報 告三径間連続一面吊り鋼斜張橋の耐震補強−鶴見つばさ橋耐震性向上工事−
Aseismic Reinforcement of 3-Span Continuous Single-Plane Suspension Cable-stayed
Bridge − Aseismic Improvement of the Tsurumi Tsubasa Bridge −
栗田繁

実＊ 1

安中順

策＊ 2

藤井一

Shigemi KURITA

Jyunsaku ANNKA

Kazunari FUJII

小佐小林

智

則＊ 4

Tomonori KOBAYASHI

藤昌

義＊ 5

Masayoshi SATO

林

裕成＊ 3輔＊ 6

Yusuke KOBAYASHI

Summary
The Tsurumi Tsubasa Bridge, which was opened in 1994, is Japan s largest single-plane suspension cable-stayed
bridge. The aseismic design of the bridge is rated for Level 1 seismic ground motion, which is highly likely to occur
within its service period. However, reviewing damage to bridges affected by the Great Hanshin Earthquake in 1997, wecarried out aseismic reinforcement of the bridge to enable it to maintain a sound condition and allow use by vehicles assoon as possible after the bridge suffers damage in an earthquake, even at a seismic ground motion intensity of Level 2,
which is less likely to occur within the service period. The present paper presents an outline of the reinforcement work
as well as some devices applied to the project and a post-earthquake rehabilitation plan.
キーワード：長大橋

レベル２地震動

耐震補強

高周波コアドリル

１．はじめに耐力照査を実施した。さらに、その中で、解析の妥当性と補強効果の確認を実施し、耐震補強の有効性の検証を港湾部に位置する首都高速道路湾岸線の本牧ふ頭〜空行った３）。

港中央間の 16.4km は、1994 年 12 月 21 日に開通した路線

本稿では、目標とする耐震性能及び耐震補強の概要にであり、供用開始から約 14 年が経過している。その中ついて報告する。また、施工を円滑に進めるために実施の大黒ふ頭〜東扇島間を結ぶ鶴見つばさ橋は、一面吊りした新たな取り組みなどについても報告する。

斜張橋では日本最大の橋梁であり、建設当時、大黒ふ頭側については当社が設計、製作、施工を行っている。

２．鶴見つばさ橋の構造概要および設計思想

耐震設計は、1977 年以降に大黒ふ頭において観測された地震波をもとに、再現期間 75 年の想定地震レベルに（1）構造概要修正して設計を実施しており、当時では大きな地震動に

図−１に鶴見つばさ橋の全体概要図を示す。鶴見つば対して強度および機能上問題がないような設計が行われさ橋は、中央径間 510m、橋長 1020m、橋幅 38m の三径ている。しかし、1995 年の兵庫県南部地震では、当時の間連続鋼斜張橋であり、一面吊り斜張橋という特徴的な規定地震をはるかに上回る地震動となり、橋梁構造物も橋梁である。端部は中空 RC 橋脚、主塔は SRC 橋脚、鋼甚大な被害を受けた。そこで、鶴見つばさ橋についても、殻、鋼製主塔で構成され、主桁は逆台形形状の５室偏平

供用期間中に発生する確率は低いが、大きな地震動強度箱桁である。

を持つレベル２地震動を考慮した耐震性の検討が行われている。

１），２）端橋脚の支持構造は、鉛直支持及び橋軸方向はペンデル支承、橋軸直角方向は水平支承で構成されており、主今回補強を実施するにあたり、耐震評価として、上記塔部の支持構造は、橋軸方向は弾性支持である弾性拘束の耐震性検討の入力地震波 11 波の中で、橋梁に最も影ケーブルとベーン型オイルダンパー、橋軸直角方向は水響を与える１波を選定して、複合非線形動的解析による平支承、鉛直支持は鉛直支承から構成されている。また、＊1㈱宮地鐵工所 技術本部保全部保全技術グループ㈱宮地鐵工所 工事本部工事部長（現場代理人）＊3㈱宮地鐵工所 工事本部工事計画部東京計画グループ＊4＊2＊5㈱宮地鐵工所 工事本部工事部東京工事グループ㈱宮地鐵工所 技術本部保全部保全技術グループ課長＊6㈱宮地鐵工所 技術本部保全部課長

