No.54
平成 29 年 4 月
April 2017

68

JB 本四高速の活動

Activity of HSBE

明石海峡大橋ケーブル送気乾燥システムにおける経済化運転の取り組み

Economical Operation of the Dry Air Injection
System of Akashi-Kaikyo Bridge

明石海峡大橋には、主ケーブルを防食するため主ケーブル内に乾燥空気を送り込み内部の相対湿度を腐食限界以下に抑える「ケーブル送気乾燥システム」（以下「送気システム」という。図－１）を供用当初から設置しています。送気システムにおける湿度管理基準は
相対湿度 40％以下であり、明石海峡大橋ではこの基準値を満足しているため経済化運転に取り組んでいるところです。
送気システムの中で最も電力を消費する機器は乾燥空気を製造する除湿機であり、シリカゲルで空気中の湿分を吸湿・放湿する吸湿式を採用し、シリカゲルの放湿（再生）に必要な高温空気の熱源となる再生ヒー
ターに多くの電力を消費します。
除湿方式には吸湿式のほかに空調機と同じヒートポ
ンプを利用し冷却により空気中の水分を結露させ除湿する冷却式もあります。吸湿式は、低温時の除湿能力が高く、高温多湿時は除湿能力が低いという特徴があります。一方、冷却式は、低温時の除湿能力は低いですが、高温多湿時の除湿能力は高く消費電力が小さいという特徴があります。
そこで、これら２つの除湿方式の特徴を生かし、吸湿式除湿機の前に冷却式除湿機を追加したプレクーリ
ング式除湿機への改造を行いました（写真－１）。この除湿機の運用は、高温多湿時にはプレクーリング式除湿機で、低温時には吸湿式除湿機で行います。この改造により吸湿式除湿機の再生ヒーターの設定温度を下げて、湿度管理基準値を満足する範囲で除湿能力を調整させることが可能となり、経済的な運転ができることを確認しました。この取り組みにより、明石海峡大橋の送気システムの消費電力を約 30％縮減できる見込みです。

A dry air injection system is installed in the main cables of the
Akashi-Kaikyo Bridge (Fig.1) as the corrosion protection system. The
system has been operating since the completion of the bridge. The air
inside the cables is dehumidified below a critical humidity level by
injecting dry air into the cables. The dehumidification system at the
Akashi-Kaikyo Bridge is very effective, and the control target
humidity for the main cables - below 40% RH – is routinely achieved,
but a review has recently been undertaken looking at the running costsof the system.
Among the various types of appliances which constitute thesystem, dehumidifiers consume the most electricity. The
Akashi-Kaikyo system uses moisture adsorbing dehumidifiers, which
adsorb and desorb the moisture in the air using silica gel as theabsorbent medium. During the desorption (regeneration) process,vast amounts of electricity are consumed by the high-temperature heatgenerators employed in the above process.
In reviewing the selection of adsorption dehumidifiers,
comparison has been made with refrigerative dehumidifiers. The
refrigerative dehumidifier removes moisture at dew point from the air
using a heat pump in the same way as air conditioners. The
performance of the adsorption dehumidifier is superior in a lowtemperature environment but degraded in a high temperature and highhumidity environment. Conversely, the performance of therefrigeration-type dehumidifier is degraded in a low temperatureenvironment, but is superior with lower electricity consumptions in ahigh temperature and high humidity environment.
Utilizing the strong points of the above two types ofdehumidification process, existing dehumidifiers were modified intopre-cooling dehumidifiers by installing additional refrigerative
dehumidifiers before the existing adsorbing-type dehumidifier(Photo-1). In a high temperature and high humidity environment, thepre-cooling refrigerative dehumidifiers remove moisture from the air,and the adsorbing dehumidifiers work efficiently in the resulting
lower temperature environment. By lowering the operating
temperature of the heat generator of the adsorbing dehumidifier, andby degrading the dehumidification performance within an acceptable
range, more economical operation of the system can be achieved. Totalenergy consumption for the system at the Akashi-Kaikyo Bridge has
been reduced by approximately 30% by the above system
improvements.

