「別府明礬橋」の版間の差分
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'''別府明礬橋'''（べっぷみょうばんきょう）は、[[大分県]][[別府市]]大字鶴見（明礬）<ref group="注">別府市では地籍と住所表示で住所が異なる地域が存在し、別府明礬橋が架かるこの地区も、地籍では大字鶴見〇〇番地、住居表示では明礬〇組と表記される。</ref>にある[[東九州自動車道]]（建設当初は[[大分自動車道]]）のコンクリート[[アーチ橋]]。 |
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{{出典の明記|date=2013年4月25日 (木) 02:47 (UTC)|ソートキー=橋へつふみようはんきよう}} |
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[[ファイル:Beppu Myoban bridge.jpg|thumb|別府明礬橋]] |
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'''別府明礬橋'''（べっぷみょうばんきょう）は、[[大分県]][[別府市]]大字鶴見にある[[東九州自動車道]]のコンクリート[[アーチ橋]]。 |
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{{橋|名称=別府明礬橋|幅=21.40m|座標地域=JP|経度秒=20.7|経度分=27|経度度=131|経度EW=E|緯度秒=03.0|緯度分=19|緯度度=33|緯度NS=N|最大支間長=235.0 m|高さ=約50m|全長=全長411.0 m<br /> |
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1989年の竣工当時は、日本最長のアーチ支間（235.0m）を有するコンクリートアーチ橋であった。 |
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（うち、アーチ橋部351.0 m, ラーメン橋部60.0 m）|画像=Beppu Myoban bridge.jpg|材料=防食鉄筋[[プレストレスコンクリート]]<br> |
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合成構造[[メラン]]材<br> |
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[[エポキシ樹脂]][[モルタル]]<br> |
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[[CFRP]]（補強材）|形式=RC固定アーチ橋<br /> |
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2径間連続PCラーメン橋|開通=1989年（平成元年）7月20日|竣工=1989年（平成元年）6月|設計者=日本構造橋梁研究所・鹿島建設土木設計部|管理者=[[西日本高速道路]] 大分高速道路事務所|路線名={{Ja Exp Route Sign|E10}} [[東九州自動車道]]|交差物件=[[国道500号]]、[[別府温泉#明礬温泉|明礬温泉]]、湯の川|所在地={{flag|大分県}}別府市大字鶴見（明礬）地内|画像説明=[[明礬温泉]]・[[明礬地獄]]から別府明礬橋を眺む。{{maplink2|frame=yes|plain=yes|type=point|zoom=13|frame-align=center|frame-width=300|coord={{coord2|33|19|03.0|N|131|27|20.7|E}}}}|画像幅=300px|施工者=[[鹿島建設]]・[[住友建設]]JV|地図名=Japan Oita|地図名コード=JP|地図幅=300|国={{JPN}}|着工=1985年（昭和60年）9月}} |
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[[1989年]]（平成元年）の竣工当時は、「東洋一」と謳われた日本最長のアーチ支間（235.0m）を有するコンクリートアーチ橋であった。 |
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[[ファイル:MyobanOnsenYunohanagoya.jpg|サムネイル|コンクリート腐食実験を行った明礬地獄の湯ノ花小屋。奥に別府明礬橋が見える。]] |
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== 概要 == |
== 概要 == |
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[[東九州自動車道]]の[[ |
[[東九州自動車道]]の[[別府湾サービスエリア]]と[[別府インターチェンジ]]の間に位置し、別府市郊外のU字谷に架かる道路橋である。[[別府八湯]]のひとつ[[明礬温泉]]に近接するため、周辺環境との調和、工事による温泉脈への影響などを考慮し、上路式鉄筋コンクリート固定アーチ橋が選択された<ref name=":0">[http://www.kajima.co.jp/news/digest/jan_2008/tokushu/index-j.htm 平成生まれの構造物たち 大分自動車道 別府明礬橋～温泉郷に架かる優雅なアーチ橋～] - 鹿島建設（2020年1月11日閲覧）</ref><ref name=":1" />（後述）。また、建設に当たっては、[[硫化水素]]と強酸の温泉水が噴出する、強酸性の土壌に架橋することから、[[明礬地獄]]の[[湯の花小屋]]にて10年にわたるコンクリート耐久試験を行う<ref name=":3" />など、耐酸・耐腐食対策を入念に行ったほか<ref name=":3" />、補修に当たっては、耐震補強が行われた<ref name=":9">小原(2015)、564頁</ref>。 |
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アーチの美しい曲線と、長大な橋梁を支えるにもかかわらず軽やかさを感じさせるデザインは、周辺の景観に調和し、明礬温泉のシンボル的存在となっている。 |
アーチの美しい曲線と、長大な橋梁を支えるにもかかわらず軽やかさを感じさせるデザインは、周辺の景観に調和し、明礬温泉のシンボル的存在となっている<ref name=":0" />。 |
