紹 介

ＦＲＰ製橋梁付属物の特徴と今後の展望
Characteristics and Outlook of FRP Bridge Accessories

栗田繁

実＊ 1

Shigemi KURITA

佐藤昌

義＊ 2

Masayoshi SATO

久保圭吾＊ 3

Keigo KUBO

栗田裕之＊ 4

Hiroyuki KURITASummary
In recent years, cases of bridge corrosion, deterioration and fatigue damage have increased in Japan. Therefore, theimportance of bridge inspections to facilitate maintenance has increased greatly. The basis of such inspection is visualobservation at close range. However, many bridges do not have the equipment to carry out such observation. The FRP
is lightweight, superior in workability and easy to fix to existing structures. Thus, the adoption of FRP bridge
accessories is one technique that may be employed to resolve problems relating to the inspection of bridges. This reportpresents the features of such FRP bridge accessories and mentions their future outlook.
キーワード：ＦＲＰ、橋梁付属物、紫外線劣化、曝露試験

１．はじめに

２．ＦＲＰ製検査路の特徴と比較

当社では、橋梁分野におけるＦＲＰ材料の適用を進め

ＦＲＰ材の特徴は、大きく２つある。１つは『ＦＲＰており、すでに橋梁主部材としてはＦＲＰ製合成床版、材は錆びない材料であるため、塩害に強く耐候性に優れ橋梁付属物としては橋梁検査路やマンホールなどの製品ている』。２つめは『軽量である』。これらの特徴をふま化

えて、鋼製検査路とＦＲＰ製検査路の性能比較を行った。

１）２）３）を行ってきた。ＦＲＰ材料は、その材料特性より、塩害に強く錆びないという特徴を持っている。さらに軽量で高強度であることから、製品によっては容易に（1）比較条件人力での施工が可能となる。
最近では、橋梁の腐食・劣化、疲労損傷などが話題と鋼製およびＦＲＰ製の検査路を比較するにあたり、以下の条件を統一した。

なり、日々の点検・調査の重要性が高まりつつある。橋・検査路長： 3500mm

梁の点検の基本は外観調査であり、目視のみではなく可・歩廊幅： 680mm

能な限り近接して、必要があれば手で直接触れて調査を・手摺り高さ： 1100mm（３段）行う。しかし、多くの橋梁は、近接確認できる範囲は限られており、点検設備がない場合は、交通規制を行い、＜鋼製検査路＞点検車や特殊車輌などを使用した点検を実施するため、鋼製検査路の構造諸元を示す。

点検設備からの点検に比べ時間や費用がかかる。また、①

床面には、3.2mm の縞鋼板を使用。

新たに点検設備を追加する場合、重機が使用できないな②

手摺り支持材は、等辺山形鋼を使用。

ど施工上の制約があり、設計上においても死荷重が増加丸パイプをＵボルトで取付けるタイプとする。

するという課題もある。軽量で耐食性に優れるＦＲＰ製③ 手摺り支柱材の間隔は、「防護柵の設置基準・同解

橋梁付属物は、このような課題を解決できる橋梁付属物説」４）に準拠し、２ｍ以下を基本として 1450mmである。

間隔（支持材３本）とする。

本稿では、このような状況を踏まえ、軽量で耐食性に優れるＦＲＰ製付属物の特徴を示し、今後の展望および新たな適用事例などについて述べる。
＊1＊2㈱宮地鐵工所 技術本部保全部保全技術グループ㈱宮地鐵工所 技術本部保全部保全技術グループ課長＊3＊4㈱宮地鐵工所 技術本部設計部技術開発グループ課長代理㈱宮地鐵工所 営業本部橋梁営業部技術営業グループ課長13写真−１ 鋼製検査路の実物写真

写真−２ ＦＲＰ製検査路の実物写真（※親桁３列タイプ）（2）重量、施工性に着目した考察＜ＦＲＰ製検査路＞

重量については、鋼製検査路が約 250kg であるのに対ＦＲＰ検査路の構造諸元を示す。
① 歩廊部の親桁は、ＦＲＰ製溝型材を４列配置し、床してＦＲＰ製検査路は約 75kg である。ＦＲＰ製検査路
は、鋼製検査路に比べて 1/3 〜 1/4 であり、人力での持ち面のＦＲＰ板と接着させる構造とする。
② 手摺りはＦＲＰ製角パイプに丸パイプを貫通させ、運びも可能な重量である。
既設橋梁に検査路を設置する状態を想定した場合、鋼ＦＲＰ製の棒材で固定する構造とする。
③ 支持材間隔は、歩廊面からの高さを基準に強度計算

