PD－2－25 改5

東海第二発電所
鋼製防護壁の設計方針について

平成３０年３月２６日
日本原子力発電株式会社

本資料のうち，枠囲みの内容は商業機密又は防護上の観点から公開できません。

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目次

鋼製防護壁の設計方針について

１．概要
２．耐津波設計方針に関する設置許可基準規則の要求事項について
３．防潮堤の概要
４．海水ポンプ室周り防潮堤の概要
５．鋼製防護壁の構造選定
６．防潮堤の評価対象部位
７．鋼製防護壁高さの設定方針
８．設計方針９．施工実績（鋼製門型ラーメン構造，直接定着式アンカーボルト）【参考資料】
鋼製防護壁の施工ステップ図

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１．概要

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

津波防護施設として防潮堤に求められる要求機能は，繰返しの襲来を想定した遡上津波に対して浸水を防止すること，基準地震動Ｓsに対し要求される機能を損なう恐れがないよう構造物全体としての変形能力に対し十分な構造強度を有することである。
上記の機能を確保するための性能目標は，遡上津波に対し余裕を考慮した防潮堤高さを確保するとともに，構造体の境界部等の止水性を維持し，基準地震動Ｓsに対し止水性を損なわない構造強度を有した構造物とすることである。
海水ポンプ室周り防潮堤は，既設の取水口を跨ぐ形で設置する「鋼製防護壁」と，その南北に繋がる「鉄筋コンクリート防潮壁」で構成される。
当該資料では海水ポンプ室周り防潮堤のうち取水口横断部に設置される鋼製防護壁構造区間の設計方針について説明する。
鋼製防護壁は，上部工を比較的軽量である鋼製防護壁，下部工を1室型地中連続壁基礎の内側を鉄筋コンクリートで充填した基礎で地震・津波荷重に耐える構造とした。鋼製防護壁は，鋼殻ブロックをボルト添接により現地にて結合する形式で，アンカーボルトにて下部構造と連結する。
鋼製防護壁の基礎は，岩盤に地中連続壁の壁厚程度以上を根入れする岩着形式とした。

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２．耐津波設計方針に関する設置許可基準規則の要求事項について

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

設置許可基準規則（津波による損傷の防止）
第五条 設計基準対象施設は，その供用中に当該設計基準対象施設に大きな影響を及ぼすおそれがある津波（以下「基準津波」という。）に対して安全機能が損なわれるおそれがないものでなければならない。
設置許可基準規則解釈（別記３）
第５条（津波による損傷の防止）
五 津波防護施設及び浸水防止設備については，入力津波（施設の津波に対する設計を行うために，津波の伝播特性及び浸水経路等を考慮して，それぞれの施設に対して設定するものをいう。以下同じ。）に対して津波防護機能及び浸水防止機能が保持できること。
基準津波及び耐津波設計方針に係る審査ガイド
5. 施設・設備の設計・評価の方針及び条件
5.1 津波防護施設の設計【規制基準における要求事項等】
津波防護施設については，その構造に応じ，波力による侵食及び洗掘に対する抵抗性並びにすべり及び転倒に対する安定性を評価
し，越流時の耐性にも配慮した上で，入力津波に対する津波防護機能が十分に保持できるよう設計すること。
5.4 施設・設備等の設計・評価に係る検討事項
5.4.1 津波防護施設，浸水防止設備等の設計における検討事項【規制基準における要求事項等】
津波防護施設，浸水防止設備の設計及び漂流物に係る措置に当たっては，次に示す方針（ 津波荷重の設定，余震荷重の考慮，津波の繰り返し作用の考慮） を満足すること。
5.4.2 漂流物による波及的影響の検討事項【規制基準における要求事項等】
津波防護施設の外側の発電所敷地内及び近傍において建物・構築物，設置物等が破損，倒壊，漂流する可能性について検討すること。

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第５５５回審査会合
資料２－４再掲

３．防潮堤の概要■ 防潮堤は，その構造形式から３つ（鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁，鋼製防護壁，鉄筋コンクリート防潮壁）に種別される。
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁
凡

例

T.P.+18m～20m

鉄筋コンク
リート

第四系基底面等高線
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁
鉄筋コンクリート防潮壁
鋼製防護壁

鋼製防護壁
鋼製杭
Φ2～2.5m

T.P.+20m
鋼製防護壁
T.P.+3m 地表面
取水口
地中連続壁基礎

15m×15m

T.P.約-49m

T.P.約-58m

鉄筋コンクリート防潮壁
約2m

約18m

T.P.+20m
上部工
T.P.約+3m
約6m

約10m

約2.4m

岩盤
T.P.約-33m～約-57m＜断面図＞

地中連続壁基礎＜正面図＞

5

第５５５回審査会合
資料２－４修正５．海水ポンプ室周り防潮堤の概要■ 防潮堤は，設計基準対象施設の津波防護対象設備（津波防護施設，浸水防止設備，津波監視設備及び非常用取水設備を除く）が設置される敷地を含め，敷地全体を取り囲む形で設置する。
■ 防潮堤の構造形式とその配置を示す。
防潮堤鳥瞰図
防潮堤
鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁
鉄筋コンクリート防潮壁
鋼製防護壁

海水ポンプ室周り防潮壁：鉄筋コンクリート防潮壁：鋼製防護壁

鋼製防護壁

砂

過圧密粘土層

岩盤

約59m

約53m

防潮堤の構造形式及び配置図
岩盤

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５．鋼製防護壁の構造選定（１／３）

第５５５回審査会合
資料２－４修正■ 鋼製防護壁の構造選定
１）取水口上部の防護壁が鋼製であること• 取水口を横断する支間長が約50mと長スパンである。
• 既設構造物との干渉から基礎の大きさが制限されるため，自重・地震時

鋼殻構造の選定

慣性力を低減する必要がある。

２）地中連続壁による基礎構造であること• 基礎を支持する岩盤は地表面より約６０ｍ下方にある。
• 狭隘な敷地の制約のもとで，長スパンである上部工から伝達される大きな荷重を限られた大きさの基礎で負担する必要がある。
• ケーソン基礎とする場合は，厚く分布する沖積粘性土層（Ac層）により施

地中連続壁基礎の選定

工中にケーソンが自沈し，所定の精度での施工が困難なことが推定されるが，地中連続壁基礎とすればそのような問題は解消される。

３）直接定着式アンカーボルトの選定• 接合部のスペースが狭隘であるため，地中連続壁基礎内鉄筋との干渉が懸念されるアンカーフレーム形式よりも接合部の寸法を小さくすること

直接定着式アンカーボルトの選定ができる「直接定着式アンカーボルト」形式とする。

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第５５５回審査会合
資料２－４再掲

５．鋼製防護壁の構造選定（２／３）■ 鋼製防護壁の平面配置における制約条件
鋼製防護壁の支間部は，地震等の変位による既設構造物との接触回避や施工時の離隔を確保する必要性から以下の制約を受けるため，鋼製防護壁中心と地中連続壁基礎中心とで偏芯を設ける。
１）上部工（鋼製防護壁）の制約
・上部工と下部工に偏芯を設けない場合，上部工の堤外側角落しとの離隔が20cmとなり，止水板
押え（約50cm）を加えると堤外側角落しに接触する。
・本震時の動的解析による変位（51cm）を踏まえ，許容変位量を約70cmと設定する。
・堤外側は，上部工と堤外角落しとの離隔を，止水板押え（約50ｃｍ）と許容変位量（約70cm）の120cmとすると，約100cm程度の偏芯が必要となる。
２）下部工（地中連続壁基礎）の制約
・堤内側は施工上，ポンプ室クレーン・取水口との離隔を3m程度確保する必要がある。
上部工と下部工で堤内方向に約100cmの偏芯を設ける
上部工の許容変位量と試計算結果
種 別（※概略図を次ページに示す）

堤外側

堤外側角落しとの離隔

120cm

許容変位量

約70cm

試計算結果（本震時動的解析）

51cm
8

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

５．鋼製防護壁の構造選定（３／３）

A-A断面
取水路周辺平面図※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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第５５５回審査会合
資料２－４修正

６．防潮堤の評価対象部位（１／２）
鋼製防護壁の評価対象部位とその役割（１）【鋼製防護壁】
・津波荷重，漂流物荷重等に対し，構造躯体として耐える。
・津波による浸水を防止する。

上部工【地中連続壁基礎】【基礎地盤】
下部工

・地震や津波等による荷重に対して構造躯
体として耐える。

（取水構造物）

基礎地盤

地中連続壁基礎【鋼製防護壁アンカー】
・鋼製防護壁本体の自重や，津波や地震などの外力を確実に基礎へ伝達する。

【止水ジョイント部】（鋼製防護壁底部止水機構）
・地震時や津波時の変形量に追随し，鋼製防護壁と取水路（異種構造物）間の浸水を防止する。

地中連続壁基礎

鋼製防護壁アンカー

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第５５５回審査会合
資料２－４再掲

６．防潮堤の評価対象部位（２／２）
鋼製防護壁の評価対象部位とその役割（２）止水ジョイント部

止水ジョイント部
鋼製防護壁
鉄筋コンクリート
防潮壁

取水構造物

岩盤

鋼製防護壁底部止水機構【止水ジョイント部】（止水ゴム等，鋼製アンカー，鋼製防護部材）
・地震時や津波時の変形量に追随し，鋼製防護壁と鉄筋コンクリート防潮壁（異種構造物）間の浸水を防止する。

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６．防潮堤の評価対象部位

鋼製防護壁に関する要求機能と設計評価方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

津波防護に関する施設は，津波の発生に伴い，津波防護対象設備がその安全性又は重大事故に対処するために必要な機能が損なわれるおそれがないような設計とする。
「津波防護に関する施設の設計について」の要求機能，機能設計，構造強度設計を以下に示す。

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７．鋼製防護壁高さの設定方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■鋼製防護壁は，防潮堤の設計に用いる津波高さ（入力津波高さ）に対して余裕をもった高さを設定する。
■鋼製防護壁の高さは，下表の「敷地前面東側」を適用する。

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

構造概要（１／６）
平面図

堤内側

堤外側

Ａ－Ａ断面図

上部工

構造概要図（イメージ図）

下部工※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

構造概要（２／６）
鋼製防護壁の構成部位と役割
区
分

分類

堤内側

構成

鋼製

鋼製防護壁

防護壁

(支間部， 支柱部)

各部位の役割
津波荷重等に抵抗する。

鋼製防護壁の拡幅部

基礎上部の範囲を拡幅することにより，（鋼殻）

支柱部応力の低減とアンカーボルトの

堤外側
根巻き鉄筋
コンクリート上部工

配置エリアを確保する。
中詰め鉄筋コンクリート

鋼殻内部の鉄筋コンクリートで，支柱

頂版鉄筋
コンクリート部周辺の鋼殻応力の低減と上部工からのせん断力と水平回転モーメント（水中詰め鉄筋
コンクリート平トルク）を基礎頂版に伝達する。
鋼製防護壁
アンカー
地中連続壁