Duct

Injection Cover
Cable Wrapping (Air Tightness)

吸湿式除湿機Adsorbing Dehumidifier

Exhaust Cover

Dry Air Plant
冷却式除湿機（追加）(Additional) Refrigerative
Dehumidifier

吸湿式除湿機（既設）(Existing) Adsorbing
Dehumidifier

プレクーリング式除湿機
Pre-cooling Dehumidifier

図－1 ケーブル送気乾燥システム
Fig.1 Dry Air Injection System

冷却式除湿機（プレクーラー）

Refrigerative Dehumidifier (Pre-cooler)

写真－1 プレクーリング式除湿機
Photo-1 Pre-cooling DehumidifierNo.55

JB 本四高速の活動

Activity of HSBE

赤外線サーモグラフィによる U リブ鋼床版ビード
貫通亀裂検出法の開発

Development of a crack detection method fororthotropic steel deck with trough rib using
infrared thermography

鋼床版は、コンクリート床版と比較し軽量かつ短期間で架設することができ、設計の自由度が高いという特徴があります。そのため、明石海峡大橋をはじめとした長大橋、架設の制約が多い都市高速などでは多く採用されている床版形式です。
近年、重交通路線を中心にいくつかのタイプの疲労亀裂が多数発見されています。亀裂は主に目視点検において塗膜割れや錆汁の発生を捉え、非破壊検査によって亀裂検出が行われますが近接するための足場設置など多くの労力を必要とします。
JB 本四高速では神戸大学との共同研究において、赤外線サーモグラフィを用いた手法によりビード貫通亀裂を検出する技術（特許取得済み）を開発しました。
原理(図－2)は、路面が日射を受け舗装、デッキプレー
ト、U リブと伝わる熱伝導が、亀裂部では微小な隙間により阻害され、温度ギャップが発生します。それを赤外線サーモグラフィにより検出する手法です。また、塗膜割れを伴わない亀裂でも遠隔から検出でき、更には足場を必要としないため、従来手法を凌ぐ高性能か
つ効率的な点検手法です。
本手法による疲労点検を 2015 年度から優先順位をつけ開始しました。また、効率的な赤外線撮影が可能な装置(写真－2)と自動亀裂検出アルゴリズムによる検出システムを開発し、2016 年から実橋での点検に適用しています。これらの開発は共同研究を実施している
神戸大学と JB グループ一体となって開発を行っています。

Orthotropic steel decks (OSD) are often adopted in longspan bridges like the Akashi-Kaikyo Bridge and urban
expressway bridges which often have restrictions in erection.
OSDs are lighter, can be erected in a shorter time, and are
more flexible in design than concrete decks.
Recently, many fatigue cracks of several types have beenfound in OSDs, mainly in the ones taking heavy traffic. In
general, to identify fatigue cracks, the first step is to findrusting and cracks in paint by visual inspection. After that
identification, the crack can be detected by non-destructive
testing, but a lot of work is necessary to access to the target
location such as setting scaffolding.
HSBE and Kobe University have developed thetechnology to detect weld-bead-penetrating cracks with
infrared thermography and acquired the patent for thattechnology. The principle (Fig. 2) is to detect a temperature
gap generated by the thermal insulation effect of the crack.
In the intact condition, the heat from the pavement isconducted to trough ribs through the deck plate. Thismethod is more sophisticated and efficient than existing
methods, and cracks without external anomalies can beremotely detected by this method without scaffolding.
Fatigue
inspection
using
this
methodfor
Honshu-Shikoku Bridges has started from bridges with highpriority. Equipment has also been developed for efficientmeasurement and crack detection using an automatic crack
detection algorithm, and this has been used for inspections
since 2016. This series of research and development projects
has been undertaken jointly by Kobe University and thegroup companies of HSBE.

