JP2002201609A

JP2002201609A - コンクリートアーチ橋の構築方法

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Publication number: JP2002201609A
Application number: JP2000399936A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kawamura; 哲男河村
Original assignee: PS Corp
Current assignee: PS Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】長大なコンクリートアーチ橋を構築するため
に、コンクリートアーチ橋の構築方法を改善する。【解決手段】合成アーチ巻立工法を用い、鋼管アーチリ
ブ１１をトラス構造とし、鋼管内にコンクリートを充填
した後、アーチリブの下床版及びアーチリブ側壁部に型
枠兼用となるプレキャスト版又は鋼製パネルを取付け、
アーチリブの変形及び応力度が制限値以下となるような
順序でアーチリブを区域に分けて、下床版、ウェブ、上
床版のコンクリート打設を例えばに示すよう
な順番に行って鋼管トラスアーチヘのコンクリート巻立
てを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートアー
チ橋の構築方法に関し、更に詳しくは従来よりも架橋の
長大化を目指したコンクリートアーチ橋の構築技術に係
るものである。さらに詳しくは、アーチ状の鋼管を架設
し、その鋼管内部にコンクリートを充填し、その後鋼管
にコンクリートを巻立ててアーチリブを形成する合成構
造コンクリートアーチ橋の構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄筋コンクリートアーチ橋は、景観に優
れ、圧縮力が支配的な構造物でコンクリートに適し、完
成した橋梁の力学的構造が合理的であるなどの利点から
数多く架設されており、中でも、本出願人の開発した合
成アーチ巻立工法（特開昭５７−１７８００９号公報）
は、橋梁の長大化に有利なため採用が多くなってきてい
る。この工法は、始めに中空筒状のアーチ形支保鋼材を
複数本掛け渡して施工する工法であって、（ａ）両岸において鋼管アーチの約１／２の部分を立設
組立てし、この鋼管をアーチの約１／２の部分を両岸か
ら倒してアーチリブ軸線にロアリングして架設する。（ｂ）架設後鋼管内にコンクリートを充填し、合成構造
（合成アーチ）とする。（ｃ）スプリンギング部（付け根部）を支保工により打
設した後、合成アーチを支保材として移動作業車（ワー
ゲン）を用いてコンクリートを順次巻立てていくという
工法である。この工法は優れた特徴を有するものである
が、さらに架橋の長大化を目指すには構造及び施工方法
の改善が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】合成アーチ巻立工法を
用いた鉄筋コンクリートアーチ橋をさらに長大化するた
めには、まず、アーチリブの一層の軽量化を図る必要が
ある。また、構築時にアーチリブのスプリンギング部に
完成時を大きく越える曲げ応力が発生せず、アーチリブ
に過大な曲げ応力が働かないように、構築方法を改善す
る必要がある。

【０００４】本発明は従来よりもさらに長大化を目指し
たコンクリートアーチ橋を構築するために、合成アーチ
巻立工法を利用し、鋼管アーチリブの構造に改善を施
し、コンクリートアーチ橋の改善及び構築方法の改善を
行い、原価低減、工期短縮、安全施工を図ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、鉄筋コンクリ
ートアーチ橋を構築するに当り、合成アーチ巻立工法を
用い、鋼管アーチをトラス構造とし、鋼管内にコンクリ
ートを充填した後、アーチリブの下床版及びアーチリブ
側壁部に型枠兼用となるプレキャスト版又は鋼製パネル
を取付け、その後、荷重の増大に伴ってアーチの剛性が
段階的に上昇するように、下床版コンクリート打設、ウ
ェブコンクリート打設、上床版コンクリート打設を順番
に行って鋼管トラスアーチヘのコンクリート巻立てを行
うと共に、鋼管アーチ充填、下床版、ウェブ、及び上床
版の各コンクリート打設は、区域に分けてアーチリブの
変形及び応力度が制限値以下となるような順序でコンク
リートを打設することを特徴とするコンクリートアーチ
橋の構築方法である。

