【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１／１９）TK-1-1294改1＜本論点の経緯＞
これまで，直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性及び接合部の設計方法の妥当性について，３次元解析（COM３）を用いて確認してきた。
この度は，３次元解析（COM３）による解析結果が求められたことから，上記の項目に関する確認結果を説明する。

根巻き鉄筋
コンクリート（上部構造）

接合部
頂版鉄筋コンクリート
中詰め鉄筋
コンクリート（下部構造）

図２ 鋼製防護壁の構造図

図１ 防潮堤鳥瞰図本資料のうち，枠囲みの内容は，営業秘密又は防護上の観点から公開できません。

1

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（２／１９）接合部の構造表１ 接合部の設計上の役割
部材名

設計上の役割①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，水平方向のせん断（σck=50N/mm2）

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。

②アンカーボルト（SM520B

引抜き力を頂版鉄筋コンクリートに伝達する。

相当）③頂版(フーチング）鉄筋コ

水平方向のせん断力と水平回転モーメントを地中連ンクリート

続壁基礎及び中実鉄筋コンクリートに伝達する。

（σck=50N/mm2）④地中連続壁基礎及び地中連続壁基礎は，基礎外面を形成し基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，地中連続壁基礎内部の鉄（σck=40N/mm2）

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。

⑤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た鉄筋コン（σck=24N/mm2）

クリート。非構造部材として設計する。

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。

図３ 上部構造及び下部構造の接合部の構造2

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（３／１９）

第560回審査会合
資料2-1に一部追記修正

解析条件
解析ケースは，接合部への負担が厳しくなるT.P.+24 m津波と余震の重畳時とした。
支間部断面力の算定
１次元地震応答解析

START

解析モデル作成

解析モデル作成

動的解析（余震）

地盤変位
加速度（設計震度）

変位・加速度

３次元静的フレーム解析

３次元静的フレーム解析• 上部構造，下部構造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。

応答値の抽出
（支間部断面力）

接合部の評価
３次元解析（COM３）

図５ ３次元静的フレーム解析モデルの概念図

解析モデル作成

断面力
３次元解析(COM３)

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： 解析データの受渡しフローを示す• 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よりモデル化し，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。
• 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。
• 地盤による拘束度が高く，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。
• ３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３次元解析を実施する。

＊南側基礎でモデル化する

END

図４ 検討フロー

図６ ３次元解析（COM３）モデルの概念図3

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（４／１９）
解析モデル

解析モデル化領域

３次元解析モデル図（接続部拡大）
鋼製防護壁構造図

３次元解析モデル図（全体）

３次元解析モデル図（中詰め部，頂版部）

図７ ３次元解析モデル図

３次元解析モデル図（定着式アンカーボルト部）

4

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（５／１９）
解析モデル及び荷重伝達メカニズム

アンカーボルトで抵抗

頂版鉄筋コンクリート，中詰め鉄筋コンクリートで抵抗

構造図

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

図９ 荷重伝達のメカニズム

三次元解析モデル
図８ 構造図と３次元解析モデルの対比5

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（６／１９）

第560回審査会合
資料2-1に一部追記修正

解析モデル（COM３）のによる確認事項
設計荷重に対する接合部の設計は，各部材について弾性範囲内で設計するが，部材が一体となった三次元構造において６成分の荷重が同時に作用した場合おいても，各部材が弾性範囲内で設計荷重を受け持つことができていることを確認する。
①直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性確認②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認③設計荷重を超える荷重を仮想した場合に対する検討

表２ 設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性を確認する項目
許容限界部位照査項目

曲げ軸応力
引抜き力
（Ｍx，My，Ｎ）

アンカーボルトコーンせん断（鉄筋補強あり）
鉄筋応力

水平回転モーメント（Ｍｚ）

短期許容応力度

許容限界が弾性範囲内か保有水平耐力範
囲かの区分

適用基準

弾性範囲内

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編）

弾性範囲内

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編）

弾性範囲内

鋼構造物設計基準（Ⅱ鋼製橋脚編）

弾性範囲内

道路橋示方書・同解説(Ⅰ共通編） （SD490)
コンクリート標準示方書[構造性能照査編]

弾性範囲内

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路土工カルバート工指針

弾性範囲内

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路土工カルバート工指針

弾性範囲内

コンクリート標準示方書[構造性能照査編]
道路土工カルバート工指針

降伏応力度
引抜き力

水平力
（Ｓx，Ｓy）

上段は基準地震動，基準津波を考慮する場合
下段はT.P.+24m津波を考慮する場合

中詰め鉄筋コンクリート及び頂版鉄筋コンクリート

短期許容応力度
短期許容応力度
短期許容応力度
短期許容応力度
短期許容応力度

コンクリート応力（圧縮応力）

短期許容応力度

コンクリート応力（水平力によるせん断応力）

短期許容応力度

コンクリート応力(水平回転モーメントによるせん断応力）

短期許容応力度

短期許容応力度

短期許容応力度

短期許容応力度6【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（７／１９）①直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性確認
設計荷重（T.P.＋24 m津波と余震の重畳時）による６成分の設計断面力が同時に接合部へ作用した場合においても，直接定着式アンカーボルトが負担する応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認した。
設計荷重に対するアンカーボルトの照査
アンカーボルトの曲げ軸力及びアンカーボルト定着部の引抜き力