上部工からの引抜き力を地中連続壁－

頂版鉄筋コンクリート

基礎

基礎頂版鉄筋コンクリートに伝達する。
地中連続壁基礎の上部に構築する鉄筋コンクリート版で，鋼製防護壁からの荷重を地中連続壁基礎に伝達させる。

下部工(A北，A南)アンカーボルト及び中詰め鉄筋コンク
リート内の鉄筋を定着させる。
地中連続壁基礎

基礎外面を形成し基礎の主要部材と(鉄筋コンクリート)なる。

中実鉄筋コンクリート

地中連続壁内部の鉄筋コンクリートで，地中連続壁と一体となって発生断面力を負担する。

非構造部材

根巻き鉄筋
コンクリートアンカーボルト頭部の防食などを目的－

ブロックとした鉄筋コンクリート。非構造部材として設計する。

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

構造概要（３／６）
最上段（T.P.+20.0m）■ 鋼製防護壁の鉛直方向のブロック分割イメージ
・下端標高T.P.+3.2mから天端標高T.P.+20.0mまでを
頂板
頂部鋼板を含めて10層に分割する。
・各層は下に示すブロックが複数結合されている。
・ブロック同士は，添接板と高力ボルトを用いた摩擦接合により結合される。
・鋼製防護壁の拡幅部最下層にはアンカーボルトを設置し，上部工からの引抜き力として頂版鉄筋コンクリートに伝達する。

・鋼製防護壁は，頂版と9層分の水平隔壁，鉛直隔
壁並びに外面鋼板とで構成される。

水平隔壁
鉛直隔壁（法線方向）
鉛直隔壁（法線直交方向）
外面鋼板

堤外側

最下段（T.P.+3.2m）
鋼製防護壁アンカー
ブロックのイメージ図

鋼製防護壁ブロック分割イメージ

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

構造概要（４／６）
鋼製防護壁には，打設部位と機能により
１）地中連続壁内側に打設する中実鉄筋コンクリート
２）地中連続壁基礎上部に打設する頂版鉄筋コンクリート
３）基礎部直上の鋼殻内の必要な高さまで打設する中詰め鉄筋コンクリート
４）鋼製防護壁アンカーを巻き込んで打設する根巻き鉄筋コンクリートの４種類の鉄筋コンクリートがある。
堤内側

根巻き鉄筋
コンクリート
中詰め鉄筋
コンクリート

堤外側

中詰め鉄筋
コンクリート

中詰め鉄筋
コンクリート

根巻き鉄筋コンクリート

根巻き鉄筋コンクリート
頂版鉄筋コンクリート

頂版鉄筋コンクリート

中実鉄筋
コンクリート

中実鉄筋
コンクリートＣ－Ｃ矢視図

Ｄ－Ｄ矢視図

Ｅ－Ｅ矢視図17

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

構造概要（５／６）
鋼製防護壁と地中連続壁基礎の接合部
頂版鉄筋コンクリート

堤内側

Ｄ

Ｄ
堤外側

Ｃ

Ｃ
アンカーボルト

中詰め鉄筋コンクリート

堤内側
根巻き鉄筋コンクリート

Ｄ

Ｄ

堤外側
Ｃ

Ｃ
アンカーボルト※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

構造概要（６／６）
鋼製防護壁と地中連続壁基礎の接合部

中詰め鉄筋コンクリート

鉄筋コンクリート側

支間側

堤内側

堤外側
根巻き鉄筋コンクリート

根巻き鉄筋コンクリート

頂版鉄筋コンクリート

頂版鉄筋コンクリート

中実鉄筋コンクリート

アンカーボルト

中実鉄筋コンクリート
アンカーボルト

地中連続壁基礎

地中連続壁基礎

アンカーボルトで抵抗
鉄筋コンクリート側

Ｚ

支間側
中詰め鉄筋コンクリート

My

N

Ｘ

Sx

頂版鉄筋コンクリート

Mx

Mz

Sy

Ｙ

中詰め鉄筋コンクリートで抵抗
中実鉄筋コンクリート
地中連続壁基礎

接合部の荷重分担（本震時の例）
アンカーボルト※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

設計検討フロー
START
基準地震動Ｓｓ
要求機能の設定
一次元地震応答解析

弾性設計用地震動Ｓｄ-Ｄ1

許容限界値の設定

地中連続壁基礎の設計
一次元地震応答解析

一次元地盤応答解析
上部工と下部工の接合部
断面力

地中連続壁基礎の仕様設定
一次元有効応力解析

加速度
耐震設計（本震時）
・二次元有効応力解析

接合部の仕様設定

加速度（設計震度）
地盤変位，地盤バネ
地盤バネ
本震による影響も考慮した地盤条件設定＜津波時＞・地盤バネ定数：①初期剛性，②余震時収束剛性，③地震時収束剛性，④静弾性係数
・地盤バネ上限値： ピーク強度（平均)， ピー
ク強度 (－ 1σ低減） 残留強度（平均)， 残留強度(－1σ低減）のうち，①～④と ～の組合せにおいて，部位ごとで安全側となる組合せを設定する。
＜重畳時＞
・地盤バネ定数，地盤バネの上限値：一次元有効応力解析により設定する。

NG

地中連続壁基礎と鋼製防護壁の接合部の設計（本震時）

耐津波設計（津波時，余震+津波時）
・三次元静的フレーム解析（応答変位法）
・二次元有効応力解析（基礎地盤の支持性能）（津波時，
余震+津波時）
加速度（設計震度）
地盤変位
地盤バネ

NG

【許容限界値以下の確認】
・部材健全性（曲げ，せん断）・極限支持力【許容限界値以下の確認】
引抜き，曲げ，引張り，せん断OK

止水ジョイント部の設計
OK

鋼製防護壁の材質変更のみの変更か

変位量

鋼製防護壁の設計

NO
YES

鋼製防護壁の仕様設定
基礎天端
変位時刻歴

耐震設計（本震時）
・三次元動的フレーム解析
耐津波設計（津波時，余震+津波時）
・三次元静的フレーム解析(応答変位法)
応力算定

水平震度に
よる応答値

加速度
（設計震度）

変位量の設定止水ジョイント部の仕様設定

三次元静的フレーム解析

性能試験（水平トルクの影響）

NG【許容限界値以下の確認】・引張り，せん断，引抜き(鋼製アンカー)
・曲げ，引張り，せん断(鋼製防護部材)
OKNG【許容限界値以下の確認】
曲げ，せん断END： 解析データの受渡しフローを示す
OK

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８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

各部材の許容限界

鋼製防護壁は，津波防護施設であること，Ｓクラスの設計基準対象施設であることを踏まえ，各部材の耐震・耐津波評価を行う。
構造強度設計
評価対象部位
応力等の状態
基礎地盤

下部工

地中連続壁基礎

鋼製防護壁

上部工

鋼製防護壁アンカー

止水ジョイント部

止水
ゴム等
鋼製
アンカー
止水ゴム等の鋼製防護部材※

鋼製防護壁
底部止水機構設計に用いる許容限界

支持力「道路橋示方書・同解説(I共通編・Ⅳ下部構造編)」に基づき極限支持力とする。

曲げ
せん断【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】「コンクリート標準示方書[構造性能照査編]」「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)」に基づき短期許容応力度とする。
【T.P.+24m津波時，余震＋T.P.+24m津波時に対して】「コンクリート標準示方書[構造性能照査編]」「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)」に基づき降伏応力度・せん断強
度とする。

曲げ
せん断

【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編）」に基づき短期許容応力度とする。
【T.P.+24m津波時，余震＋T.P.+24m津波時に対して】「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編）」に基づき降伏応力度とする。

引張り
せん断
引抜き

変形
引張り
引張り
せん断
引抜き
曲げ
引張り
せん断
曲げ
せん断

【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】「コンクリート標準示方書[構造性能照査編]１）」「道路橋示方書・同解説(Ⅲコンクリート橋編)２）」「鋼構造物設計基準 ３）」「道路土工カルバート工指針４）」 「鋼・合成構造標準示方書５) 」 「複合構造標準示方書」６)に基づき短期許容応力度とする。
【T.P.+24m津波時・余震＋T.P.+24m津波時に対して】「コンクリート標準示方書[構造性能照査編]」「道路橋示方書・同解説(Ⅲコンクリート橋編)」「道路土工カルバート工指針」「鋼構造物設計基準」 「鋼・合成構造標準示方書」 「複合構造標準示方書」に基づき降伏応力度とする。
メーカー規格及び基準並びに必要に応じて実施する性能試験を参考に定める許容変形量及び許容引張り力とする。
「各種合成構造設計指針・同解説」に基づき短期許容応力度とする。

「鋼構造設計基準」に基づき短期許容応力度とする。
「道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編)」「水門鉄管技術基準」に基づき短期許容応力度とする。

※止水ジョイント部の設計に用いる許容限界
基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時：短期許容応力度
T.P.+24m津波時・余震＋ T.P.+24m津波時：降伏応力度21８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

荷重条件
地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の設計

津波高さ(1)基準地震動Ｓｓによる地震荷重
基準地震動Ｓｓを考慮した設計荷重に対して，短期許容応力度以下であることを確認する。

漂流物衝突荷重

漂流物衝突荷重
津波高さ
津波波圧

津波荷重

(2)基準津波荷重＋漂流物衝突荷重
津波荷重＋漂流物衝突荷重を考慮した設計荷重に対して，短期許容応力度以下であることを確認する。
(3)余震＋基準津波荷重
余震による地震力＋津波荷重に対して短期許容応力度以下であることを確認する。

基準津波荷重＋漂流物衝突荷重

T.P.+24m津波荷重＋漂流物衝突荷重

津波高さ(4)T.P.+24m津波荷重＋漂流物衝突荷重
津波荷重＋漂流物衝突荷重を考慮した設計荷重に対して，降伏応力度以下である
ことを確認する。

津波高さ
鉛直慣性力
水平慣性力

津波荷重

動水圧

鉛直慣性力

津波波圧

動水圧

水平慣性力

(5)余震＋T.P.+24m津波荷重
余震による地震力＋津波荷重に対して降伏応力度以下であることを確認する。
余震＋基準津波荷重

余震＋T.P.+24m津波荷重※T.P.+24m津波は第四十三条対応事項であるが，上部工の耐津波設計における影響が大きいため本資料に記述する。
対象

照査項目

設計で用いる許容限界

基礎地盤

支持力

極限支持力以下【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】
短期許容応力度以下

地中連続壁基礎

鋼製防護壁

曲げ，せん断曲げ，せん断【T.P.+24m津波時・余震＋T.P.+24m津波時に対して】降伏応力度・
せん断強度以下【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】
短期許容応力度以下

