研究期間：平成18年度〜22年度
プロジェクトリーダー：道路技術研究グループ長　萩原良二
研究担当グループ：技術推進本部（構造物マネジメント技術）、材料地盤研究グループ（新材料）、耐震研究グループ（耐震）、道路技術研究グループ（舗装）、構造物研究グループ（橋梁、基礎）

1．研究の必要性

　少子高齢化や社会資本ストックの老朽化に伴う維持更新費の増加等により、新たな社会基盤整備に対する投資余力が減少していくことから、品質を確保しつつより効率的に道路基盤を整備していくことが求められている。このため、設計の信頼性と自由度を高め、新技術の開発・活用を容易にする性能規定化や国際的な動向などに対応した道路構造物の設計手法の検討を行い、効率的な道路基盤整備に資する合理的な設計法等の開発を行う必要がある。

2．研究の範囲と達成目標

　本重点プロジェクト研究では、道路橋について、国際的な動向である信頼性に基づく合理的な設計法の導入に対応して部分係数設計法の開発を行う。また、舗装について、性能規定化に対応して信頼性に基づく理論設計法と、評価法が未整備である性能指標（疲労破壊輪数、すべり抵抗値、騒音値、舗装用バインダ・表層用混合物の供用性等）の評価法の開発を行う。達成目標として以下の項目を設定した。
　　　(1) 道路橋の部分係数設計法の提案
　　　(2) 舗装の信頼性に基づく理論設計法、性能評価法の提案

3．個別課題の構成

本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
　　　(1) 鋼道路橋の部分係数設計法に関する研究（平成17〜20年度）
　　　(2) コンクリート橋の部分係数設計法に関する研究（平成18〜20年度）
　　　(3) 道路橋下部構造の部分係数設計法に関する研究（平成18〜20年度）
　　　(4) 道路橋の耐震設計における部分係数設計法に関する研究（平成16〜20年度）
　　　(5) 舗装構造の理論設計の高度化に関する研究（平成18〜22年度）
　　　(6) 舗装路面の性能評価法の高度化に関する研究（平成18〜22年度）
　平成18年度はこれらの6課題を実施している。

4．研究の成果

　本重点プロジェクト研究の個別課題の成果は、以下の個別論文に示すとおりである。なお、「2．研究の範囲と達成目標」に示した達成目標に関して、平成18年度に実施した研究と今後の課題について要約すると以下のとおりである。

（1）道路橋の部分係数設計法の提案

　鋼道路橋の部分係数設計法に関しては、現行設計法に基づく鋼I桁橋の有する信頼性指標βについて、活荷重統計量をパラメータとし、曲げ圧縮または曲げ引張応力度、照査部位に応じて算出して傾向を確認した。また、目標信頼性指標βTを仮定して抵抗側部分係数を設定する方法について整理し、曲げ圧縮強度および曲げ引張強度に関する部分係数を試算した。今後は、対象支間・形式を拡げた現橋の信頼性指標の評価、設定した部分係数を用いた試設計による妥当性の検証、および現行の強度関連照査式を部分係数書式に変換するための検討を行う。
　コンクリート橋の部分係数設計法に関しては、設計荷重作用時の照査を念頭に置いて、ひび割れ幅算定手法の検討、耐久性能の面から許容できるひび割れの幅に関する検討、部分係数を導入した設計規準の記述方法についての検討を行った。ひび割れ幅算定手法に関しては、コンクリートの乾燥収縮やクリープ変形がひび割れ幅の長期的な変化に与える影響を把握するため、コンクリートはりの持続載荷試験を開始した。許容ひび割れ幅に関しては、ひび割れが鋼材腐食に与える影響を把握するため、長期間屋外に暴露されていた供試体の解体調査を行うとともにひび割れを導入した供試体の屋外暴露試験を新たに開始した。今後は、今年度開始した持続載荷試験や屋外暴露試験の供試体を用いて定期的な測定を行い、ひび割れ幅算定およびひび割れの影響について、照査の精度を高めるための検討を行う。
　道路橋下部構造の部分係数設計法に関しては、使用頻度の高い基礎構造である杭基礎と直接基礎について信頼性理論に基づいた限界状態に関する検討を行った。杭基礎に関しては、荷重状態別の検討を行い、常時、レベル1地震時の抵抗係数を提案した。今後は、試設計と係数修正の反復作業を行い、抵抗係数の合理的な設定を行う。また、直接基礎に関しては、鉛直荷重を受ける場合（常時）について過去の載荷試験データの整理、荷重沈下関係の一般化、過去の設計事例が有する常時の安全余裕の分析を行い、その結果に基づき常時の設計に対する新しい照査式と抵抗係数の検討を行った。今後は、常時、レベル1地震時に鉛直・水平・モーメントの組み合わせ荷重を受ける場合の照査式及び抵抗係数の検討を行う。
　道路橋の耐震設計における部分係数設計法に関しては、鉄筋コンクリート（RC）橋脚を対象として動的解析に基づいて照査を行う場合に適用する耐震信頼性評価法を示すとともに、現行設計をほぼ満足するRC橋脚に対して耐震信頼性評価を行い、信頼性指標を試算した。また、RC橋脚と反力分散ゴム支承から構成される橋梁に対して、橋脚に損傷を誘導するために必要となる損傷制御係数の提案を行った。今後は、せん断破壊先行型となるRC橋脚の耐震設計に適用する部分係数を検討するとともに、既往の設計法との比較による耐震性能評価法の妥当性の検証を行う。

