鋼橋の長寿命化のための予防保全技術に関する研究

宇 都 宮 大 学 博 士 論 文

鋼橋の長寿命化のための

予防保全技術に関する研究

A study on preventive maintenance methods

for life extension of steel bridges

平 成 25 年 9 月

論 文 要 旨

2013 年 9 月

鋼 橋 の 長 寿 命 化 の た め の 予 防 保 全 技 術 に 関 す る 研 究

１ ． 研 究 の 背 景 中 央 自 動 車 道 上 り 線 の 笹 子 ト ン ネ ル に お け る 天 井 板 の 落 下 事 故 に よ り 11 名 の 死 傷 者 が 出 る 大 惨 事 や ， 浜 松 市 の 吊 橋 形 式 の 第 一 弁 天 橋 の ケ ー ブ ル の 定 着 部 が 切 れ 通 行 人 7 人 が 巻 き 込 ま れ る 事 故 な ど を 契 機 と し て ，老 朽 化 し た 道 路 ，ト ン ネ ル ，港 湾 ， 鉄 道 構 造 物 な ど の 社 会 資 本 の 維 持 管 理 が ま す ま す 重 要 視 さ れ て き て い る ． 本 格 的 な メ ン テ ナ ン ス 時 代 を 迎 え よ う と し て い る 我 が 国 に お い て ， 損 傷 が 明 ら か に な っ た 事 後 保 全 で は な く ， 予 防 保 全 の 技 術 な ど を 用 い て 橋 梁 な ど の 構 造 物 の 長 寿 命 化 を 図 る こ と は ， こ れ か ら の 社 会 資 本 整 備 に お い て 極 め て 重 要 な こ と で あ る ． し か し ， 橋 梁 の 予 防 保 全 の 重 要 性 は 認 識 さ れ て い る も の の ， 予 防 保 全 に 関 す る 技 術 は ま だ 確 立 さ れ て い な い の が 現 状 で あ る ． ２ ． 研 究 の 目 的 そ こ で ， 本 研 究 の 主 な 目 的 は ， 打 音 法 に よ る 非 破 壊 検 査 技 術 と 橋 梁 洗 浄 技 術 に 着 目 し て ， 橋 梁 の 長 寿 命 化 を 図 る た め の 予 防 保 全 技 術 を 開 発 す る こ と で あ る ． ３ ． 研 究 の 方 法 ま ず ， 非 破 壊 検 査 技 術 と し て の 打 音 法 に 着 目 し ， 鋼 板 で 覆 わ れ た 床 版 の 長 寿 命 化 を 図 る た め に 次 の こ と を 行 っ た ． 1) 合 成 床 版 の 底 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト の 付 着 部 に 部 分 的 な 剥 離 が 生 じ た 実 物 大 の 暴 露 供 試 体 を 用 い て ，は じ め に ，底 鋼 板 を 削 孔 し 底 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト の 剥 離 の 間 隔 (以 下 ，剥 離 間 隙 と す る )を 測 定 し た ．次 に ，床 版 コ ン ク リ ー ト を 床 版 上 面 よ り 削 孔 し ， 底 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト の 剥 離 部 に 水 を 注 入 し て 滞 水 状 態 を 作 り 出 し て ， 合 成 床 版 に お け る コ ン ク リ ー ト の 健 全 ，剥 離 ，滞 水 状 態 を 把 握 で き る よ う に し た ． 2) 合 成 床 版 の 剥 離 間 隙 と 剥 離 断 面 積 の 異 な る 12 種 類 の 剥 離 を 有 す る 実 物 大 供 試 体 を 製 作 し ，底 鋼 板 の 剥 離 断 面 中 心 部 を 打 撃 し て ，剥 離 間 隙 と 剥 離 断 面 積 の 変 化 に よ る 打 撃 音 の 相 違 を 分 析 し て ，合 成 床 版 に お け る 非 破 壊 検 査 の 判 定 精 度 の 向 上 を 図 っ た ． ま た ， こ れ ら の 結 果 を も と に ， 供 用 中 の 橋 梁 に 対 し て も 調 査 を 行 っ た ．

3) 鋼 板 接 着 補 強 床 版 の 再 劣 化 状 態 を 確 認 す る た め に ，同 じ 非 破 壊 検 査 に よ り エ ポ キ シ 樹 脂 と 鋼 板 間 お よ び コ ン ク リ ー ト 間 の 剥 離 ま た は 滞 水 状 態 を 把 握 す る こ と を 試 み た ． 次 に ， 橋 梁 の 低 廉 な 長 寿 命 化 手 法 の 一 つ と し て ， 橋 梁 洗 浄 技 術 の 実 用 化 を 目 指 し て 次 の こ と を 行 っ た ． 1) 凍 結 防 止 剤 の 散 布 と 飛 来 海 塩 粒 子 の 多 い 積 雪 寒 冷 地 の 都 市 部 と 海 岸 部 に 架 設 さ れ た 橋 梁 に お い て ，鋼 と コ ン ク リ ー ト の 供 試 体 を 設 置 し ，1 年 間 暴 露 し て 主 桁 な ど に 付 着 す る 汚 れ や 塩 分 の 付 着 性 状 を 調 査 す る と と も に ，暴 露 供 試 体 を 用 い た 汚 れ と 塩 分 の 除 去 実 験 や 長 寿 命 化 の 効 果 確 認 試 験 を 行 っ た ． 2) 橋 梁 洗 浄 の 現 場 作 業 の た め に 開 発 し た ，簡 易 移 動 吊 足 場 や 簡 易 洗 浄 装 置 を 用 い て 実 橋 を 実 際 に 洗 浄 し ， 洗 浄 方 法 ， 濁 水 の 回 収 お よ び 処 理 方 法 に つ い て 検 討 し た ． 3) 地 域 住 民 や 河 川 管 理 者 な ど に 橋 梁 洗 浄 に 関 す る 理 解 を 得 る 方 法 を 検 討 す る た め に ，橋 梁 洗 浄 が す で に 実 践 さ れ て い る 米 国 に お け る 二 つ の 道 路 管 理 機 関 を 訪 問 し て ，洗 浄 効 果 の 評 価 手 法 ，濁 水 の 処 理 方 法 ，橋 梁 洗 浄 に 関 す る 取 り 組 み 方 な ど に つ い て 調 査 し た ． ４ ． 研 究 の 結 果 打 音 法 に よ る 非 破 壊 検 査 技 術 に 関 す る 研 究 で は ， 次 の こ と が わ か っ た ． 1) 今 回 開 発 し た 打 音 検 査 装 置 に よ り ，合 成 床 版 の 健 全 ，剥 離 ，滞 水 状 態 を イ ン パ ル ス ハ ン マ に よ る 打 撃 音 の 振 幅 比 や フ ー リ エ 振 幅 の 最 大 値 な ど に よ り 判 断 で き ，判 断 す る た め の 閾 値 も 設 定 す る こ と が で き た ． 2) 鋼 板 接 着 補 強 床 版 の 供 試 体 を 用 い た 予 備 的 な 試 験 で あ る も の の ，エ ポ キ シ 樹 脂 と 底 鋼 板 ま た は コ ン ク リ ー ト 間 の 健 全 ，剥 離 ，滞 水 状 態 の 判 断 が 可 能 で あ り ，打 音 法 に よ り 再 劣 化 の 状 態 が 把 握 で き た ． ま た ， 橋 梁 洗 浄 技 術 に 関 す る 研 究 で は ， 次 の こ と が わ か っ た ． 1) 汚 れ と 塩 分 の 付 着 性 状 の 調 査 の 結 果 よ り ， 飛 来 塩 分 や 凍 結 防 止 剤 な ど の 塩 分 は ， 塗 装 鋼 板 で は 表 面 付 着 し ，コ ン ク リ ー ト で は 内 部 に 浸 透 し ，裸 鋼 板 で は さ び の 中 に 浸 透 す る ． 汚 れ は ， 鋼 I 桁 橋 の 下 フ ラ ン ジ 上 面 に 多 く 蓄 積 す る ． 2) 長 寿 命 化 効 果 に 関 す る 確 認 試 験 の 結 果 よ り ，洗 浄 に よ る 付 着 塩 分 や 汚 れ の 除 去 は ， 鋼 材 の 腐 食 抑 制 効 果 を 有 し ， 橋 梁 の 長 寿 命 化 に 効 果 が あ る こ と が 確 認 で き た ． 3) 積 雪 寒 冷 地 に 架 設 さ れ た 橋 梁 に 付 着 し た 塩 分 や 汚 れ の 除 去 に は ，経 済 性 ，施 工 性 な ど を 考 慮 す る と 吐 出 水 圧 5MPa，吐 出 流 量 4～ 6L/分 ，吐 出 水 温 60 度 ，洗 浄 速 度 約 50cm/分 の 温 水 を 用 い た ２ 回 洗 浄 で ， 橋 梁 洗 浄 の 実 用 化 が 可 能 で あ る ．

ABSTRACT

September 2013

A study on preventive maintenance methods

for life extension of steel bridges

1.Background

Importance of preventive maintenance has been focused on since some accidents of aging infrastructures such as Sasago highway tunnel collapsed involving 11 casualties and Daiichi Benten Bridge leaned involving 7 people due to breaking of its suspender cables. As the existing stocks of infrastructure including bridges continue to deteriorate, Japanese society needs to deal with the ever-increasing demands with applying the maintenance methods to extend the life of the structure. The preventive maintenance methods, however, have not been firmly established despite the perception of its necessity.

2.Purpose

The purpose of this study is to develop the preventive maintenance methods focusing on non-destructive inspection technology, especially impact acoustics method and bridge washing method.

