点検の高効率化が橋梁の維持管理費用に与える影響
渡部 真大 1，鳩山 紀一郎 2，佐野 可寸志 3，高橋 貴生 41非会員

長岡技術科学大学大学院 環境社会基盤工学専攻（〒940-2188 新潟県長岡市上富岡町1603-1）
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2正会員

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4正会員

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我が国の橋梁は高度経済成長期に集中的に建設され，今後建設から 50 年を迎える橋梁が飛躍的に増加する．また,損傷を早期に発見する観点から平成 26 年から 5 年に一度橋梁を点検することが義務付けられている．点検技術は今後の技術革新により大幅に向上するとみられ,橋梁の健全度が正しく判定されることで早期補修に繋がり，補修費用も低減が期待されている．本研究は点検技術の効率化が達成できると仮定したとき，補修費にどのような影響を与えるか新潟市を対象に維持管理シミュレーションを行った．シミュレーション実施のため橋梁の供用年数に対する健全度低下傾向,補修費の計算式，また健全度の判定確率の定義を行った．結果，点検の精度を向上させても現行の補修予算では健全度の劣悪なグループの割合は減少せず，点検の精度自体が補修費に与える影響は少なく，最適な補修予算と点検頻度を求めることでより健全度が良好なグループを増加させることができるという知見が得られた．

Key Words : 橋梁点検，維持管理，補修費

1． 研究背景と目的に重きを置いており，技術革新が達成された後の補修費
1)

我が国の道路橋は平成 25 年時点で約 70 万 （橋長 2mの削減についてはあまり研究がなされていない．今後の以上を橋梁と定義）という膨大な数に達している．その橋梁点検が技術革新による高精度化・高頻度化に舵を切

多くは高度経済成長期に建設されたため，今後補修や更った後，橋梁の補修費が低減的になり得ることを示して新を必要とする橋梁は多くなると予想されているが，市おく必要があると考えられる．本研究では，特に財政状町村レベルでは予算が潤沢ではなく，限りある予算の中況が厳しい市町村において，技術革新後にどの程度の維で適切な橋梁の維持戦略を策定することが必要になって持管理費が必要となるのか，また維持管理費が削減するくると考えられる．また，平成 26 年から施行された橋梁中でどのような戦略を取っていくべきかを，新潟市を対2)象として検討する．

定期点検要領 では，5 年周期，点検員による近接目視を原則としており，現状では先端技術を用いた点検は認可されていない.しかし，今年度で点検の 1 巡目が終了する
ため，不都合な点や非効率な部分が洗いだされ，今後の2．健全度低下モデルの作成改善が期待されている. また，内閣府の戦略的イノベー(1) データの分類条件

ション創造プログラム 3)で維持管理費の削減について研シミュレーションを行うに当たって，まずは実績に基究がなされているが，点検技術の向上による費用の削減

づく橋梁の健全度低下傾向と橋梁の補修費の分析を行う．
1

分類条件については，橋種は鋼橋・PC 橋・RC 橋の 3種に分け，橋長は新潟市の橋梁分類に基づき 14.5m 未満・14.5m 以上の 2 種とした．健全度は新潟市が用いている A～E の 7 段階で評価される指標を用いた．表-1 に健全度区分を示す．
表－１ 新潟市の 7 段階の健全度区分（左）図－2 健全度低下傾向（14.5m 未満）
表－2 健全度低下モデル
鋼橋
PC橋
RC橋
14.5m以下 y=0.1518x-0.7764 y=0.1806x-1.4373 y=0.1845x-2.9569
14.5m以上 y=0.163x-0.8673 y=0.1852x-0.8221 y=0.0774x+1.0056

3．補修費予測式の作成(1) 概要(2) 健全度低下モデルの作成
新潟県市町村の 14,026 橋の点検データを用い，7 段

実際の橋梁の補修費を分析し，補修費の予測式を作成

階の健全度と供用年数が判明している 4,120 橋についてする．新潟市において過去 4 年間に補修が行われた 110

橋種・橋長ごとに分類し,健全度低下モデルを作成した．

橋の諸元と補修費用のデータを用いた．
本研究は点検の高効率化後のシミュレーションを実健全度低下モデルについてはこれまでも研究が行われて4)「建設時から何いる が，本研究における健全度低下は，施するため，損傷の早期発見によって補修費が低減されも補修工事を行わない場合の健全度低下」と定義し，健るか検証を行う必要がある．そのため補修費と橋齢の関全度 A から健全度 E までの低下傾向を定式化する．

