3.11 東日本大震災からまもなく3 年。我々は日本が” 脆弱国土” であることを深く認識したが、加えて平成24 年12 月の笹子トンネルの天井板落下事故は、インフラの劣化を実感させ、メンテナンスの重要性に焦点を当てることになった。我が国の道路橋の整備は高度経済成長期以降急速に拡大したことから、それらのストックが急速にかつ着実に老朽化すると考えられており（図ー１）、「道路のメンテナンスサイクルの構築」が必要とされている。

本稿では、道路橋の安全管理のための構造技術に係る総合研究機関として設立された構造物メンテナンス研究センター（CAESAR）の行っている点検（調査、モニタリング）、診断（評価）、措置（補修・補強）等の道路橋メンテナンス技術の開発について紹介する。

平成24 年7 月に国土交通大臣から社会資本整備審議会・交通政策審議会に今後の社会資本の維持管理・更新のあり方について諮問がなされ、検討が進められている中、同年12 月の笹子トンネルでの崩落事故が発生した。

これに対し、道路分野では、社会資本整備審議会道路メンテナンス技術小委員会の議論が進められ、平成25 年5 月に中間取りまとめ「道路のメンテナンスサイクルの構築に向けて」がなされた。安全安心等を確保するため、点検→診断→措置→記録の業務サイクルを通して、長寿命化計画等の内容を充実し、予防的な保全を進めるメンテナンスサイクルの構築を図るべきとされた。

さらに、道路の老朽化や大規模な災害の発生の可能性等を踏まえた道路の適正な管理を図るため、予防保全の観点も踏まえて道路の点検を行うべきことを明確化するとともに、大型車両の通行経路の合理化と併せた重量制限等違反車両の取締の強化等の措置を講ずることを旨とする改正道路法が同年9 月に施行されている。予防保全が法律において位置づけられたことになる。

橋梁の性能は設計時の構造選択のみならず、実際の施工時の状況や、その後の供用中の交通荷重状況や塩分等の腐食環境等多くの要因に影響される。このため、現在の状況を承知し、分析し、検証していくことが不可欠であることから、CAESAR では、損傷により撤去された実況を用いた臨床研究という手法を導入している。

また、橋梁は多様な構造形式、使用材料、損傷形態があることから、それらを網羅するよう研究を進めてきている。表ー１は、研究をその対象とメンテナンスサイクルの各段階に着目し整理したものである。以下、例としていくつかの研究を紹介する。

鋼床版は、死荷重軽減等の観点から都市内高架橋や長支間の橋の床構造に広く用いられている。昭和40 年代半ば頃より、現在の一般的な構造であるU 型の縦リブ（以下、U リブ）で補剛された構造が用いられるようになった。近年、大型車交通量の多い路線の鋼床版において、図ー３に示すようにU リブの溶接部からデッキプレートやU リブ内に進展し、供用性に影響を与えるおそれのあるき裂（以下、デッキ進展き裂）が発見されている。

デッキ進展き裂は、目視困難な部位に発生し、舗装の著しい損傷・変状の発生に至らないと一般には見つけられないため、損傷原因の解明、非破壊調査技術、耐久性を向上させるための構造、既設橋の補修補強技術について、検討を進めてきた。

目視困難なデッキ進展き裂の非破壊検査技術として、進展初期の浅いき裂に対する検出の信頼性を確保した超音波探傷法の検討を進めてきた。超音波法は溶接内部のき裂を検出する方法として広く活用されているが、探傷結果については検査技術者の技量に左右されやすく、精度・信頼性の高いき裂の情報を得るためには、探触子の選定、探傷方法、き裂の状態とエコー高さの関連付け等による検出結果の評価方法について十分な検討が必要となる。例えば、塗装等による探傷面の状態の違いが探傷結果に影響を与えるが、これらの感度補正方法の検討が必要である。また、実用面では上向き姿勢での探傷となるため、それに適した作業性の高い探傷法であることが求められる。これらの技術的課題の解決を目指して超音波自動探傷法（臨界屈折角探傷法）を開発した。これまで5 橋の現場での試行を踏まえ探傷マニュアル（案）を作成し、11 橋の調査に適用されている。図ー４に超音波探傷法による現場でのき裂調査の概要及びき裂の二次元画像の例を示す。現場では自動走査装置をデッキ下面に磁石で固定し、探触子を自動走査することにより超音波探傷器上でデータを画像で確認しながら記録できる容易な技術である。今後、き裂の深さ推定のさらなる精度の向上策を検討するとともに、き裂の進展挙動の計測データを蓄積しつつ、探傷結果の評価方法について詰めていくこととしている。