（2）水質リスク評価および対策技術の開発

　舗装構造の理論設計の高度化に関しては、舗装構造の設計を行うための入力条件である交通荷重および材料の物理定数の検討を行った。交通荷重の検討では49kN換算輪数が法規制の強化などの社会情勢の影響を受けること、7t以上の輪荷重が49kN換算輪数に大きな影響があることが分かった。材料定数に関する検討では弾性係数のばらつきが舗装構造の設計に与える影響が大きいことが分かった。そのため、弾性係数を室内で確認するための手段であるレジリエントモデュラス試験を行い、試験温度および載荷時間が試験結果に影響を与えることが確認されたことなどから、弾性係数を精度良く設定するためのレジリエントモデュラス試験の標準法を提案した。今後は、不確実性を考慮した交通荷重、材料の物理定数の設定方法等について検討を進める。
　舗装路面の性能評価法の高度化に関しては、疲労破壊輪数を評価するFWD（重錘落下式たわみ測定装置）のキャリブレーション方法を確立するため、新たに土木研究所に設置したFWD検定施設を用いた模擬検定を行った結果，検定施設としての機能を十分有しているが，一部の計測結果に若干の誤差を生じていることが分かった。騒音値を評価するRAC車（舗装路面騒音測定車）による騒音値（特殊タイヤ音）と環境騒音の関係を見出すため、既存測定データの解析を行ったが両者の相関は低いため、精度の良い換算モデルの検討が必要であることが分かった。簡便なすべり抵抗測定装置を開発するためDFテスタ（ダイナミック・フリクション・テスタ）とすべり抵抗測定車による測定値の関係を求めた結果、速度が60km/hであれば相関が高いことが分かった。その他、舗装の性能評価のための新たな性能指標についても検討を行った。今後はFWDの検定方法の確立、疲労破壊輪数の評価法の改良、環境騒音換算モデルの構築、簡便なすべり抵抗測定装置の検討等を行う。また、ポリマー改質アスファルトに適用可能な新たな性能評価法の開発を目的として、ポリマー改質アスファルトの評価法に関する情報を収集・整理し、耐流動性（高温性状）および耐低温ひび割れ性（低温性状）評価のための新たな評価試験の検討を行った。耐流動性評価方法の60℃粘度試験の代替としてバインダのせん断試験が、耐低温ひび割れ性評価方法のフラース脆化点試験の代替としてダイレクトテンション試験が適用できる可能性のあることが分かった。今後は、更に試験を実施してデータを蓄積するとともに、その他の性状に関する評価法についても検討する。

9．1　鋼道路橋の部分係数設計法に関する研究

研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平17〜平20
担当チーム：構造物研究グループ（橋梁）
研究担当者：村越潤、梁取直樹

【要旨】
　道路橋示方書については、技術基準の国際的整合への対応を図り、品質を確保しつつより合理的かつ効率的な道路橋整備を可能とするため、要求性能の明確化、充実化及びみなし仕様の充実化に向けた次期改訂作業が進められている。道路橋ではこれまで許容応力度設計法が用いられてきたが、要求性能を合理的に検証する手段として、次期改訂では信頼性設計の考え方を基礎とする国際的な技術基準の書式としての部分係数設計法の導入が予定されている。
　本研究では、鋼道路橋上部構造を対象として、部分係数設計法導入に向けて、設計体系の構築、必要となる部分係数（材料係数、部材係数等）の設定方法及び具体的数値の検討を行い、部分係数法に基づく設計法の提案を行う。
キーワード：部分係数設計法、鋼I桁橋、信頼性解析、信頼性指標、部分係数

9．2　コンクリート橋の部分係数設計法に関する研究

研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平18〜平20
担当チーム：技術推進本部（構造物マネジメント技術）
研究担当者：渡辺博志、森濱和正、古賀裕久、中村英佑

【要旨】
　本研究課題では、コンクリート構造物の性能照査設計方法を確立することを目的として、ひび割れ幅算定手法の検討、耐久性能の面から許容できるひび割れの幅に関する検討、部分係数を導入した設計規準の記述方法について検討を行っている。H18年度は、コンクリートの乾燥収縮やクリープ変形がひび割れ幅の長期的な変化に与える影響を把握するため、コンクリートはりの持続載荷試験を開始した。また、ひび割れが鋼材腐食に与える影響を把握するため、長期間屋外に暴露されていた供試体の解体調査を行った。

キーワード：部分係数設計法、信頼性設計、コンクリート橋、耐久性、ひび割れ

9．3　道路橋下部構造の部分係数設計法に関する研究

研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平18〜平20
担当チーム：構造物研究グループ（基礎）
研究担当者：中谷昌一，白戸真大，河野哲也