【０００６】本発明によれば、従来使用していた移動作
業車が不要となり、その自重（例えば２００トンを越え
る）による架設時断面力も低減され、移動作業車の作業
手間が掛かるのを省略することができ、また、コンクリ
ートの打設位置及び順序を自由に選定することができ、
構築時にアーチリブに完成時を大きく越える曲げ応力が
働かないようにすることに特徴がある。

【０００７】本発明では、鋼管アーチをトラス構造とし
て鋼管の断面を小さくし、鋼管及び鋼管内に充填するコ
ンクリートを軽量化する。このようなトラス構造の鋼管
アーチを架設し、鋼管内にコンクリートを充填した後、
アーチリブの下床版に型枠兼用となるプレキャスト版又
は鋼製パネルを取付ける。但し、鋼管内へのコンクリー
ト充填の前に、アーチリブの下床版にプレキャスト版を
取り付けておいてもよい。この下床版の上面には橋の幅
方向に間隔をおいて凸部を設け、コンクリート打設前は
梯子段の役目をするようにする。次にアーチリブ側壁に
型枠兼用のプレキャスト版又は鋼製パネルを取付ける。
プレキャスト版又は鋼製パネルを型枠代わりに鋼管トラ
スアーチに取付けるので、移動作業車が不要となる。鋼
管トラスアーチヘのコンクリート巻立ては、荷重の増大
とともにアーチの剛性を段階的に上げていくように、下
床版コンクリート打設、リブ部コンクリート打設、上床
版コンクリート打設の順番に行う。下床版、リブ部、上
床版のコンクリート打設は、総足場施工に近い状態にな
るようにし、区域に分けて行う。各区域のコンクリート
打設順序は、アーチリブの変形及び応力度が制限値以下
となるような順序で行う。これによりアーチのスプリン
ギング部（付け根部）に過重な応力が働くのを回避する
ことができる。

【０００８】本発明によれば、鋼管アーチをトラス構造
とすることにより鋼管の断面を小さくして、鋼管及び鋼
管充填コンクリートを軽量化し、さらに、鋼管アーチリ
ブヘのコンクリート巻立てを施工中の断面力が大きくな
らないような順番でコンクリートを打設し、また移動作
業車重量を無くすることができ、施工性が向上すること
と相まって、コンクリートアーチ橋の長大化が可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の特徴及び具体的な工程手
順を挙げると次の通りである。（１）鋼管アーチをトラス構造として曲げ抵抗にあまり
寄与しない中間部を鋼及び充填コンクリート共に軽くし
た。（２）鋼管アーチにコラム（角鋼管）を使用し、原価低
減を図る。（３）移動作業車（ワーゲン）を不要とし、施工時荷重
の低減、施工性の改善及び架設時の断面力低減を図る。
このため、アーチ箱桁の下床版の一部をプレキャストＰ
Ｃ版又は鋼製の波形・Ｕ形パネルとし、側壁の一部をプ
レキャストＲＣ版又は鋼製の波形・Ｕ形パネルとし、型
枠を兼ねる構造とする。（４）アーチの剛性を荷重の増大と共に下記の５段階で
上げて行く。長大コンクリートアーチ橋の場合箱桁アー
チのコンクリート強度は工場、現場共に６０Ｎ／ｍｍ²
以上とする。