3.Process

First, we carried out the following experiments in order to extend the operating life of floor slabs covered with steel plates, focusing on the impact acoustics method.

1) For purpose of examining different states of composite floor slabs, specimens under each state (fine, detached and water-filled) are necessary. Using full-sized composite slab specimens where the air gaps partially exist, we measured the thickness of the gap after drilling the bottom plates. Then we drilled the slab concrete from the upper side and poured water in order to make the gaps water-filled.

2) In order to improve the precision of the impact acoustics method determination, we analyzed the difference of the impact acoustics among different thicknesses and sizes of air gaps in the composite floor slabs by examining the specimens which had 12 different types of air gaps.

3) To investigate re-deteriorate states of concrete floor slabs reinforced with adhered steel plates, we examined specimens with the impact acoustics method to comprehend the state

between epoxy resin and steel plate or concrete of the floor slabs.

Second, we carried out following experiments aiming for practical applications of bridge cleaning method, which is one of the inexpensive ways of life extension for bridges.

1) We attached specimens of steel and concrete to bridges which were located in an urban region and a coast region in a cold snowfall area, where the bridges were exposed to the menace of sea splay or de-icing salts. After 1-year exposure, we examined the properties of dirt and salinity on the main girders’ surface. Then experiments of removal of the dirt and salinity were carried out using the specimens to verify effect of life-extension method. 2) Bridge washing operations were performed on practical bridges, using devices such as an easy-shift scaffold and a bridge washing unit, which were developed for bridge washing. Then we verified the washing process and the drainage recycling method.

3) To examine the approaches to be understood the bridge washing by river administrators and local resident; we visited two of road management authorities in US, which had already practiced bridge washing, and investigated their washing effect evaluation methods and drainage disposal process.

4.Conclusion

The results of the study of the impact acoustics method support following conclusion;

1) The impact acoustics analyzing unit which we developed determines the state of the composite floor slabs (fine, detached, water filled) by analyzing Fourier spectra and amplitude ratio of the impact acoustics from the impulse hummer. We also determined the thresholds.

2) To comprehend the state of re-deteriorate of concrete floor slabs reinforced with adhered steel plates, the state between epoxy resin and steel plate or concrete were clarified with the impact acoustics method.

The results of the study of the bridge washing methods support following conclusion;

1) The dirt and salinity, which originate from the sea splay or de-icing salt, differently accumulate depending on its object materials thus accumulate on the surface of painted steel plates and soak into the inside of concrete and bared steel plates.

2) The bridge washing, which removes the dirt and salinity, is effective to extend the life of the bridge due to anti-deterioration effect for steel.

3) In a case of bridge washing in cold snowfall area, the following conditions are recommended in view of economy and workability; ejecting water pressure of 5MPa, flow of 4-6 liters per minute, washing speed of 50cm per minute and twice wash using hot water.

目 次

ペ ー ジ 論 文 要 旨 第 1 章 序 論 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 第 2 章 道 路 橋 に お け る 損 傷 ・ 維 持 管 理 の 現 状 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 4 2.1 緒 言 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 4 2.2 道 路 橋 に お け る 維 持 管 理 の 現 状 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 6 2.2.1 道 路 橋 の 状 況 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 6 2.2.2 維 持 管 理 の 状 況 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 7 2.3 道 路 橋 に お け る 予 防 保 全 へ の 取 り 組 み ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 10 2.4 鋼 橋 の 長 寿 命 化 に 関 す る 課 題 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 12 第 3 章 簡 易 橋 梁 点 検 装 置 の 開 発 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 14 3.1 緒 言 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 14 3.2 開 発 コ ン セ プ ト ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 14 3.3 簡 易 点 検 装 置 の 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 15 3.4 点 検 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 16 3.5 適 用 例 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 18 3.6 ま と め ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 19 第 4 章 鋼 板 で 覆 わ れ た 床 版 の 打 音 法 に よ る 非 破 壊 検 査 技 術 の 開 発 ・ ・ ・ 20 4.1 緒 言 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 20 4.2 打 音 法 に よ る 非 破 壊 検 査 の 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 21 4.2.1 打 音 法 の 基 本 的 な 考 え 方 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 21 4.2.2 打 音 検 査 装 置 を 用 い た 測 定 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 22 4.2.3 打 撃 音 の 評 価 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 23 4.3 合 成 床 版 の 暴 露 供 試 体 を 用 い た 非 破 壊 検 査 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 24 4.3.1 研 究 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 24 4.3.2 供 試 体 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 25 4.3.3 剥 離 間 隙 厚 の 測 定 お よ び 滞 水 状 態 の 検 査 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 25 4.3.4 試 験 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 30 4.4 合 成 床 版 に お け る 非 破 壊 検 査 の 判 定 精 度 の 向 上 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 35

4.4.1 研 究 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 35 4.4.2 研 究 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 35 4.4.3 研 究 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 37 4.5 鋼 板 接 着 補 強 床 版 に お け る 再 劣 化 の 非 破 壊 検 査 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 38 4.5.1 研 究 目 的 と 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 38 4.5.2 研 究 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 40 4.6 ま だ 固 ま ら な い コ ン ク リ ー ト 充 填 性 確 認 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 42 4.6.1 研 究 目 的 と 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 42 4.6.2 研 究 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 44 4.7 合 成 床 版 の ま だ 固 ま ら な い コ ン ク リ ー ト の 品 質 管 理 ・ ・ ・ ・ ・ ・ 46 4.7.1 研 究 目 的 と 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 46 4.7.2 研 究 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 48 4.8 ま と め ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 49 4.9 あ と が き ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 50 第 5 章 鋼 コ ン ク リ ー ト 接 触 面 の 腐 食 の 発 生 ・ 進 展 に 関 す る 実 験 的 研 究 ・ 52 5.1 緒 言 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 52 5.2 異 な る 設 置 環 境 に お け る 暴 露 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 52 5.2.1 試 験 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 52 5.2.2 試 験 結 果 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 53 5.3 接 触 面 の 付 着 の 有 無 に 着 目 し た 暴 露 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 56 5.3.1 試 験 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 56 5.3.2 試 験 結 果 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 57 5.4 設 置 環 境 の 湿 度 の 差 異 に 着 目 し た 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 61 5.4.1 試 験 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 61 5.4.2 試 験 結 果 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 62 5.5 浸 漬 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 64 5.5.1 試 験 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 64 5.5.2 試 験 結 果 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 64 5.6 腐 食 の 発 生 ， 進 展 過 程 の 推 定 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 65 5.7 ま と め ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 66 第 6 章 橋 梁 の 付 着 物 調 査 と 洗 浄 技 術 の 開 発 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 68 6.1 緒 言 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 68 6.2 汚 れ と 塩 分 の 付 着 性 状 の 調 査 と 官 能 評 価 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 69

6.2.1 調 査 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 69 6.2.2 調 査 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 69 6.2.3 調 査 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 73 6.3 暴 露 供 試 体 を 用 い た 汚 れ と 塩 分 の 除 去 実 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 76 6.3.1 実 験 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 76 6.3.2 実 験 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 76 6.3.3 実 験 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 77 6.4 実 橋 に お け る 洗 浄 方 法 の 検 討 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 78 6.4.1 検 討 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 78 6.4.2 検 討 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 79 6.4.3 測 定 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 79 6.4.4 検 討 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 81 6.5 橋 梁 洗 浄 の 長 寿 命 効 果 に 関 す る 確 認 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 82 6.5.1 試 験 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 82 6.5.2 試 験 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 82 6.5.3 試 験 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 86 6.6 米 国 に お け る 橋 梁 洗 浄 の 調 査 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 86 6.6.1 調 査 目 的 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 86 6.6.2 調 査 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 86 6.6.3 調 査 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 87 6.7 洗 浄 技 術 を 有 効 利 用 す る た め の 点 検 と 補 修 ・ 補 強 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 92 6.7.1 洗 浄 時 の 点 検 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 92 6.7.2 洗 浄 後 の 補 修 ・ 補 強 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 97 6.8 橋 梁 洗 浄 後 に 用 い る 長 寿 命 化 剤 の 開 発 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 99 6.8.1 予 備 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 99 6.8.2 試 験 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 6.8.3 試 験 結 果 と そ の 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 102 6.9 ま と め ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 104 第 7 章 鋼 橋 の 長 寿 命 化 を 図 る た め の 予 防 保 全 技 術 に 関 す る 解 明 点 と 今 後 の 課 題 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 107 第 8 章 結 論 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 111 謝 辞 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 112