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1989年の[[土木学会田中賞]]を受賞している。 |
1989年の[[土木学会田中賞]]、[[1990年]]（平成2年）の[[国際プレストレストコンクリート連合]]（FIP）特別賞を受賞している<ref name=":0" />。 |
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2018年8月より、所属が[[大分自動車道]]から[[東九州自動車道]]に変更された。 |
[[2018年]]8月より、所属が[[大分自動車道]]から[[東九州自動車道]]に変更された<ref name="press20180801">{{Cite web|url=https://corp.w-nexco.co.jp/corporate/release/kyushu/h30/0801/|title=大分自動車道 速見ICから大分米良ICまでの道路名を変更します|date=2018-08-01|accessdate=2020-1-11|publisher=西日本高速道路株式会社}}</ref>。 |
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また、雨天時に霧が発生しやすいことから<ref group="注">[[大分自動車道#大分道の濃霧・雪通行止め]]参照</ref>、[[2000年]]（平成12年） - [[2002年]]（平成14年）にかけて防霧ネットや路上照明等を設置して、濃霧対策を実施している<ref name=":8">[http://www.nexco-oitakanri.jp/sf_drive/index.html 五里霧中] - 西日本高速道路株式会社 大分高速道路事務所（2020年1月11日閲覧）</ref>。 |
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== 諸元 == |
== 諸元 == |
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* 形式：上路式鉄筋コンクリート固定アーチ橋 |
* 形式：上路式鉄筋コンクリート固定アーチ橋（RC固定[[アーチ橋]]+2径間連続PC[[ラーメン橋]]） |
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* 橋長：411. |
* 橋長：411.0 m |
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*幅：21.40 m |
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* アーチ支間：235.0m |
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* アーチ支間：235.0 m |
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* 竣工：1989年 |
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* 上床板支間割 |
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* 設計者：日本構造橋梁研究所 |
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** アーチ部：25.85 m + 26.5 m + 5 × 16.5 m + 11.0 m + 58.0 m + 11.0 m + 5 × 16.5 m + 26.5m + 25.85m |
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** ラーメン橋部：2 × 29.35 m |
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*工法：トラスカンチレバー・メラン併用工法、片持ち張り出し式 |
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*車線数：完成4車線 |
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*着工：1985年9月 |
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* 竣工：1989年6月 |
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* 設計者：日本構造橋梁研究所・鹿島建設土木設計部 |
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* 施工者：[[鹿島建設]]・[[三井住友建設|住友建設]]共同企業体 |
* 施工者：[[鹿島建設]]・[[三井住友建設|住友建設]]共同企業体 |
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* 管理者：[[西日本高速道路]]（NEXCO西日本） |
* 管理者：[[日本道路公団]]→[[西日本高速道路]]（NEXCO西日本） |
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当項目およびテンプレート出典<ref name=":0" /><ref name=":1">坂手(2008), 28頁</ref><ref name=":9" /><ref>{{Cite journal|author=坂手 道明, et al.|year=2016|title=大分自動車道別府明礬橋の耐震補強計画|url=http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00035/2011/66-cs/66-cs07-0015.pdf|journal=土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)|format=PDF}}</ref>。 |
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== 沿革 == |
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* 時期不明：九州横断自動車道長崎大分線（大分自動車道）に着工命令。 |
