木材利用研究論文報告集16, 55-62, 2017. 12

流れ橋の改修に伴う重ね梁の性能に関する実験的および数値的検討
渡辺 浩 1・佐々木
1 正会員

福岡大学教授2 正会員

貴信 2・森拓郎 3

工学部社会デザイン工学科（〒814-0180 福岡市城南区七隈 8-19-1）
E-mail:mag@fukuoka-u.ac.jp

秋田県立大学教授

3 広島大学大学院准教授

木材高度加工研究所（〒016-0876 能代市海詠坂 11-1）
E-mail:hanako@jsce.co.jp

工学研究科建築学専攻（〒739-8527
E-mail: moritaku@hiroshima-u.ac.jp

東広島市鏡山 1-4-1）

研究対象橋は、74 径間橋長 356.5m という破格の規模を持つ流れ橋である。昭和 28 年の架設以来これまでに 21 回流出したが、その度に部材を回収し復旧させてきた。しかしながら、夏期の大雨により 4 年連続で流出したこと、その復旧費用も小さくないことから抜本的な改修が行われ、平成 28 年に竣工した。ここでは従来のイメージを残しつつも橋脚を半減させること等の改良が加えられている。これにより支間は従来の倍の約 9m となるが、入手性を勘案して主桁材には末口径 0.3m のスギ材を使用し中央部下面に既存の桁材を接着し補強している。本研究では、この補強桁の性能を検討すると共に、たわみ試験等によりその検証を行っている。

Key Words: log beam bridge, outflowable system, built-up beam, Japanese Cedar

1. はじめにを抑制するような改修がなされてきた。その結果、常時の部材交換がしにくくなったり、復旧コストが嵩んだり上津屋橋は、京都府八幡市と久御山町の間の木津川にといった影響が現れていた。
架かる歩道用木橋である。従来の不便な舟運に代わって、このような中で、平成 23 年から 26 年には夏期の大雨最小限のコストで往来を容易にすることを目的として写により 4 年連続で流出した。そして復旧費用も小さくな
真-1 のような橋が昭和 28 年 3 月に架設された。本橋のいことから、抜本的な改修が行われることとなった。管特徴は河川内の高水敷間を結ぶ、いわゆる流れ橋である理者である京都府は、「上津屋橋（流れ橋）あり方検討ことである。洪水時に桁部分まで水位が上昇すれば、流委員会」を設置して検討を重ね 3)、写真-3 のような橋が
平成 28 年 3 月に竣工した。ここでは、従来のイメージれを阻害しないようまた自らの破壊を防ぐために路面が流出する仕組みであるが 1) 2)、その規模は 74 径間で橋長を残した木橋としつつも橋脚を半減させることと路面を0.75m嵩上げすること、橋脚に PCパイルを用いる等の改は 356.5mと、流れ橋としては破格である。
本橋は、設計の意図のとおりこれまでに 21 回の流出 2)良が加えられている 2)。

を経験してきた。ただし、部材は写真-2 のようにワイヤ

これにより支間は従来の倍の約 9m となるが、入手性を勘案して主桁材には末口径 0.3m のスギ材とやや小さーで繋留されており、その都度回収して復旧してきた。
また傷んだ部材を交換することで健全度も維持されてきた。部材にはクレオソート塗布のスギ材を利用し、あえい断面のものを使用し、中央部下面に既存の桁材である長さ約 5m、末口径 0.22m のものを写真-4 のようにボルて強固な構造を有していないが、これは材料調達や施工ト止めと接着により補強するものとした。しかしながらコストを抑えつつ、交換を前提とした柔軟な維持管理シこの桁構造が期待通りの挙動を示すかは未知である。そステムを意図したものである。