第 1 章 序 論 わ が 国 で は ， 高 度 経 済 成 長 期 な ど に 集 中 的 に 整 備 し た 社 会 資 本 が ， 今 後 急 速 に 老 朽 化 す る こ と が 懸 念 さ れ て い る こ と か ら ， 真 に 必 要 な 社 会 資 本 の 整 備 を 行 う こ と と 同 時 に ， 戦 略 的 な 維 持 管 理 や 更 新 を 行 っ て い く こ と が 課 題 と な っ て い る ． こ の よ う な 状 況 の 中 ， 2012 年 12 月 に 中 央 自 動 車 道 の 笹 子 ト ン ネ ル で 天 井 板 の 落 下 事 後 が 発 生 し ， 11 名 の 死 傷 者 が 出 る 大 惨 事 と な っ た ． ま た ， 2013 年 2 月 に 浜 松 市 に お い て 吊 橋 形 式 の 第 一 弁 天 橋 の ケ ー ブ ル の 定 着 部 が 切 れ ， 通 行 人 の 7 人 が 巻 き 込 ま れ る 事 故 が 発 生 し て い る ． こ れ ら の こ と は ， ア メ リ カ に お い て 1980 年 代 に 高 齢 化 し た 社 会 基 盤 が 各 地 で 損 傷 し ，「 荒 廃 す る ア メ リ カ 」 と い わ れ る 状 況 と な り ， 橋 梁 も 通 行 止 め や 落 橋 が 発 生 し ， ア メ リ カ 政 府 は そ の 教 訓 か ら 予 防 保 全 対 策 に 乗 り 出 し ， 維 持 修 繕 に 注 力 し た 時 期 に 酷 似 し て い る ． わ が 国 に お け る 戦 後 の 高 度 経 済 成 長 期 に 急 速 に 道 路 整 備 が 進 め ら れ た 時 期 は ， ア メ リ カ の 約 30 年 遅 れ て い る と い わ れ て い る ． ア メ リ カ の 課 題 が 日 本 で も 同 様 に 発 生 す る 恐 れ が あ り ，「 荒 廃 す る ア メ リ カ 」 に 学 ぶ な ら ば ， 日 本 も 予 防 保 全 安 全 対 策 を 考 え る 時 代 に 入 っ た と 言 え る ． 日 本 の 道 路 橋 （ 橋 長 15m 以 上 ） は 約 15 万 橋 あ る が ， そ の う ち 約 3 分 の 1 は 高 度 経 済 成 長 期 に 架 設 さ れ お り ， 今 後 急 速 に 老 朽 化 す る こ と が 懸 念 さ れ 戦 略 的 な 維 持 管 理 や 更 新 が 課 題 と な っ て い る ． 道 路 橋 を よ り 長 く 使 え る よ う に す る 長 寿 命 化 を 実 現 さ せ る た め に は ， 損 傷 が 大 き く な っ て か ら 補 修 を す る の で は な く ， 定 期 的 に 点 検 す る こ と で 損 傷 の 早 期 発 見 と 早 期 対 策 を 進 め る 予 防 保 全 が 大 切 と な る ． そ の こ と に よ っ て ， 地 域 社 会 の 資 産 で あ る 橋 を 長 持 ち さ せ る だ け で な く ， 維 持 管 理 の コ ス ト も 低 減 で き る こ と に な る ． し か し ， 予 防 保 全 に 関 す る 技 術 に つ い て は ， 未 解 明 の 部 分 も 多 く ， 橋 梁 の 維 持 管 理 に 関 す る 技 術 開 発 や デ ー タ の 蓄 積 が 期 待 さ れ て い る ． 以 上 の こ と か ら 本 論 文 は ， 鋼 橋 の 長 寿 命 化 を 図 る た め の 予 防 保 全 技 術 に 着 目 し ，「 診 て ， 洗 っ て ， 直 す 」 を 基 本 方 針 と し て 研 究 開 発 を 行 っ た も の で あ る ． そ の 研 究 開 発 の 流 れ を 図 1 - 1 に 示 す ． 第 2 章 で は ， わ が 国 の 鋼 橋 に お け る 維 持 管 理 の 現 状 な ど に つ い て 報 告 す る ． 橋 長 15m 以 上 の 道 路 橋 の 約 15 万 橋 に 対 す る 道 路 管 理 者 ， 橋 種 別 お よ び 構 造 別 の 割 合 や ， 橋 梁 点 検 結 果 に お け る 損 傷 の 状 況 ， さ ら に 予 防 保 全 の 取 り 組 み や 長 寿 命 化 に 関 す る 課 題 な ど に つ い て 述 べ る ． 第 3 章 で は ， 鋼 橋 の 維 持 管 理 の 基 本 で あ る ， 損 傷 を 「 診 る 」 た め に 開 発 し た 簡 易 点 検 装 置 に つ い て 報 告 す る ． こ れ は ， わ が 国 の 道 路 橋 の 約 8 割 が 桁 橋 で あ る こ と か ら ，大 規 模 な 交 通 規 制 を せ ず に ，橋 梁 の 路 面 上 か ら 視 点 方 向 を 自 由 に 変 え ら れ る CCD カ メ ラ な ど を 用 い て ， 桁 下 空 間 を 容 易 に 点 検 で き る 装 置 で あ る ． こ の 装 置 を 用 い る こ と に よ り ， 橋 梁 点 検 車 や 足 場 を 設 置 し な い で ， 橋 梁 部 材 や ガ ス 管 な ど の 添 架 物 の 損 傷 が 発 見 で き る こ と を 確 認 し て い る ．

第 4章 で は ， 鋼 板 で 覆 わ れ た 合 成 床 版 と 鋼 板 接 着 補 強 床 版 の 打 音 法 に よ る 非 破 壊 検 査 に 関 す る ま と ま っ た 知 見 ， お よ び ， 鋼 材 と コ ン ク リ ー ト の 接 触 面 の 腐 食 の 発 生 や 進 展 に 関 す る 基 礎 的 検 討 結 果 に つ い て 報 告 す る ． 鋼 板 で 覆 わ れ た コ ン ク リ ー ト 床 版 は ， 鋼 板 上 面 の 空 隙 や 滞 水 な ど の 状 態 を 目 視 に よ り 確 認 で き な い ． そ こ で ， 床 版 の 長 寿 命 化 を 図 る た め に 非 破 壊 検 査 技 術 の 打 音 法 に 着 目 し ， 合 成 床 版 の 底 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト 間 の 滞 水 状 態 や 鋼 板 接 着 補 強 床 版 に お け る 再 劣 化 状 態 を 把 握 す る こ と を 目 的 に ， 実 物 大 供 試 体 を 用 い て 試 験 を 行 っ た ． 第 5章 で は ， 要 素 試 験 体 の 設 置 環 境 の 差 異 ， 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト の 接 触 面 の 付 着 の 影 響 ， 設 置 環 境 の 湿 度 な ど を 変 え た 暴 露 試 験 を 行 い ， 鋼 材 と コ ン ク リ ー ト の 接 触 面 に お け る 鋼 材 の 腐 食 の 発 生 ， 進 展 に つ い て 検 討 し た ． 第 6 章 で は ， 橋 梁 の 長 寿 命 化 手 法 の 一 つ と し て 有 効 な 洗 浄 技 術 に 関 す る 検 討 結 果 に つ い て 報 告 す る と と も に ， 長 寿 命 効 果 を 向 上 さ せ る た め に 洗 浄 作 業 と 併 行 し て 行 う 点 検 と 補 修 に つ い て 提 案 す る も の で あ る ． 凍 結 防 止 剤 散 布 な ど の 多 い 積 雪 寒 冷 地 図 1-1 本 論 文 に お け る 研 究 開 発 の 流 れ START

鋼橋における維持管理の現状

腐食

疲労

予防保全技術

基本方針「診て・洗って・直す」

橋梁点検装置

(診て)

打音検査装置

(診て)

橋梁洗浄技術

(洗って)

長寿命化剤

(直す)

鋼橋の低廉な長寿命化

END

腐食実験

(診て)

の 橋 梁 に お い て ， 暴 露 供 試 体 を 用 い た 汚 れ や 塩 分 な ど の 付 着 性 状 の 調 査 と 除 去 実 験 ， 長 寿 命 効 果 確 認 試 験 ， お よ び ， 実 橋 に お け る 洗 浄 試 験 を 行 い ， 日 本 で の 橋 梁 洗 浄 技 術 の 実 用 化 が 十 分 可 能 で あ る こ と を 確 認 し た ． ま た ， 橋 梁 洗 浄 の 際 に 近 接 目 視 に よ り 点 検 す べ き 個 所 や 補 修 方 法 ， さ ら に 塗 装 の 長 寿 命 化 の た め に 開 発 中 の 洗 浄 後 に 塗 付 す る コ ー テ ィ ン グ 剤 に つ い て 提 案 す る ． 第 7 章 で は ， 鋼 橋 の 長 寿 命 化 を 図 る た め の 予 防 保 全 技 術 に 関 す る 解 明 点 と 今 後 の 課 題 に つ い て 述 べ る ． 最 後 に ， 第 8章 は ， 結 論 で あ り ， 各 章 で 得 ら れ た 結 果 を 総 括 す る ．

第 2 章 道 路 橋 に お け る 損 傷 ・ 維 持 管 理 の 現 状 2.1 緒 言 米 国 で は 1980 年 代 に 高 齢 化 し た 社 会 基 盤 が 各 地 で 損 傷 し ，「 荒 廃 す る ア メ リ カ 」 と い わ れ る 状 況 と な り ， 橋 梁 も 通 行 止 め や 落 橋 が 発 生 し た ． 米 国 政 府 は そ の 教 訓 か ら 予 防 保 全 対 策 に 乗 り 出 し ， 維 持 修 繕 に 注 力 し て き た ． そ の こ と に よ っ て ， 欠 陥 橋 梁 は 減 少 し た が ， 2006 年 時 点 で も 25％ の 橋 が 欠 陥 橋 梁 と し て 残 っ て い る ． わ が 国 で は 戦 後 の 高 度 経 済 成 長 期 に 急 速 に 道 路 整 備 が 進 め ら れ た ． こ の 時 期 は ， 図 2-1 に 示 す よ う に お よ そ ア メ リ カ の 約 30 年 遅 れ に あ た る ． 米 国 の 課 題 が 日 本 で も 同 様 に 発 生 す る 恐 れ が あ り ，「 荒 廃 す る ア メ リ カ 」 に 学 ぶ な ら ば ， 日 本 も 予 防 保 全 安 全 対 策 を 考 え る 時 代 に 入 っ た と 言 え る ． 日 本 に あ る 道 路 橋 （ 橋 長 15ｍ 以 上 ） は 約 15 万 橋 あ る が ， そ の う ち 約 3 分 の 1 は 高 度 経 済 成 長 期 に 架 設 さ れ た ． そ の た め 20 年 後 に は 約 53％ に あ た る 約 8 万 橋 が 架 設 か ら 50 年 を 超 え る 高 齢 な 橋 に な る ． こ の う ち 地 方 自 治 体 が 管 理 す る 約 13 万 橋 は す で に 9％ が 50 年 を 経 過 し ，20 年 後 に は 約 54％ の 橋 が 高 齢 な 橋 に な る ．そ の た め ， 橋 の 構 造 を つ く っ て い る 鋼 材 や コ ン ク リ ー ト の 劣 化 ， 車 両 の 大 型 化 に 伴 う 重 交 通 に よ る 疲 労 損 傷 な ど で 橋 の 危 険 性 の 増 大 が 心 配 さ れ て い る ． 日 本 の 国 土 は 四 方 を 海 に 囲 ま れ ， 脊 梁 山 脈 が 国 土 を 分 断 ， 多 雨 ・ 多 湿 の 気 候 に 加 図 2 -1 米 国 と 日 本 に お け る 橋 梁 の 建 設 年 の 相 違 1 )

