(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計時期又は施工時期に応じた設計基準に従って設計計算を行うことで、既設橋梁の構造要素を推定する設計システムにおいて、
期間、及び当該期間に対応する設計基準情報からなる設計基準データを、二以上記憶する設計基準記憶手段と、
時期、及び前記橋梁の主要寸法を、入力する入力手段と、
入力された前記時期に対応する前記設計基準情報を、前記設計基準記憶手段から読み出す読出手段と、
入力された前記橋梁の主要寸法、及び読み出された前記設計基準情報に基づいて、構造計算を行う復元計算手段と、
前記復元計算手段による計算結果から、前記橋梁に使用された材料の諸元を含む構造要素を推定する推定手段と、
入力された前記橋梁の主要寸法、及び前記推定手段によって推定された前記構造要素に基づいて、前記橋梁の図面を作成する図面作成手段と、
前記図面を出力する図面出力手段と、を備え、
前記設計基準情報には、設計荷重及び許容値が含まれる、ことを特徴とする既設橋梁の復元設計システム。
【請求項２】
設計時期又は施工時期に応じた設計基準に従って設計計算を行うことで、既設橋梁の構造要素を推定する設計システムにおいて、
期間、及び当該期間に対応する設計基準情報からなる設計基準データを、二以上記憶する設計基準記憶手段と、
期間、及び当該期間に対応する設計慣習情報からなる設計慣習データを、二以上記憶する設計慣習記憶手段と、
時期、及び前記橋梁の主要寸法を、入力する入力手段と、
入力された前記時期に対応する前記設計基準情報を、前記設計基準記憶手段から読み出すとともに、入力された前記時期に対応する前記設計慣習情報を、前記設計慣習記憶手段から読み出す読出手段と、
入力された前記橋梁の主要寸法、読み出された前記設計基準情報、及び読み出された前記設計慣習情報に基づいて、構造計算を行う復元計算手段と、
前記復元計算手段による計算結果から、前記橋梁に使用された材料の諸元を含む構造要素を推定する推定手段と、を備え、
前記設計基準情報には、設計荷重及び許容値が含まれ、
前記設計慣習情報には、市場寸法、許容応力度に対する余裕度、同種部材における材料寸法の統一の有無、のうちいずれか一つが含まれる、ことを特徴とする既設橋梁の復元設計システム。
【請求項３】
設計時期又は施工時期に応じた設計基準に従って設計計算を行うことで、既設橋梁の構造要素を推定する設計システムにおいて、
期間、及び当該期間に対応する設計基準情報からなる設計基準データを、二以上記憶する設計基準記憶手段と、
期間、及び当該期間に対応する設計慣習情報からなる設計慣習データを、二以上記憶する設計慣習記憶手段と、
二以上の前記設計慣習データを、出力するデータ出力手段と、
時期、前記橋梁の主要寸法、及び前記設計慣習情報を、入力する入力手段と、
入力された前記時期に対応する前記設計基準情報を、前記設計基準記憶手段から読み出す読出手段と、
入力された前記橋梁の主要寸法、読み出された前記設計基準情報、及び入力された前記設計慣習情報に基づいて、構造計算を行う復元計算手段と、
前記復元計算手段による計算結果から、前記橋梁に使用された材料の諸元を含む構造要素を推定する推定手段と、を備え、
前記設計基準情報には、設計荷重及び許容値が含まれ、
前記設計慣習情報には、市場寸法、許容応力度に対する余裕度、同種部材における材料寸法の統一の有無、断面力算出のための解析方法、のうちいずれか一つが含まれる、ことを特徴とする既設橋梁の復元設計システム。
【請求項４】
設計時期又は施工時期に応じた設計基準に従って設計計算を行うことで、既設橋梁の構造要素を推定する設計システムにおいて、
期間、及び当該期間に対応する設計基準情報からなる設計基準データを、二以上記憶する設計基準記憶手段と、
期間、及び当該期間に対応する設計慣習情報からなる設計慣習データを、二以上記憶する設計慣習記憶手段と、
二以上の前記設計慣習データを、表示するデータ出力手段と、
前記表示された二以上の前記設計慣習データから所望の設計慣習情報を選択するデータ選択手段と、
時期、及び前記橋梁の主要寸法を、入力する入力手段と、
入力された前記時期に対応する前記設計基準情報を、前記設計基準記憶手段から読み出す読出手段と、
入力された前記橋梁の主要寸法、読み出された前記設計基準情報、及び選択された前記設計慣習情報に基づいて、構造計算を行う復元計算手段と、
前記復元計算手段による計算結果から、前記橋梁に使用された材料の諸元を含む構造要素を推定する推定手段と、を備え、
前記設計基準情報には、設計荷重及び許容値が含まれ、
前記設計慣習情報には、市場寸法、許容応力度に対する余裕度、同種部材における材料寸法の統一の有無、のうちいずれか一つが含まれる、ことを特徴とする既設橋梁の復元設計システム。
【請求項５】