A-A断面図直接定着式アンカーボルト設置例7

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（８／１９）①直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性確認
照査項目：設計荷重に対するアンカーボルトの照査

最大引張のNE角部のE側

アンカーボルトの曲げ軸力及びアンカーボルト定着部の引抜き力

12

荷重比率0.5

荷重比率0.6

荷重比率0.7

荷重比率0.8

荷重比率0.9

荷重比率1.0

最大引張のNE角部のE側

12荷重比率0.5
荷重比率0.6

許容値355 N/mm2

荷重比率0.7

アンカーボルト配置（48本）

5

荷重比率0.84.5

荷重比率0.94荷重比率1.0
許容値6N/mm2(f'ck=27N/mm2)

33

2.5

2.5

2T.P (m)T.P (m)3.5

ｺﾝｸﾘｰﾄ定着域

1.5
121.5
10.50.500-0.5-0.5
0100

200

300-2400

アンカー応力(N/mm2)

アンカーボルトの曲げ軸応力グラフ

468

荷重比率1.0
降伏(355N/mm2)

E～S

12E～N

24N～W

36W～S

48

許容限界

最大発生応力照査値

N/mm2N/mm2（発生応力／許容限界）

曲げ軸応力

355

1300.37ＯＫ

引抜き力

630.50

ＯＫ位

アンカー
ボルト

2

荷重比率0.5

最大応力130N/mm20部

0鉛直付着応力(N/mm2)

アンカー応力(N/mm2)

400
350
300
250200150
100
500-50-100

最大応力3N/mm2

照査項目

判定

8

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（９／１９）①直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性確認
設計荷重による６成分の設計断面力が同時に接合部へ作用した場合においても，直接定着式アンカーボルトが負担する応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認した。
照査項目：設計荷重に対するアンカーボルトの照査
定着部の評価（せん断補強筋）

A-A断面図

B部イメージ
引抜き力
アンカーボルト

せん断補強筋

コーンせん断面で発生する引張り応力をせん断補強筋で照査する部

位

アンカーボルト

照査項目
コーンせん断（せん断補強筋）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2339.9

125

照査値
判定
（発生応力／許容限界）
0.37

ＯＫ

以上により，直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性を確認した。
9

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１０／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する頂版鉄筋コンクリート及び中詰め鉄筋コンクリートの照査
鉄筋応力
A-A断面図B-B断面図
鉛直筋部

位

照査項目

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2478.5362

照査値
判定（発生応力／許容限界）

頂版鉄筋コンクリート及び中詰め鉄筋

鉄筋応力

0.76

ＯＫ

コンクリート10

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１１／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する頂版鉄筋コンクリートの照査
コンクリート応力（圧縮応力）部位

Ａ－Ａ断面図照査項目

頂版鉄筋

コンクリート応力

コンクリート（圧縮応力）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm23227

照査値
判定（発生応力／許容限界）
0.84

ＯＫ11

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１２／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する頂版鉄筋コンクリートの照査
鉄筋応力（水平力によるせん断応力）
Ｂ－Ｂ平面図Ａ－Ａ断面図

せん断鉄筋

せん断鉄筋にかかる水平力によるせん断応力を照査

せん断鉄筋にかかる水平力によるせん断応力を照査

部位

照査項目

頂版鉄筋

鉄筋応力

コンクリート（水平力によるせん断応力）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2339.9316

照査値
判定（発生応力／許容限界）
0.93

ＯＫ12【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１３／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する頂版鉄筋コンクリートの照査
鉄筋応力（水平回転モーメントによるせん断応力）

Ｂ－Ｂ平面図Ａ－Ａ断面図フープ鉄筋（３ケ所）

フープ鉄筋にかかる水平回転モーメントによるせん断応力を照査

部位

照査項目

頂版鉄筋

鉄筋応力

コンクリート(水平回転モーメントによるせん断応力）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2478.5314

照査値
判定（発生応力／許容限界）
0.66

ＯＫ13【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１４／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する中詰め鉄筋コンクリートの照査
コンクリート応力（圧縮応力）部

位

Ａ－Ａ断面図

照査項目

中詰め鉄筋

コンクリート応力

コンクリート（圧縮応力）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm23215

照査値
判定（発生応力／許容限界）
0.47

ＯＫ14【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１５／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する中詰め鉄筋コンクリートの照査
鉄筋応力（水平力によるせん断応力）

