土木技術資料 53-2(2011)

土研センター

トラス橋床版埋設鋼部材腐食調査への超音波探傷法の適用
小林章宏 ＊ 中野正則 ＊＊ 安波博道 ＊＊＊ 市川和臣 ＊＊＊＊ 中島和俊 ＊＊＊＊＊(1)

1．はじめに 

超 音 波 探 傷 で は 、 図 -2に 示 す 評 価 曲 線 を どのように設定するかが重要となる。超音波探近年、老朽化した橋梁において鋼材の腐食によ傷によるエコーの鮮鋭度は超音波が反射するる部材の破断や損傷事故が複数発生しており、大鋼材表面形状（面の傾きや凹凸）にも依存すきな社会問題となっている。その中でも特に問題ることから、腐食部の形状が特定しにくいコが発生しやすい箇所として、コンクリート床版をンクリート埋設部の腐食探傷の検出精度には貫通しているトラス斜材（写真-1）がある。

自ずと限界があるが、今回の調査では、下記の条件を考慮して設定した。
・検知目標とする腐食の位置、深さ、幅・適用鋼材の板厚、塗膜厚
・一般部から腐食部への傾斜角度(30°)
エコー高さ

写真-1

トラス斜材破断事例 1)

床版埋設部のトラス斜材の腐食損傷を検出する

板厚 9mm の鋼板にビーム路程・腐食深さ

超音波探傷波形
がそれぞれ腐食深さ=6mm の評価曲線 ①100mm：深さ 6mm
腐食深さ=3mm の評価曲線 ②200mm：深さ 3mm①③300mm：深さ 6mm④400mm：深さ 3mmの腐食がある場合の超音波探傷波形③②

ために、現時点ではコンクリートをはつって鋼部④

ノイズレベル材 を 露 出 さ せ る 調 査 2),3),4) が 行 わ れ て い る が 、 こ

1000200300
ビーム路程(mm)のような調査は手間と費用を要することから非破壊による調査方法が望まれている。

400500

腐食が小さい場合の評価曲線はノイズレベルとの差が小さく、腐食かどうかの判断が難しくなる。

Aスコープ波形における評価曲線の例

図-2今回、非破壊調査方法として溶接部の欠陥調査等で広く用いられている超音波探傷技術を利用し(2)

腐食状況（位置、深さ）を分かりやすく表て、コンクリート埋設部の鋼部材腐食調査に適し示させるため、探触子にロータリーエンコーたシステムを構築し、実際の橋梁で適用性を確認ダを取り付け、探触子の位置と探傷結果の関した事例を紹介する。

係を記録できるようにした。
装置の概要を図-3に示す。探触子を水平に移動

2．超音波探傷装置させながら連続的に探傷を行うことにより、設定

超音波探傷には、超音波の種類や発信方向などにより様々な方法があるが、コンクリート埋設構した基準（評価曲線）を超えるエコー（腐食）位置を平面的に表示させることができる。

造では、探触子と腐食の位置関係から、図-1に示部材の幅超音波伝播方向す斜角探傷法を用いた。
探触子

：入射経路

鋼部材

コンクリート：反射経路

A-A 断面：入射経路
A

探触子走査方向：反射経路

X
コンクリートYY1
腐食

θ=70°

探触子腐食間距離≒ビーム路程×sinθ

(1)XY 座標斜角探傷法

今回用いた装置は、汎用の超音波探傷装置を基

エコー高さ

図-1A

腐食

部材の幅
評価曲線（一定の深さの腐食を表す）
超音波探傷波形X

腐食のエコー本として、コンクリート埋設部の調査に適した以Y

腐食

Y1Y1/sin70°下の工夫を行ったものである。

ビーム路程(Y 方向）
X 方向に 0.5mm ピッチでデータを収集する。

────────────────────────
Corrosion investigation of steel embedded in concreteslab with ultrasonic testing(2)A スコープ波形

図-3－ 58 －評価曲線を超えるエコーを示す位置を平面的に表示させる。（複数の評価曲線を用いたコンター図も可能）(3)平面表示装置概要

土木技術資料 53-2(2011)

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3．適用橋梁と検出目標
3.1 橋梁の概要
調査対象とした米原跨線橋は、ＪＲ米原駅の上空に位置する橋長151.4mの2径間連続鋼下路トラ
ス 橋 で あ り 、 竣 工 か ら 45年 が 経 過 し て い る 。 構

