Home世界初、折りたためる橋「モバイルブリッジ」のプロトタイプ完成！ ―「かけはし君」が世界の架け橋になる？―
大学院工学研究科 社会環境システム専攻 建設構造工学講座（現：大学院工学研究院 社会基盤環境工学専攻 社会空間環境部門） （ありお いちろう）助教
に聞きました。 （2009.12.15 社会連携?情報政策室 広報グループ））
プロフィール
有尾一郎助教は中学3年の冬、「早く社会に出て、世の中の役に立つ仕事をしたい！」と、普通高校ではなく国立明石工业高等専门学校への进学を决意します。尊敬する先辈の存在が大きかったのだそうです。ところが高専4年生の夏休みに、その后の进路を决定する出来事が待ち受けていました。
旧运输省の神戸第3港湾事务所におけるインターンシップで、护岸工事に立ち会ったときのこと。船がゴツンとあたってもこわれない、地震がきても大丈夫な护岸を造るためにはと、コンクリートブロックの强度を计算していました。この问题をどう解くのだろうと思った有尾少年は、このとき一册の本と出会います。
灯台もと暗し。その本の着者は、自分が通学する明石高専の先生でした。迷わず先生の研究室のドアをノックした有尾少年は、早く社会に出たいと思って高専に进学した初志をあっさり撤回。その后长冈技术科学大学、同大学院へ进学（博士后期课程修了）することとなります。そして、民间会社、和歌山工业高等専门学校教员を経て、1997年本学工学部第四类（现建设?环境系）へ着任。运命の出会いから、研究者への道を歩むことになります。
円筒の対称性の破れ？
有尾助教の専门は応用力学、构造解析です。
桥やビルのように、いくつかの部材などから构成される构造物は、强いけれど、こわれ始める瞬间にしわが生じて、こわれ出すと一挙につぶれてしまうデメリット（座屈临界点といわれる构造不安定现象の一つ)があるという有尾助教。「例えば円筒形の缶は、アルミ缶であっても意外と縦の力に対して顽丈です。空き缶をつぶそうとして、なかなかつぶせない経験をした人は多いと思います。ところがある一点を押し気味に少しねじると、一挙につぶれてしまします。ペットボトルも意外と强いですよね。构造物そのものの强度、圧缩する力など、さまざまな力の作用で起こるそのしわには、おもしろい形が生まれる瞬间があるのですが、それはなぜだと思いますか？」と笔者に问いかけ、答えに穷しているのを察するやいなや、そばにあったＡ４の纸にコーヒーの空き缶２つを背中合わせにくるくると巻いて、少し力を掛けて圧缩して见せます。「后からまた説明しますから覚えておいてくださいね」と言いながら広げたその纸には、规则正しい折り目に添って、しわが刻まれていました。
空き缶を背中合わせに巻いていきますよ…
ちょっと力を入れてみますよ…
规则正しく折り目がついていますね？
世界初、モバイル（携帯できる）ブリッジ完成！
2009年9月、有尾一郎助教は、灾害时に迅速なインフラ復旧や被灾者救助が可能になる「世界初、折りたためる桥（モバイルブリッジ）の原型プロトタイプを完成」したと平成21年度土木学会全国大会で発表しました(2009年8月24日広岛大学において记者発表)。
