技報第 30 号

2021

計画コンセプトを踏まえた神戸西航路部の橋梁形式検討
阪神高速道路(株)建設事業本部神戸建設部湾岸西伸第二建設事業所
阪神高速道路(株)建設事業本部神戸建設部技術統括課
阪神高速道路(株)建設事業本部神戸建設部技術統括課
阪神高速道路(株)技術部技術管理課

西原 知彦
小坂崇
杉山 裕樹
寺岡 正人

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要旨

大阪湾岸道路西伸部(六甲アイランド～駒栄)は，国土交通省との合併施行事業として事業化された全長 14.5kmの路線である．その内，新港・灘浜航路部と神戸西航路部には長大斜張橋が計画されている．本路線では，橋に求められる真の性能を具現化した計画コンセプトを立案し，それに基づく橋梁計画を行っている．
本稿ではポートアイランドから和田岬間に位置する神戸西航路部の長大斜張橋を対象に，計画コンセプトを踏まえた橋梁形式検討を報告する．また本橋の架橋地点には大阪湾断層帯のうち和田岬断層が存在しているため，断層の滑動によってとう曲変位が生じる可能性がある．とう曲変位については，とう曲位置，変位量，とう曲帯傾斜角などの不確定性を有しており，橋梁形式検討にあたり不確定性を考慮した影響検討についてあわせて報告する．
キーワード:計画コンセプト，1 主塔斜張橋，橋梁計画，神戸西航路部，断層変位

１．計画コンセプトの設定

はじめに2017 年に国土交通省との合併施行事業として計画コンセプトの設定にあたっては，本事業に事業化された大阪湾岸道路西伸部は全長 14.5km

求められている真の性能を明らかにするため，本のほとんどが橋梁であり，さらに 3 つの主要な航事業における外部環境および内部環境を整理した．

路を跨ぐための長大橋が計画されている．そこで，そこから導き出された本路線に求められる要件は，本事業では，先進的な取組みとして，共同事業者

以下に示す 3 つの観点にまとめられる．1 つ目は，と共同で外部環境や内部環境を踏まえ，真に求め阪神・淡路大震災の被災地であることを踏まえ，られる性能を具現化するために計画コンセプトを立案し，それを羅針盤として事業を進めていくこととした．本稿ではこの計画コンセプトを示すとともにそれに基づく橋梁計画について，ポートアイランドと和田岬の間に位置する神戸西航路部に検討対象橋梁(神戸西航路部)
六甲アイランド
和田岬

ポートアイランド

架かる長大橋（図-1）を対象に，橋梁形式を検討した結果を示す．

図-1 検討対象橋梁位置図- 48 -

我が国の震災の被災経験を活かし，将来にわたっ２．橋梁形式選定の流れてインフラの機能を発揮し続ける観点，2 つ目は，「みなと神戸」の将来構想を踏まえつつ，観光資

本事業における長大橋の橋梁形式の選定におい源としての新たな魅力づくりの観点，3 つ目は，ては，計画コンセプトを設定し，そのコンセプト世界に誇れる先進的な技術の観点である．に適合する性能と経済性を総合的に勘案し最適なこれらを踏まえ，共同事業者や有識者等と議論橋梁形式とすることを基本方針とした．具体的なを重ねた結果，図-2 に示す計画コンセプトを設

検討フローを図-3 に示す．計画コンセプトを設定した．阪神淡路大震災の被災地であり，その教定したのち，架橋条件および計画コンセプトに合訓を生かすことなどから耐災害性に関すること，致するであろう橋梁形式案から詳細な比較を行う

ユネスコのデザイン都市である神戸のシンボルと候補を選定する STEP1 と選定した橋梁形式案になる神戸らしい elegant な橋を目指すこと，将来対して，種々の課題に対する詳細な検討を行い実にわたって健全な状態を維持しやすいことの 3 つ

現性を確認した上で橋梁形式を確定する STEP2の視点を柱とした． 計画コンセプトに対する詳の 2 段階の選定を行った．

細な検討内容は参考文献 1)を参照されたい．

設定した計画コンセプトを橋梁計画に反映する

図-2 計画コンセプト- 49 -

表-1 航路条件

計画コンセプトの設定
架橋条件等の整理
航路幅
STEP1

航路⾼さ

計画コンセプトに適合する橋梁形式案の抽出300ｍ（⽔深12m）

航路⾼+59.4m

T.P.