鋼床版の補修補強に関して、輪荷重直下の構造部位にき裂が発見された場合には、他の同一構造部位にも同種のき裂が存在し、又は発生する可能性があることを考慮し対策を講じる必要がある。このため、鋼床版全体の応力軽減を図ることのできる対策が必要と判断される場合が多く、既存の舗装を剛性の高い鋼繊維補強コンクリート（SFRC）舗装（図ー５）に置き換え、接着材を介して鋼床版と一体化を図る対策が提案されている。

一方では、SFRC 舗装のひび割れの発生は不可避と考えられ、ひび割れ発生後の応力軽減効果の持続性、水浸入の影響も含めたSFRC、接着材接合部の耐久性、デッキ表面の腐食への耐久性等を確保する必要がある。同工法の実橋への適用にあたって、耐久性に関わる信頼性を確保するために、各種の試験によりSFRC 舗装の耐久性の検証を行うとともに、これまでの研究成果や施工実績等による技術的知見を踏まえ、SFRC 舗装を適用する場合の基本的な考え方、使用材料、構造細目、施工方法等についてマニュアル（案）としてとりまとめている。

平成19 年に鋼トラス橋の斜材が腐食等により床版コンクリート埋込部で破断した重大事故が発生した。その後の緊急点検でも、鋼トラス、アーチ橋において主構部材の格点部や斜材との接合部周辺に腐食や疲労による損傷事例が報告されている。

海外でも同時期に米国ミネソタ州の鋼トラス橋が供用中に崩壊し、多数の死傷者を出す事故に至った。国家運輸安全委員会（NTSB）の事故報告書によれば、格点部ガセットを起点に全体崩壊に至ったとのことであり、主要因は設計の誤りによるガセットの耐力不足（板厚不足）であったとしている。また、崩壊の起点となったガセットに関して、重要部材であるにもかかわらず、点検において変形や腐食欠損等の耐荷力低下につながる変状・劣化損傷に注意が払われていないことや耐荷力評価が行われていないことを事故の一因として言及しており、ガセットの腐食や変形等に対する状態評価に重点を置くことを指摘している。このようにトラス橋のような橋梁形式では、一部の部材の損傷が橋全体系の安全性に与える影響は大きく、これらの橋梁の調査、診断に至る方法論の構築を目的として、腐食劣化の生じた鋼トラス橋の残存耐荷力の評価法の検討を行っている。

飛来塩分の影響による厳しい腐食のため、平成21 年に撤去された鋼トラス橋を対象に、現地載荷試験や撤去部材の腐食状況調査、破壊試験等を行いつつ、部材および構造全体系の耐荷性能評価手法について検討を行っている（図ー６）。以下では、腐食格点部の残存耐荷力の検討状況について述べる。

図ー７に、トラス格点部を対象として、斜材に圧縮軸力を載荷した時のガセットの破壊性状を示す。

載荷荷重の増加に伴い、ガセットの斜材先端部と斜材両側の自由端部に面外変形が進行し最大荷重に達した。併せてガセットの腐食状況を基に弾塑性FEM を実施した結果、不均一な腐食に対して平均的な残存板厚を考慮することにより全体的な挙動や残存耐荷力を概ね評価できるものであった。図ー８はこれまでの知見を踏まえて腐食欠損時に想定される斜材軸力に対する破壊性状を整理したものである。このうち、圧縮軸力が作用する場合のガセットの破壊性状に対しては、格点部ガセットの圧縮耐荷力を概ね推定できる実用的な耐荷力評価式を検討中である。

図ー９に最大荷重時のガセットの応力状態と耐荷力評価のためのモデル化の模式図を示すとともに、図ー10 に検討中の耐荷力評価式による評価結果を示す。

既往の国内外の載荷試験データ（図中の◇印を除き、すべて腐食のない格点部試験体を対象としたもの）及び均一腐食を想定した感度解析との比較分析を行い、概ね試験・解析結果と一致することを確認している。不均一な腐食の耐荷力への影響については引き続き検討を進めるとともに、破壊性状に応じた実用的な残存耐荷力の評価手法を検討していく予定である。