【００１０】ａ．鋼管トラスアーチ（２ヒンジアー
チ）段階ｂ．合成トラスアーチ（２ヒンジアーチ〉段階ｃ．下床版合成トラスアーチ（コンクリート打設後端
横桁を施工した固定アーチ）段階ｄ．下床版・ウェブ合成トラスアーチ（固定アーチ）
段階ｅ．ＲＣアーチ（鋼管を鉄筋換算した固定アーチ）段
階（５）鋼管内に充填するコンクリートは高流動コンクリ
ートとし、バイブレーターを使用しない。強度は６０Ｎ
／ｍｍ²以上とする。充填コンクリートの打設順序を複
数区域に分けてスプリンギング部よりクラウンに向って
左右対称に打設していく。（６）下床版、ウェブ、上床版の打設順序を、複数区域
に分けて、変形及び応力度が大きくならないように、左
右対象にスプリギング付近、１／４点付近、クラ
ウン付近、スプリギング付近と１／４点付近との中間
部、クラウン付近と１／４点付近との中間部の順序
で、順次打設する。（７）下床版及び側壁に型枠兼用のプレキャストコンク
リート版又は鋼製板を使用するので、作業足場は局部的
なものを除けば不要である。（８）プレキャスト版の橋軸方向の連結部は３０ｃｍほ
どの場所打ちコンクリートを打設する。この部分の鉄筋
は、プレキャスト版の突出鉄筋を連結する構造とする。
したがって、型枠は吊り型枠を使用し、作業足場は不要
である。

【００１１】以下、図面を参照して本発明のコンクリー
トアーチ橋の構築方法をさらに詳細説明する。図１は、
合成アーチ巻立工法を用いた実施例を示すもので、スパ
ン３００ｍ、橋体幅１５．６ｍ、ライズ６０ｍのコンク
リートアーチ橋１０の側面図である。図はスパンの半分
の１５０ｍ分を示したものである。図２は、図１のアー
チリブ１１の平面図である。図３は図１の鋼管アーチト
ラスの側面図、図４はそのアーチリブ１１の平面図であ
る。

【００１２】コンクリートアーチ橋１０は、アーチリブ
１１のスプリンギング部（付け根部）１２を両岸に設け
た基礎上の支持橋台１００に支持させ、アーチリブのク
ラウン部（頂部）１３を左右互いに接触させてアーチを
形成し、このアーチリブ１１上に立設した多数の橋脚２
２、２３、２４、２５、２６上に橋面２１を形成したコ
ンクリート橋である。本発明はこのアーチリブ１１を合
成アーチ巻立工法を用いて施工する技術であるが、従来
よりも長スパンのコンクリートアーチ橋を容易に架設す
ることができる技術である。このため、まず、図３，図
４に示すように、鋼管アーチをトラス構造とする。

【００１３】図５は図１に示すアーチリブ１１のスプリ
ンギング部（付け根部）１２の断面図、図６はアーチリ
ブのクラウン部（頂部）１３の断面図である。図３〜図
６に示すように、角鋼管１４をアーチの長手方向に配置
し、これを斜材１５で連結してトラスを形成している。
この鋼管トラスを架設し、角鋼管１４内にコンクリート
を充填して剛性を付与する。次いで図５、図６に示すよ
うに、アーチリブ１１の下床版に型枠兼用となるプレキ
ャストコンクリート版又は鋼製パネル３１を取り付け
る。アーチリブの側壁部にも型枠兼用となるプレキャス
トコンクリート版又は鋼製パネル３５を取り付ける。次
いで下床版コンクリート、ウエブコンクリート、上床版
コンクリートを順次打設する。このコンクリート打設順
序を最も合理的にしたこと、及び従来使用していた移動
作業車を不要としたことに本発明の特徴がある。

【００１４】図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ｄ）〜
（ｆ）、図９（ｇ）〜（ｈ）は本発明の実施例のコンク
リートアーチ橋の構築方法の手順を示す施工工程図であ
る。図７（ａ）（施工工程１）は、構築すべきアーチ橋
の両岸のアーチ橋の橋台１００、取付高架橋１１０の橋
台１１１、橋脚の基礎１１２及び橋脚１１３の部分の施
工図を示している。次いで、図７（ｂ）に示すように、
鋼管アーチリブ１１の架設を行う（施工工程２）。ケー
ブルクレーン１２０を用いて橋台１００間に架設した鋼
管アーチリブ１１を、斜吊りケーブル１３０で支持し、
両者のクラウン部を結合して鋼管アーチリブ１１を架設
する。鋼管アーチの架設は、ケーブルクレーンによる斜
吊り張出し架設以外に、例えば、海上橋の場合のように
フローチングクレーンによる一括架設のような工法によ
ってももちろんよい。

