JP2002275833A - 既設橋梁の単純桁の連続化方法及び連続桁構造 - Google Patents

既設橋梁の単純桁の連続化方法及び連続桁構造

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JP2002275833A JP2001073651A JP2001073651A JP2002275833A JP 2002275833 A JP2002275833 A JP 2002275833A JP 2001073651 A JP2001073651 A JP 2001073651A JP 2001073651 A JP2001073651 A JP 2001073651A JP 2002275833 A JP2002275833 A JP 2002275833A
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Kenji Hayashi
健治 林
Naoya Narita
直矢 成田
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Topy Ind Ltd
トピー工業株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設橋梁の単純桁を、ほぼ完全に連続桁とし
ての強度特性を有するように連続化する方法、及び連続
化した構造を提供する。 【解決手段】 橋軸方向に並んだ2つの単純桁11に
は、上下のフランジ12,13とウエブ14と垂直補剛
材15とにより凹部11a,11bが形成されている。
2つの単純桁11の互いに対向する端部の凹部11a,
11bに、垂直鉄筋42(第1鉄筋)を垂直にしてその
上下端をフランジ12,13に溶接する。この垂直鉄筋
42と直交するように、水平鉄筋43,44(第2鉄
筋)を橋軸方向に向け、桁11間に架け渡す。そして、
これら鉄筋42〜44を埋めるようにして、凹部11
a,11bと桁11間の間隙10aとにコンクリート4
1を打設する。これにより、桁11の対向端部間に跨る
鉄筋コンクリート領域40が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、既設橋梁の鋼製
の単純桁を連続化する方法、及び連続化した構造に関す
る。
【0002】
【発明の技術的背景】単純桁橋梁と連続桁橋梁を比較す
ると、以下の点で連続桁橋梁の方が優れている。連結
部が少ないので車両走行時の振動や騒音が少ない。連
結部が少ないので、伸縮装置の維持保全や雨水などの浸
入による、桁などの腐食の問題が少ない。阪神淡路大
震災の際、単純桁橋梁の落橋が多発した。構造力学的に
不静定である連続桁は耐震性等の強度特性で優れてい
る。
【0003】しかし、既存の一般道及び高架高速道路等
の橋梁では、技術上の問題点や経済性等の観点から主桁
を単純桁で構築してある例が多い。そこで、近年、かか
る既設橋梁の単純桁どうしを、例えばモーメントプレー
ト及びシャープレートで連結したり、PC鋼棒で連結し
たりして、連続桁に近づける補強工事が行われている。
【0004】しかし、上記のプレートやPC鋼棒で連結
し、伸縮装置を排除しただけでは、振動や騒音を低減で
き、桁等の腐食を防止できるものの、強度特性で連続桁
そのものに及ばない。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、既設橋梁の単純桁
を、連続桁同様の強度特性が得られるように連続化させ
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の第1の特徴は、既設の橋梁において橋軸
に沿って一列に架設された複数の鋼製の単純桁を連続化
する方法に係る。隣り合う単純桁の互いに対向する端部
には、上下のフランジとウエブとで画成された凹部に、
第1、第2鉄筋を複数本ずつ配筋する。上記第1鉄筋
は、垂直にしてその上下端を上記上下のフランジに連結
する。上記第2鉄筋は、上記橋軸方向に向けて上記第1
鉄筋と直交させる。少なくとも一部の第2鉄筋は、上記
対向端部間に架け渡す。次に、これら第1、第2鉄筋を
埋めるようにして、上記凹部と上記対向端部間の間隙と
にコンクリートを打設する。これにより、上記対向端部
間に跨る鉄筋コンクリート領域を形成する。
【0007】本発明の第2の特徴は、既設の橋梁におい
て橋軸に沿って一列に架設された複数の鋼製の単純桁を
連続化した構造に係る。隣り合う単純桁の互いに対向す