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図−１ 鶴見つばさ橋全体概要図

主塔部に地震時変位抑制のために弾性拘束ケーブルとス

レベルⅡ：降伏を超えるが最大耐力に対して余裕がある場合（中程度の損傷）トッパーが設けられている。

レベルⅢ：降伏を大きく超え最大耐力付近まで塑性変（2）目標とする耐震性能形が生じている場合（重度な損傷）

鶴見つばさ橋が目標とする耐震性能は、レベル２地震

各補強毎の損傷状況、補強方針、補強後の損傷状況を動によって生じる損傷が限定的なものにとどまり、最悪表−１に示す。このうち、重度な損傷は許容できない損の事態である落橋や倒壊が起きないことを目標としてい傷と判定し、損傷レベルⅡ以下となるように耐震補強をる。損傷箇所とその状態によっては恒久的な補修に時間行うこととした。

を要することも予想されるが、応急復旧により緊急車輌等は地震後短時間で監視下のもと通行可能であり、一般

３．詳細設計前における補強効果の検証解析

交通も走行速度制限等を行うことにより、恒久的な補修を行いながらの走行が可能な損傷程度を想定している。

耐震補強設計を実施するにあたり、補強効果の検証を目的でファイバー要素を用いた橋梁全体モデルを作成（3）耐震性能評価及び補強方針し、複合非線形動的解析を実施している。解析の目的は、これまで目標とする耐震性能を確認するため、橋梁全体補強する構造部材及び補強しない構造部材において、補系を対象とした非線形動的解析等を実施し、各構造要素の強後において想定された損傷レベルが変化しないか、ま損傷を把握するとともに、損傷による連鎖現象を整理し、た、橋梁全体系として安定し、耐震性能を満足している

許容できる損傷と出来ない損傷に分類している。その際、かを検証した３）。その結果、補強後においても当初想定損傷評価に用いた損傷評価は以下の指標で分類した。

していた耐震性能が確保されていることが明らかとなっレベルⅠ：降伏をわずかに超える塑性変形（軽微な損傷）78ている。

宮地技報 No.23

表−１ 鶴見つばさ橋の補強前後の損傷状態と耐震（4）主塔部

４．耐震補強構造

水平支承（5）弾性拘束ケーブル定着部（主桁部、主塔部）（6）橋軸方向ストッパー

今回実施する耐震補強設計は、先ほど述べた耐震性能を満足させるため、許容できない損傷が生じる構造部位

なお、補強が必要な構造要素のうち、主塔部 SRC 構造に対して許容できると判断された損傷（レベルⅡ以下）のせん断補強は、せん断耐力不足を補う目的で炭素繊維にとどめることである。

シートによる巻き立て補強を実施しているが、詳細設計

各構造部位の詳細設計においては、降伏耐力を目指す構造部材と降伏耐力は超えるが最大耐力に対して余裕の及び施工を当社で実施していないため、詳細な説明から除く。

ある部材を考慮して詳細設計を実施している。以下に今（1）端橋脚回実施した各構造部材の耐震補強概要を述べる。

隣接橋の落橋防止システム

レベル２地震時における鶴見つばさ橋の橋軸方向の桁（1）端橋脚隣接橋の落橋防止システム（2）端橋脚水平支承

端変位は、隣接橋との遊間量を超えることから隣接橋を（3）端橋脚ペンデル支承押し出すように衝突し、隣接橋が支承より逸脱して落橋

三径間連続一面吊り鋼斜張橋の耐震補強−鶴見つばさ橋耐震性向上工事−

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する可能性がある。隣接橋は三径間連続鋼床版二主箱桁

承が逸脱して段差防止装置が橋脚天端に落下した後も、橋であり、鶴見つばさ橋の端橋脚上に設置されているピ隣接橋は移動することから、端橋脚天端にすべり板を設ボット支承（可動、支承高さ 1100mm）が逸脱した場合置して移動時の摩擦係数低減を図っている。図−２に構は、路面に大きな段差を生じる可能性がある。そこで、造概要図、写真−１に緑端拡幅配筋状況の写真を示す。

震災後の緊急車輌の走向を確保するために、隣接橋の落ここで、コンクリート製緑端拡幅は、既設橋脚との定橋防止システムとして遊間 50mm の段差防止装置を設け着のため鉄筋 1440 本を差し込む。通常、既設コンクリることとした。