え ， 毎 年 ， 台 風 に 襲 わ れ ま る ． ま た ， 世 界 で 起 こ る 地 震 の 約 40%が 発 生 し ， 近 年 で も 阪 神 ・ 淡 路 大 震 災 ， 東 日 本 大 震 災 な ど で 多 く の 犠 牲 者 を 出 す 地 震 大 国 で も あ る ． そ の た め ， 建 設 さ れ る 橋 梁 を 初 め と す る 社 会 基 盤 は 他 の 先 進 国 に 比 べ ， 高 い 耐 風 性 や 防 食 性 ， 耐 震 性 な ど が 要 求 さ れ る と と も に ， 安 全 性 ・ 健 全 性 の 保 持 に い っ そ う の 努 力 と 注 意 を 払 う 必 要 が あ る ． 道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け た 有 識 者 会 議 の 提 言 か ら ， 国 土 交 通 省 で は 落 橋 を は じ め と す る 事 故 を 未 然 に 防 ぐ た め ， 早 期 発 見 ・ 早 期 対 策 を 行 う 予 防 保 全 シ ス テ ム を 全 国 の 道 路 橋 へ 展 開 す る こ と と し ， こ の た め に 必 要 な 方 策 を 審 議 す る た め ，「 道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け た 有 識 者 会 議 」1 )_{を 設 置 し ，「 道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け て 提 言 」が ま} と め ら れ た ． 道 路 橋 を よ り 長 く 使 え る よ う に す る 長 寿 命 化 を 実 現 さ せ る た め に は ， 損 傷 が 大 き く な っ て か ら 補 修 を す る の で は な く ， 定 期 的 に 点 検 す る こ と で 損 傷 の 早 期 発 見 と 早 期 対 策 を 進 め る こ と が 大 切 と な る ． そ の こ と に よ っ て ， 地 域 社 会 の 資 産 で あ る 橋 梁 を 長 持 ち さ せ る だ け で な く ， 維 持 の コ ス ト も 低 減 で き る こ と に な る ． 前 述 の 有 識 者 会 議 の 提 言 に あ る と お り ， 今 ま で の 道 路 橋 に 対 す る 「 対 症 療 法 的 管 理 」 か ら 「 予 防 保 全 的 管 理 」 へ の 考 え 方 の 転 換 は 長 寿 命 化 に と っ て は 非 常 に 好 ま し い こ と で あ る ．「 対 症 療 法 的 管 理 」 の 場 合 ， 手 遅 れ に な り 寿 命 を 延 ば す こ と が で き な く な る こ と が 往 々 に し て 起 こ っ て し ま う か ら で あ る ． ま さ に 人 間 と 同 じ で あ る ． 国 内 外 の 道 路 橋 に 関 す る 事 故 や 重 大 な 損 傷 事 例 な ど か ら ， 予 防 保 全 的 管 理 の 考 え 方 だ け で は ， 既 存 の 橋 梁 を 管 理 し て い け な い の で は な い か と 考 え て い る ． 新 設 橋 梁 や 比 較 的 若 い 橋 梁 の 場 合 は よ い が ， 高 齢 化 し た 橋 梁 を 取 り 扱 う 場 合 に は ， 予 防 保 全 的 対 処 だ け で は 足 り な い ．全 国 的 な 橋 梁 点 検 の 本 格 化 に 伴 い ，見 て い な か っ た も の ， 見 え て い な か っ た も の が 明 ら か に な り ， ま た 各 種 橋 梁 事 故 が 生 じ る に つ れ て ， 分 か ら な い う ち に 致 命 的 損 傷 が 生 じ て い る 場 合 は 少 な く な い ． つ ま り ， 橋 梁 と し て の 機 能 が 保 持 で き ず ， ひ い て は 落 橋 の 危 険 性 を 含 ん だ 橋 梁 が 顕 在 化 し て き て い る 状 況 に 現 在 は す で に 立 ち 入 っ て い る ． こ れ ら に 対 し て は ， 予 防 保 全 的 管 理 だ け で は 対 応 は 困 難 で あ り ， 予 防 保 全 的 管 理 に 包 含 さ れ る か も し れ な い が ， あ え て こ れ と は 別 に 「 危 機 的 管 理 」 の 考 え 方 を 表 に 出 し て 対 応 し て い く べ き で は な い か と 思 う ． そ れ ら を 思 わ せ る 事 例 と し て は ， 米 国 の ミ ネ ア ポ リ ス 高 速 道 路 橋 （ I-35W） 落 橋 事 故 ， 国 道 23 号 木 曽 川 大 橋 の ト ラ ス 部 材 の 破 断 ， 県 管 理 の 橋 の 鋼 板 接 着 し た 床 版 の 抜 け 落 ち 等 が あ る ． 「 予 防 保 全 的 管 理 」 に し て も そ れ ら を 実 現 し て い く 技 術 に つ い て は ， 未 解 明 の 部 分 も 多 く ， ま た 実 橋 梁 を 対 象 と し た 臨 床 研 究 事 例 も 少 な く ， そ の よ う な デ ー タ の 蓄 積 や 分 析 を も と に し た 研 究 成 果 を 現 場 へ 提 供 し て ， 道 路 橋 の 管 理 に 関 す る 技 術 的 体 系 の 構 築 を 行 い ， 長 寿 命 化 を 実 現 し て い く こ と が 緊 急 の 課 題 で あ る ．

2.2 道 路 橋 に お け る 維 持 管 理 の 現 状 2.2.1 道 路 橋 の 状 況 約 155,000橋 (橋 長 15m以 上 )の 橋 梁 ス ト ッ ク は ， 図 2-2に 示 す よ う に 戦 後 間 も な い 1950年 ま で に 架 設 さ れ た 道 路 橋 が 約 5,000橋 で あ り ， 大 量 に 建 設 さ れ る よ う に な っ た の は ， 自 動 車 の 普 及 に 伴 っ て 近 代 的 な 道 路 整 備 が 本 格 化 し た 高 度 経 済 成 長 期 以 降 で あ る ． こ の よ う に 集 中 的 に ス ト ッ ク を 増 加 さ せ て き た た め ， 橋 齢 50年 以 上 経 過 し た 道 路 橋 は ， 2009年 に 1.3万 橋 の 8%で あ る が ， 2019年 に は 4.0万 橋 の 26%に ， 2029年 に は 8.0万 橋 の 53%と な り ， 道 路 橋 の 高 齢 化 が 急 激 に 進 行 す る 事 態 が 目 前 に 迫 っ て い る ． 道 路 橋 ス ト ッ ク 全 体 を 管 理 者 別 で 分 類 す る と ， 橋 長 約 15m以 上 の 道 路 橋 約 15.5 万 橋 の う ち ， 高 速 自 動 車 国 道 が 約 6,800橋 の 4%， 一 般 国 道 が 25,200橋 の 16%， 地 方 公 共 団 体 が 管 理 す る 橋 梁 は 約 123,200橋 （ 都 道 府 県 道 約 33,700橋 ， 市 町 村 道 89,500橋 ） で ， 80%を 占 め て い る ． 2010年 4月 1日 現 在 に お け る 図 2-3a)に 示 す 橋 種 別 橋 梁 箇 所 数 比 率 に よ る と ， 鋼 橋 が 38.0%に 対 し て ，コ ン ク リ ー ト 橋 が 58.4%(PC橋 42.0%，RC橋 16.4%)，混 合 橋 ，木 橋 ， 石 橋 な ど を 加 え る と 3.6%と な り ， 鋼 橋 よ り コ ン ク リ ー ト 橋 の 割 合 が 多 く な っ て い る ． ま た ， 図 2-3b)に 示 す 橋 梁 構 造 形 式 別 橋 梁 箇 所 数 比 率 に よ る と 桁 橋 が 75.4%， 床 版 橋 が 18.7%で あ り ， こ の 2構 造 形 式 で 94.1%に な る ． そ の 他 ， ラ ー メ ン 橋 ， ア ー チ 橋 ， ト ラ ス 橋 で 5.1%， 吊 構 造 の 吊 橋 と 斜 張 橋 で 0.8%で あ り ， ほ と ん ど の 形 式 が 桁 橋 で あ る ． 図 2 -2 道 路 橋 の 架 設 状 況 1 )