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* 1978年（昭和53年）：明礬地獄にてコンクリート腐食試験開始。 |
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* 1985年（昭和60年）9月：着工<ref name=":0" /> |
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* 1989年（平成元年） |
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** 6月：竣工<ref name=":0" /> |
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** 7月20日：[[湯布院インターチェンジ|湯布院IC]] - 別府IC間開通。 |
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** 不明：[[土木学会田中賞]]受賞。 |
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* 1990年（平成2年）：国際プレストレストコンクリート連合（FIP）特別賞受賞。 |
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* 2000年（平成12年） - 2002年（平成22年）：濃霧対策工事を実施<ref name=":8" />。 |
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* 2001年（平成13年）：日本道路公団試験研究所によるコンクリート耐久の大規模調査を実施。 |
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* 2002年（平成14年）：長期クリープ検証のための橋のたわみ測定を終了。 |
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* [[2005年]]（平成17年）：管理を[[日本道路公団]]から[[西日本高速道路]]に移管（民営化）。 |
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* [[2016年]]（平成28年）4月16日：熊本地震（本震） |
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* 2018年（平成30年）8月5日：所属路線が「大分自動車道」から「東九州自動車道」に変更<ref name="press20180801" />。 |
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== 建設過程 == |
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=== 強酸性の温泉地を超えて架橋する（総論） === |
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[[大分自動車道]]で最初に開通する湯布院IC - 別府IC間<ref group="注">当時、[[日出ジャンクション|日出JCT]]は未供用</ref>のなかでも屈指の景観地である当橋は、[[別府温泉|別府八湯]]の一つである、[[別府温泉#明礬温泉|明礬温泉]]に位置する<ref name=":0" />。明礬温泉は別府八湯の中でも最も[[水素イオン指数|pH]]が低い、pH2.5[[硫黄泉]]を主体とするため<ref name=":1" />、土壌が温泉水や噴出する[[硫化水素]]により強酸性であることから<ref name=":1" />、鉄筋の腐食だけでなくコンクリートそのものの劣化への対応が求められた<ref name=":1" /><ref name=":3">坂手(2008)、29頁</ref>。温泉水・硫化水素による問題は地盤にも広がっており、温泉による強酸・熱水変性を受けた脆い地盤が周囲に広がっているのも問題となった<ref name=":4">坂手(2008)、31頁</ref>。工事による温泉脈への影響を最小限にする観点も踏まえ<ref name=":1" />、U字谷に橋脚を置くことを避ける構造となった<ref name=":1" />。 |
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以上の観点から、別府明礬橋の主橋はRC固定アーチ橋が選択され、さらに北九州側に2径間連続PCラーメン橋を連続させる構造となった<ref name=":1" />。これは建設当時、「東洋一」の長大スパンのコンクリート橋であった<ref group="注">なお、2000年に、宮崎県の[[天翔大橋]]に支間長の記録を抜かされている。</ref>。工事は1985年9月に着工した。 |
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=== コンクリートは温泉地に耐えられるのか（材料化学的問題） === |
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先述の通り、硫化水素と硫黄泉により、強酸性（pH4～6程度<ref name=":10">小原(2015)、565頁</ref>、場所により4以下<ref name=":3" />）の土壌となっているこの地域に塩基性（pH12-13程度）<ref name=":2">{{Cite web|url=https://concrete-mc.jp/ph-neutralization-of-concrete/#3|title=コンクリートはなぜアルカリ性(12〜13pH)？中性化すると危険な理由|accessdate=2020-1-11|publisher=會澤高圧コンクリート|date=2017-11-27|website=コンクリートメディカルセンター}}</ref>の鉄筋コンクリートを施工することは、酸塩基反応による中和（コンクリートの中性化<ref name=":2" /><ref group="注">コンクリートの中性化は、pH10程度という。（出典：コンクリートメディカルセンター参照）</ref>）を超えて、酸による腐食が進行する。これにより、鉄筋の腐食、コンクリートそのものの劣化が起こり、強度が一気に低下してしまう<ref name=":3" />。その対策のために、着工の7年前である[[1978年]]（昭和53年）から10年をかけて、腐食実験（耐久試験）が行われた<ref name=":3" />。 |
