常設足場の開発

クリモト技報 No.73（2024 年 1 月）

常設足場の開発
Development of Permanent Scaffolding
築田幸祐 ＊

竹田誠＊

Kousuke Tsukuda

Makoto Takeda

近年、橋梁等の道路構造物の老朽化が問題となっており、維持管理の重要性が高まっている。そのなかで、国土交通省は長さ 2 m 以上の道路橋について、5 年に 1 回の頻度で近接目視点検を義務化する省令を 2014 年 7 月に施行した。それにより、点検用設備の設置に対するニーズが高まっている。点検用設備としては、検査路が一般的であるが、メンテナンスを実施する際は、新たに足場を設置する必要がある。特に、跨線部（鉄道）や重交通交差道路上においては、道路工事に多大な時間と労力を要す上、足場の設置が容易ではない場合もあり、点検とメンテナンスの容易性を確保するため、常設足場が設置される。そこで、軽量かつ耐食性に優れる FRP パネル（中空断面形状）を用いた常設足場を開発した。
開発にあたり、中空部材の端部固定方法について評価した。また、長期的な安全性を評価するため、中空部材を用いて静荷重を負荷したクリープ試験を実施した。本報では、中空部材の端部固定方法を評価した結果および試験期間が 1 年 6 ヶ月のデータを基に、50 年後のクリープ特性を評価した結果を報告する。
Recently, the aging of road structures, such as bridges, has become a problem, and the importance of maintenance isincreasing. Under such circumstances, an ordinance from the Ministry of Land, Infrastructure and Transport that took effectin July 2014 mandates close visual inspections once every five years for road bridges longer than two meters in length.
Accordingly, there are growing needs for the installation of inspection facilities. As an inspection facility, inspection passage
is common, however, when maintenance of bridges, scaffolding needs to be installed. Especially, on overpasses (railroads)
and crossroads with heavy traffic, road construction requires a great deal of time and effort, and in some cases it is not easy
to install scaffolding, so permanent scaffolding is installed to ensure ease of inspection and maintenance. Therefore, wedeveloped “permanent scaffolding (hollow cross-section)” using FRP scaffolding panels that is light and has excellent anticorrosion properties. During development, we evaluated the method of fixing the ends of hollow members. In addition, toevaluate long-term safety, a creep test was conducted using a hollow member under static load. In this paper, we reportresults of evaluating the method of fixing the ends of hollow members and results of evaluating the creep characteristics after
50 years based on the data obtained during the test period of 1 year and 6 months.

1

軽量かつ耐食性に優れる FRP パネルを用いた常設足場

はじめにを開発した。

近年、橋梁等の道路構造物の老朽化（図 1）が問題となっており、補修や補強などを効率的に実施することで、事故リスクの低減および施設の長寿命化を図る取り組みが進められている。2014 年 7 月に施行された「道路法施行規則の一部を改正する省令」において、長さ 2 m以上の橋梁（約 70 万橋）は、国が定める統一的な基準により、5 年に 1 回の頻度で、近接目視により点検を行うことを基本とすることが規定された。それにより、点検用設備の設置に対するニーズが高まっている。
点検用設備としては、検査路が一般的であるが、メンテナンスを実施する際は、新たに足場を設置する必要がある。特に、跨線部（鉄道）や重交通交差道路上においては、道路工事に多大な時間と労力を要す上、足場の設置が容易ではない場合もあり、点検とメンテナンスの容

2

常設足場の設計条件

常設足場に関する規格はないため、社内基準として下記の設計条件を定めている。
なお、FRP 製検査路の規格（NEXCO 設計要領 2））は3.5 kN/㎡載荷時の発生たわみが L/100 以下、部材応力度の照査に使用する安全率は 3 となっており、これより厳しい設計条件とした。
・群衆荷重（3.5 kN/㎡）載荷時の発生たわみが L/400以下（L：支持スパン）・群 衆荷重（3.5 kN/㎡）載荷時の発生曲げ応力が破壊応力に対して安全率 6 以上易性を確保するため、常設足場が設置される。そこで、＊化成品事業部

技術開発部

技術開発課

技術開発グループ
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論文・報告常設足場の開発図１

3

橋梁の現状（2013年時点） 1）

4

常設足場の成形方法

FRP パネルは、長さ方向の剛性が求められることから、引抜成形法を適用した。

常設足場の断面形状

2 項に示した設計条件を満足する形状として中空形状を採用しており（図 3 および図 4）、支持スパンにより引抜成形法は、図 2 に示す通り、ガラス基材に熱硬化使い分ける。これらの断面形状について、式（1）～（4）

性樹脂を含浸させ、金型内で加熱硬化し、硬化した成形を用いて強度計算を行った。計算条件を表 1 に、結果を品を引取り装置にて引き抜くことで、同一断面の成形品表 2 に示す。

を連続的に成形する方法である。金型の形状によってさまざまな断面形状に対応可能なため、断面設計の自由度が高い。また、連続成形であるため材料歩留まりが良く、生産性の高い成形方法である。