適用基準
道路橋示方書・同解説(Ⅳ下部構造編)【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)【T.P.+24m津波時・余震＋T.P.+24m津波時に対して】コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編)

道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅱ鋼橋編・Ⅴ耐震設計編)【T.P.+24m津波時・余震＋T.P.+24m津波時に対して】降伏応力度以下
鋼製防護壁アンカー（直接定着式アンカー
ボルト）

引張
せん断
引抜き

【基準地震動Ｓｓ・基準津波時・余震＋基準津波時に対して】
短期許容応力度以下【T.P.+24m津波時・余震＋T.P.+24m津波時に対して】降伏応力度以下

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路橋示方書・同解説(Ⅲコンクリート橋編)
道路土工カルバート工指針
鋼構造物設計基準
鋼・合成構造標準示方書
複合構造標準示方書

22８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４修正

津波荷重の考え方■浸水深の設定
設計用浸水深は，津波の最大遡上高さと設置地盤高さの差の1/2とする。設定理由は以下のとおり。

• 津波の最大遡上高さと設置地盤高さの差の1/2を浸水深とし朝倉式から算定した津波荷重は，非線形長波理論に基づく津波シミュレーション解析で得られた浸水深を用いて朝倉式により算定した津波荷重よりも大きい。
• 水理模型実験により確認した浸水深を用いて朝倉式から算定した津波荷重は，上記から算定した津波荷重よりも更に小さいことを確認した。
• 津波シミュレーション解析及び水理模型実験で確認したフルード数は，いずれも1.0以下であり，朝倉式の適用が可能である。

3η
入力津波高さ（潮位のばらつき含む）

設計浸水深 η（入力津波高さ×1/2）

海岸および陸上構造物無し

T.P.+3.0mの範囲の浸水深にてフルード数を算出

津波波圧

設計浸水深算出概要図（入力津波×1/2）
14・解析値
分散波理論に基づいた数値シミュレーショ
ン解析で得られた波圧
・実験値
水理模型実験で得られた波圧・朝倉式（基準津波）
分散波理論に基づいた数値シミュレーショ
ンでの浸水深を用いて朝倉式により算出した波圧・朝倉式（入力津波1/2）
浸水深を（入力津波高さ－地盤高さ）×1/2
として朝倉式により算出した波圧・朝倉式（平面二次元）
非線形長波理論に基づいた津波シミュ
レーションで得られた浸水深を用いて朝倉式により算出した波圧

解析値
12

実験値
朝倉式（基準津波）

10

高さ z[cm]

朝倉式（入力津波1/2）8朝倉式（平面２次元）
6

4

2

0
0

200

400

600

800

1000

波圧 pmax[Pa]

津波波圧の比較

1200

1400

津波シミュレーションモデル（非線形長波理論）
T.P.+3.0mフラット地形モデル

水理模型実験のフルード数

1回目
2回目
3回目
4回目
5回目
6回目
平均値

フルード数
（最大浸水深時）
0.9
0.9
0.6
0.8
0.7
0.9
0.8

津波シミュレーション（非線形長波理論）のフルード数
最大浸水深

フルード数（最大浸水深時）

１

5.206

0.60

２

5.027

0.49

３

4.671

0.45

４

5.057

0.66

５

5.276

0.59

６

5.188

0.60

23

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

設計手順

鋼製防護壁の検討モデルと評価フロー24

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

解析手法（概要）
解析手法

プログラム

二次元動的
有効応力解
析

FLIP

対象荷重
本震時

目 的

データ利用

・地中連続壁基礎の動的挙動評価

・地中連続壁基礎，基礎地盤の照査

・地層の不陸を反映

・基礎天端の変位時刻歴（上部工の動的解析に入力）
・鋼製防護壁の最大水平加速度（上部工の静的解析に入力）

三次元動的
フレーム解析

TDAP

本震時

・鋼製防護壁モデルの精緻化
・鋼製防護壁の動的挙動評価

・鋼製防護壁の照査

三次元静的フレーム解析Engineer’sStudio

津波時・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルクを受ける
地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元挙動評価

・地中連続壁基礎の照査

Engineer’sStudio余震＋津波時・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルク並びに３方向の余震の影響を受ける地中連
続壁基礎及び鋼製防護壁の三次
元挙動評価

・地中連続壁基礎の照査
・鋼製防護壁の照査

・鋼製防護壁の照査

25

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

解析手法（本震時）
＜本震時＞

START

仕様設定

①地中連続壁基礎の検討
二次元有効応力解析（地盤－構造物の連成モデル）

下部
工

解析モデル作成（

応答値の抽出【照査】・曲げ，せん断
・支持力

NG

解析手法

二次元動的有効応力解析

プログラム

FLIP

対象荷重

本震時

目 的

・地中連続壁基礎の動的挙動評価
・地層の不陸を反映

データ利用

・地中連続壁基礎，基礎地盤の照査
・基礎天端の変位時刻歴（上部工の動的解析に入力）
・鋼製防護壁の最大水平加速度（上部工の静的解析に入力）

解析手法

三次元動的フレーム解析

プログラム

TDAP

対象荷重

本震時

目 的

・鋼製防護壁モデルの精緻化
・鋼製防護壁の動的挙動評価

OK

NG

（

地
中
連
続
壁
基
礎

動的解析

・地中連続壁基礎及び鋼製防護壁は線形梁要素，地盤はマルチスプリング要素
でモデル化する。
・地中連続壁基礎は,縦梁（構造弾性梁），横梁（仮想剛梁）で構成し，側面にジョイント要素配置のために仮想柔梁を配置する。
・鋼製防護壁は，構造弾性梁として配置する。
・有効応力の変化に伴う構造物の周面摩擦力の変化は，有効応力の関数である
地盤の剛性及び強度の変化によって自動的に 考慮される。
・既設護岸，既設取水口及び杭基礎は，防潮堤本体の挙動と相互作用があると考えられることから，線形梁要素でモデル化し，その影響を考慮するとともに，現実的な応答性状が得られていることを確認する。部材の健全性照査は別途詳細なモデルで実施する。

②鋼製防護壁の検討
三次元動的フレーム解析

解析モデル作成
基礎天端
変位時刻歴

（

上
部
工

動的解析

（

鋼
製
防
護
壁

三次元静的
フレーム解析

応答値の抽出

NG・地中連続壁基礎の二次元有効応力解析から算出される基礎天端中心における並進３成分及び回転２成分の変位時刻歴を強制変位として入力して三次元動的フレーム解析を実施する。
・堤軸方向，堤軸直交方向及び鉛直方向の解析結果のそれぞれの最大応答値を組合せ係数法により重ね合せて応力照査を実施する。
・なお，二次元有効応力解析では鉛直方向の断面内の回転成分の算出ができないため，水平震度による静的解析により応答値を算出し，三次元動的フレーム解析の結果と重ね合わせることにより，水平回転の影響を考慮する。
・静的解析で与える水平震度は，
a）南北両断面の最大応答加速度から算定される水平震度を一律で与える場合
b）時刻歴の応答差が最大となる南北各断面の応答加速度から，南北それぞれの水平震度を設定し，南北で区分して与える場合について検討し，安全側の設計となるよう設定する。

変位時刻歴(回転２成分)水平震度による応答値（水平トルクの影響）【照査】・曲げ，せん断
OK
END

変位時刻歴
(回転２成分)剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）

データ利用

・鋼製防護壁の照査

支点
水平回転 変位時刻歴（基礎中心）(並進３成分)剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）
支点（基礎中心）

水平回転

変位時刻歴(並進３成分)解析データの受渡しを示す

26

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

解析手法（津波時）
＜津波時＞

START
仕様設定

③地中連続壁基礎の検討

（

下
部
工

・上部工・下部工を一体でモデル化する。
・地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震による影響を考慮するとともに，部位ごとで安全側となる
よう地盤バネを設定する。

解析モデル作成

静的解析

応答値の抽出（下部工断面力）

三次元静的フレーム解析

プログラム

Engineer’s Studio

対象荷重

津波時

目 的

・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルクを受ける
地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元挙動評価

データ利用
【照査】
・曲げ，せん断・支持力

・地中連続壁基礎の照査
・鋼製防護壁の照査

OK

水平回転モーメント（水平トルク）

（

地
中
連
続
壁
基
礎

三次元静的フレーム解析

解析手法

津波荷重

津波荷重

上
部
工

④鋼製防護壁の検討

（

（

鋼
製
防
護
壁

・一体モデルで算出された断面力を用いて鋼製防護壁部材の照査を実施する。
応答値の抽出
（上部工断面力）【照査】
・曲げ，せん断OKNG

・津波荷重により地中連続壁基礎及び鋼製防護壁に作用する水
平回転モーメント（水平トルク）を評価するため三次元解析を実施する。

END

27

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

解析手法（余震＋津波時）
一次元地盤応答解析

START＜余震＋津波時＞解析モデル作成
仕様設定
動的解析（余震）（

下部
工

変位・加速度・地盤バネ

静的解析

応答値の抽出（下部工断面力）

NG・上部工・下部工を一体でモデル化する。
・地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震及び余震の影響を考慮するとともに，部位ごとで安全側となるよう地盤バネを設定する。
・余震による地盤の剛性低下は，一次元地盤応答解析
結果の収束剛性により考慮する。

【照査】
・曲げ，せん断・支持力

解析手法

三次元静的フレーム解析

プログラム

Engineer’s Studio

対象荷重

余震＋津波時目 的・鋼製防護壁モデルの精緻化
・津波荷重による水平トルク並びに３方向の余震の影響を受ける地中
連続壁基礎の三次元挙動評価

OK

（

地
中
連
続
壁
基
礎

三次元静的フレーム解析（応答変位法）
解析モデル作成

地盤変位
加速度（設計震度）
地盤バネ⑤地中連続壁基礎の検討

データ利用

上
部
工

・地中連続壁基礎の照査
・鋼製防護壁の照査（⑥鋼製防護壁の検討

鋼
製
防
護
壁

応答値の抽出
（上部工断面力）

NG・一体モデルで算出された断面力を用いて鋼製防護壁
部材の照査を実施する。

【照査】
・曲げ，せん断

（

OK

END

解析データの受渡しを示す

28

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲①地中連続壁基礎の検討 本震時（二次元有効応力解析）（１／３）
解析の目的
C・地層の不陸を反映した本震時の地中連続壁基礎の挙動を動的Bに評価する。
A・地盤の液状化の影響を厳密に反映するため地盤－構造物の連成モデルに対して二次元動的有効応力解析法を適用する。
結果の利用
・地中連続壁基礎の応力照査，基礎の支持性能の評価

鋼製防護壁

・上部工の動的解析に入力する基礎天端の変位時刻歴

PPT p.2
断面位置
図
C’
B’
モデル化
地中連続壁基礎方針
既設護岸

A’

