日本は地震の国です。すでに架かっている無数の橋を、これから来る大地震からどう守るか——新しく設計する橋の話ではなく、「今ある橋」をどう地震に強くするか。これが、耐震補強と橋梁再生というテーマです。
ここでは、耐震設計を大きく変えた兵庫県南部地震の教訓から始めて、耐震補強がめざす水準、二段階の地震動、性能照査の考え方、そして供用中の橋という制約ゆえに求められる「ハードとソフトの両面」の対策までを整理します。
兵庫県南部地震が変えた、橋の耐震設計
橋の耐震設計を語るうえで、避けて通れない出来事があります。1995年（平成7年）の兵庫県南部地震です。
この地震は、震源が浅い内陸直下型で、都市の真下を襲いました。高架橋では、橋脚が倒れ、橋桁が落下する、という深刻な被害が生じました。何がその橋桁落下を引き起こしたのか。被害のメカニズムには、いくつもの要因が絡んでいます。
激しい地震動によって、隣り合う橋桁どうしが衝突する。桁の落下を食い止めるはずの落橋防止構造が壊れる。桁を支える支承（ししょう：荷重を受け渡す部分）が破壊される。コンクリート橋脚は、粘りを欠いたまま、せん断破壊（斜めのひび割れで一気に断ち切られる壊れ方）を起こす。鋼製橋脚は、圧縮によって座屈（ざくつ：柱が折れ曲がる現象）する。さらに、地盤の液状化や側方流動（地盤が水平方向に流れ動く現象）が、橋の足元を崩す。これらが重なって、橋は崩れ落ちました。
この地震から得られた教訓は、大きく二つです。一つは、内陸直下型による、これまで想定していなかったほど強烈な地震動が現実に存在すること。もう一つは、橋が地震時にどう壊れていくのか、その挙動を見きわめたうえで設計する必要があること。この教訓を受けて、橋の耐震設計基準は、大きく作り直されました。
橋を地震から守る設計の基本的な考え方については、こちらで整理しています。
【耐震設計の考え方｜地震から橋を守る設計の基本】
https://hashiwatashi.com/bridge-seismic-design/
耐震補強は「新設と同等」をめざす
さて、すでにある橋の話に戻ります。既存の橋は、一つとして同じではありません。建設された年代が違えば、種別も、置かれた環境も、使われ方も、これまでの維持管理の状況も異なります。その結果、その橋が今後あと何年使えるか——耐用年数（平均余命）も、橋ごとにまちまちです。
にもかかわらず、いったん「耐震補強をする」と決めたなら、めざす水準は共通です。原則として、新設の橋と同等の耐震性能を追求すべきとされています。というのも、補強の程度をどこまで上げるかによる工事費の差は、一般にそれほど大きくないと考えられているからです。どうせ手を入れるなら、中途半端ではなく、新設と同じ安全水準まで引き上げよう、という発想です。
ただし、ここは誤解しやすいところです。これは、「新しい耐震基準を満たさない橋を、すべて一律に補強すべきだ」と言っているわけではありません。どの橋を補強するかは、また別の判断です。補強すると決めた橋については、新設と同等をめざす——そういう意味合いです。
二段階の地震動——レベル1とレベル2
橋の耐震設計では、想定する地震動を二段階で考えます。
レベル1地震動は、橋の供用期間中に発生する確率が高い、中規模の地震動です。橋が生きているあいだに、一度は遭遇するかもしれない揺れ、というイメージです。
レベル2地震動は、発生する確率は低いものの、極めて強い、大規模な地震動です。供用期間の長さには縛られず、その土地の地理的な条件などから、低い確率の強い揺れとして設定されます。レベル2地震動には、プレート境界で起きる巨大地震を想定したタイプと、兵庫県南部地震のような内陸直下型を想定したタイプがあります。めったに来ないが、来れば橋の命運を左右する揺れです。
この二段階に対して、それぞれ「どこまで耐えるべきか」という目標を定め、設計や補強を進めていきます。
耐震性能照査の枠組み——応答値と限界値
橋が地震に耐えられるかどうかは、どう確かめるのでしょうか。その基本の枠組みが、性能照査です。考え方の中心にあるのは、「応答値」と「限界値」を照らし合わせる、というものです。
応答値とは、地震という作用を受けたときに、橋に実際に生じる反応の大きさです。断面力（部材の内部に生じる力）、応力、変位・変形などがこれにあたります。この応答値は、二つの側面から決まってきます。一つは「作用のレベル」——どれだけの地震動や地震時荷重がかかるか。もう一つは「構造のレベル」——その橋の耐荷・損傷の程度や、供用期間はどうか。
限界値とは、その橋が耐えられる能力の限界です。断面耐力（断面が支えられる力の限界）や剛性（変形しにくさ）などで表されます。
そして、地震で生じる応答値が、橋のもつ限界値を超えないこと。これを確かめるのが、性能照査です。求められる性能のレベルに応じた応答値を求め、それが耐震設計の要求性能を満たした限界値の内側に収まっているか——この照合によって、橋の地震への強さを判定します。既存橋の補強でも、この物差し自体は、新設と同じものが使われます。
供用中の橋という制約——だからソフトも要る
耐震補強は、まず耐震診断から始まります。橋の耐震性を、さまざまな指標で判定し、耐震性が不足する可能性があれば、補強の検討へと進みます。