ート構造への穿孔は、ダイヤモンドコアドリルを使用し検討当初は、鶴見つばさ橋によって押出される橋軸方て行うが、内部の鉄筋状況は不明確であり、鉄筋を切断向移動のみに着目して計画を行っていたが、レベル２地しないように施工するには、職人の感覚に頼って行って震時には鶴見つばさ橋だけではなく隣接橋自身も移動すいた。しかし、職人の感覚では限界がある。そこで、機ることから、段差防止装置が補える移動範囲を隣接橋自械的に内在物にあたると機械を停止させる機能を有する身が移動する範囲（橋軸、直角両方向）まで許容できる高周波コアドリルを使用して施工を行っている。高周波段差防止装置とした。その結果、橋脚前面のみの緑端拡

コアドリルについては、その機能を確認する目的で施工

幅では移動範囲を補うことが出来なくなり、橋軸直角方試験を実施しており、この結果については後述する。

向へも緑端拡幅を実施する必要性が生じた。当初計画していた緑端拡幅構造は鋼製ブラケットであるが、三次元（2）端橋脚水平支承的に変化する端橋脚側面形状を鋼製構造で再現すること

１）橋軸方向移動量に対する補強は困難であるという判断から、緑端拡幅については、コ

端橋脚に設置されている水平支承は、橋軸方向には可ンクリート製構造に変更を行っている。また、隣接橋支動、橋軸直角方向にはヒンジとして設計されており、橋軸直角方向に作用する地震荷重や風荷重等に対して抵抗する構造部材である。耐震性確認の結果、レベル２地震時に水平支承は橋軸方向移動可能量を超過することが明らかとなっており、その結果、上下支承が外れる可能性がある。そのため、ガイドレールを延長して、橋軸方向の移動可能量を確保することとした。
増設ガイド部材は、最大移動時における上沓衝突部の面積分の荷重を分担して受け持つものとして、既設ガイド部材と同様な構造として設計を行っている。しかし、既設ガイド部材は、RC 構造にφ 160 のアンカーボルトで固定されているが、RC 構造へ穿孔などを考えると、同等

図−２ 段差防止装置の構造概要のアンカーボルトを使用して固定することは困難である
ことから、延長ガイド部材は、溶接にてベースプレートに固定し、増設ベースプレートを細径のアンカーボルト

写真−１ 緑端拡幅配筋状況80

図−３ 端橋脚水平支承補強概要図

宮地技報 No.23

上沓交換フランジとペンデル支承が衝突し、ペンデル支承が損傷
ガイド延長することが判明したため、図−４に示すように、主桁下フランジの開口を拡大する対策を実施している。
（4）主塔部

水平支承

１）橋軸方向移動量に対する補強
主塔部の水平支承は、端橋脚の水平支承と同様に橋軸方向には可動、橋軸直角方向にはヒンジとして橋軸直角方向に作用する荷重に抵抗する構造部材であり、耐震性確認の結果、レベル２地震時に水平支承は橋軸方向移動
写真−２ 端橋脚水平支承可能量を超過することが明らかとなっている。そのため、ガイドレールを延長して橋軸方向の移動可能量を確保すで RC 構造に固定することで荷重伝達を行っている。図−る補強を実施している。

３に補強概略図、写真−２に設置後の写真を示す。

設計荷重は、最大移動時における下沓衝突部の面積分の水平力を分担して受け持つものとしており、既設ガイ

２）橋軸直角方向作用水平力に対する補強ド部材と同様な構造として設計を行っている。図−５にレベル２地震時における橋軸直角方向作用水平力は、補強概略図、写真−３に補強後の写真を示す。

端橋脚水平支承の終局耐力を超過する。そのため支承の耐力向上を行うこととした。しかし、現場の制約条件より抵抗断面の増加は不可能であるため、既設支承の材質（SCW49）を鋳鋼品では限界である SCW550 へ材質アップすることで、耐力向上を行った。
また、支承を固定する定着構造（セットボルト及びボルト定着部、溶接部等）は、支承本体以上の耐力を有していなければならず、降伏耐力以上の耐力となるように材質アップ、増盛溶接等の補強を実施した。
図−５ 主塔部水平支承補強概要図（3）端橋脚ペンデル支承端橋脚に設置しているペンデル支承は、桁端部の鉛直力に抵抗する部材であり、橋軸方向は可動の状態である。
耐震性確認の結果、橋軸方向の桁端変位により、主桁下ガイド延長
写真−３ 主塔水平支承