入力された前記橋梁の主要寸法と、前記推定手段によって推定された構造要素と、に基づいて前記橋梁の図面を作成する図面作成手段と、
前記図面を出力する図面出力手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の既設橋梁の復元設計システム。
【請求項６】
前記復元計算手段で用いた前記設計基準情報とは異なる最新の設計基準情報で前記橋梁の設計計算を行う再計算手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の既設橋梁の復元設計システム。
【請求項７】
補強構造を入力する補強構造設定手段を、さらに備え、
前記再計算手段は、入力された前記補強構造を含めた前記橋梁の設計計算を行う、ことを特徴とする請求項６記載の既設橋梁の復元設計システム。
【請求項８】
前記橋梁が鋼橋であり、
前記推定手段は、前記鋼橋に使用される鋼材の材質及び寸法を推定する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の既設橋梁の復元設計システム。
【請求項９】
前記橋梁がコンクリート橋であり、
前記推定手段は、前記コンクリート橋に使用される鉄筋の径、材質、本数、又は配置、及びコンクリートの断面を推定する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の既設橋梁の復元設計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、既に供用されている橋梁の内部構造等を推定する技術に関するものであり、より具体的には、設計時期や施工時期における基準や慣習に基づいて既設橋梁の復元設計を行うことで、当該橋梁の構造要素を推定する既設橋梁の復元設計システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記橋梁は、通常、構造設計に基づく設計図にしたがって建設される。構造設計では、寸法・形状、使用材料、部材の配置や規格、支持形態や固定方法など建設に必要な「構造要素」の設計が行われ、この構造要素を基に設計書や設計図が作成される。また構造要素の設計に当たっては設計計算が行われ、すなわち想定される荷重（死荷重や活荷重など）に対して構造力学を基礎とする構造計算を行い、種々の許容値や安全率等に照らし合わせて、その構造要素の当否が判断される。このとき、想定荷重などの与条件、材料の応力度や変位等の許容値、あるいは計算手法（地震時の考え方）などを定めた設計基準書が用いられる。
【０００３】
設計基準書は構造物の種類によってそれぞれ異なるが、そのほとんどは、地震の経験に基づく見直しや、新規技術の導入など、機会あるたびに繰り返し改訂されている。例えば、橋梁の設計計算で用いられる「道路橋示方書」は、昭和１４年度版からはじまって以降９回の改訂が行われている。つまり、橋梁は時代によって異なる設計基準のもと設計されてきたわけである。
【０００４】
ところで、我が国の構造物は、建設から長い年月を経たものが多くなってきた。特に、東京オリンピックを目前にした昭和３０年代は、いわゆる建設ラッシュといわれ多くの構造物が構築されたが、これらの構造物も現在では約５０年が経過しようとしている。橋梁の耐久性は５０年程度といわれており、我が国の多くの橋梁は何らかの補強対策を必要としていることになる。実際、近年では地方自治体を中心に橋梁点検が実施されており、多くの劣化や損傷が発見されている。
【０００５】
劣化や損傷が見られる橋梁は、通常、補修や補強が行われる。多くの橋梁が建設から長期化した近年では、補修工事や補強工事が増加しており、これに伴って特許文献１をはじめ様々な補修工法や補強工法が提案されている。また、構造物の現状を正確に診断し、今後いつまで供用可能か、あるいは如何なる対策を行えば共用期間を伸ばせるか、といったいわゆる「長寿命化」についての検討も盛んに行われている。例えば特許文献２では、非破壊検査の結果に基づく解析によって余寿命評価を行う技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０４７７１号公報
【特許文献２】特開２０１３−０５０３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、既設橋梁の補修や補強を設計する際、その橋梁の設計図など詳細な情報を示すものが必要となる。最近では設計図等を電子データとして記録することが多いが、当然ながら以前は設計図を紙でのみ記録し、この紙図面を保管することとしていた。しかしながら、おびただしい数の橋梁が建設され、つまりおびただしい数の紙図面が作成され、これをすべて保管し続けることは極めて困難である。また、橋梁と同様劣化して記載事項が確認できなくなった紙図面もある。さらに、地方自治体では文書保存規定に従って、一定の期間が経過すると設計図が廃棄されているという実態もある。