る端部間に跨るようにして鉄筋コンクリート領域が設け
られている。この領域には、各単純桁の上下のフランジ
とウエブとで画成された凹部に、第1、第2鉄筋が複数
本ずつ配されている。上記第1鉄筋は、垂直をなしてそ
の上下端が上記上下のフランジに連結されている。上記
第2鉄筋は、上記橋軸方向を向いて上記第1鉄筋と直交
するとともに、少なくとも一部の第2鉄筋が上記対向端
部間に架け渡されている。これら第1、第2鉄筋を埋め
るようにして、上記凹部と上記対向端部間の間隙とにコ
ンクリートが充填されている。
【0008】ここで、上記第2鉄筋を、上記コンクリー
トの上側部に、下側部より多く配してもよい(本発明の
第3の特徴)。上記コンクリートの上側部の第2鉄筋
を、下側部の第2鉄筋より太くしてもよい(本発明の第
4の特徴)。上記コンクリートの上側部の第2鉄筋を、
下側部の第2鉄筋より高強度としてもよい(本発明の第
5の特徴)。
【0009】上記ウエブに垂直補剛材が設けられ、この
垂直補剛材によって上記凹部ひいては上記コンクリート
が上記橋軸方向に沿って複数に分割されており、上記コ
ンクリートの上側部の第2鉄筋が、上記垂直補剛材を貫
通して上記鉄筋コンクリート領域のほぼ全長にわたって
連続していてもよい(本発明の第6の特徴)。
【0010】上記コンクリートの上側部の第2鉄筋が、
プレストレス鋼材にて構成され、上記コンクリートにプ
レストレスを付与していてもよい(本発明の第7の特
徴)。上記鉄筋コンクリート領域には、コンクリートの
外側面の上側部に沿って水平に延びるプレストレス鋼材
が設けられ、このプレストレス鋼材によって上記コンク
リートにプレストレスが付与されていてもよい(本発明
の第8の特徴)。
【0011】隣り合う単純桁のウエブの上側部どうしの
間に、モーメントプレートを架け渡してもよい(本発明
の第9の特徴)。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態を、
図面を参照して説明する。図1は、連続化される前の既
設単純桁橋梁Bを示したものである。橋梁Bには、主桁
10が3つ(複数)並行して架設されている。図示は省
略するが、隣り合う主桁10どうしは対傾構によって連
結されている。また、これら主桁10上に床版が敷設さ
れている。
【0013】各主桁10は、橋軸に沿って一列に並んだ
多数(図では各主桁10について2つだけ図示)の単純
桁11によって構成されている。隣り合う2つの単純桁
11どうしの間には、間隙10aが形成されている。こ
れら2つの単純桁11の互いに対向する端部は、それぞ
れ支承20を介して橋台30に支持されている。
【0014】単純桁11は、上下のフランジ12,13
とウエブ14とを有するI形形状に構成されている。ウ
エブ14の両側面には、長手方向(橋軸方向)に沿って
ある間隔をおいて垂直補剛材15が設けられている。こ
れらフランジ12,13、ウエブ14、及び垂直補剛材
15によって四角形状の凹部11a,11bが画成され
ている。(垂直補剛材15によって、フランジ12,1
3及びウエブ14で画成された溝状凹部が複数に分割さ
れており、ひいては後述するコンクリート41が複数に
分割される。)桁11の最も端側の凹部11aは、上記
間隙10aに連なっている。
【0015】なお、符号16は、水平補剛材である。水
平補剛材16は、上記最端の凹部11a以外の凹部11
bに収容されるようにして、ウエブ14の両側面の上側
部に設けられている。
【0016】次に、上記主桁10の連続化構造を説明す
る。図2は、上記の既設単純桁橋梁Bについて、手前側
の2つの主桁10を連続化した状態で示し、奥の主桁1
0を連続化途中の状態で示したものである。連続化され
た主桁10には、隣り合う単純桁11の対向端部間に跨
る鉄筋コンクリート領域40が設けられている。鉄筋コ
ンクリート領域40は、単純桁11どうしの間隙10a
を中心にして両単純桁11のそれぞれ端から2番目(複
数番目)の垂直補剛材15まで及んでいる。
【0017】図2〜図4に示すように、領域40内の間
隙10a及び凹部11a,11bには、コンクリート4
1が打設充填されている。コンクリート41の外側面
は、フランジ12,13あるいは垂直補剛材14の縁と
面一になっている。(設計上必要とされる強度によって
は、コンクリート41をフランジ12,13や垂直補剛
材14より薄く、あるいは厚く打設されることもあ
る。)両単純桁11の下フランジ13間には、鋼鈑22
が設置されている。この鋼鈑22の真下に、上記単純桁