係を確認する．他に，橋梁面積と道路交通量についても箱ひげ図を用いてデータの分布を確認し，下位グルー関係を確認した．

プの中央値を示す第一四分位点の値が補修を行わない場合の健全度低下を表すと考え，各健全度における第一四(2) 分析結果分位点の値を抽出した．図-2 に箱ひげ図を，図-3 に 14.5m

図-3 に橋齢と補修費の関係を，図-4 に面積と補修費の未満の各橋種の線形近似結果を示す．データ分布は健全関係を示す．橋齢との相関係数は 0.02 と低く，殆ど相関度が下がるにつれ，供用年数の高い方に上昇していく様がない．橋梁面積との相関係数は 0.62 と比較的高い．道子が分かる．また，線形近似からはおおよそ 50 年程度で路交通量とは-0.08 となり，橋梁の面積が補修費に大きく健全度が E に低下するという結果が得られた．

影響を与えていることを確認した．

これらの結果から，各橋種・各橋長における健全度低下モデルを策定した．表-2 にモデルを示す．

図-3 橋齢と補修費の関係
図－１ 箱ひげ図の例（鋼橋）
2

係数は G1<G2<G3<G4 になり，G4 がもっとも補修費が高くなる．そのため以降において補修費の予測式はこの係数を用い，(G1)

C

11.2log

A

(3-2)

(G2)

C

30.3log

A

(3-3)

(G3)

C

37.9log

A

(3-4)

(G4)

C

51.1logA(3-5)

図-4 面積と補修費の関係(3) 補修費予測式の作成
補修費に影響を与えている要素について分析を行ったとした．

結果，補修費は橋梁の面積のみに依存する結果となった
ため，面積で立式するのが望ましいと考えられる．αを

4．維持管理シミュレーションの概要

2係数とし、面積 A[ｍ ]と乗ずることで算出することとし，(1) シミュレーションのフロー
図-5 にシミュレーションのフローを示す．補修を実施

CαA

する橋梁は健全度が低く，橋齢×補修費の高いものから(3-1)とした．

予算内で実施することとし，30 年間で繰り返しシミュレ

係数は健全度ごとに設定する必要がある．しかしながーションを行う．補修された橋梁健全度は G1 に戻るとらデータ数が 110 橋と限られる関係上，橋種や橋長を横し，補修を実施しない橋梁はその点検結果を引き継ぐ．

断的に健全度判定のみである程度データ数を確保できる補修予算・判定精度を変更させ 30 年後の健全度が劣悪なようにグループ分けを行うこととした．また，切片（定グループ(G4)の割合で評価する．点検周期は 5，10，15数項）を設定し橋梁において固定的に発生する費用を設年の 3 パターンとした．点検と補修は実際には毎年行わ定することも考慮したが，橋梁の費用において固定されれているが，シミュレーション上ではどちらも点検周期ている費用はないと判断し，定数項を置かないこととし5 年であれば 5 年に 1 度実施するものとする．

た．表-3 に今回作成したグループとサンプル数を示す．
また，各グループの面積について常用対数(log10)をとり，回帰分析を行った結果を表-4 に示す．
表-3

各グループの健全度対照とデータ数

グループ名
グループ 1(G1)
グループ 2(G2)グループ 3(G3)グループ 4(G4)

健全度
A,B1,B2
C1C2C3,E

表-4

回帰分析の結果

グループG1G2

係数
重相関 R
重決定 R2
観測数
tp11.1899
0.6801
0.4626163.5933
0.0026

データ数
1626
3035

G3

図-5 シミュレーションのフロー

G430.3365 37.9386 51.0621
0.60723 0.6052
0.703
0.36873 0.3662
0.49422627353.8213 3.8764
5.76450.0007 0.0006 1.70E-06(2) 健全度判定方法と判定確率
点検時に乱数を発生させ，その数値によって G1～G4の 4 段階の結果を出力するようにそれぞれの確率を定義した．確率の分岐図を図-6 に示す．
：橋齢 t の橋梁が G1 と判定される確率：G1 ではないと判定された場合にG2 と判定される条件付き確率3