【０００８】
設計図が保管されていない古い橋梁ほど補強等を必要としていると考えられるが、設計図がないため適切な補強設計を実施することができない。補強設計を行う場合、改めて橋梁を測量し、あるいは種々の破壊検査や非破壊検査を行って、その橋梁の構造要素を把握しているのが現状である。しかしながら、橋梁の桁部分を測量するためには足場の設置が必要となるなど、設計図を補完するためには多大な手間とコストがかかっている。
【０００９】
本願発明の課題は上記問題を解消することであり、すなわち設計図を補完するための計測作業等を最小限とし、時代に応じた設計計算を行うことで適切に橋梁の構造要素を推定することができる既設橋梁の復元設計システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
通常、橋梁には「橋歴板」が設置され、この橋歴板には施工時期が記載されている。本願発明は、橋歴板などから得られる施工時期や設計時期に着目し、適切な時代の設計基準を選定したうえで設計計算を行い、既設橋梁の構造要素を推定するという、従来にはない発想に基づいて行われたものである。
【００１１】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、設計時期や施工時期に応じた設計基準に従って設計計算を行うことで、既設橋梁の構造要素を推定する設計システムであり、設計基準記憶手段、入力手段、読出手段、復元計算手段、推定手段、図面作成手段、及び図面出力手段を備えたものである。このうち設計基準記憶手段は、二以上の設計基準データ（期間と、当該期間に対応する設計基準情報からなるデータ）を記憶するものであり、入力手段は、時期、及び橋梁の主要寸法を入力するものである。また読出手段は、入力された時期に対応する設計基準情報を設計基準記憶手段から読み出すものであり、復元計算手段は、入力された橋梁の主要寸法、及び読み出された設計基準情報に基づいて構造計算を行うものである。推定手段は、復元計算手段による計算結果から構造要素（橋梁に使用された材料の諸元を含む）を推定するものであり、図面作成手段は、入力された橋梁の主要寸法、及び推定手段によって推定された構造要素に基づいて橋梁の図面を作成し、この図面を図面出力手段が出力する。なお、設計基準情報には少なくとも設計荷重及び許容値が含まれている。
【００１２】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、設計基準記憶手段、設計慣習記憶手段、入力手段、読出手段、復元計算手段、及び推定手段を備えたものとすることもできる。設計慣習記憶手段は、二以上の設計慣習データ（期間、及び当該期間に対応する設計慣習情報からなるデータ）を記憶するものである。この場合の読出手段は、入力された時期に対応する設計基準情報を設計基準記憶手段から読み出すとともに、入力された時期に対応する設計慣習情報を設計慣習記憶手段から読み出す。また復元計算手段は、入力された橋梁の主要寸法、読み出された設計基準情報に加え、読み出された設計慣習情報に基づいて構造計算を行う。なお、設計慣習情報には少なくとも、市場で流通していた規格や寸法（以下、「市場寸法」という。）、断面力算出のための解析方法、許容応力度に対する余裕度、同種部材における材料寸法の統一の有無、のうちいずれか一つが含まれる。さらに、図面作成手段、及び図面出力手段を備えたものとすることもできる。
【００１３】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、設計基準記憶手段、設計慣習記憶手段、データ出力手段、入力手段、読出手段、復元計算手段、及び推定手段を備えたものとすることもできる。データ出力手段は、二以上の設計慣習データを出力するもので、この場合の入力手段は、時期、及び橋梁の主要寸法を入力するとともに、出力された設計慣習データに基づいて設計慣習情報を入力するものとなる。この場合も、さらに図面作成手段、及び図面出力手段を備えたものとすることもできる。
【００１４】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、設計基準記憶手段、設計慣習記憶手段、データ出力手段、データ選択手段、入力手段、読出手段、復元計算手段、及び推定手段を備えたものとすることもできる。この場合のデータ出力手段は、二以上の設計慣習データを表示するもので、データ選択手段は、表示された二以上の設計慣習データから所望の設計慣習情報を選択するものである。この場合も、さらに図面作成手段、及び図面出力手段を備えたものとすることもできる。