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実験では、明礬温泉で、硫化水素が噴出する地域である、「[[明礬地獄]]」の[[湯の花小屋|湯ノ花小屋]]の一角を借り<ref group="注" name=":8">坂手(2008)、29頁 "写真-2"</ref>、そこに鉄筋コンクリート片を置いて、腐食に関連する因子の特定と定式化を実施した<ref name=":3" />。これにより、コンクリートの腐食が土壌pHと暴露期間により比例的に進行していくことが示された<ref name=":3" />。そこで、耐用年数を50年としてコンクリート量の設計を実施した<ref name=":3" />。さらに、[[エポキシ樹脂]][[モルタル]]を吹き付けることで防食対策を実施した<ref name=":5">坂手(2008)、30頁</ref>。 |
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=== 温泉で脆くなった土壌（地質学的問題） === |
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この地域の土壌は[[新生代]][[第四紀]][[更新世]]の火山噴出物で、[[角閃石]]と[[輝石]]を多く含有する[[安山岩]]と[[凝灰角礫岩]]を基岩とする<ref name=":4" />。 この両基岩が温泉に由来する地熱で複雑 な変質を受けており、特に、架橋地点の起点（北九州）側の斜面 (アーチアバットAAI)は、当初の地質調査の段階で、温泉による熱水変質を受けており、かつ土層構成 が複雑であることがわかった<ref name=":4" />。工事が進捗して、掘削がほぼ完了する時点になっても、想定の基礎岩盤が見当たらず、変質した粘性土のまわりに未変質の岩塊が点 在している状況で、予想以上に熱水変質を受けていること判明した<ref name=":4" />。強酸性の地下水位置の関係から、これ以上、床付位置を下げることが出来ないため、この地盤が支持地盤として期待できるかどうかが、架橋工事の継続に対して大きな岐路であった、という<ref name=":4" />。入念に土壌試験を実施した上で、架橋材料に合成構造メラン材を使用したトラス構造とすること<ref name=":6">坂手(2008)、33頁</ref>、補剛桁とアーチリブの剛性をほぼ等しくすることで<ref name=":9" />、アーチアバット（土台）部にかかる[[反力]]の軽減を実現した<ref name=":9" /><ref name=":6" />。この際に使用された「トラスカンチレバー・メラン併用工法」は国内初という<ref name=":0" />。しかし、建設後のアーチアバットの沈下が予想され、これによる[[たわみ]]の問題に不安を残す形で架橋工事は終了した<ref name=":6" />。 |
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また、土壌改良として、石灰混和土の埋め戻しによる土壌アルカリ化が実施された<ref name=":11">小原(2015)、568頁</ref>。(詳細後述) |
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=== アーチアバットのひび割れ対策（材料工学的問題） === |
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また、アーチアバット部では、土壌酸性度が非常に高く、腐食進行が大いに予想されるため、同部の強度が要求される<ref name=":5" />。一方で、マスコンクリートとなるため、コンクリート造成時の自身の発熱、温度降下によるひび割れが想定された<ref name=":5" />。そのため、ひび割れ解析を実施し、発熱量の少ない高炉セメントを使用すること<ref name=":5" />、練混水の一部をフレーク状の氷に変え、アジテーター車のドラムを冷やす等、セメントを17℃に冷却して施工を実施した<ref name=":5" />。対策の結果、施工直後のひび割れ問題は起きなかった<ref name=":4" />。 |
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=== より上級の景観を求めて（景観的問題） === |
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また、設計に当たっては温泉関係者、地元住民からの要求のハードルも高く、特に景観上のハードルが大きかったという<ref name=":7" />。具体的には、温泉街から湯煙越しに[[別府湾]]を盟む美しい温泉情緒豊かな景観を、近代構造物により、より上級の景観を創造する事が求められた<ref name=":1" />。それを、周辺の景観に調和した軽やかで優美な形態を持つアーチ橋とすることで周辺景観と調和したデザインとなり、明礬温泉の雄大なシンボルともいえる存在になった<ref name=":0" /><ref name=":7" /><ref name=":12">小原(2015)、569頁</ref>。 |
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=== 諸問題を乗り越えて === |
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重要な諸問題を次々にクリアし、架橋工事は実施された。直下に、別府から[[十文字原]]・[[塚原高原|塚原]]方面への観光ルートである国道500号が走行することから、交通および観光に配慮した工事が実施された。<br />1989年（平成元年）6月に竣工<ref name=":0" />、同年7月20日に開通・供用開始された。 |
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== 架橋後の技術評価 == |
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架橋後の技術評価について、コンクリートの腐食問題、土壌酸性化の問題、たわみの問題について解説する。 |
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=== コンクリートの腐食速度の検証 === |