に近付く確率となっている．

：G2 と判定される確率
1：G2 ではないと判定された場合にG3 と判定される条件付き確率：G3 と判定される確率1

1：G4 と判定される確率
1

1

1

図-7 各確率の推移
t は 2 章で作成した健全度低下モデルを用い，橋梁の健全度 G1（グループ 1）が終了する時間を ,G2 が終了する時間を t2…と設定する．G1 は健全度 A~B2 までが含まれるため， の終了時間は健全度 3B2 と置き換えることができる．同様に , ,の終了時間は健全度

C1,C2,C3 と置き換え，健全度低下が始まる地点には という時間を与える．
これにより，「+, と判定された橋梁は橋齢 , である」と見なすことができる．これを見かけの橋齢と定義し，見かけの橋齢が実際の橋齢（供用年数）を下回る場合は前者を用いることとする．図 7 に健全度グループと見かけの図-6 確率の分岐図

橋齢の関係を示す．

これらの確率にはロジスティック曲線を採用し，年数とともに変動するものとする．G1～G4 の式はそれぞれ

G1:y

(3-6)

! " #$#%

G2:y

G3: y

G4:y

(3-7)

! $" #$#%! " #$#&! $" #$#%! $" #$#&! " #$#'! $" #$#%! $" #$#&! " #$#'

(3-8)

図-7

健全度と橋齢の読み替え(3) 検討シナリオ(3-9)

検討するシナリオを表-5 に示す．シナリオ 1 は現行の点検精度・補修予算下で，シナリオ 2 では補修予算を増とした．
α1.0, β加させた場合，シナリオ 3 では点検精度を上昇させた場
0.2 , t0, t115, t225, t335 を合について検討する．シナリオ 3 は点検技術が向上した

代入した場合の確率の推移を図-7 に示す．ここでβは点場合の仮想的なシミュレーションとなる．

検の精度とする．G1 は 0 年目で 1 に限りなく近く，その期間は30年間とし、点検周期は5,10,15年を試行した．

後は単調減少になる．
G2,G3 は増加したのち減少に転じ，評価項目は 30 年後の G4 の割合とする.

G4 は G2 のピークを迎えた年から増加し 50 年目では 14

表-5 シナリオ一覧(2) シナリオ 3

補修予算

精度

備考

シナリオ 1
シナリオ 2-1
シナリオ 2-2
シナリオ 2-3
シナリオ 3-1
シナリオ 3-2

243040
50
24
240.2
0.2
0.2
0.20.5
1

現行予算
予算増加
予算増加
予算増加
精度上昇
精度上昇

精度を上昇させた場合では，30 年後の G4 の割合は減少せず，むしろ精度が高いときほど増加することが判明した．これは，判定精度が向上したことにより悪く判定される橋梁が増加し，補修できる橋梁数が少なくなったということである．図-10 にシナリオ 3-2，点検周期 5 年の結果を示す．
0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0%
点検周期（T=5）

シナリオ名5．シミュレーション結果(1) シナリオ 1・シナリオ 2
現行精度で補修予算を増やした場合では，各点検周期とも 30 年後の G4 の割合は現行予算よりも減少した．代
わりに健全度が良好な G1 の割合が増加しているため，

102030G0+G1

G0+G1 の増加と G4 の増加はトレードオフの関係にある

G2

G3G4

図-10 シナリオ 3-2、点検周期 5 年の場合のと言える．この結果は現行の点検精度（点検方法）でも各グループに割合補修予算を確保できれば多くの橋梁を健全な状態に保てることを示している．また，点検周期が長いほど予算がこれらの結果から，点検における精度が向上しても補修ストックされることから，G4 の割合は 5<10<15 の順で予算が現状のままでは健全度が低く判定される橋梁が増割合が減少した．図-8 にシナリオ 2-1，点検周期 5 年の加し,悪く見積もられることにより多額の補修費が発生場合のシミュレーション結果を，図-9 にシナリオ 2-1，するという現象が発生することが明らかになった．