コンクリート橋は鋼橋に比して部材厚が大きく、外観目視により内部の損傷状態を把握しにくい。また、例えば塩害による損傷では、コンクリート表面にひび割れが認められた場合には、既に劣化が進行した段階となっている。損傷が軽微な段階で把握し、補修することが必要となる。

コンクリート橋の耐力評価のために必要な内部の鉄筋やPC 鋼材の配置や腐食状況についてはX線透過法でこれらの情報を得ることができるが、現在一般的に用いられている装置では部材厚さ20㎝が実用上限界である。このため、東京大学等と連携し高出力X 線源による検査技術の開発に取り組んでいる。図ー11 は光子発生技術研究所で開発された装置により撮影した結果である。ポステンPC 桁の下フランジ部を切り出し、ターンテーブルに載せて撮影した。0.5 度ずつ回転させて撮影した720 枚の画像より、CT 技術で断面を構成したものである。シース内のPC 鋼材の各素線の配置状況やコンクリートのひび割れも確認できている。実橋においては、装置をどのように回転させて撮影するのか等の課題はあるが、実用化されればコンクリート構造物の診断が飛躍的に高度化される。

この外、構造物を透過観察する技術として、中性子線を用いる手法があり、理化学研究所と協力協定を締結し、それを活用した検査技術について研究を進めている。

地震後の状況下において速やかに応急復旧工事を実施するには、資材調達や現場へのアクセス等、様々な制約条件が存在する。このため、想定される被害形態に応じて、応急復旧効果だけでなく、施工性、迅速性、資材の備蓄性等を踏まえた応急復旧工法を予め検討しておくことも、耐震性能を確保する観点からは意義がある。CAESAR では、このような視点から、既設橋のRC 橋脚の柱躯体部に生じる損傷を対象として、図ー 12 のような機械式定着繊維バンドによる応急復旧技術の研究開発を行った。

また、既往の被災経験では、低鉄筋な壁式タイプの橋脚の橋座部（支承が取り付いている橋脚頂部）で支承から伝達される地震力によってせん断損傷が生じた事例があるが、そのような損傷に対応できるような応急復旧技術についても研究を行っているところである。

８．アルカリ骨材反応よるフーチングの劣化損傷

近年、既設フーチングにおいて、アルカリ骨材反応によりコンクリートの損傷が進展し、鉄筋破断にまで至る事例が報告されている。しかし、地中部での損傷の発生条件や進展の過程は明らかでなく、また、損傷を受けた部材が有する耐力や補強の方法についても明らかとなっていない。このため、反応性骨材を用いたフーチング模型を屋外の土中及び水中に設置し、長期にわたる損傷の進展過程を調査している。

また、膨張剤を用いてアルカリ骨材反応による損傷を模擬したフーチング供試体を作成・載荷実験を行い、損傷したフーチングの耐力評価及び補修・補強方法とその効果について検討を行っている。

図ー13 は、一連の実験のうち、せん断破壊型となるフーチングの損傷に対する補強方法（鉛直プレストレスの導入）と、載荷実験での荷重.変位関係の比較を示している。損傷した供試体は損傷がない場合の65％程度の最大荷重に留まったのに対して、損傷させ補強した供試体では、損傷がない状態とほぼ同等の最大荷重を発揮する結果となった。ただし、最大荷重を発揮するまでの変形量は、健全な場合に比べて大きい結果となっている。

こうした検討の結果、損傷を生じたフーチングに炭素繊維やプレストレス導入による補強をすることで、損傷なしの場合と同程度にまで耐力が回復することなどを確認している。

昨今、インフラ保全に関する報道を見聞きすることが多く、国民の関心も大きくなっていることを感ずる。道路法も改正された昨年はメンテナンス元年とも称された。

メンテナンスサイクルの構築について、冒頭で触れたが、メンテナンスサイクルは回し続けてこそ意義がある。各段階で止まって、先に続かないという状況は避けねばならない。現在、紹介したとおり、橋梁の各部位に生ずる損傷に対応した、点検、診断、措置の業務サイクル各段階に係る技術開発は一定の成果をあげつつあると考えるが、津波対策といった新しい課題も含め、各技術の適用領域の拡大、精度向上、簡素化に今後とも取り組んでいくこととしている。