JP2004003179A - ジャケット構造体の補強構造及びジャケット構造体を用いた基礎構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】橋軸に対して垂直方向へ延びた斜杭を用いることなく、水平面内のあらゆる方向からの力に対して剛性を向上させ、部材の破損を防止すること。
【解決手段】並設された複数のジャケット構造体２間を連結部材８で連結したジャケット構造体２の補強構造、及び橋梁を支える複数のジャケット構造体２を用いたジャケット式基礎１において、前記複数のジャケット構造体２間を連結部材８で連結した。また、ジャケット構造体２間を連結した連結部材８をブレースとした。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジャケット構造体の補強構造及びジャケット構造体を用いた基礎構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、橋梁等の構造物の基礎としては、直接基礎、杭基礎、ケーソン基礎等とともに、ジャケット式基礎が従来から知られている。ジャケット式基礎は、ジャケット構造体を用いて施工された基礎構造物である。図３は、従来のジャケット式基礎上に施工された橋脚の一例を示す。
【０００３】
図３に示すように、ジャケット式基礎１００は、上部構造物としての橋脚１０１及びその上部に設けられた橋桁１０２を支持する基礎部分をなし、水底に並設された二つのジャケット構造体１０３によって構成されている。従来において、各ジャケット構造体１０３は互いに独立している。
【０００４】
ジャケット構造体１０３は、杭ガイド部材間連結部材１０４によって連結された複数の杭ガイド部材１０５と、これら杭ガイド部材１０５の上端集合部に接合されたフーチング１０６とからなる。杭ガイド部材１０５には、直杭１０７ａをガイドする杭ガイド部材１０５ａと、斜杭１０７ｂをガイドする杭ガイド部材１０５ｂとがあり、両者は共に所定長さの円筒形状をなしている。直杭用の杭ガイド部材１０５ａを挟んで設けられる斜杭用の杭ガイド部材１０５ｂは、橋軸方向（橋の中心線方向）に離間して配置され、お互いの下端を上端よりも離間させ、あたかもハの字をなすようにしてフーチング１０６に所定角度傾斜して据え付けられている。
【０００５】
フーチング１０６は、箱型に形成されて内部には中空部が設けられている。（図示略）この中空部は、ジャケット構造体１０３を水中に沈設する際には内部に水を注入して重錘としての働きをし、施工後は空気を満たして浮力を発揮し、ジャケット構造体１０３に作用する荷重を軽減させる働きをする。
【０００６】
ジャケット式基礎１００は、上記のジャケット構造体１０３を用いて次のようにして施工される。まず、ジャケット構造体１０３が水底の所定位置に沈設されると、直杭１０７ａが、直杭用の杭ガイド部材１０５ａに通され、これをガイドにして支持地盤内に打ち込まれる。次に、斜杭１０７ｂが、斜杭用の杭ガイド部材１０５ｂに通され、これをガイドにして支持地盤内に打ち込まれる。その後、直杭１０７ａ及び斜杭１０７ｂが、杭ガイド部材１０５に連結されることによってジャケット構造体１０３が水底に固定される。
【０００７】
上記ジャケット式基礎１００は、橋脚１０１からの垂直荷重に対しては、杭ガイド部材間連結部材１０４及び杭ガイド部材１０５によってこれを支持し、また、橋軸方向に作用する力（地震等によって突発的に引き起こされる力）に対しては、斜杭用の杭ガイド部材１０５ｂ、杭ガイド部材間連結部材１０４、斜坑１０７ｂが、引っ張りあるいは圧縮に対して耐力を発揮して橋脚１０１を支持するので、ジャケット構造体１０３の倒壊が阻止され、ジャケット式基礎１００が健全に保たれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ジャケット式基礎１００においては、上記のような突発的な力が、斜杭ガイド部材１０５ｂ及び斜杭１０７ｂを設けていない方向、即ち橋軸に対して垂直方向に作用するような場合、ジャケット構造体１０３が自らの剛性のみによって、橋軸に対して垂直方向からの力を受けることになるので、この方向からの力が強大になると、ジャケット構造体１０３の剛性がこの力に耐えられず、ジャケット構造体１０３における部材の変形が大となり、ついには破損してしまう可能性があった。さらに、同じく橋軸に対して垂直方向に突発的に大きな力がかかると、この力により直杭１０７ａや斜杭１０７ｂの根元に、橋軸に対して垂直方向の強大な転倒モーメントが作用し、杭１０７が支持地盤内で緩む可能性があった。
【０００９】
これらの問題を考慮し、斜杭１０７ｂ及び斜杭用の杭ガイド部材１０５ｂを、橋軸方向だけでなく、橋軸に対して垂直方向にも設け、橋軸方向、及び橋軸に対して垂直方向を含む水平面内のあらゆる方向に対処することも考えられるが、フーチング１０６から四方に杭ガイド部材１０５が張り出し、設置に要する面積が大きいために、橋梁の下を航行する船舶の航路を狭めることになって、航路障害を引き起こす可能性があった。