モデル化方針・地中連続壁基礎及び鋼製防護壁は線形梁要素，地盤はマルチスプリング要素及び間隙水要素でモデル化する。
・地中連続壁基礎は，縦梁（構造弾性梁），横梁（仮想剛梁）で構成し，側面にジョイント要素配置のために仮想柔梁を配置する。
・鋼製防護壁は構造弾性梁として配置する。
・有効応力の変化に伴う構造物の周面摩擦力の変化は，有効応力の関数である地盤の剛性及び強度の変化によって自動的に【解析モデル】（B-B’断面）考慮される。
・既設護岸，既設取水口及び杭基礎は，防潮堤本体の挙動と相

鋼製防護壁

既設取水口

地中連続壁基礎

互作用があると考えられることから，線形梁要素でモデル化し，その影響を考慮するとともに，現実的な応答性状が得られていることを確認する。部材の健全性照査は別途詳細なモデルで
実施する。

既設取水口
杭基礎

【解析モデル】（A-A’断面）29

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲①地中連続壁基礎の検討 本震時（二次元有効応力解析）（２／３）
du
Ag2
D2c-3
D2g-3

Ac

du

du

du

du

Ag2

Ag2

Ag2

Ag2

Ag1
D2g-3

As

du
Ag2

As

As
Ac

Ac
As

Ac
Ac

As

Ac
Ac
As

As
Ag1

Ac

Ac

Ag1
As
Ag1
Km

Km

As

As

Km

As

As

Ag1

Ag1

Km
Km

鋼製防護壁

取水構造物

Km

地中連続壁
基礎

【地質縦断図】（A-A’断面）【解析モデル】（A-A’断面）30

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲①地中連続壁基礎の検討 本震時（二次元有効応力解析）（３／３）
du

du

Ag2

Ag2

Ac

Ac
As
Ac
As

du

As

du

Ag2

Ag2
As
As

Ac

Ac

Ac

Ac
As
Ag1

Ag1
As
Ag1
As

Ag1
Ac
As

As

As

Ag1
As

Ag1

Km
Km

Km

鋼製防護壁

Km

地中連続壁
基礎

【地質断面図】（B-B’断面）
地盤改良工
既設護岸

【解析モデル】（B-B’断面）31

８．設計方針

鋼製防護壁のモデル化（本震時，津波時，余震＋津波時共通）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

モデル化方針・鋼製防護壁を，梁で構成される格子にモデル化する。
・水平（X方向）隔壁及び鉛直（Z方向）隔壁の交差位置を格点とした格子モデルとする。
・格子モデルは鋼部材のみをモデル化する。

Z

X

Y

ⅰ) 主桁部材（水平方向）
外壁鋼板をフランジ，水平（X方向）隔壁をウェブとみなしたⅠ断面とする。

ⅱ) 横桁部材（鉛直方向）
外壁鋼板をフランジ，鉛直（Z方向）隔壁をウェブとみなしたⅠ断面とする。

ⅲ) ねじれ剛性は，外面鋼板が連続していることから，箱断面として算出したねじれ剛性を両部材に考慮する。

32

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲②鋼製防護壁の検討 本震時（三次元動的フレーム解析）（１／２）
解析の目的・主桁，横桁部材ごとの要素で精緻にモデル化した鋼製防護壁の本震による挙動を動的に評価する。

結果の利用
・鋼製防護壁の部材応力照査

変位時刻歴入力による動的解析
変位時刻歴(回転２成分)・地中連続壁基礎の二次元有効応力解析から算出される基礎天端中心における並進３成分及び回転２成分の変位時刻歴を強制変位として入力して三次元動的フレーム解析を実施する。
・①堤軸方向，②堤軸直交方向及び③鉛直方向の解

変位時刻歴(回転２成分)析結果それぞれの最大応答値を組合せ係数法により重ね合わせて応力照査を実施する。
・二次元有効応力解析では水平回転成分の算出がで

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）
剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）

支点（基礎中心）

変位時刻歴(並進３成分)変位時刻歴入力による
動的解析

支点（基礎中心）

変位時刻歴(並進３成分)きないため，水平震度による静的解析により応答値を算出し，三次元動的フレーム解析の結果と重ね合わせることにより，水平回転の影響を考慮する。
・静的解析で与える水平震度は，
水平震度（二次元有効応力解析結果により設定）

a）南北両断面の最大応答加速度から算定される水平震度を一律で与える場合
b）時刻歴の応答差が最大となる南北各断面の応答

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）

加速度から，南北それぞれの水平震度を設定し，南北で区分して与える場合について検討し，安全側の設計となるよう設定する。

支点（基礎中心）（静的解析により生じる水平回転）

剛梁（基礎中心と壁芯との偏芯を考慮）
支点（基礎中心）（静的解析により生じる水平回転）

水平震度による静的解析（初期応力として考慮）

33

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲②鋼製防護壁の検討 本震時（三次元動的フレーム解析）（２／２）■二次元有効応力解析による変位時刻歴の入力※堤軸直交方向の変位時刻歴は南
北基礎それぞれの軸直交断面の

変位時刻歴(回転２成分)解析結果から設定する。

Rx

・A北基礎：B-B’断面

Ry
Uy

変位時刻歴
(回転２成分)・A南基礎：C-C’断面

Uz
変位時刻歴
(並進３成分)

Rx’
Ry’
Uz’

Ux

Ux’

※鉛直成分は軸方向・軸直方向の入力組合せのうち，南北の時

Uy’

刻歴変位差が大きい方を基本ケースとして選定する。

変位時刻歴(並進３成分)軸方向・軸直方向の入力組合せにおける発生断面力を比較し，選定の妥当性を確認する。

堤軸方向並進成分Ux，Ux’
堤軸方向鉛直回転Rx，Rx’

鉛直方向並進成分Uz，Uz’【二次元有効応力解析モデル】
堤軸方向（A-A’断面）

堤軸直交方向並進成分Uy，Uy’
堤軸直交方向鉛直回転Ry，Ry’【二次元有効応力解析モデル】
堤軸直交方向（B-B’断面）

34

８．設計方針③地中連続壁基礎, ④鋼製防護壁の検討 津波時（三次元静的フレーム解析）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

解析の目的
・津波荷重による水平トルクを受ける地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元的な挙動を評価する。

結果の利用・地中連続壁基礎の応力照査
・鋼製防護壁の応力照査

漂流物荷重モデル化方針・上部工・下部工を一体でモデル化する。
・地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震による影響を考慮するとともに，部位ごとで安全側となるよう地盤バネを設定する。

地盤バネの設定
地盤バネ定数

地盤バネ上限値

初期剛性

ピーク強度（平均）

余震時の収束剛性
静弾性係数

ピーク強度（-1σ低減）
残留強度（平均）
残留強度（-1σ低減）※地盤バネ定数３種類と地盤バネの上限値の４種類を用いて，地盤の最も高い剛性と最も大きい強度の組合せによる構成式及び地盤の最も低い剛性と最も小さい強度の組合せによる構成式を地盤バネの設定で用いて，各部位で安全側となる設計を行う。

35

８．設計方針⑤地中連続壁基礎, ⑥鋼製防護壁の検討 余震＋津波時（三次元静的フレーム解析，応答変位法）
解析の目的
・津波荷重による水平トルク並びに３方向の余震の影響を受ける地中連続壁基礎及び鋼製防護壁の三次元的な挙動を評価する。

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

結果の利用
・地中連続壁基礎の応力照査
・鋼製防護壁の応力照査モデル化方針・上部工・下部工を一体でモデル化する。
・地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，外面・隔壁部材を構造弾性梁でモデル化する。
・本震及び余震の影響を考慮するとともに，部位ごとで安全側となるよう地盤バネを設定する。
・余震による地盤の剛性低下は，一次元地盤応答
解析結果の収束剛性により考慮する。

地盤バネの設定
地盤バネ定数

地盤バネ上限値

初期剛性

ピーク強度（平均）

余震時の収束剛性
静弾性係数

ピーク強度（-1σ低減）
残留強度（平均）
残留強度（-1σ低減）※地盤バネ定数３種類と地盤バネの上限値の４種類を用いて，地盤の最も高い剛性と最も大きい強度の組合せによる構成式及び地盤の最も低い剛性と最も小さい強度の組合せによる構成式を地盤バネの設定で用いて，各部位で安全側となる設計を行う。

36

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

補剛材・添接板継手部の設計（１／３）

鋼殻ブロックの添接板継手部は，高力ボルト摩擦接合方式とする（「道路橋示方書・同解説 Ⅱ鋼橋編7.3｣）。
母材に作用するせん断力及び曲げモーメントに対して，継手部の孔引き後の母材，添接板及び高力ボルトの安全性を照査する。せん断力と曲げモーメントが同時に作用するため，合成した力に対しての安全性も照査する。
添接板

水平補剛材

水平補剛材

鉛直補剛材

鉛直補剛材

水平補剛材

※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

37

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４ 修正

補剛材・添接板継手部の設計（２／３）

添接板の継目部にはシール材を設置する。
シール材には津波波圧が作用するため，これに対して有意な漏えいが生じないことを実スケールの実験により確認する。
検討開始

シール材の選定

津波波圧に対して有意な漏えいを生じないことの確認評価（耐圧試験）

評価終了

シール材の検討フロー
給水

水圧

試験体

継目シール部

シール材の概念図

漏水確認

耐圧試験の概念図

38

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４ 修正

補剛材・添接板継手部の設計（３／３）

シール材は，耐候性（50年相当），耐熱性（-50℃～＋80℃）及び施工性を考慮し,樹脂系のを選定した。
耐圧試験は，シール材の設置範囲を変え，継目部のみ，継目部＋添接板（直角方向），継目部＋添接板（全周）の３ケースで実施した。
耐圧試験の結果，ケース１（継目部のみのシール材設置）でも有意な漏えいが生じないことを確認した。
試験ケース
シール材名称主成分

選定理由

２液性特殊変性
シリコーンエポキシ樹脂

耐候性（50年相当），耐熱性（-50℃～＋80℃）及び施工性（塗り直し可能）を考慮し選定した。

シール材設置範囲
CASE－1
継目部のみ

CASE－2
継目部＋添接板（直角方向）

CASE－3
継目部＋添接板（全周）耐圧試験の許容条件
・試験水圧
余震＋基準津波時：0.35MPa（必要耐圧保持時間 10分以上）
余震＋T.P.+24津波時：0.50MPa（必要耐圧保持時間 10分以上）
耐圧試験の結果
試験体ケース
Case－1Case－2Case－3水圧