+60.5m

試設計の実施（構造特性及び経済性の把握）
橋梁形式詳細検討案の選定（計画コンセプトへの適合性と経済性の総合評価）

STEP2

架橋条件や選定した比較案の課題に対する
詳細検討
試設計の実施（構造特性及び経済性の把握）

図-4 地質縦断図

橋梁形式の確定（計画コンセプトへの適合性と経済性の総合評価）

り，その下位に砂礫層に富み土を挟在する砂泥互

図-3 橋梁形式選定のフローの支持層には Dsc1 もしくは Dsc2 が考えられる層（Dsc1､ Dc1､Dsc2）が分布する．海上部基礎

一般的な手法は確立されていない．このため，計画コンセプトの各項目を具現化するために，橋梁計画の計画・設計においてどのような視点に配慮するかを設計の基本方針として定め，図-2 に示す橋梁形式選定において考慮する具体的項目を抽出した．これらの項目ごとに適合性を確認しながら総合評価を行うこととした．

が，Dc1 層は圧密沈下が懸念されるため，リスクを適切に評価する必要がある．さらに架橋地点には和田岬断層が交差しており 1)その影響によって地層には西側が隆起したとう曲が存在しており，これらの影響を適切に考慮する必要がある．
3-2 橋梁形式比較案の選定
神戸西航路部は航路幅の制約から最小支間長が480m となる．この支間長において計画コンセプ

３．橋梁形式詳細検討案の選定（STEP1）

トに適合すると考えられる橋梁形式案として，斜張橋を選定し，2 主塔案および 1 主塔案(和田岬3-1 神戸西航路部における架橋条件
STEP1 の前に架橋条件を整理する．本路線は第2 種第 1 級の 6 車線の道路で，設計速度は 80km/h，計画交通量は 95,400 台/日（大型車混入率 39%）で計画されている．海上部に計画されている本橋
は表-1 に示す航路条件を満たす必要がある．また，大阪湾沿岸部の地質は「大阪堆積盆地」と呼ばれ，新生代の地層群で構成された軟弱地盤地域に位置する．図-4 に神戸西航路部周辺の地質縦断図を示す．地層としては，砂および粘土の互層からなる沖積層(B､ Ac､Asc)が全域に分布してお側)の 2 案を立案した．抽出した 2 案を表-2 に示
す．2 主塔案は航路の両端部に主塔を位置させ，対して 1 主塔案は航路西側(和田岬側)にのみ主塔を位置させた案である．1 主塔斜張橋としては，世界最大規模であるが，近年の技術動向を踏まえると十分に実現可能性があると判断し，比較案に含めている．なお，トラス橋やアーチ橋は，支間長 480m と規模が大きく，耐震性や維持管理の観点から計画コンセプトへの適合性は低いと考えられるため，比較対象に選定しなかった．また，吊橋については海中部にアンカレイジの設置が必要- 50 -

表-2 橋梁形式比較案

４．詳細検討による橋梁形式の選定（STEP2）
4-1 橋梁形式比較案の再出選定における課題
前述において選定した橋梁形式比較案に対して各部材形式の検討，架橋地点を交差する和田岬断層の影響等の詳細な検討を行った．
4-2 各部材形式の検討

図-5 主塔形状

橋梁形式を比較する上での各部材形式は以下のとなり土地改変による環境影響が大きいこと，維持管理の観点などから計画コンセプトへの適合性ように設定した．

は低いと考え，比較案に選定していない．

(1) 主塔形状
図-5 に示すように計画コンセプトへの適合性抽出した 2 案について，部材形式を仮設定し試設計を行い，構造特性と経済性を把握した．計画からダイヤ型主塔を基本とした．

コンセプトにかかる主な特徴と経済性を整理した(2) 主塔材料

結果を表-2 に示す．ここで，経済性については，鋼製，鉄筋コンクリート製，鋼・コンクリート本試設計での部材形式等が仮設定であり，未確定複合構造の 3 案を比較した．斜張橋の剛性確保のの条件も多いことを勘案し，小数点 1 桁での比率点で鉄筋コンクリート製が優位と考えられたが，により整理した．