13□□□□□

ＨＨＨ□ □□ □Ａ１

□

□

Ｐ１□□

□

151617□□□ □□ □14□ □□ □

ＲＣ床版

トラス斜材

最大 400

探触子

370
700
56°

Ａ２241

床版

100150Ｈ

1289200Ｈ

□

11ＨＨ

□

10ＨＨ

□

9ＨＨ

□□

8Ｈ

4ＨＨ

□

7

□ □□ □Ｈ

Ｈ

□

6ＨＨ

□

□

5Ｈ

□Ｈ

Ｈ

3Ｈ

Ｈ

2

超音波探傷状況（Ｈ断面フランジ）

歩道側

□1

写真-3

車道側

□Ｈ

造概要を図-4に示す。

斜材
探傷範囲

図-4

対象橋梁の概要

トラス斜材はＲＣ床版に埋設されている構造で

図-5

斜 材 は □ 断 面 と Ｈ 断 面 が あ り 、 部 材 数 は 64本 、あ り （ 写 真 -2左 ）、 床 版 下 面 側 に は 錆 汁 が 見 ら れる（写真-2右）ことから、コンクリート埋設部での腐食進行が懸念されている。
車道

また、板厚は8mm～29mmである。

4．評価曲線の設定

斜材周辺に錆汁

床版下面

米原跨線橋への適用を目的とした評価曲線を設

防護柵□断面探傷範囲と斜材寸法の関係定する。

Ｈ断面

まず基本とする板厚で全板厚欠損時の評価曲線（ 基 本評 価曲線 ）を 作成し 、腐 食深さ 、板 厚、 塗斜材
歩道

写真-2

膜厚に応じた補正を行うようにした。基本評価曲線や感度補正式の作成は、事前に図-6に示す室内

トラス斜材埋込部と床版下面側の腐食状況試験を実施し、その結果に基づいて行った。

3.2 検出目標
米原跨線橋では延命化対策の一環としてトラス①探触子腐食間距離=ビーム路程×sin70°

腐食部分斜材を露出させる工事を予定しているが、腐食進A行の程度による緊急性と、床版コンクリートはつ走査方向り作業時における特別な仮設設備の要否を判断す③塗膜厚さることを目的とした腐食損傷の検出を行うことか

A

②腐食幅

探触子

30°

④板厚

ら、本橋における損傷程度の検出目標を「板厚のA-A 断面1/2以上」とした。
28→20mm と設定

3.3 計測条件⑤腐食深さ（実際の腐食形状に基づき、30°の傾斜とした）

試験パラメータ①探触子腐食間距離(80mm～535mm）②腐食幅（20mm）
30°③塗膜厚さ（0μm～220μm)
腐食幅は、最低板厚 8mm と腐食形状から、 ④板厚(9mm、19mm）⑤腐食深さ(板厚の 22%～100%)
20mm 以上になると設定
4

床版上面において探傷作業を行うことと、床版に 埋 設 さ れ る 全 領 域 （ 床 版 厚 ： 150～ 200mm）を対象とするため、下記の 2つの条件を考慮して
探 傷 範 囲 は 探 触 子 か ら 700mm （ ビ ー ム 路 程 約8

図-6750mm）とした。

室内試験用試験片

腐食の影響は板厚が薄いほど大きくなることか①部材の傾斜に関わらず探触子の走査方向は、ら 、 基 本評価 曲 線 は板厚 9mmで 腐食 深 さ 9mmの試験片を用いて作成した。

常に部材軸直角方向とする（写真-3参照）。
②探触子に近い距離では腐食を検出できないエ

図-7に基本評価曲線、基本評価曲線と同じ板厚リ ア が 存 在 す る た め 、 地 際 か ら 最 低 100mmで腐食深さを変化させた結果を併せて示す。腐食離れた位置から測定する（図-5参照）。

深 さ が 板 厚 の 約 半 分 の 場 合 （ 板 厚 9mmに 対 し て4mmの 腐 食 ） は 基 本 評 価 曲 線 に 対 し て エ コ ー 高－ 59 －

土木技術資料 53-2(2011)

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さ が 12dB強 低 く な っ て い る こ と か ら 、 板 厚 の 半分の腐食を検知する探傷感度として、基本評価曲5．実橋梁への適用結果
調査の結果、全ての部材で床版埋設部の一般部線を下に12dB移動させ、感度を12dB上げた評価からのエコーは見られなかった。探傷結果の例を曲線を用いる。
図-8に基本評価曲線と、板厚を19mmに変化さ以下に示す。なお、今回の調査は□断面の防護柵