必要耐圧保持時間※（加圧時間）

有意な漏えい

判定

0.35 MPa

10分以上（60分）

無OK

0.50 MPa

10分以上（10分）

無OK

0.35 MPa

10分以上（60分）

無OK

0.50 MPa

10分以上（10分）

無OK

0.35 MPa

10分以上（60分）

無OK

0.50 MPa

10分以上（10分）

無OK※：必要耐圧保持時間は津波の作用時間を考慮して10分以上とした。
余震＋基準津波時の加圧時間は必要耐圧保持時間に対し，十分な余裕をもって１時間とした。

39

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（接合部の構造）

接合部の構造・ 直接定着式アンカーボルト
・ 頂版鉄筋コンクリート，中詰め鉄筋コンクリート→頂版鉄筋コンクリート，中詰め鉄筋コンクリートと地中連続壁基礎（中実鉄筋コンクリートを含む）は鉄筋により結合して一体構造とする。
部材名

設計上の役割

中詰め鉄筋コンクリート

鋼殻内部の鉄筋コンクリートで，水平方向（σck=50N/mm2）のせん断力と水平回転モーメントを頂版鉄筋コンクリートに伝達する。

アンカーボルト
アンカーボルト

根巻き
鉄筋コンクリート
根巻き
鉄筋コンクリート
中詰め鉄筋コンクリート

アンカーボルト

引抜き力を頂版鉄筋コンクリートに伝達す（SM520B相当）

る。

頂版(フーチング）鉄筋コン

水平方向のせん断力と水平回転モーメン

クリート

トを地中連続壁基礎及び中実鉄筋コンク（σck=50N/mm2）

リートに伝達する。

地中連続壁基礎

地中連続壁基礎は，基礎外面を形成し基及び頂版(フーチング)
鉄筋コンクリート

礎の主要部材となる。

中実鉄筋コンクリート

中実鉄筋コンクリートは，地中連続壁基礎（σck=40N/mm2）

内部の鉄筋コンクリートで，地中連続壁基
礎と一体となって発生断面力を負担する。

中実鉄筋コンクリート

根巻き鉄筋コンクリート

アンカーボルト頭部の防食などを目的とし（σck=24N/mm2）

た鉄筋コンクリート。非構造部材として設計する。

地中連続壁基礎接合部の構造40

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（設計思想及び荷重の伝達メカニズム）

設計思想
アンカーボルトは本来，引抜き力及びせん断力に抵抗できる部材であることから，鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）の「7.2 アンカー部の設計方法」においては，アンカーボルトに水平方向のせん断力も許容限界以内で受けもたせる設計方法となっている。一方，鋼製防護壁においては，保守的な配慮として，接合部の水平回転モーメント（水平トルク）及び水平力によるせん断力に対するアンカーボルトの抵抗力は設計上期待せず，接合部の水平回転モーメント及び水平力によるせん断力に対しては，設計上鉄筋コンクリートのみの耐力でも，弾性範囲内で負担可能とするという設計思想である。

荷重の伝達メカニズム
上部構造と下部構造の接合部における並進，回転６成分の断面力は，接合部で一体となったアン
カーボルト及び鉄筋コンクリートを介して伝達される。
なお，接合部における曲げ引張軸力に関する３成分の断面力は，設計上アンカーボルトのみの耐力でも，上部構造と下部構造の間において弾性範囲内で伝達される。また，接合部における水平方向のせん断力に関する３成分の断面力は，設計上鉄筋
コンクリートのみの耐力でも，上部構造と下部構造の間において弾性範囲内で伝達される。

アンカーボルト，
頂版鉄筋コンクリート，
中詰め鉄筋コンクリートで抵抗

頂版鉄筋コンクリート，
中詰め鉄筋コンクリートで抵抗

アンカーボルトで抵抗

＋

＝

N
Mx
津波荷重

Mz

A南基礎
（非線形解析
アンカーを引き抜く
転倒モーメント

波圧の作用方向

象）
A北基礎
A南基礎に対するトルク

Mz
Mx
A南基礎のXY面

引抜き力に関する
荷重伝達イメージ

水平力，水平回転モーメントに関する
荷重伝達イメージ

引抜き力及び水平力，水平回転モーメントに関する荷重伝達イメージ

A南基礎のYZ面

津波荷重作用時のイメージ図

荷重伝達のメカニズム

41

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（設計方針）

設計方針
鋼製防護壁は浸水防護施設であることから，本震時，津波時，余震と津波の重畳時の何れに対しても，構造部材の弾性範囲内で設計を行う。
鋼製防護壁本体の自重，及び，地震や津波による設計荷重を確実に基礎へ伝達させる。
引抜き力に対しては，設計上アンカーボルトのみで負担できる設計とする。
→「鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社） 」に準拠する。
水平回転モーメントと水平力によるせん断力に対しては，設計上中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートのみで負担できる設計とする。
→ 「道路橋示方書（日本道路協会）」，「コンクリート標準示方書［構造性能照査編］（土木学会）」に基づく。
上記の設計方針に対して，三次元一体構造としての挙動を考慮できる三次元解析（COM3）を行い，直接定着式アンカーボルトの適用性および設計の妥当性を確認する。
【三次元解析（COM３）の目的】
アンカーボルトと中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートは，それぞれが負担すべき設計荷重を弾性範囲内で受けもてる部材設計を行う
が，これらの部材が一体となった三次元構造においては，設計荷重に対して各部材が幾分かの相互作用を呈することが想定されるため，各部材が弾性範囲内で設計荷重を受けもつことができていることの確認を主目的として，三次元解析（COM３）を実施する。
・三次元解析（COM３） により，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な解析を行い，設計荷重に対する各部材の応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。
・三次元の詳細な解析により，アンカーボルト１本ごとの応力状態や部位ごとの応力分布を確認する。
・設計を超える荷重に対しては，十分な靭性を有する構造であることを確認し，荷重伝達メカニズムと三次元挙動を把握する。
対象部材及び準拠基準

接
合
部

対象部位

荷重条件

アンカーボルト

引抜き力

中詰め鉄筋コンクリート，
頂版鉄筋コンクリート

水平回転モーメント，
水平力

準拠基準

設計思想

・鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編） （名古屋高速道路公社）＜7章アンカー部＞ P50～P52 参照

・引抜き力に対しては，設計上アンカーボルトのみで負担できる設計とする。

・道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編・Ⅲコンクリート橋編） （日本道路協会）＜4.4 ねじりモーメント作用する部材の照査＞ P44 参照
・コンクリート標準示方書［構造性能照査編］ （土木学会）＜付録1 2.2せん断応力度＞ P44 参照

・水平回転モーメントと水平力によるせん断力に対しては，設計上中詰
め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートのみで負担できる設計とする。

※ 中詰め鉄筋コンクリートと鋼殻とは合成構造として設計し以下の文献に準拠する「鋼・合成構造標準示方書」（土木学会）， 「複合構造標準示方書」（土木学会）

42

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（「鋼構造物設計基準」の適用範囲 １/２ ）

鋼構造物設計基準 （名古屋高速道路公社）の適用範囲
・アンカーボルトは水平方向のせん断力に対する抵抗力も有するが，鋼製防護壁では保守的な配慮として，設計上アンカーボルトは引抜き力のみを弾性範囲内で負担できればよい役割の部材に位置づけた設計を行う。上部構造と下部構造の接合部の水平回転モーメント及び水平力によるせん断力に対するアンカーボルトの抵抗力は設計上期待せず，接合部の水平回転モーメント及び水平力によるせん断力に対しては，設計上中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートのみの耐力でも，弾性範囲内で負担できる設計とする。この設計方針を前提として，以下に接合部の引抜き力に対するアンカーボルトの設計のみを対象とする鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）の適用について整理を行う。
・レベル２地震動よりも大規模な基準地震動Ｓｓに対して，安全性の配慮より短期許容応力度を許容限界として設計する。
・なお，鋼構造物設計基準の津波防護施設への適用実績は確認されていないが，当該基準に準拠した弾性範囲内の設計及び三次元解析による設計の妥当性確認を行う方針である。
分類「鋼構造物設計基準」の主な該当項目「鋼構造物設計基準」の主な適用範囲鋼製防護壁への適用

設計思想

1.1

適用の範囲

上部構造と下部構造の接合部におけるアンカー部の設計直接定着式アンカーボルトは，鋼製防護壁への適用に当たり，設計荷重に対して，引抜き力は設計
上弾性範囲内のアンカーボルトのみで負担できる設計とし，水平力，水平回転モーメントによるせん
断力は設計上弾性範囲内の鉄筋コンクリートのみで負担できる設計とすることで適用範囲とする。

構造形式

7.1

一般

直接定着方式が原則

直接定着式アンカーボルトを選定する。

部材諸元

7.1

一般

アンカーボルト間隔２D （D:公称径）

基準に基づいて配置する。

7.3.1

アンカーボルト

公称径 D80～D180

公称径D180のアンカーボルトの規格に基づく。

3.1

使用鋼材

SM490A 相当 315N/mm2
SM520B 相当 355N/mm2

適用範囲内の『直接定着方式／SM520B相当』を用いる。

3.2

コンクリートフーチングコンクリート設計基準強度
σck=21～27N/mm2

フーチング（頂版）コンクリートの設計基準強度は50N/mm2であるが，保守的な配慮として基準に記載の設計基準強度27N/mm2に対応する照査応力度を許容限界として弾性設計を行う。

1.3

アンカー部の
耐震設計

常時及び地震時

常時及び地震時において，いずれも弾性範囲内の設計を行なう。
津波時の荷重は地震時と同様に短期荷重であるため，割り増し係数は地震時と同様の値を用いる。

7.2.1

アンカー部の
耐震設計

アンカーボルトの軸力は，鉄筋コンクリート方式（複鉄筋）により算定

アンカーボルトの軸力は，２軸複鉄筋コンクリート断面で算定し弾性設計を行う。
中詰め及び頂版の鉄筋コンクリートは，せん断力に対して弾性設計を行う。

2.14

荷重の組合せ許容応力度の割増し

レベル1地震時（地震動）※１：短期許容応力度
レベル2地震時(地震動）※２：アンカー部の耐震設計(降伏応力度）

地震時（基準地震動Ｓｓ），基準津波時，余震＋基準津波時： 短期許容応力度
T.P.＋24m津波時 ，余震＋T.P.＋24m津波時 ： 降伏応力度

3.3

許容応力度

SM520B相当
σs=210N/mm2 τs=80N/mm2

適用するアンカーボルトは，『直接定着方式／SM520B相当』とする。

7.2.2

照査応力度

直接定着式アンカーボルトの付着
引抜きコーンせん断(鉄筋補強あり）
せん断

フーチング（頂版）コンクリートの設計基準強度は50N/mm2であるが，保守的な配慮として基準に記載の設計基準強度27N/mm2に対応する照査応力度を許容限界として弾性設計を行う。

使用材料

構造設計

許容限界

（mm)

※１：レベル1地震動 発生する確率が高い地震動※２：レベル2地震動 発生する確率は低いが大きな揺れの強さを持つ地震動（道路橋示方書（Ⅴ耐震設計編）・同解説（日本道路協会）より）