W=pB wa .......... 式（1）M=

WL4 ............
式（2）
8

σ=
δ=

M
Z

5WL4384EI............ 式（3）............式（4）

ガラス基材

金型
樹脂含浸槽切断機

式（5）

PL3 …
EI=
48δ

式（6）

図3

断面形状①（支持スパン2.6 m仕様）

図4

断面形状②（支持スパン3 m仕様）

引取り装置

成形品

図2

41

PL3 …
δ=48EI

引抜成形法概要図

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クリモト技報 No.73（2024 年 1 月）

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端部固定方法評価試験

FRP パネルの施工は端部をボルトにて固定する方法をクリープ試験

FRP パネルの安全性確認として、クリープ試験を 2021

検討しているが、端部は集中荷重が作用するとたわみや年度下期から実施している。試験は現在も継続しており、すく、弱部となるため、端部固定方法について評価した。

本報では試験開始から 1 年 6 ヶ月までの結果を報告する3）。

5.1

6.1

固定方法の種類

試験体概要

固定方法の種類を図 5 に、各固定方法の概要を表 3 に試験体断面形状を図 8 に示す。FRP パネルは断面性示す。試験体は中空部材とし、固定部の補強効果が期待能の高い中空形状（図 3 および図 4）を検討していたできる固定方法 C とその他の固定方法を比較した。

が、妥当性を確認するため、本試験では FRP パネルよ5.2

り断面二次モーメントが小さい中空部材（I：0.735 ×

評価方法10-5 m4）を用いた。

試験概要図を図 6 に示す。試験体を架台にボルトで固定し、試験体固定部に集中荷重を載荷した。このとき、試験体の破壊荷重を測定した。

5.3

試験結果

試験結果を図 7 に示す。荷重が最初に低下した時点を破壊とした。固定方法 C を用いた試験体の破壊荷重は、固定方法 A および B を用いた試験体と比較し、3 倍以上の数値であった。このことから、固定方法 C は固定部の補強に対して効果的であることを確認した。
表1

固定方法A

図5

固定方法C

固定方法の種類

計算条件
断面形状項目①②

p ：群衆荷重（kN/m2）
3.5
B ：FRP パネルの有効幅（m）
0.615
wa：死荷重（kN/m）
0.119
0.128
W ：等分布荷重（kN/m）
2.271
2.280
L ：支持スパン（m）
2.63
M ：曲げモーメント（kN・m）
1.919
2.565
E ：曲げ弾性率（GPa）
20.0
I ：断面二次モーメント（m4） 1.067 × 10-5 1.640 × 10-5
Z ：断面係数（m3）2.205 × 10-4 2.801 × 10-4

図645,121

40,000断面形状項目δ ：発生たわみ（mm）
δL/400：許容たわみ（mm）
σ ：発生曲げ応力（MPa）
σa ：許容曲げ応力※ 1（MPa）

試験概要図

50,000

計算結果
①②6.3

7.3

6.5

7.5

8.7

9.2

判定

13.3〇

※ 1 FRP 中空板（既存製品）の曲げ強度：80 MPa に対して、安全率 6 とした。

荷重（N）

表2表3

固定方法B

固定方法A
固定方法B

30,000

固定方法C

20,00012,58013,096

10,00000510変位（mm）

図7

試験結果

1520

各固定方法の概要

固定方法 A

ボルトおよびナットにて固定する。

固定方法 B

試験体中空部に板状の固定金具を挿入し、ボルトおよびナットにて固定する。

固定方法 C

試験体中空部の高さと同一の高さを持つ固定金具（内側にナット溶接）を試験体中空部に挿入し、ボルトにて固定する。

図8

試験体断面形状クリモト技報 No.73（2024 年 1 月）

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論文・報告常設足場の開発

６.2 試験方法

６.3 試験結果

試験概要図を図 9 に、試験条件を表 4 に、測定項目をたわみおよびひずみの測定結果を図 11 に示す。

表 5 に示す。支持スパンは既設の常設足場を調査した結たわみについて、一般的に、たわみは時間経過に伴い果から、最大の 3,100 mm とした。試験体の固定は 5 項増加するが、本試験においてはバラつきが生じており、に示した固定方法 C を用いて支持架台にボルトで固定

これは、屋外にて実施しているため、試験体温度が変化した。試験体の固定状況を図 10 に示す。初期たわみはすることによる熱伸縮の影響であると考える。

FRP 製検査路の実績から以下のように設定した。FRP

ひずみについて、「JIS K 7164

プラスチック－引張製検査路は支持スパン 6,000 mm が主流であり、作業員特性の試験方法－」に準拠し、本試験体から切り出した（90 kg/ 人）を 4 名と仮定すると、FRP 製検査路の中央試験片を用いて引張試験を実施した結果、破壊ひずみは下部に発生するたわみは L/600 となることから、本試13,000 × 10-6 であった。1 年 6 ヶ月（13,440 h）経過時