【００１５】図７（ｃ）は、アーチ下床版に型枠兼用と
なるプレキャストコンクリート版又は鋼製パネルを取付
け、鋼管アーチリブ１１の鋼管内に高流動コンクリート
を充填する工程（施工工程３）を示している。このと
き、鋼管内にコンクリートを充填する順序は、図７
（ｃ）中に、、、で示している。この例ではアー
チリブの全長を５区域に分けて示しており、最初にア
ーチリブ１１の両端部の各１区域のコンクリートを打設
し、次いで、両端部に隣接する２区域のコンクリート
を打設し、最後に、中央部１区域のコンクリートを打
設している。この打設区域の分割、打設順序の決定は、
鋼管アーチリブ１１の剛性が段階的に上昇し、かつ鋼管
アーチリブの変形及び応力度が制限値以下となるように
決定する。この決定は、鋼管アーチリブの寸法、仕様に
応じて設計により定めることができる。

【００１６】次に図８（ｄ）は施工工程４を示すもの
で、下床版コンクリートの打設を行う工程である。この
下床版コンクリートの打設順序を〜で示している。
はアーチリブの両端部の区域、は１／４点付近、
は頂部、は両端部と１／４点部との間の両端部寄りの
区域、は頂部に隣接する区域、は残りの両端部と１
／４点部との間の１／４点部寄りの区域となっている。
次に図８（ｅ）（施工工程５）では、ウエブコンクリー
トの打設順序を〜で示している。この例では上記施
工工程４と同様の順序である。次に、図８（ｆ）は施工
工程６を示す。アーチリブの上床版の内型枠を設置し、
上床版コンクリートを打設する。この打設順序は、図８
（ｆ）中に〜で示されている。この例では、上記施
工工程４、５と同様の順序となっている。

【００１７】以上がアーチリブの架設工程図で、図８
（ｆ）でアーチリブ１１のコンクリート巻き立て工程を
終了する。本発明の特徴の一つとして、仕切型枠を設置
すれば、コンクリートの打設位置、打設順序はどのよう
にでも変更することが可能で、架設中の断面力、変形が
小さくなるような順序で施工可能である。なお、この実
施例では、スプリンギング部の端横桁は、上記施工工程
４の下床版の現場打ちコンクリート打設後に施工してい
る。

【００１８】次いで、図９（ｇ）は、アーチリブ完成後
のアーチ上支柱２２、２３、……の施工（施工工程
７）、図９（ｈ）は施工工程８を示し、アーチ橋の上床
版５０の施工、橋面工の施工を示している。以上で本発
明のコンクリートアーチ橋の構築方法を終了する。

【００１９】図１〜図６に示す実施例では、鋼管アーチ
１１は図３、図４に示したようなトラス構造とし、曲げ
抵抗にあまり寄与しない中間部の鋼材及び充填コンクリ
ートともに軽量化した。また、鋼管１４には５００ｍｍ
角の市販のコラム（角鋼管）を用い原価低減を図った。
さらに、鋼管アーチ１１の鋼管１４内に充填するコンク
リートは、鋼管アーチリブの剛性を高め、鋼管内への充
填が確実に行われるように、高強度（６０Ｎ／ｍｍ²以
上）、高流動度コンクリートとし、バイブレーターを使
用しない。充填順序は図１、図３に示すスパン３００ｍ
の実施例では、充填区域を１０区域に分け、図１、図３
に示すように鋼管内のコンクリート充填ではアーチリブ
の下側に記載した番号〜で示す順番に、下床版コン
クリート、ウエブコンクリート及び上床版コンクリート
打設ではアーチリブの上側に記載した番号〜で示す
順番にコンクリート打設を行った。