こで本研究では、この補強桁の性能を検討すると共に、ただし、このような考え方は剛を是とする近年では理たわみ試験等によりその検証を行うことを目的とする。

解されにくく、大規模改修の度に剛な構造に改修されていった。さらには安全管理基準の強化も相まって、流出55

木材利用研究論文報告集16, 55-62, 2017. 12

写真-1 上津屋橋（旧橋）

写真-2 上津屋橋（旧橋）の路面と橋脚

写真-3 上津屋橋（新橋）

写真-4 上津屋橋（新橋）の桁構造

P/2

表-1 重ね梁小試験体の試験体名と仕様

P/2

試験体名
ABCD
E

240600840900

仕様補強なし補強材を接着補強材を接着しねじ止め
補強材をボルト止め
補強材をねじ止め

本数
33333

図-1 重ね梁小試験体の試験概要（試験体 A は補強材なし）

2. 重ね梁の小試験体の試験示したものである。ここで木ねじには長さ 50mm のコーススレッドを用いた。ボルトには M8 を用い軽く締めつけた。木ねじとボルトはそれぞれ補強材の端部 50mm か(1) 試験体と試験方法
まず、実構造の約 1/10となる小型模型で重ね梁の挙動

ら 100mmピッチで5本とした。接着剤には酢酸ビニル樹を確認する試験を行った。主材を30×30×900mmとし、脂系系エマルジョン形接着剤（コニシボンド 木工用）その中央部に30×30×600mmの補強材を追加する試験体を使用した。

を作成した。これらの部材はスギ集成材ラミナの無欠点部分から採取し、そのヤング係数は 7405～8973kN/mm2

これを、図-1 のように支間 840mm、載荷点間距離240mm の 2 点載荷として、Instron 100kN 試験機により破であった。これを接着、ボルト止め、ねじ止め、これら壊試験を行った。その際に中央位置の変位と両支点の変位を測定した。測定にはデータロガーTML TDS304、変の組み合わせと、比較のための主材単体の表-1 のような5 種類の試験体を 3 体ずつ用意した。写真-5 はそれらを位計には TML CDP-50 を用いた。

56

木材利用研究論文報告集16, 55-62, 2017. 12荷重(N)250020001500BCEDA1000500010203040変位(mm)写真-5 重ね梁小試験体の試験体

試
験体
A-1A-2A-3B-1B-2B-3C-1
C-2C-3D-1D-2D-3E-1E-2E-3

図-2 重ね梁小試験体の荷重－変位関係

表-2 重ね梁小試験体の試験結果（試験体 Aは破壊させていない）
元の材のヤング係数②最大①最大荷重③曲げヤング(kN/mm2)
荷重時変位(N)係数(kN/mm2)④主材
補強材(mm)
1646
1505
1998
1675
1585
1826
1750
1729
2514
1771
2002
1912
1784
1988
1841

32.8
40.6
37.9
7.0
9.5
10.1
14.9
11.4
14.1
20.4
27.4
22.3
15.8
25.5
20.7

8738
6492
9325
39442
27931
37584
43281
38639
44821
1437213534
14060
19348
14817
17333

8801
8438
8025
8705
8168
8006
8705
7405
8168
8507
8405
8311
8494
8815
7933

8973
8092
8404
8973
8684
8056
8698
8684
8378
8432
8378
7821

③ /④
1.0
0.8
1.2
4.5
3.4
4.7
5.0
5.2
5.5
1.7
1.6
1.7
2.3
1.7
2.2(2) 試験結果と考察
各試験体の 1 例ずつの荷重－変位曲線を図-2 に示す。

た。ただし、いずれの補強においても耐力そのものは向主材単体である A に対して接着した B および C では剛性が大きく、またボルトやねじで固定したものでもAよ

破壊の形態に着目すると、接着のみの B試験体では接着面近傍で木破したが、これに木ねじを加えた C試験体

りは剛性が大きいことがわかる。表-2 は全試験体の最大では接着が破壊しても目立った破壊は生じなかった。こ荷重とその時の変位、曲げヤング係数と元の材との比をとりまとめたものである。なお剛性は最大荷重の 10%かのことから、接着と接合具の併用は破壊後の挙動からも上しなかった。