験は初期たわみ L/600 を狙い目として試験体中央にコ点におけるひずみは 408 × 10-6 と、破壊ひずみに対しンクリート平板（寸法：300 × 300 × 60 mm）を用いておよそ 1/32 の数値であり、非常に小さな範囲で推移て載荷した。なお、本試験は施工現場を想定し、屋外にしていることを確認した。て実施した。

6.4
表4

50 年後におけるたわみの予測結果を図12 に、本試験4WL
8試験条件

試験環境

屋外

試験体長さ（mm）

3,220............ 式（2）体のクリープ係数算出結果を表6 に示す。たわみにつM=

W=pB wa ..........
式（1） K 7020 ガラス強化熱硬化性プラスチック
いては「JISM ............
（GRP）管および継手－回帰分析法およびその使用」に
WL4 ............
式（3）
式（2） σ= Z
M=記載されている「方法A －相関分析法」を用いて回帰8支持スパン（mm）

3,100

初期たわみ（mm）

5.344（≒ L/580）

載荷荷重（kg）

192

表５50 年後におけるたわみ予測およびクリープ係数
W=pB wa .......... 式（1）

Mσ=Z

測定項目

δ=5WL4

分析を行い、50 年後のたわみを算出した。クリープ係
45WL
数については図............式（4）............
式（3） δ= 12、式（5）および式（6）を用いて初384EI期および 50 年後における曲げ剛性の比率から算出した。
曲げ剛性の算出に用いる P および L は、同一の試験体............式（4）であるため同一値となることから、δ0 とδ50 の比率が項目

内容

たわみ

ロッド形マイクロメータにて試験体中央下部を測定する。

クリープ係数となる。なお、δ0 は載荷時の数値を用いた。

ひずみ試験体中央下部にひずみゲージを貼付け、試験体の長手方向に発生する引張ひずみを測定する。

たわみに対する増加量は 0.534 mm であった。

384EI50 年後におけるたわみは 5.878 mm と予測され、初期

PL3 …
48EI

式（5）

PL3 …
EI=
48δ

式（6）

δ=
PL3 …
δ=48EI

式（5）

EI=

PL3 …
48δ

ここに、 δ ：たわみ（mm）

P ：荷重（N）
L ：支持スパン（mm）
E ：曲げ弾性係数（GPa）
I ：断面二次モーメント（mm4）
試験概要図

8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.00.00.1

800
600
400200たわみ
110210ひずみ
310104 105

経過時間（hr）
図1043

試験体固定状況

クリモト技報 No.73（2024 年 1 月）

図11

たわみおよびひずみの測定結果

0

ひずみ（×10-6）

たわみ（mm）

図9式（6）

クリモト技報 No.73（2024 年 1 月）

参考文献：
8
たわみ（mm）

1）国土交通省：道路構造物の現状（橋梁）δ50=5.878 mm

7

http://www.mlit.go.jp/road/sisaku/yobohozen/

6yobo1_1.pdf（2023.6.21 閲覧）52）東日本高速道路株式会社、中日本高速道路株式会社、

4

y=0.0076x+0.7263

3※ｙ：たわみの常用対数x ：経過時間の常用対数

210

西日本高速道路株式会社：設計要領、第二集 橋梁建設編（平成 28 年 8 月）、pp.6-1003）築 田幸祐 ,“FRP 製中空部材のクリープ特性評価”

50年後（438,000時間）
0.1

110102103

104105106

経過時間（hr）

図12
表6δ0（mm）
5.344（≒ L/580）

7

50年後のたわみ予測結果

会概要集

口頭Ⅰ-9

執筆者：
築田幸祐

クリープ係数算出結果
δ50（mm）
5.878（≒ L/527）

土木学会関西支部 2023 年度関西土木工学交流発表

クリープ係数1.100

まとめ

常設足場を開発するにあたり、中空部材の端部固定方法および試験期間が 1 年 6 ヶ月のデータを基に、50 年

2020 年入社
FRP 関連の開発に従事

竹田誠

1999 年入社
FRP 関連の開発に従事

後のクリープ特性を評価した。
固定方法については、中空部材の固定部に集中荷重を載荷して評価した結果、中空部材の高さと同一の高さを持つ固定金具（内側にナット溶接）を中空部に挿入し、ボルトにて固定する方法が、固定部の補強に対して効果的であることを確認した。
長期的な安全性については、中空部材に静荷重を負荷したクリープ試験を 1 年 6 ヶ月実施した結果、試験体中央下部におけるひずみは 408 × 10-6 と破壊ひずみに対しておよそ 1/32 の数値であり、非常に小さな範囲で推移していることを確認した。また、たわみの測定結果を基に、50 年後におけるたわみを予測した結果、たわみの増加量は 0.534 mm と大きな変化は見られなかった。
このことから、中空部材は長期にわたり安全に使用できると考える。
本固定方法を用いた FRP パネルを常設足場として上市し、道路構造物の老朽化対策に貢献したい。

クリモト技報 No.73（2024 年 1 月）

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