詳細な地質調査に基づく基礎も含めた全体系の検評価結果から，経済性は 1 主塔案のコストが 2討の結果，本地盤では主塔重量が基礎の規模に及主塔案の同等以下であり景観性にも優れる等，1ぼす影響が大きく，全体系の経済性の観点から鋼主塔案が優位であった．1 主塔案は 2 主塔案より製とした．

相対的に活荷重たわみが大きいという課題がある(3) 主桁形状
鋼 1 箱桁および鋼 2 箱桁の 2 案を比較した結果，ため，詳細検討においては必要な剛性を確保することに留意が必要である．今後は両案を対象によ計画コンセプトへの適合性および経済性の観点かり詳細な検討として，大阪湾断層帯のうち本橋にら鋼 1 箱桁とした．

交差する和田岬断層による橋梁への影響等を評価(4) 主塔基礎形式
計画コンセプトへの適合性および経済性の観点し，橋梁形式を選定する．

から鋼管矢板基礎とした．

- 51 -

4-3 和田岬断層の影響検討
神戸西航路部

本橋の架橋位置には大阪湾断層が分岐した和田岬断層が存在している．断層は深さ 2,000m に渡り堆積した地層にとう曲として出現しており，地約 100m

(1) 検討概要

震による断層の滑動によってとう曲変位が生じる可能性がある．そのため，とう曲変位の影響を十分に考慮した上で橋梁設計を進める必要がある．
図-6 現地調査結果によるとう曲形状

そこで既往文献調査および現地調査（音波探査およびボーリング調査）により，とう曲位置および変位量の推定を行い，それによる橋梁構造への影響を検討した．

PB-14

なお，和田岬断層のとう曲位置は図-6 に示す

PB-15 PB-16範囲に，ほぼ橋軸直角方向に存在すると推定されとう曲帯幅：約 700mており 2)，2 主塔斜張橋，1 主塔斜張橋(和田岬側)
図-7 橋梁形式候補案の追加は，とう曲上に主塔が位置することになる．そこで，1 主塔斜張橋(PI：ポートアイランド側)としボーリング調査
⾳波探査調査て主塔位置をとう曲上から遠ざける案を追加する事とした(図-7)．

とう曲変位量・とう曲幅の推定(2) 検討方法

対象橋梁の基礎形式・位置検討フローを図-8 に示す．とう曲変位量・と2次元FEM解析による基礎天端の変位量推定

う曲幅の推定は，既往の検討および本路線の事業対象橋梁の解析モデル

化以降に実施した現地調査を基に推定した 2)，3)．
とう曲変位による橋梁への影響検討

も変形量の大きい急変部は PB-15(和田岬側主塔基本ケース(傾斜角 60°・80°、とう曲変位 1.23m)（傾斜⾓60°、とう曲変位1.47m）位置)と PB-16 の間に位置した．変位量は現状のとう曲変位から断層の活動間隔を 5000 年として，不確定性（傾斜⾓、とう曲変位）の影響検討

漸増変位解析による報告対象外とう曲幅は図-6 に示す通り約 700m にわたり，最１回あたり，鉛直方向に 1.23m とし，とう曲帯傾斜角は 60°および 80°を基本ケースとした．

図-8 検討フロー

しかし，とう曲傾斜角・位置・断層の活動間隔

表-3 検討ケース

は既往調査でもばらつきがあるため，不確定性を考慮したパラメータによる検討を追加で実施した．

ケース
No.