せ た 結 果 を 併 せ て 示 す 。 板 厚 を 10mm 増 し たに 接 す る 面 を 除 い た 192面 に つ い て 実 施 し 、 5日（9mm→19mm）場合に、エコー高さが12dB程度間で行うことができた。

低くなっていることから、板厚に応じて評価曲線(1)

はつり調査との比較
過年度に斜材周辺のはつり調査を行い、腐の補正（表-1左）を行う。
図-9に基本評価曲線に対して、塗膜厚を変化さ

食 が 軽 微 で あ っ た 部 材 の 探 傷 結 果 を 図 -10にせた場合のエコー高さの低下量を示す。この結果示す。床版埋設部からのエコーは検出されなから、塗膜厚に応じて評価曲線の補正（表-1右）かった。一方、ここでは部材端部境界からのを行う。

エコーが検出された。

0地際付近の腐食所定の感度で地際付近にエコーが検出され12dB平行移動-10
エコー高さ(dB)(2)

板厚は9mmとし、腐食深さと探触子腐食間距離をパラメータとした。

-5た 例 を 図 -11左 に 示 す 。 実 測 腐 食 深 さ は 最 大基本評価曲線-15-203.1mmであり、位置は超音波探傷結果とほぼ板厚の1/2の腐食に対する評価曲線-25同じであった。また、感度の確認のため、感腐食深さ9mm
腐食深さ8mm
腐食深さ6mm
腐食深さ4mm
腐食深さ2mm-30

度 を +6dB（ 2mmの 腐 食 ま で 検 出 可 能 ） し た

-35
0100

200

300
400500
ビーム路程(mm)

図-7600

探 傷 結 果 を 図 -11右 に 示 す 。 再 探 傷 で は 地 際

700

付近により広範囲のエコーが現れており、感腐食深さの影響

0

板厚差10(=19-9)mmで約12dBの差があることから、基本評価曲線に対して板厚差5mm毎に6dB感度補正を行う。

基本評価曲線-5-10

度を上げた場合には浅い腐食にも反応していることが分かる。ただし、再探傷でも床版埋エコー高さ(dB)-15-20設部からのエコーは見られなかった。

-25-30(3)-35
板厚9mm、腐食深さ9mm
板厚19mm、腐食深さ19mm
板厚差10mm（12dB補正：実験に対応）
板厚差5mm(6dB補正)
板厚差15mm(18dB補正)
板厚差20mm(24dB補正)-40-45-50-55

高力ボルト添接部
高力ボルト(M22)用の孔が開いた部材の探傷 結 果 を 図 -12に 示 す 。 探 触 子 に 最 も 近 い ボ

板厚(=腐食深さ）と探触子腐食間距離をパラメータとした。

-6001000200300
400500
ビーム路程(mm)

図-8

板厚の影響

600

ルトの位置をほぼ正確に検出できていること

700が わ か る 。 ま た 、 (1)と 同 様 に 部 材 端 部 境 界からのエコーも検出している。

板厚9mmとし、塗膜厚さと探触子腐食間距離をパラメータとした。

-2

これらを踏まえて、探傷は正しく行われており、塗膜厚50μm毎に3dB低下-6

床版埋設部に深い腐食はないことが検証できた。

-8-18-20Ｈ

□

Ｈ□

Ｈ□

Ｈ

910111213□

□□

□□

ＨＨＨＨ

□ □□ □

板厚18mm、幅346mm

050100

図-9150塗膜厚さ(μm)

200250□141617□□□ □□ □

346（斜材幅）
270（探傷範囲）

塗膜厚の影響100

評価曲線の感度補正

板厚(mm) 感度補正量(dB)
10未満
010～15616～201221～25
1826以上24□□15□ □□ □

調査面

300

100

表-1

□

□

Ｈ

□□

8Ｈ

Ｈ4Ｈ

□

7□ □□ □ＨＨ

□

□

6Ｈ

□

ビーム路程250mm
ビーム路程350mm
ビーム路程450mm感度補正量-16□

5Ｈ

3Ｈ

Ｈ

2ＨＨ

□

1Ｈ

□

-14Ｈ-12Ｈ-10Ｈ

エコー高さ低下(dB)-4

はつり調査時の写真

200

塗膜厚(μm) 感度補正量(dB)なし
050未満
350以上100未満
6100以上150未満
9150以上200未満
12200以上250未満
15250以上300未満
18

