采访了研究生院工学学科  社会环境系统专业  建设结构工学教研室 （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） 有尾一郎（Ario Ichiro）副教授

（2009.12.15 社会合作与信息政策办公室  宣传小组）

有尾一郎副教授于初中3年级的冬天，决定“尽早地踏入社会，为社会作贡献！”，因此没有上普通高中，而是上了国立明石工业高等专门学校。据说是因为那里有他非常尊敬的学长。但是，高专4年级的夏天，又到了决定自己去向的关键时刻。

在前运输省神户第3港湾事务所实习，参加护岸工程时，为了建造被船碰撞也撞不坏，地震也震不坏的码头，需要设计混凝土块的强度。有尾少年想，该怎么解决这个问题呢？这个时候，他看到了一本书。

老话说灯下黑。原来这本书的作者是自己学校的老师。他毫不犹豫地敲响了老师研究室的门，结果他果断地放弃了为了尽早踏入社会而考高专的初衷，后来他考上了长冈技术科学大学，并读了研究生（博士后期课程结业）。然后经过私营公司和和歌山工业高等专门学校后，于1997年调入本校工学院第4类（现在的建设与环境类, 该链接为日语页面）。因命运的邂逅，走上了研究者的道路。

有尾副教授的专业是应用力学和结构分析。
有尾副教授说，像桥梁和大楼那样，由多个部件等构成的结构物很坚固，但开始坏的瞬间，就会出现裂缝，一旦坏了，有会一下子坍塌的弱点（屈曲临界点的结构不稳定现象之一）。有尾副教授问笔者，“比如，圆筒形的罐，即使是铝罐，抗纵向的力很强。我想不少人都有过想压扁空罐，但怎么也压不扁的经历。但是，挤压某一点的话，一下子就能把它压扁。塑料瓶也是出乎意料地坚固。结构物本身的强度，压缩力等，各种力的作用产生的裂缝中，有产生有趣形状的瞬间，这是为什么呢？”，他感觉到我回答不了后，马上拿起一张A4的纸，将2个咖啡空罐围了起来，稍微加力把它们压扁了。他边说道，“待会儿再说明，请你记住”，边按有规则的折缝，在平整的纸张上折出了皱纹。

将空罐压扁卷起来…

稍微用力…

有了有规则的折缝了吧？

2009年9月，有尾一郎副教授在2009年度土木学会全国大会发表了灾难时可迅速恢复基础设施和救助灾民的“开发了世界上第一座折叠桥（携带桥）的试制品”(2009年8月24日广岛大学新闻发布会(该链接为日语页面))。

这座桥是使用与社团法人日本建设机械化协会施工技术综合研究所(该链接为日语页面)联合开发的建设基础技术制作的，宽0.5米，长0.5米至（从6m开始延长）9m，呈褶状可伸缩，紧凑可折叠，可移动，作为步行桥，是世界上第一座试制品。

各地地方整备局（国土交通省）为了预防灾害，备有排水泵车，照明车及应急临时（便携式）桥等灾害对策必需的各种器材，灾难发生时可以应急使用。

有尾副教授指出，“但是，通常的应急临时桥是按照规定的大型车辆（20吨级的拖车）的载重设计的，因此即使是很短的桥梁，也是很沉重的结构物，不适合救助和救援灾民。这些器材需要20辆卡车装运，因此组装需要很大的场地，救灾就是抢时间，但是为了恢复交通搭建临时桥梁要费这么长时间，这是现代社会危机管理上很大的缺点”。

以前的应急桥（组装需要4至7天）

“我想做成这样一个结构，将半成品的桥梁进行立体折叠，在需要的时候把它打开，组成桥梁”。5年前，有一天，看见大儿子在玩一把塑料的玩具“手枪手”，他扣了一个机关，连着枪身前的钳子状（如蝮蛇结构）的部分就弹了出来。当时我眼睛一亮，“利用这个功能，再加强强度就可派大用场了!展开部分做成两根，将会非常结实！”。

折叠结构，常见的比如有呈褶状的闸门。闸门可以伸缩，但强度不足，反平面方向（与伸缩方向垂直的方向）不稳定，如果不加以改进，开车和人不能在上面行走。军用上也开发了可折叠的桥，但是结构形式完全不同，它为了要可以开坦克，因此制造得很结实，并且最多也就2折，当然价格很贵。

要做成可携带的，材料必须既轻强度又高，需要力学平衡和结构稳定性，以及最佳的结构形态，要实现它，就要解决高度综合最佳化问题。有尾副教授说，这需要丰富的实际经验。现在可以利用计算机进行复杂的计算，因此预先估计误操作引起的问题，为将损失降低到最小，进行反复试验与设计（fail safe）等。他觉得，如果能控制住结构不稳定性，“桥不就能折叠了吗？”。

最近，从理论上知道多重折叠隐藏着多重结构不稳定性（数学的多重奇异点）。但是，桥梁这么大的结构物，要折叠好几重是不现实的，风险很大，一般来说谁也不会想这么做。
如果将“想不到”的想法倒过来，只要能控制好结构不稳定性，“就能制作可折叠桥”。但是，要解决这个问题，必须理解“折”结构。

