横八丑寅ｴｲﾄ 第61回
演題 「橋と鉄筋コンクリートの知識」
講師 近藤礼三 （６組）
日 2006．３．２３
その１． 橋
技術分野では「土木」に属し、プロは橋梁と言います。
橋の最大の特徴はその場所の地形、使用対象、交通量、材料、環境、自然条件等に同じものはまずありません。
１．橋の種類の仕分け
1.1 材料による仕分け
| １ |
木 |
蔦のかづら橋や岩国の襟帯橋などが有名ですが、材料として信頼性に欠け
るので、人が通るだけの観光用の橋にしか使われません。 |
| ２ |
石 |
石は圧縮力には強いが引張力には期待出来ません。そのため圧縮だけ
を構造に利用するｱｰﾁ橋には適した材料ですが、専門的な施工技術を
必要とする他、材料も高価なため、近代では観光用以外は殆ど使われて
いません。 |
| ３ |
鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ |
圧縮側はｺﾝｸﾘｰﾄ、引張側は鉄筋でと鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄの特徴を生かした
最もお馴染みの優れた構造体です。
しかし自重が重いため単純梁の場合は支間30m程度が限度です。 |
| ４ |
鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ
＋PC鋼線 |
鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄとﾋﾟｱﾉ線の高張力を加えたﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ構造で、現代の
ｺﾝｸﾘｰﾄ橋の長支間の橋や連続桁の主流です。
現代の計算技術の進歩により近代的なﾃﾞｻﾞｲﾝの様々な橋も作られています。 |
| ５ |
鋼鉄 |
通称「ｶﾞｰﾄﾞ」と呼ばる身近な橋から長大橋まで、長短、各種の形式の選定が
可能です。橋梁技術者は３，４，５から各々の特質を取らえ、経済性を考慮し
材料を選びます。 |
| ６ |
その他の材料 |
一時期、塗装不必要なｱﾙﾐ製がありましたが溶接が難易な上、材料費が
高価で耐久性にも問題があり、最近は見掛けません。 |
1.2 用途別仕分け
| 歩道橋 |
人間の通行だけ。荷重は群集荷重 350kg/m2 |
| 自動車専用 |
自動車専用 |
| 車道+歩道 |
車道は車両荷重、歩道は群集荷重 |
| 鉄道 （在来線用） |
在来線は機関車動輪のKS荷重 |
| 鉄道 （新幹線専用） |
新幹線は客車のみの新幹線荷重 |
| 鉄道 （新幹線、在来線） |
在来線は機関車動輪のKS荷重、新幹線は客車のみの新幹線荷重。 |
| 鉄道＋車道 |
瀬戸大橋の場合は吊橋特有の振動問題の解決が難題であった。 |
| 水道橋 |
物専用 |
| 応急橋 |
災害復旧 |
| 軍事橋 |
軍事目的 |
1.3．発注元、所管者別仕分け
| 国道、農道 |
国土交通省の国道の橋、農水省の農道の橋 |
| 地方公共企業体 |
都道府県や市町村の所管する道路の橋 |
| 旧公団 旧道路公団、旧首都高速 |
|
| 元国鉄（現JR)、各私鉄 |
一時代前は私鉄の橋とはいえ、元国鉄が審査した。 |
| 民間企業 |
どこが審査をするのだろう？ |
1.4. その他
| 1. 地形により直線、曲がり、斜め、平面、傾斜、螺旋と様々な形状があります。 |
| ２． 当面は一般道路であるが、将来は高速道路として転用可能な仕様とする。 |
| ３． 当面は一般又は高速道路であるが、軍事目的に使用可能な仕様とする。 |
２．橋の設計（日本の道路設計基準の場合）
2.1 荷重の種類
1.1 死荷重：重量 鋼材：7.85tf/m3 ｺﾝｸﾘｰﾄ：2.35tf/m3 鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ：2.35t/m3
瀝青材（防水用）：1.1tf/m3 ｱｽﾌｱﾙﾄ舗装：2.3tf/m3
積雪荷重 （地方により差があり）
1.2 活荷重：自動車及び歩道上の群集荷重
a. 自動車荷重 総重量２５ｔの大型車を基準とし、大型車の交通情況によりA荷重か
B荷重の適用に区分する。
A荷重：B以外の市町村道、大型車の交通量の少ない橋
B荷重：交通量の多い幹線道路、一般国道、高速、物流の多い地方道の橋
橋の床組や床版を設計する荷重をT荷重
主桁や主構を設計する荷重をL荷重と言う。
ｂ 群集荷重 350kgf/m2（但し支間に差があるが）
1.3 衝撃荷重
1.4 風荷重
1.5 地震荷重
1.6 温度変化による荷重
計算する場合、これらの荷重の取り扱い方法は専門的になるため、今回は説明を省略する。
2.2 応力計算
橋の各区分（各点）の曲げﾓｰﾒﾝﾄ、引張り圧縮、せん断の値を、各々の最も影響の大きい部分に
荷重が載った状態での最大、最少の作用力を算出する。（長期応力）
