重力式橋台の設計｜道路橋示方書（平成29年）・直接基礎

このツールで計算できること

直接基礎の無筋コンクリートの重力式橋台について、平成29年道路橋示方書の部分係数設計法（限界状態設計法）による設計計算を行います。基礎の安定は橋台の全幅を1体として計算し、パラペット・ウィング・踏掛版の部材は1mあたりの断面で照査します。

計算方法・使用式

• 作用の組合せは、道路橋示方書Ⅰの表-3.3.1から、橋台で効く①D・②D＋L・③D＋TH・⑤D＋L＋TH・⑨D＋TH＋EQ・⑩D＋EQ（レベル1地震動）を用います。温度変化などの水平力を入れないときは、③・⑤・⑨を省きます。
• 基礎の変位の制限には、これとは別に、従来の常時に当たる1.00(D＋L＋E)の組合せも用います（Ⅳ 8.2）。土圧は、土の重量と地表載荷荷重から係数を掛けずに求め、そのうえで土圧の荷重組合せ係数・荷重係数を掛けます。
• 重力式橋台の土圧は、安定計算でも壁の断面計算でも、躯体コンクリートの背面に直接作用させます（Ⅰ 8.7）。背面はパラペットの天端から底面のかかとまで1本の傾いた面とし、常時はクーロンの主働土圧係数（壁面摩擦角はφ/3）を用います。
• 地震時主働土圧係数の近似式（Ⅴ 式(4.2.2)）は、背面が鉛直で地表面が水平の形を仮定して導かれています。背面が傾いた重力式橋台では、Ⅴ 4.2の解説に示された修正物部・岡部法の手順で地震時主働土圧係数を求めます（壁面摩擦角は0）。
• 地震時土圧には、地盤面の設計水平震度khgを用います。躯体と上部構造の慣性力の設計水平震度は、khgと同じ値・固有周期から求める値・直接入力から選ぶことができます。上部構造の慣性力は支承の底面に作用させ、可動支承では支承の静摩擦力とします。

• 基礎の安定では、変位の制限として鉛直地盤反力度・せん断地盤反力・鉛直力の作用位置（底面幅の1/6以内）を照査します。鉛直支持は、荷重の傾斜と偏心を考慮した合力Frが、極限支持力の0.65倍に係数を掛けた制限値を超えないことを照査します（Ⅳ 9.5.2）。
• 極限支持力は、形状係数・寸法効果・根入れの効果を考慮した支持力の式で求め、支持力係数は図-9.5.1を式で表したもので計算します。滑動は底面のせん断抵抗力、転倒は鉛直力の作用位置（底面幅の1/3以内）で照査します。岩盤では鉛直地盤反力度で照査します。

• パラペットは、躯体との接合部を固定端とする片持ばりとします。踏掛版がないときは背面の土圧とT荷重による土圧で、踏掛版があるときは踏掛版の反力による前面引張りと、レベル1地震動の背面引張りで照査します（Ⅳ 7.4.4）。
• パラペットの背面は躯体と同じ勾配で傾くため、土圧の係数に背面の傾きを入れ、照査する断面の厚さはパラペットの基部の厚さとします。
• ウィングは慣用法による片持ばりとして、踏掛版は版長の70%を支間とする単純ばりとして断面力を求めます。各部材は、限界状態1・限界状態3の曲げ、せん断、ウェブの圧壊、耐久性能（鉄筋の引張応力度）と、最小・最大鉄筋量を照査します。
• 躯体（無筋コンクリート）の応力度は照査しません。道路橋示方書（平成29年）の下部構造編の橋台の規定は、主として鉄筋コンクリート構造の橋台を対象にしているためです。

入力と出力

入力: 地域区分・地盤種別・設計水平震度の取り方、躯体の形状（橋台高・パラペット・橋座の幅・前面と背面の勾配・前趾・橋台の幅）、背面土、支持地盤、上部構造の反力と支承の条件、橋座部、踏掛版、ウィング、材料、配筋。

出力: 組合せごとの基礎底面の鉛直力・水平力・モーメント・偏心量・地盤反力度と安定の照査、各部材の断面力と限界状態の照査、構造細目、支承縁端距離の照査。計算過程つきの帳票（計算書）を出力することができます。

適用範囲・計算上の仮定

• 直接基礎の重力式橋台を、橋軸方向の断面で照査します。杭基礎などの深い基礎と、斜め橋台・橋軸直角方向の照査は対象外です。
• レベル2地震動の照査は行いません。直接基礎の橋台は、レベル1地震動の照査を満たせばレベル2地震動の照査も満たすとみなすことができます（Ⅴ 11.2）。ただし、液状化が生じる土層を有する地盤上の橋台と、レベル2地震動で荷重の支持条件が変わる橋台は除きます。
• 地下水位・浮力・揚圧力、根入れ部分の前面の水平抵抗、突起は考慮しません。背面は水平な盛土とし、側方移動のおそれがある軟弱地盤上の橋台は別途検討してください。
• 橋座部は支承縁端距離だけを照査し、支承部から作用する水平力に対する耐力（レベル2地震動の水平力を用いる）は照査しません。せん断補強鉄筋は見込みません。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 道路橋示方書・同解説（平成29年11月、日本道路協会）: Ⅰ共通編 3.3（作用の組合せ・荷重係数）・8.1（単位体積重量）・8.7（土圧）、Ⅲコンクリート橋・コンクリート部材編 5.5・5.8（限界状態1・3）・6.2（耐久性能）、Ⅳ下部構造編 5.2（部材の照査）・7.1・7.4〜7.6（橋台・橋座部）・8.2・9章（直接基礎）・参考資料4（踏掛版）、Ⅴ耐震設計編 3.4・4.1・4.2・11.2（地域別補正係数・設計水平震度・地震時土圧・橋台）。

支持力係数は図-9.5.1を式で表したもので計算するため、図から読み取る値とは数%異なることがあります。最小かぶり・配力鉄筋・鉄筋の定着などの構造細目と、背面アプローチ部の設計は、設計者が示方書に照らして別途確認してください。