【００１５】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、さらに再計算手段を備えたものとすることもできる。再計算手段は、復元計算手段で用いた設計基準情報とは異なる最新の設計基準情報で橋梁の設計計算を行うものである。
【００１６】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、さらに補強構造を入力する補強構造設定手段を備えたものとすることもできる。この場合の再計算手段は、入力された補強構造を含めた橋梁の設計計算を行うものである。
【００１７】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、鋼橋を対象とし、鋼橋に使用される鋼材の材質及び寸法を推定するものとすることもできる。
【００１８】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、コンクリート橋を対象とし、コンクリート橋に使用される鉄筋の径、材質、本数、又は配置、及びコンクリートの断面を推定するものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムには、次のような効果がある。
（１）橋梁の主要寸法と時期を入力するだけで、既設橋梁の構造要素（肉眼では確認できない内部の要素も含む）を的確に推定することができる。その結果、図面が保管されていない橋梁に対しても、測量作業など多大な手間とコストをかけることなく補修や補強の設計を行うことができる。
（２）図面が保管されていない既設橋梁について、構造要素を推定することで設計図を復元することができる。この設計図は電子データであるため、保管場所や劣化の問題が解消され、長期にわたって保管されることが期待できる。
（３）設計時期や施工時期における設計基準を用いるだけでなく、当時の設計慣習も取り入れて復元計算を行えば、より的確に構造要素を推定し、より正確な設計図を復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明の主な処理の流れを示すフロー図。
【図２】第１例の既設橋梁の復元設計システムを示すブロック図。
【図３】設計基準記憶手段で記憶される設計基準データを説明するモデル図。
【図４】第２例の既設橋梁の復元設計システムを示すブロック図。
【図５】設計慣習記憶手段で記憶される設計慣習データを説明するモデル図。
【図６】第３例の既設橋梁の復元設計システムを示すブロック図。
【図７】第４例の既設橋梁の復元設計システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムの実施形態の一例を図に基づいて説明する。
【００２２】
１．全体概要
はじめに、図１を参照しながら本願発明の概要について説明する。図１は、本願発明の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理（手段）を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生まれる出力情報を示している。本願発明は、設計図や竣工図等が保管されていない橋梁を対象とするとより効果的である。
【００２３】
まず、既設橋梁に関し、幅員、支間長、支間数といった主要寸法を取得する。この主要寸法には、橋台高や橋脚高、あるいは支持形態（自由、固定、ヒンジ等）を含めることもできる。また、舗装・床版・地覆の状況、使用材料、橋格（通行荷重の大きさ）などの基礎情報も取得すると良い。さらに、当該既設橋梁が設計された時期あるいは施工された時期（以下、これらをまとめて「設計時期等」という。）の情報も取得する。既設橋梁の主要寸法、基礎情報、設計時期等は、現地で調査や計測を行って取得することもできるし、橋梁調書などが存在する場合は、そこから必要な情報を得ることもできる。
【００２４】
図１に示すように、取得した既設橋梁の主要寸法、基礎情報、設計時期等は、既設橋梁の復元設計システムの入力手段を使って入力される（Ｓｔｅｐ１０）。設計時期等が入力されると、その時期に使用されていた設計基準情報や設計慣習情報が、読出手段によって読み出される（Ｓｔｅｐ２０）。ここで設計基準情報とは、設計基準書に示された種々の情報であり、死荷重や活荷重などの設計荷重、各種材料の許容応力度や許容変位などの許容値が含まれる。また、設計慣習情報は、その時代慣用されていた設計情報であり、市場寸法、許容応力度に対する余裕度、同種部材における材料寸法の統一の有無、断面力算出のための解析方法といった情報が含まれる。
【００２５】