【要旨】
　平成14年の道路橋示方書1)にて性能照査型の設計基準が導入され，橋梁に要求される性能や限界状態が規定された．今後は，この限界状態に対する照査として，透明性が高く，また，国際性を伴った信頼性理論に基づく設計法が求められている．このことから，現在，部分安全係数を用いた信頼性設計法に関して鋭意研究が進められているところである．そこで本研究では，まず道路橋下部構造のうち使用頻度が多い基礎構造である杭基礎について，信頼性理論に基づいた限界状態に関する検討を行った．ここでは，杭基礎の水平方向の挙動に着目し，弾性限界状態における閾値を提案することを目的として研究を行った。

キーワード：水平力を受ける杭，弾性限界変位，信頼性

9．4　道路橋の耐震設計における部分係数設計法に関する研究

研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平16〜平20
担当チーム：耐震研究グループ（耐震）
研究担当者：運上茂樹、西田秀明

【要旨】
　次期道路橋示方書では部分係数設計法に基づく設計体系の導入が予定されている。これを耐震設計に対して導入するためは耐震信頼性評価法や部分係数の設定法の確立、具体的な部分係数値の設定が必要である。平成18年度は、鉄筋コンクリート橋脚を対象として動的解析に基づいて照査をする場合に適用する耐震信頼性評価法の検討及び試算、並びに、鉄筋コンクリート橋脚と反力分散ゴム支承を対象としてキャパシティデザインに基づき損傷を橋脚部に誘導するために必要となる損傷制御係数に関する検討を行った。

キーワード：耐震設計、部分係数設計法、動的解析、橋脚、支承

9．5　舗装構造の理論設計の高度化に関する研究

研究予算：運営交付金（道路整備勘定）
研究期間：平18〜平22
担当チーム：道路技術研究グループ（舗装）
研究担当者：久保和幸、井上直

【要旨】
　本研究は限られた予算で効率的な道路基盤整備を行うための舗装構造の設計方法の確立を目的としている。まず、入力条件である交通荷重および材料定数について検討を行った。交通荷重に関する検討では49kN換算輪数が社会情勢の影響を受けること、7t以上の輪荷重が49kN換算輪数に大きな影響を与えることが分かった。材料定数に関する検討では弾性係数のばらつきが舗装構造に与える影響が大きいことが分かった。そのため、弾性係数を精度よく設定するためにレジリエントモデュラス試験の結果に影響を与える要因について検討を行い、レジリエントモデュラス試験の標準法を提案した。

キーワード：理論設計法、輪荷重、弾性係数、レジリエントモデュラス試験

9．6　舗装路面の性能評価法の高度化に関する研究（1）

研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平18〜22
担当チーム：基礎道路技術研究グループ（舗装）
研究担当者：久保和幸、寺田　剛

【要旨】
　平成17年度に発行された「舗装性能評価法（道路協会）」には、疲労破壊輪数、塑性変形輪数、平坦性、透水量、騒音値およびすべり抵抗値の6指標について性能評価法が示された。本研究では、性能規定発注がしやすい環境を整えることを目的に、その中で課題のある疲労破壊輪数、騒音値およびすべり抵抗値について検討を行うとともに、今後道路管理者や道路利用者が必要とする舗装性能指標を提案し、その評価法を定めるものである。
　平成18年度は、FWD（重錘落下式たわみ測定装置）の機差をなくすために1)FWDのキャリブレーション方法の検討、RAC車（舗装路面騒音測定車）の騒音値と環境騒音の関係を見いだすために2)RAC車（特殊タイヤ音）と環境騒音の関係の調査、簡便なすべり抵抗測定装置を提案するために3)簡便なすべり抵抗測定装置の検討、および4)新たな性能指標の評価法の選定について検討を行った。

キーワード：性能評価法、疲労破壊輪数、騒音値、すべり抵抗測定装置、性能指標

9．7　舗装路面の性能評価法の高度化に関する研究（2）

研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平18〜平22
担当チーム：材料地盤研究グループ（新材料）
研究担当者：西崎到、新田弘之、加藤祐哉

【要旨】
　舗装に対するニーズの多様化とともに、アスファルトが多様化している。一方、舗装の性能規定化が進む中、アスファルトの評価手法は従来からの材料評価方法を中心としたままとなっている。このため、多様化するアスファルトに対応した舗装性能に基づく評価方法が求められている。本研究では、新たな舗装用バインダ及び表層用混合物の性能評価手法の提案を目的として検討を行っている。平成18年度は、ポリマー改質アスファルトの評価手法に関する情報を収集・整理するとともに、高温及び低温における性状評価のための新たな評価試験について検討を行った。その結果、60℃粘度試験の代替評価手法としてバインダのせん断試験が、フラース脆化点の代替評価手法としてダイレクトテンション試験が適用できる可能性のあることが分かった。

キーワード：ポリマー改質アスファルト、60℃粘度、DSR、バインダのせん断試験、フラース脆化点、DTT