但し、1項の荷重にて1.1死荷重、1.2活荷重は常時１００％、それに1.3 衝撃荷重等を加える
場合は、頻度の少ないことを考慮し加算した作用力を低減する。（短期応力）
2.3 応力計算、断面の決定
2.3.1 使用される主要鋼材
| 鋼板 |
| 引張り強さ41kgf/mm2 一般構造用圧延鋼材 SS鋼 |
| 引張り強さ41〜60kgf/mm2 溶接構造用圧延鋼材 SM鋼 |
| 同 溶接構造用対候性圧延鋼材 SMA鋼 |
| 部材の現場継ぎ手高力ﾎﾞﾙﾄ |
| 引張り強さ80〜100kgf/mm2 F8T, F10T及びﾄﾙｸｼｱ形高力ﾎﾞﾙﾄS10T |
| 斜張橋や吊橋のｹｰﾌﾞﾙには |
| 引張り強さ150〜180Kgf/mm2のﾋﾟｱﾉ線 |
2.3.2 許容応力度
|
|
鋼材の種類 |
|
|
SS400
SM400
SMA400W |
SM490 |
SM570
SMA570W |
| 許容軸方向引張り応力度 |
kgf/cm2 |
1400 |
1900 |
2100 |
| 許容軸方向圧縮応力度 |
kgf/cm2 |
1400 |
1900 |
2100 |
| 許容曲げ応力度 |
kgf/cm2 |
1400 |
1900 |
2100 |
| 許容せん断応力度 |
kgf/cm2 |
800 |
1100 |
1200 |
直径１cmの鋼棒の断面積A=0.785cm2×1,400kg/cm2=1,099kg 即ち径１ｃｍの鋼棒で約１Tonの耐力がある。
大雑把に見て許容値は破壊強度に対し安全率３とみて良い
2.3.4 部材設計
２項で算出した応力に対し、その各点の仮部材断面の面積、二次モーメント等により断面の
応力度を計算し、その値が3.2項の許容応力度以下になれば仮断面の部材にて設計する。
許容応力を超えたり、大幅に下回るようであれば何度でも部材断面を換えやり直す。
2.4 耐震計算
神戸地震はゆれの度合が従来の静的（荷重）計算に加え、動的（振動）計算の重要性を改めて
認識させた。しかし耐震計算は非常に難解で専門知識を必要とする。
また計算結果を反映した橋脚や電柱などの鉢巻の効果はいかに。
３．橋の架設の代表的な工法
資料ー１ 資料ー２ 参照
| １ |
支保工、ｽﾃｰｼﾞﾝｸﾞ工法 |
| ２ |
手延式、ｷｬﾝﾁﾚﾊﾞｰ工法 |
| ３ |
ｸﾚｰﾝ吊上げ式 |
| ４ |
ｹｰﾌﾞﾙｸﾚｰﾝ工法 |
| ５ |
ｸﾚｰﾝ船利用の大ﾌﾞﾛｯｸ吊上げ方式 |
| ６ |
潮干満差利用 |
4. 橋の知識 いろいろ
4.1．橋較べ 資料ー３ 参照
|
日本No.1 |
世界No.1 |
| 全長 |
3,911m（本四横断・明石大橋） |
38.4km（ｱﾒﾘｶ、ﾙｲｼﾞｱﾅ州、ﾎﾟﾝﾁｬｰﾄﾚｲﾝ湖） |
| 支間長 |
1,991m（同上、中央径間） |
左に同じ。本四横断・明石大橋の1,991m |
| 地表からの高さ |
100m（龍天橋、宮崎県、林道） |
343m（ﾌﾗﾝｽ、南部ﾐﾖｰ大橋・ﾀﾙﾀﾝ川渓谷） |
4.2．映画と橋
橋と言う響き、風景、歴史的な背景を持つ様々な橋は恋物語、戦争や民族の悲劇の絶好な舞台になります。
日本では弁慶の「京の五条の橋の上」、君の名の｢数奇屋橋」程度。
それに較べると、海外ではﾛﾝﾄﾞﾝ橋、戦場にかける橋、トコリの橋、最後の橋、明日にかける橋、
ｶｻﾄﾞｰﾄﾞｰﾑの橋、ｶﾚﾙ橋、帰らざる橋、等々賑やかです。
付録 我が国の橋梁社会の今後の方向
昭和30年代の始め頃までは、難しい橋は大学の先生や旧建設省の役人、国鉄の技師等が自ら設計を行い、
橋はお上の仕事として発注者の威厳の象徴であった。。
しかし東京ｵﾘﾝﾋﾟｯｸの頃に入ると、お上は手一杯となり、設計を民間の設計ｺﾝｻﾙﾀﾝﾄに委託するようになった。
しかし、当時のｺﾝｻﾙは実力が乏しく、お上の内職になったり、ﾒｰｶｰに設計を内々委託。
そこで、ﾒｰｶｰは待ってましたとばかりこれらの仕事を引受け、実力をつけてきた。
特に巨大ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄの場合には技術提供や莫大な無料奉仕を行い、発注元やｺﾝｻﾙに貸しを作る。
要は先にツバをつけたものが勝ちで、発注時には暗黙の仕切りが生じるようになった。
そこにお互いの幸せのために必然的に談合が生まれ、犯罪行為として摘発を受けたのである。
そうなると、発注元もﾒｰｶｰもこれまでのように共同研究を警戒し、ﾒｰｶｰも先行投資や当面ゼニに
ならないことは控えるようになる。
財政縮小の槍玉の頂点が公共投資であり、道路予算は厳しく削減されている。
まためぼしい橋の大規模ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄも今後の先が見え、橋梁業界は規模縮小の体制に入っている。
当業界の流れとしては、輝かしい橋は今後は海外で、一方国内の既存の橋は老朽化が進行して
人間と同様に、アフターケアーが新たな開拓地の時代に入っている。