ら 40%までの荷重と変位増分を用いて求めた。なお元の好ましいと言える。ただし、曲げ変形は補強材がない部分に集中しており、接着している C試験体でも木ねじの材のヤング係数は部材を切り出す前のラミナの段階で測外側は接着が破壊すると主材が単独で曲げ変形するので、定していたものである。

木ねじはなるべく補強材端部に設置すべきである。破壊

補強材がない部分の変形は小さいので、剛性は単なる重ねばりで約 2 倍、完全合成が想定できるなら約 4 倍に後のボルト孔を観察したが、側面から観察されたすべりほど孔径が拡がっているようには見えなかった。これはE のねじ孔でも同様であった。しかしながら、木ねじのなるはずである。すると接着した B および Cはほぼ 4 倍で、特に Cは大きいことから、接着にねじ止めを併用す頭部やボルトのワッシャーがめり込んだ痕が見られ、粘ることで良好な挙動をすることがわかる。またボルトまたはねじ止めのみを行った D および E では 2 弱であっり強さが発現した理由がロープ効果であることが裏づけられた。

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表-3 実大補強桁試験体の諸元
試験材 No.

12

3456

幅(mm)

217

219

221243218

217

高さ(mm)

215

218

217

237

220

221

長さ(mm)

3955

4501

4495

4497

4254

5083

70.42

79.80

76.52

94.74

71.06

90.16

382

371

355

366

348

370

重さ(kg)
密度(kg/m )3最大荷重(kN)

87.49

81.89

88.51

123.1091.56

84.952MOR(N/mm )37.29

33.6436.3638.55

37.1034.2629.39

8.079.68

9.74

9.399.77

P/2P/2

MOE(N/mm )95038003955 ～ 5083

図-3 実大補強桁の試験概要

140 荷重(kN)1201008060
40200

写真-6 現場に準備された旧橋の桁材

10 20 30 40 50 60 70 80 90
変位(mm)

図-4 実大補強桁の荷重－変位関係

3. 実大補強桁の曲げ試験ものと考えられる。

(1) 試験の概要と試験方法体もあったため、ここでは断面高さが最大である No.4の 237mm の約 4 倍と 16 倍となる 950mm と 3800mm を加このように断面寸法もすべて異なる上、やや短い試験
平成 28 年 3 月竣工の上津屋橋の改修にあたっては、旧橋の桁材のうち外観から劣化が少ないと考えられるも力点間距離と支点間距離とした図-3 のような 2 点載荷を行った。載荷には Instron 1000kN試験機を用いた。変位にのが写真-6 のように補強材として再利用された。ここでは、この補強材の曲げ試験を行い、その性能を確認した。 ついては支間中央部のたわみと支点部位のめり込み変位
ここでの試験材は、補強材として準備されながら使用を測定し、めり込みの影響を取り除いて求めた。測定にされなかったもの 6 体で、その諸元を表-3 に示している。 はデータロガーTML TDS303、変位計には TML SDP-100
元の桁材は設計上は断面高さ 220mm の太鼓材であったと DP-500 を用いた。写真-7 は試験の様子、写真-8 は破が、それよりもかなり大きなものも含まれていた。また壊の状況である。

