報 告技術提案における新技術の評価方法に関する報告
Evaluation Method for New Technology Proposed

保呂秀次＊ 1

Hidetsugu HORO久保圭吾＊ 2

Keigo KUBO

奥村恭司＊ 3

Kyoji OKUMURASummary
In recent years, use of steel-concrete composite slabs has increased. However, in Specification For Highway Brides ⅡSteel Brides , the specifications of design techniques and structural detail items for slab types are not clearly stipulated.
Therefore, it is necessary to confirm whether a slab type satisfies the required performance standards stipulated in theinstructions and description. This paper reports the performance standards required for QS slabs.
キーワード：要求性能、疲労耐久性、維持管理、合成床版

１．はじめに近年、技術提案型の契約方法の導入により、工費や工

２．新技術の内容（1）鋼コンクリート合成床版の採用（QS Slab）期が縮減できる合理的な「新技術」が採用されるケース

鋼・コンクリート合成床版（以下、合成床版という）が増えてきている。これは平成 14 年３月に改訂されたは一般的に、以下のような特徴を有している。

道路橋示方書・同解説（以下、道示という）が性能照査① 鋼とコンクリートとの合成作用により、RC 床版と型設計法となったため、新技術が採用されやすい環境に比較して剛性が高く、耐荷力を減ずることなく床版なったことが大きい。しかし、その新技術が性能を満足厚を薄くできる。

しているかどうかをどのような検証方法、判断基準で評②価されるべきなのかについては、規定の範囲だけでは明③ 底鋼板は軽量のプレファブ部材で、コンクリート打確でない場合が多く、性能規定の実効性を上げるための設時の型枠、支保工として十分な剛性を有する。

大きな課題となっている。
また、新技術の設計において、定性的な性能要求のみ④同様に、耐久性が向上する。

架設が容易で、足場を省略できる。

⑤ コンクリート打設時の型枠・支保工が不要なため、ではなく、具体的にどういった外力や作用に対して、ど現場作業の省力化および工期短縮が図れる。の程度の確からしさで、橋がどのような状態になるかを合成床版は、底鋼板とコンクリートとのずれ止めの種考える必要があり、このような高度な技術的判断は、従類より分類されるが、QS Slab は、主鉄筋方向にはコン来の見なし規定のようにすべての技術者が画一的に行えるものではない場合が多い。
本稿は、亀泉高架橋工事技術評価検討委員会（以下、技術評価委員会という）で評価された提案書をもとに、性能検証における観点や考え方について報告する。

図− 1 QS Slab の概念図
＊1＊2㈱宮地鐵工所 技術本部設計部設計グループ㈱宮地鐵工所 技術本部設計部技術開発グループ課長代理

26＊3㈱宮地鐵工所 技術本部設計部次長

宮地技報 No.23

３．新技術の評価
クリート内に埋め込んだ形鋼リブに設ける孔、配力筋方向には適当な間隔に配置した形鋼リブをずれ止めとして新技術の評価にあたっては、道示で規定される要求性いる。本床版の概念図を、図−１に示す。なお、QS能を基本として技術検証を行うが、技術提案の内容と、Slab は、他の合成床版と同様の特徴に加え、主鉄筋方向道示で規定される要求性能との関係を明確にする必要がに T 形断面の形鋼をリブとして配置していることから、ある。このため、今回提案した新技術の内容と、道示の床版上面側に大きな引張応力が作用する、張出長が長い規定を照らし合わせ、道示に規定のない項目を整理する床版構造への適用が可能である。

