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煉瓦表1

土木材料としての復権の可能性〜煉瓦造りのアーチ式車道橋〜

阿久根 芳徳AKUNE Yoshinori

大福コンサルタント株式会社
取締役 / 技術部長

駅前道路橋梁（車道橋） 丸池地区橋梁（人道橋）
10.00m
7.86m
1 径間
1 径間
5.0m
5.0m
11.0m
5.0m
練積み煉瓦アーチ
練積み煉瓦アーチ
重力式橋台
重力式橋台
杭基礎（木杭）杭基礎（鋼管杭）TL-25tTL-25t循環型社会の実現に向けた取り組み

煉瓦造りの土木構造物が建設されなくなって久しいが、ここでは現代における煉瓦アーチ車道橋の建設事例を紹介する。現行の基準では安全性の評価が困難であるという課題を、どのように克服して「古くて新しい橋」を建設していったのだろうか。

湧水と近代化産業遺産の町

煉瓦アーチ橋の諸元

項
目
橋長
径間割
径間長
有効幅員
上部工形式
下部工形式
基礎工形式
活荷重

県えびの市との県境に位置している（図1）。東の栗野件等から表 1に示すとおりとした。基礎工形式については、地盤の支持力を確認した上で、アーチ式人道橋では支持層が比較的浅く、載荷試験を行うことから鋼管杭を採用し、駅前のアーチ式車道橋では、支持層は深いものの橋台底面が砂礫層であったことから伝統的な工法でもある木杭を採用した。

煉瓦アーチの載荷試験
載荷試験は煉瓦アーチ構造（中詰なしの状態）の上部2点に所定の荷重を与え、安定の状態を確認するとと国では、美しく良好な環境を保全するため、建設リサもに、要所に取りつけた変位計や歪みゲージにより、載イクル等の推進に取り組んでいる。鹿児島県内では九荷時の変位や応力歪みのデータを取得した。載荷試験

州南部一帯に分布する火砕流堆積物のシラスやゴミ焼の装置図を図 2に、実際の載荷試験装置の状況を写真

却灰溶融スラグ、砕石廃泥を材料の一部としたリサイク

3に、載荷試験の様子を写真 4に示す。載荷試験の結果

ル煉瓦を製造し、これを舗装材料や壁材等の土木・建は三次元個別要素法によるシミュレーション解析に反映

築工事に活用して、循環型社会の形成や地球温暖化対させ、当該構造体の安全性の評価を行うこととした。ま策に向けた取り組みを行ってきた。

た事前に使用するリサイクル煉瓦の材料特性を調べる

平成17 年3月に鹿児島県姶 良 郡吉松町と栗野町が岳や国見岳を擁する霧島連峰と北西の矢岳山脈に挟ま湧水町でも、人口減少や少子高齢化が進むなかで、ため、強度試験を行った。表 2に強度試験の試験結果

合併して誕生した湧水町は県の中央北端にあり、宮崎れ、火山灰土壌（シラス）に覆われた盆地を形成してい合併直後から町の活性化を図るため、まちづくり事業にを示す。
圧縮強度と弾性係数にバラツキの多い結果となる。山の麓には年中絶えることなく冷水が湧き出る竹中着手した。JR 栗野駅や丸池湧水を中心に、近代化産業っているが、これらはリサイクル煉瓦の製造過程におけ池や、国の名水百選にも選ばれている丸池湧水（写真1）

遺産である煉瓦アーチ構造物をまちづくりの中核としてる焼成温度等の微妙な違いによるものと考えられる。などがあり、水道水や灌漑用水として利用されている。

位置づけ、湧水町を含む4市町のゴミ焼却施設から排載荷試験は1層積みと3層積みの2 種類と、幅1.0m、町を縦断するJR 肥薩線には、近代化産業遺産群に出される焼却灰溶融スラグを使用した、町オリジナルの2.5m、5.0mの3 種類を組み合わせて行った。載荷試験選定された14 基の煉瓦造りのアーチ暗渠やトンネルが「湧水ごんの子（ゴミ由来の）レンガ」と称するリサイクのケースと結果はシミュレーション解析結果と合わせて今でも使われている1）2）。これらの煉瓦構造物は何れもル煉瓦を製造し、アーチ式車道橋や人道橋、駅前広場

