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土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）

無塗装耐候性橋梁のさびレベル予測に関する一検討
宇部興産機械(株)正会員 ○後藤 悟史

山口大学

正会員

山口大学

フェロー会員

1. はじめに

麻生稔彦

宮本 文穂

表-1 さび外観評点基準

LCC 削減を目的とし，塗装の塗り替えを必要としない状態

評点

目視外観

さび厚

5

腐食が進まず，さびも薄い

200μm程度未満

4

平均外観粒径1mm程度以下で均一なさび

3

平均外観粒径1〜5mm程度のさび

要観察2

外観粒径5〜25mm程度のうろこ状剥離があるさび400μm程度以上
800μm程度未満

異常1

層状剥離がおきているさび800μm程度以上

耐候性鋼材の鋼橋への適用実績は年々増加し，2002 年
正常での全鋼橋に占める割合は 15％に至っている 1)．しかし，これまでに行われている実態調査では，有害な腐食さびが発生している事例も報告されており，将来の腐食さびの発生を予測できれば，設計および維持管理400μm程度未満

データ数90に資することが出来る.このため，これまでに紀平ら 2)80は腐食速度パラメータを推定する数式モデルを示し，747060

架橋場所の気象データや飛来塩分量などから，簡易に5040耐候性鋼の腐食減耗を予測する方法を提案している．

2530

本研究では，実態調査データを対象に多変量解析を行

18201210

い，環境条件や構造条件がさびレベルに与える影響を10
レベル1定量的に評価し，さびレベル予測式を提案することを

レベル2

レベル3

レベル4

レベル5

図-1 解析対象データのさびレベル

試みる．

表-2 解析で用いたアイテム（説明変数）

2. 実態調査の概要と解析対象条件

アイテム

本研究では，九州橋梁・構造工学研究会（KABSE）に設置された「九州・山口地区における耐候性橋梁の調構造データ査・研究分科会」（主査：山口栄輝九州工業大学教授）の活動の一環として，同地区における耐候性橋梁の実地形データ

態調査によって収集されたデータを用いる 3)．表-1 に評価に用いたさび外観評点基準を示す 1)．解析は，実気象データ

態調査データ 335 橋のうち 70％近くを占める鈑桁形式の，主桁下フランジミクロ評価（全 130 データ）を対・経 過 年 数 （年 ）・橋 長 （m ）・桁 端 部 の 遊 間 （cm ）・桁 端 部 の 風 通 し （良 悪 ）・ 伸 縮 装 置 形 式 （ ﾌ ｨ ﾝ ｶ ﾞｰ ， ｺ ﾞﾑ 他 ）・離 岸 距 離 （m ）・標 高 （m ）・地 形 （山 間 ， 平 地 ）・桁 下 空 間 の 利 用 状 況（河 川 湖 ， 谷 ・道 路 ・鉄 道 ）・平 均 気 温 （℃ ）・最 高 気 温 （℃ ）・最 低 気 温 （℃ ）・平 均 風 速 （m /s）
・ 日 照 時 間 （ h r）
・降 水 量 （m m ）査結果をふまえ，解析で用いる外的基準（目的関数）象とした．図-1 にさびレベル別の解析対象データ数ををさびレベルとし，アイテム（説明変数）を表-2 とし示す．

た．実態調査データ中にはこれらアイテムの欠損もあ

3. 数量化理論Ⅰ類による多変量解析

るが，一つでも欠損があれば全ての説明変数の組み合

数量化理論Ⅰ類は，質的データである説明変数をダわせにおいて無効データとする．また，気象データはミー変数として置き換えた重回帰分析である．実態調表-3 解析結果
case 重相関係数123456789101112130.388
0.440
0.461
0.794
0.458
0.375
0.432
0.600
0.524
0.709
0.791
0.9140.959

経過年数

橋長2233223335555構造データ遊間風通し* 伸縮装置* 離岸距離
2222222222322325355552555552222

キーワード：耐候性橋梁，さびレベル，予測

地形データ
地形* 利用状況*
2222222255555522〒755-8633

22

標高気象データ
平均気温 最高気温 最低気温 平均風速 日照時間

2232235555555555552323223223223444444333555363555555555555555*質的データであり，カテゴリ数２は固定
5山口県宇部市大字小串字沖の山 1980 番地-37-降水量

TEL 0836-22-6211

1-019土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）

ベルを計算した．橋梁

架橋地点に最も近いアメダスポイントのものを使用した．アイテムのカテゴリ構成は，解析結果に大きな影

A で予測値が 5 以上の響を与え，一般に，各カテゴリ標本数は極端に少なく値となっているが，こないこと，同アイテム中のカテゴリ別標本数をできる

れは予測式が線形回だけ均一にすることなどを考慮する必要がある．そこ帰に基づくためであで，本検討ではさまざまなカテゴリ構成で解析を行い，り，レベル 5 に置き換重相関係数の違いを比較することとした．

えれば実用上問題は4. 解析結果ない．3 橋とも，予測解析結果を，表-3 に示す．表中の数字は各アイテムは全て 1 程度の誤差のカテゴリ数を示し，空白はそのアイテムを使用しての範囲内であり，予測いないことを表す．表-3 から，同じアイテムでもカテ式はおおむね妥当でゴリ数を増やすほど，また同じカテゴリ構成でもアイあると考えられる．

