伊良部大橋橋梁整備事業は、沖縄県内の離島、宮古島と伊良部島を結ぶ事業延長6.5km（うち海上部4.3km）の離島架橋整備事業で、このうち本橋部3.54kmは、長山水路を跨ぐ3径間連続鋼床版箱桁橋（以下「主航路部」と言う）と、その前後を32径間と14径間の多径間連続PC箱桁橋による一般部から構成されている。図-1に全体側面図を示す。そのうち、主航路部（図-1赤枠内）については平成17年度より実施設計に着手したが、耐風安定性の課題から、平成19年度に橋種の再検討を行った。図-2に平成17年度、19年度設計のパースを示す。

本稿では亜熱帯地域の海上で、100年の耐久性を目指し行った主航路部橋梁設計の主な技術検討として、動的耐風安定性、耐久性を重視した橋種検討、維持管理性を重視した実施設計、及び一連の設計マネジメントについて述べる。

主航路部は平成13年度から平成21年度までに動的耐風安定性や塩害に対する耐久性、維持管理性等において、様々な技術的検討を行っている。

図-3に主航路部設計経緯の概要を示す。

主航路部は平成13・14年度に実施した伊良部架橋技術検討委員会において、「際立ち」をテーマに3径間連続鋼中路アーチ橋を選定した。

平成17・18年度の実施設計の主な検討として、採用橋種の特殊性、また平成15年に宮古島に襲来した台風14号の甚大な被害が契機となり、耐風検討委員会を設置し、動的耐風安定性について検討を行った。

以下の特殊性から3次元風洞実験により動的耐風安定性を検証した。写真-1に実験状況を示す。

アーチ中央点での平均水平変位は、設計風速時で実橋において約90㎝、振動振幅のR.M.S値(2乗平均平方根)は実橋において約26㎝となった。

風洞実験の結果で得られたアーチリブの振動による疲労耐久性検証のため、FEM解析を行った。

色塗箇所で打切り限界を超過し、主構造の疲労耐久性に課題があることが判明したため、本橋梁形式の建設は困難と判断した。

第2次選定にあたり、主構造の耐風安定性を確認・確保するため、鋼床版箱桁とエクストラドーズド橋の桁断面について2次元風洞実験を実施した。なお、アーチ系2橋の主桁断面はH17年度実施設計で桁自体の耐風安定性を確認しているため省略した。写真-2に風洞実験の状況を示す。

実験の結果、エクストラドーズド橋では有害な振動は発生しなかった。これは鋼橋の2倍強の重量が固有周期の長周期化に寄与した結果だと考えられる。

鋼床版箱桁橋では発散振動は発生しなかったが、渦励振の発生が確認された。渦励振は風による応答に対し、減衰率が負となる場合に、限定風速で発生する振動現象である。

減衰率は構造減衰率と空力減衰率からなり、減衰率が負のときに構造物は振動する。

構造減衰率は式(1)により与えられ、空力減衰率は実験により得られる。

空力減衰率と構造減衰率との和が負の領域となるとき（空力減衰率が図-6のピンクのライン-0.026を下回るとき）に渦励振が発生し、その時の振幅が渦励振の許容振幅を与える式（2）の値を超えないかを照査する。

図-6に実橋片振幅と空力減衰率の関係を示す。

図-6より振幅95.6㎜で空力減衰率が-0.026を下回ることが確認され、渦励振の許容値58.4㎜を超過することが分かり、断面修正の検討が必要となった。

耐風安定性向上策として断面変更を検討した。

図-7に側面形状の変化を示す。

図-8に再実験の結果を示す。 断面を変化させることで空力減衰率が向上し、渦励振の発生が抑えられ耐風安定性を確保することが出来た。

図-9にフローを示す。

表-4に部位毎に定めた補修頻度を示す。

定めた補修頻度に則り鋼床版箱桁11通り、鋼床版V脚橋11通り、エクストラドーズド橋19通りのシナリオを想定しLCC算出に用いた。

シナリオ間の維持管理費の差は、維持管理へのリスクとして橋種選定に反映させた。

予備設計で選定された鋼床版箱桁橋に対して図-11に示すフローで実施設計を行った。

ここでは第3者的立場から実施設計の検討内容及び委員会資料の精査を行うことを目的にCM（コンストラクション・マネジメント）を配置した。

以降に実施設計段階の主要な検討内容について詳述する。

維持管理設計にて、以下に着目し、「伊良部大橋主航路部メンテナンスマニュアル」を作成した。

桁断面の地覆の外に橋梁点検車のアウトリガーの使用を容易にするため、地覆外側を平場に変更する検討を行った。桁断面は耐風安定性から決定されているため、再度風洞実験を実施し、併せて更なる耐風安定性の向上も検討した。

実験の結果、図-14に示す変更断面が予備設計段階より耐風安定性に優れることが確認され、維持管理性と耐風安定性を両立する結果を得た。

過去の経緯、前後橋梁に着工している状況等、
多くの制約条件の中、1年9ヶ月の短期間で予備設計、実施設計を経て工事公告まで至ることが出来た。以下にマネジメント体制を示す（図-15）。

予備、実施設計ともにプロポーザル方式により技術提案を求め、耐久性向上、維持管理に配慮した設計を実施した。

橋種検討委員会、設計施工委員会を設置した。様々な検討で専門家の的確な指導が得られ、短期間で精度の高い設計成果を得ることに寄与した。

また、施工者の協会（技術部門）をオブザーバーとして招き、施工者の技術的見解も取り入れた。

高耐久・経済的な設計を目指すため、プロポーザル方式により設計照査を担当するCMを特定した。その成果の一つとして、CMの照査により部材の材質、厚さを最適化し、約1億円のコスト縮減を実現した。

主航路部の厳しい架橋条件から、高耐久性を実現するため「民間技術力を活用する入札契約手続手法」が必要と判断し、予備設計段階から高度技術提案型の制度設計に着手した。上部工工事の発注に際し、品質と耐久性の向上を目指すため、高度技術提案型（Ⅲ型）の総合評価落札方式を適用した。

橋種検討、設計、工事発注にて以下の結果を得た。

最後に、100年以上の高品質・高耐久性を有する伊良部大橋橋梁整備事業の完成を目指し、主航路部橋種検討委員会（委員長：上間清 琉球大学名
誉教授）、主航路部設計施工委員会（委員長：有住康則 琉球大学教授）を始めとする各委員会の委員の皆様から、多大なるご指導、ご支援を賜った。

ここに記して感謝の意を表する。