43

８．設計方針

接合部の設計（「鋼構造物設計基準」の適用範囲 ２/２）

第５５６回審査会合
資料２ 修正鋼製防護壁の設計値（試計算）として得られているアンカーボルトに発生する引張力は，文献７）で確認されている引抜き力の実験値以内に収まっていることを確認している。
接合部の荷重分担・引抜き力に対しては，設計上アンカーボルトのみで負担できる設計とする。
→「鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社） 」に準拠する。

鋼製防護壁の設計引抜き力と既往の文献の実験で確認されている
引抜き力の比較
種別

アンカーボルト
仕様

荷重
（kN）

備考

実験値

D180（SM520B相当）

7,990

文献７）

設計値
（試計算）

D180（SM520B相当）

北基礎 5,786
南基礎 7,258

余震＋T.P.＋24m津波時（文献７）より）

荷重とアンカーボルトの相対ずれの関係（D180現場引抜き試験）

44

８．設計方針

接合部の設計（「コンクリート標準示方書及び道路橋示方書の適用箇所）

第５５６回審査会合
資料２ 修正一般に規模の大きい土木構造物については，複数の基準類を参照して設計を行う。
鋼製防護壁接合部は，コンクリート標準示方書，道路橋示方書，鋼構造物設計基準等を参照して設計を行う。
中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートの水平力によるせん断力は「コンクリート標準示方書[構造性能照査編] 付録１ 2.2
せん断応力度」（土木学会）に準拠して設計を行う。
水平回転モーメントによるせん断力は，コンクリート標準示方書に許容応力度設計法での記載がないため，「道路橋示方書 Ⅲ コンク
リート橋編 4.4 ねじりモーメントが作用する部材の照査」に準拠して設計を行う。
「コンクリート標準示方書」の
該当項目
付録1
2.2

せん断応力度の照査

対象部材
中詰め鉄筋コンクリート
頂版鉄筋コンクリート

Ｖａ＝Ｖｃａ＋Ｖｓａ
Ｖｃａ：コンクリートの許容せん断力（N)Ｖｓａ：斜め引張鉄筋の許容せん断力（Ｎ）

鋼製防護壁への適用

接合部の水平力によるせん断力に対する設計

Ｖｃａ＝1／2・τａ１・ｂｗ・ｊ・ｄ
Ｖｓａ＝Ａｗ・σｓａ・ｊ・ｄ／ｓτａ１： 斜め引張鉄筋を考慮しない場合の許容せん断応力度（N/mm2)ｂｗ： 有効幅 (mm)ｊ ： 1／1.15
d ： 有効高さ(mm)「道路橋示方書」の該当項目
4.4

ねじりモーメントが作用する部材の照査

σst = Mt・a/1.6bt・ht・Awt
σsl = Mt・（bt+ht)/0.8bt・ht・Alt

対象部材
中詰め鉄筋コンクリート
頂版鉄筋コンクリート

Ａｗ： 斜め引張鉄筋断面積（mm2)σｓａ： 鉄筋の許容引張応力度（N/mm2)
ｓ ： 斜め引張鉄筋間隔 (mm)
鋼製防護壁への適用

接合部の水平回転モーメントによるせん断力に対する設計
2

σst : ねじりモーメントに対する横方向の鉄筋の応力度（N/mm )2
σsl : ねじりモーメントに対する軸方向の鉄筋の応力度（N/mm )Mt : 部材断面に作用するねじりモーメント（N・mm)
2
Awt : 間隔aで配置されるねじりモーメントに対する横方向鉄筋1本の断面積（mm )2
Alt : 部材断面に配置されるねじりモーメントに対する軸方向鉄筋の全断面積（mm )a: 横方向鉄筋の間隔（mm)bt，ht : 幅及び高さ（mm)2※：コンクリート設計強度50 N/mm の許容限界については「道路土工カルバート工指針（日本道路協会）」に準拠する。

45

９．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（基本方針及び準拠基準の併用）•

設計手法には，弾性範囲内に構造物の挙動を収める許容応力度法に準拠する方法や，ある程度の塑性変形を許す保有水平耐力法に準拠する方法がある。これら２つの方法を併用することには問題がある。しかしながら，鋼製防護壁接合部の設計においては，鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）及び道路橋示方書(日本道路協会）の許容応力度法に準拠して，設計荷重に対し接合部の各部材の弾性範囲内に収める設計を行う。よって，両者の設計体系が弾性範囲内で整合しており併用することに問題はない。

•

接合部の各部材は，荷重分担に応じて，それぞれの技術基準類に準拠し弾性範囲内の設計を実施する。さらに，三次元解析（COM３） により，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な解析を行い，設計荷重に対する各部材の応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。

荷重分担の考え方
・引抜き力に対しては，設計上直接定着式アンカーボルトのみで負担できる設計とする。
・水平力及び水平回転モーメントに対しては，設計上中詰め鉄筋コンクリート
及び頂版鉄筋コンクリートのみで負担できる設計とする。
各荷重分担に応じた技術基準類の準拠
・引抜き力への対応・・・直接定着式アンカーボルトを設計（鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社））(許容応力度法)
・水平力及び水平回転モーメントへの対応・・・中詰め鉄筋コンクリート，頂版
鉄筋コンクリートを設計（コンクリート標準示方書（土木学会）と道路橋示方書（日本道路協会））(許容応力度法)

技術基準の併用
・鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）及びコンクリート標準示方書（土木学会）並びに道路橋示方書（日本道路協会）はともに弾性範囲内での設計に適用することから，基準を併用することに問題はない。

・接合部の各部材は，荷重分担に応じて，それぞれの技術基準類に準拠し保守的な条件の設計を実施するが，三次元解析（COM３） により，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な解析を行い，設計荷重に対する各部材の応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。

接合部の構造46

８．設計方針

接合部の設計（接合部における鋼材及びコンクリートの設計で適用する範囲）
第５５６回審査会合
資料２ 修正○鋼材についてσ（降伏応力度）σy
鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）
応力度（N/mm2）

σy=355 N/mm2（SM520B相当）

0ε

鋼材の設計で適用する範囲（弾性範囲内を適用）○コンクリートについて
接合部の中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートにおけるコンクリート設計基準強度は50N/mm2を用いることとしているが，直接定着式アンカーボルトの定着及びコーンせん断に関するコンクリートの応力照査には，保守的な配慮として， 鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）に基づきコンクリート設計基準強度27N/mm2に対応する照査応力度を許容限界に適用する。

47

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（接合部の検討フロー）

基本検討のうち定着部の評価とは，設置変更許可段階おける定着部の照査を示す。この段階での照査は，基準類に準拠して設計を行い，構造の成立性を確認することである。
工認段階における評価は，詳細な荷重・地盤条件において基準類に準拠し照査を行い，三次元解析（COM３） により，接合部の一体化した挙動を考慮した精緻な解析を行い，各部材（アンカーボルト，中詰め鉄筋コンクリート，頂版鉄筋コンクリート）が設計荷重に対して弾性範囲内であることを確認することである。
構造成立性の検討において荷重条件として厳しいと想定されるT.P.+24m津波＋余震時を考慮する。

設置変更許可段階

鋼製防護壁（上部工）の基本検討
・ 構造形式の選定
・部材の配置・寸法検討

鋼製防護壁（基礎）の基本検討
・基礎形式の選定
・基礎の配置・寸法検討
鋼製防護壁（接合部）の基本検討
・接合形式の選定
・配置検討
・定着部の照査①※１

工認段階
鋼製防護壁（基礎）の詳細検討
・二次元動的有効応力解析
・三次元静的フレーム解析
・基礎の応力・支持性能照査

鋼製防護壁（上部工）の詳細検討
・三次元静的フレーム解析
・部材の応力照査
・補剛材・継ぎ手の設計

鋼製防護壁（上部工）の詳細検討
・三次元動的フレーム解析
・部材の応力照査
・補剛材・継ぎ手の設計

鋼製防護壁（接合部）の詳細検討
・アンカーボルトの応力照査
・定着部の照査② ※２

設計の基本方針・三次元解析（COM３） により，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な解析を行い，設計荷重に対する各部材の応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。
・直接定着式アンカーボルトの設計は，「鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社） 」に準拠する。
・それ以外の中詰め鉄筋コンクリート等の設計は，「コンクリート標準示方書(土木学会）」及び「道路橋示方書（日本道路協会）」に準拠する。
※１）定着部の照査①⇒構造の成立性確認のための照査【確認条件】（接合部に掛かる荷重が厳しいと考えられるケース）
・余震＋T.P.+24m津波時※２）定着部の照査②⇒詳細な荷重・地盤条件ならびに三次元挙動評価を踏まえた詳細照査

三次元解析（COM３）※３※３）目的①三次元解析（COM３） により，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な解析を行い，設計荷重に対する各部材の応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。
②設計を超える荷重に対しては，十分な靭性を有する構造であることを確認し，荷重伝達メカニズムと三次元挙動を把握する。
③三次元の詳細な解析により，アンカーボルト１本ごとの応力状
態や部位ごとの応力分布を確認する。

48

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（構造の成立性 １/７）
構造成立性の検討において荷重条件として厳しいと想定されるT.P.+24m津波＋余震時を考慮する。

アンカーボルトの配置検討結果（弾性設計）

入力値
・上部工の設計より算定される断面力
本震時：三次元動的フレーム解析
津波時，余震＋津波時：三次元静的フレーム解析

アンカーボルトが負担する荷重： アンカーボルト

49

８．設計方針

接合部の設計（構造の成立性 ２/７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

アンカーボルトの配置検討結果（弾性設計）※仕様は詳細検討によって変更になることがある。

50

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（構造の成立性 ３/７）
アンカーボルトの応力に対する検討結果（2軸複鉄筋コンクリートの弾性設計）【アンカーボルトの検討条件】
アンカーボルトに対する負荷が厳しいと考えられる条件
・余震＋T.P.+24m津波時・地盤バネ ： １次元全応力地盤応答解析（SHAKE）の収束剛性
・地盤バネの上限値 ： ピーク強度（-1σ値）

許容限界
基準津波，余震＋基準津波：短期許容応力度
T.P.+24m津波，余震＋T.P.＋24m津波 ：降伏応力度

アンカーボルトの設計においては，鋼構造物設計基準を用いる。
構造の成立性確認においては，保守的な配慮としてコンクリート
標準示方書に基づく許容応力度の割増し係数を適用した。
σc ： コンクリートの発生圧縮応力度
σs ： アンカーボルトの発生引張応力度
σs’ ： アンカーボルトの発生圧縮応力度
σca ： コンクリートの短期許容応力度
許容応力度 9.0N/mm2×割増し係数2.0 １）＝18.0N/mm2（設計基準強度27N/mm2に対応する短期許容応力度）＜ コンクリートの照査応力度 0.85×27N/mm2 ３）＝22.95N/mm2
σs ： アンカーボルトの短期許容引張応力度
σs’ ： アンカーボルトの短期許容圧縮応力度
許容応力度 210N/mm2×割増し係数1.65 １）＝346.5N/mm2＜ 鋼材の照査応力度 355N/mm2 ３）