いずれも丸みがほとんど含まれておらず、外見上は劣化もほぼ見られないことから、優良な材が選別されていた

58

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写真-7 試験の状況

写真-8 破壊の様子（No.4）

写真-9 破壊部の断面の様子（No.4）

写真-10 腐朽の痕跡（No.3）

たわみ挙動の考察を行う。試験は左岸（八幡市側）から(2) 試験結果と考察
図-4 に、荷重と変位の関係を示す。また表-3 には結果第 16 径間と 24 径間で行った。図-5 のように 1 個 1tf に調を取りまとめている。図よりいずれも同様な挙動を示し整された土のう袋を写真-11 のように幅員中央に 7 個並ていることがわかる。1 本だけ最大荷重が大きいものがべて置いた。これは、荷重が路面に均等に作用しているあるが、これは断面が大きなものであり、MOE レベルと仮定した場合それぞれ 2.3kN/m2、2.1kN/m2 となる。たでは他とほぼ変わらない。なお表中のMORとMOEはいわみは 4 主桁の支間中央と両支点部 1 箇所に写真-12 のずれも丸みを考慮していないため、実際の値はさらに大ようにリング型変位計を設置して測定した。
試験の結果を取りまとめると表-4 のようになる。ここ

きいはずであるが、それでもいずれの値もスギ機械等級区分材の E90 に相当する性能を有しており、補強桁としで設計目標たわみとは、主材を径 300mm、補強材を径て適した材であったことがわかる。

220mm の円断面、両者は一体として挙動（すべりはな

写真-9 は破壊後の断面である。他の例もいずれも同様し）、ヤング係数 7.8kN/mm2 として求めたものであり、な曲げ破壊を示しており、年輪に沿って破断しているもL/490～L/580（L は支間長）に相当する。なお補強材長のが多かった。断面を観察しても腐朽はほぼ見られなかは支間 9.2m の場合 3.5m、9.9m の場合 5.5m とされたため、ったが、写真-10 に示す No.3 の中央部には割れから浸入支間長が小さい方が設計目標たわみは大きくなっている。

した水分に起因する腐朽が生じていた跡も観察された。

これに対してたわみの実測値は 10.84mm、12.25mm となり、設計目標値よりも 30～40%ほど小さかった。これは、実際の断面が太鼓状もしくは矩形と実断面より大きかっ4. 実橋のたわみ試験たことと、実際のヤング係数が大きかったためと考えられる。

開通直前の平成 28 年 3 月 16 日に、大型土のうを用いたわみの幅員方向の差は最大たわみ量の 3 割程度と小た載荷試験が行われた 。ここでは、その結果をもとに、 さくはなかった。本橋は、4 主桁の上に直交して床版を4)59

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土のう袋（9.8kN/個）

変位計（中央桁）

変位計（全桁）9.2m, 9.9m

図-5 実橋載荷試験の試験概要

写真-11 実橋載荷試験の様子

写真-12 変位計の設置状況

表-4 実橋たわみ試験の結果
測定
径間支間長(m)

載荷荷重
(kN)

16249.2
9.968.7相当
等分布荷重(kN/m2)2.32.1

設計
目標
たわみ(mm)
18.75
17.04

実測
たわみの平均(mm)
10.84
12.25

支間比
1/850
1/810

実測
たわみの最大値
(mm)
12.56
14.10

実測たわ
みの幅員方向の差
(mm)
3.24
4.03

表-5 実測たわみと各条件での計算値
測定
径間支間長(m)16249.2
9.9

実測
たわみ(mm)
10.84
12.25

たわみの計算値(mm)
完全重ね補強桁
合成
梁なし
9.83
20.94
26.99
12.03
25.63
33.05

敷き並べただけであり、荷重分配の機能は弱いと考えらぞれが前述の径の円断面とし、それらが一体挙動するとれるため、無理もない結果と言える。しかしながら、た仮定したもの（完全合成）、独立で挙動すると仮定したわみが最大となった桁のたわみも前述の設計目標たわみもの（重ね梁）、および主桁のみ（補強桁なし）を示しを下回っていた。ている。また簡略化のため補強桁は支間長に渡って存在

表-5 は、たわみの実測値と各条件における計算値をましていると仮定している。すると、たわみの実測値は完とめたものである。また図-6および図-7 はこれを図示し全合成と仮定した計算値と一致することがわかる。