既述のとおり、橋梁の場合は道路橋示方書を設計基準書とするのが一般的であり、この道路橋示方書は過去多数の改訂版が使用されてきた。また、市場寸法などの慣習情報も、長い歴史の中で様変わりしている。そこで、入力された設計時期等に基づき、設計基準記憶手段からその時期に対応する設計基準情報を読み出し、設計慣習記憶手段からその時期に対応する設計慣習情報を読み出すわけである。なお、設計基準記憶手段は、時期と設計基準情報の組み合わせからなる「設計基準データ」を記憶しており、また設計慣習記憶手段は、時期と設計慣習情報の組み合わせからなる「設計慣習データ」を記憶しているため、入力された設計時期等を手掛かりとして適切な設計基準情報や設計慣習情報を読み出すことができる。
【００２６】
設計基準情報や設計慣習情報が読み出されると、復元計算手段によって上部工（主桁等）や下部工（橋台や橋脚等）を含む橋梁の復元計算が行われる（Ｓｔｅｐ３０）。具体的には、入力された橋梁の主要寸法（上部工・下部工の主要寸法）に加え、上部工・下部工における不明な構造要素を仮定し（Ｓｔｅｐ３１）、これらの情報を基に構造力学を基礎とした構造計算を行い（Ｓｔｅｐ３２）、その結果が許容値などの基準を満足するか否か判定する（Ｓｔｅｐ３３）。基準を満足しない場合は、仮定した不明な構造要素を修正して上記処理を繰り返し、基準を満足する場合は、次のステップに進む。なお、復元計算手段では、橋梁の上部工及び下部工の構造要素を対象とすることもできるし、場合によっては上部工のみあるいは下部工のみの構造要素を対象とすることもできる。不明な構造要素を仮定する際、設計慣習情報を参照することができ、構造計算（Ｓｔｅｐ３２）や基準の判定（Ｓｔｅｐ３３）では設計基準情報が参照される。
【００２７】
基準の判定（Ｓｔｅｐ３３）において、種々の許容値を満たすと判断されると、このとき仮定した橋梁上部工・下部工の構造要素が、実際の既存橋梁の構造要素であると推定する（Ｓｔｅｐ４０）。この処理を行うのが推定手段である。そして、推定手段によっていわば確定した構造要素に基づいて、既設橋梁の図面を図面作成手段によって作成し（Ｓｔｅｐ５０）、図面出力手段によってこの図面を出力する（Ｓｔｅｐ６０）。なお、ここでいう出力には、ディスプレイでの表示、プリンタによる紙面印刷、電子ファイルとして外部媒体への保存など、いわゆる出力とされる様々な処理が含まれる。
【００２８】
また、実際の既存橋梁の構造要素が推定できると（Ｓｔｅｐ４０）、既設橋梁の主要寸法、及び当該構造要素に対して、最新の（現行の）設計基準に従って改めて構造計算を行うのが再計算手段である（Ｓｔｅｐ７０）。過去の設計基準で設計された橋梁が、現行の設計基準で構造計算した場合、種々の許容値を満足するのか否か判断するわけである。この場合も、読出手段によって設計基準記憶手段から最新の設計基準情報を読出手段によって読み出す。現行の設計基準で構造計算した結果、種々の許容値を満足しない場合は、当該橋梁は補修や補強を必要とする。そこで、適切な補強構造（橋脚の鋼板巻立てや、床版の上面増厚など）を計画し、補強構造設定手段を用いてその補強構造を入力し、再度、現行の設計基準で構造計算する。そして種々の許容値を満たせば、計画した補強構造を確定し、その計画のもと実際に補強工事が施工される。
【００２９】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、専用のものとして製造することもできるが、汎用的なコンピュータ装置を用いることもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレットＰＣ、あるいはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などによって構成することができる。コンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。なお、一般的なＰＣであればマウスやキーボード等のデバイスから入力するが、タブレットＰＣではタッチパネルを用いた操作（タップ、ピンチイン／アウト、スライド等）で入力するのが主流である。
【００３０】
また、本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、一つの装置（例えばコンピュータ装置）として形成することもできるが、構成する手段ごとに分けて形成することもできる。例えば、設計基準記憶手段や設計慣習記憶手段と、その他の手段とを分けた構成とし、設計基準記憶手段や設計慣習記憶手段をデータベースサーバに、他の手段をＰＣに格納することもできる。この場合、それぞれの装置（データベースサーバとＰＣ）の間には、送受信手段を含めた通信手段が必要となる。
【００３１】