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硫化水素によるコンクリートへの腐食の問題は、架橋後も[[日本道路公団]]、それを継承した[[西日本高速道路]]が定期的に3~5年ごとの検証を行っており、架橋後12年経った[[2001年]]（平成13年）には日本道路公団試験研究所（現：[[高速道路総合技術研究所]]）にて大規模な検証が行われた<ref name=":7">坂手(2008)、34頁</ref>。最も腐食が進むと推定されたP2橋脚（北九州側、アーチ橋・ラーメン橋接合部<ref name=":1" />）で採取したコンクリートを解析した結果、問題となるような腐食は進行しておらず<ref group="注">[[硫酸]]分の浸透・拡散が予測値よりも小さかった。</ref>、架橋100年後も本体コンクリートは健全、との判断が下されている<ref name=":7" />。 |
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=== 土壌酸性化の検証 === |
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小原（2015）による報告では、2014年（平成25年：開通後25年経過）に実施したP3橋脚<ref name=":1" /><ref name=":10" />付近の埋め戻し土壌のpH測定について、表土でpH7.7、土中でpH8.6と報告している。土壌アルカリ化改良実施時のpHを11と見積もった場合、今後75年、すなわち建設から100年経った地点で土壌pHが4以下になってしまう<ref name=":11" /><ref>小原(2015)、568頁 "図-9"</ref>。そこで、後述する補強工事の埋め戻しの際、建設時と同様に石灰混合を実施<ref name=":11" />。pH11以上になることを確認して埋め戻しを実施した<ref name=":11" />。 |
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=== たわみの検証 === |
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前項で述べた、[[たわみ]]の問題は、設計段階、工事中のクリープ試験で確認されているが、最大の問題となったのは、アーチアバット部の沈下によるたわみ、特に長期[[クリープ]]であった<ref name=":7" />。完成後工事に携わった鹿島建設・住友建設主体の有志による、たわみ計測が2年おき、完成14年後の2003（平成15年）年まで実施され、2003年現在で、最終値の約80%のたわみ量となり、想定範囲内に収まっていることが確認された<ref name=":7" /><ref>坂手(2008)、33頁 "図-5"</ref>。 |
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== 補強工事 == |
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設計当時、設計水平震度0.2（レベル1地震動相当）で設計されたが<ref name=":10" />、[[東北地方太平洋沖地震]]のようなプレート地震・[[兵庫県南部地震]]のような内陸地震に対する落橋防止、地震からの早期復帰ができるように2014年に耐震工事が実施された<ref name=":10" />。しかし、大規模RC固定アーチ橋の耐震補強という、実例の少ない工事でもあった<ref name=":9" />。ファイバーモデル、梁モデルを活用した耐震性能の照査等を行い、ねじりモーメントの算出を実施した<ref>小原(2015)、565-566頁</ref>。その結果、景観に係るアーチリブおよび補剛桁を無補強とし、橋脚のせ[[剪断力]]、軸方向鉄筋部の耐震強化のみを強化することとなった<ref name=":13">小原(2015)、567頁</ref>。基礎への影響、施工条件の制約、景観の観点から[[炭素繊維]]シートによる補強が選ばれたが<ref name=":13" />、これにも土壌pH4以下に耐えうる耐酸性を求めた<ref name=":11" />。これをパテやレジンを用いて[[繊維強化プラスチック|FRP]]化した[[炭素繊維強化プラスチック|CFRP]]による補強を実施した<ref name=":11" />。 |
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補強しない部位に関しては、[[凍結防止剤]]散布の影響を減らすためのコンクリート保護加工を実施し、景観を損なわぬようするため、その境界部を目立ちにくく塗装加工した<ref name=":12" />。 |
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工事に際しては建設時同様に、国道500号や温泉地、加えて上部の高速道路にも配慮を払った工事が実施された<ref name=":9" /><ref name=":12" />。 |
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耐震補強工事終了後の[[2016年]]に[[熊本地震 (2016年)|熊本地震]]が発生、[[4月16日]]の本震では、近隣の別府市天間で震度6弱を観測、近隣の大分自動車道が被災する中、別府明礬橋の被害は文献を探す限り報告されていない。 |
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== 隣 == |
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{{Ja Exp Route Sign|E10}} '''東九州自動車道''' |
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（10）[[日出ジャンクション|日出JCT]] - （10-1）[[別府湾サービスエリア|別府湾SA/SIC]] - '''別府明礬橋''' - （11）[[別府インターチェンジ|別府IC]] |
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==脚注== |
==脚注== |
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{{脚注ヘルプ}} |
{{脚注ヘルプ}} |
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=== 注釈 === |
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{{Notelist2}} |
