ＳＷ橋の技術概要

　材料の強さには、表１にみられるように、「比強度」という概念がある。「比強度」とは、強度(kgf/cm² )を比重で割った値で、この値が大きいのは「軽くて強い材料」であり、この値が小さいのは「重くてもろい材料」である。この表１によれば、木材は非常に「軽くて強く」、コンクリートは非常に「重くてもろい」のである。例えば、プロ野球で使っているバットは木製でコンクリート製ではない。

重くてもろいコンクリートで橋を作る場合には、コンクリートの中に大量の鉄筋を埋め込んで補強しなければならない。そこで、軽くて強い木材の中に鉄筋や鋼材を埋め込んで橋を作れば、コンクリート橋よりも軽くて強い優れた橋を作ることができる。この橋をＳＷ橋といい、Steel stiffened Wooden bridgeであり、木材を鋼材で補強したハイブリッド橋である。　

　表１

材料	比重	強度　 (kgf/cm2)	比強度(kgf/cm2)
杉	0.35	引張強度　 900 圧縮強度　 350	2570 　　　　 1000
鋼鉄	7.85	引張強度 5000	641
コンクリート	2.40	引張強度　　 31 圧縮強度　 400	13 　　　　　 167

　

　ＳＷ橋は、図１と図２に示すように、ＳＷスラブ橋とＳＷ桁橋の２形式に分類できる。ＳＷスラブ橋は、図１に示すように、国産の杉やカラマツの間伐材の角材を１層あるいは２層に接着して木スラブ(木床版)を作り、その上下を、鉛直リブ鋼板のついた上鋼板および下鋼板によって、サンドイッチのように挟んで接着した「鋼材で補強した木スラブ橋」である。ＳＷ桁橋は、図２に示すように、木材あるいは木集成材で作った木主桁の下フランジ部にリブつき下鋼板を接着挿入し、上フランジ部に縦リブつき鋼床版を接着連結した「鋼材で補強した木桁橋」である。木スラブあるいは木主桁の上下を鋼材で、サンドイッチのように挟んで補強すれば、従来の木材だけの木スラブ橋あるいは木桁橋に比べると、その曲げ剛性が十数倍強くなり、トラックなどの重交通(Ａ活荷重、Ｂ活荷重)に対応可能になり、また、床版が鋼床版なので、従来の木橋やコンクリートのＰＣ橋の床版に比べて維持管理費が格段に安くなり、長年月の寿命が期待できる。

　　　　　

　　　

ＳＷ橋の特徴

　１） ＳＷ橋には杉などの間伐材を大量に使うので、木材の地場産業に貢献する。

　２） コンクリート橋は冷たいが、ＳＷ橋はぬくもりがあり、公園などにもよい。

　３）ＳＷ橋の自重はコンクリート橋の３分の１で軽いので、地震に有利で、下部工費もそれだけ安くなる。

　４）ＳＷ橋はプレハブ式に設計されているので、品質が良く、製作・運搬・架設が容易で、工程が速く、工費が安い。

　５） ＳＷ橋の床版は鋼床版なので、耐荷力と耐久性があり、橋面排水性が良く、維持費が安く、長年月の寿命が期待できる。

　６）ＳＷ橋の床版は鋼床版なので、負の曲げモーメントに強い連続桁形式の橋に適しており、伸縮継目の数が少ないから走行性が良い。

　７）ＳＷ橋の素材は木材と鋼材であるから、橋を架け替えるとき、リサイクルができる。

　

ＳＷ橋の施工方法

　！）ＳＷ橋はプレハブ式に設計されており、自重が軽いので、製作・運搬・架

　　　設が容易である。

　２）架設にはクレーンを用い、数時間で架設が終わる。

３）鋼床版のデッキプレートは、現場突合せ溶接を行い、溶接部は超音波検査を行う。

　４）ＳＷ高欄、木製地覆、排水管、伸縮装置、ゴム支承などは、プレハブ式に現場で取り付けられるから、現場施工は速い。

　５）鋼部材と木部材との連結には、強力なエポキシ樹脂接着剤を用いるため、連結は確実であり、応力の連達も滑らかである。

　