用の2つの支承20に代えて、連続桁用の支承21が1
つ配されている。なお、図示は省略するが、間隙10a
内のコンクリート41にアンカーボルトが垂直に埋設さ
れ、このアンカーボルトの下端部に支承21が連結され
ることにより、支承21と、連続化された主桁10とが
結合されている場合もある。
【0018】コンクリート41には、垂直に延びる垂直
鉄筋42(第1鉄筋)と、橋軸に沿って水平に延びる水
平鉄筋43,44(第2鉄筋)とが複数本づつ埋設され
ている。これにより、鉄筋コンクリートが構成されてい
る。
【0019】垂直鉄筋42は、各凹部11a,11bに
配されている。そして、上下端が上下のフランジ12,
13にそれぞれ突き当てられ、アーク溶接やスポット溶
接にて連結されている。
【0020】垂直鉄筋42の上側部に、上下2本の水平
鉄筋43が直交し、下側部に1本の水平鉄筋44が直交
している。すなわち、コンクリート41の上側部は下側
部より多くの水平鉄筋43が密に配されている。しか
も、これら上側部の水平鉄筋43は、下側部の水平鉄筋
44より太くなっている。
【0021】さらに、上側部の水平鉄筋43は、下側部
の水平鉄筋44より長く延びている。すなわち、下側部
の水平鉄筋44は、垂直補剛材15にて分割されたコン
クリート41ごとに配されるように、短くなっているの
に対して、上側部の水平鉄筋43は、垂直補剛材15を
貫通して鉄筋コンクリート領域40のほぼ全長にわたっ
て連続している。上記のように垂直鉄筋42の上部側の
水平鉄筋43を密に、太く、長く配筋した理由は、連続
化することにより、新たに形成される中間支点部では、
桁断面の中立軸より上フランジ側に大きな引張応力がか
かるようになるので、上フランジ側を強化する必要があ
るためである。
【0022】この水平鉄筋43と、中央(間隙10a及
び凹部11a)のコンクリート41の水平鉄筋44と
が、間隙10aを介して2つの単純桁11の対向端部間
に架け渡されている。なお、これら水平鉄筋43,44
は、垂直鉄筋42よりウエブ14側に配されている。
【0023】上記主桁10の連続化の施工手順を説明す
る。領域40内に含まれるべき垂直補剛材15の上側部
に、2つの貫通孔15aを開穿する(図1参照)。これ
ら貫通孔15aに水平鉄筋43を通す。また、領域40
内に含まれるべき凹部11a,11bに、垂直鉄筋42
を取り付ける。この垂直鉄筋42に、水平鉄筋44を番
線(図示せず)にて結束する。(支承21と桁10の結
合を行う場合は、上記図示しないアンカーボルトを垂直
にして水平鉄筋44と番線結束し、間隙10aに出して
おく。)両単純桁11の下フランジ13の間には、型枠
の役割と支承21受けを兼ねて鋼鈑22を設置する(鋼
鈑22に代えて型枠を設置する場合もある)。そして、
凹部11a,11b及び間隙10aにコンクリート41
を打設する。これによって、鉄筋コンクリート領域40
が形成され、隣り合う単純桁11どうしが連続化され
る。この結果、伸縮装置を廃止し、車両走行時の振動や
騒音の低減や連結部の伸縮装置からの侵入する雨水など
による腐食の低減を図ることができる。
【0024】その後、主桁10をジャッキで支えなが
ら、単純桁用の2つの支承20を連続桁用の1つの支承
21に取り替える。支承21は、鋼鈑22の真下に当て
がわれる(鋼鈑22に代えて型枠を設置した場合は、型
枠を外して露出したコンクリート41の下面に直接当て
られることになる。)なお、連続化した桁10と支承2
1を結合する場合は、上記アンカーボルトに支承21を
連結する。
【0025】この支承21周辺の主桁10、すなわち領
域40には、連続化することにより負の曲げモーメント
が生じ、桁断面の中立軸下側部に圧縮力、上側部に引張
力が、それぞれ橋軸方向に作用することになる。一方、
領域40のコンクリート41は圧縮に強く、鉄筋42〜
44は長手方向の引張りに強い。したがって、コンクリ
ート41が、領域40の下側部の圧縮強度を担うことが
でき、水平鉄筋43が、領域40の上側部の引張強度を
担うことができる。これによって、上記負の曲げモーメ
ントに対して十分な強度を得ることができる。しかも、
水平鉄筋43は、太くて長く、本数も多いので、引張強
度をより確実に担うことができ、ひいては上記曲げモー
メントに対する強度をより確実に発揮することができ
る。また、地震等の発生時には、コンクリート41の圧
縮強度と垂直鉄筋42の引張強度とによって、ねじれモ
ーメントや剪断応力に対して十分耐えることができる。
よって、主桁10は、ほぼ完全に連続桁としての強度特