【００２０】アーチリブ１１の下床版コンクリート５１
打設時に型枠を兼用するプレキャストコンクリート版３
１を鋼管アーチリブの鋼管１４の下面に取付ける。取付
け例を図１０〜図１１に示した。この例のプレキャスト
コンクリート版３１はプレストレストプレキャストコン
クリート版である。図１０は鋼管アーチリブ１１の部分
横断面図で、中間列の鋼管１４に取付けボルト３４及び
ブラケット４１でプレキャストコンクリート版３１を取
り付けた例を示し、図１１は側部列の鋼管１４に取り付
けた例を示している。また、図１１はアーチリブのウエ
ブの型枠を兼用するアーチリブ側面のプレキャストコン
クリート版３５の取付けも示している。側面のプレキャ
ストコンクリート版３５は、多数のアンカーボルト３
６、３８を取付け、これらはそれぞれ鋼管１４に取り付
けた取付けボルト３７及びセパレータ３９に連結されて
いる。図１２は図１１のＡ−Ａ矢視図で、アンカーボル
ト３６，３８の配列を例示してある。

【００２１】図１３に下床版の型枠を兼用するプレキャ
ストコンクリート版３１の縦断面図を示した。プレキャ
ストコンクリート版３１は鉄筋３２、ＰＣ鋼材３３を内
蔵するコンクリート版で、アーチリブの下床版コンクリ
ート５１の型枠を兼ねると共に、下床版コンクリート５
１を打設後、打設コンクリートと一体化して下床版を形
成する。下床版コンクリート５１は鉄筋４２を配設し、
プレキャストコンクリート版３１と力学的に一体化す
る。プレキャストコンクリート版３１は上面に取付ボル
ト３４を突出しており、その部分は突起をなしている。
この突起はプレキャストコンクリート版３１を型枠とし
てアーチリブに取付けたとき階段状となり、作業足場と
して好適である。取付ボルト３４は、図１２に示すよう
にアーチリブの角鋼管１４のブラケット４１に取付ける
ためのものである。プレキャストコンクリート版３１の
鉄筋３２は両端がコンクリート外に突出してＬ字形に曲
げられている。この突出鉄筋は隣接するプレキャストコ
ンクリート版の突出鉄筋と組合せてＵ字形を形成し、さ
らに補強鉄筋４３をこれに添設して現場打コンクリート
６１を打設し、プレキャストコンクリート版３１相互間
を連結する。

【００２２】本発明では、下床版及びウェブに型枠兼用
のコンクリート製プレキャスト版又は鋼製パネルを使用
するので、作業足場は局所的なものを除けば不要であ
る。下床版、ウェブとも、プレキャスト版の橋軸方向の
連結部は３０ｃｍほどの場所打ちコンクリートを打設す
る。なお、鉄筋の連結構造は、図１３に一例を示したよ
うな配筋とする。したがって型枠は吊り型枠を連結して
使用し、作業足場は不要である。この後、下床版、ウェ
ブ、上床版のコンクリートを打設する。このとき、従来
使用してきた移動作業車は不要で、施工は単純化され、
工期も短縮することができる。コンクリートは高強度コ
ンクリート（６０Ｎ／ｍｍ²以上）とする。まず、下床
版へのコンクリート打設であるが、図１に示すように区
域分けし、各区域のアーチリブ上側に記入した番号、
、、、の順に打設する。次に、ウェブに内型枠
を設置し、下床版と同様の区域分けと番号順にウェブに
コンクリート打設する。この時、従来使用してきた移動
作業車は不要で施工は単純化され、工期も短縮できる。
次に上床版コンクリート打設は、全面現場打ちである
が、図１の各区域のアーチリブ上側に記入した番号、
、、、の順に打設する。このように区域分けし
て、アーチリブの変形及び応力度が制限値以下となるよ
うな順序でコンクリートを打設し、荷重の増大に伴って
アーチの剛性が上昇するようにし施工中に過大な荷重を
掛けないようにする。このことにより、従来より長大な
コンクリートアーチ橋の架設が容易となった。