この桥は、建设基础技术を、（※１）と共同开発し完成したもので、幅0.5ｍ、长さは0.5ｍから(当初の6ｍから延长し)9尘までアコーディオン状に伸缩可能であり、コンパクトに折り畳めて移动ができ、人が歩ける桥としては、世界ではじめての原型プロトタイプです。
（※１）現：一般社団法人 日本建設機械施工協会 施工技術総合研究所
従来の组み立て桥の弱点
各地の地方整备局（国土交通省）では、灾害に备えて、排水ポンプ车?照明车?応急仮设（组立）桥などの灾害対策に必要な各种机材を保有しており、灾害発生时の応急対策に活用しています。
有尾助教は、「しかし、通常の応急仮设桥は、规定された大型车両（20トン级のトレーラー）の荷重を基に设计されるため、短い桥であっても重厚な构造物となり、被灾者を救助／救援していくような仕様にはなっていません。トラック20台分くらいで运ぶため、组立に大きなヤードも必要となり、时间が最优先される被灾现场であるにもかかわらず、復旧のための仮设组立てに时间がかかってしまい、现代社会の危机管理上の大きなデメリットだ」と指摘します。
既往の応急桥（组立に４～７日かかります）
开発のヒント
「あらかじめ不完全な桥を立体的に折り畳み、必要なときにのばせるような构造体にしておけばよいのではないか」と考えていたちょうど5年前のある日、ご长男が、引き金を引くと、銃身の先に连なったはさみ状の（蛇腹构造のような）部分がビヨ～ンとのびる树脂製のおもちゃ「ピストルハンド」で游んでいるのを见て、「机能を生かして、もう少し丈夫にすれば使えるぞ！伸びる部分を２本にすれば、丈夫になりそうだ！」とひらめきます。
折り畳み构造は、门扉などアコーディオン状のゲートにも见られます。门扉は、伸缩は可能なものの强さが足りないこと、面外方向（伸びる方向と直交する方向）に不安定化しやすいので、そのままでは、その上に车が乗ったり、人が乗ったりすることはできません。军事用に折り畳める桥も开発されてはいますが、この构造形式とは大きく异なり、戦车を渡すためのものなので顽丈で、しかもせいぜい二つ折りであり、もちろん価格も格段に高いのだとか。
携帯可能なものとするためには、部材には軽さと強度が重要で、力学バランスと構造安定性と最適な構造形態が必要となり、現実には高度で複合的な最適化問題に直面することになります。有尾助教は、高度なスキルは要求されそうですが、現代では計算機がさまざまな複雑な計算をしてくれるため、誤作動による障害が起きたことをあらかじめ想定して、被害を最小限に食い止めるよう幾重にも工夫して設計（fail safe：フェイルセーフ）するなど、構造不安定を制御できれば、「橋を折り畳めるのではないか？」と考えます。
「折り」构造を学ぶ
最近では、多重折り畳みは、潜在的に多重构造不安定性（数学的多重特异点）が隠れていることが理论的に明らかになってきました。しかしながら、桥のような大きな构造物では、几重にも折り畳むことは非现実でリスクが高くなるため、通常はそのようなことは谁も考えません。
「目から鳞」の逆転の発想で考えると、构造不安定をうまく制御できれば、「桥を折り畳むことができそうだ」と思われます。しかし、解决には、「折り」构造の理解が欠かせません。
もし桥が折り畳めたら？
どのように折り畳むか？
强度を保ちながら折り畳むには？
効率よく桥を折り畳むには?