温度プロファイル

T〔℃〕 温度プロファイル
Temperature profileaA

温度ギャップ
Temperature gap

Bb

x〔pixel〕

舗装
Pavement
U リブ断面Section of trough rib

デッキプレート
Deck plate

U リブ
Trough rib

亀裂
Crack

温度プロファイル範囲
Range of temperature profile
赤外線サーモグラフィ
Infrared thermography
健全部 Intact

図－2 亀裂検出の原理
Fig.2 Principle of crack detection

亀裂部 With crack

写真－2 開発装置での点検
Photo-2 Inspection with the developed equipment

No.55

国内プロジェクト

Project in Japan

上島架橋事業（岩城橋）について～岩城橋本体橋の建設工事着手～

Construction of Iwagi Bridge in Kamijima Link
Starts

上島地域は、愛媛県の弓削町（弓削島、佐島）、生名村（生名島）、岩城村（岩城島）、魚島村（魚島諸島）の 5 島 4 町村からなる地域で、これらの 4 町村が平成
16 年 10 月 1 日に合併し、上島町となりました。
上島架橋は、平成 8 年 4 月に認定された県道岩城弓削線（6.1km）において、岩城島・生名島・佐島・弓削
島の 4 島を岩城橋、生名橋、弓削大橋の 3 橋で結び、上島地域の一体化や定住促進、産業経済の活性化等を支援し、合併後の新しい町づくりに重要な役割を担うもので、このうち、弓削大橋(567m)を平成 8 年 3 月、
生名橋(515m)を平成 23 年 2 月 6 日に供用開始しました。
最後の 1 橋となる岩城橋については、23 年度から基礎調査に着手し、24 年度には「上島架橋技術検討委員会」において検討・審議を重ねながら橋梁形式や主構
造、ルートを決定した後、25 年度から離島架橋事業として本格的に事業化しており、33 年度内の完成を目指し、事業を推進しているところです。
このうち、海峡部を横断する岩城橋は、5 径間連続鋼・コンクリート混合斜張橋を採用しており、現地条
件や航路条件等から橋長を 735m、中央径間長を 475m、
桁下高さを 45.5m としています。
この結果、両側に設置する主塔の高さは 130m を超えており、完成すると国内第 2 位の高さの鉄筋コンクリート製主塔を有する斜張橋となります。
事業の進捗状況は、27 年度から着手した用地買収が概ね完了したことから、28 年 8 月に工事用道路等の関係工事に着手、また、岩城橋本体橋建設工事についても、標準型総合評価落札方式で入札を実施し、29 年 3月に県議会の承認を得て本契約を締結したところで、今年度の 7 月頃から本格的に岩城橋建設工事がスタートする予定です。
（愛媛県より情報提供して頂きました。）

The Kamijima Region includes Yuge Town (Yuge Islandand Sashima Island), Ikina Village (Ikina Island), Iwagi
Village (Iwagi Island), and Uoshima Village (UoshimaIslands), and these were merged to become Kamijima Town
on October 1, 2004.
The Kamijima Link, a portion of the prefectural road
Iwagi-Yuge route (6.1km) approved in April 1996, is thebridge construction project which connects four islands(Iwagi, Ikina, Sashima, and Yuge Islands) by three bridges(Iwagi, Ikina, and Yuge Bridges). The Link is expected topromote unification and settlement in the Kamijima Region,
and also expected to revitalize the region’s industry andeconomy. Two of the three bridges, the Yuge Bridge (567m)
and the Ikina Bridge (515m), opened in March 1996 andFebruary 2011, respectively.
The Iwagi Bridge is the last of the three bridges, andsurvey work started in 2011. The bridge type and alignment
were finalized based on the decision of the “Kamijima Link
Technical Committee” in 2012, and the project started in2013 with a target completion date in 2021.
The Iwagi Bridge is a composite cable-stayed bridgewith five continuous spans. Based on geological andnavigation conditions, a bridge length of 735m, center span
length of 475m, and navigation clearance of 45.5m were
determined. The height of the towers will exceed 130m andthey will be the second highest reinforced concrete towers of
all the cable-stayed bridges in Japan.
Preparatory works including access routes forconstruction started in August 2016, after finishing most of
the land acquisition which started in 2015. Contracts for theconstruction of the Bridge was awarded following approvalof the prefectural assembly in March 2017, and construction
is expected to start in July 2017.
(This information is provided by Ehime Prefecture.)橋
長 735000
中央径間長 475000