（表−１）。これより、以下にそれぞれの項目に対する検証事例を示す。

（2）対傾構・横桁の省略
合成床版は高い剛性を有することから、橋梁構造の合（1）基本構造と異なる場合理化のため、従来の鈑桁橋と比較すると主桁本数を減ら

従来の多主桁形式では、対傾構、横構により橋の立体し、対傾構・横桁を合理化した構造とした。図−２に、的機能が確保されているが、技術提案では、横構を省略

この構造図を示す。

し、横桁も簡略化した構造としている。このため、橋の立体的機能が確保されているか検証する必要がある。
橋の立体的機能に関しては、全体横倒れ座屈に対する安全性や、橋の断面形状の保持、橋の剛性の確保、横荷重の支承への円滑な伝達等が挙げられる。ここでは橋の全体剛性の確保と横荷重に対するねじり抵抗機能に対する検証事例を示す。
１）橋の剛性の確保
垂直補剛材の剛性を考慮した主桁と、横桁で形成され図−２ 構造図

るπ型断面として剛度照査することで、必要な断面剛性を確保する。橋の断面計算をする上で、横桁位置は圧縮
表−１ 新技術提案の内容と道示の規定との関係

技術提案における新技術の評価方法に関する報告27

フランジの固定点として考えており、簡略化した横桁に対しては、設計曲げモーメント式の適用を照査する必要は、圧縮フランジの横座屈防止に必要な剛性を確保するがある。設計曲げモーメント式は、道示の他に土木学会必要がある。なお、照査にあたっては「鋼道路橋設計便の鋼構造物設計指針 Part B でも設定されているが、いず覧れも床版を等方性版として扱った式となっている。この第５章」のポニートラスにおけるＵ型フレームの照査方法を用いる。
２）横荷重に対するねじり抵抗機能の確保
横荷重に対しては、通常、横構により支承に荷重伝達ため、これらを準用するにあたり、床版の異方性度の確認が必要である。
１）異方性度の確認されるが、技術提案では、これを省略する構造としてい異方性度の確認は、橋軸方向と橋軸直角方向それぞれる。そのため、この構造が水平荷重（風、地震等）に対の剛性を算出し、この剛比を、RC 床版のものと比較しし、十分な荷重伝達機能を有するかの検証を行う。

た。技術評価委員会においては、RC 床版 0.608 に対し横荷重に対しては床版が抵抗し、横荷重により生じるねじりモーメントに対しては床版を含む構造全体で抵抗QS Slab では 0.976 であり、QS Slab は等方性版と判断できることを確認した。

するものと考えられる。したがって、ねじりモーメント２）設計曲げモーメント

Ｔは、Ｉ断面からなる２主桁橋の支間中央に作用するも道示や、土木学会の鋼構造物設計指針 Part B による支間部設計曲げモーメントは、相対する２辺で単純支持さのと考える。
この場合、各主桁はねじり剛性がほとんど無いため、単独では大きなねじり変形を生じるが、２本の主桁が十れた等方性無限単純版を対象に、衝撃を考慮したＴ荷重により求められている。

分なせん断剛性を持つ横桁で連結されていれば、２本のこのときの曲げモーメントの余裕量は、道示、土木学主桁は一体となった断面としてねじりに抵抗すると考え会とも床版支間６ m まではでは 10 〜 20 ％、６ m を超えることができる。つまり、作用するねじりモーメントはる範囲では設計曲げモーメントを生じさせる荷重配置の鉛直力からなる 1 対の偶力に変換され、主桁の曲げ剛性再現確率が小さくなることから、支間長が大きくなるにによって抵抗するものとして照査することになる。よっ従って 10 ％から低減している。このため、実際に作用て、図−３に示すように、橋全体の構造系を一部材とみなした場合のそりねじり応力度に相当する鉛直力は、P ＝± T/ａとなる。

図−４ 解析モデル

図− 3 水平荷重の荷重伝達機構（2）耐力式の前提条件が異なる場合
道示における床版支間は、ＲＣ床版で４ m、ＰＣ床版で６ m に制限されており、この範囲を超える床版支間に

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図−５ 曲げモーメント比較

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する曲げモーメントを、図−４に示すモデルによるＦＥ

２）ヤング係数の設定

Ｍ解析により、衝撃係数と再現確立を乗じた載荷により合成床版に対するヤング係数が道示に規定されていな求めることとする。このときの解析結果を、道示式と土いため、輪荷重走行試験における QS Slab のたわみ性状

