熊本天草幹線道路（図－２）は、熊本市から天草市に至る延長約70㎞の地域高規格道路であり、熊本都市圏と天草地域との交流・連携を強化し、効率的な交通体系の形成を目的に計画されたものであります。その整備効果として、熊本・天草間の交流の強化、交通渋滞の緩和、天草への交通代替路線確保、観光客増加や水産物の価値向上による地域振興などの様々な観点から県民に期待されています。

大矢野バイパスは、熊本天草幹線道路のうち宇城市三角町から上天草市大矢野町を結ぶ、第1種第3級、設計速度60㎞、2車線の自動車専用道路です。この大矢野バイパスが三角ノ瀬戸を渡る箇所、現在天草1号橋である天門橋が架かっている場所の隣に新天門橋（仮称「以下省略」）を架橋する予定です。

本稿では、熊本天草幹線道路（大矢野バイパスに架橋する新天門橋）について紹介します。

現在天草1号橋として知られている天門橋に並列する橋梁となる新天門橋は、橋長が約450m、支間長が200m以上となるため、設計・施工にあたっては、高度の技術力と豊富な専門知識が必要とされます。また、天門橋と並列橋であり、県立自然公園区域内であることを踏まえると景観的な配慮も必要であります。したがって、新天門橋に関する構造・施工技術及び橋梁の意匠についての設計・検討を円滑に進めるため、「新天門橋技術検討委員会」（委員長・大塚久哲九州大学大学院教授）を設立し、審議を行いました。

橋梁形式選定に特に影響を与える条件等については以下のとおりです。

以上の条件を踏まえた形式比較検討及び模型等による景観検討を行い、技術検討委員会での審議を行った結果、経済性・維持管理性に優れ、かつ景観においても『三角ノ瀬戸を一跨ぎする姿が地形の状況と並列の関係において調和』している橋梁形式として、「鋼ＰＣ複合中路式アーチ橋」（図－３）を選定しました。本橋が完成すれば、国内では最大級のソリッドリブアーチ橋となります。

予備設計で決定していた補剛桁高さ：2500㎜アーチリブ断面：2500㎜×1800㎜に対して、
耐風安定性および維持管理性を考慮してより経済的な断面の検討を行いました。

補剛桁は、維持管理性、耐風安定性の観点から、以下を満足するものとしました。

検討の結果、最も鋼重が軽くなり、経済性に優れる補剛桁高：2300㎜、アーチリブ断面：2700㎜×1800㎜に決定しました。

支配的な荷重状態（常時＋温度変化）において、構造性・景観性に優れる橋脚断面の検討・選出を下記の3案から比較検討した結果、第3案であるI型断面形状を選定しました。

吊材形式については、使用材料による比較（ケーブル案、鋼材案）と、鋼材案については形状に対しても（矩形断面、円形断面）比較を行いました。

以上の結果より、ケーブルが優位となったことから、ケーブル案特有の課題となる動的風荷重に対する振動（渦励振による疲労）等の検証を行い、問題がないことを確認し、ケーブル形式に決定しました。

本橋の補剛桁の動的な耐風安定性に対し、新天門橋単独時と現天門橋との並列時ついて、補剛桁の部分模型による2次元風洞実験を行いました。

2次元風洞実験は以下に示す方法にて実施し、2次元ばね支持模型により15ケースにて実施しました。

本橋は、地震後における避難経路や救助・救急・医療・消火活動および被災地への緊急物資の輸送路として非常に重要な役割を担っています。そのため、地震時における橋の安全性の確保を念頭に置くとともに、橋の重要度に応じて地域社会生活に支障を与えるような機能の低下をできるだけ抑制することが重要となります。このような橋の役割の重要性を踏まえ、本橋では道路橋示方書に示される標準波を対象とした耐震設計に加え、架橋近傍で想定される大規模地震波（サイト波）も対象とした耐震設計を行いました。サイト波は対象橋梁周辺にある活断層の分布状況を踏まえ、過去に発生した被害地震、予測地震規模及び断層の破壊確率などに基づき「雲仙断層群」「布田川・日奈久断層群」を活断層とした「内陸型地震」の設計入力地震波としました。

図－６に道路橋示方書に示されている標準波形とサイト波（布田川・日奈久断層群）の加速度応答スペクトルを示します。本橋の主要モード（0.3～2.7sec）の帯域では、サイト波のほうが大きくなっている箇所もあることから、サイト波を考慮した耐震設計を行うことで、架橋位置で想定される大規模地震に対しても本橋の耐震安全性を確保する耐震設計を行うことが可能となります。

