鉄道橋工事の設計に当たり、支承部における設計水平力の算出方法を適切なものにすることにより、所要の耐震性能を確保するよう改善させたもの

鉄道橋工事の設計に当たり、支承部における設計水平力の算出方法を適切なものにすることにより、所要の耐震性能を確保するよう改善させたもの

１　工事の概要

（１）　工事の概要

　九州旅客鉄道株式会社（以下「ＪＲ九州」という。）では、平成１６年度から１８年度までの間に河川改修、道路拡幅等に伴う鉄道橋の架替え等のため、国、県等からの負担金等により「小倉・西小倉間紫川Ｂ・ＰＣ桁作架他３工事」等３２工事を工事費総額３５億６６８６万余円で実施している。

（２）　鉄道橋の耐震性能

　鉄道橋の耐震設計は、「鉄道構造物等設計標準・同解説　耐震設計」（平成１１年１０月、国土交通省監修、財団法人鉄道総合技術研究所編）等（以下「設計標準」という。）に基づき行うこととされている。
　設計標準では、１１年以降、構造物の設計耐用期間（約１００年間）内に数回程度発生する確率を有する地震動であるＬ１地震動及び構造物の設計耐用期間内に発生する確率は低いが非常に強い地震動であるＬ２地震動を想定し、構造物が設計上保持すべき耐震性能を定めている。
　そして、重要度の高い構造物（注１） については、Ｌ２地震動を想定した場合の耐震性能は、下記の耐震性能ＩＩ及び耐震性能ＩＩＩを満たすことが求められている。
〔1〕 耐震性能ＩＩ：地震後に構造物の機能が早期に回復できる性能
〔2〕 耐震性能ＩＩＩ：地震後に構造物が修復不可能となったとしても、落橋等のように構造物全体系が崩壊することのない性能
　上記の性能を確保するため、鉄道橋においては橋脚及び橋台（以下「下部工」という。）等と支承部について、所要の耐力を有することとされている（参考図１参照） 。

（３）　支承部を構成する装置

　支承部は、桁と下部工の間に設置される部材であり、〔1〕桁から受ける鉛直力を下部工に伝達する支承本体、〔2〕桁から受ける水平力を下部工に伝達するとともに桁の移動を制限する移動制限装置、〔3〕地震時に桁が下部工から落下するのを防止する落橋防止装置、〔4〕上記の〔1〕から〔3〕が設置される桁側の埋込部である桁端及び〔5〕同様に〔1〕から〔3〕が設置される下部工側の埋込部である桁座（以下、これら〔1〕から〔5〕を合わせて「装置等」という。）から構成されている（参考図２参照） 。

（４）　支承部の設計における耐震性能の照査

　設計標準によれば、支承部の設計がＬ２地震動に対し耐震性能ＩＩを満たしているかどうかについての照査は、Ｌ２地震動が支承部に作用する水平力（以下「支承部の設計水平力」という。）より、装置等の所要の耐力が大きいことを確認することとされている。そして、支承部の設計水平力は、下部工の最大応答震度（注２） に桁等の重量を乗じて算出することとされている。

２　検査の結果

（検査の観点及び着眼点）

　平成７年兵庫県南部地震において桁及び下部工に大きな損傷がもたらされたことや、支承部は桁の移動を制限し落橋を防止する重要な機能を有するものであることから、支承部については、適切な耐震設計が求められる。そこで、合規性等の観点から、設計計算書等において必要とされる耐震性能を満足する設計となっているかなどに着眼して検査した。

（検査の対象及び方法）

　本院は、ＪＲ九州において会計実地検査を行った。そして、ＪＲ九州が１６年度から１８年度までの間に重要度の高い構造物である鉄道橋（重要線区とされている線区に係る鉄道橋等）の桁の架替え等を行っている前記の３２工事を対象として、設計計算書、設計図面等の書類により検査するとともに、ＪＲ九州に、支承部の設計水平力の算出時に用いる震度について報告を求め、その内容を確認するなどの方法により検査を行った。

（検査の結果）

　支承部の設計水平力を算出する際に用いる震度等について検査したところ、次のような状況となっていた。
　すなわち、次表及び次図のとおり、複数ある下部工のうちいずれの下部工の震度を用いるかについて区々となっていたり、支承部の設計水平力を算出する際に最大応答震度又は降伏震度等（注３） を用いたりしていた。

図　最大応答震度と降伏震度の比較（下部工の荷重−変位曲線の概念図）

　そして、設計標準によれば、支承部の設計水平力を算出する際には、下部工の最大応答震度を用いることとされているが、いずれの位置の下部工の最大応答震度を用いるかについては明示されていなかった。
　これらのことから、支承部の設計水平力の算出について財団法人鉄道総合技術研究所に確認したところ、該当する支承部に接続する下部工の最大応答震度（以下「支承部直下の最大応答震度」という。）を用いて算出するのが正当であるとの見解であった。
　したがって、「支承部直下の最大応答震度」を用いて、前記の３２工事における支承部の設計水平力について再計算を行うと次のとおりであった。

（１）　支承部の設計水平力を算出する際に該当する支承部に接続しない下部工の最大応答震度を用いていた工事

　表のアの１４工事のうち、３工事については、Ｌ２地震動における桁ずれ量よりも桁座寸法が大きいため落橋しないことから耐震性能ＩＩＩを満たすものの、所要の耐力が、支承部の設計水平力に対して９０％から９８％となる移動制限装置及び桁座があり、支承部の耐震性能ＩＩが確保できないものとなっていた。

（２）　支承部の設計水平力を算出する際に下部工の降伏震度等を用いていた工事

　表のイ及びエの６工事のうち、３工事については、Ｌ２地震動における桁ずれ量よりも桁座寸法が大きいため落橋しないことから耐震性能ＩＩＩを満たすものの、所要の耐力が、支承部の設計水平力に対して７８％から９８％となる移動制限装置、桁端及び桁座があり、支承部の耐震性能ＩＩが確保できないものとなっていた。

　そして、耐震性能ＩＩが確保できないものとなっていた上記の６工事（工事費７億４９７６万余円）の支承部に係る工事費相当額は、〔1〕 ５７９万余円、〔2〕 ３０９２万余円、計３６７２万余円である。
　以上のように、鉄道橋支承部の設計に当たり、支承部の設計水平力を算出する際には「支承部直下の最大応答震度」を用いるべきであるのに、該当する支承部に接続しない下部工の最大応答震度を用いていたり、降伏震度等を用いていたりして所要の耐震性能ＩＩが確保されていない状態となっているのは適切とは認められず、改善の必要があると認められた。

（発生原因）

　このような事態が生じていたのは、ＪＲ九州において支承部の耐震設計における下部工の最大応答震度の取扱いについての認識が不足していたことなどによると認められた。

３　当局が講じた改善の処置

　上記についての本院の指摘に基づき、ＪＲ九州では、１９年９月に通知を発し、鉄道橋支承部の設計において、Ｌ２地震動に対する支承部の設計水平力を算出する際には、「支承部直下の最大応答震度」を用いて設計を行い、チェックリストによる確認を行うなどの処置を講じた。
　なお、所要の耐震性能ＩＩが確保されていない６橋りょうについては、同年１０月末までに補修工事を完了している。

（参考図１）

鉄道橋概念図

（参考図２）

支承部概念図