木学会式による計算結果とともに示したものが、図−５と、ＦＥＭ解析結果を比較し、応力的検証におけるヤンである。これより、ＦＥＭ解析結果は、道示式、土木学グ係数比を確認する。

会式より小さい値となっていることから、道示の適用外

輪荷重走行試験より求められた試験結果と解析結果のである床版支間６ m を超える範囲では、適切な余裕量を比較（図−８）によれば、実測値と最も近いのが Case-

考慮すれば土木学会式も適用できることが言える。

３（コンクリート全断面有効、ヤング係数比ｎ＝ 10）となっている。試験では供試体の切断面でもひび割れが観（3）断面力式の前提条件が異なる場合察されていないため、コンクリートは試験終了まで全断

１）平面保持の保証面有効として挙動したと考えられる。したがって、鋼と合成床版は合成後の死荷重および活荷重断面力に対しコンクリートのヤング係数比は、ｎ＝ 10 が妥当であるて、鋼とコンクリートが一体化して挙動すると考えておと考える。

り、床版の断面内での維ひずみが図−６に示すように、平面保持されている必要がある。このため、輪荷重走行試験における断面内のひずみを計測し直線分布することを検証する。

図−８ たわみ分布図（4）非合成桁における床版と主桁の合成作用
図−６ ひずみ分布図

非合成桁として設計する場合も床版と鋼桁との連結は輪荷重走行試験における断面内ひずみ分布の計測結果

スタッドを用いた構造を採用しており、供用荷重レベルを図−７に示す。これより、試験値は試験終了まで直線の挙動は合成桁に近いと考えられる。したがって、非合分布が保たれており、平面保持が満足されていることが成桁の場合であっても連続桁の中間支点部は、合成桁と確認された。なお、P ＝ 10 tf 載荷時における引張側コンして床版コンクリートのひび割れ照査を行うことが望ま

クリート断面を無視した断面計算（RC 断面）、ならびにしい。合成桁としては、以下の項目を適用し検討するもコンクリート全断面有効とした計算値との比較によれのとする。

ば、試験でのひずみは計算値に比べて小さく、ほぼ全断① 許容応力度は、道示・同解説 Ⅱ鋼橋編 11. 2. 5 によ面有効として挙動していることがわかる。

るものとする。
② 主桁作用におけるコンクリートのクリープ、乾燥収縮、および温度差の影響は、これを考慮しないものとする。
③ 主桁作用に対する底鋼板の有効断面は、継手の設計に応じて適切に評価するものとする。
（5）疲労照査規定のない構造を採用する場合
照査規定のない鋼コンクリート合成床版の疲労耐久性

図−７ ひずみ分布の照査を行う場合がある。このとき材料耐久性能が満足されているかを評価する必要がある。性能評価の方法、技術提案における新技術の評価方法に関する報告29

考え方は以下の項目が考えられる。
① 版としての耐久性を輪荷重走行試験等により RC 床版と相対比較する。
② 鋼部材の疲労耐久性は、鋼桁と同様に変動応力によ的な比較を行うことで、耐久性の検証を行う。
図−９に、輪荷重走行試験による載荷荷重と破壊回数を、図− 10 に床版中央の変位と走行回数の関係を示す。
これより、QS Slab は、載荷荷重 392kN、走行回数 52 万回の階段状漸増載荷による輪荷重走行試験を実施した後り評価する。
③ コンクリート部材の疲労耐久性は、床版内部の応力も、たわみやひずみの急激な変化はなく未破壊であるこ状態を明確にし、せん断破壊等に対する耐久性を評とから、ＲＣ床版と比べ高い疲労耐久性を有しているこ価する。とが確認された。

