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第三回第三回 コンクリート橋の力学（その１）コンクリート橋の力学（その１）

１．コンクリート橋の構造形式１．コンクリート橋の構造形式ラーメン橋ラーメン橋

有ヒンジラーメン橋有ヒンジラーメン橋 上路式アーチ上路式アーチ橋橋

中路式中路式アーチ橋アーチ橋 下路式アーチ下路式アーチ橋橋

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斜張橋斜張橋

斜張橋斜張橋

エクストラドーズド橋エクストラドーズド橋

吊床版橋吊床版橋

上路式吊床版上路式吊床版 張弦梁張弦梁

3

アーチと吊床版の複合構造アーチと吊床版の複合構造波形ウェブ橋波形ウェブ橋

複合トラス橋複合トラス橋

複合トラス橋複合トラス橋

フィーレンデール橋

支保工架設

２．コンクリート橋の架設２．コンクリート橋の架設

4

張出し架設張出し架設 張出し架設張出し架設

押出し架設押出し架設 ロアリングロアリング架設架設

クレーン一括架設クレーン一括架設 回転回転架設架設

5

スパンバイスパン架設スパンバイスパン架設

３．橋と荷重（橋を壊すもの、使用性を損なうもの）３．橋と荷重（橋を壊すもの、使用性を損なうもの）

重力重力

重力重力地震力地震力

風力風力 風力風力

6

船舶の衝突船舶の衝突 洪水洪水

洪水洪水波力波力

波力波力 波力波力

7

浮き上がりのメカニズム浮き上がりのメカニズム人による振動人による振動

４．４．設計設計手手法について法について

許容応力度法：設計荷重による応力度が許容

値(弾性領域)以下であることを確認する。σ≦σa ( σa = σy / SF )

限界状態設計法：供用限界状態、終局限界状

態、疲労限界状態などの限界状態における変

位や応力が制限値や耐力(塑性領域)以下であることを確認する。

ασ / γσy≦ 1.0 ( α=1.0、γ=1/SF とすると許容応力度法と同じ)性能設計法：要求される性能を満足するかどう

かを確認する。

５．設計思想について５．設計思想について

設計設計とは・・・とは・・・

「設計耐用年数内で要求性能を満たすものを造ること」「設計耐用年数内で要求性能を満たすものを造ること」

力学的安全性の確保力学的安全性の確保：破壊や崩壊が生じない：破壊や崩壊が生じない

使用性の確保使用性の確保：使用性を損なわない：使用性を損なわない

耐久性の確保耐久性の確保：損傷や劣化をおこさない：損傷や劣化をおこさない

設計思想には、設計思想には、 示方書の設計思想（大部分）示方書の設計思想（大部分）

設計者が決める設計思想設計者が決める設計思想 がある。がある。

設計思想を十分理解していなかった例設計思想を十分理解していなかった例 ・・・・・・ 回転ドアの事例回転ドアの事例

示方書が決める設計思想の事例（耐震設計）示方書が決める設計思想の事例（耐震設計）

許容されるレベル終局レベル

8

せん断破壊の事例せん断破壊の事例（現示方書ではこのタイプの破壊をさせない）（現示方書ではこのタイプの破壊をさせない）

設計者が決める設計思想の事例（流氷による破壊設計者が決める設計思想の事例（流氷による破壊モード）

9

設計者が決める設計思想の事例（地震時の挙動）設計者が決める設計思想の事例（地震時の挙動） 基礎の構造基礎の構造

基礎の施工基礎の施工設計者が決める設計思想の事例（温度変化時の挙動、景観）設計者が決める設計思想の事例（温度変化時の挙動、景観）

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橋の見え方橋の見え方

コンペの案コンペの案

断面二次断面No.

A(m2) I (m

2)

モーメント断面積

下縁

断面係数 応力

上縁 下縁上縁

12

10.5 -10.522.1 -22.1

7.781 -7.78130.000 22.500

7

7.440 11.671

3456 5.403 5.721

5.940

-12.89.8 -21.5

12.3 -30.211.5 -37.0

5.795 4.510

8.236

15.000

7.335

7.105

5.027 3.4246.783 9.743

-2.777

-15.0005.198 -2.1154.812 -1.496

-14.6

10.2

-4.474

Zo(m3) Zu(m

3)

9.2

-5.8286.089

σo(N/mm2)σu(N/mm

2)

６．橋の断面について６．橋の断面について

曲線を使った断面の例曲線を使った断面の例

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三角形断面の例三角形断面の例

一般的な箱桁一般的な箱桁

ストラット付き床版ストラット付き床版

リブ付き床版リブ付き床版

開断面（張出し床版がない例）開断面（張出し床版がない例）

12

箱桁内ストラット箱桁内ストラットダブルデッキダブルデッキ

広幅員断面の例広幅員断面の例

コンクリートストラット

斜張橋の例（１）斜張橋の例（１）

コンクリートトラス

（アプローチ部）

（斜張橋部）

斜張橋の例（２）斜張橋の例（２）

13

斜張橋の例（３）斜張橋の例（３）斜張橋の例（４）斜張橋の例（４）

曲線橋の例曲線橋の例

14

非対称断面の例非対称断面の例

下路橋の例

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曲線吊橋の例（一番難しい）曲線吊橋の例（一番難しい）

箱桁の変形箱桁の変形

７．解析モデル７．解析モデル

橋軸方向

橋軸直角方向

箱桁断面のモデル化箱桁断面のモデル化

実物と解析モデルの差異を理解することが重要

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箱桁の骨組みモデル例（橋軸方向）箱桁の骨組みモデル例（橋軸方向）

箱桁の骨組みモデル例（橋軸直角方向）箱桁の骨組みモデル例（橋軸直角方向）

バタフライウェブ

補剛コンクリート

示方書にない新しい構造を実施する場合は・・・示方書にない新しい構造を実施する場合は・・・

・実験により破壊モードを確認する。（どこが弱いか）・実験により破壊モードを確認する。（どこが弱いか）・設計法を確立する。（破壊に対する安全度の把握）・設計法を確立する。（破壊に対する安全度の把握）

８．設計の現場から８．設計の現場から

補剛ｺﾝｸﾘｰﾄ

載荷

耐荷力曲線

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0

水平方向変形量 mm

水平載荷荷重　kN

解析値：Pmax=860kN 実験値：Pmax=866kN

解析値：Pmax=1602kN

実験値：Pmax=1657kN

斜材あり

斜材なし

要素実験接合面

載荷

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30

載荷点鉛直変位(mm)

載荷荷重(kN)

実験値解析値

梁実験

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究極の設計とは・・・究極の設計とは・・・

レオンハルトのパスコケネヴィック橋

今日のキーワード今日のキーワード

設計手法には、許容応力度設計法・限界状設計手法には、許容応力度設計法・限界状態設計法・性能設計法がある。態設計法・性能設計法がある。

設計とは安全性と耐久性を追求するもの。設計とは安全性と耐久性を追求するもの。

設計思想は重要である。設計思想は重要である。

箱形断面は合理的な構造である。箱形断面は合理的な構造である。

曲線桁や吊構造は特に力の流れが重要。曲線桁や吊構造は特に力の流れが重要。

構造解析のほとんどは線形骨組モデル。構造解析のほとんどは線形骨組モデル。