17000
10000

3500

5013

3500

192000

4000

PC 桁部

35100050000

鋼桁部

14x3000=42000

1920003000▽132.100

PC 桁部

900

900

93000

桁下高 45500

標準断面

斜材定着部

斜材定着部
9880

11000
7500

1150 600
1000

8000
1000

1000

2750

1.5%

1.50%

3000
133513

1050

5000

3350

500

3350

500

8200

865

750 650440

完成予想パース
Conceptional Drawing

PC 桁
PC Girder

図－3 岩城橋
Fig.3 Iwagi Bridge

5000

3635

3635
9000

鋼 桁
Steel Girder

865

30500

23000

35500

500
1400

13000

25000

500
350

4500

16000

4500

▽3.600DL=0.000

5000

岩城島

1050

▽39.100

2500

2500

1000

アスファルト舗装 t=75mm

1.50%

1.5%

940
2750

▽FH

アスファルト舗装 t=75mm

▽FH

250

生名島

940

600 1150
2750

2750

410

37000

標準断面

▽79.100

5000

5 径間連続鋼・コンクリート混合斜張橋
Composite cable-stayed bridge with five continuous spans

主塔高 132549（岩城島側）

4000

生名島

岩城島

DL=0.000▽-1.400

主塔（3P）
Main Tower (3P)

No.55

海外プロジェクト

Overseas Project

第一・第二ボスポラス橋補修工事竣工

Completion of First and Second Bosphorus
Bridge Rehabilitation ProjectNo.60（平成 27 年 4 月号）で紹介の、第一・第二ボ
スポラス橋補修工事が竣工しました。第一ボスポラス
橋ではハンガーケーブルを下記の手順で「斜めハンガーケーブル」から「鉛直ハンガーケーブル」へ取替えました。
1)ケーブルバンド、ガセットプレート取付
2)鉛直ハンガーケーブル取付・張力導入
3)斜めハンガーケーブル撤去
4)鉛直ハンガーケーブル張力調整
このうち手順 2)と手順 4)について詳述します。
手順 2)鉛直ハンガーケーブル取付・張力導入
全ての鉛直ハンガーケーブルを取付けた後、支間中
央から主塔側に向かって対称に張力を導入していきま
した（図－4 参照）。鉛直ハンガーケーブル下端には張力調整機構を設置しています（写真－3 参照）。斜めハ
ンガーケーブルが撤去可能となる張力を解析で求め、それを導入張力としています。1 格点あたり 4 台の連動
ジャッキを使用し、8 格点同時(計 32 台のジャッキ)に張力を導入していきました（全 120 格点を 15 ステップ
で張力を導入しました）。
手順 4)鉛直ハンガーケーブル張力調整
斜めハンガーケーブル撤去後、鉛直ハンガーケーブ
ル張力をジャッキで確認し、許容値（±5％）を超える
箇所の張力調整を行いました。必要調整量は、張力調整を行うハンガーケーブルに近接のハンガーケーブル
張力への影響を、あらかじめ作成した非線形解析による張力調整用影響マトリックスに基づき、算出しています。さらに張力調整後には、その両隣のハンガーケーブル張力を再計測し、それらが許容値以内に収まっていることを確認しています。
（㈱IHI インフラシステムより情報を提供して頂きました。
）

図－4 張力導入ステップ
Fig.4 Hanger tensioning sequence

The First and Second Bosphorus Bridge Rehabilitation
Project, which was introduced in Newsletter No. 60 (April,2015), has been completed. On the First Bosphorus Bridge,
all diagonal hanger cables have been replaced with verticalhanger cables in the following 4 steps;
1) Installation of cable bands and gusset plates2) Installation and tensioning of vertical hanger cables
3) Removal of diagonal hanger cables
4) Tension adjustment of vertical hanger cables
Step 2 and step 4 are detailed below.
Step 2: Installation and tensioning of vertical hanger
cablesAfter installation of all vertical hanger cables, tensioning
started from the center of the main span and continued
towards both towers (See Fig.4). Jacking equipment wasplaced at the bottom end of the vertical hanger cables (SeePhoto-3). Vertical hanger tensions were calculated so thatthe diagonal hanger cables could be removed. Foursynchronized jacks were placed at each point, and eight
points were tensioned simultaneously by 32 jacks (15tensioning cycles for total 120 points).
Step 4: Tension adjustment of vertical hanger cables
After the removal of diagonal hanger cables, tensions invertical hanger cables were measured by jack, and thosewith variances beyond allowance (±5%) were adjusted.
Tension adjustments were calculated based on an adjustment
impact matrix established by prior non-linear analysis,taking account of the impact on neighboring hanger cables
when a tension of a particular vertical hanger cable waschanged. After each adjustment, tensions of neighboring
hanger cables were re-measured to ensure that they were
within allowance.
(The information was provided by IHI Infrastructure
Systems Co., Ltd.)