「 高 齢 化 」 に つ い て は ， １ つ の 橋 梁 で 損 傷 が 次 々 に 発 生 す る 問 題 と ， 損 傷 を 抱 え る 橋 梁 が 次 々 に 出 て く る 問 題 の ２ つ が あ る ． す な わ ち 橋 梁 の 「 高 齢 化 」 で 懸 念 さ れ る 問 題 は ，損 傷 の 補 修 を 先 送 り し て い る 間 に ，同 じ 橋 に 次 々 と 新 し い 損 傷 が 発 生 し ， 深 刻 な 損 傷 を も つ 橋 が 加 速 度 的 に 増 加 し て 対 応 が 困 難 に な る こ と で あ る ． こ の よ う な 事 態 に な る と 道 路 ネ ッ ト ワ ー ク の 機 能 が 低 下 す る こ と に な る ． こ れ ら を 防 止 す る た め に ， 必 要 な 補 修 や 補 強 を 適 時 に 完 了 さ せ る と と も に ， 疑 わ し い も の に つ い て は 監 視 を す る な ど の 措 置 が な さ れ る 必 要 が あ る ． 2.2.2 維 持 管 理 の 状 況 一 般 国 道 で は ， 1988年 よ り 10年 に 1度 の 頻 度 で 定 期 点 検 を 実 施 し て き た が ， 点 検 後 10年 以 内 に 補 修 等 が 必 要 な 損 傷 を 生 じ た 事 例 が 度 々 見 ら れ る こ と や ， 鋼 部 材 の 疲 労 な ど 劣 化 に よ る 損 傷 が 増 加 し つ つ あ る こ と か ら ， 2004年 か ら 5年 に 1度 の 頻 度 で 実 施 す る こ と と し て 損 傷 の 早 期 発 見 に 努 め て き た ． 2004年 ～ 2009年 度 の 5年 に 1回 の 頻 度 で す べ て の 橋 梁 で 定 期 的 な 点 検 を 実 施 し た 対 策 区 分 の 結 果 よ り ， 図 2-4に 示 す よ う に 重 度 な 損 傷 を 発 見 し ， 対 策 が 必 要 な 橋 梁 は 約 5割 で あ る ． 速 や か な 補 修 が 必 要 な 損 傷 の 発 生 部 位 は ， 図 2-5に 示 す よ う に 鋼 橋 ， コ ン ク リ ー ト 橋 と も 主 桁 が 最 も 多 く ， 特 に 鋼 橋 で は 腐 食 に よ る 損 傷 の 割 合 が 高 い ． ま た ， 点 検 対 象 部 位 の 総 部 材 数 に 対 す る 速 や か な 補 修 が 必 要 な 損 傷 の 割 合 を 示 す 発 生 率 は ， 鋼 橋 ， コ ン ク リ ー ト 橋 と も に 床 版 が 高 い こ と が わ か っ た ． 図 2 -3 橋 梁 の 架 設 状 況 a ) 橋 種 別 橋 梁 箇 所 数 比 率 b ) 橋 梁 構 造 形 式 別 橋 梁 箇 所 数 比 率

ま た ， 従 来 の 事 後 保 全 か ら 予 防 保 全 へ と 転 換 を 図 る べ く ， 将 来 の 維 持 管 理 の 合 理 化 に も 不 可 欠 な 損 傷 状 況 に つ い て の 基 礎 的 な 情 報 で あ る 「 損 傷 程 度 の 評 価 」 と ， 適 切 な 措 置 が 行 わ れ て い る よ う に ， 当 該 橋 梁 の 構 造 的 な 特 性 や 損 傷 原 因 ， 部 材 の 重 要

図 2 -4 一 般 国 道 に お け る 橋 梁 点 検 の 状 況 2 )

度 等 も 考 慮 し た う え で 点 検 後 に ど の よ う な 措 置 を 行 う べ き か に つ い て の 一 次 評 価 で あ る 「 対 策 区 分 の 判 定 」 と い う 二 つ の 評 価 体 系 を 軸 に し た 点 検 内 容 と し て 実 施 し て い る ． そ の 結 果 ， 損 傷 の 早 期 発 見 や 予 防 保 全 へ 向 け た デ ー タ 蓄 積 に 効 果 を あ げ つ つ あ る も の の ， 目 視 で は 確 認 し に く い 部 位 の 損 傷 や 経 験 の 浅 い 点 検 員 が 発 見 し に く い 疲 労 を 原 因 と す る 損 傷 な ど が 予 想 を 上 回 る 速 度 で 進 行 す る こ と に よ り ， 結 果 的 に 点 検 員 が 見 逃 し て い る 状 況 が 発 生 し て い る ． 日 本 で は 2007年 6月 に 写 真 2-1に 示 す よ う に 定 期 点 検 が 行 わ れ て い た 木 曽 川 大 橋 に お い て 点 検 で は 報 告 さ れ て い な か っ た ト ラ ス 橋 の 斜 材 の 破 断 事 故 が 発 生 し た ． こ の こ と は ， 既 設 橋 の 適 切 な 保 全 に 不 可 欠 な 情 報 が 極 め て 多 岐 に わ た っ て い る こ と ， お よ び ， そ れ ら を 維 持 管 理 に お い て 全 て 見 落 と さ ず に チ ェ ッ ク し ， 評 価 す る こ と の 困 難 さ を 示 し て い る ． 2007年 8月 1日 ， 維 持 管 理 の 先 進 国 で あ る 米 国 に お い て ， 写 真 2-2に 示 す よ う に そ れ ま で 定 期 的 な 点 検 や 各 種 の 調 査 が 行 わ れ て い た 米 国 ミ ネ ソ タ 州 ミ ネ ア ポ リ ス I-35W 橋 の 崩 壊 に よ り 多 数 の 死 傷 者 を 出 す と い う 衝 撃 的 な 事 故 が 発 生 し た ． こ の 事 例 は 定 期 的 な 点 検 ，診 断 に 加 え ，そ の 後 速 や か に 適 切 な 措 置（ 通 行 規 制 ，補 修 補 強 ・ 更 新 ， 記 録 ， 計 画 策 定 な ど ） を 行 う こ と の 重 要 性 を 示 す と と も に ， 補 修 補 強 の 遅 れ が 致 命 的 な 事 態 を 招 く こ と を 示 唆 し て い る5 )_． そ の 事 例 と し て ， 2012年 12月 2日 ， 中 央 自 動 車 道 上 り 線 笹 子 ト ン ネ ル の 東 京 側 抗 口 か ら 約 1,150m付 近 に お い て ， ト ン ネ ル 換 気 の た め に 設 置 さ れ て い た 天 井 板 お よ び 隔 壁 板 な ど が 約 140mに わ た り 落 下 し た ． 同 区 間 を 走 行 中 の 車 両 3台 が 天 井 板 の 下 敷 き に な る な ど に よ り 巻 き 込 ま れ ， 死 者 9人 ， 負 傷 者 2人 の わ が 国 に お い て 例 を 見 な い 重 大 事 故 が 発 生 し て い る6 )_． 写 真 2 -1 木 曽 川 大 橋 に お け る ト ラ ス 斜 材 の 破 断 事 故 1 ) a ) 木 曽 大 橋 の 全 景 b ) 腐 食 に よ る ト ラ ス 斜 材 の 破 断 状 況

2.3 道 路 橋 の 予 防 保 全 へ の 取 り 組 み 高 齢 化 が 進 む わ が 国 の 橋 梁 を 取 り 巻 く 諸 課 題 に 対 し て ， 早 期 に 適 確 な 対 応 を 行 わ な け れ ば ， 道 路 橋 の 安 全 性 を 確 保 で き る 期 間 が 短 く な る と と も に ， 架 け 替 え 等 に 多 額 の 投 資 を 迫 ら れ る こ と に な る ． ま た ， 一 度 重 大 な 損 傷 が 発 生 し ， 万 が 一 で も 崩 落 事 故 等 が 発 生 す る こ と と な れ ば ， 国 民 の 生 命 ， 財 産 に 危 険 が 及 び ， 復 旧 ま で 長 時 間 要 す る な ど の 社 会 的 損 失 が 生 じ る こ と が 懸 念 さ れ る ． こ う し た 状 況 の も と ， 国 土 交 通 省 で は ， 「 橋 梁 は 国 民 の 大 切 な 資 産 で あ り ， 長 く 大 切 に 保 全 す る こ と が 重 要 」 と 考 え ， 「 常 時 健 全 な 状 態 に 保 つ た め に は 定 期 的 な 点 検 と ， こ れ に 基 づ く 計 画 的 な 修 繕 」 が 必 要 と の 観 点 か ら ， 損 傷 が 深 刻 化 し て か ら 対 策 を 行 う 「 事 後 保 全 」 か ら ， 点 検 に 基 づ き 損 傷 が 軽 微 な 段 階 か ら 対 策 を 行 う 「 予 防 保 全 」 に 転 換 し ， 橋 梁 の 長 寿 命 化 を 図 る こ と と し て い る ． 道 路 橋 の 保 全 に 関 し て ， い わ ば ， 「 見 な い 」 ， 「 見 過 ご す 」 ， 「 先 送 り 」 と い っ た 状 況 に あ る と も 指 摘 さ れ て い る ． こ れ を 放 置 す れ ば ， 重 大 事 故 に つ な が る 危 険 な 橋 梁 の 増 大 を 招 く こ と に な る ． そ こ で ， 「 道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け た 有 識 者 会 議 」 を 2007年 10月 に 設 置 し ， 4回 に わ た る 審 議 を 経 て 2008年 5月 に [道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け た 提 言 ]が ま と め ら れ ， 図 2-6に 示 す よ う に 「 早 期 発 見 ・ 早 期 対 策 の 予 防 保 全 シ ス テ ム 」 を 実 現 す る た め の 「 ５ つ の 方 策 」 が 提 案 さ れ て い る ． こ れ ら の 提 言 を 受 け ，国 土 交 通 省 で は ，全 国 の 橋 梁 点 検 の 強 化 を 始 め る と と も に ， 2007 年 に 創 設 し た「 橋 梁 の 長 寿 命 化 修 繕 計 画 策 定 事 業 費 補 助 制 度 」を 支 援 す る 取 り 組 み を す す め て い る ． ま た ， 技 術 拠 点 の 整 備 と し て ， 新 設 橋 梁 の 設 計 施 工 ， 維 持 管 理 技 術 の 高 度 化 ， 長 寿 命 化 ， こ れ ら に 伴 う ト ー タ ル コ ス ト 縮 減 ， 災 害 時 復 旧 の さ ら な る 迅 速 化 を は じ め と す る ， 道 路 橋 の 安 全 管 理 の た め の 構 造 技 術 に 関 わ る 総 合 研 究 機 関 と し て「 (独 )土 木 研 究 所 構 造 物 メ ン テ ナ ン ス 研 究 セ ン タ ー (CAESAR)」を 2008 年 4 月 に 設 置 し て い る ． 写 真 2 -2 ミ ネ ア ポ リ ス I -3 5 橋 の 崩 壊 事 故 1 ) a ) 崩 壊 前 b ) 崩 壊 後