ところが、ここに大きな制約があります。対象の橋は、多くの場合、使われ続けている「供用中」の橋だということです。交通を止められない、足場を組む場所が限られる——そうした事情から、とれる補強方法は自然としぼられます。その結果、現状の技術水準では十分な補強効果が得られなかったり、構造的なバランスや合理性に欠けたりすることも起こります。
こうした場合に大切なのが、発想の切り替えです。橋そのものや周辺地盤を直接補強する、というハード一辺倒の対策だけが答えではありません。対象の橋の補強レベルが多少下がったとしても、別の道を組み合わせる。たとえば、その橋が使えなくなったときに備えた代替システムを整えておく。あるいは、被災後に素早く復旧するための方法を開発しておく。こうした柔軟で合理的な対応を検討する余地があり、総合的な価値判断が重要になります。
橋が地震で受ける想定被害を減らす選択肢の一つが、既設橋の耐震補強です。しかしそれだけでなく、想定される被害の程度に応じて、地震後の応急復旧や再建をあらかじめ選択肢に入れておくこともありえます。さらに、その橋を直接補強するのではなく、代わりの機能をもつバックアップシステムを構築することも、広い意味での耐震性向上対策になります。地震に強い一本の橋を作ることと、地震に強い交通ネットワークを作ることは、同じではないのです。
橋を直接守るハードの補強については、下部構造や付属物の観点から、こちらで詳しく扱っています。
【下部構造の点検・補修・補強｜基礎・橋台・橋脚の損傷と耐震補強の方法を解説】
https://hashiwatashi.com/substructure-maintenance/
【付属物の点検・補修・補強｜支承・伸縮装置・標識を守る点検の種類と対策を解説】
https://hashiwatashi.com/bridge-accessory-maintenance/
補修・補強で延命するか、それとも架け替えるか、という判断については、こちらで整理しています。
【橋を架け替えるか、長寿命化するか｜架替えの理由と餘部橋梁の診断に学ぶ】
https://hashiwatashi.com/bridge-replacement-reasons/
大災害から命と橋を守る、5つのキーワード
大きな災害から、人の命と橋を守る。そのために設計・補強で意識すべき考え方が、五つのキーワードとして整理できます。いずれも、橋に「持たせるべき」性質です。
| キーワード | 意味 | 橋にどう効くか |
|---|---|---|
| リダンダンシー | 代替性・多重性・懐の深さ | 一部が壊れても全体は崩れない。迂回路や予備の経路を含む「余裕」 |
| ロバストネス | 強靭性・したたかさ | 想定を超える外力にも、粘り強く耐える強さ |
| レジリエンス | 回復性・快復性・しなやかさ | 被災しても、速やかに機能を取り戻せる回復力 |
| フェールセーフ | 損傷許容性・信頼性・しぶとさ | 壊れ方を制御し、致命的な崩壊には至らせない |
| セーブライフ | 人命救助性・死なない/死なせない | 何よりまず、人命を守ることを最優先に想定する |
リダンダンシーは、代替性・多重性・懐の深さと言い換えられます。橋のどこか一部が損傷しても、全体としては崩れ落ちない。あるいは、その橋が使えなくなっても、迂回できる別の経路がある。こうした「余裕」や「二重三重の備え」が、被害の連鎖を食い止めます。
ロバストネスは、強靭性・したたかさです。想定を超える力を受けても、簡単には壊れない、粘り強い強さを指します。
レジリエンスは、回復性・快復性・しなやかさです。壊れないことだけを目指すのではなく、たとえ被災しても、速やかに元の機能を取り戻せること。しなやかに立ち直る力を重視する考え方です。
フェールセーフは、損傷許容性・信頼性・しぶとさです。ある程度の損傷は許容しつつも、その壊れ方をコントロールし、橋全体が一気に崩壊するような致命的な事態には至らせない、という設計思想です。せん断破壊のような突然の破壊を避け、粘って耐える壊れ方へ導く発想も、ここに通じます。
そしてセーブライフ。人命救助性、すなわち「死なない・死なせない」ことを想定する、という最後のよりどころです。橋を守るのは、突き詰めれば、その橋を使う人の命を守るためにほかなりません。
まとめ
この記事では、既存の橋を地震から守る、耐震補強と橋梁再生の考え方を整理しました。
兵庫県南部地震は、内陸直下型の強烈な地震動の存在と、橋の壊れ方を見きわめる必要性を、私たちに突きつけました。その教訓のうえに、今の耐震設計は立っています。既存橋を補強すると決めたなら、めざすのは新設と同等の耐震性能。レベル1・レベル2の二段階の地震動を想定し、応答値が限界値を超えないかを照査する——この物差しは、新設も補強も変わりません。
一方で、供用中の橋には補強の制約があります。だからこそ、橋そのものを固めるハードの対策だけでなく、代替システムや早期復旧といったソフトの対策を組み合わせる、総合的な判断が求められます。リダンダンシー、ロバストネス、レジリエンス、フェールセーフ、そしてセーブライフ。これらのキーワードが指し示すのは、結局のところ、橋という構造物を通じて人の命を守るという、ただ一つの目的なのです。
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