表-3 に検討ケースを示す．とう曲帯傾斜角は水１(基本ケース)

平方向の変位量が大きくなる 45°を追加した．

2変位量は断層の活動間隔が 7000 年，14250 年に相4(基本ケース)当する変位量を追加した．とう曲帯位置は，とう5

曲急変部を各主塔直下および最大支間長の中間位6とう曲帯
傾斜⾓80°

3変位量
変位倍率

活動間隔(年/回)

変位量(m/回)

1.00

5000

1.23

1.40

7000

1.72

2.85

14250

3.50

次に 2 次元 FEM 解析により，とう曲変位から

1.00

5000

1.2360°基礎天端の変位量を推定した．表層地盤と基礎か- 52 -推定とう曲帯位置からPI側へ72.5m移動
推定とう曲帯位置からPI側へ312.5m移動
推定とう曲帯位置からPI側へ552.5m移動

81.40

7000

92.85

14250

3.50

1.00

5000

1.2310

推定とう曲帯位置

推定とう曲帯位置

7置を想定して設定した．

とう曲帯位置45°

1.72推定とう曲帯位置
推定とう曲帯位置

らなる解析モデルを作成し，上述で設定した条件(3) 検討結果でとう曲変位量を与えた．とう曲変位量を与える

一例として，検討ケース 4 のそれぞれの橋梁形

境界面は，現地調査で顕著なとう曲構造が確認可

式の結果を図-10 に示す．各部材の断面力は降伏能な層の下面とした．変位量の与え方は図-9 にする時を 100%とし，主塔の傾斜は，修復性から示すとおり，とう曲変位分布がとう曲の形状と同決まる鋼製橋脚の残留変位に対する制限値じであると仮定し，下盤側基準線からとう曲下面(1/100)を参考に検討した．全ての橋梁形式で主までの高さが最大となる位置(図中①)に設定した

桁曲げモーメントは 15%程度以下，ケーブルの張鉛直方向の変位量を与えた．

力は 10%程度以下，主塔基部の曲げモーメントはとう曲変位による橋梁への影響検討は，幾何学

2 主塔斜張橋の PI 側の主塔基部の曲げモーメント

的非線形性を考慮した3次元骨組みモデルを用いが 25%程度で最も大きかったが，弾性範囲内の変た．主塔及び橋脚の基礎の境界条件は基礎天端で形であった．支承は，せん断ひずみの地震時の制固定とし，そこに前述の2次元FEM解析で推定し限値である 250%をいずれも下回る結果であった．

た基礎天端の変位量を強制変位として静的に与え

桁遊間は，全ての橋梁形式で 1.0m 未満の減少で4)た．また，既往の調査 を参考に橋軸直角方向の変位は鉛直変位と同等の値を設定した．
図-9 変位量の与え方

図-10 とう曲変位による各部材の応答(検討ケース 4)- 53 -

あり，桁衝突には至っていない．主塔の傾斜は，4-4 橋梁形式の選定

1 主塔斜張橋(PI)が 1/1150 程度と前述の制限値

前述の検討結果や耐震性，耐風性などの検討を(1/100)を大幅に下回り，更には設計で考慮する

踏まえ，橋梁形式比較案 3 案に対して試設計を行

鋼製橋脚の施工誤差 1/1000 以下と最も小さかっい経済性の把握を行うとともに計画コンセプトへた．これらの結果より，いずれの橋梁形式においの適合性の確認を行った．結果を表-4 に示す．ても降伏応力には至らず弾性範囲内の変形で，と経済性は，2 主塔斜張橋に対する初期コストおう曲変位による上部構造への影響は，安全性に影よびライフサイクルコスト(LCC)の比率が 0.99～響を与える程度ではないと考えられる．また，と1.01 の範囲であり，比較 3 案ともほぼ同等の結果う曲変位後の修復性を考えた場合，支承の交換・となった．計画コンセプトに対する適合性は，1ケーブル張力の調整を実施することで，各部材の主塔斜張橋（PI）が最も高い結果となった．①耐

曲げモーメントと主桁の残留変位は緩和あるいは災害性では，主塔位置がとう曲帯幅の直上に位置解消できると考えられる．一方で，主塔の傾斜にしないためとう曲変位に対するリスクが相対的については残留し，復旧することは困難である．以最も小さいことを評価した．②景観性では，1 主上を踏まえると，主塔がとう曲帯位置から離れて塔斜張橋が将来の視点場からの眺望においてよりおり，主塔の傾斜が小さかった 1 主塔斜張橋(PI)

