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神戸大学大学院工学研究科

森川英典

構造物のマネジメントと維持管理の基本

コンクリ－ト構造の設計・施工・維持管理の基本に関する研修会

コンテンツ

１．構造物の劣化事例（１章）

２．アセットマネジメントとメンテナンス（１章）

３．性能保証の枠組み（１章）

４．維持管理の基本（２章，３章，６章）

１．構造物の劣化事例１．橋梁の劣化事例（その１）

アルカリシリカ反応（ASR）

反応性（シリカ SiO2）骨材 ＋ アルカリ金属（Na, K）＋ 水（H20）

＝膨張性ゲル（水ガラス）

2

阪神高速道路公団HPより

鉄筋破断

PC床版橋（1975） PC床版橋（1975）

3

PC床版橋（1975） PC床版橋（1975）

１．橋梁の劣化事例（その２）

コンクリート橋の塩害

ＲＣ-T bridge（1959）

4

ＲＣ-T bridge（1959）ＲＣ-T bridge（1959）

ＲＣ-T bridge（1962） ＲＣ-T bridge（1962）

5

ＲＣ-T bridge（1962） ＲＣ slab bridge （1963）

ＲＣ slab bridge （1963） ＲＣ slab bridge （1963）

6

ＲＣ slab bridge（1971） ＲＣ slab bridge（1971）

ＲＣ slab bridge（1971） ＲＣ pier（1971）

7

ポステンPC-T桁橋（1969年） ポステンPC-T桁橋（1969年）

ポステンPC-T桁橋（1969年） ポステンPC-T桁橋（1969年）

8

ポステンPC-T桁橋（1969年） ポステンPC-T桁橋（1969年）

ポステンPC-T桁橋（1969年） ポステンPC-T桁橋（1969年）

9

ポステンPC-T桁橋（1969年） PC橋（USA, PENN, 2005.12）

１．橋梁の劣化事例（その３）

PC橋における鋼材の遅れ破壊

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１．橋梁の劣化事例（その4）

RC橋における中性化（施工欠陥）

RC-T桁橋（1938年） RC-T桁橋（1938年）

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２．アセットマネジメントとメンテナンス

アセットマネジメントの枠組み

高齢化構造物の急増早期劣化構造物の存在

必要最小財源の確保

アセットマネジメントの必要性

長寿命化 ＋ 環境負荷軽減

維持管理戦略

アセットマネジメント（LCC型）の概要

維持管理費の予算計画策定

効率的な予算配分計画による LCC → min

subject to ［年間予算額の制約条件］

制約条件付き最適化問題

予算の平滑化（複数の構造物種）

ユーザーコストの考慮（渋滞損失，走行費用）

環境負荷（LCCO2）

目指すべきもの

地に足の着いたアセットマネジメント

日本コンクリート工学協会アセットマネジメント研究委員会（2004-2006)

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メンテナンスとマネジメント

（地に足の着いたAMの根幹）リスク管理

信頼性

予算計画・措置

予算検討

投資計画（B /C）

LC C 評価（直接＋間接）

機能低下（劣化）予測

性能（機能）照査

点検

維持管理計画

メンテナンス

適切な安全余裕付

信頼性解析

リスク評価

アセットマネジメント

統計データに基づく劣化予測（全体）

簡易劣化予測モデル

マ ネ ジ メ ン ト

メンテナンス

機能評価

性能照査

点検に基づく劣化予測（個別）

簡易点検

詳細点検

簡易劣化予測モデル

詳細劣化予測モデル

リスク管理

信頼性

予算計画・措置

予算検討

投資計画（B /C）

LC C 評価（直接＋間接）

機能低下（劣化）予測

性能（機能）照査

点検

維持管理計画

メンテナンス

適切な安全余裕付

信頼性解析

リスク評価

アセットマネジメント

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評価目的の明確化

ISO 13822 (Bases for design of structures- Assessment of existing structures)における評価の流れ