以下、本願発明の既設橋梁の復元設計システムを、構成する主要な要素ごとに詳しく説明する。なお、既設橋梁の復元設計システムは、いくつかの類型を示すことができ、はじめに第１例の既設橋梁の復元設計システムについて詳細に説明した後、他例の既設橋梁の復元設計システムについて第１例と相違する部分を中心に説明する。
【００３２】
２．第１例の既設橋梁の復元設計システム
図２は、第１例の既設橋梁の復元設計システム１００を示すブロック図である。この図に示すように、既設橋梁の復元設計システム１００は、入力や編集など主にオペレータがコンピュータ等を操作する手段と、制御や演算など主にコンピュータ等が内部処理を行う手段とに大別される。入力や編集を行う手段としては、少なくとも設計基準データ編集手段１０２と、入力手段１０３を備えている。一方、制御や演算を行う手段としては、少なくとも読出手段１０４、復元計算手段１０５、及び推定手段１０６を備えており、特に第１例の既設橋梁の復元設計システムでは図面作成手段１０７が含まれる。入力・編集や制御・演算といった手段のほかには、設計基準記憶手段１０１も備えており、第１例の既設橋梁の復元設計システムではディスプレイなど表示手段１０８も備えている。なお、表示手段１０８は出力手段としての一例であり、表示手段１０８に加えて（あるいは代えて）プリンタなど他の手段を備えることもできる。また、入力や編集を行う手段として補強構造設定手段１０９を、制御や演算を行う手段として再計算手段１１０を備えたものとすることもできる。
【００３３】
（設計基準記憶手段）
設計基準記憶手段１０１は、既述のとおり複数の設計基準データを記憶するものである。図３は、設計基準記憶手段１０１で記憶される設計基準データを説明するモデル図で、この図に示すように設計基準データは、期間と、その期間において使用されていた設計基準情報によって構成されている。設計基準情報は複数の情報で構成されており、少なくとも設計荷重と許容値を具備している。図３に示す設計基準情報の例では、設計荷重として材料ごとの死荷重、及び車両通行に伴う活荷重を、許容値として鋼材の材質ごとの許容応力度を具備しており、そのほか準拠する道路橋示方書や、単位系も具備している。
【００３４】
（設計基準データ編集手段）
過去の資料や情報を基に整理・作成された設計基準データは、オペレータが設計基準データ編集手段１０２を操作することで入力され、設計基準記憶手段１０１に記憶される。また、設計基準記憶手段１０１に格納された設計基準データを編集することも可能で、その際も設計基準データ編集手段１０２が用いられる。
【００３５】
（読出手段）
読出手段１０４は、設計基準記憶手段１０１に記憶された複数の設計基準データの中から適切なものを読み出す手段である。具体的には、オペレータが入力手段１０３を操作して入力した設計時期等を基に、図３に示す「期間」の情報と照らし合わせて該当する期間を選出し、その期間に対応する設計基準情報を抽出する。
【００３６】
（復元計算手段）
第１例における復元計算手段１０５では、入力された既設橋梁の主要寸法、及び読み出された設計基準情報に基づいて構造計算を行う。既述のとおり、入力された主要寸法以外の不明な構造要素を仮定し、入力した主要寸法と仮定した構造要素を対象とし、さらに読み出された設計基準情報である設計荷重や許容値等に従って構造計算を行う。そして、仮定した構造要素を変更しながら繰り返し計算を行い、種々の許容値を満足する構造要素が見つかれば、これを実際の構造要素として確定し登録する（推定手段１０６）。なお、既設橋梁が鋼橋の場合、主桁や横桁等に用いられる形鋼の種別（Ｉ形鋼やＨ形鋼など）、その材質（ＳＳ４１やＳＳ５０など）や寸法（断面寸法や断面係数など）といった材料諸元などが、構造要素として推定される。また、既設橋梁がコンクリート橋の場合、例えば主桁のコンクリート断面（寸法等）や、使用する鉄筋の径、鉄筋の材質（ＳＤ２９５ＡやＳＤ３４５など）、鉄筋の本数、又は鉄筋の配置といった材料諸元などが、構造要素として推定される。さらに、既設橋梁（鋼橋とコンクリート橋を含む）の橋台や橋脚がコンクリート構造の場合は、橋台や橋脚のコンクリート断面（寸法等）や、使用する鉄筋の径、鉄筋の材質（ＳＤ２９５ＡやＳＤ３４５など）、鉄筋の本数、又は鉄筋の配置といった材料諸元などが、構造要素として推定される。
【００３７】
（図面作成手段）
推定手段１０６によって推定された構造要素、及び入力された既設橋梁の主要寸法に基づいて所定の図面を作成するのが図面作成手段１０７である。図面としては、平面図や縦断図、断面図や構造詳細図、あるいは部材寸法図や配筋図などが作成される。この場合、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）ソフトウェアなどを利用して作成することもできる。
【００３８】
３．第２例の既設橋梁の復元設計システム