性を有することとなる。
【0026】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
以下の実施形態において、既述の実施形態と同様の構成
に関しては、図面に同一符号を付して、説明を省略す
る。図5は、本発明の第2実施形態を示したものであ
る。この実施形態では、コンクリート41の上側部に配
された水平鉄筋が、上記第1実施形態の異形鉄筋で構成
された水平鉄筋43に代えて、PC鋼棒45(プレスト
レス鋼材)で構成されている。PC鋼棒45は、緊張さ
れた状態で、両端部が領域40の両端の垂直補剛材15
に定着部材46で止められている。これによって、コン
クリート41の上側部にプレストレスが付与されてい
る。この結果、コンクリート41の橋軸方向の引張強度
を高めることができ、連続化により領域40に作用する
負の曲げモーメントに対する強度を確実に発揮すること
ができる。
【0027】図6は、本発明の第3実施形態を示したも
のである。この実施形態では、上記第2実施形態の埋設
型PC鋼棒45に代えて、外置き型のPC鋼棒45X
(プレストレス鋼材)が、コンクリート41の外側面の
上側部に沿って水平に架け渡されている。PC鋼棒45
Xは、緊張された状態で、両端部が領域40の外のウエ
ブ14に設けられたブラケット47に定着部材46で止
められている。
【0028】なお、第3実施形態では、上下3つの水平
鉄筋44’,44が等間隔置きに配され、しかも、上か
ら1番目と2番目の水平鉄筋44’も、一番下の水平鉄
筋44と同じ太さと長さになっており、垂直補剛材15
で分けられたコンクリート41ごとに配されている。垂
直補剛材15に貫通孔15aは形成されていない。
【0029】図7は、本発明の第4実施形態を示したも
のである。この実施形態では、隣り合う単純桁11のウ
エブ14の上側部どうしの間に、モーメントプレート4
8が架け渡されている。図示は省略するが、モーメント
プレート48は、ウエブ14の裏側の面どうしの間にも
配されている。これらプレート48の両端部が、高力ボ
ルト49にてウエブ14に固定されている。このモーメ
ントプレート48によって、連続化による負の曲げモー
メントに対する強度を確実に得ることができる。水平鉄
筋44’,44は、上記第3実施形態と同様に構成され
ている。
【0030】本発明は、上記実施形態に限定されず、種
々の改変が可能である。例えば、上フランジ12の下面
又は下フランジ13の上面にスタッドを溶植しておき、
このスタッドにカプラー(連結継手)を介して垂直鉄筋
42の上端又は下端を連結してもよい。また、水平鉄筋
43を太くしたり長くしたりするのに代えて、またはそ
れに加えて、高強度の鉄筋を使用しても良い。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1、第
2の特徴によれば、既設橋梁の単純桁を連続化して、伸
縮装置を廃止することにより、振動、騒音や錆の発生問
題を低減できるのは勿論、連続化により発生する負の曲
げモーメントに対する強度や耐震性等の強度でも、ほぼ
完全に連続桁としての特性を発揮させることができる。
【0032】本発明の第3〜第9の特徴によれば、鉄筋
コンクリート領域の上側部の引張強度を高めることがで
き、ひいては、連続化により発生する負の曲げモーメン
トに対する強度をより一層確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る橋梁を、連続化す
る前の状態で示す斜視図である。
【図2】上記橋梁を、連続化した状態(但し、一部は連
続化の途中の状態)で示す斜視図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う、上記橋梁における主
桁の鉄筋コンクリート領域の平面断面図である。
【図4】図3のIV−IV線に沿う、上記鉄筋コンクリート
領域の側面断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る連続化された主桁
の斜視図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る連続化された主桁
の斜視図である。
【図7】本発明の第4実施形態に係る連続化された主桁
を、コンクリートを仮想線にして示す正面図である。
【符号の説明】