シナリオ作成

一次（簡易）評価

詳細（二次）評価

信頼性による判定

アセットマネジメントの課題

劣化予測モデルの構築

構造物群に対する劣化予測1時点での点検結果に基づく劣化予測

維持管理の基本戦略策定

データベースの設計・構築・利用

維持管理マニュアル（ガイドライン）

補修効果の評価

劣化予測手法

劣化予測手法の分類（１）点検データに基づく劣化予測手法

マルコフ連鎖モデル，劣化曲線

(2) 理論式（メカニズム）による劣化予測手法

潜伏期に対する拡散方程式の適用

・中性化における√t則

・塩害における拡散方程式解

進展期以降の予測

・暴露試験，促進試験，模擬試験結果の利用

構造物群の予測，単体構造物の予測において，両者の利点を活かした使い分けあるいは両者の併用による各手法の妥当性の相互評価の仕組みの構築

高度なレベル

詳細なレベル

簡易なレベル

点検・対策の実施

新設構造物の

計画・設計・施工へ

戦略的

具体的

基本的

Output維持管理計画

蓄積

収集

なし

劣化曲線

Input点検データ

修正

精緻化

※アカウンタビリティの向上

市民の合意形成

メンテナンスコンクリート技術者

マネジメント管理者（またはコンクリート技術者）

仮定

狭義のアセットマネジメント

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・長期保全計画

・施設データ整備

・施設診断方法・評価基準

・延命化策

・ライフサイクルコスト分析

・新技術導入

・維持管理業務基準化

・省エネ

・他施設との連携

PLAN

保全計画の立案

　　　　　　　・長期保全計画

　　　　　　　・施設データ整備

　　　　　　　・施設診断方法・評価基準

　　　　　　　・延命化策

　　　　　　　・ライフサイクルコスト分析

　　　　　　　・新技術導入

　　　　　　　・維持管理業務基準化

　　　　　　　・省エネ

　　　　　　　・他施設との連携

PLAN

保全計画の立案

　　　　　　　・自治体全体の長期保全

　　　　　　　　　計画と自治体投資予算

　　　　　　　・実施した保全業務の分析

PLAN

保全業務の評価

　　　　　　　　・長期保全計画の見直し

　　　　　　　　・予算分配の見直し

　　　　　　　　・保全業務の問題点，

　　　　　　　　　　改善箇所の把握

　　　　　　　　・他施設との連携

ACTION

保全計画の見直し

　　　　　　　・長期保全計画の

　　　　　　　　　自治体全体での集計

　　　　　　　・施設データの活用

　　　　　　　・施設診断・評価

　　　　　　　・更新・回収計画の実施

　　　　　　　・維持管理業務基準運用

　　　　　　　・省エネ

DO

保全業務の実施

アセットマネジメント推進への職員啓発

アセットマネジメント推進の為のPDCAサイクル

CHECK

維持管理水準と維持管理限界の設定

管理水準A

管理水準B

管理水準C

管理水準D

許容しない管理水準

管理水準 健全度

80以上

60未満

40未満

20未満

0未満

60以上

40以上

20以上

0以上

対策実施時期

適時期

適時期

適時期

終時期

終時期

終時期

終時期

80未満 適時期防水層設置工保護塗装工

床版打ち替え工

対策工法（例：床版）

交通規制・架替

対策不要

健全度

防水層設置工ひびわれ注入工保護塗装工

補修工　＋鋼板接着工

目標水準

限界水準

目標水準

限界水準

目標水準

限界水準

目標水準

限界水準

管理瑕疵（リスク）

手遅れ

マネジメント上の限界ライン 落橋

点検→診断→（必要に応じて）応急対策→対策 ⇔ 管理者責任

３．性能保証の枠組み

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図1.3.2 性能照査を核とした設計，施工，維持管理

の統合による性能保証の枠組み

性 能 照 査安全性能使用性能

第三者影響度に関する性能美観・景観耐久性能

設 計施工計画

維持管理計画

施 工

維 持 管 理

点 検劣化予測

実 作 業 の 流 れ

フィードバック

検 査劣化予測

設計条件劣化予測

４．維持管理の基本

2007年制定 コンクリート標準示方書［維持管理編］

「第一部 維持管理」

１章 総則２章 要求性能３章 維持管理の方法

４章 点検

５章 劣化機構の推定 診および劣化予測 断

６章 評価および判定

７章 対策

８章 記録

「第一部 維持管理」

１章 総則２章 要求性能３章 維持管理の方法

４章 点検

５章 劣化機構の推定 診および劣化予測 断

６章 評価および判定

７章 対策

８章 記録

「第一部 維持管理」

１章 総則２章 要求性能３章 維持管理の方法

４章 点検

５章 劣化機構の推定 診および劣化予測 断

６章 評価および判定

７章 対策

８章 記録

「第一部 維持管理」

１章 総則２章 要求性能３章 維持管理の方法

４章 点検