図４は、第２例の既設橋梁の復元設計システム１００を示すブロック図である。この図に示すように、第２例の既設橋梁の復元設計システム１００は、入力や編集を行う手段として、少なくとも設計基準データ編集手段１０２、設計慣習データ編集手段１１２、及び入力手段１０３を備え、制御や演算を行う手段として、少なくとも読出手段１０４、復元計算手段１０５、及び推定手段１０６を備えており、さらに記憶手段として、設計基準記憶手段１０１と設計慣習記憶手段１１１を備えている。また、第１例の既設橋梁の復元設計システム１００と同様、図面作成手段１０７と表示手段１０８、あるいは補強構造設定手段１０９や再計算手段１１０を備えたものとすることもできる。
【００３９】
（設計慣習記憶手段）
設計慣習記憶手段１１１は、既述のとおり複数の設計慣習データを記憶するものである。図５は、設計慣習記憶手段１１１で記憶される設計慣習データを説明するモデル図で、この図に示すように設計慣習データは、期間と、その期間において慣用されていた設計慣習情報によって構成されている。設計慣習情報は複数の情報で構成することができ、市場寸法（いわゆるマーケットサイズ）、許容応力度の余裕度、同種部材における材料寸法の統一（グループ化）の有無、断面力算出のための解析方法などで構成される。
【００４０】
許容応力度の余裕度とは、計算される応力度（以下、「算出応力度」という。）と許容応力度に基づいて求められるもので、例えば許容応力度と算出応力度の差を「余裕値」として求め、さらにこの余裕値を許容応力度で除した値を「余裕度」とすることができる。以前は、不測の事態などを想定して許容応力度ぎりぎりでは設計しない慣習があり、所定の余裕度を確保したうえで部材設計などを行っていたが、その後は余裕度の考え方が変化し、昨今では余裕度を確保することなく設計するのが主流となっている。
【００４１】
同種部材における材料寸法の統一とは、個々の材料をそれぞれ異なる寸法で設計するのではなく、全て同じ材料寸法に統一して設計することである。例えば、主桁として複数のＩ形鋼を並べる場合、それぞれのＩ形鋼に生ずる断面力が異なると計算されたとしても、それぞれＩ形鋼の寸法を変えて設計するのではなく、代表するひとつの寸法（通常は最大のもの）を選び、この寸法を全てのＩ形鋼に採用するわけである。以前は、製作手間や誤施工に配慮して材料寸法の統一を図ることが慣習として行われていたが、現在では製作技術も進み同種部材であっても材料ごとに異なる寸法で設計するのが主流となっている。
【００４２】
断面力算出のための解析方法とは、構造部材の断面力を求める方法で、以前は手計算のため簡易的な解析手法（１−０分配法）によっていたが、近年はコンピュータを利用した、より実情に近い解析手法（格子解析法）で算出するのが一般的である。
【００４３】
（設計基準データ編集手段）
過去の資料や情報を基に整理・作成された設計慣習データは、オペレータが設計慣習データ編集手段１１２を操作することで入力され、設計慣習記憶手段１１１に記憶される。また、設計慣習記憶手段１１１に格納された設計慣習データを編集することも可能で、その際も設計慣習データ編集手段１１２が用いられる。
【００４４】
（読出手段）
第２例における読出手段１０４は、設計基準記憶手段１０１に記憶された複数の設計基準データの中から適切なものを読み出すとともに、設計慣習記憶手段１１１に記憶された複数の設計慣習データの中から適切なものを読み出す手段となる。具体的には、オペレータが入力手段１０３を操作して入力した設計時期等を基に、図３や図５に示す「期間」の情報と照らし合わせて該当する期間を選出し、その期間に対応する設計基準情報と設計慣習情報を抽出する。
【００４５】
（復元計算手段）
第２例における復元計算手段１０５では、入力された既設橋梁の主要寸法、及び読み出された設計基準情報と設計慣習情報に基づいて構造計算を行う。第１例と同様、入力された主要寸法以外の不明な構造要素を仮定するが、このとき第２例では設計慣習情報のうち市場寸法を参照することができる。例えば、当時市場で流通していたＨ形鋼の寸法一覧を表示手段１０８に表示し、その中からオペレータが選択して指定する仕組みとすることができる。あるいは、復元計算手段１０５が当時市場で流通していたＨ形鋼の寸法から順次選択して構造要素を仮定する仕組みとすることもできる。そして、仮定した構造要素を変更しながら繰り返し計算を行い、種々の許容値を満足する構造要素が見つかれば、これを実際の構造要素として確定し登録する（推定手段１０６）。
【００４６】
４．第３例の既設橋梁の復元設計システム