そこで、上述の「円筒の対称性破れ」に基づく、规则正しい折り目のパターンが现れる折纸がヒントになります。折纸に始まって、「折り畳む」ことはわが国のお家芸ではありますが、折り畳みに関する力学は、有尾助教にとっては未知の领域でした。ちょうどその顷、破壊力学の先生が「折纸工学」と称して、折り纸による折り畳みパターンを学术研究されていることを知り、その研究に刺激を受け、３次元の円筒体を最小の力学エネルギーで平面上に折り畳む物理的な力学解法にたどり着きました。
折り纸スキルによる円筒构造体の折り畳み原理と対称性破れ现象の一例(英国叠补迟丑大学非线形力学研究センターにて2003年度在外研究)
少ない制御力、テコの原理、スマート构造概念（注1）を组み合わせることで、桥全体として段阶的に多重构造安定性にできることにたどりつき、プロトタイプ実现が现実味を帯びてきます。不可能と思われていたオリガミのアプローチから高効率で折り畳める桥に、このプロトタイプ开発によって可能性の芽が出てきました。
（注1）构造物に取り付けた（埋め込んだ）センサーなどが、安全性や使用利便性を考虑して、构造物それ自体が外部から受ける影响や欠陥などを発见したり、治癒したり、振动や最适形状への変化などの知的行為を行うという全く新しい构造概念
支える根もとの部分に力が掛かります
プロトタイプの设计図
モバイルブリッジの完成构想図
ペットボトルや空き缶などは、折り畳むことでゴミの减容化にもつながります。
现在、饮料容器の减容化を目指して、ペットボトルメーカーである日本山村硝子株式会社さんと「折り畳めるペットボトル」を共同研究开発中で、この折り构造を利用したおもしろい容器をいくつか试作开発中です。
日本山村硝子デザイン(左）试作品(右）
自然灾害への备え
「我が国は、地震、津波や台风(大雨)など多くの自然灾害を経験しています。今后もこれらの灾害の猛威と共存していかなければなりません。そのためには、过去の灾害状况を分析し、技术科学の英知によって、助かる／助けられる人命を积极的に救助していく、机动的な地域防灾システムの构筑が必要不可欠です。」と力説する有尾助教。「特に大规模リスクを伴うものは、国の重要な仕事です。『备えあれば忧い无し』のように、国民の财产と人命を守る灾害に强い国土（防灾基盘）造りを进め、将来の天灾に备えなければなりません。」
「私たちは、収穫したばかりの稲むらに火を付け、村の人たちを津波の灾害から救った『稲むらの火』など多くの故事などから、教训や备えを学んできました。しかし、ゲリラ豪雨など繰り返される自然灾害などにより、多くの尊い命や财产が失われています。时间との胜负を迫られるとき、生活者レベルのニーズを最优先することこそ求められているのでは」「『避难勧告を受けたけれど、雨がひどく降って表に出られなかった。动けなかった』と语る被灾者の言叶は重い」と语る有尾助教。地震や豪雨が起こると、灾害现场に駆けつけ调査を行っている有尾助教の、现実に里打ちされた説得力ある言叶が笔者に迫ります。
兵库県佐用2009.8.9豪雨による流桥
2009.8.9豪雨によるトラス桥の流桥
流桥による村の孤立化
2009.8.9豪雨による流桥
「かけはし君」に期待！
今回开発した技术は、あらかじめ桥に展开机构を设けることによって、架设组立て时间を短缩させる画期的な建设技术です。开発上の课题も几つか残されていますが、この技术を确立できれば、桥梁そのものをコンパクトに折り畳んで被灾现场に运搬し、それを展开施工することが可能となります。実际の运用にあたっては、被灾现场の规模や状况などから、さまざまな制约条件や技术的课题も想定されますが、折り畳める桥があれば、迅速な救助やライフラインの确保に役立てることが期待できます。
コンパクトでしょう？
あとがき
今年（2009年）11月の大学祭において、学生が企画した「折り畳める桥（モバイルブリッジ）の展示と渡桥体験」が一般公开され、大人気でした。また、12月のある日、早朝からテレビ取材があり、先生の研究が、「世界初！広大発の携帯できる桥」と日本全国に生中継されました。「かけはし君3号」は、各分野の高度な専门技术を有する専门家集団である「」から配属されている「学校工场」のプロ职人の支えなくして诞生することはありませんでした。今后も、彼らと共に改良を重ね、実用化へ向け実験を重ねたいと语る有尾先生。研究を継続する予算がないと言いながらも、共同研究を続ける本学工学研究科社会环境システム専攻地球环境工学讲座（※２）（建设?环境系）のの、気球などによる撮影画像を使った灾害マップ作成の研究と连携して、被灾者の救助に贡献してゆきたいし、かけはし君に期待していますと力强い。先生の颜が明るかったのは、国内外で活跃する「かけはし君？号」の姿が见えていたのかも知れません。「スポンサー求む！」ですね、先生！（Ｏ）
（※２）現：本学工学研究院 輸送?環境システム専攻 エネルギー?環境部門
プロトタイプ製作の技術スタッフと、実験研究中の同僚?学生の皆さん
