状 コ ン ク リー ト
頂 版 コンクリート

クラム シェル バ ケット図−9 鋼管ソケット接合形式橋脚の施工ステップ概要
6

写真-1 ソケット鋼管工場検査

写真-2 ソケット鋼管現地搬入

写真-3 ソケット鋼管据付

写真-4 ソケット鋼管歪み防止材

写真-5 ソケット鋼管据付

写真-6 ソケット鋼管圧入

写真-7 鋼製橋脚架設

写真-8 ソケット鋼管内面

写真-9 環状ｺﾝｸﾘｰﾄ打設完了

写真-10 根巻きｺﾝｸﾘｰﾄ打設

写真-11 仮壁撤去

写真-12 鋼製梁架設
現地溶接部

歪防止材
（PL16ｔ×150×600）

図-11 ソケット鋼管歪み防止材【STEP2】ケーソンの底版コンクリート，頂版コ【STEP2】ケーソンの底版コンクリート，頂版コンクリートを施工し，頂版コンクリート上に鋼製

図-10 ソケット鋼管施工概要【STEP2】ケーソンの底版コンクリート，頂ンクリートを施工し，頂版コンクリート上に鋼橋脚を設置した．なお，高さ調整は，ライナープ製橋脚を設置した．なお，高さ調整は，ライナレートで行った．鋼製橋脚とソケット鋼管の位
7置設定は，鋼製橋脚を吊り下げた状態で，鋼材日数も下部工事全体で１ヶ月程度は短縮でき，６により溶接仮留を行い，位置決めした．

ヶ月程度で完成できた．これらの工程短縮及びア【STEP3】鋼製橋脚の位置が確定した後，鋼製ンカーフレーム自体の省略等により工費縮減が期

橋脚とソケット鋼管の隙間を充填する環状コン待できるものとなっている．既往の実験5)，6)で確クリートの打込みを行い，ケーソン基礎と橋脚認された「ソケット鋼管外径」と「鋼製橋脚外径」を一体化させた．その後，中詰めコンクリート， の比率の範囲内であれば，今後も適用が効果的な根巻きコンクリートの打設を行い，通常のケー構造であると考えられる．

ソン基礎同様に，基礎上部の仮壁部の鋼管(t=9mm部分)撤去を行い，埋戻しを行った．

参考文献

5．まとめ
守口ジャンクションAP3橋脚において，地下埋設物や交差点道路により構造寸法に制約を受けるため，基礎をケーソンとし，橋脚を鋼構造とした
上でケーソンとの接合部に高速道路としては初めての「ソケット接合形式」を採用したことにより，構造寸法を小さく抑えることができた．
ソケット鋼管自体の施工では，現場溶接による歪み防止を考慮した施工の必要が出た反面，通常のアンカーフレーム施工が無くなり，更に基礎上部の複雑な鉄筋の中でのアンカーフレーム設置作
業等が無くなった分，施工面は簡素化され，施工

1)藤林健二，小坂 崇，佐々木一則： 守口ジャンクショ
ンの構造概要，阪神高速道路第 42 回技術研究発表
会論文集，2010.
2)社団法人 日本橋梁建設協会 技術委員会 架設小委
員会： 交差点急速立体化施工法−クイックブリッ
ジ工法 小坂高架橋の施工−，橋梁技術発表会平成20 年度発表会，2008.
3)社団法人 日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅴ耐震設計編，2002 年 3 月
4) 鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等設計標準・同解説
鋼とコンクリートの複合構造物，2002 年 12 月.
5)野澤伸一郎，木下雅敬，築嶋大輔，石橋忠良，：ずれ止めを用いたコンクリート充填鋼管ソケット接合部の耐力評価，土木学会論文集，№634/Ⅴ-45，pp.7189，1999.11
6) 高嶋 豊，蒲原武志，佐々木保隆，小田章治，吉川信
男：孔あき鋼板リブ付き鋼管ソケット接合の耐力評価式の提案，土木学会 構造工学論文集 Vol.54A，pp.798-806，2008 年 3 月
7) 阪神高速道路㈱：鋼・コンクリート複合橋脚設計手引
き，2008 年 6 月

DESIGN AND CONSTRUCTION OF SOCKET CONNECTION
BETWEEN A STEEL PIER AND FOUNDATION IN MORIGUCHI JUNCTION
Nobuya OKAZAKI, Muneyuki YAMANA and Takashi KOSAKAIn the construction of links at Moriguchi Junction between the Hanshin and Kinki Expressways, aconnected slab system has been adopted for the connection of a new link on pier AP3 to the existing
Moriguchi Route (#12) to eliminate longitudinal joints for increased ease of maintenance and driving
comfort, with the foundation located on the same cross-section with the existing pier. Due to structuraland dimensional restrictions from underground installations and surface road intersections, pier AP3 wasdesigned to have caisson foundation connected via steel socket for the benefit of a smaller caisson
diameter compared to conventional anchor frame system. The socket connection system is a method toconnect a bridge pier to the foundation by inserting a steel pier column into a steel socket pipe which isfixed to the top plate of caisson foundation and placing concrete in the gap between the column and thesocket pipe. This type of connection has had applications to railway structures, but none to expressway
structures before. This paper describes the design of the socket connection and its construction as the first
application to an expressway.

8岡﨑 展也

阪神高速道路株式会社
大阪建設部 守口JCT建設事務所
Nobuya Okazaki

山名 宗之

阪神高速道路株式会社
大阪建設部 守口JCT建設事務所
Muneyuki Yamana

9小坂 崇

阪神高速道路株式会社
建設事業本部 建設技術課
Takashi Kosaka