新潟県内の飛来塩分に与える風向・風速および橋梁周辺環境に関する研究
建設構造研究室 松岡 寛和
指導教官 岩崎 英治
長井 正嗣
1.はじめに近年，ライフサイクルコスト(LCC)の低減が重要課題となっている．こうした中で，耐候性鋼材

S地点は無塗装で使用できるため，LCC 低減の観点におU地点

H地点

いて魅力的な鋼材であるといえる．耐候性鋼材は鋼材表面に安定化さびと呼ばれるさび層を形成G地点することで，腐食作用を抑制する働きをもつ．こ

A地点の安定化さびの形成には飛来塩分量の影響が大きく，耐候性鋼材の使用には飛来塩分量を測定し，K地点

離岸距離 20km

20.05mdd（mg/dm /day）以内であれば耐候性鋼材を使用してよいとされている．しかし，飛来塩分量

図‐1 飛来塩分量調査地点(2002〜2003 年)は年間を通じて変化するため，測定には多大な労力と時間が必要になる．そのため，離岸距離が十分な地域では調査を省略してよいとされ，北陸以N地点

北の日本海沿岸部では離岸距離 20km 以上となっ

O地点
U地点
E地点
M地点ており，新潟県内では，ほとんどの平野部が調査対象地域となる．これが耐候性鋼橋梁建設の大きな障害となっているため，飛来塩分量の予測を行うことは重要であり，飛来塩分に与える影響の大G地点

きい風，地形との関係を明らかにすることは有用であると考える．
2.目的離岸距離 20km

図‐2 飛来塩分量調査地点(2003〜2004 年)

本研究では風向・風速が飛来塩分に与える影響，また橋梁周辺環境の違いによる風の流れについそのため，測定には捕集容量の多い土研式タンて明らかにし，今後の飛来塩分量予測手法の発展ク法を採用した．の一助とするものである．

本研究では，2002 年 8 月からの 1 年間と 2003 年
9 月からの 1 年間の計 2 年間，飛来塩分量調査を3.飛来塩分量調査行った．調査地点は，図‐1，2 に示す各 6 地点で飛来塩分の捕集方法には幾つか方法があるが，ある．このうち，G，U 地点は 2 年間を通じて調本研究では離岸距離が 20km 以内の地点が多く，査を行った地点である．表‐1 に飛来塩分量の調飛来塩分量の多い地域であることが予想される．

査結果を示す．

表‐1 飛来塩分量調査結果
2002〜2003 年

2003〜2004 年

調査地点 離岸距離 飛来塩分量
S地点
8km0.224mdd
K地点
10km
0.148mdd
H地点
15km
0.249mdd
G地点
15km
0.045mdd
U地点
17km
0.144mdd
A地点
18km
0.057mdd

調査地点 離岸距離 飛来塩分量
N地点
12km
0.310mdd
O地点
13km
0.195mdd
G地点
15km
0.057mdd
U地点
17km
0.166mdd
M地点
27km
0.035mdd
E地点
29km
0.090mdd(mdd)
0.300.25

予測値
観測値

0.20
0.150.100.05
0.00

03/09 03/11 04/01 04/03 04/05 04/07

(mdd)
0.70
0.60
予測値
0.50
観測値
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
03/09 03/11 04/01 04/03 04/05 04/07

O 地点

U 地点
図‐3 飛来塩分量予測結果

離岸距離がほぼ同じである H，G 地点では飛来塩分量が大きく異なっている．これは，飛来塩分量は離岸距離で決まるのではなく，風向・風速や地形の影響も大きいということを示唆していると思われる．また，離岸距離 20km 以上であればて式（1）を提案している．

Sjs ijin ij(c i n ij )

（1）

k2)

（2）

i

(m ijkk

飛来塩分量調査を省略してよいとされているが，ここで，i：風向を表す添え字(1〜16)，j：観測

離岸距離 29km の E 地点では 0.090mdd と，許容値期間を表す添え字(1〜12)，k：風速(m/s)，Sj：飛である 0.05mdd を超えている．E 地点は北西方向

来塩分量，sij：風向に対する飛来塩分量，ci：各風に平野が広がっているため，海からの風が直接吹

向成分の飛来塩分への寄与率，nij：風の成分，mijk：き付ける環境にある．そのため，このような結果風の観測回数である．また，飛来塩分量は風速のになったと考えられる．これより，離岸距離が2 乗に比例するというウェーバー則が成り立つと20km 以上の地域でも地形によっては飛来塩分量仮定し，風の成分は式（2）としている．大久保

0.05mdd 以上になる地域があると考えられる．の研究 1)では飛来塩分と風とを結びつける寄与率が求められている．そこで，この寄与率を用いて4.飛来塩分量予測

翌年の飛来塩分量を推定し，この予測式の妥当性

飛来塩分量調査地点付近のアメダス観測点でを検証する．図‐3 に飛来塩分量の予測結果を示の風向・風速データを対象に飛来塩分の推定を行す．図‐3 より，どちらの地点においても，冬季

1)う．飛来塩分の推定には大久保の研究 で提案さに飛来塩分量が増加し，春になると飛来塩分量がれた手法を用いる．大久保の研究では予測式とし減少する傾向をとらえることができた．U 地点の2003 年 11 月の急激な飛来塩分量の増加には風向・風速以外の何らかの要因があると考えられるv

