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11 阪神高速道路の長寿命化対策 ~ 鋼橋を中心に ~ Ⅰ. 阪神高速道路の概要 阪神高速道路の供用延長と構造物比率 Kansai 平成 24 年 9 月 5 日 阪神高速道路株式会社建設事業本部高田佳彦 Contents Ⅰ. 阪神高速道路の概要 Ⅱ. 鋼橋の典型的な損傷と長寿命化技術 Ⅲ. さらなる長寿命化にむけての取組 阪神高速道路の供用延長 245.7km 橋梁構造土工区間トンネル区間阪神高速道路 84.8% 8.3% 6.9% 2 ( 鋼橋 67.6% コンクリート橋 17.2%) 高速自動車国道 15.0% 75.5% 9.5% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 高速自動車国道は平成 20 年 12 月現在 2 阪神高速道路ネットワークの供用経過年数 道 自動車道7 号北神戸線 8 号京都線第二京阪名神高速道路国道 1 号 号守口線 3 号神戸線 11 号池田線森小路線 5 号湾岸線 13 号東大阪線 1 16 号大阪港線 2 号淀川左岸線 近 畿 道自動 供用年数 0 年 ~10 年未満 10% 号松原線車 供用年数 10 年 ~20 年未満 28% 道中国自動車道 供用年数 20 年 ~30 年未満 20% 供用年数 30 年 ~40 年未満 12% 供用年数 40 年以上 30% ( 平成 23 年 8 月現在 ) 15 号堺線 4 号湾岸線自動車26 号道国道関西空港自動車道堺泉北有料道路 3 Ⅱ. 鋼橋の典型的な損傷と長寿命化対策 1. 鋼床版床版の疲労損傷 主要なき裂タイプ Uリブ タイプ1のき裂タイプ4のき裂 タイプ 2 のき裂 タイプ 3 のき裂 b) 車両 ( 車輪 ) の走行位置疲労損傷 ( デッキ貫通, ビード貫通 ) 応力範囲頻度 a) 大型車の軸重継手強度と累積軸数 c)u リブ鋼床版の構造構造と輪荷重輪荷重に対するする応答特性 e) アスファルト舗装 d) 溶接の品質品質や構剛性の温度依存性造ディテール 鋼床版疲労損傷の 5 因子バルブリブ 4 タイプ1のき裂 デッキプレート貫通貫通き裂の補修例 ( 緊急対応 ) ビード貫通貫通 U リブウェブ貫通貫通き裂の対応例 ( 緊急対応 ) ビードき裂 Uリブ き裂位置 デッキプレート デッキプレート 溶接ビード 観察孔 U リブ 半円切り欠き U リブ き裂先端に SH を設け デッキ及びリブ両面にあて板補強 既設部 補強部境界の断面急変部における配慮 補強部材と既設部材との密着性や防水対策に配慮 5 き裂長が長く U リブウェブに大きく進展していること等から既設 U リブを切除し あて板付き U リブに取替え 既設部 補強部境界の断面急変部における配慮 観察孔の設置 6 ビード貫通き裂に対し合理的な補修として 現場溶接も検討中 1

12 デッキ貫通貫通き裂の長寿命化対策 (SFRC 舗装 ) アスファルト塗膜系防水材 高温時に特に剛性が低下するアスファルト舗装 (35mm) アスファルト舗装を撤去し 剛性の高いコンクリート舗装に打替え デッキと一体化させ曲げ剛性を向上することで溶接部に発ショットブラス+ 生する応力範囲を低減させる高耐久型エポキシ接着剤 SFRC 舗装 (45mm) U リブ突合せ溶接部のき裂の対策 ( タイプ 2) 突合せ溶接部き裂 U リブ 5 号湾岸線 : 平成 21 年 3 月 平成 21 年 4 月 Uリブ突合せ部の不溶着部を起点として発生し Uリブコーナー部の溶込み不足が要因 裏当て金をダイヤフラムと兼用した事例もある き裂の有無にかかわらず デッキプレート母材への進展を予防する 8 ため デッキプレートとUリブとの溶接部の交点付近にはSHを施工 垂直補剛材とデッキのとデッキの溶接部溶接部のきのき裂の対策 長寿命化要素技術 2 番目の端子を止端から 6 mmの 位置に来るよう貼付 切欠き前後の重量調整車による載荷によるデッキの発生応力比較 デッキの変形を垂直補剛材が拘束することで その先端の溶接部に応力集中 垂直補剛材に半円孔を設けることで3~4 割程度に応力が低減 9 き裂先端にはストップホールを設置 応力 ( MPa ) ひずみゲージ位置 ( 止端からの距離 : mm ) 施工前 - デッキ -0cm 施工前 -デッキ-10cm 施工前 -デッキ-20cm 半円切欠き - デッキ -0cm 半円切欠き-デッキ-10cm 半円切欠き-デッキ-20cm U リブと横リブのリブの交差部交差部のきのき裂の対策 ( タイプ 4) 長寿命化要素技術 4-1 横リブ交差部のき裂 横リブ Uリブワンサイドボルト 横リブ交差部のき裂 10 UリブU リブのねじり変形を横リブが拘束することで, 応力集中 トラフリブ : 板厚 8 横リブ 添接板 : 板厚 14 密閉ダイヤフラム U リブ溶接線上を車両通過する際の U リブのねじれ変形を横リブが拘束することによる溶接部の応力集中が原因 U リブ下面と横リブウェブとを山形鋼で接合 横リブ側へ進展するき裂に対しては別途検討が必要 バルブリブと横リブのリブの交差部交差部のきのき裂対策 ( タイプ 4) 横リブ 引張 スリット半径 R 輪荷重に起因するデッキの変形により 溶接部に高い応力範囲の繰り返しが発生 バルブリブ 圧縮 200(R30) 41% 200(R35) 10% 200(R20) 3% 230(R25) 15% 180(R30) 0% 180(R25) 31% バルブリブ 11 横リブ交差部のき裂き裂の発生箇所において バルブリブ高さとスリット半径横リブ Rの関係は R35mm以下で発生 R40mm以上では未発生 スリットを塞ぐ当て板を設置 2. 鋼 I 桁橋の主桁主桁と横桁横桁 対傾構取合部ウェブギャプ S55 道示以前に建設建設された床版支間が大きくきく 床版厚の薄い橋梁橋梁においてにおいて多数発見 外桁 第 1 内桁の横桁取合部に多い タイプ 2 タイプ 4 とタイプ 1 RC 床版 RC 床版 横桁 対傾構 主桁上フランジ 主桁上フランジ 主桁上フランジ 主桁上フランジ タイプ1 タイプ1 タイプ2 タイプ4 タイプ4 主桁ウェブ横桁上フランジ タイプ2 主桁ウェブ タイプ 3 主桁ウェブウェブギャップ板垂直補剛材タイプ3 タイプ3 断面図 側面図 断面図 側面図 (1) 横桁取合部 (2) 対傾構取合部 2