点検周期 10 年のときの結果を示す．
補修予算が 50 億円の場合では，いずれの周期でも G4

6．最適な点検周期と補修予算の決定を 10%以下に抑えることが可能という結果が得られた．

以上の結果を踏まえ，最適な点検周期と補修予算の決定を行う．
「最適な点検周期」とは 30 年目の G4 と判定

0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%100.0%
点検周期（T=5）0される割合が低くなる頻度とし，「最適な補修予算」とは051015202530

点検頻度から求められるその補修費用とする．今回ここでは「30 年目の G4 の割合が 30%以下」となるような最適な頻度を求めることとする．
最適な点検周期を求めるために点検での精度(b)との関係で等高線図を作成した．図 6-11 に G4 の等高線図を
G0+G1G2G3G4示す．
同様に，点検周期と補修予算の等高線図を作成し、図-12 に等高線図を示す．

図-8 シナリオ 2-1，点検周期 5 年の場合の各グループの割合

点検周期（T=10）

0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%100.0%
010
2030G0+G1G2

図-9 シナリオ 2-1，点検周期 10 年の場合の図-11 G4 の点検周期と精度の等高線各グループの割合5の削減に寄与しないということが明らかになり，補修予算がどれだけ確保できるかが健全度を良好に保つ要因であることを明らかにした．
今回の研究では健全度が 7 段階のもののみを扱っており，それらはモデルとした新潟市では 1/3 程度の橋梁数に過ぎない．簡易な健全度で判定されている小規模橋梁群は今回計算に含めていないことから，これらについても年間の維持費，補修費を算出する必要がある．また，補修費は面積のみに依存するとしたが，他に影響を与えている項目について精査しなければならない．
現実に則して考えると，橋齢 20 年未満の橋梁は健全度低下が比較的小さい．橋齢や健全度に応じて点検周期を図-12 G4 の点検周期と補修予算の等高線変えることも可能であると考えられる．橋梁の点検周期にメリハリを持たせることで維持管理費の削減が見込ま

これを見ると、現行の予算で G4 の割合を 30%(0.3)にすれるため，この健全度に応じた点検周期を設定し，シミるには T はおおよそ 8 が最適という結果になった．

ュレーションを行うことを今後の課題とし、結びとする．

次に，点検周期と補修予算の等高線図を作成する．図-12 に G4 の点検周期と補修予算の等高線図を示す．縦軸が補修予算，横軸が点検周期を示している．現行の点検頻度 5 年で 30 年目の G4 の割合を 30%にするには，年間34.40 億円以上の補修予算が必要であることが読み取れ
る．等高線はいずれも T=15 まで延びており，どの予であっても点検周期は長い方が良いことを示した．

7．結論と今後の課題
本研究では，橋梁点検の高効率化に着目し，高効率化達成時代を仮定したシミュレーションを行うことで，健全度低下を早期に正しく判定することで補修費の削減が可能かどうかを検証してきた．
箱ひげ図の第一四分位点の値を用いることで一度も補修を行わない，自然劣化の場合の健全度低下モデルが作成できた．
次に，実績値に基づく補修費のデータを用いて補修費用の推定式を作成した．費用に対して影響を与えていることを説明できるのは橋梁面積だけであることが判明したため，橋梁面積の関数を決め，各健全度グループに応じて係数を設定した．
シミュレーションを行い，30 年間の橋梁の健全度割合を検証した結果，点検精度を現行のままで補修予算を増加させたところ，30 年目の健全度が劣悪なグループは減少した．また，年間約 35 億円の補修費を用意することで点検周期がいずれの場合でも 30 年目に健全度が劣悪なグループを 20%程度に抑えることができ，年間 40 億円を用意すれば最も劣悪な健全度のグループを 0 にできることを確認した．
これらの結果から、点検精度の向上は必ずしも補修費
6参考文献1)

国土交通省,道路構造物の現状（橋梁）2)

国土交通省,橋梁定期点検要領, 20133)

内閣府,戦略的イノベーション創造プログラム
http://www.jst.go.jp/sip/k03.html

4)

小池真登：新潟県市町村における居量点検データを用いた
経年劣化傾向分析,コンクリート工学年次論文集,Vol.37,No.2, 20155)

柏貴裕：新潟県市町村の橋梁点検結果・空間情報分析の維持管理制度への反映と検証, 東京大学工学部社会基盤学科卒業論文, 2017.3

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