如果桥梁能折叠？
如何折叠？
如何才能既保持强度，又能折叠？
如何才能有效地折叠桥梁？
因此，根据上述“圆筒的对称破裂”的出现有规则的折缝的折纸得到了启发。从折纸开始，“折叠”是我国的拿手好戏。有关折叠的力学，对有尾副教授来说是未知的学问。正好那时，他知道破坏力学的老师在研究“折纸工学”，就是研究折纸折出的折叠模式，受到这个研究的启发，研究出了以最小的力学能量在平面上折叠3维圆筒体的物理力学解法。

折纸经历的圆筒结构体的折叠原理和对称破裂现象的例子（在英国Bath大学非线性力学研究中心，2003年度在外研究）     

通过组合较少的控制力，杠杆原理和智能结构概念（注1），实现了整座桥梁的分阶段多重结构的稳定性，试制品有了实现的可能性。从认为不可能的折纸研究到高效率的能折叠的桥梁，成功开发了试制品，这个折叠桥有可能实用化。
（注1）这是安装在结构物（嵌入）上即安全又使用方便的传感器等，发现和修补结构物本身受外部的影响和缺陷等，并振动和改为最佳形状，进行智能行为的新结构概念。

力量加在支撑的底部部分

试制品的设计图

携带桥的最终构想图

如果能将塑料瓶和空罐折叠，就能减少垃圾的容量。
现在与塑料瓶制造商日本山村玻璃株式会社合作，为了减少饮料容器的容量，联合开发“可以折叠的塑料瓶”，并利用这个折叠结构，试制了几种有趣的容器。

日本山村玻璃设计,试制品 

有尾副教授强调说，“我国是地震，海啸以及台风（大雨）等自然灾害多发的国家。今后还必须与这些严重的自然灾害共存。因此，分析过去的灾害情况，运用科学技术知识，构建机动的地区防灾系统，积极地救助要救的人和被救的人。”，他还说，“尤其是应对带来大规模灾难的灾害，是国家的重要工作。俗话说，『有备无患』，必须建设保护人民生命和财产，抗灾害性强的国土（防灾基础设施），为将来的天灾作准备”。

有尾副教授还说，“我们从点燃刚收割的稻草，从海啸灾害中将村里人拯救出来的『稻草之火』等许多故事中学到了教训和经验。但是，因雷阵雨等不断反复的自然灾害，失去了大量宝贵的生命和财产。在与时间赛跑的时候，必须将人民的需求放在首位。”，“我听到灾民们说，『虽然接到避难通知，但雨太大了，出不去，没法出去』，心情很沉重”。一发生发生地震，或下大雨，有尾副教授就奔赴灾区现场，进行调查，他的符合实际的有说服力的介绍打动了笔者。

＞2009.8.9大雨冲垮桥梁的调查报告请阅览这里(该链接为日语页面)

兵库县佐用2009.8.9大雨冲垮的桥梁

2009.8.9大雨冲垮的桁架桥

因桥梁冲垮而孤立的村庄    

2009.8.9大雨冲垮的桥梁

这次开发的技术是通过设置可以展开成桥梁的机构，在架设时可以缩短时间的划时代的建筑技术。开发上还有几个问题没解决，但是开发了这个技术，就可以紧凑地折叠桥梁，运送到灾区现场，然后展开施工。在实际运用时，还根据灾区现场的规模和情况，考虑了各种制约条件和技术课题，如果有了可折叠的桥梁，就有可能帮助迅速救援和确保生命线。
 

很紧凑吧？     

后记

在今年（2009年）11月的大学节上，公开(该链接为日语页面)了学生们组织的“可折叠桥梁（携带桥）的展览和渡桥体验”，得到了好评。另外，12月的一天，早上有电视台采访，老师研究的“世界首创！广岛大学开发的可携带桥梁”向日本全国实况转播(该链接为日语页面)了。“桥梁君3号”如果没有从拥有各领域的先进的专业技术的专家集团“广岛大学技术中心(该链接为日语页面)」”分配到“学校工厂”的专业技术员的支持是开发不出来的。有尾老师说，今后还将和他们一起继续改进，不断实验，争取早日实用化。虽然他说没有钱继续研究，但还是要与联合研究的本校工学学科社会环境系统专业地球环境工学教研室（工学第4类(该链接为日语页面)建筑与环境类）的作野裕司副教授的使用气球拍摄的图像制作灾害地图的研究合作，为救援灾民作贡献，对桥梁君寄予很大的希望。老师的充满希望的表情，也许是因为看到了“桥梁君？号”在国内外发挥作用的身影了吧。老师“征求赞助商！”，是吧。（Ｏ）

制作试制品的技术人员和实验研究中的同事和学生们     
 

【关于世界上第一座可折叠的桥梁“携带桥”的信息】

世界上第一座可折叠的桥梁“携带桥”的公开实验  (该链接为日语页面)

可折叠的桥梁“携带桥”的车辆通行公开实验 (该链接为日语页面)
 

有尾助教的网页请点击这里