④

底鋼板継手部の疲労耐久性を評価する。

⑤ 損傷後（コンクリートの砂利化、鋼板の減肉等）のまた、連続合成桁の中間支点上においては、床版作用の他に、主桁作用による引張力が作用する。このため、耐久性を評価する。
⑥ 個々の構造に関する構造詳細の妥当性等を確認する。
１）版としての耐久性
床版の破壊メカニズムは、複雑であり設計計算による疲労耐久性の照査は困難であるが、現実的な疲労耐久性の確認手法として、輪荷重走行試験機を用いた階段状荷重漸増載荷による試験方法が国土交通省で提案されている。この方法によると、鉄筋コンクリート床版の破壊メカニズムが図− 11

試験要領図再現できることが確認されていることから、これとの相対

図−９ 階段載荷荷重（１）荷重−走行回数（２）たわみ−走行回数
図− 1030

輪荷重走行試験結果

図− 12 輪荷重走行試験結果

宮地技報 No.23

この応力状態を再現した輪荷重走行試験を実施し、負曲ｂ）底鋼板継手げ領域下における QS Slab の疲労耐久性についても確認

QS Slab の底鋼板継手は、高力ボルト摩擦接合であり、した。図− 12 に、輪荷重走行試験の結果を示す。これ

供試体中央部に継手を設けた輪荷重走行試験において、より、負曲げ状況下においても、40 万回載荷後も破壊に継手部の目開き量を計測することで、耐久性の検証を行至っておらず、十分な耐久性を有していることが確認でう。
図− 13 に、走行回数と目開き量関係を示す。この中きた。
２）鋼部材の耐久性で、 弾性目開き量

鋼部材の耐久性に対しては、溶接継手部と鋼板継手部値を表し、 換算弾性目開き量が所定の疲労耐久性を有していることを確認することが必要となる。以下に、各継手の耐久性照査について示す。

は、各段階における活荷重によるは 100kN に換算した値を示している。
この結果、換算弾性目開き量は走行終了に至るまでほａ）溶接継手ぼ一定の値が保たれており、ずれが生じていないことか

溶接継手の疲労耐久性照査にあたっては、疲労強度等

ら、パネル同士の高力ボルト摩擦接合部は、十分な耐久級が確認されていることや、溶接継手部に発生する応力性を有していることが検証された。

性状が把握できることが前提となる。さらに、照査荷重は、対象構造が置かれた交通環境や基本構造等に配慮して適切に定める必要がある。
このため、QS Slab の鋼部材の疲労照査としては、以下の方針で確認を行う。
・コンクリート部と同様に活荷重による応力振幅を一定レベル以下に抑える。（底鋼板の板厚確保ｔ＝８mm）
・応力集中や二次応力の影響で過去に疲労損傷を受けた継手、構造を避ける。（連続すみ肉溶接）・継手の疲労強度等級の前提となる継手の品質確保を図る

図− 13 走行回数-目開き量関係図

以上の、疲労設計の基本に従ったうえで、「鋼道路橋の疲労設計指針」（以下、疲労指針）に準じた応力照査

３）コンクリート部材の耐久性による定量的な検証を行った。ただし、確立された手法

既往の研究より、QS Slab の破壊形態は、コンクリーでないことに鑑み、可能な限り安全側に応力範囲を算定

トのかぶり部分の押抜きせん断破壊とそれに続く主鉄筋し、出てきた値に対しても十分な余裕を考慮した評価をに沿った剥離破壊となることが確認されている（図−行った（余裕量 50 ％確保）。表−２に T リブ溶接部の最14）。このため、同破壊に対する耐久性は、輪荷重走行大垂直応力範囲と打ち切り限界の関係を示す。