５章 劣化機構の推定 診および劣化予測 断

６章 評価および判定

７章 対策

８章 記録

「第二部 劣化機構別維持管理」

9章 中性化に対する構造物の維持管理

10章 塩害に対する構造物の維持管理

11章 凍害に対する構造物の維持管理

12章 化学的侵食に対する構造物の維持

管理

13章 アルカリシリカ反応に対する構造物

の維持管理

14章 鉄筋コンクリート床版の疲労に対す

る維持管理

15章 鉄筋コンクリートはり部材の疲労に

対する維持管理

16章 すり減りに対する構造物の維持管理

17章 耐震補強の基本

3.1 原 則 （１）

構造物は維持管理区分を定め，

供用期間を通じて構造物が保有すべき要求性能を許容範囲内に維持するよう維持管理計画を策定し，

初期点検，劣化予測，点検，評価および判定，対策，記録を適切に行える維持管理体制を構築のうえ，

維持管理しなければならない．

2001年制定示方書３章 維持管理の基本

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評価目的の明確化

ISO 13822 (Bases for design of structures- Assessment of existing structures)における評価の流れ

シナリオ作成

一次（簡易）評価

詳細（二次）評価

信頼性による判定図1.3.3 図6.1.1 維持管理における性能照査の手順

点検結果

劣化予測

予定供用期間終了時の性能評価

点検時における性能評価

各種安全係数の評価

許容できる信頼性限界

要 求 性 能

分布，ばらつき，不確定性の評価

性能照査の流れ

信頼性評価の流れ

維持管理区分A （予防維持管理）

維持管理区分B （事後維持管理）

維持管理区分C （観察維持管理）

維持管理区分安全性

耐久性

使用性

断面破壊

疲労，安定性等

第三者影響度に関するもの

使用性に関するもの

使用快適性

機能性

第三者影響度

美観・景観安全性に関するもの

美観・景観に関するもの

構造物の要求性能

図1.3.1 構造物（部材）の性能の分類

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維持管理の手順 （図2.1.1）

劣化機構の推定および劣化予測

対策の要否判定

記 録

対策必要

対策不要

対 策

構造物の維持管理計画

点 検

性能の評価

構造物

診

断

維持管理計画策定手順 (2007年制定示方書）

定期の診断

維持管理計画

対 策

（日常的）

初期の診断

臨時の診断

日常点検による診断

定期点検による診断

（１～数年ごと）

問題なし

問題あり

対 策

問題なし

問題なし

問題あり

問題あり

維持管理の手順

性能の種類 具体的な内容定量評価の可否の現状

定量評価に対する課題検証試験の可否の現状

耐荷性能（含耐震性能）

その他の安全性能（転倒や滑動等）

使用性（変形，振動，防水性等）

機能性（供用における満足度）

第 三者影 響度に関する性能

コンクリート片落下の防止等 一部可評価方法構築と安全係数の設定

一部可

美観・景観ひび割れ，錆汁，エフロレッセンス等による汚れの防止等

一部可主観的要因の考慮の方法

否

耐久性能供用期間中，要求性能を満足する性能

一部可劣化予測する精度の向上と安全係数の設定

一部可

安全性能 可精度向上と安全係数の設定

否

使用性能 可精度向上と安全係数の設定

可

性能の一覧と評価の現状

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性能評価のフロー

定量的な性能低下の予測と構造物の

性能照査

構造物の性能を満足する対策の選定

構造物の外観上のグレード

グレードと性能低下の関連付け（点検時・予定供用期間終了時）

グレードと標準的な対策の関連付け →性能低下に応じた対策

劣化予測（各劣化過程の長さを予測）

表11.4.3 構造物の外観上のグレードと劣化の状態（塩害）

解 説 表 14.3 .4 構 造 物 の外 観 上 のグレードと劣 化 の状 態

構 造 物 の外 観 上のグレード

劣 化 の状 態

状 態 Ⅰ－1 （潜 伏 期 ）

外 観 上 の変 状 が見 られない，腐 食 発 生 限 界 塩 化 物 イオン濃 度 以 下

状 態 Ⅰ－2 （進 展 期 ）

外 観 上 の変 状 が見 られない，腐 食 発 生 限 界 塩 化 物 イオン濃 度 以 上 ，腐 食 が開 始

状 態 Ⅱ－1 （加 速 期 前 期 ）

腐 食 ひび割 れが発 生 ，錆 汁 が見 られる

状 態 Ⅱ－2 （加 速 期 後 期 ）

腐 食 ひび割 れが多 数 発 生 ，錆 汁 が見 られる，部 分 的 なはく離 ・はく落 が見 られる，腐 食 量 の増 大

状 態 Ⅲ（劣 化 期 ） 腐 食 ひび割 れが多 数 発 生 ，ひび割 れ幅 が大 きい，錆 汁 が見 られる，はく離 ・はく落 が見 られる，変 位 ・たわみが大 きい