2.4 鋼 橋 の 長 寿 命 化 に 関 す る 課 題 橋 梁 の 寿 命 が 尽 き る と い う こ と は ， 何 ら か の 理 由 で 使 わ れ な く な る こ と を 示 す ． 橋 梁 の 寿 命 を 決 定 す る 要 因 に は ， 1） 物 理 的 寿 命 ： 橋 梁 と し て の 耐 荷 力 の 喪 失 2） 機 能 的 寿 命 ： 機 能 の 陳 腐 化 に よ る 架 け 替 え 3） 経 済 的 寿 命 ： 維 持 管 理 負 担 の 増 大 に よ る 放 棄 の 3 つ の 場 合 が あ る ． 人 の 寿 命 に な ぞ ら え て 橋 梁 の 寿 命 は 50 年 ， 最 近 で は 100 年 な ど と い わ れ て い る ． 鋼 橋 の 寿 命 は 維 持 管 理 の あ り 方 に 大 き く 影 響 さ れ ， そ の 善 し 悪 し で ， い わ ゆ る 物 理 的 寿 命 は 2 倍 に も 3 倍 に も 延 ば す こ と が で き る ． 現 在 ， 橋 長 15m 以 上 の 道 路 橋 は 約 15 万 橋 あ る ． こ れ ら の 橋 梁 の 平 均 寿 命 を 仮 に 50 年 程 度 と す る と ，150,000 橋 ÷50 年 ＝ 3,000 橋 /年 と な り ，毎 年 新 た に 建 設 さ れ て い る ペ ー ス を 上 回 る 架 け 替 え を 行 わ な く て は な ら な い ． こ れ は 橋 梁 の 年 齢 構 成 が 一 定 で あ る と し た 場 合 で あ り ， 団 塊 世 代 の 橋 梁 の 供 用 期 間 が 50 年 を 超 え 始 め る 15～ 20 年 後 か ら ， 高 齢 橋 の 数 が 急 増 す る ． 新 設 と 異 な り ， 既 存 の 橋 梁 の 架 け 替 え で は ， 仮 橋 の 設 置 や 交 通 の 切 回 し な ど ， コ ス ト ， 工 期 の 両 面 に お い て 非 常 に 大 変 で あ り ， 工 事 期 間 中 の 渋 滞 に よ る 社 会 経 済 的 損 失 を 考 え る と ， そ の 負 担 は 極 め て 大 き な も の と な る ． 我 が 国 の 道 路 橋 は ， 市 町 村 管 理 の 橋 梁 ま で 含 め る と す べ て の 橋 梁 が 定 期 点 検 さ れ て い な い ． 加 え て ， 米 国 の 後 を 追 う よ う に ， 橋 梁 が 急 速 に 高 齢 化 し て い る ． 未 点 検 と 急 速 な 高 齢 化 と い う 二 重 苦 を 抱 え て い る ． さ ら に 欧 米 と 比 べ て 大 型 車 の 混 入 率 が 高 い こ と も 我 が 国 の 特 徴 で あ る ． 橋 梁 が 老 朽 化 し て 弱 っ て く れ ば ， 損 傷 や 事 故 が 起 き る 可 能 性 が 高 く な る ． こ れ ら の 橋 梁 を 重 点 的 に 補 修 ・ 補 強 す る 必 要 が あ る ． 気 づ か な い う ち に 損 傷 や 事 故 の 危 険 性 が 迫 っ て い る 状 況 に あ る ． 笹 子 ト ン ネ ル の よ う に ， 大 事 故 に 遭 遇 し て か ら で は 手 遅 れ で あ る ． 人 間 と 違 っ て ， 傷 つ い た 橋 梁 に 自 己 回 復 力 や 自 然 治 癒 力 を 期 待 す る こ と は で き な い ． 橋 梁 の 健 康 管 理 は 人 間 に し か で き な い の で あ る ． 軽 微 な 損 傷 の 早 期 発 見 ・ 早 期 治 療 が 一 番 で あ る ． 橋 梁 の 事 故 に よ る 交 通 止 め や 橋 梁 の 架 け 替 え は 国 民 に 大 き な 負 担 を 強 い る こ と に な る ． で き る だ け 早 く す べ て の 橋 梁 を 点 検 し ， 迫 り く る 高 齢 化 に 備 え る べ き で あ る ． 一 方 ， 我 が 国 で は 地 震 や 台 風 な ど の 自 然 災 害 に よ り 橋 梁 が 被 災 す る 可 能 性 も あ る の で ， こ の よ う な 事 態 に 対 し て も 橋 梁 の 供 用 性 を 確 保 す る こ と は 極 め て 重 要 で あ る ． 鋼 橋 の 部 材 ・ 部 位 ご と に ， 寿 命 を 短 く す る 要 因 は 異 な る が ， 主 な 損 傷 の 要 因 は 「 鋼 部 材 の 腐 食 」 と 「 溶 接 部 と 床 版 の 疲 労 」 で あ る ． こ こ で は ， コ ン ク リ ー ト 床 版 の 損 傷 問 題 を 別 と し て ， 主 に 鋼 橋 の 腐 食 に 関 す る 長 寿 命 化 の 問 題 に 着 目 し た ． 鋼 橋 は ， 自 重 が 軽 い の で ， 耐 震 性 や 下 部 工 へ の 影 響 が 少 な く ， 施 工 の 安 全 性 等 に

優 れ た 特 徴 を 持 っ て い る 反 面 ， 腐 食 す る と い う 欠 点 が あ る ． 現 在 ， 我 が 国 で は ， 鋼 橋 の 塗 装 面 積 は 1,600 万 m2_{超 の ス ト ッ ク が あ る と い わ れ ，鋼 橋 の 長 寿 命 化 の 中 で 大} き な ウ ェ イ ト を 占 め て い る ． 鋼 橋 の 防 錆 ， 防 食 対 策 は 一 般 に 塗 装 に よ り 行 わ れ る ． 塗 膜 が 健 全 な 間 は 腐 食 現 象 が 発 生 し な い ． 鋼 橋 の 維 持 管 理 は 塗 装 の 維 持 管 理 と 言 っ て も 過 言 で は な い ． 適 切 な 塗 替 え 塗 装 を 行 い ， 塗 膜 の 健 全 性 を 保 持 す れ ば ， 鋼 に 関 し て は ， 半 永 久 的 な 長 寿 命 化 が 図 れ る ． 塗 膜 は ， 大 気 中 に 暴 露 さ れ る と 年 と と も に 劣 化 し ， 光 沢 や 防 錆 効 果 が 徐 々 に 失 わ れ ， 変 ・ 褪 色 に 始 ま り ， 点 錆 ， 割 れ ， ふ く れ ， 剥 離 等 が 生 じ ， 鋼 の 腐 食 が 発 生 す る ． ま た ， 鋼 橋 の 塗 膜 の 劣 化 は ， 架 橋 箇 所 の 環 境 や 塗 膜 の 種 類 に よ り 大 き く 異 な り ， 部 位 に よ っ て も 劣 化 の 程 度 が 異 な る ． 塗 膜 が 劣 化 し 局 部 的 に 腐 食 が 進 行 す る 箇 所 と し て は ， 塵 埃 や 雨 水 の 貯 ま り や す い 支 承 付 近 ， 桁 端 部 ， 部 材 の 集 中 し て い る 格 点 部 お よ び 連 結 部 の リ ベ ッ ト ， ボ ル ト ， さ ら に は 部 材 の こ ば 面 な ど 塗 膜 品 質 の 確 保 し に く い 部 位 が 挙 げ ら れ る ． ま た ， 海 岸 地 域 で は 塩 分 が 付 着 し や す く ， 雨 水 に よ り 洗 浄 さ れ な い 部 位 で は ， 著 し く 腐 食 が 進 行 す る ． こ の よ う に 部 位 に よ り 塗 膜 寿 命 に 著 し い 差 が 生 じ る た め ， 塗 膜 の 状 態 は 橋 梁 の 寿 命 に 大 き な 影 響 を 与 え る ． ま た ， 増 大 す る 塗 替 え 塗 装 に 伴 っ て ， 工 費 だ け で な く ， 熟 練 塗 装 工 の 高 齢 化 ， 潜 在 的 な 人 材 不 足 が 顕 在 化 し て い る の で ， 塗 装 に 要 す る 費 用 の 低 減 お よ び 作 業 の 省 力 化 が 喫 緊 の 課 題 と な っ て い る ． 参 考 文 献 1) 道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け た 有 識 者 会 議 :道 路 橋 の 予 防 保 全 に 向 け た 提 言 ，平 成 20 年 5 月 16 日 . 2) 国 土 交 通 省 ： 日 本 の 橋 梁 の 現 況 ， http:// www.mlit.go.jp/road/sisaku/yoboho zen/yobo1_1.pdf. 3) 深 沢 淳 志 ： 道 路 橋 の 予 防 保 全 へ の 取 組 み ， http://www.kenkocho.co.jp/pdf/140 _01FA.pdf. 4) 国 土 交 通 省 関 東 地 方 整 備 局 さ い た ま 庁 舎 ： 道 路 橋 の 予 防 保 全 ， 平 成 23 年 3 月 . 5) 井 上 雅 夫 ，藤 野 陽 三：米 国 ミ ネ ソ タ 州 で の 落 橋 事 故 の 社 会 的 影 響 ，土 木 学 会 論 文 集 F Vol.66 No.1， pp.14-26， 2010.1. 6) ト ン ネ ル 天 井 板 の 落 下 事 故 に 関 す る 調 査・検 討 委 員 会：ト ン ネ ル 天 井 板 の 落 下 事 故 に 関 す る 調 査 ・ 検 討 委 員 会 報 告 書 ， 平 成 25 年 6 月 . 7) 土 木 鋼 構 造 診 断 士 専 門 委 員 会 ： 土 木 鋼 構 造 物 の 点 検 ・ 診 断 ・ 対 策 技 術 -2011 年 度 版 ， (社 )日 本 鋼 構 造 協 会 ， 2011 年 8 月 .