２）橋軸直角方向水平力に対する補強
主塔部水平支承は、レベル２地震時における橋軸直角
図−４ ペンデル支承補強図

方向作用水平力に対して降伏耐力は超過するが終局耐力

三径間連続一面吊り鋼斜張橋の耐震補強−鶴見つばさ橋耐震性向上工事−

81に対しては余裕があり、橋梁全体系としては安定している。従って補強は実施しない。しかし、支承を固定する定着構造（セットボルト、アンカーボルト及びそれらボルトの定着部、溶接部等）は、支承本体以上の耐力を有していなければならず、降伏耐力以上の耐力となるように材質アップ、増盛溶接、当て板補強等を実施した。
（5）弾性拘束ケーブル定着部（主桁部、主塔部）
橋軸方向の弾性支持構造として採用されている弾性拘束ケーブルは、レベル２地震時に橋軸方向に大きな変位を生じ、弾性拘束ケーブルに降伏耐力を超える張力が発

図−６ 縦シャイベ部補強図

生するが、破断耐力に対しては、十分安全である。しかし、ケーブル定着部である主桁部の縦シャイベ構造及び弾性拘束ケーブル主塔部の定着サドル部は、地震時に作用するケーブル張力によって大きな損傷が生じることが判明している。定着部が損傷すると、ケーブル張力に対する支持機能が失われるため、定着部の補強を行った。
補強設計は、ケーブルより作用する力に対し、定着部が降伏以下となるように、主桁部は図−６のような補強

プレストレスを導入しサドルの耐力を増強構造とし、主塔サドル部は鋼製フレームにて補強する構造（図−７）とした。主桁部の補強においては、弾性拘図−７ サドル部補強図

束ケーブルの軸力を一時的にジャッキで受け換えて施工
サドル補強写真−４ サドル補強状況

縦シャイベ側補強

ケーブル定着側補強

図−８ ストッパー撤去、下フランジ開口部拡大構造概要
ダイアフラム切断補強

下フランジ開口部拡大

写真−５ 縦シャイベ補強状況

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写真−６ 下フランジ開口部拡大状況

宮地技報 No.23

を実施した。写真−４、写真−５に補強後の写真を示す。

（2）施工状況（6）橋軸方向ストッパー孔が可能であり、速度も速く施工性に優れた機械である。

写真−７に施工時の写真を示す。ハンドタイプでの穿橋軸方向ストッパーは、レベル２地震時に衝突し、ストッパーの耐力を超える衝撃力が作用する。主塔側の衝突部は、弾性拘束ケーブル定着部と一体の構造であり、損傷の許されない箇所である。さらに、橋梁全体の移動量をこのストッパーで制約することは困難である。従って、橋軸方向の移動には制限を設けないこととし、ストッパーの撤去及び橋軸方向の最大移動量を確保する補強を実施した。図−８に構造概要図、写真−６に施工後の状況写真を示す。
写真−７ 高周波コアドリル施工状況５．高周波コアドリルの採用（3）施工試験について既設コンクリート橋脚にアンカーや鉄筋などを定着させるため、通常は、ダイヤモンドコアドリルを使用して高周波コアドリルは、鉄筋を切断せずにコア穿孔が可穿孔し、樹脂やモルタルで定着を行う。コンクリートと能であるのか、また、作業者の技量・熟練度により違い鉄では硬度が異なるため、穿孔を行っている際の感覚でがないかを確認する目的で施工試験を実施した。

鉄筋などに当っていることは分かるが、あくまでも人の感覚であり、過去に主鉄筋などを切断してしまっている

１）試験方法事例も発見されている。そこで、鶴見つばさ橋では、所図−９に示す形状で、鶴見つばさ橋の端橋脚と同様の定の硬度以上の物体に当たった場合に自動的に穿孔をス

コンクリート強度（30N/mm ）を有する試験体を、鉄筋トップする機能を有する高周波コアドリルを使用した。

D25、D32 を入れ二体製作した。これは、実際の穿孔位2置に配置されている主鉄筋とスターラップの鉄筋径を再（1）高周波コアドリルの特徴
高周波コアドリルは、従来のコアドリルに比べ、穿孔現している。穿孔径は実際に施工する最大孔径のΦ 75を使用する。

速度を上げ、かつ、低騒音、低振動を実現させるコアドリルとして開発された穿孔機械である。
基本的な構造は、従来のコアドリルと同様であるが、従来のコアドリルが低回転（150 〜 800 回転）高トルク