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=== 出典 === |
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{{Reflist}} |
{{Reflist}} |
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=== 参考文献 === |
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* 坂手 道明;「別府明礬(べっぷみょうばん)橋温泉地帯に架けたRCアーチ橋 -PRC補剛桁と合成構造メラン材を採用-」,『コンクリート工学』46(9); pp.28-34:2008, {{doi|10.3151/coj1975.46.9_28}} |
|||
*小原 富徳, et al.;「温泉地帯における長大RCアーチ橋の耐震補強─大分自動車道・別府明礬橋─」,『コンクリート工学』53(6); pp.564-569: 2015, {{doi|10.3151/coj.53.564}} |
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== 関連項目 == |
== 関連項目 == |
||
* [[寺迫ちょうちょ大橋]] - 東九州自動車道の橋 |
* [[寺迫ちょうちょ大橋]] - 東九州自動車道の橋。 |
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*[[天翔大橋]] - コンクリート製RCアーチ橋 |
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*[[青雲橋]] - 「東洋一」と謳われたアーチ橋であるが、こちらは鉄鋼製となっている。 |
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== 外部リンク == |
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* [https://www.doboku-watching.com/index.html 別府明礬橋（1989年の竣工当時は、日本最長のコンクリートアーチ橋だった）] - 土木ウォッチング |
|||
* [https://www.pref.oita.jp/site/archive/200792.html 別府明礬(みょうばん)橋 （1991年11月号 広報おおいた）]- 大分県 |
|||
* [http://www.beppumuseum.jp/field/report/20181124.html 地獄ハイキング「明礬～小倉～照湯コース」♨明礬温泉地熱地帯とアボイド・エリアの温泉発電所を歩く♨ガイドレポート] - NPO法人 別府温泉地球博物館 |
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{{DEFAULTSORT:へつふみようはんきよう}} |
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{{coord|33|18|57.1|N|131|27|19.4|E|region:JP|display=title}} |
{{coord|33|18|57.1|N|131|27|19.4|E|region:JP|display=title}} |
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{{東九州自動車道}} |
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[[Category:日本のアーチ橋]] |
[[Category:日本のアーチ橋]] |
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[[Category:大分県の橋]] |
[[Category:大分県の橋]] |
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2020年1月25日 (土) 14:58時点における版
別府明礬橋（べっぷみょうばんきょう）は、大分県別府市大字鶴見（明礬）[注 1]にある東九州自動車道（建設当初は大分自動車道）のコンクリートアーチ橋。
| 別府明礬橋 | |
|---|---|
 | |
| 基本情報 | |
| 国 |
 日本 |
| 所在地 |
 大分県別府市大字鶴見（明礬）地内 |
| 交差物件 | 国道500号、明礬温泉、湯の川 |
| 路線名 | E10 東九州自動車道 |
| 管理者 | 西日本高速道路 大分高速道路事務所 |
| 設計者 | 日本構造橋梁研究所・鹿島建設土木設計部 |
| 施工者 | 鹿島建設・住友建設JV |
| 着工 | 1985年（昭和60年）9月 |
| 竣工 | 1989年（平成元年）6月 |
| 開通 | 1989年（平成元年）7月20日 |
| 座標 | 北緯33度19分03.0秒 東経131度27分20.7秒 / 北緯33.317500度 東経131.455750度 |
| 構造諸元 | |
| 形式 |
RC固定アーチ橋 |
| 材料 |
防食鉄筋プレストレスコンクリート |
| 全長 |
全長411.0 m |
| 幅 | 21.40m |
| 高さ | 約50m |
| 最大支間長 | 235.0 m |
| 地図 | |
  | |
| 関連項目 | |
| 橋の一覧 - 各国の橋 - 橋の形式 | |
1989年（平成元年）の竣工当時は、「東洋一」と謳われた日本最長のアーチ支間（235.0m）を有するコンクリートアーチ橋であった。
概要
東九州自動車道の別府湾サービスエリアと別府インターチェンジの間に位置し、別府市郊外のU字谷に架かる道路橋である。別府八湯のひとつ明礬温泉に近接するため、周辺環境との調和、工事による温泉脈への影響などを考慮し、上路式鉄筋コンクリート固定アーチ橋が選択された[1][2]（後述）。また、建設に当たっては、硫化水素と強酸の温泉水が噴出する、強酸性の土壌に架橋することから、明礬地獄の湯の花小屋にて10年にわたるコンクリート耐久試験を行う[3]など、耐酸・耐腐食対策を入念に行ったほか[3]、補修に当たっては、耐震補強が行われた[4]。
アーチの美しい曲線と、長大な橋梁を支えるにもかかわらず軽やかさを感じさせるデザインは、周辺の景観に調和し、明礬温泉のシンボル的存在となっている[1]。
1989年の土木学会田中賞、1990年（平成2年）の国際プレストレストコンクリート連合（FIP）特別賞を受賞している[1]。