1 ( m/s )ρが，予測値と観測値の誤差は小さく，飛来塩分量

1 .2 ( kg/m 3 )18 10 3 (m2/s)の予測は概ね成功したといえる．
5.橋梁周辺環境の影響
本研究では有限要素法を用いて桁周辺の風の流れをシミュレーションすることで，橋梁周辺環図‐4 解析領域

境の違いによる風の流れについて検討する．解析
モデルは図‐4 のような 2 次元空間上に桁を設置したものである．桁をモデル化するにあたり，桁は床版に比べて極めて薄いため，厚みを持たない線要素としている．境界条件は，解析領域の右端の境界で自由流出とし，左端の境界から風を発生させる．この風を一様な分布にすると，風に乱れが生じる場合がある．そのため，風は一様な分布ではなく，式(3)に示す関数の形状とした．

ya

1 exp( b(1 x))
1 exp( b)（3）

図‐5 分布形状

ここで， a ：最大風速(m/s)， b ：関数形状を決めるパラメータ(=1)である．x は図‐5 に示す x 座

表‐2 解析ケース

標(0〜1)である．
解析ケースは表‐2 に示す 7 ケースで，2 主桁モデル，3 主桁モデルについて解析を行う．結果の一例として，CASE‐1，6，7 の 3 主桁モデルにおける解析結果を図‐7〜10 に示す．
これらの図より， CASE‐7 の曲線の傾向が大きく異なっている．これは桁を傾けたことにより，○ CASE-1
CASE-2
CASE-3
CASE-4CASE-5○ CASE-6○ CASE-7

桁高1.0m1.5m
2.0m
1.0m
1.0m
1.0m
1.0m

桁下空間
2.0m
2.0m
2.0m
1.0m
3.0m
2.0m
2.0m

角度0゜0゜0゜0゜0゜
10゜-10゜※角度は水平方向からの角度で，時計回りを正としている．

風下側の桁(桁‐2，3)に直接的に風が当たるためと思われる．CASE‐1 と CASE‐6 を比較すると，3 主桁モデルの桁‐1，桁‐2A では曲線のピークがずれる以外に大きな差は見られない．しかし，

桁-1

桁-2

桁‐2B，桁‐3 を見ると CASE‐6 の速度は CASE‐1 に比べ小さくなっている．桁‐2 と桁‐3 の間の空間では桁‐3 の手前で桁と平行な流れが起きA面ているため，桁‐3 に吹き付ける風は非常に弱いものになったと考えられる．

桁-1

B面

桁-2

桁-3

図‐6 速度分布表示断面

6.結論1.00

本研究で得られた知見を以下に示す．
り飛来塩分量は変化し，離岸距離 20km を越桁高(m)・ 飛来塩分量調査の結果，観測点，観測年によCASE-1
CASE-6
CASE-70.80
0.600.40

えている地点でも 0.05mdd 以上の飛来塩分量0.20が計測された．これには，地形や風向・風速0.000.0000.002の影響が大きいと考える．
・ アメダス観測点での風の傾向を調査した結果，

0.004
速度(m/sec)

0.0060.008

図‐7 桁周辺の速度(桁‐1)

地域によって風の傾向は様々であり，1 ヶ月1.00確認できたが，1 年間の風の傾向は観測年に0.80よって変わらず，卓越風の方向は観測点によ0.60って決まっていることがわかった．

桁高(m)

間の風の傾向は観測年により変化することがCASE-1
CASE-6
CASE-70.400.20・ アメダス風向・風速データを用いて飛来塩分0.000.000

量の予測を行った結果，観測値との誤差は小0.005

0.010

さく，良好な結果であった．これより，本予
測手法は妥当な方法であるといえる．

0.015 0.020
速度(m/sec)

0.025

0.030

0.035

図‐8 桁周辺の速度(桁‐2A)・ 桁周辺の風をシミュレーションした結果，桁1.00は様々に変化することがわかった．

0.80

参考文献
1)

桁高(m)

高，桁下空間，風向の変化によって風の流れ

CASE-1
CASE-6
CASE-70.60
0.40

大久保雄介：新潟県内の飛来塩分と風速・風0.20

向の関係に関する研究，長岡技術科学大学修

0.00
0.000

0.005

士論文，2004

0.010
速度(m/sec)

0.015

0.020

図‐9 桁周辺の速度(桁‐2B)

3)4)

高橋拓也：新潟県内の耐候性鋼橋梁に及ぼす飛来塩分の影響に関する研究，長岡技術科学

1.00

大学修士論文，2004

0.80

宇多高明，他：海岸からの飛来塩分量の計算

桁高(m)2)

CASE-1
CASE-6
CASE-70.60
0.40

モ デ ル ， 海 岸 工 学 論 文 集 ， 第 39 巻 ，

0.20

pp.1036-1040，1992

0.000.000

笠原隆祐：移流沈降領域における飛来塩分量と風速の関係，長岡工業高等専門学校専攻科
特別研究論文集，2002

0.005

0.010
0.015
速度(m/sec)

0.020

図‐10 桁周辺の速度(桁‐3)0.025