たものである。ここで計算値とは、主桁と補強桁のそれ

実橋では、当初設計では完全合成で設計されながらも60

木材利用研究論文報告集16, 55-62, 2017. 12224 荷重(kN/m )設計荷重(3.5kN/m 2)②

実測値

010203

計算値
①完全合成
②重ね梁
③補助桁なし2①30②4015060
たわみ(mm)0図-6 実橋載荷試験のたわみと計算値(第 16 径間／支間長 9.2m)

10③計算値①完全合成②重ね梁③補助桁なし実測値

L/300L/6001③20L/3002①L/600

34 荷重(kN/m )設計荷重(3.5kN/m 2)30405060
たわみ(mm)図-7 実橋載荷試験のたわみと計算値(第 24 径間／支間長 9.9m)

主桁と補強桁は 5 本のボルトで接合されることになってる。

いた。ところが、この仕様では重ね梁程度の効果しか得③実橋のたわみ試験を行ったところ、そのたわみは主桁られないため、ウレタン系接着剤で両者を接着するようと補強桁が接着されたのと同等の性質を有している。

仕様変更がなされた。これがどの程度の効果があったの

以上のように、新しい上津屋橋の桁材は、実用上十分か数値的に割り出すことは容易ではないが、効果は発揮な性能を有していることがわかった。今後の課題としてされているものと推察できる。またこの剛性であれば、設計荷重 3.5kN/m2に対するたわみは L/560と L/490程度とは、木部材の防腐対策がクレオソート油の塗布のみであなり、橋のたわみ制限で使用される L/600 よりは大きい考えられる。その際に有効な情報が得られるよう、定期ものの、機能的には十分小さいたわみ挙動であると言え的な点検・診断がなされることが必要である。

る。一方で、「2. 重ね梁の小試験体の試験」の結果を勘案すると、接着しなかった場合は L/300 も満たすことが謝辞：本実験の遂行にあたっては京都府山城北土木事務できず、供用中にたわみや歩行振動が問題となる可能性所のご協力を得ました。また実験遂行にあたっては堀本があるレベルになりえたことがわかった。

尚宏氏（京都大学生存圏研究所 技術職員）、青山剛氏

るため、いずれの日にか耐久性上の問題が生じるものと（京都大学生存圏研究所 生活圏構造機能分野 博士前期課程）にご協力いただきました。記して感謝申し上げま

5. まとめす。

本稿では、京都府八幡市と久御山町を結ぶ歩道木橋で参考文献ある上津屋橋について、平成 28 年の改修で新たに用い1)2)3)られた重ね梁形式の主桁の挙動について種々の実験と考察を行った。その結果、以下のことがわかった。
①スギによる重ね梁では、主桁と補強桁を接着すること

4)

京都府山城北土木事務所, 上津屋橋資料集, 2010.6.
京都府, 流れ橋, 2016.3.
上津屋橋（流れ橋）あり方検討委員会議事録, 2014.9～2015.3.
中外テクノス, 上津屋橋載荷試験たわみ測定, 2016.3

で十分な剛性の向上効果が得られる。
②この改修で補強材に利用した材は旧橋からのリユース(2017.8.31 受付)であったが、スギ丸太材として良好な性能を有してい

61

木材利用研究論文報告集16, 55-62, 2017. 12

EXPERIMENTAL AND NUMERIC STUDY ON PERFORMANCEOF BUILT-UP LOG BEAM WITH THE IMPROVED OUTFLOWABLE BRIDGE
Hiroshi WATANABE, Takanobu SASAKI and Takuro MORIThis pedestrian timber bridge is large-scale outflowable bridge and has 356.5m length and 74 spans. It
had been flowed out 21 times, but lost members were picked up and it was reconstructed. However, lately
drastic improvement was applied because of flowing out every year and huge reconstruing cost. New bridge
has about twice span length bacause half number of piers were removed. The diameter of new main beamis larger than old one. And sub beams were attached maim beams. Non-degraded old beams are reused subbeams. The aim of this study is clarifying the performance of these built-up beams.

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