製検査路を人力で設置するのは不可能であり、取付設備を行った結果、最大で 1.5m 間隔となることから、を設ける必要がある。これに対して、ＦＲＰ製検査路は余裕をみて 1000mm 間隔（支持材４本）とした。

軽量であることから、特別な設備を設けることなく施工が可能であり、鋼製検査路に比べて施工性に優れている。

表−１ 検査路の比較結果

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宮地技報 No.23

（3）維持管理に着目した考察（1）重量に着目した比較

めっきの耐用年数は環境により異なるが、一般的に腐鋼板の板厚を９ mm と想定した場合、蓋の重量は約

食が厳しい環境下では 10 〜 15 年、山間部など安定した27.7kg となる。これに対して 15mm のウレタン複合板の環境下で 90 〜 100 年と言われている。しかし、全く錆び重量は、約 3.2kg であり、1/8 の重量となる。約 27.7kg のないという訳ではなく、設置から数年で発錆するケース蓋を押えながらボルトの取り外し作業を行うのと、約もある。

3.2kg の蓋とでは、開閉の容易さに違いがあるのは明らこれに対してＦＲＰ材は錆びない材料である。しかし、かであり、開閉作業の危険性も減ることから、軽量なマＦＲＰ材は紫外線劣化を生じる材料であり、プラスチッ

ンホール蓋は、点検マンホールとしては有効な製品であクの光劣化に関する研究は数多くなされているが、橋梁るといえる。

付属物に使用したＦＲＰ材の紫外線劣化に対する研究はなお、ＦＲＰ複合板の強度は、後述する新たな適用事あまり行われていない。そこで、第４項にＦＲＰの紫外例で示すが、仮階段の踏み板としても使用されており、線劣化による影響を検証する目的で実施した促進試験お人の荷重程度は、十分に許容できる強度を有している。

よび曝露試験の結果を示す。
（2）維持管理に対する考察（4）まとめ

供用から数十年経過したマンホールを想定した場合、比較の結果（表−１）、施工性は、軽量なＦＲＰ製検鋼材の錆びにより、マンホールの蓋が開かないといった査路が鋼製検査路に比べて優れている。しかし、鋼製検事例が数多くある。これに対してＦＲＰ複合板は錆びな査路の錆びに対して、ＦＲＰ検査路は紫外線劣化の危険いため、開閉ができないと言った状態になることはない。

があることから、維持の面では更なる研究が必要である。

４．紫外線劣化の影響
３．ＦＲＰ材のマンホール蓋
ＦＲＰ材は、軽量で錆びないといった利点に対して、
次に検査路と同様に製品化を行っているマンホール蓋

紫外線劣化などの損傷事例もある。紫外線劣化とは、太陽光線中の紫外線により、ＦＲＰ材内の樹脂層が分解さについて比較を行う。
比較を行うマンホール蓋の構造は、最も簡単な形状でれもろくなる現象である。

あるボルトにて固定するタイプのマンホール蓋とする

そこで、この影響を検証するため、サンシャインカー

（図−１）。マンホールの開口が 400 × 600 に対して、蓋ボンアーク形ウェザーメータ（太陽劣化促進試験機）にの大きさは 590 × 790 とする。

よる促進試験 １）および 15 年間の曝露試験により、ＦＲ

マンホール蓋に使用するＦＲＰ材料は、板単体でもある程度の剛性が確保できるＦＲＰ−超高密度硬質ウレタ

Ｐ材の物性値にどのような変化が生じるか確認試験を実施した。以下にその結果について示す。

ンフォーム複合板（以下、ウレタン複合板）の 15mm タイプを使用することを前提とした。（図−２）（1）促進試験
１）試験内容サンシャインカーボンアーク形ウェザーメータを使用
して、太陽光線の数十倍の光をＦＲＰ試験片に照射し、その劣化状態の確認を実施した。
２）評価方法試験の評価方法としては、60 度鏡面光沢度計による光沢度の確認、曲げ強度および曲げ弾性率を確認する。