B 橋梁 10a 間隙 11 単純桁 11a 凹部 11b 凹部 12 上フランジ 13 下フランジ 14 ウエブ 15 垂直補剛材 40 鉄筋コンクリート領域 41 コンクリート 42 垂直鉄筋(第1鉄筋) 43 上側部の水平鉄筋(第2鉄筋) 44 下側部の水平鉄筋(第2鉄筋) 44’ 水平鉄筋(第2鉄筋) 45 PC鋼棒(第2鉄筋、プレストレス鋼材) 45X PC鋼棒(プレストレス鋼材) 48 モーメントプレート

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 既設の橋梁において橋軸に沿って一列に
    架設された複数の鋼製の単純桁を連続化する方法であっ
    て、隣り合う単純桁の互いに対向する端部には、上下の
    フランジとウエブとで画成された凹部に、第1、第2鉄
    筋を複数本ずつ配し、上記第1鉄筋は、垂直にしてその
    上下端を上記上下のフランジに連結し、上記第2鉄筋
    は、上記橋軸方向に向けて上記第1鉄筋と直交させると
    ともに、少なくとも一部の第2鉄筋を上記対向端部間に
    架け渡し、次に、これら第1、第2鉄筋を埋めるように
    して、上記凹部と上記対向端部間の間隙とにコンクリー
    トを打設することにより、上記対向端部間に跨る鉄筋コ
    ンクリート領域を形成することを特徴とする既設橋梁の
    単純桁の連続化方法。
  2. 【請求項2】 既設の橋梁において橋軸に沿って一列に
    架設された複数の鋼製の単純桁を連続化した構造であっ
    て、隣り合う単純桁の互いに対向する端部間に跨るよう
    にして鉄筋コンクリート領域が設けられており、この領
    域には、各単純桁の上下のフランジとウエブとで画成さ
    れた凹部に、第1、第2鉄筋が複数本ずつ配され、上記
    第1鉄筋は、垂直をなしてその上下端が上記上下のフラ
    ンジに連結され、上記第2鉄筋は、上記橋軸方向を向い
    て上記第1鉄筋と直交するとともに、少なくとも一部の
    第2鉄筋が上記対向端部間に架け渡され、これら第1、
    第2鉄筋を埋めるようにして、上記凹部と上記対向端部
    間の間隙とにコンクリートが充填されていることを特徴
    とする既設橋梁の単純桁を連続化した連続桁構造。
  3. 【請求項3】 上記第2鉄筋が、上記コンクリートの上
    側部に、コンクリートの下側部より多く配されているこ
    とを特徴とする請求項2に記載の既設橋梁の単純桁を連
    続化した連続桁構造。
  4. 【請求項4】 上記コンクリートの上側部に配された第
    2鉄筋が、上記コンクリートの下側部に配された第2鉄
    筋より太いことを特徴とする請求項2又は3に記載の既
    設橋梁の単純桁を連続化した連続桁構造。
  5. 【請求項5】 上記コンクリートの上側部に配された第
    2鉄筋が、上記コンクリートの下側部に配された第2鉄
    筋より高強度であることを特徴とする請求項2〜4の何
    れかに記載の既設橋梁の単純桁を連続化した連続桁構
    造。
  6. 【請求項6】 上記ウエブに垂直補剛材が設けられ、こ
    の垂直補剛材によって上記凹部ひいては上記コンクリー
    トが上記橋軸方向に沿って複数に分割されており、上記
    コンクリートの上側部に配された第2鉄筋が、上記垂直
    補剛材を貫通して上記鉄筋コンクリート領域のほぼ全長
    にわたって連続していることを特徴とする請求項2〜5
    の何れかに記載の既設橋梁の単純桁を連続化した連続桁
    構造。
  7. 【請求項7】 上記コンクリートの上側部に配された第
    2鉄筋が、プレストレス鋼材にて構成され、上記コンク
    リートにプレストレスを付与していることを特徴とする
    請求項2〜6の何れかに記載の既設橋梁の単純桁を連続
    化した連続桁構造。
  8. 【請求項8】 上記鉄筋コンクリート領域には、コンク
    リートの外側面の上側部に沿って水平に延びるプレスト
    レス鋼材が設けられ、このプレストレス鋼材によって上
    記コンクリートにプレストレスが付与されていることを
    特徴とする請求項2〜6の何れかに記載の既設橋梁の単
    純桁を連続化した連続桁構造。
  9. 【請求項9】 隣り合う単純桁のウエブの上側部どうし
    の間に、モーメントプレートを架け渡したことを特徴と
    する請求項2〜6の何れかに記載の既設橋梁の単純桁を
    連続化した連続桁構造。
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