穿孔方法としては、任意の作業者が各試験体に二本穿孔を行う。一本は、円の中心に鉄筋が来るよう穿孔し、もう一本は、鉄との接触面積が小さい場合を想定して、５ mm 程度かすめるように穿孔を行った。

で穿孔するのに対して、高周波コアドリルは、高回転（3000 〜 8000 回転）低トルクで穿孔する点が大きく異なる。高回転で穿孔作業を行うことで、コア径Φ 25mm の場合、従来の３倍以上の速度で穿孔可能である。
また、安全性を確保する目的でコンピューター制御により、コア刃先端がコンクリート以上の硬いものに当たり、機械に一定以上の負荷がかかった時に、その回転をストップさせる機能が搭載されている。結果的に、鉄筋に接触すると機械が停止し、鉄筋を切断しないという施工が実現できた。
図−９ 高周波コアドリル施工試験体

三径間連続一面吊り鋼斜張橋の耐震補強−鶴見つばさ橋耐震性向上工事−

83２）試験状況

えて、周辺の地震時状況も想定して設計を行っている。

写真−８に施工試験の状況を示す。試験中は、作業者また、実際に施工を行う状況を想定し、荷運びや設置がの違いにかかわらず、鉄筋に当ったと思われる段階で一可能な部材重量や大きさの制限、現場溶接や塗装作業に様にドリルが停止し、作業者が異なっていても機械が自配慮した構造に気を配り、補強部材の細部構造を決定し動的に止まることが確認できた。ている。
現在、設計された構造が形となり、端橋脚及び主塔部の水平支承補強、ストッパーの撤去、弾性拘束ケーブルの定着部補強等を終え、補強工事が完了に向かいつつある。引き続き、安全に配慮しつつ工事を完成させたい。
最後に、本工事の設計、施工を行うにあたり、首都高速道路株式会社神奈川管理局をはじめ多くの関係者の方にご指導を賜りました。また、株式会社ミスミ特殊においては、高周波コアドリルという新たな技術の提案を頂き、大変感謝しております。誌面を借りてこれらの関係各位に厚く御礼を申し上げます。

写真−８ 施工試験状況＜参考文献＞
３）考察
施工試験により、高周波コアドリルは、鉄筋などの内

１）小森和男，吉川博，小田桐直幸，木下琢雄，溝口孝

在物に当った場合、作業者の熟練度に関係なく機械的に夫，藤野陽三，矢部正明：首都高速道路における長穿孔やめる機能を有していることが確認できた。また、大橋耐震補強の基本方針と入力地震動，土木学会論

穿孔作業速度が速く、現場作業時間の短縮にも繋がるこ

文集 No.794/I-72，pp.1-19，2005.7.とが分かった。

２）小森和男，吉川博，小田桐直幸，木下琢雄，溝口孝
夫，藤野陽三，矢部正明：首都高速道路における長大橋耐震補強検討，土木学会論文集 No.801/I-73，

７．おわりにpp.1-20，2005.10.
今回報告した補強により、鶴見つばさ橋は、レベル２３）永谷秀樹，栗田繁実，小林裕輔，佐藤昌義：耐震補地震動に対して目標とする耐震性能が確保された。各補

強した三径間連続 1 面吊り斜張橋の複合非線動的解

強部位の詳細設計は、当初想定した補強のシナリオを満析（鶴見つばさ橋），宮地技報 No23，2008.3.

足させるように実施しているが、隣接橋段差防止装置で示したように、鶴見つばさ橋のレベル２地震時挙動に加2008.2.1

受付

グラビア写真説明第 502 工区（野多目）高架橋上下部工（鋼橋）新設工事（その４）
福岡市南西部は鉄軌道系の大量交通機関が整備されておらず交通渋滞が恒常的に生じており、その緩和策として福岡高速 5 号線（外環状線。月隈ＪＣＴ〜福重ＪＣＴ

延長 18.1 ｋｍ）の計画が持ち上がり、現在月隈ＪＣＴ〜堤間 10ｋｍが供用されています。本橋は同路線の 2 工区（野多目〜堤 4.4 ｋｍ）の中に架かっており、平成 18 年 3 月末に供用され、渋滞緩和に大いに役立っています。本橋のタイプは連続合成開断面箱桁橋で従来の箱桁と比べ主桁重量，材片数が減って工事費が大幅に縮減されているし、床版は合成床版を採用又維持管理コストを減らす為に亜鉛アルミニウム金属溶射が採用されました。

（田中輝）

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宮地技報 No.23