表 3に示す。1層積みのケースA-11では47.4kNの荷重

鉄道の開通に合わせ、明治 36 〜42 年にかけて建造さや歩道の舗装に活用して循環型社会の実現に向け積で座屈破壊を生じた。載荷荷重が小さいためリサイクルれたものである。なかでもJR 栗野駅前にある丸池湧水極的に取り組んだ。

煉瓦自体の強度に問題が発生する状況になく、目地材

熊本県

湧水町
鹿児島県

宮崎県

暗渠（写真 2）は 2 連で丸池からの湧水流下を担い、機関車の重量にも耐えうる4 層積みの構造になっており、大変美しく貴重なものである。

煉瓦アーチ式車道橋の実現に向けての付着強度が荷重に耐えられず破壊に至ったものと考

煉瓦アーチ構造物は明治から昭和初期にかけて、全国の随所で建設されている。ところが、現行の技術基

図1

準である道路橋示方書等では、その構造が拘束離散体

鹿児島県湧水町の位置であることから、その安全性を評価することが出来なかった。しかしながら、石造アーチ橋の移設復元（鹿児島市甲突川5 石橋）や国内外のアーチ橋の視察等を通して拘束離散体構造の耐荷性の高さを確信した。この構造特性を参考に、煉瓦造りのアーチ式車道橋建設実現に向けて、実橋での載荷試験並びにシミュレーション解析により安全性の検証 4）を行うこととした。一連の検証は、学識経験者からなる「煉瓦アーチ橋技術検討会」5）において、煉瓦アーチ構造物の特性や安全性の検証方法、試験結果、施工方法等について検討を重ねた。
煉瓦によるアーチ式車道橋と載荷試験を行ったアー写真 1030

丸池湧水

Civil Engineering Consultant

写真 2VOL.269 October 2015

丸池湧水暗渠

チ式人道橋の規模については、地形的条件や道路条

図2

載荷試験装置図

Civil Engineering Consultant

VOL.269 October 2015031

写真 3

載荷試験の様子

写真 5

丸池地区橋梁（人道橋）

写真 6

駅前道路橋梁（車道橋）

リサイクル煉瓦強度試験結果

項 目
圧縮強度（最大）圧縮強度（最小）
圧縮強度（平均）弾性係数（最大）弾性係数（最小）弾性係数（平均）表3

写真 4

単位N/mm 2N/mm 2
N/mm 2kN/mm 2kN/mm 2kN/mm 2

気乾状態
63.29
28.25
48.72
38.17
17.99
26.83

湿潤状態92.4864.10
77.91
42.49
21.72
28.90

6000

破壊荷重（kN）

表2

載荷試験装置の状況

載荷試験・シミュレーション解析結果一覧

試験・解析ケース
層数
幅
試験結果
解析結果

煉瓦使用数
最大荷重
最大変位
最大圧縮応力破壊・非破壊
破壊荷重
最大変位
最大圧縮応力破壊・非破壊

単位
層m列個
kN
mm
N/mm 2−kN
mm
N/mm 2−

A-11
A-31 A-32.5 A-35
1333
1.08
1.08
2.60
5.42 図 35列
5列
12 列
25 列
490 1,535 3,838 7,675
48
950
−
500
0.24
2.10
−
0.33
1.37 20.84
−
2.86
破壊
非破壊−
非破壊
−
1,000 2,350 5,100−
5.99
6.16
6.15
−
3.32
2.49
2.47−
破壊
破壊
破壊50004000
3000

