既設合成桁の合理的な床版取替えにおける主桁補強量に関する検討
（株）建設技術研究所 正会員 ○松本 崇志 正会員 光川 直宏 非会員 小倉 司 大阪市立大学大学院 正会員 山口 隆司 学生会員 小林 駿祐 １．目的
社会資本の老朽化が社会問題となっていることから，橋梁の大規模更新・大規模修繕などの計画が策定され ている．特に，床版更新においては，工費・工程・社会的影響の観点から注視すべき補修補強項目である．
本研究は，既設合成桁（RC床版）の「将来的な維持管理性を考慮した非合成桁化」，および「供用しながら の半幅施工（路下条件が河川などでベント設置不可）」という条件下で，工費縮減による社会的影響の軽減を 図るべく，半幅員施工条件下における合成桁から非合成桁化の補強の可否と，補強量および既設主桁の補強に あたって着目すべき状態を把握する．
２．解析対象と解析モデル・解析条件
解析対象橋梁は，B活荷重で設計された橋長
34m
の一般的 な鋼単純合成桁橋（活荷重合成）とし，図-1に示すように幅 員構成が異なる2
ケースを対象とした．対象橋梁は，分配横桁が支間中央部に
1
箇所配置され，RC
床版厚は4
主桁では220mm
および，5
主桁では230mm，舗装
厚は75mm
とした．床版取替えは，半幅員施工のノーベント工法とし，工期短 縮・荷重軽減・今後の維持管理性の観点から，非合成のプレ ストレストコンクリート床版へ取り替えることとした．
解析モデルは，梁要素からなる平面
2
次元骨組みモデルと し，合成桁の主桁剛性は道路橋示方書による有効幅分を考慮 した剛性とした．地覆の合成は評価していない．対象橋梁には対傾構，横構が配置されているが，これらの剛性は考慮しないモデルとした．なお，荷重分配 横桁と主桁は剛結合とした．また，検討に際しては，合成桁の半分を残した状態で
RC
床版がどの程度合成効 果を発揮できるかの十分な知見がないことから，本解析では，施工時においても非合成桁として検討した．３．解析ケース
解析ケースは，図-2 に示すとおり施工ステップを踏まえ，Ⅰ期施工，Ⅱ期施工，および完成系に対して行 った．ここで，Ⅰ期施工とは，G3(G4)・G4(G5)（以後、括弧内は
5
主桁の主桁番号を示す）の主桁上を通行 帯とする状態，Ⅱ期施工とはG1・G2
の主桁上を通行帯とする状態である．図―２ 解析ケース（左：4 主桁モデル，右：5 主桁モデル）
キーワード 大規模更新，床版取替え，半幅員施工，非合成桁化
連絡先 〒541-0045 大阪府大阪市中央区道修町 1-6-7 ＴＥＬ：06-6206-5555
Ⅰ期施工
Ⅱ期施工
図―１ 解析対象 (b)5 主桁モデル (a)4 主桁モデル 土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)
‑1081‑
Ⅰ‑541
0.09 0.44 0.76 1.09 1.05 0.70 0.42 0.09 1.06 0.98 0.98 1.06 0.0
1.0 0.16
1.79 1.81
0.72 1.18 1.15 1.61
0.68
1.61 1.86
0.16
1.81 0.0
1.0 2.0
Ⅰ期施工 Ⅱ期施工 完成系
下ﾌﾗﾝｼﾞ超過率上ﾌﾗﾝｼﾞ超過率
0.07
1.12 1.08
0.34
0.85 1.03
0.62 0.60
1.01
0.88 0.33
1.03 1.16
0.07
1.08 0.0
1.0 0.12
2.02 1.95
0.57 1.41 1.71
1.00 1.47 0.96 1.61
0.55
1.71 2.10
0.12
1.95
0.0 1.0 2.0
Ⅰ期施工 Ⅱ期施工 完成系
下ﾌﾗﾝｼﾞ超過率上ﾌﾗﾝｼﾞ超過率
22 17 17 27 22 17 17 22 22 17 17 22 0
10 20 30 40 50
補強板厚(mm)
5.0 0
10 20
Ⅰ期施工 Ⅱ期施工 完成系
補強板厚(mm) (施工時-完成時)
25 19 21 19 31 19 21 19 25 19 21 19 43
25 25
0 10 20 30 40 50
補強板厚(mm)
6.0 18.0 0
10 20
Ⅰ期施工 Ⅱ期施工 完成系
補強板厚(mm) (施工時-完成時)
４．施工時と完成系における既設主桁に対する応力状態の把握
完成系（非合成桁，新設軽量床版）とⅠ期施工（非合成桁，既設
RC
床版）およびⅡ期施工（非合成桁，新 設軽量床版）のどの施工段階が既設主桁に対して影響が大きいかを検討した．なお，供用させながらの施工を 想定しているため，施工時の許容応力度の割増係数は考慮していない．検討結果を図-3 に示す．現橋の合成桁を施工時から非合成桁として評価していることから，全体的に上フ ランジの応力超過率（＝発生応力度／許容応力度を示す）の方が下フランジより大きいことが確認される．
外桁の応力超過率は，既設の
RC
床版上に編載荷されるⅠ期施工のG4(G5)主桁が最も大きく，それに次い
でⅡ期施工のG1
主桁が大きくなっている．一方，中桁については，完成系の方が施工時に比較して応力超過 率が大きい傾向にある．以上の応力超過率の傾向から，既設桁に対する必要補強量は，外桁は施工時，中桁は 完成系で決定されると考えられる．また，Ⅰ期施工およびⅡ期施工においては，荷重分配横桁による効果によ り偏載荷される外桁から線形的に応力は減少し，活荷重が載荷されない主桁（例えば，4主桁モデルのⅠ期施工の
G1・G2
主桁）では応力超過しないことが確認される．図－３ 施工時と完成系の許容応力度の超過率（左：4 主桁モデル，右：5 主桁モデル）
５．施工時と完成時における補強量の把握
完成系の補強を施した状態に対して、Ⅰ期・Ⅱ期施工時に既設主桁に必要とする補強量を比較した結果を図 -4 に示す．上段は各主桁の補強量，下段は完成時からの差分を示している．補強量は許容応力度に対して
10N/mm
2の余裕を持つように決定した．図中の補強板厚とは，補強断面積の増加を板幅で除した値である．検討の結果，施工時の外桁の補強量が最も多くなることが確認される．特に，Ⅰ期施工時の活荷重が載荷さ れる外桁は，既設主桁断面で抵抗するため補強量が最も多い．一方，内桁の補強量はいずれの段階でも少ない．
この傾向から，外桁に作用する荷重を内桁に均衡できれば，補強の低減に期待できると考えられる．
図－４ 施工時と完成時の補強量（左：4 主桁モデル，右：5 主桁モデル）
６．まとめ
①半幅員施工およびノーベント工法という厳しい制約条件下でも，合成桁から非合成桁に構造改良すること は，ボルト添接が可能な当て板補強に留まることから，施工品質の面でも可能である．②既設主桁の補強量は，
施工時の外桁で大きくなる．内桁は完成時で補強量が決定される．③外桁が負担する荷重を内桁に均衡するよ うな構造的工夫を施せば、外桁の補強量を低減でき，更なる工費削減が期待できる．
参考文献：道路橋示方書・同解説Ⅰ～Ⅴ編, H24.4，光田他;西名阪自動車道 御幸大橋（下り線）床版取替えⅡ 期工事，橋梁と基礎，p.15-21，2011.9
土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)