試験供試体と、実橋床版における T リブ上縁の活荷重応表−２ 最大垂直応力範囲と打ち切り限界の比較

これより、ＦＥＭ解析による最大応力範囲は、主鉄筋力度を比較することで照査を行う。

図− 14 押抜きせん断破壊モデル

方向、配力筋方向共に、E 等級の打ち切り限界（62）以

表−３に、解析結果を示すが、実橋における応力度は下となり、十分な疲労耐久性を有していることを確認し供試体の応力度と同等かそれ以下に抑えられていることた。

が確認された。したがって、押抜きせん断破壊に対して技術提案における新技術の評価方法に関する報告31

は、十分な耐久性を有していることが確認された。
表−３ 着目点におけるコンクリートの応力度

この結果、鋼材へに発生応力は、主鉄筋方向Ｔリブ上縁で最大応力が生じていたが、降伏応力度以下におさまっていることを確認した。
（6）規定外の材料特性を採用する場合
道示では、一般構造用圧延鋼材（SS400）の使用について、運用上、非溶接部材に限定することとしている。
しかし、QS Slab では T リブに SS400 材の I 形鋼を使用することから、溶接性の照査が必要となる。したがって、
SS400 材の使用に当っては鋼材検査証明書（ミルシート）等で事前に鋼材の化学成分を確認するほか、溶接継手部に必要とされる溶接品質を満足することを確認するために、溶接施工試験を実施し、溶接性に問題ないことを確認する。なお、溶接施工試験は、工場製作開始前に実橋

４）損傷後の耐久性に使用する材料により行ない、溶接外観については限界

QS Slab は、T リブ上面のコンクリートの押し抜きせん見本をもとに管理を行う。

断により破壊することが確認されているため、この状態における耐荷力を照査する。ただし、床版コンクリートが損傷を受けた状態での耐荷力を算定することは困難であるため、極端な例としてコンクリートの剛性を期待できない状態＝鋼板パネルのみの剛性 の状態を想定し、この状態での検討を行った。

（7）維持管理方法が一般的な手法と異なる場合
合成床版は、維持管理方法が確立されていないため、維持管理性能を確認する必要がある。
一般に合成床版に限らずコンクリート系床版では、適切なコンクリートの品質管理および舗装や防水層を含め解析モデルは、床版断面のうちコンクリートを全て無た防水システムにより、床版の耐久性を確保することと視するが、荷重載荷位置のみコンクリートがあるものとしている。しかしながら、橋梁を保全し所要の耐用年数した。また、荷重は、舗装と床版コンクリートの死荷重、を確保するためには、維持管理方法を示す必要がある。

およびＴ荷重を載荷し、この時の底鋼板の応力状態を確

また、地震時などの異常時においても、ある程度交通機認した。

能を確保することが求められる場合もある。

この解析の結果、底鋼板はすべて許容応力度以下に納QS Slab は底鋼板を有するため、コンクリート剥落なまっており、短期間の供用であれば鋼材が降伏しない耐ど第三者災害に対する危険が軽減されるという特長があ荷力を有しており、早急な崩壊は回避できる。

るものの、床版下面のコンクリートのひび割れを直接目また、さらに、床版内に進入した水の影響により、内視することができないことが維持管理におけるリスクと部の鋼材が腐食した時の耐荷力照査を行った。このとき、なる。そこで、QS Slab において顕在化する損傷等の異腐食による鋼材の減厚は１ mm を想定し、図− 15 に示常を想定し、現象と損傷の程度を間接的に把握する点検す断面とした。

手法を提案する。QS Slab は、ひび割れの進展に伴い床版剛性が低下してたわみが増加したことなど、損傷状態とたわみの変化には相関性が見られたことから、 路面の異常と床版下面からの漏水の有無を重点的に点検する こと、および 床版のたわみで損傷状態を評価する
ことを QS Slab の維持管理の基本方針とし、点検要領は「国土交通省国道・防災課：橋梁定期点検要領（案）、平図− 15 腐食時の鋼板パネル断面成 16 年３月」に基づくものとした。以下に、QS Slab の維持管理要領を概説する。

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宮地技報 No.23

２）点検項目

１）点検フロー
合成床版の維持管理における損傷等の検出方法は、目視によることを基本とし、図− 17 に示すフローに従っ

QS Slab に発生が予測される損傷について、損傷の種類、着目箇所、損傷の特徴を表−４および図− 18 に示す。て点検・調査を行うものとする。
３）対策区分の判定方法
対策区分の判定は、舗装路面と床版下面の点検を行い、