y=948.54x‐60.572

2000
1000
00123456幅（m）

シミュレーション解析による煉瓦アーチの幅と破壊荷重の関係

3層積みアーチで十分な耐荷性を有していることが明らかになったことから、煉瓦アーチ橋技術検討会に諮り、3層積みアーチを基本構造とすることとした。

シミュレーションによる安定性解析

図4

駅前道路橋梁側面図

られたリサイクル煉瓦の最小の圧縮強度 28N/mm2 に

今回、100 年超の時間を経て、風水害や地震に耐え、載荷試験の結果を踏まえ、個別要素法解析システム

対し極めて小さい値を示しており、シミュレーション解今なお供用され続けている近代化産業遺産の煉瓦アーによりシミュレーション解析を行った。解析に用いた物

析からも煉瓦アーチ構造が極めて高い耐荷性を有してチ構造物をまちづくりの中核として位置付け、町の中心えられる。3層積みのケースA-31では設計荷重の250kN

性値は、リサイクル煉瓦の材料試験結果や載荷試験といることを裏付ける結果が得られた。

部に地域住民の夢が詰まった、古くて新しいリサイクルを載荷した際に、リサイクル煉瓦の圧縮強度 28N/mm2の整合性より求められた数値を用いた。また、構造モデに対し、最大圧縮応力が 3.82N/mm2 と極めて小さなルではリサイクル煉瓦を弾性体として扱い、基礎は固定値を示した。本装置の最大荷重に近い950kNを載荷し条件で解析を行った。解析は 3層積みアーチ構造につ載荷試験及びシミュレーション解析を通して、リサイき継ぐ「近代化遺産」の建設となった。小さな町での取た際には最大圧縮応力が 20.84N/mm2 と圧縮強度のいて、幅を変化させて載荷試験結果との整合性及び応クル煉瓦を使用したアーチ構造の極めて高い耐荷性能り組みが、今後の同種の構造物建設に繋がることを期75％程度を示し、破壊直前にあったことが推察される。

力変化や変位の状況を確認した。

を検証することができた。載荷試験を行った煉瓦アー待したい。

煉瓦積み構造物の再来

ケースA-35では設計荷重の250kNを繰り返し載荷させ解析結果をみると、アーチ幅が広くなるに従って破チは 2008 年、丸池湧水に橋長7.86m、幅員5.0m、径間た結果、最大圧縮応力は1.07N/mm2 と極めて小さい結

壊荷重は大きくなる傾向にあり、その関係は図3に示す

長 5.0mの人道橋として完成した（写真 5）。また、載荷果が得られた。

ような結果となっている。3ケース共に最大変位は 6.0

試験やシミュレーション解析の結果を踏まえ 2011年JR

いずれのケースにおいても、リサイクル煉瓦による煉〜 6.2mm、最大圧縮応力は 2.5〜3.3N/mm 2 であり、幅栗野駅前に橋長 10.0m、幅員11.0m、径間長 5.0mの煉瓦アーチ構造が極めて高い耐荷性を有しており、安全による大きな変化はみられない。これは、単位幅（約瓦アーチ車道橋が完成した（写真 6）。これらの煉瓦ア性に問題はないことがわかった。なお、当初計画段階で1.0m）で受ける最大の荷重がほぼ一定であるため、最ーチ橋に使用したリサイクル煉瓦には、今後の循環型は既存の煉瓦アーチ構造物の径間や層積み数を参考 3）

大圧縮応力や最大変位に大きな変化がなかったものと社会の形成やまちづくりを担う1,000 名超の学童の他、に、5層積みアーチを想定していたが、載荷試験の結果、考えられる。最大圧縮応力については、材料試験で得町内会有志が夢や希望を書き込んでいる。

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Civil Engineering Consultant

VOL.269 October 2015

煉瓦造りのアーチ式車道橋の建設が実現した。忘れ去られた技術が今日の技術で甦り、100 年後の未来へ引＜参考文献＞
1）阿久根芳徳、稲田博、吉原不二枝、中島一誠、吉原進「鹿児島県下に残る煉瓦アー
チ暗渠を通してみる技術論」土木史研究 vol24 2004 年
2）中原和見、福吉康祐、駒走健一、阿久根芳徳、吉原不二枝、吉原進「歴史的土木遺産を核にした新しい街づくりの試み」土木史研究 vol26 2006 年
3）駒走健一、阿久根芳徳、浜崎洋、吉原進「リサイクル煉瓦によるアーチ橋の計画から完工まで」土木学会第 66 回年次学術講演会 V-604 2011 年
4）駒走健一、阿久根芳徳、木村至伸、山口明伸、吉原進「鹿児島県湧水町に新設した煉瓦アーチ橋の構造特性」土木学会第 66 回年次学術講演会 V-605 2011 年5）「煉瓦アーチ橋技術検討会」平成 21 年の各委員；吉原進（鹿児島大学名誉教授）、
彦坂煕（九州大学名誉教授）、山口明伸（鹿児島大学准教授）、木村至伸（鹿児島大学助教）、植村芳彦（元（株）長大）、井上省平（鹿児島県）、米満重満（湧水町）、玉越隆史（アドバイザー 国土交通省）

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