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ボックスカルバート・ウイングの安定計算をチェックしてみた
ボックスカルバートの設計はカルバート工指針に基づいて計画しましょう
カルバートの構造形式による種類は、剛性カルバートと、たわみ性カルバートに分類されます。剛性カルバートには、現場打ボックスカルバート、プレキャストボックスカルバート、アーチカルバート、門型カルバート、パイプカルバートがあります。たわみ性カルバートには、コルゲートメタルカルバート、パイプカルバートがあります。
ボックスカルバートの種類と使用範囲は、カルバート工指針に基づいて選定します。ボックスカルバートの設計については、次の項目について検討を行い計画します。必要内空断面、平面形状、縦断勾配、土かぶり、基礎地盤と許容支持力度、地形及び地質、施工条件などについて検討します。
ボックスカルバートの設計に用いる荷重は、鉛直土圧、水平土圧、活荷重を考慮して、土かぶり20m 以下について計画します。 荷重は左右対称と考え、施工時に偏圧を受ける場合は設計時に考慮します。 カルバートの構造形式による種類は、剛性カルバートと、たわみ性カルバートに分類されます。 剛性カルバートには、現場打ボックスカルバート、プレキャストボックスカルバート、門型カルバートなどがあります。 たわみ性カルバートには、コルゲートメタルカルバート、パイプカルバートがあります。
ボックスカルバートの設計については、カルバート工指針に基づいて計画します。 設計時に考慮する必要のある荷重は、次の通りです。 主荷重として、荷重を考慮するものは、死荷重は躯体自重、土圧は鉛直土圧と水平土圧、活荷重は上載荷重と側圧と衝撃荷重、地盤反力になります。 主荷重のうち、必要に応じて考慮する荷重は、水圧は水圧浮力と揚圧力とカルバート内水圧、活荷重はカルバート内の荷重、乾燥収縮になります。 従荷重として、温度変化、地震の影響を考慮します。
剛性ボックスカルバートが十分な量の配力鉄筋を配置するべき理由とは
ボックスカルバートの最小土被り厚、ハンチの省略については、次のように記述されています。
1. ボックスカルバートの最小土被り厚
ボックスカルバートの土被り厚は、車道下で舗装厚以上又は50 ㎝程度以上が得られるように当初から計画しておくことが望ましい。
ボックス上の土被りが変化する場合は、大きい方の土被りによって決定される断面を全体に用いてもよい。ただし、部材厚は同一として鉄筋量で調整するものとする。
設計計算は各区間の最大土被り厚（h1、h2、h3）で行うものとする。但し、部材厚は最大土 被り量（h1 ）で求めた断面を用いるものとする。
2. ボックスカルバートのハンチの省略
下側ハンチは設けない。側壁下端と底版端部において、ハンチ無しの影響を考慮してコンクリ ートの曲げ圧縮応力度が許容応力度の3／4程度となる部材厚にする。
ボックスカルバートの配力鉄筋と圧縮鉄筋、配筋方法については、次のように記述されています。
1. ボックスカルバートの配力鉄筋と圧縮鉄筋
剛性ボックスカルバートは構造物軸方向に連続しており、断面や地盤が変化することから、十分な量の配力鉄筋を配置する。各部材において圧縮側となる軸方向鉄筋は、引張側の軸方向鉄筋量に応じ、十分な量の圧縮鉄筋を配置するものとする。配力鉄筋（構造物軸方向）の配筋量は、軸方向鉄筋量×1/6 以上とする。ただし、構造物軸方向に地盤が変化し、詳細な応力を検討する必要がある場合や、集中荷重が載荷される場合はこの限りではない。圧縮側の軸方向鉄筋（圧縮鉄筋）の配筋量は引張側の軸方向鉄筋（主鉄筋）の1/6 以上とする。
2. ボックスカルバートの配筋方法
施工性を考慮し、配筋仕様は以下のとおりとする。
重ね継手長や調整できる鉄筋は原則として、定尺鉄筋（50 ㎝ピッチ）を使用する。ただし、スターラップ、組立筋、ハンチ筋はこの限りではない。また、鉄筋のフック長による調整は、鉄筋の加工作業を煩雑にさせるため行わないのがよい。頂版、底版および側壁の配力鉄筋は主鉄筋の外側に配置する。ただし、土留め壁との間隔が狭い場合や、鉄筋を組む前に型枠を設置する場合には、配筋の順序を考慮し、決めなければならない。
プレキャストボックスカルバートの敷設方法、基礎形式の選定については、次のように記述されています。
1. プレキャストボックスカルバートの敷設方法
敷設方法には、通常敷設型の敷設方法、PC鋼材による縦方向連結型の敷設方法、 高力ボルトによる縦方向連結型の敷設方法がある。
次のような条件の場合は、縦方向連結型とする。なお、曲線部敷設の場合には高力ボルトによる連結方法を用いる。
① 地下水位が高く止水を考える場合。
② 道路を横断して設置する場合。
③ 地盤が良くない場合。
④ 基礎地盤の支持力が変化すると予測される場合。
2. プレキャストボックスカルバートの基礎形式の選定
直接基礎とする場合は、無筋コンクリート基礎を標準とする。必要に応じてプレキャスト板 および鉄筋コンクリート基礎を用いる。
基礎底面の処理は、敷モルタル、基礎コンクリート 100mm～200mm、
栗石または切込砕石 150mm～250mm を標準とする。
杭基礎とする場合の設計は「道路橋示方書・同解説Ⅳ下部構造編」に準じるものとする。杭頭部の処理は基礎無筋コンクリート、基礎鉄筋コンクリート内で行うものとして検討する。
参考文献：「道路土工－カルバ－ト工指針」