複合トラス格点部の実物大耐荷力実験 はっこうばし －白虹橋－ 大阪支店 土木工事部 越島広次 大阪支店 土木工事部 佐藤拓也 技術本部 技術部 中井聖棋 大阪支店 土木技術部 堀内達斗 １.はじめに 下床版二次ケーブル 1 S2 8 . 6 本橋梁は京都府宇治市に位置する橋梁で，吊床版工法を用 いた PC 複合トラス橋である．この構造形式は珍しく，国内 での道路橋の実績も少ない．建設地点周辺には天ケ瀬ダムが 床版横締め 1 S 2 8 .6 斜材 S M5 7 0 W あり，宇治市の観光スポットの一つでもある．そのため，景 下床版二次ケーブル 1 2 S 15 . 2 観との調和を重視した橋梁構造形式が採用された経緯がある． 本報告は，実施工に着手する前に実物大格点部耐力確認実験 吊床版一次ケーブル 1 9 S 1 5 . 2 を行った際の内容を報告するものである． 図-3 主桁断面図 ３.実験目的 本実験は，格点部の耐荷性能を確認することが目的である． PC 複合トラス橋における鋼斜材とコンクリート床版の格点 部は，構造を成立させる上で重要な部位であるが，格点構造 の形式は標準化されていないのが現状である．このため，既 図-1 完成予想図 往の実績橋における格点構造は，既に耐荷性能が確認された ２.工事概要 形式を採用するか，新たな形式の場合には格点部を模擬した 本工事は，天ケ瀬ダム再開発事業の一環で既設白虹橋を下 流へ移設する工事である．国内に建設された PC 吊床版道路 実物大，あるいは縮小モデルによる載荷実験を実施し，耐荷 性能を確認した後に採用を決定している． 橋としては，本橋の支間長は 72.8m で，90m を越えるこれま 本橋梁では，格点構造が類似となる橋梁があるが，支圧プ での実績に比較して小規模であるが，支間長に対してサグが レートの補強リブがコンクリート内に埋設されることや，ビ 小さいことや，架設ステップにおいて自碇構造への構造系変 ルトアップによる角鋼管が使用されているなど相違箇所があ 換を行うことなどの特徴を有している． るため実物大の載荷実験を行うこととした．これらの相違箇 橋梁概要を下記に，橋梁一般図を図-2 に，主桁断面図を図 -3 に示す． 所は景観を考慮して決められている（図-3） ． 実物大実験にした理由は，縮小部材の製作（溶接）が困難 工 事 名：白虹橋上部工架設工事 であること，および実物大にしたことにより格点部の組立， 工事場所：京都市宇治市宇治 斜材製作の施工性試験を兼ねることができるためである． 発 注 者：国土交通省近畿地方整備局 定着プレート 定着プレート せん断抵抗鋼材 琵琶湖河川事務所 せん断抵抗鋼材 支圧プレート 補強リブ （引張抵抗） （引張抵抗） 支圧プレート 構造形式：自碇式 PC 吊床版橋 支圧プレート ＋斜材 補強リブ （吊床版工法を用いた PC 複合トラス橋） 支圧プレート 斜材四角形 斜材円形 橋長：77m，支間：73m，幅員：9.23～22.8ｍ 支圧プレート 斜角：90°，荷重：A 活荷重 軸力 軸力 主要材料：PC 鋼材 19S15.2 12S15.2，斜材 SMA570W， 曲げモーメント 既往の形式 コンクリートσck=40N/mm2 橋長 7700 0 A 1 補強リブ 支圧リブ 曲げモーメント 白虹橋 図-3 格点部構造概要 A 2 3500 サグ量 橋軸方向 橋軸方向 ４.試験体の形状 実験対象は，斜材が標準断面(250×250mm)で，設計荷重時 M F 計画 H . W. L に最大軸力が作用し，コンクリート部材寸法が小さい下床版 の格点部とした．図-4 に供試体の概形及び格点部の構造を図 図-2 橋梁一般図 示する． 引張・圧縮斜材の支圧プレート周辺には，ひび割れが確認でき 8 0 0 3 20 0 1 0 06 0 01 0 0 たが，試験体側面には，ひび割れは観察されなかった．コンクリー 80 0 80 0 載荷方 向 1 5 5 0 引張 斜材 圧縮 斜材 ずみの 1.2 倍程度であった．これは，終局ひずみに対して十分な 余裕を有していた． 984 100 0 45ﾟ ト表面で測定された圧縮ひずみ最大値は，設計荷重時の許容ひ 2 5 0 ×2 5 0 補強鉄筋の応力は 100N/mm2 以下であり設計荷重の許容値 を超える応力は発生しなかった．格点部には大きな損傷が認 められないことから，この格点構造は設計上必要とされる耐 引張斜材 圧縮斜材 定着プレート 力を有していると判断された． 定着プレート 4000 ＰＣ鋼棒 支圧プレート 補強リブ ＰＣ鋼棒 3500 1.7×設計荷重 2926KN 支圧ﾌﾟ ﾚｰﾄ 引張力 曲げモーメント 圧縮力 曲げモーメント 図-4 試験体概要 ５.載荷方法 載荷実験は 20000kN フレーム（大阪工業大学所有）を用い， 圧縮斜材軸力（kN） 3000 補強リブ 2500 L2 地震 1969KN 2000 設計荷重(温度)1758KN 1500 1000 500 水平変位 0 0 5 10 15 20 25 30 水平変位量（mm） 図-5 および写真-1 のように試験体を寝かした状態で載荷した． 図-6 斜材軸力と水平変位の関係 格点部のコンクリート部を水平移動させるため，コンクリ ート部と支持架台の接触面にはテフロンシートを設置し，コ ンクリート部の両端付近にピン支持の水平鋼材を配置した． 5 0 0 0 kN ジャッキ 試験体 載荷方向 A 1 20 0 0 20 0 0 0 kN 載荷フレーム 水平ｻ ﾎﾟｰ ﾄ材 テフロンシート 支持架台 A 1 4 00 0 平面図 A-A 断面図 図-5 載荷装置概要図 写真-1 実験状況 ７.まとめ 載荷は，3 段階の漸増載荷とし，斜材の軸力が引張斜材およ 設計荷重，および終局荷重相当（設計荷重の 1.7 倍）の軸 び，圧縮斜材の設計荷重に達した段階でそれぞれ除荷し，そ 力を斜材に載荷した結果，近接目視，および，ひずみ測定値 の後，斜材に作用する設計荷重圧縮軸力の 1.7 倍の荷重（終 の結果より，構造物の耐力は確保されていることが確認でき 局荷重）まで載荷した．また，実験時には斜材のひずみを測 た．また，実物大供試体としたことで斜材の施工性確認もで 定することにより斜材の軸力を確認した． き，今後の製作にも反映させていきたい．試験実施にあたっ ６.実験結果 6.1 圧縮斜材軸力が設計荷重時に達した時 て，施設利用及び助言を頂いた大阪工業大学関係者には深く 感謝いたします． 格点部には，大きな変状や，ひび割れは認められなかった． コンクリート表面のひずみの測定値は，設計荷重時の許容ひ Key Words：複合トラス，耐力確認実験 ずみ以下であった．補強鉄筋の応力は 100N/mm2 以下であり 設計荷重の許容値を超える応力は発生しなかった．そのため， 格点構造は使用性の要求性能を満足するものと判断できた． 軸力が L2 地震時相当に達した時も同様であった． 6.2 縮斜材軸力が設計荷重時の 1.7 倍に達した時 越島広次 佐藤拓也 中井聖棋 堀内達斗 35
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