51

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（構造の成立性 ４/７）
アンカーボルトの定着長に対する検討結果（弾性設計）【アンカーボルトの検討条件】
アンカーボルトに対する負荷が厳しいと考えられる条件
・余震＋T.P.+24m津波時・地盤バネ ： １次元全応力地盤応答解析（SHAKE）の収束剛性
・地盤バネの上限値 ： ピーク強度（-1σ値）

コーンせん断面
付着面
7.3.2 アンカーボルトの埋め込み長(1)による算定式

許容限界
基準津波，余震＋基準津波：短期許容応力度
T.P.+24m津波，余震＋T.P.＋24m津波 ：降伏応力度
σsa : アンカーボルトの許容応力度（N/mm2)
τa : アンカーボルトの許容付着応力度
As : アンカーボルトの有効断面積（mm2)d2 : アンカーボルトの公称径（mm）

アンカーボルトの設計においては，鋼構造物設計基準を用いる。構造の成立性確認においては，コンクリート標準示方書に基づく許容応力度の割増し係数を適用した。
τa ： アンカーボルトの短期許容付着応力度
許容応力度 3.0N/mm2×割増し係数2.0 １）＝6.0N/mm2（設計基準強度 27N/mm2に対応する短期許容応力度）＝ アンカーボルトの付着に対する照査応力度 2.0τa ３）

52

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（構造の成立性 ５/７）
アンカーボルトのコーンせん断に対する検討結果（弾性設計）【アンカーボルトの検討条件】
アンカーボルトに対する負荷が厳しいと考えられる条件
・余震＋T.P.+24m津波時・地盤バネ ： １次元全応力地盤応答解析（SHAKE）の収束剛性
・地盤バネの上限値 ： ピーク強度（-1σ値）

アンカーボルトに発生する付着力
コーンせん断部分の強度（補強鉄筋なし）
コーンせん断部分の強度（補強鉄筋あり）

許容限界
基準津波，余震＋基準津波：短期許容応力度
T.P.+24m津波，余震＋T.P.＋24m津波 ：降伏応力度

鉄筋補強範囲アンカーボルトのコーンせん断に対する検討は鋼構造物設計基準に準拠し実施した。

σcoaｌ ： コンクリート強度で決まるコーンせん断強度
コーンせん断に対する照査応力度 1.5σcoaｌ ３）
1.5×0.55N/mm2=0.825N/mm2（設計基準強度27N/mm2に対応する照査応力度）

le

45°

7.3.4 フーチングコンクリートの応力照査
σcoa ＝1/2・σcoal＋Δσσcoa : 定着部のコーン破壊許容応力度
σcoal : コンクリート強度で決まるコーンせん断強度（鉄筋補強なし）
Δσ : 鉄筋補強によるコーン破壊強度の増加

P

コーン状破壊面
d:アンカーボルトの公称断面積
径

Ac = πle(le+d)
ここで，Ac：破壊面の投影面積
le：アンカーボルトの埋込み長
ｄ：アンカーボルトの公称径

複数のアンカーボルトに対するコーンせん断面の考え方

53

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（構造の成立性 ６/７）
基礎に発生する曲げモーメントに対する鉄筋応力の照査結果（弾性設計）【基礎の検討条件】
基礎に対する負荷が厳しい条件
・余震＋T.P.+24m津波時
・水平２方向地震力の影響を荷重で考慮
・地盤バネ ： １次元有効応力地盤応答解析（FLIP）の応答値

地中連続壁基礎
2（内外）-D51＠150

陸
陸

海
海

中実鉄筋コンクリート
5-D51＠150

荷重図

変形図

配筋の概要

54

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（構造の成立性 ７/７）
基礎に発生する曲げモーメントに対する鉄筋応力の照査結果（弾性設計）
北基礎 照査値（鉄筋）＝0.82 ・・・ 判定ＯＫ
余震＋T.P.+24m津波時

南基礎 照査値（鉄筋） ＝0.96 ・・・ 判定ＯＫ
余震＋T.P.+24m津波時

鉄筋の照査値：発生応力度／短期許容応力度

鉄筋の照査値：発生応力度／短期許容応力度

構造成立性の確認においてより厳しい評価を実施
するため短期許容応力度で照査している。

構造成立性の確認においてより厳しい評価を実施するため短期許容応力度で照査している。

【鉛直鉄筋】
・中実鉄筋コンクリート
T.P.-40m以浅 ： 5-D51＠150
T.P.-40m以深 ： 2-D51＠150
・地中連続壁基礎 2-D51＠150【鉛直鉄筋】
・中実鉄筋コンクリート 5-D51＠150
・地中連続壁基礎 2-D51＠150

南基礎
A南連壁基礎照査値
σs応力裕度

10.0

10.0

0.0

0.0

-10.0

-10.0

-20.0

-20.0

T.Ｐ.(m)TP(m)T.Ｐ.(m)TP(m)北基礎
A北連壁基礎照査値
σs応力裕度

-30.0

-30.0

-40.0

-40.0

-50.0

-50.0

-60.0

-60.0
0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

鉄筋の照査値
発生応力度／短期許容応力度

1.40

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

鉄筋の照査値
発生応力度／短期許容応力度55

８．設計方針

接合部の設計（三次元解析（COM３）１/６）

第５５６回審査会合
資料２ 修正検討目的①三次元解析（COM３） により，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な解析を行い，設計荷重に対する各部材の応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。
②設計を超える荷重に対しては，十分な靭性を有する構造であることを確認し，荷重伝達メカニズムと三次元挙動を把握する。
③三次元の詳細な解析により，アンカーボルト１本ごとの応力状態や部位ごとの応力分布を確認する。
支間部断面力の算定
一次元地盤応答解析

・上部工・下部工を一体でモデル化する。
・地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，支柱部・支間部に集約した
構造弾性梁でモデル化する。

解析モデル作成

動的解析（余震）

地盤変位
加速度（設計震度）

三次元静的フレーム解析

START

解析モデル作成

変位・加速度

三次元静的
フレーム解析

応答値の抽出
（支間部断面力）

接合部の評価三次元解析
解析モデル作成

断面力
三次元解析

応答値の抽出（変位・応力）【評価】
・アンカーボルト応力
・鉄筋コンクリート応力
・変位履歴
OK

： 解析データの受渡しフローを示す

NG

・鋼製防護壁の鋼殻をシェル要素でモデル化する。
・コンクリート部はソリッド要素にてモデル化し，頂版鉄筋コンクリートは配筋を反映した鉄筋コンクリート要素並びに無筋コンクリート
要素を適用し材料非線形性を考慮する。その他の鉄筋コンクリートは，構造弾性要素
でモデル化する。
・アンカーボルトはバイリニア型非線形梁要素でモデル化する。
・本震による影響を考慮するとともに，接合部の設計に対して安全側となるよう地盤バネを設定する。
・地盤の拘束度が高く，接合部の設計に対して安全側と予想される南側基礎を評価対象とする。
・三次元静的フレーム解析で算出された断面
力並びに支柱部に作用する荷重を用いて三次元解析を実施する。

三次元静的フレーム解析モデルの概念図

END

三次元解析モデルの概念図

56

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 再掲

接合部の設計（三次元解析（COM３）２/６）（１）三次元静的フレーム解析（三次元解析（COM３）への入力荷重算定モデル）
解析の目的
・津波荷重や余震影響を含む鋼製防護壁支間部の断面力を算定する。

結果の利用
・三次元解析モデルに入力する支間部断面力。

モデル化方針・上部工及び下部工を一体でモデル化する。
・地中連続壁基礎は縦梁（構造弾性梁）とその周囲の仮想剛梁で構成し，仮想剛梁に地盤バネを設定する。
・鋼製防護壁は，支柱部・支間部に集約した構造弾性梁でモデル化する。
・本震による影響を考慮するとともに，接合部の設計に対して適切に地盤バネを設定する。

三次元静的フレーム解析モデルの概念図

57

８．設計方針

接合部の設計（三次元解析（COM３）３/６）

第５５６回審査会合
資料２ 修正（２）三次元解析（COM３）
鋼製防護壁は，荷重分担に応じて部材ごとに弾性範囲内の設計を実施する。アンカーボルトと中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートは，それぞれが負担すべき設計荷重を弾性範囲内で受けもてる部材設計を行うが，これらの部材が一体となった三次元構造においては，設計荷重に対して各部材が幾分かの相互作用を呈することが想定される。このため，接合部の一体構造の挙動を考慮した精緻な弾性範囲内の三次元解析（COM3）を行い，設計荷重に対して，各部材が弾性範囲内で受けもつことができていることの確認を実施する。
鋼製防護壁の設計は，各部材の発生応力が弾性範囲の許容限界以内となることを必要条件として実施する方針である。すなわち，終局強度に基づく許容限界は用いないことから，三次元解析（COM3）においては，設計荷重に対する弾性範囲内での応力の算定と照査を主目的としている。このような設計荷重に対する弾性範囲内での三次元解析（COM3）による再現精度はこれまでに確認されてきていることから，同様に弾性範囲内を対象として弾性設計する場合においては，実験とほぼ等価な結果が得られると考える。
一方，鋼製防護壁の接合部ついて，設計荷重を超える荷重の領域についても三次元解析（COM3）を実施する目的は，解析により，その終局的な耐力の精緻な数値を追究することではなく，接合部に設置されるD51の5段等といった重厚な鉄筋により，非線形領域において，十分な靭性を有している挙動を呈することの確認を行うことである。
なお，解析（COM3）では，様々な条件を想定したパラメータスタディ及びケーススタディの実施も可能であることから，安全性確認のための多角的な検証及び評価を行うことができる。

58

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 再掲

接合部の設計（三次元解析（COM３）４/６）
解析の目的

・津波荷重や余震影響を受ける鋼製防護壁接合部の三次元的な挙動を評価し，設計の妥当性及び直接定着式アンカーボルトの適用性を確認する。

結果の利用
・鋼構造物設計基準（名古屋高速道路公社）によって弾性範囲内で設計したアンカーボルトをはじめとするそれぞれの部材が，一体となった構造でも弾性範
囲内の応力レベルで収まっていることを確認する。
・三次元の詳細な解析によってアンカーボルト１本ごとの応力状態や部位ごとの応力分布を確認する。
・設計を超える荷重に対する裕度の確認。
・荷重伝達メカニズムと三次元挙動の把握。

モデル化方針・鋼製防護壁の鋼殻をシェル要素でモデル化する。
・コンクリート部はソリッド要素にてモデル化し，頂版鉄筋コンクリートは配筋を反映した鉄筋コンクリート要素並びに無筋コンクリート要素を適用し材料非線形性を考慮する。その他の鉄筋コンクリートは，構造弾性要素でモデル化する。
・アンカーボルトはバイリニア型非線形梁要素でモデル化する。
・本震による影響を考慮するとともに，接合部の設計に対して適切に地盤バネ設定する。
・地盤による拘束度合が高く，接合部の設計に対して安全側と考えられる南側
基礎を評価対象とする。
・三次元静的フレーム解析で算出された断面力並びに支柱部に作用する荷重を用いて三次元解析を実施する。