【００２３】図１４は従来のコンクリート鋼管アーチ橋
のコンクリート充填時の鋼管アーチの面内座屈を示すグ
ラフ、図１５は従来のコンクリート鋼管アーチ橋のコン
クリート充填時の鋼管アーチの面外座屈を示すグラフ
で、横軸はアーチ支間距離（ｍ）を示し、縦軸は水平反
力（鋼管１本当たり、単位ＭＮ）である。曲線７１は鋼
管アーチにコンクリートを充填したときの水平反力を示
し、曲線７２は面内座屈に関する水平反力（安全率
２）、曲線７３は面外座屈に関する水平反力（安全率
２）を示している。曲線７１ではアーチ支間距離２０
０、曲線７２ではアーチ支間距離２４０ｍを越えると水
平反力７１が座屈限界を越えるので、支間距離が制限さ
れていた。本発明によれば、このような制約は著しく軽
減され支間距離３００〜５００ｍのアーチ橋の経済的な
設計が可能となった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、アーチリブの軽量化を
図ることができ、型枠兼用のプレキャスト版あるいは鋼
製パネルをアーチリブの下床版と側壁部に用いるため、
移動作業車が不要となり、原価低減、工期短縮を図るこ
とができるとともに、プレキャスト版あるいは鋼製パネ
ルが足場の代わりとなるので、施工性及び作業の安全性
も向上すると言う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンクリートアーチ橋の橋軸方向側断面図であ
る。

【図２】アーチリブの平面図である。

【図３】図１の鋼管トラスを示す側面図である。

【図４】図３のアーチリブの平面図である。

【図５】アーチリブのスプリンギング部（付け根部）の
断面図である。

【図６】アーチリブのクラウン部（頂部）の断面図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は施工手順である。

【図８】（ｄ）〜（ｆ）は施工手順である。

【図９】（ｇ）〜（ｈ）は施工手順である。

【図１０】下床版の部分断面図である。

【図１１】下床版及びウエブの部分断面図である。

【図１２】図１１のＡ−Ａ矢視図である。

【図１３】下床版のプレキャストプレストレスト版の縦
断面図である。

【図１４】従来のコンクリート鋼管アーチ橋のコンクリ
ート充填時の鋼管アーチの面内座屈を示すグラフであ
る。

【図１５】従来のコンクリート鋼管アーチ橋のコンクリ
ート充填時の鋼管アーチの面外座屈を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０コンクリートアーチ橋１１鋼管アーチリブ１２スプリンギング部１３クラウン部１４角鋼管１５斜材２１橋面２２、２３、２４、２５、２６支柱３１プレキャスト版３２鉄筋３４ＰＣ鋼材３５取付ボルト３６アンカーボルト３７固定ボルト３８アンカーボルト３９セパレータ４１ブラケット４２鉄筋４３鉄筋５１下床版コンクリート５２ウェブコンクリート５３ウェブコンクリート６１場所打ちコンクリート７１、７２、７３曲線１００支持橋台１１０取付高架橋１１１橋台１１２基礎１１３橋脚１２０ケーブルクレーン１３０斜吊りケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄筋コンクリートアーチ橋を構築するに
当り、合成アーチ巻立工法を用い、鋼管アーチをトラス
構造とし、鋼管内にコンクリートを充填した後、アーチ
リブの下床版及びアーチリブ側壁部に型枠兼用となるプ
レキャスト版又は鋼製パネルを取付け、その後、荷重の
増大に伴ってアーチの剛性が段階的に上昇するように、
下床版コンクリート打設、ウェブコンクリート打設、上
床版コンクリート打設を順番に行って鋼管トラスアーチ
ヘのコンクリート巻立てを行うと共に、鋼管アーチ充
填、下床版、ウェブ、及び上床版の各コンクリート打設
は、区域に分けてアーチリブの変形及び応力度が制限値
以下となるような順序でコンクリートを打設することを
特徴とするコンクリートアーチ橋の構築方法。
【請求項２】前記プレキャスト版は、プレストレスト
コンクリート又は鉄筋コンクリート製であることを特徴
とする請求項１記載のコンクリートアーチ橋の構築方
法。