各種道路橋の構造特性の比較

ＳＷ橋の適用支間長

　１）ＳＷスラブ橋の適用支間長は、Ｂ活荷重で、20m程度までがよい。

２）ＳＷ桁橋の適用支間長は、Ｂ活荷重で、単純桁形式で50m程度、連続桁形　　式で100m程度、斜張橋形式で200m程度、吊橋形式で300m程度がよい。

　　

ＳＷ橋の概算上部工費

　　　　

　　コンクリートのＰＣ橋とＳＷ橋の概算上部工費の実績図を、図３に示す。

　　図３において、支間長20m、総幅員7.2mのＳＷ橋の場合は、(18万円/m² )x

　　(20m)x(7.2m)=2592万円である。　また、コンクリートのＰＣ橋の場合は、

　　(21万円/m² )x(20m)x(7.2m)=3024万円であり、ＳＷ橋が17%安い。

　

ＳＷ橋についての実験等実施状況と学会への論文発表

１）渡辺昇他：On Experimental Study of Steel Stiffened Wooden Beams.

EASEC-6(第6回東アジア構造工学会議).1998年1月

２）渡辺昇他：鋼補剛木桁(ＳＷ桁)の耐荷力について、平成10年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会

３）渡辺昇他：鋼補剛木床版(ＳＷ床版)の合成桁の実験的研究、平成11年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会

４）渡辺昇他：ＳＷスラブ橋の開発的研究、平成13年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会

５）渡辺昇他：ＳＷスラブ橋の設計・製作・架設・載荷試験について、平成13年度農業土木学会中国四国支部講演会

６）渡辺昇他：八丁平つなぎ橋の設計・製作・架設について、平成14年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会

　　

　

　

　　　　

ＳＷ橋活用の効果

　比較する従来技術：「コンクリートのＰＣ橋」

　１）経済性が向上する。

　　　ＳＷ橋の上部工費はコンクリート橋に比べて10%程度安い。

また、ＳＷ橋の自重はコンクリート橋の３分の１で軽いので、地震時に下

部工に働く慣性力も３分の１になり、それだけ下部工費も安くなる。

　２）工程が短縮する。

　　　ＳＷ橋はプレハブ式橋梁で自重が軽いので、工場製作・運搬・現場架設が

速い。

　３）品質が向上する。

　　　ＳＷ橋はプレハブ式に工場製作するので、品質が良く、検査ができる。

　４）安全性が向上する。

　　　ＳＷ橋はプレハブ式橋梁なので、工場製作・運搬・現場架設の安全性が高

い。

　５）施工性が向上する。

　　　ＳＷ橋はプレハブ式橋梁で自重が軽いので、工場製作・運搬・現場架設が

容易である。

　６）環境が向上する。

　　　ＳＷ橋には人工林のスギやカラマツの間伐材を大量に使うので、人工林の

生育に貢献する。また、ＳＷ橋の素材は木材と鋼材であるから、橋を架け

替える場合、リサイクルができる。

　

ＳＷ橋の施工実績

　

橋 梁 名	発 注 者	橋 格	支 間 長	形 式
竜谷杉橋	徳島県徳島農林事務所	道路橋	18.5m	桁橋
ほうべん橋	山口県美東町	道路橋	3.85m	スラブ橋
八丁平つなぎ橋	北海道室蘭市	人道橋	19m+27m +23m	連続桁橋
園路橋	北海道帯広土木現業所	道路橋	13.3m	桁橋
いきいき公園橋	北海道札幌市	人道橋	26.6m	桁橋
国営公園北派川 １号橋・２号橋	国土交通省木曽川上流河川事務所	人道橋	17.2m 17.2m	スラブ橋