三次元解析モデルの概念図

59

９．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（三次元解析（COM３）５/６）■接合部のモデル化方針

堤内側
堤外側

解析手法

三次元解析

プログラム

COM３

対象荷重

余震＋津波時目 的・接合部の設計の妥当性確認
・鉄筋コンクリートの材料特性を反映した三次元挙動評価

データ利用

支間部の
断面力

・直接定着式アンカーボルト及び頂版鉄筋コンクリート（接合部）の評価

鉄筋コンクリート防潮壁側

支間側

中詰め鉄筋コンクリート：弾性体
接合部

鋼殻と中詰め鉄筋コンクリートは一体としてモデル化
鉄筋の抵抗を考慮
頂版鉄筋コンクリート：材料非線形（コンクリート，鉄筋の材料非線形性を考慮）

アンカーボルト

中実鉄筋コンクリートと頂版鉄筋コンクリート・地中連続
壁基礎は一体としてモデル化
中実鉄筋コンクリート：弾性体

地中連続壁基礎と頂版鉄筋コンクリートは一体としてモデル化

全体モデル（イメージ）Py

My

地中連続壁基礎：弾性体接合部のモデル化

アンカーボルトのモデル化

60

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 再掲

接合部の設計（三次元解析（COM３）６/６）■接合部のモデル化方針
堤内側
堤外側

支間部の
断面力

τ （せん断強度）

地盤
反力度

地盤との
境界条件

変位

τ （せん断強度）

せん断方向バネ
（圧縮）
地盤
反力度

p （軸圧縮強度）

p =0
（剥離）

全体モデル
（イメージ）

変位（引張）※地盤バネ定数並びに上限値は，

法線方向バネ

一次元地盤応答解析により設定する。

地盤のモデル化

61

８．設計方針

接合部の設計（三次元解析（COM３）の妥当性確認 １/２）

第５５６回審査会合
資料２ 修正■三次元解析COM３のモデルの妥当性を示す文献
鉄筋コンクリートの材料非線形を考慮した精緻な三次元解析（COM３）により，設計の妥当性を確認するが，弾性範囲内の設計であり，『COM３』の弾性範囲内での妥当性は実験等との比較検討で確認している。鉄道施設や電力設備については，鉄筋コンクリート構造物の耐震性能や耐力評価に『COM３』が適用されており，十分な使用実績があるため，信頼性があるものと判断できる。
検証1．直接定着式アンカーボルトの引抜き試験の再現シミュレーション

全反力（MN）

アンカーボルト区間

鋼製防護壁で実際に使用する直接定着式アンカーボルトについて，既往の研究７）の再現解析結果を実施した。
研究で実施されている供試体の引抜き試験を再現した解析の結果は，試験結果とよい一致を示しており，荷重～変位関係における弾性範囲内での再現性が高いことを確認した。

COM３による
再現解析
結果

COM３による
再現解析結果COM３による
再現解析結果（文献７) より）引抜き試験概要

弾性範囲内の再現状況（文献７) にCOM３による再現解析結果を加筆） （文献７) にCOM３による再現解析結果を加筆） （文献７) にCOM３による再現解析結果を加筆）

引抜き試験の再現解析結果（変位－荷重関係）

引抜き試験の再現解析結果（アンカーボルト応力）62８．設計方針

接合部の設計（三次元解析（COM３）の妥当性確認 ２/２）

第５５６回審査会合
資料２ 修正検証2．鋼製タワー基礎の載荷実験の再現解析
コンクリート基礎とアンカーボルトの定着に関しては，鋼製タワーの載荷実験との比較により確認されている８），９） 。
鋼製タワー柱脚部を模擬した供試体に対して，非線形領域までの載荷実験に対する再現解析が実施されており，非線形領域まで概ね良好に再現されている。検証1．と同様，弾性範囲内での再現性が高いことを確認した。
（文献９) より）

（文献９) より）

（文献９) より）

（文献８) より）

（文献７) より）

（文献９) より）弾性範囲内の再現状況

63

８．設計方針

第５５６回審査会合
資料２ 修正接合部の設計（参考文献）
番号

参考文献

１)

コンクリート標準示方書 [構造性能照査編] (（社）土木学会）

２)

道路橋示方書（Ⅲコンクリート橋編）・同解説 （（社）日本道路協会）

３)

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編） （名古屋高速道路公社）

４)

道路土工カルバート指針 （（社）日本道路協会）

５)

鋼・合成構造標準示方書 (（社）土木学会）

６)

複合構造標準示方書 (（社）土木学会）

７)

前野裕文，後藤芳顯，上條崇，小林洋一 「鋼製橋脚に用いる実大付着型アンカーボルトの力学特性と定着部の挙動評価モデル」，構造工学論文集Vol.46A，2000.3

８)小松崎勇一，篠崎裕生，齋藤修一，原田光男 「風車基礎ペデスタルの引抜きせん断耐力に関する実験的検討」，土木学会第63回年次学術講演会，pp.1093-1094，2008．9

９)

齋藤修一，小松崎勇一，原田光男 「風車基礎ペデスタルの引抜きせん断耐力に関する解析的検討」 土木学会第63回年次学術講演会，pp.1095-1096，2008．9

番号

掲載理由

内容

鋼製防護壁の接合部の設計において準拠する文献

中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートへの水平力によるせん断力に係る設計式の引用

鋼製防護壁の接合部の設計において準拠する文献

中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリートへの水平回転モーメントによるせん断力に係る設計式の引用

３)

鋼製防護壁の接合部の設計において準拠する文献

アンカーボルトへの引抜き力に係る設計式の引用

４)

鋼製防護壁の接合部の設計において準拠する文献

コンクリート設計基準強度50N/mm２の許容限界について参照

５)

鋼製防護壁の接合部の設計において準拠する文献

鋼製防護壁と中詰め鉄筋コンクリートの一体化に関する引用

６)

鋼製防護壁の接合部の設計において準拠する文献

鋼製防護壁と中詰め鉄筋コンクリートの一体化に関する引用

７)

三次元解析（COM３）の妥当性確認に用いた参考文献

現場引抜き試験結果を引用

８)

三次元解析（COM３）の妥当性確認に用いた参考文献

風力発電の風車基礎部の破壊試験結果を引用

９)

三次元解析（COM３）の妥当性確認に用いた参考文献

６）に係るCOM３の適用性評価結果を引用

１)
２)

64

８．設計方針

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

止水ジョイントの変形量評価方針
鋼製防護壁と鉄筋コンクリート，異種構造物間の境界にも止水ジョイント部を設置する。
止水構造は，鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁と同様な設計をし，止水ジョイント部材で止水する。
漂流物荷重に抵抗するための鋼製防護部材を設置する。

鋼管杭鉄筋コンクリート防潮壁と同様な設計
START
450
380

35

35
65

85
壁厚

13

12
50
95

12

変位量の設定【以下のケースで最大変位量を選定】
・地震時：地盤の平均物性とばらつきを考慮したケースの相対変位を算出
・津波時：地震時残留変位と津波荷重作用時変位の和を算出【上記の変位量を基に合成変位量の算出】
X方向，Y方向，Z方向の３成分の相対変位を算出し、これらを合成した
最大変位を変位量と設定

あ※１

伸縮部材(WF200型、補強布)
M16アンカー(200ピッチ)

津波波圧の設定（ゴムジョイント）

入力津波

止水ゴム等の仕様設定

性能試験
・変形量
・水圧 等

鋼製アンカー及び止水ゴム等の鋼製防護部材の仕様設定【許容限界値以下の確認】
鋼製アンカー：引張り,せん断,引抜き
鋼製防護部材：曲げ,引張り,せん断（シートジョイント）OK

NG※１：耐震設計，耐津波設計より算出された変位量

END

止水ジョイント部の構造図（例）
止水ジョイント部の検討フロー※仕様については今後の検討により変更の可能性がある。

65

９．施工実績（鋼製門型ラーメン構造）（１／３）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

66

９．施工実績（鋼製門型ラーメン構造）（２／３）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

67９．施工実績（鋼製門型ラーメン構造）（３／３）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

68９．施工実績（直接定着式アンカーボルト）（１／３）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

69９．施工実績（直接定着式アンカーボルト）（２／３）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

70

９．施工実績（直接定着式アンカーボルト）（３／３）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲

71第５５５回審査会合
資料２－４再掲【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図72

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（１／７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■ステップ１

地中壁連続壁基礎上部に直接定着式アンカーボルトを設置する。
所定位置に設置する必要があるため，基礎上部にはフレーム架台を設置し，据付精度を確保する。

73

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（２／７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■ステップ２ 支柱部ブロック設置・中詰め鉄筋コンクリート工

頂版部配筋及びコンクリート施工後に，１段目及び２段目の支柱部ブロックを架設する。

支柱部中詰め鉄筋コンクリートを施工する。

74

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（３／７）

第５５５回審査会合
資料２－４修正■ステップ３ ブロック架設工

ジャッキ

取水口隔壁上など上載荷重による影響を最小限にできる箇所にジャッキを配置し１段目の支間部ブロックを架設する。
架設時には，１段目自重によるたわみ量及び２段目以降の構造系の変化を考慮した逐次剛性と自重によるたわみ量をあらかじめ上げ越しする。
各段の架設完了後に全体の出来形・反りが所定の寸法内に収まるよう，事前に綿密な架設計画を立案しておく。

各層の架設完了後，支柱部・支間部に予め設けたポイントの座標を計測する。
管理値から逸脱した場合は，取水口隔壁上や連壁基礎上端など，必要な地耐力が確保できる箇所に反力受け構を設置
し，ジャッキを用いて調整し管理値以内に納める。

75

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（４／７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■ジャッキによる仮受け状況（イメージ）76

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（５／７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■上げ越し管理（イメージ）

各層の架設完了後，支柱部・支間部に予め設けたポイントの座標を計測する。
管理値から逸脱した場合は，取水口隔壁上や連壁基礎上端など，必要な地耐力が確保できる箇所に反力受け構を設置し，ジャッキを用いて調整し管理値以内に納める。

77

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（６／７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■上げ越し管理（イメージ）

各層の架設完了後，支柱部・支間部に予め設けたポイントの座標を計測する。
管理値から逸脱した場合は，取水口隔壁上や連壁基礎上端など，必要な地耐力が確保できる箇所に反力受け構を設置し，ジャッキを用いて調整し管理値以内に納める。

78

【参考資料】 鋼製防護壁の施工ステップ図（７／７）

第５５５回審査会合
資料２－４再掲■ステップ４ 完成

79