第 3 章 簡 易 点 検 装 置 の 開 発 3.1 緒 言 点 検 と は ， 広 辞 苑 に よ れ ば 「 一 つ 一 つ 検 査 す る こ と 」 ， 検 査 が 「 し ら べ あ ら た め る こ と 」 で あ り ， 診 断 が 「 医 師 が 患 者 を 診 察 し て 病 状 を 判 断 す る こ と 」 と な っ て い る ． 点 検 ， 検 査 ， 診 断 を 正 し く ， 最 適 な 時 期 に 行 う こ と は ， 人 で あ れ ば 寿 命 を 延 ば す 結 果 と な り ， 鋼 構 造 物 も 同 様 に 延 命 に つ な が る ． つ ま り ， 鋼 構 造 物 の 点 検 は ， 医 者 が 人 を 診 断 す る こ と に 相 当 す る ． ま た ， 癌 ， 脳 腫 瘍 な ど の 症 状 が 疲 労 亀 裂 や 座 屈 な ど の 変 状 に あ た り ， カ ル テ が 鋼 構 造 物 の こ れ ま で の 損 傷 履 歴 ， 維 持 管 理 履 歴 お よ び 点 検 履 歴 に 相 当 す る ． そ し て ， 点 検 が そ れ ら を 総 合 的 に 分 析 す る と 同 時 に 外 観 な ど を 調 べ る こ と で あ り ，詳 細 調 査 が 医 療 に お け る 内 視 鏡 や MRI検 査 と 同 様 に 必 要 な 場 合 に は 構 造 物 の 材 料 や 仕 組 み を 種 々 の 試 験 器 具 に よ っ て 詳 細 に 調 べ る こ と で あ る ． し た が っ て ， 点 検 の 目 的 は 既 設 構 造 物 に つ い て 所 定 の 性 能 を 確 保 す る た め に 必 要 と な る ， 現 状 の 性 能 を 把 握 す る の に 必 要 と な る 情 報 を 得 る こ と で あ る ． 具 体 的 に は ， 既 設 構 造 物 に つ い て 損 傷 の 有 無 や そ の 程 度 お よ び そ の 原 因 に 関 す る 情 報 を 得 る た め に 実 施 す る ． 我 が 国 に は 15m以 上 の 橋 梁 が 約 15万 橋 あ り ， 橋 齢 50年 以 上 経 過 し た 道 路 橋 は ， 約 1 万 3千 橋 で 8%で あ る が ，10年 後 に は 約 4万 橋 で 26%に ，20年 後 に は 約 8万 橋 で 53%に な り ， 道 路 橋 の 高 齢 化 が 急 激 に 進 行 す る 事 態 が 目 前 に 迫 っ て い る ． 本 格 的 な 少 子 高 齢 化 社 会 に 突 入 し よ う と し て い る 我 が 国 に と っ て は ， 道 路 橋 の 維 持 管 理 は 極 め て 大 き な 負 担 に な る こ と が 確 実 で あ る ．こ の こ と を 防 止 す る た め に は ，橋 梁 の 損 傷 に 対 し て「 早 期 発 見 ・ 早 期 補 修 」 し ， 長 寿 命 化 を 図 る こ と が 必 要 不 可 欠 に な っ て く る ． し か し ， 「 早 期 発 見 」 す る た め の 方 法 と し て は ， 足 場 の 設 置 や 橋 梁 点 検 車 な ど の 利 用 が 考 え ら れ る も の の ， 大 規 模 な 交 通 規 制 が 必 要 と な り ， 容 易 に 行 え な い の が 現 状 で あ る ． そ こ で ， 橋 梁 の 点 検 に 対 し て 大 規 模 な 交 通 規 制 や 足 場 を 必 要 と せ ず ， 手 軽 で 頻 繁 に 行 え る 簡 易 橋 梁 点 検 装 置 を 開 発 し た の で ， そ の 概 要 を 述 べ る ． 3.2 開 発 コ ン セ プ ト 橋 梁 は ， 用 途 ， 使 用 材 料 ， 路 面 位 置 ， 平 面 形 状 ， 構 造 形 式 ， 支 持 方 法 な ど に よ り 数 多 く 分 類 で き る ． 点 検 装 置 の 開 発 コ ン セ プ ト は ， 将 来 的 に は 桁 橋 か ら 吊 橋 な ど の す べ て の 橋 梁 に 適 用 す る こ と を 目 的 と し て い る が ， 今 回 の 開 発 で は 次 の と お り と し た ． ① 対 象 と す る 橋 梁 は ，主 に 昭 和 30～ 40年 代 後 半 に 架 設 さ れ た プ レ ー ト ガ ー タ ー な ど の 桁 橋 と す る ． ② 大 規 模 な 交 通 規 制 や 足 場 を 必 要 と し な い ． ③ 点 検 は す べ て 路 面 か ら 行 う ．

3.3 簡 易 橋 梁 点 検 装 置 の 概 要 点 検 装 置 の 主 な 部 材 は ， 図 3-1 に 示 す よ う に 路 面 上 か ら 視 点 方 向 を 自 由 に 変 え ら れ る CCDカ メ ラ ，ア ル ミ ニ ウ ム 製 パ イ プ の ポ ー ル お よ び 鋼 製 の 台 車 で 構 成 さ れ て い る ． こ の 装 置 は ，垂 直 ポ ー ル を 中 心 に 水 平 ポ ー ル を 回 転 お よ び 上 下 さ せ て CCDカ メ ラ を 点 検 個 所 ま で 移 動 し ， 台 車 上 の カ メ ラ 旋 回 台 コ ン ト ロ ー ラ を 操 作 し て 床 版 下 面 や 支 承 な ど の 損 傷 状 況 を モ ニ タ ー に 映 し 出 し ， ビ デ オ カ メ ラ な ど に よ り 録 画 し て 点 検 で き る よ う に し た も の で あ る ． 適 用 範 囲 は ， 表 3-1 に 示 す と お り で あ る ． 手 動 式 ウ イ ン チ 垂 直 ポ ー ル 台 車 ロ ッ ク カ メ ラ ポ ー ル Ｃ Ｃ Ｄカメラ カ メ ラ 旋 回 台 水 平 ポ ー ル サ ポ ー ト ア ー ム 水 平 ポ ー ル 台 車 用 カメラ旋回台コントローラ 台 車 7 8 00 ポ ー ル 用 カウ ンタ ーウ エイ ト 1 000 5 00 0 2 60 0 カ ウ ン タ ー ウ エ イ ト カ メ ラ コン トロ ール ユ ニッ ト a ) 概 略 図 防 護 柵 カ ウ ン タ ー ウ エ イ ト モニター 1 5 3 0 7 0 0 1 1 0 0 1 7 6 0 台 車 手 動 式 ウ イ ン チ ア ー ム 垂 直 ポ ー ル 水 平 ポ ー ル カメラ旋回台コントローラ b ) 断 面 図 図 3 -1 簡 易 橋 梁 点 検 装 置