図６は、第３例の既設橋梁の復元設計システム１００を示すブロック図である。この図に示すように、第３例の既設橋梁の復元設計システム１００は、入力や編集を行う手段として、少なくとも設計基準データ編集手段１０２、設計慣習データ編集手段１１２、及び入力手段１０３を備え、制御や演算を行う手段として、少なくともデータ出力手段１１３、読出手段１０４、復元計算手段１０５、及び推定手段１０６を備えており、さらに記憶手段として、設計基準記憶手段１０１と設計慣習記憶手段１１１を備え、表示手段１０８も備えている。また、第１例の既設橋梁の復元設計システム１００と同様、図面作成手段１０７や、補強構造設定手段１０９、再計算手段１１０を備えたものとすることもできる。
【００４７】
（データ出力手段）
データ出力手段１１３は、設計慣習データを出力するもので、例えば設計慣習データの一覧（リスト）をディスプレイに表示したり、あるいは設計慣習データの一覧をプリンタで印刷したり、種々の手法でデータ出力するものである。そして、オペレータはその出力された一覧を確認しながら適当な設計慣習データを選択し、入力手段１０３を用いて入力する。第３例における読出手段１０４は、入力した設計時期等を基に適切な設計基準データを読み出し、第３例における復元計算手段１０５では、入力された既設橋梁の主要寸法、及び入力された設計慣習情報、及び読み出された設計基準情報に基づいて構造計算を行う。
【００４８】
５．第４例の既設橋梁の復元設計システム
図７は、第４例の既設橋梁の復元設計システム１００を示すブロック図である。この図に示すように、第４例の既設橋梁の復元設計システム１００は、入力や編集を行う手段として、少なくとも設計基準データ編集手段１０２、設計慣習データ編集手段１１２、入力手段１０３、及びデータ選択手段１１４を備え、制御や演算を行う手段として、少なくともデータ出力手段１１３、読出手段１０４、復元計算手段１０５、及び推定手段１０６を備えており、さらに記憶手段として、設計基準記憶手段１０１と設計慣習記憶手段１１１を備え、表示手段１０８も備えている。また、第１例の既設橋梁の復元設計システム１００と同様、図面作成手段１０７や、補強構造設定手段１０９、再計算手段１１０を備えたものとすることもできる。
【００４９】
（データ出力手段とデータ選択手段）
第４例のデータ出力手段１１３は、設計慣習データの一覧（リスト）をディスプレイなどの表示手段１０８に表示させるもので、オペレータがデータ選択手段１１４を使用して適当な設計慣習データを選択する。このとき、ディスプレイに表示された設計慣習データの一覧を確認しながら、クリック操作等により選択する仕組みとすることもできる。第４例における読出手段１０４は、入力した設計時期等を基に適切な設計基準データを読み出し、第４例における復元計算手段１０５では、入力された既設橋梁の主要寸法、読み出された設計基準情報、及び選択された設計慣習情報に基づいて構造計算を行う。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、鋼橋及びコンクリート橋の上部工（主桁等）や下部工（橋台、橋脚）で利用することができる。本願発明が、供用中の橋梁の構造要素を推定し、この推定結果が補強対策にとって極めて有益な情報であり、ひいては既設橋梁の長寿命化につながることを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。
【符号の説明】
【００５１】
１００    既設橋梁の復元設計システム
１０１    設計基準記憶手段
１０２    設計基準データ編集手段
１０３    入力手段
１０４    読出手段
１０５    復元計算手段
１０６    推定手段
１０７    図面作成手段
１０８    表示手段
１０９    補強構造設定手段
１１０    再計算手段
１１１    設計慣習記憶手段
１１２    設計慣習データ編集手段
１１３    データ出力手段
１１４    データ選択手段
【要約】
【課題】本願発明の課題は従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち設計図を補完するための計測作業等を最小限とし、時代に応じた設計計算を行うことで適切に橋梁の構造要素を推定することができる既設橋梁の復元設計システムを提供することである。
【解決手段】本願発明の既設橋梁の復元設計システムは、設計時期や施工時期に応じた設計基準に従って設計計算を行うことで、既設橋梁の構造要素を推定する設計システムであり、設計基準記憶手段、入力手段、読出手段、復元計算手段、推定手段、図面作成手段、及び図面出力手段を備えたものである。このうち復元計算手段は、橋梁の主要寸法、及び設計時期等に応じた設計基準情報に基づいて構造計算を行い、推定手段は、復元計算手段による結果から構造要素を推定する。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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