耐震解析は、材料非線形性と幾何学的非線形性を同時に考慮できる動的複合非線形解析を用いました。材料非線形は、軸力変動の影響を直接的に考慮できるファイバーモデルを採用し、減衰力は、レーリー型粘性減衰と履歴減衰により考慮することとしました。

静的解析により決定した断面構成に対して時刻暦応答解析を実施した結果、橋脚基部を除く全ての部材が弾性域を超えない応答であり、また橋脚基部も耐震性能を満足する領域での塑性化であることがわかり、大規模地震に対する耐震安全性を満足することを確認しました。

上記の事柄を目的としたＦＥＭ解析を実施した結果、接合部（孔あき鋼板形式、ＰＢＬ）に問題がないことを確認しました。

鋼桁とＰＣ桁を接合する混合構造は、連続桁形式（曲げ卓越）や斜張橋形式（軸力卓越）では多くの実績がありますが、本橋は、風時（暴風時）や地震時（Ｌ２大規模地震）により、接合部に大きなねじりモーメントが作用することが大きな特徴となっています。しかし、ねじりモーメントが作用する場合の力の伝達機能や破壊に対するメカニズムに対する研究事例が少ないことから、図－９に示す、接合部に従来より用いられている構造に加え、ＰＣ鋼材と軸方向鉄筋の外側に螺旋鉄筋を巻き付ける構造について、応力伝達機能・破壊のメカニズムを明確にするための耐荷性能に関わる載荷試験（接合部全体の縮小モデルによる静的ねじり載荷試験）を実施しました。

実験は単セル要素実験3体と連続セル要素実験1体の計4体について九州大学大学院工学研究院建設デザイン部門（建設振動工学研究室）で行い、その結果は以下のとおりです。

新天門橋のデザインコンセプトには「周辺との調和」が謳われており、色彩についてもこのデザインコンセプトに則り、現天門橋と一体となって生まれる風景全体において「周辺風景と調和する」色を、「くまもとカラーガイド　色彩景観ガイドライン」（熊本県土木部H20.3）に準拠し選定するものとしました。

「周辺景観との調和」という観点から、現天門橋で用いられている色彩及び「くまもとカラーガイド」に記載されている「天草景観形成地域にふさわしい色彩」より5色を選定し比較しました。

この5色に「有彩色・無彩色」双方が含まれていますが、フォトモンタージュによるカラーシミュレーションを行った結果、「調和」という観点からは有彩色は目立ちすぎであり本橋には相応しくないと判断しました。無彩色については、例えば牛深ハイヤ大橋のように桁は灰色に塗装されていますが、海上部では海面の色が映り込むことで青く見える、という事例もあります。無彩色での塗装をすることで、自然の色を反射し、より周囲に馴染む効果が期待できると判断しました。

本橋は、100年以上の供用年数を確保するため、耐久性を向上させる技術を組み合わせ、部材の取替を容易にする工夫を行うことにより、最小限の維持管理で最大限の長寿命化を図るいわゆるミニマムメンテナンス橋を目指しました。また、変状に応じた補修・補強の対処方法を「維持管理マニュアル（案）」に整理することで、「維持管理作業に対する標準化」を目指すこととしました。

本橋の「維持管理マニュアル（案）」は、既に熊本県で作成している熊本県橋梁長寿命化修繕計画（H21.3）及び熊本県橋梁点検マニュアル（H20.7）に長大アーチ橋及び複合橋としての本橋特有な維持管理対象を追加して策定したものです。

新材料や防食技術等の進歩により、橋を構成する部材数を最小化＆単純化して、塩害に強く維持管理しやすい構造としたことで、橋の一生に掛かる維持管理費の削減が可能となりました。

再塗装等の100年間の維持費は、トラス橋（現橋）と比べ1/5.6（12/67億）に削減できる見込みです。

昭和41年の天草五橋の開通により、天草地域は、島民の悲願であった離島の解消が図られました。今後さらに、この新天門橋を含めた幹線道路などの交通基盤整備を進めることで、熊本天草間の交流促進や観光振興、地域防災の向上などに寄与することができ、県民の総幸福量の増大につながるものと期待されております。

また、現在の「天門橋」は、建設当時、連続トラス橋としては、世界一の支間を誇った歴史に残る名橋であります。今回計画しております「新天門橋」は、現在の「天門橋」とともに周辺に調和しながらも橋梁技術の進展が感じられる橋で、後世に長く親しまれる名橋となって、県民の大切な財産になるものと信じ、事業進捗を着実に図る所存です。

（参考HP）

http://www.pref.kumamoto.jp/soshiki/94/sin-tenmonkyou.html