写 真 3 -1 簡 易 点 検 装 置 の 構 成 部 材 写 真 3 -2 ポ ー ル の 降 下 状 況 項 目 適 用 範 囲 橋 梁 形 式 主 に 桁 橋 幅 員 1 0m 以 下 防 護 柵 の 高 さ 1 .2 m 以 下 主 桁 高 さ 3 .0 m 以 下 ポ ー ル と 台 車 お よ び 水 平 ポ ー ル の バ ラ ン ス を と る た め に ， カ ウ ン タ ー ウ エ イ ト を 設 置 し た ． こ の こ と に よ り 装 置 の 道 路 占 用 幅 は 人 間 の 肩 幅 程 度 と す る こ と が で き ， 橋 梁 点 検 車 な ど の 大 規 模 な 交 通 規 制 を 必 要 と し な い よ う に で き た ． な お ， 点 検 時 に は CCDカ メ ラ ， モ ニ タ ー な ど を 利 用 す る た め ， 100Vの 電 源 が 必 要 に な る ． 3.4 点 検 方 法 点 検 方 法 は ， 次 の と お り で あ る ． ① 写 真 3-1 に 示 す よ う に ，ポ ー ル や 台 車 の 構 成 部 材 を 橋 詰 広 場 な ど の 点 検 す る 橋 梁 の 付 近 で 組 み 立 て ， 点 検 個 所 ま で 移 動 す る ． ② ポ ー ル を 手 動 式 ウ イ ン チ に よ り 上 昇 さ せ て 防 護 柵 を 越 え ， 写 真 3-2,3に 示 す よ う に 水 平 ポ ー ル を 回 転 さ せ て 写 真 3 - 4 に 示 す C C D カ メ ラ が 主 桁 に 接 触 し な い 位 置 ま で 降 下 さ せ る ． ③ CCDカ メ ラ が 主 桁 に 接 触 し な い こ と を 確 認 し ， 垂 直 ポ ー ル を 中 心 に 水 平 ポ ー ル を 回 転 さ せ ，CCDカ メ ラ を 写 真 3-5,6に 示 す よ う に 点 検 個 所 ま で 移 動 す る ．床 版 の ひ び わ れ な ど を 確 認 し た い 場 合 に は ， CCDカ メ ラ を 上 昇 さ せ て で き る 限 り 損 傷 個 所 に 近 づ け ， そ の 状 況 を ビ デ オ な ど に よ り 録 画 す る ． 表 3 -1 簡 易 橋 梁 点 検 装 置 の 適 用 範 囲

写 真 3 -5 床 版 下 面 の 点 検 状 況

写 真 3 -3 路 面 に お け る 点 検 状 況 写 真 3 -4 視 点 方 向 を 変 え ら れ る C CD カ メ ラ

写 真 3 -6 下 路 ト ラ ス に お け る 点 検 状 況

写 真 3 -11 縦 桁 の 腐 食 状 況 写 真 3 -10 床 版 の ひ び 割 れ 状 況 写 真 3 -12 横 桁 の 腐 食 状 況 3.5 適 用 例 と そ の 考 察 簡 易 点 検 装 置 に よ る 既 設 橋 の 点 検 例 を 写 真 3-7～ 16に 示 す ．こ れ ら の 結 果 よ り こ の 装 置 は ，CCDカ メ ラ を 用 い た 間 接 目 視 で あ る が ，床 版 の ひ び わ れ ，支 承 部 の 損 傷 ，塗 装 の 劣 化 ， ガ ス 管 な ど の 添 架 物 の 設 置 状 況 な ど ， 大 規 模 な 交 通 規 制 や 足 場 を 必 要 と せ ず に ， 路 面 か ら 床 版 の 下 面 を 点 検 で き る こ と が わ か っ た ． 写 真 3 -7 軽 量 コ ン ク リ ー ト 床 版 の 損 傷 状 況 写 真 3 -8 支 承 部 の 損 傷 状 況 写 真 3 -9 ガ セ ッ ト 部 の 損 傷 状 況

3.6 ま と め 簡 易 点 検 装 置 を 開 発 し ， 既 設 橋 に 適 用 し た 結 果 か ら ， 橋 梁 点 検 の ひ と つ の 有 用 な 道 具 に な る こ と を 確 認 し た ． 今 後 は ， こ の 装 置 を 用 い て 得 ら れ た 損 傷 デ ー タ を も と に ， 補 修 方 法 や 概 算 工 事 費 が 算 出 で き る よ う な シ ス テ ム を 構 築 す る 予 定 で あ る ． 参 考 文 献 1) 磯 光 夫 ， 小 松 和 憲 ， 越 後 滋 ， 勝 俣 盛 ， 中 村 優 ， 林 篤 史 : 簡 易 橋 梁 点 検 装 置 の 開 発 ， 土 木 学 会 第 55 回 全 国 大 会 年 次 学 術 講 演 会 ， 2000 年 9 月 . 写 真 3 -13 上 路 ト ラ ス の 状 況 写 真 3 -14 ガ セ ッ ト 部 の 状 況 写 真 3 -15 ガ ス 管 と 橋 梁 部 材 の 位 置 関 係 写 真 3 -16 ガ ス 管 の 状 況

第 4 章 鋼 板 で 覆 わ れ た 床 版 の 打 音 法 に よ る 非 破 壊 検 査 技 術 の 開 発 4.1 緒 言 鋼 板 で 覆 わ れ た 床 版 に は ， 鋼 板 ま た は 形 鋼 と コ ン ク リ ー ト が 一 体 と な っ て 荷 重 に 抵 抗 す る よ う に 構 成 さ れ た 鋼 コ ン ク リ ー ト 合 成 床 版 (以 下 ， 合 成 床 版 と す る )や 劣 化 し た RC 床 版 の 下 面 側 に 鋼 板 を エ ポ キ シ 樹 脂 接 着 剤 で 接 着 し て 一 体 化 し た 鋼 板 接 着 補 強 床 版 な ど が あ る ． 合 成 床 版 は ， 既 往 の 輪 荷 重 走 行 試 験 結 果 な ど か ら ， 優 れ た 耐 久 性 を 有 す る こ と が 確 認 さ れ て い る が ， 不 測 の 損 傷 に よ り ， 床 版 内 へ 水 が 浸 入 し た 場 合 ， 他 の RC 床 版 と 同 様 に 耐 久 性 の 低 下 に 繋 が る こ と が 懸 念 さ れ る ． 現 在 ま で こ の よ う な 損 傷 に 至 っ た 合 成 床 版 の 報 告 は な い も の の ， 防 水 層 が 損 傷 し た 場 合 を 想 定 し て ， 合 成 床 版 の 底 鋼 板 上 の 滞 水 を 検 査 す る 方 法 の 確 立 は ， 合 成 床 版 の 耐 久 性 を 確 保 す る 上 で 重 要 で あ る ． そ の 滞 水 の 検 査 は ， 一 般 的 に 底 鋼 板 に 設 け た モ ニ タ リ ン グ 孔 に よ り 行 わ れ て き た が ， 剥 離 や 滞 水 範 囲 を 特 定 す る た め に は ， 適 切 な 非 破 壊 検 査 技 術 の 開 発 が 必 要 で あ る ． ま た ， 劣 化 し た RC 床 版 の 下 面 側 に 鋼 板 を 接 着 し た 鋼 板 接 着 補 強 床 版 は ， 鉄 筋 量 の 不 足 を 補 う こ と が で き ， ひ び 割 れ に エ ポ キ シ 樹 脂 が 充 填 さ れ る こ と に よ る せ ん 断 耐 力 の 回 復 と 曲 げ 耐 荷 力 の 増 加 と い う 効 果 が 得 ら れ る ． し か し ， 近 年 こ の 鋼 板 接 着 補 強 床 版 で は ， 鋼 板 で 床 版 下 面 が 覆 わ れ て い る こ と か ら ， 桁 下 か ら の 目 視 点 検 で 再 劣 化 を 発 見 で き な い こ と な ど に よ り ， 床 版 コ ン ク リ ー ト の 抜 け 落 ち 事 故 が 発 生 し て い る ． 鋼 板 接 着 補 強 床 版 が 再 劣 化 し た 場 合 に は ， 補 強 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト 間 の エ ポ キ シ 樹 脂 に 剥 離 が 生 じ る と と も に ， 路 面 か ら の 雨 水 が 床 版 の ひ び 割 れ な ど か ら 浸 透 し ， 補 強 鋼 板 上 面 に 滞 水 し て 床 版 に 悪 影 響 を 及 ぼ す 可 能 性 が あ る ． し た が っ て ， 鋼 板 接 着 補 強 床 版 も 合 成 床 版 と 同 様 に 剥 離 や 滞 水 範 囲 を 特 定 す る た め に は ， 非 破 壊 検 査 技 術 の 開 発 が 必 要 で あ る ． こ の よ う に ， 鋼 板 で 覆 わ れ た 床 版 は ， 桁 下 空 間 か ら の 目 視 に よ り 確 認 で き な い た め ， 床 版 の 劣 化 を 促 進 さ せ る 滞 水 を 非 破 壊 検 査 な ど に よ り ， 早 急 に 把 握 す る こ と が 大 切 で あ る ． 非 破 壊 検 査 と は ， も の を 壊 さ ず に 構 造 物 の あ る 有 害 な 損 傷 な ど を 検 出 す る 技 術 で あ る ． も の を 壊 さ ず に 有 害 な 損 傷 を 発 見 す る た め に ， 超 音 波 や X 線 な ど を 用 い た 様 々 な 手 法 が あ る が ， こ こ で は 打 音 法 に 着 目 し た ． 打 音 法 は ， コ ン ク リ ー ト 構 造 物 や 沈 埋 ト ン ネ ル な ど の 非 破 壊 検 査 に お い て 使 用 さ れ て い る も の の ， 鋼 板 で 覆 わ れ た 合 成 床 版 な ど に は 適 用 さ れ て い な い 1 ) - 3 )_． そ こ で ， 著 者 ら は 合 成 床 版 の 底 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト の 付 着 部 に 吊 り 上 げ 時 の 強 制 力 に よ る 部 分 的 な 剥 離 が 生 じ た 実 物 大 の 暴 露 供 試 体 を 用 い て ， 著 者 ら が 開 発 し た 打 音 検 査 装 置 に よ り 健 全 部 と 剥 離 部 に お け る 振 幅 比 ( 詳 し く は 後 述 す る ) の 相 違 に 着 目 し て 測 定 し た ． そ れ に 加 え て ， 底 鋼 板 を 削 孔 し 底 鋼 板 と コ ン ク リ ー ト の 剥 離 の 間