図−１ マンホール蓋構造

図−２ ウレタン複合板

３）曝露条件
促進曝露時間は、太陽光線による曝露試験 10 年相当

ＦＲＰ製橋梁付属物の特徴と今後の展望

15に対応する目的で、延べ 4000 時間実施した。（促進曝露＜曲げ強さ、曲げ弾性率＞

時間と曝露年数の対応は、試験材料や試験状況により異4000 時間経過した後の曲げ強度、曲げ弾性率は、塗装なる。ここでは、ＦＲＰ材は、約 400 〜 750 時間で直接の有無にかかわらずほとんど変化はない。ＦＲＰ材は、日光が当たる場所での天然曝露 1 年に相当するものとしガラス繊維が強度部材であるため、樹脂層が劣化した影た。従って、およそ 5 〜 10 年の曝露試験を実施したもの響を受けなかったためと考えられる。

として評価する。
）
試験片は、ＦＲＰ材そのままの試験片と、塗装を一層施した試験片（以下、塗装有り試験片）の両者を準備し５）まとめ
促進試験の結果、塗装無しのＦＲＰ材は、早い段階でて確認を行った。

光沢度が低下するが強度の低下はなかった。塗装を施し

４）試験結果た場合は、光沢度の低下も抑えることができ強度の低下

図−３に塗装無し試験片の結果、図−４に塗装を一層もないことから、表面に塗装を施すことで、経年劣化を施した試験片の結果を示す。

抑制していることが確認できた。

＜光沢度＞（2）曝露試験

塗装無し試験片は、促進試験を開始後まもなく光沢度が急激に低下し、およそ 1000 時間（約 2.5 年〜５年）で光沢度は失われる結果となった。
塗装有り試験片は、なだらかに低下する傾向であるが、

１）試験内容平成３年６月に製作され、７月に塗装および曝露を開始したＦＲＰ製検査路の展示品を、平成 18 年８月に斜材を撤去して機械的物性評価を実施した。

4000 時間経過した後も減少率は、11 ％に留まった。
２）評価方法
屋外曝露を行ったＦＲＰ引抜成形角パイプ（SP50）から素材の引張試験を実施した。
３）曝露条件
曝露状況を写真−３に示す。延べ 15 年の試験場所は、曝露開始から 12 年９ヶ月は大阪府堺市の海岸部、残りの２年３ヶ月は千葉県市原市の海岸部にて曝露を行った。また、検査路両端側と中央部では、手摺の色が異な

図−３ 促進試験結果（塗装無し試験片）

塗装範囲

無塗装範囲

塗装範囲

引張試験箇所

図−４ 促進試験結果（塗装有り試験片）

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写真−３ 曝露試験状況（H13.5.25 撮影）

宮地技報 No.23

表−２ 曝露試験後の引張試験結果て変色、劣化が進行し、若干の強度低下が生じることが分かった。また、日向と日陰でも劣化状況に違いがあることが分かった。強度については、塗装の有無にかかわらず、変化はなかった。
（3）紫外線劣化の影響について促進試験の結果と、曝露試験の結果はほぼ同様の傾向を示しており、促進試験による経年変化の評価は妥当であるといえる。これらの試験により得られた知見を以下にまとめる。
① 約 15 年の経年変化では、ＦＲＰ材の強度低下はな
図−５ 引張試験位置図

い。しかしながら、曝露状況による影響が物性に大きく寄与するものと考えられるため、今後もデータるが、端部の白色の区間は塗装を一層実施しており、中央部は無塗装の区間である。の収集を行う必要がある。
② ＦＲＰ材の裸使用では、紫外線により材料の光沢度が急激に失われ、樹脂層が劣化する。

４）試験結果＜ 15 年曝露後の外観＞
15 年曝露試験後のＦＲＰ材の状態は、塗装無し部は、また、日光が直接当たる日向に比べて当たらない日陰では、変色、劣化が遅くなる。
③ 塗装を行った場合は、15 年経過しても外観に変化は樹脂層が変色、劣化し、ガラス繊維が露出しかかっているなく、径時劣化を抑制する効果が期待できる。