13 鋼 I 桁橋の主桁主桁と横桁横桁 対傾構取合部対傾構取合部におけるき裂対策 既設のウェブギャップを撤去し, 新たに増厚した ( 板厚を 9 mm 19 mm ) スカーラップのない新規部材を現場溶接で取付け. その際, ウェブギャップ板に半円孔を設けることにより, 過大な剛性の増加を回避 応力低減効果を確認するため, 実橋における試験施工を実施 溶接部近傍の最大発生応力が 1/3 以下に低減 施工 ( 現場溶接 ) においては, 溶接施工試験を実施し, 品質を管理 Ⅲ. さらなる長寿命化にむけての取組み 維持管理の基本的手順 点検 モニタリング損傷評価 判定維持管理方針再評価劣化予測データ更新維持管理方針再評価保全情報管理データベース 工事の実施 維持管理計画の立案 ( 予算 計画計画 優先順位 ) 工事の具体化 既設ウェブギャップウェブギャップ除去 補修完了補修完了 14 日常点検 常に良好良好な状態状態か監視監視 安全円滑な交通交通の確保確保 第三者第三者損害の防止防止 路上点検 点検車からの目視 舗装や伸縮継手中心 本線部 3 回 / 週 定期点検 損傷を早期発見早期発見し健全性健全性を評価評価し補修補強 将来将来の補修計画補修計画立案 橋梁全般 カルバート :1 回 /5~8 路下点検年近接目視 地上からの遠望目視 トンネル :1 回 /5 年近接目視 橋梁下部 付属構造物 15 3~6/ 年 ( 交通量等に応じて ) 舗装 :1 回 /2~3 年自動計測 点検手法の技術開発技術開発 高度化 (1) ロープアクセスにより足場足場を必 (3) 点検の高度化高度化へ要としないとしない鋼床版接近点検鋼床版接近点検 ET 目指すポイントも実施 1) 点検の進化 過去のデータからのデータから 対象構造物対象構造物によ りメリハリをつける 補強済補強済みと未補 強は同じ頻度頻度か? 2) 点検の効率化 日常点検と定期点検定期点検を機能的機能的に結合 3) 点検の高度化 判定に進行性進行性 冗長性冗長性の要因要因を取り (2) 鋼床版の複合的検査手法の開発 込む 複合的検査フロー 4) 点検の多機能化 1 赤外線画点検時に 応急補修応急補修も実施 2 舗装上 3フェイズ像分析からの渦ドアレイ法 5) 点検の高度情報化高度情報化 高機能化高機能化 (1 次スクリーニング ) 流探傷法 ( 詳細調査 ) リアルタイムカメラ等の活用活用により 点検者点検者と判定者判定者の一体化 舗装上面 鋼床版下面 16 ~ 乗り越えるべきえるべき課題 ~ 点検結果における A ランク A ランク損傷数 (H13 を 1 とした比率 ) ( 全構造物の傾向 ) 損傷推移 ランク ( 要対策 ) 損傷推移 橋脚点検 高欄 水切り部点検 床版点検 桁点検 梁上点検 ( 鋼桁端部を除く ) A ランク損傷数 (H13 を 1 とした比率 ) 損傷の進展性進展性の状況 震災の影響と考えられる損傷は補修により減少したが H16 年頃から増加 これは 供用 15 年以上の路線における損傷が増加 桁点検では ウェブギャップのき裂が多かったが近年は鋼床版 損傷の進展性は 新規に発生した損傷の増加よりむしろ 未補修損傷である既存損傷が進展 もしくは進展性無が高い 補修の優先順位をつけ 必要な補修の着実な執行が必要 新規 進展性有 進展性無 さらなる長寿命化長寿命化にむけて むけて ( まとめとなすべきこと ) 目標と現実現実とのギャップを調整具体的シナリオ維持修繕の一層一層の効率化高度化長期計画とストックマネジメント ( 平準化 ) 予防保全保全のシナリオ更なるなる進化管理水準明確化補修 補強補強 点検点検の技術開発劣化予測 LCC を踏まえたまえた高耐久性化維持作業の合理化技術者の育成育成とノウハウとノウハウの伝承消耗品 ( 舗装 塗装 ) の補修水準現場の制約制約に対応対応したした工法 18 3

14 ) ) 1885 C.A.W.Pownall 20ft 70ft 10ft 3) 4) 1925

15 100 7m ) A

16 100 1) Vol.43 No ) ) Vol.43 No ) ) 3 66 I