写真－3 張力導入設備
Photo-3 Jacking equipment

No.55

海外プロジェクト

Overseas Project

マキノ橋の維持管理

Maintenance of the Mackinac Bridge

マキノ橋はミシガン湖のアッパー半島とロウアー半島の間のマキノ海峡に架かっています。1957 年に供用開始し、現在世界で 19 番目に長い支間長を持つ吊橋です。橋の中央支間長は 3,800 フィート（1,158m）で、ア
メリカで 3 番目に長い支間長を持つ吊橋です。マキノ
橋を管理するマキノ橋公団（MBA）での技術的トピッ
クスを 2 点紹介します。
・ケーブル開放調査
MBA では 1996 年より、ベントサドル、アンカレイ
ジ、塔頂サドルにおけるケーブルだけでなく、ケーブ
ル一般部 19 カ所において調査を行ってきました。マキノ橋では準備工、ラッピングの開放、くさび打設、再ラッピングおよび塗装については自社職員が行い、作業の管理や調査結果の記録については技術調査会社に外注しています。40 フィート（約 12m）区間ごとに調査を行いますが、準備工、調査、機材の撤去までに約 4週間かかります。調査により、ケーブルは全般的に健全であり、腐食はごく僅かであることがわかりました。
どの開放箇所でも、素線の破断は見つかりませんでした。MBA では、他のケーブル箇所と併せて、2021 年までこの調査を続ける予定です。
・床版グレーチングの交換
マキノ橋の中央 2 車線は鋼製グレーチングです。グ
レーチングは塗装された鋼部材であり、維持管理するのが難しいです。毎年行われる定期点検の一部として、グレーチングの一部を亜鉛メッキされた、新しいグレーチングに交換します。毎年の点検結果に基づき、何カ所かでの交換が予定されています。作業は MBA 職員
により、自社設備を用いて実施されます。2000 年以降
750 パネル中 120 パネル以上が交換されました。これにより、床版の耐用年数は延び、床版交換計画を後送りすることが可能となります。
（MBA より情報を提供して頂きました。）

The Mackinac Bridge spans the Straits of Mackinac toconnect the Upper and Lower Peninsulas of the U.S. State ofMichigan. Opened in 1957, the Mackinac Bridge is theworld's 19th longest suspension span. The length of thebridge's main span is 3,800 feet (1,158 m), which makes it
the third-longest suspension span in the United States.
Technical information on two topics of the Mackinac Bridge
is described below.
- In Depth Cable Inspection
Beginning in 1996, the Mackinac Bridge Authority(MBA) has inspected 19 different locations on their cable,
as well as inspected the cables within each cable bent saddle,
anchor piers and at several tower saddle locations. MBA
employees perform the rigging, unwrapping, wedging,rewrapping and painting for the project and hire anengineering inspection firm to direct the work and document
the findings. Each 40 foot section takes approximately fourweeks from initial rigging through the inspection to the finalde-rigging. The inspections found the cable wires to be ingenerally good condition with only minor corrosion noted.
No broken wires were detected in any of the sections opened.
The MBA plans to continue this program with more cableinspections scheduled for 2021.
- Deck Grating Replacement
The center two lanes of the Mackinac Bridge deck areopen steel grating. The grating is made of painted steel thatis very hard to maintain. As part of an annual routine
maintenance program, sections of grating are replaced withnew galvanized grating. The grating sections are inspectedeach year and several sections are scheduled for replacement.
The work is accomplished by MBA employees using
equipment owned by the MBA. Since 2000, over 120 panelsout of the 750 total panels have been replaced. This isextending the deck life and allowing the bridge authority todelay its planned deck replacement project well into the
future.
(This information is provided by MBA)