箇所もあった。これに対して、塗装有り部は、光沢が若干以上のことより、塗装を実施することを標準としていなくなってはいるが、状態の変化は確認できなかった。

るＦＲＰ橋梁付属物は、紫外線劣化による影響はほとん

また、塗装無し部でも日光が直接当たる角パイプ上面どないと考えられる。と当たらない下面では、変色、劣化状況に違いがあり、日陰の方が劣化の進行が遅くなる傾向であった。
＜引張試験結果＞

５．ＦＲＰ材料の新たな適用
ＦＲＰ製品は、軽い錆びないという特徴がある。これ

引張試験の結果を表−２に示す。に着目して、京浜急行の京急田浦駅で新たな取り組みを試験の結果、塗装の有無により 10 〜 20MPa の強度低行った。

下が確認できる。初期物性値は不明であるが、最近の製品物性値と比較を行うと、15 年の曝露による強度低下はわずかである。また、塗装の種類による変化は確認できない。

（1）工事概要
京急田浦駅ではバリアフリー化工事として、地下通路とホームを結ぶエレベーターを設置する。しかし、エレベーターの踊り場が狭く、既設階段レベルを下げる必要

５）まとめ性が生じたため、仮階段を設置して階段レベルを下げる

曝露試験の結果から、塗装無し部は塗装有り部に比べ工事を実施した（図−２）。
（工事は京急建設㈱にて実施）

ＦＲＰ製橋梁付属物の特徴と今後の展望

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図−６ 京急田浦駅改良工事概略図
写真−６ 製品検査写真

上り線と下り線を結ぶ地下通路は１つしかなく、既設階段の取り壊し作業および階段新設作業は、終電から始発の間（実質４時間）で１日の作業を完了させなければならない。さらに、地下通路は狭く、取り壊しおよび新設作業を行うためには、仮階段を一時撤去し、始発開始前には復旧する必要があった。
仮階段を鋼製階段で計画した場合、人力での一次撤去、復旧作業は不可能であり、重機などが必要となり、時間もかかる。そこで、軽量で人力での取り外しが可能なＦＲＰ製階段が採用された。
（2）仮階段の構造概要
仮階段は、親桁にＦＲＰ製角パイプ、踏み板にウレタン複合板、目隠し材にＦＲＰ製溝型材および山形材を使

写真−７ 仮階段使用状況写真

影響も受けないことから有効な材料である。また、紫外線劣化については塗装を実施することで抑制効果があることが確認出来ている。

用した。設計の結果、ＦＲＰ仮階段の１部材あたりの最京急田浦駅の事例が示すように、様々な形状のものを大重量は約 120kg であり、人力での取り外しが可能な重製作可能であり、橋梁付属物、またそれ以外にも今後の量である。写真−６に検査状況、写真−７に完成状況写用途に期待ができる材料である。当社では、ＦＲＰ材料

真を示す。の特徴を生かした構造物への適用を、今後も積極的に進めて行く予定である。

（3）ＦＲＰ採用の効果
最大 120kg という重量から人力での設置が可能であ＜参考文献＞

り、設置作業、夜間の一次撤去復旧作業の時間を短縮することができた。さらに、鉄道工事であることから、電気を通さないＦＲＰ材の使用は、設置作業の安全性の面からも優れており、ニーズにマッチした構造であった。

１）久保圭吾，古谷賢生，能登宥愿： FRP 合成床版の紹介，宮地技報 No.20，2005.3.25
２）久保圭吾，松田芳昭，山口雅弘： FRP 合成床版を用いた床版の打換え（兎尻橋），宮地技報 No.21，pp.

５．おわりに

14 - 17，2006.1.31
３）稲田博史，栗田繁実，小林智則，佐藤昌義，久保圭

ＦＲＰ材料の特徴は、『軽量である』『錆びない』さらに『絶縁体』である。軽いという特徴に着目すると、「既設橋梁に後設置で橋梁付属物を設置する」、「既設付属物の老朽化により交換の必要性がある」などの状況では、軽量なＦＲＰ橋梁付属物は、施工性に優れ、塩害の18

吾： FRP 材を用いた橋梁付属物の紹介，宮地技報
No.22，pp. 15 - 18，2007.3.30４）（社）日本道路協会：防護柵設置基準・同解説，2004.3.
2008.1.24

受付

宮地技報 No.23