解説 表 14.4.1 構造物の外観上のグレードと

標準的な性能低下 構造物の外観上のグレード

安全性能 使用性能 第三者影響度

美観・景観 状態Ⅰ-1 （潜伏期）

－ － －

状態Ⅰ-2 （進展期）

－ － －

状態Ⅱ-1 （加速期前期）

－ －

状態Ⅱ-2 （加速期後期）

状態Ⅲ （劣化期）

耐荷力・じん性の低下 ・鋼材断面積の減少・ 破断 ・浮き・はく離によるコンクリート断面の減少

剛性低下（変形の増大・振動の発生） ・鋼材断面積の減少 ・鋼材とコンクリートの付着力の低下 ・浮き・はく離によるコンクリート断面の減少

美観の低下 ・ひび割れ ・錆汁 ・鋼材の露出 第三者への影響 ・はく離 ・はく落

表11.4.3 構造物の外観上のグレードと標準的な性能低下（塩害）

解説 表14.5.1 構造物の外観上のグレードと対策

構造物の外観

上のグレード

点検

強化補修 補強 修景

使用性

回復

機能性

向上

供用

制限

解体・

撤去

Ⅰ－1（潜伏期） ○ （○）

Ⅰ－2（進展期） ○ ○

Ⅱ－1

（加速期前期）

◎ ◎ ◎

Ⅱ－2

（加速期後期）

◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○

Ⅲ（劣化期） ○ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎

◎：標準的な対策，○：場合によっては考えられる対策，

（○）：予防的に実施される対策

表11.4.5 構造物の外観上のグレードと対策（塩害）

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構造物の外観上のグレードと標準的な工法

構造物の外観上

のグレード

標準的な工法

Ⅰ－1（潜伏期） （表面処理）＊

Ⅰ－2（進展期） 表面処理，電気防食，電気化学的

脱塩

Ⅱ－1

（加速期前期）

表面処理，断面修復，電気防食，

電気化学的脱塩

Ⅱ－2

（加速期後期）

断面修復

Ⅲ（劣化期） FRP 接着，断面修復，外ケーブル，

巻立て，増厚

＊：予防的に実施される工法

対 策

対策の種類には，点検強化，補修，補強，機能向上，

供用制限，解体・撤去が挙げられ， 構造物の重要度，

維持管理区分，残存予定供用期間，劣化機構、性能低下の程度などを総合的に考慮して，目標とする性能を定め，対策後の維持管理のしやすさやライフサイクルコスト等も検討した上で、適切な対策を選定する．

記 録

維持管理においては，診断，対策などの結果を適切な方法で記録，保管しなければならない．

BMSによる維持管理のシステム化

Ｂ Ｍ Ｓ解 析Ｂ Ｍ Ｓ解 析Ｂ Ｍ Ｓ解 析

橋 梁 諸 元橋 梁 諸 元橋 梁 諸 元

日 常 点 検日 常 点 検日 常 点 検

定 期 点 検定 期 点 検定 期 点 検

交 通 量交 通 量交 通 量

劣 化 診 断 結 果劣 化 診 断 結 果

劣 化 予 測劣 化 予 測

補 修 ・ 補 強の 選 定

メ ンテ ナ ン スメ ンテ ナ ン スプ ラ ンプ ラ ン

入 力入 力 出 力出 力

B M Sの イ メー ジB M SB M Sのの イ メー ジイ メー ジ

図 11.7 .1 B M S の基本

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維持管理技術の動向（その１）

■加速期以降の劣化予測方法の確立

■各種性能評価方法の検証・確立

■簡易評価・判定方法の高精度化（グレーディング法，評点法など）

■信頼性評価方法の確立

■点検・検査技術の進展

■補修・補強技術の進展

■性能照査型維持管理に関する要素技術の確立

■複合劣化の予測方法の確立

■ライフサイクルCO2評価技術の確立

■LCC，LCA ( LCCO2)を考慮した最適維持管理法の導入

■自動計測・モニタリングシステムの進展

■システム化，自動化，省力化

■トータルシステム（ＢＭＳなど）の構築

維持管理技術の動向（その２）

■アセットマネジメントとの連携

■実際の維持管理に対応した最適な投資計画の策定