写真－4 橋梁全景
Photo-4 The Mackinac Bridge

写真－5 再ラッピング
Photo-5 Rewrapping the cable after inspection

写真－6 床版交換
Photo-6 Installation of the galvanized deck section

No.55

国際会議

International Conference

韓国新空港道路株式会社との技術交流

Technical Exchange with NAH, Korea

2017 年 2 月 2 日～3 日、韓国の新空港高速道路株式
会社と、ケーブル送気乾燥システムの現状について、技術交流する機会を得ました。
新空港高速道路株式会社は 1995 年 12 月に設立され、ソウル近郊と仁川国際空港を結ぶ 38.2km の仁川国際空
港高速道路の管理運営を行っています。本道路は、韓国で初めて民間資金によって建設されたもので、2000
年 12 月に供用を開始しました。仁川国際空港へのアクセス道路は本道路の他に、仁川大橋を通るルートがあります。同社が管理する高速道路は、空港利用交通量の約 63%を分担しています。現在の交通量は約 7 万 7
千台／日、乗用車の料金は 6,600 ウォン（約 660 円）です。
仁川国際空港高速道路には、永宗大橋と呼ばれる橋
長 4,420m の橋梁があります。この橋梁の一部は、世界初の三次元形状の主ケーブルを有する自碇式の吊橋（中央支間長 300m）です。永宗大橋は、ダブルデッキ構造であり、上段には 6 車線の道路、下段には 4 車線の道路と 2 軌道の鉄道が供用しています。
この吊橋の主ケーブルの防食対策として、本四高速が世界に先駆けて開発したケーブル送気乾燥システムが導入されています。本システムは、両主塔の水平材の中に設置されています。主ケーブル内の相対湿度を40%未満とすることを目標として、供用以降、稼働を続けています。これまでのところ、同システムは良好に稼働し、防食対策として効率的・効果的な手法であると高く評価されています。定期的な点検の結果、ケー
ブル素線の腐食は確認されていません。主ケーブル内の温度や相対湿度はリアルタイムで同社本社内の計測室にて監視されています。稼働開始から約 17 年が経過するので、システムの性能が低下する前に、更新を検討し、取替えを実施したいと考えられています。

写真－7 永宗大橋
Photo-7 Yeongjong Grand Bridge

A technical exchange on dehumidification systems formain cables was held with New Airport HIWAY Co., Ltd.
(NAH), on February 2 to 3, 2017, in Korea.
NAH was established in December, 1995, and thecompany operates the 38.2 km long expressway between
Seoul and Incheon International Airport. The expressway
was constructed under a private finance initiative - the firsttime in Korea - and was opened to traffic in December, 2000.
Another route to the Airport passes over the Incheon Grand
Bridge. About 63 % of traffic to the Airport has used theexpressway operated by NAH. The daily traffic volume on
the expressway is presently about 77,000 vehicles, and thetoll fare is 6,600 KRW (about 6 USD) for a passenger car.
A long span bridge - the Yeongjong Grand Bridge - witha total length of 4,420 m is located on the expressway, theBridge is the world's longest self-anchored suspension
bridge with 3-dimensional cables, and a central span lengthof 300 m. It has a double deck structure which consists ofboth a six-lane highway on the upper deck and a four-lane
highway and two rail tracks on the lower deck.
A dehumidification system – first developed by HSBE was installed for corrosion protection of the main cables of
the Bridge. The system was installed in the horizontal
members of both of the towers, and a target relative
humidity of less than 40% is achieved. Temperature andrelative humidity have been monitored on a real-time basis
in NAH’s head office. The system has been stably operated
and is considered to be an efficient and effective
anti-corrosion measure for the main cables, with regularinspections revealing no corroded wires. It is now 17 years
since installation and NAH is in the process of making
renewal plans for the system and will then start replacement
works.

写真－8 送気乾燥システム
Photo-8 Dehumidification Plant

写真－9 技術交流
Photo-9 Technical Exchange