テム数を増やすほど重相関係数は高くなり，回帰精度6. まとめが向上することがわかる．

実態調査データを5. さび安定化度予測式の提案

分析することで，環境表-4 さびレベル予測式
アイテム

カテゴリ
0-5
5-10
10-20
20-30
300-3030-60
60-90
90-1201200-4
4-8
8-12
12-16
160-100
100-200
200-300
300-400
400-1414.0-15.0
15.0-16.0
16.0-17.0
17.0-1010.0-11.0
11.0-12.0
12.0-13.0
13.0-1600
1600-1700
1700-1800
1800-1900
19000.5-1.0
1.0-1.5
1.5-2.0
2.0-2.5
2.5-1800
1800-2100
2100-2400
2400-2700
2700山間平地
良い
悪い

ｶﾃｺﾞﾘ数量
0.257
0.149
離岸距離(km)0.729-0.684-1.8680.730-0.424＋橋長(m)
0.575-0.2780.399
0.727-0.331遊間(cm)＋-0.4960.421
2.105-0.226
1.038
標高（m）
＋
-0.106-0.258-0.9581.501-0.139＋ 平均気温（℃）-0.3150.615-1.2790.313
0.845＋ 最低気温(℃)-0.5040.152-0.9090.000
1.134＋ 日照時間（h）-0.2380.170-1.075-0.330-0.654＋ 平均風速(m/s)
0.586-0.241
0.515-0.660-0.302＋ 降水量(mm)-0.375
1.661
0.135
0.152
＋
地形
-0.169-0.423
風通し＋0.379
非排水型鋼製フィンガー
0.294＋ 伸縮装置その他-0.228＋ 定数項2.800以上の結果をふまえ，最も重相関係数の高い case13

条件や構造条件がさをさらに分析し，相関に含まれる多重共線性を排除しびレベルに与える影た．これにより，最高気温・桁下空間の利用状況・経響を定量化すること過年数のアイテムを破棄したが，重相関係数は 0.908ができた．また，さびと高い相関を維持することができた．分析によって得レベルの予測式を提られた各アイテムレンジを図-2 に，提案する予測式を案し，別の 3 橋の調査表-4 に示す．図-2 から，平均気温や遊間長が離岸距離データを用いてそのと同等にさびレベルに影響を与えることがわかる．こ

妥当性を得ることがれは，離岸距離で検討している現在の耐候性鋼適用基できた．一方，質的情準を裏付けるとともに，遊間長や気象条件なども無視

報として 2 カテゴリのみで検討を行った風通しの良できないことを定量的に示している．また，風通しの悪・伸縮装置形式・地形の影響の詳細な評価が，今後良悪・伸縮装置形式・地形の 3 アイテムは質的情報にの課題である．
本研究の実施にあたっては，KABSE 分科会メンバーの基づく 2 カテゴリアイテムであるため，計算上最下レ皆様にご助力いただいた．ここに記して感謝します．

ンジとなることが避けられない結果となった．
表-4 に示すさびレベル予測式の妥当性を検証するた表-5 予測値と実調査値との比較
アイテム

め，実態調査以外の調査データ 3 つを用意し，提案式による予測値と実調査値とを比較した．比較結果の一＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＝

覧を表-5 に示す．各アイテムに対応する数値からカテゴリ数量を算出し，予測式にあてはめることでさびレ
平均気温（℃）
桁端部 遊間(cm)
離岸距離(km)
降水量(mm)

アイ
テ
ム

橋梁A
数値

離岸距離(km)
橋長(m)
遊間(cm)
標高(m)
平均気温(℃)
最低気温(℃)
日照時間(h)
平均風速(m/s)
降水量(mm)
地形
風通し伸縮装置
定数項
予測レベル
実調査レベル

26.6
230.0
41.0
109.0
13.4
8.9
1545.50.7
2248.1山間良い
マウラージョイント

橋梁B
ｶﾃｺﾞﾘ数量-0.6838
0.39912.10491.03841.50100.31350.0004-0.3298-0.37520.1518-0.4232-0.2279
2.8000
6.3
5

数値

1.6
21.5
5.0
2.0
14.6
10.3
1842.01.3
1770.9
平地
良い
ゴム

橋梁C
ｶﾃｺﾞﾘ数量

数値

0.2571
3.3
0.7297128.0-0.330712.0-0.226085.0-0.138914.6
0.845210.3
0.1702
1842.0-0.65451.3-0.6601
1770.9山間-0.1694
良い-0.4232-0.2279 非排水型鋼フィンガー2.80002.02

ｶﾃｺﾞﾘ数量

0.25710.39910.4208-0.2260-0.13890.84520.1702-0.6545-0.6601
0.1518-0.4232
0.29432.80003.2
4

日照時間（h）
標高（m）
最低気温(℃)

1)

平均風速(m/s)
橋長(m)三木・市川：現代の橋梁工学，数理工学社，2004.12
紀平ら：耐候性鋼の腐食減耗予測モデルに関する研究，
土木学会論文集 No.780/Ⅰ-70,pp.71-86,2005.1
3) 山口ら：九州・山口地区における耐候性橋梁の調査・研究分科会報告書
2)

桁端部 風通し
伸縮装置
地形

00.5

1

1.5
レンジ

22.5

3

図-2 多重共線性を除いた分析によるアイテムレンジ-38-