図− 17 QS Slab の維持管理フロー
表−４ QS Slab の損傷

図− 18 QS Slab を有する橋梁の主な損傷例
表−５ 対策区分の判定（支間部）技術提案における新技術の評価方法に関する報告33

表−６ 対策区分の判定（張出部）

労耐久性が確保できる新技術と考える。このため、これらを実現するにあたって、当社では設計、施工および品質管理に関する社内マニュアルを整備している。

＜参考文献＞
１）宮地・大豊異工種建設工事共同企業体：亀泉高架橋
工事技術評価検討委員会 附帯事項に対する回答・説明資料，平成 16 年 11 月
２）山下，保呂，奥村，佐藤，永来：鋼コンクリート合両者の損傷程度の組合せにより行う方法とした（表−５，成床版の要求性能と検証方法に関する一考察，第五表−６）。車道部と床版張出部の区別は、緊急時におけ

回道路橋床版シンポジウム講演論文集，土木学会，

る交通機能確保の観点から、走行への影響の重要度を勘

pp. 211 - 216，平成 18 年７月

案したものである。この対策区分の判定に基づいて詳細

３）永来，上原（勝），上原（正），山下，奥村，保呂：調査を実施し、補修・補強の要否を判定するものとする。

鋼コンクリート合成床版の品質管理および補修方法

詳細調査は必要に応じて非破壊検査等を採用するのが望に関する検討 −亀泉高架橋工事−，第 61 回土木学ましい。

会年次学術講演会講演概要集，Ⅰ- 125，pp. 249 250，平成 18 年９月
４）保呂，寺田，上原，山下：「設計・施工一括発注方５．おわりに式」による亀泉高架橋工事の報告（その２），宮地新技術の適用に際しては、道示に示されている要求性能を満足することが評価されておかなければならない。
本稿で報告した評価事例は、１つの観点や考え方であり、今後の新技術評価の際の基礎資料になれば幸いである。
QS Slab においては、鋼板パネルの工場製作時および技報 No. 22，pp.24 - 31，平成 19 年１月
５）㈱宮地鐵工所：鋼・コンクリート合成床版 QS Slab（設計・施工マニュアル），平成 18 年 12 月
６）㈱宮地鐵工所：鋼・コンクリート合成床版 QS Slab（品質管理マニュアル），平成 18 年 12 月

場所打ちコンクリート施工時に適切な品質管理を実施することと、維持管理の流れを明確にすることで優れた疲

2008.1.21

受付

グラビア写真説明

有松高架橋鋼上部工事
安藤広重の浮世絵「東海道五十三次」の宿場町、鳴海宿で有名な有松絞りの歴史や文化が残された面影のある土地に有松高架橋は位置しています。
路線は、名古屋環状 2 号線という名古屋市周辺の 10km 圏に位置する延長 66km の環状道路で、名古屋市を中心に放射状に延びる幹線道路や名古屋高速道路と主要地点で連結しています。この道路の完成により都心部に流入、集中する交通を適切に分散させ、交通混雑の緩和、社会経済活動の発展に寄与するものとして期待されています。
この名古屋環状 2 号線は、東名阪自動車道や伊勢湾岸自動車道などの自動車専用道路（専用部）と一般国道 302 号（一般部）で構成されています。
当ＪＶの施行箇所はこの専用部です。国道 1 号線と名古屋鉄道本線を跨ぐことから大型搬送車での一括架設、送り出し架設、ベント架設ありと高度な架設技術を求められ無事に完成しました。製作面では、現場溶接の品質管理が評価項目になり、上面をサブマ−ジア−ク溶接、下面をシ−ルドガスア−ク自動溶接工法を採用し、溶接箇所は超音波自動探傷検査により高品質な製品を提供することが出来、高い評価を頂きました。
橋桁は、景観に配慮した 4 セルボックスで外観もとてもきれいな橋に仕上がっています。
また、付近には、織田信長が今川義元を奇襲にて破った有名な「桶狭間の戦い」の跡地もありますので是非お立ち寄りください。

（関根 弘之）GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG

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