床版内部

150

探傷範囲

床版内部

部材端部境界部材端部境界からのエコー

図-10－ 60 －超音波探傷試験結果の例(1)土木技術資料 53-2(2011)

Ｈ

□

Ｈ

□

Ｈ

□

Ｈ

910111213□

□□

Ｈ

Ｈ

Ｈ

Ｈ

□ □□ □□

□□□

□

□

Ｈ

□□

8

□

151617

□

Ｈ

Ｈ

4Ｈ

Ｈ

□

7□ □□ □Ｈ

□

6Ｈ

Ｈ

□

□

5Ｈ

□

Ｈ

3Ｈ

Ｈ

2Ｈ

Ｈ□1Ｈ□

Ｈ土研センター□□ □□ □
14□ □□ □6．まとめ
米原跨線橋トラス斜材の床版コンクリートに埋設される部位の腐食損傷について、超音波探傷法

板厚9mm、幅348mm
348（斜材幅）
270（探傷範囲）

348（斜材幅）
270（探傷範囲）を適用し、実橋での適用性を確認した。結果は以下のとおりである。

地際腐食

100

100

100

150

200

100

(1) コンクリート埋設部の腐食を検知するための
200

床版内部

150

床版内部評価曲線の感度設定を行った。検出目標が板厚 の 1/2程 度 で あ れ ば 、 部 材 の 条 件 に 応 じ た
適切な感度設定が可能であることを確認した。

所定の感度で探傷感度を+6dB（2mm の腐食を検知できる設定）して探傷した結果、青い部分も検知（床版内部には腐食なし）(2) はつり試験結果との比較、地際腐食の分布、ボルト孔や部材端部の検出状況等を踏まえ、探傷は正しく行われており、床版埋設部には実測した腐食深さは最大で 3.1mm であり、大きな腐食は存在しないことが検証できた。

その位置は超音波探傷結果とほぼ同じであった。

謝辞
ＪＦＥテクノス株式会社には、装置の改良等で図-11ご協力頂いた。ここに記して謝意を表す。

超音波探傷結果の例(2)参考文献

111213□14151617□□□ □□ □Ｈ

Ｈ

10

□

Ｈ

9
□□

□

Ｈ

8
□

Ｈ

Ｈ

7
□

Ｈ

Ｈ

6
□

Ｈ

Ｈ

5□ □□ □□□ □□ □Ｈ

□

Ｈ

□

Ｈ

□

Ｈ

□□

Ｈ

□

Ｈ

Ｈ

4

□

Ｈ

3

□

□

Ｈ

2

Ｈ

Ｈ1□

□ □□ □ＨＨ

□

Ｈ1)
□□

板厚15mm、幅400mm
400（斜材幅）
370（探傷範囲）

ボルト孔からのエコー

床版内部
150700探傷面

斜材端部境界からのエコー

図-12

国土交通省中部地方整備局三重河川国道事務所記者
発表資料「一 般国道 23号木 曽川大橋で道 路 を支える鋼材が破断（第1報）」平成19年6月20日（http://www.cbr.mlit.go.jp/mie/oshirase/topics/topnews_kisogawa/index.html）
2) 安波博道、中島和俊：トラス橋床版埋設部材の調査
報告、土木技術資料、第50巻、第5号、pp.52～55、
2008
3) 玉 越 隆 史 、 梁 取 直 樹 、 高 岡 賢 治 ： 鋼 ト ラ ス 橋 の コ
ンクリート埋込み部材の腐食への対応事例、土木技術資料、第51巻、第8号、pp.49～50、2009
4) 山 田 健 太 郎 ： 木 曽 川 大 橋 の 斜 材 の 破 断 か ら 見 え る
も の 、 土 木 学 会 誌 、 Vol.93 、 No.1 、 pp.29 ～ 30 、2008

超音波探傷結果の例(3)小林章宏*

中野正則**

滋賀県長浜土木事務所
道路計画課 副主幹
Akihiro KOBAYASHI

財団法人土木研究センター
審議役
Masanori NAKANO

安波博道***

財団法人土木研究センター
材料・構造研究部 部長 工博
Dr.Hiromichi YASUNAMI－ 61 －市川和臣****

中島和俊*****

財団法人土木研究センター
材料・構造研究部 主任研究員
Kazuomi ICHIKAWA

財団法人土木研究センター
材料・構造研究部 研究員
Kazutoshi NAKASHIMA