デザイン性が高く，世界に誇れる景観を創出できが全ての橋梁形式の中で最もとう曲変位後の修復ることを評価した．③維持管理性では，一般的に性が優位であると考えられる．

点検が困難な海上部の主塔，橋脚数が最も少ない

また，とう曲帯位置，変位倍率，とう曲傾斜角ことを評価した．その他の観点として，1 主塔斜のパラメータスタディによる不確定性を考慮した張橋(和田岬側)では，PI 側に隣接する海上高架検討においても，各部材は弾性範囲内の変形であ橋部の曲線区間が，斜張橋のケーブル影響範囲とり，支承のせん断ひずみは地震時の制限値内にお十分な離隔を確保できるため，線形改善による走さまり，桁衝突には至らないことを確認した．こ

行性の改善が可能な評価された．

れらの詳細な検討は参考文献 3)を参照されたい．

以上より，計画コンセプトの適合性が高い 1 主表-4 橋梁形式比較案の計画コンセプトへの適合性と経済性の比較- 54 -

塔斜張橋の 2 案に対して，平面線形の改善が可能

謝辞：本検討にあたっては，大阪湾岸道路西伸部な和田岬側と，とう曲のリスクが小さいポートア技術検討委員会（委員長：城西大学藤野陽三学長）

イランド側を比較衡量した結果，とう曲リスクをの委員の方々，並びに共同事業者である国土交通

相対的に最も小さくできる第 2 案の 1 主塔斜張橋省の方々に貴重なご意見をいただいた．また，本（PI）を橋梁形式として選定した．

稿の検討にあたっては株式会社長大に尽力いただいた．ここに記して感謝の意を表する．

５．まとめ

参考文献

本稿では大阪湾岸道路西伸部の神戸西航路部の長大橋を対象に計画コンセプトに基づく橋梁形式の選定に対する一連の検討結果を示した．本検討の内容は，大阪湾岸道路西伸部技術検討委員会において 2019 年 12 月に中間とりまとめ（Ⅱ）として公表された 5)．今後は選定した世界最大規模の支間長を有する 1 主塔斜張橋に対して，耐震検討や耐風検討，景観検討などの詳細検討を行い，計画コンセプトにより適合した橋梁の実現に取り組

1) 杉山ほか：計画コンセプトと新港・灘浜航路部の橋梁計画，阪神高速道路技報第 30 号，2021
2) 安積ほか：大阪湾岸道路西伸部の橋梁設計において考慮する断層変位量の検討，土木学会 76 回年次学術講演会，2021.9.
3) 西村ほか：大阪湾岸道路西伸部の長大斜張橋(神戸西航路部)に対する不確定性を考慮したとう曲変位の影
響検討，第 24 回橋梁等の耐震設計シンポジウム，2021.7.
4) 片岡正次郎・日下部毅明：内陸地震の規模・タイプと地表地震断層の特性との関係，土木学会論文集，
No.801/Ⅰ-73，21-32，2005.10.
5) https://hanshin-exp.co.jp/company/files/191210_press.pdf，2019.12.

んでいく予定である．

BRIDGE TYPE STUDY FOR THE KOBE-NISHI SEA ROUTEBASED ON THE PLANNING CONCEPTTomohiko NISHIHARA, Takashi KOSAKA, Hiroki SUGIYAMA and Masato
TERAOKAA long cable-stayed bridge is planned for the west extension of the Osaka Wangan Expressway. For thisProject, a planning concept that embodies the true performance required of bridges has been formulated.
This paper reports a study on the bridge type which was carried out based on the planning concept for thelong cable-stayed bridge to be constructed between Port Island and Wadamisaki over the Kobe Nishi SeaRoute. The bridge is located on the Wadamisaki Fault in the Osaka Bay Fault Zone, which may cause
flexural displacement due to fault slip with many uncertain factors. The study on the flexural displacement
considering the uncertainty is also reported.

西原 知彦

阪神高速道路株式会社
建設事業本部 神戸建設部
湾岸西伸第二建設事業所
Tomohiko NISHIHARA

小坂崇

阪神高速道路株式会社
建設事業本部 神戸建設部
技術統括課
Takashi KOSAKA- 55 -

杉山 裕樹

寺岡 正人

阪神高速道路株式会社
建設事業本部 神戸建設部
技術統括課
Hiroki SUGIYAMA

阪神高速道路株式会社
技術部
技術管理課
Masato TERAOKA