Ｂ－Ｂ平面図Ａ－Ａ断面図

せん断鉄筋

せん断鉄筋にかかる水平力によるせん断応力を照査

せん断鉄筋にかかる水平力によるせん断応力を照査

部

位

照査項目

中詰め鉄筋

鉄筋応力

コンクリート（水平力によるせん断応力）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2339.9

167

照査値
判定
（発生応力／許容限界）
0.49

ＯＫ15【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１６／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
照査項目：設計荷重に対する中詰め鉄筋コンクリートの照査
鉄筋応力（水平回転モーメントによるせん断応力）

Ｂ－Ｂ平面図Ａ－Ａ断面図フープ鉄筋

フープ鉄筋にかかる水平回転モーメントによるせん断応力を照査

部位

照査項目

中詰め鉄筋鉄筋応力

コンクリート(水平回転モーメントによるせん断応力）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2478.5346

照査値
判定（発生応力／許容限界）
0.72

ＯＫ16【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１７／１９）②設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性の確認
・ 設計荷重に対する接合部の設計方法は，各３成分の設計荷重に対して，荷重分担を考慮した各構造部材の技術基準に基づく弾性設計をそれぞれ行うものであるが，これらの構造部材が一体となり，６成分の設計荷重が同時に接合部へ作用した場合においても，全ての部材の応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認した。

部
引抜き力（Ｍx，My，Ｎ）

アンカーボルト頂版鉄筋コンクリート及び中詰め鉄筋
コンクリート

水平力（Ｓx，Ｓy）

許容限界
N/mm2

最大発生応力N/mm2（発生応力／許容限界）

曲げ軸応力

355

1300.37ＯＫ

引抜き力

630.50ＯＫ

コーンせん断（せん断補強筋）

339.9

1250.37

ＯＫ

鉄筋応力

478.5

3620.76

ＯＫ

コンクリート応力（圧縮応力）

32

270.84ＯＫ

鉄筋応力（水平力によるせん断応力）339.93160.93ＯＫ

鉄筋応力(水平回転モーメントによるせん断応力）478.5

3140.66

ＯＫ

コンクリート応力（圧縮応力）

32

150.46ＯＫ

鉄筋応力（水平力によるせん断応力）339.91670.49

ＯＫ

鉄筋応力(水平回転モーメントによるせん断応力）478.5

3460.72

ＯＫ位

頂版鉄筋コンクリート水平回転モーメント
（Ｍｚ）
中詰め鉄筋
コンクリート

照査項目

照査値

判定

＊荷重条件： T.P.＋24 m津波と余震の重畳時以上により，設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性を確認した。
17

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１８／１９ ）③設計荷重を超える荷重を仮想した場合に対する検討◆荷重～変位関係

荷重比率

波圧荷重方向変位－地震時比率関係
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.10.0地中連続壁基礎下端からの変位

鋼殻上端
鋼製防護壁中段
頂版中央部上端
0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

津波作用方向変位(cm)
図１０ 津波作用方向変位と津波時荷重比率の関係

設計荷重を超える荷重を仮想した場合においても十分な靭性を有する構造であることを確認した。
18

【論点７】 鋼製防護壁の上部・下部構造の接合部の評価（１９／１９）まとめ① 直接定着式アンカーボルトの設計荷重に対する鋼製防護壁への適用性を確認した。
② 設計荷重に対する接合部の設計方法の妥当性を確認した。
③ 設計荷重を超える荷重を仮想した場合において，荷重伝達メカニズムと３次元挙動を把握し，十分な靭性を有する構造であることを確認した。

19

【論点７】 （参考） 鋼製防護壁の上部構造と下部構造の接合部の評価
第572回審査会合
資料2-1再掲

１．概要（背景及び確認が必要な事項）
直接定着式アンカーボルトは，道路・橋梁施設において多くの適用実績があるものの，津波荷重による水平力による大きなせん断力及び水平回転モーメントを受ける津波防護施設への適用ははじめてとなる。したがって，地震荷重及や津波荷重による６成分の設計断面力が同時に接合部へ作用した場合においても，直接定着式アンカーボルトが負担する応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認することで，直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性を示す。
また，接合部の設計方法は，各３成分の設計荷重に対して，荷重分担を考慮した各構造部材の技術基準に基づく弾性設計をそれぞれ行うものであるが，これらの構造部材が一体となり，６成分の設計荷重が同時に接合部へ作用した場合においても，全ての部材の応力が弾性範囲内に収まることを三次元解析（COM3）により確認することで，接合部の設計方法の妥当性を示す。
２．確認事項
三次元解析（COM3）結果を用いて以下を確認する。
① 直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性の確認② 接合部の設計方法の妥当性の確認

アンカーボル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３．評価方針① 直接定着式アンカーボルトの鋼製防護壁への適用性の確認• 三次元解析（COM3）により６成分の荷重が同時に作用した場合においても，アンカーボルトに生じる引張り応力が弾性範囲内に収まっていることを確認する。
【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。

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

荷重伝達のメカニズム