2018年8月より、所属が大分自動車道から東九州自動車道に変更された[5]。
また、雨天時に霧が発生しやすいことから[注 2]、2000年（平成12年） - 2002年（平成14年）にかけて防霧ネットや路上照明等を設置して、濃霧対策を実施している[6]。
諸元
- 形式：上路式鉄筋コンクリート固定アーチ橋（RC固定アーチ橋+2径間連続PCラーメン橋）
- 橋長：411.0 m
- 幅：21.40 m
- アーチ支間：235.0 m
- 上床板支間割
- アーチ部：25.85 m + 26.5 m + 5 × 16.5 m + 11.0 m + 58.0 m + 11.0 m + 5 × 16.5 m + 26.5m + 25.85m
- ラーメン橋部：2 × 29.35 m
- 工法：トラスカンチレバー・メラン併用工法、片持ち張り出し式
- 車線数：完成4車線
- 着工：1985年9月
- 竣工：1989年6月
- 設計者：日本構造橋梁研究所・鹿島建設土木設計部
- 施工者：鹿島建設・住友建設共同企業体
- 管理者：日本道路公団→西日本高速道路（NEXCO西日本）
沿革
- 時期不明：九州横断自動車道長崎大分線（大分自動車道）に着工命令。
- 1978年（昭和53年）：明礬地獄にてコンクリート腐食試験開始。
- 1985年（昭和60年）9月：着工[1]
- 1989年（平成元年）
- 1990年（平成2年）：国際プレストレストコンクリート連合（FIP）特別賞受賞。
- 2000年（平成12年） - 2002年（平成22年）：濃霧対策工事を実施[6]。
- 2001年（平成13年）：日本道路公団試験研究所によるコンクリート耐久の大規模調査を実施。
- 2002年（平成14年）：長期クリープ検証のための橋のたわみ測定を終了。
- 2005年（平成17年）：管理を日本道路公団から西日本高速道路に移管（民営化）。
- 2016年（平成28年）4月16日：熊本地震（本震）
- 2018年（平成30年）8月5日：所属路線が「大分自動車道」から「東九州自動車道」に変更[5]。
建設過程
強酸性の温泉地を超えて架橋する（総論）
大分自動車道で最初に開通する湯布院IC - 別府IC間[注 3]のなかでも屈指の景観地である当橋は、別府八湯の一つである、明礬温泉に位置する[1]。明礬温泉は別府八湯の中でも最もpHが低い、pH2.5硫黄泉を主体とするため[2]、土壌が温泉水や噴出する硫化水素により強酸性であることから[2]、鉄筋の腐食だけでなくコンクリートそのものの劣化への対応が求められた[2][3]。温泉水・硫化水素による問題は地盤にも広がっており、温泉による強酸・熱水変性を受けた脆い地盤が周囲に広がっているのも問題となった[8]。工事による温泉脈への影響を最小限にする観点も踏まえ[2]、U字谷に橋脚を置くことを避ける構造となった[2]。
以上の観点から、別府明礬橋の主橋はRC固定アーチ橋が選択され、さらに北九州側に2径間連続PCラーメン橋を連続させる構造となった[2]。これは建設当時、「東洋一」の長大スパンのコンクリート橋であった[注 4]。工事は1985年9月に着工した。
コンクリートは温泉地に耐えられるのか（材料化学的問題）
先述の通り、硫化水素と硫黄泉により、強酸性（pH4～6程度[9]、場所により4以下[3]）の土壌となっているこの地域に塩基性（pH12-13程度）[10]の鉄筋コンクリートを施工することは、酸塩基反応による中和（コンクリートの中性化[10][注 5]）を超えて、酸による腐食が進行する。これにより、鉄筋の腐食、コンクリートそのものの劣化が起こり、強度が一気に低下してしまう[3]。その対策のために、着工の7年前である1978年（昭和53年）から10年をかけて、腐食実験（耐久試験）が行われた[3]。
実験では、明礬温泉で、硫化水素が噴出する地域である、「明礬地獄」の湯ノ花小屋の一角を借り[注 6]、そこに鉄筋コンクリート片を置いて、腐食に関連する因子の特定と定式化を実施した[3]。これにより、コンクリートの腐食が土壌pHと暴露期間により比例的に進行していくことが示された[3]。そこで、耐用年数を50年としてコンクリート量の設計を実施した[3]。さらに、エポキシ樹脂モルタルを吹き付けることで防食対策を実施した[11]。
温泉で脆くなった土壌（地質学的問題）
この地域の土壌は新生代第四紀更新世の火山噴出物で、角閃石と輝石を多く含有する安山岩と凝灰角礫岩を基岩とする[8]。 この両基岩が温泉に由来する地熱で複雑 な変質を受けており、特に、架橋地点の起点（北九州）側の斜面 (アーチアバットAAI)は、当初の地質調査の段階で、温泉による熱水変質を受けており、かつ土層構成 が複雑であることがわかった[8]。工事が進捗して、掘削がほぼ完了する時点になっても、想定の基礎岩盤が見当たらず、変質した粘性土のまわりに未変質の岩塊が点 在している状況で、予想以上に熱水変質を受けていること判明した[8]。強酸性の地下水位置の関係から、これ以上、床付位置を下げることが出来ないため、この地盤が支持地盤として期待できるかどうかが、架橋工事の継続に対して大きな岐路であった、という[8]。入念に土壌試験を実施した上で、架橋材料に合成構造メラン材を使用したトラス構造とすること[12]、補剛桁とアーチリブの剛性をほぼ等しくすることで[4]、アーチアバット（土台）部にかかる反力の軽減を実現した[4][12]。この際に使用された「トラスカンチレバー・メラン併用工法」は国内初という[1]。しかし、建設後のアーチアバットの沈下が予想され、これによるたわみの問題に不安を残す形で架橋工事は終了した[12]。
また、土壌改良として、石灰混和土の埋め戻しによる土壌アルカリ化が実施された[13]。(詳細後述)
アーチアバットのひび割れ対策（材料工学的問題）
また、アーチアバット部では、土壌酸性度が非常に高く、腐食進行が大いに予想されるため、同部の強度が要求される[11]。一方で、マスコンクリートとなるため、コンクリート造成時の自身の発熱、温度降下によるひび割れが想定された[11]。そのため、ひび割れ解析を実施し、発熱量の少ない高炉セメントを使用すること[11]、練混水の一部をフレーク状の氷に変え、アジテーター車のドラムを冷やす等、セメントを17℃に冷却して施工を実施した[11]。対策の結果、施工直後のひび割れ問題は起きなかった[8]。
より上級の景観を求めて（景観的問題）
また、設計に当たっては温泉関係者、地元住民からの要求のハードルも高く、特に景観上のハードルが大きかったという[14]。具体的には、温泉街から湯煙越しに別府湾を盟む美しい温泉情緒豊かな景観を、近代構造物により、より上級の景観を創造する事が求められた[2]。それを、周辺の景観に調和した軽やかで優美な形態を持つアーチ橋とすることで周辺景観と調和したデザインとなり、明礬温泉の雄大なシンボルともいえる存在になった[1][14][15]。
諸問題を乗り越えて
重要な諸問題を次々にクリアし、架橋工事は実施された。直下に、別府から十文字原・塚原方面への観光ルートである国道500号が走行することから、交通および観光に配慮した工事が実施された。
1989年（平成元年）6月に竣工[1]、同年7月20日に開通・供用開始された。
架橋後の技術評価
架橋後の技術評価について、コンクリートの腐食問題、土壌酸性化の問題、たわみの問題について解説する。
コンクリートの腐食速度の検証
硫化水素によるコンクリートへの腐食の問題は、架橋後も日本道路公団、それを継承した西日本高速道路が定期的に3~5年ごとの検証を行っており、架橋後12年経った2001年（平成13年）には日本道路公団試験研究所（現：高速道路総合技術研究所）にて大規模な検証が行われた[14]。最も腐食が進むと推定されたP2橋脚（北九州側、アーチ橋・ラーメン橋接合部[2]）で採取したコンクリートを解析した結果、問題となるような腐食は進行しておらず[注 7]、架橋100年後も本体コンクリートは健全、との判断が下されている[14]。
土壌酸性化の検証
小原（2015）による報告では、2014年（平成25年：開通後25年経過）に実施したP3橋脚[2][9]付近の埋め戻し土壌のpH測定について、表土でpH7.7、土中でpH8.6と報告している。土壌アルカリ化改良実施時のpHを11と見積もった場合、今後75年、すなわち建設から100年経った地点で土壌pHが4以下になってしまう[13][16]。そこで、後述する補強工事の埋め戻しの際、建設時と同様に石灰混合を実施[13]。pH11以上になることを確認して埋め戻しを実施した[13]。
たわみの検証
前項で述べた、たわみの問題は、設計段階、工事中のクリープ試験で確認されているが、最大の問題となったのは、アーチアバット部の沈下によるたわみ、特に長期クリープであった[14]。完成後工事に携わった鹿島建設・住友建設主体の有志による、たわみ計測が2年おき、完成14年後の2003（平成15年）年まで実施され、2003年現在で、最終値の約80%のたわみ量となり、想定範囲内に収まっていることが確認された[14][17]。
補強工事
設計当時、設計水平震度0.2（レベル1地震動相当）で設計されたが[9]、東北地方太平洋沖地震のようなプレート地震・兵庫県南部地震のような内陸地震に対する落橋防止、地震からの早期復帰ができるように2014年に耐震工事が実施された[9]。しかし、大規模RC固定アーチ橋の耐震補強という、実例の少ない工事でもあった[4]。ファイバーモデル、梁モデルを活用した耐震性能の照査等を行い、ねじりモーメントの算出を実施した[18]。その結果、景観に係るアーチリブおよび補剛桁を無補強とし、橋脚のせ剪断力、軸方向鉄筋部の耐震強化のみを強化することとなった[19]。基礎への影響、施工条件の制約、景観の観点から炭素繊維シートによる補強が選ばれたが[19]、これにも土壌pH4以下に耐えうる耐酸性を求めた[13]。これをパテやレジンを用いてFRP化したCFRPによる補強を実施した[13]。
補強しない部位に関しては、凍結防止剤散布の影響を減らすためのコンクリート保護加工を実施し、景観を損なわぬようするため、その境界部を目立ちにくく塗装加工した[15]。
工事に際しては建設時同様に、国道500号や温泉地、加えて上部の高速道路にも配慮を払った工事が実施された[4][15]。
耐震補強工事終了後の2016年に熊本地震が発生、4月16日の本震では、近隣の別府市天間で震度6弱を観測、近隣の大分自動車道が被災する中、別府明礬橋の被害は文献を探す限り報告されていない。
隣
E10 東九州自動車道
（10）日出JCT - （10-1）別府湾SA/SIC - 別府明礬橋 - （11）別府IC
脚注
注釈
出典
- ^ a b c d e f g h i j 平成生まれの構造物たち 大分自動車道 別府明礬橋～温泉郷に架かる優雅なアーチ橋～ - 鹿島建設（2020年1月11日閲覧）
- ^ a b c d e f g h i j k 坂手(2008), 28頁
- ^ a b c d e f g h i 坂手(2008)、29頁
- ^ a b c d e f 小原(2015)、564頁
- ^ a b “大分自動車道 速見ICから大分米良ICまでの道路名を変更します”. 西日本高速道路株式会社 (2018年8月1日). 2020年1月11日閲覧。
- ^ a b 五里霧中 - 西日本高速道路株式会社 大分高速道路事務所（2020年1月11日閲覧）
- ^ 坂手 道明, et al. (2016). “大分自動車道別府明礬橋の耐震補強計画” (PDF). 土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度).
- ^ a b c d e f 坂手(2008)、31頁
- ^ a b c d 小原(2015)、565頁
- ^ a b “コンクリートはなぜアルカリ性(12〜13pH)？中性化すると危険な理由”. コンクリートメディカルセンター. 會澤高圧コンクリート (2017年11月27日). 2020年1月11日閲覧。
- ^ a b c d e 坂手(2008)、30頁
- ^ a b c 坂手(2008)、33頁
- ^ a b c d e f 小原(2015)、568頁
- ^ a b c d e f 坂手(2008)、34頁
- ^ a b c 小原(2015)、569頁
- ^ 小原(2015)、568頁 "図-9"
- ^ 坂手(2008)、33頁 "図-5"
- ^ 小原(2015)、565-566頁
- ^ a b 小原(2015)、567頁
参考文献
- 坂手 道明;「別府明礬(べっぷみょうばん)橋温泉地帯に架けたRCアーチ橋 -PRC補剛桁と合成構造メラン材を採用-」,『コンクリート工学』46(9); pp.28-34:2008, doi:10.3151/coj1975.46.9_28
- 小原 富徳, et al.;「温泉地帯における長大RCアーチ橋の耐震補強─大分自動車道・別府明礬橋─」,『コンクリート工学』53(6); pp.564-569: 2015, doi:10.3151/coj.53.564
関連項目
外部リンク
- 別府明礬橋（1989年の竣工当時は、日本最長のコンクリートアーチ橋だった） - 土木ウォッチング
- 別府明礬(みょうばん)橋 （1991年11月号 広報おおいた）- 大分県
- 地獄ハイキング「明礬～小倉～照湯コース」♨明礬温泉地熱地帯とアボイド・エリアの温泉発電所を歩く♨ガイドレポート - NPO法人 別府温泉地球博物館
座標: 北緯33度18分57.1秒 東経131度27分19.4秒 / 北緯33.315861度 東経131.455389度