【００１０】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、据付面積を拡大することなく、水平面内のあらゆる方向からの力に対して剛性を向上させ、部材の破損を防止するジャケット構造体の補強構造及びジャケット構造体を用いた基礎構造物を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、並設された複数のジャケット構造体間を連結部材で連結したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、上部構造物を支える複数のジャケット構造体を用いた基礎構造物において、前記複数のジャケット構造体間を連結部材で連結したことを特徴とする。
【００１３】
本発明によると、複数のジャケット構造体を連結部材で連結することにより、これらが一体となって一つの構造体を構成して水底に設置される。これにより、ジャケット構造体の杭配置としては底面の配置間隔が広くなったのと同等の効果が期待でき、複数のジャケット構造体の配列方向に作用して該構造体を傾倒させようとする力に対して強い耐力が発揮されるので、構造物の変形が抑えられる。さらに、複数のジャケット構造体の配列方向に作用する力に対して、ジャケット構造体から大きく張り出しながら抵抗し得る部材（例えば斜杭）を設けることなく十分な耐力が得られるので、基礎部分の面積拡大が抑制される。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２記載のジャケット構造体を用いた基礎構造物において、前記連結部材が前記複数のジャケット構造体間に架設されたブレースであることを特徴とする。
【００１５】
本発明によると、連結部材にブレースを使用することにより、一体化された構造体の水平方向だけでなく高さ方向への剛性も高められる。例えば、地震等から生じる地面の隆起あるいは陥没によって、隣接するジャケット構造体間に架設されたブレースが引っ張り、あるいは圧縮に対して耐力を発揮することによって、一体化された構造体が、形状を変化させることなく保たれる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項２または３記載のジャケット構造体を用いた基礎構造物において、前記連結部材が、塑性変形し得る材料によって構成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明によると、連結部材が塑性変形し得る材料によって形成されることにより、ジャケット構造体に対して、複数のジャケット構造体の配列方向に力がかかった場合において、連結部材が塑性変形をし、その分ジャケット構造体にかかるひずみエネルギーの一部を連結部材が吸収してくれるので、ジャケット構造体のエネルギー吸収性能が向上し、構造物の変形が抑えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明の一実施の形態を示す図である。図１には、ジャケット式基礎１により支持されている橋梁の、一実施の形態が示されている。図２は本発明におけるジャケット構造体の補強構造の拡大図である。図１に示すように、ジャケット式基礎１は、二つのジャケット構造体２からなる。また、その上部には橋脚３が設置されており、さらにその上部には橋桁４が設置されている。二つのジャケット構造体２は、水底に沈設されている。
【００１９】
ジャケット構造体２は、杭ガイド部材間連結部材５によって連結された複数の杭ガイド部材６と、これら杭ガイド部材６の上端集合部に接合されたフーチング７とからなる。杭ガイド部材６には、直杭９ａをガイドする杭ガイド部材６ａと、斜杭９ｂをガイドする杭ガイド部材６ｂとがあり、両者は共に所定長さの円筒形状をなしている。直杭用の杭ガイド部材６ａを挟んで設けられる斜杭用の杭ガイド部材６ｂは、橋軸方向（橋の中心線方向）に離間して配置され、お互いの下端を上端よりも離間させ、あたかもハの字をなすようにしてフーチング７に所定角度傾斜して据え付けられている。
【００２０】
フーチング７は、箱型に形成されて内部には中空部が設けられている（図示略）。この中空部は、ジャケット構造体２を水中に沈設する際には内部に水を注入して重錘としての働きをし、施工後は空気を満たして浮力を発揮し、ジャケット構造体２に作用する荷重を軽減させる働きをする。
【００２１】
また、二つのジャケット構造体２の間には、二つのジャケット構造体２の間をつなぐ連結部材８が設けられている。この実施の形態においては、連結部材８は塑性変形をし得る材料で形成されている。図２に示すように、連結部材８は円筒中空のパイプであり、連結部材８には杭ガイド部材６の中央よりも上部のもの８ａと下部のもの８ｂとがある。連結部材８は、それぞれが二本ずつ交差して、ブレースを構成している。上部の連結部材８ａの上端は左右どちらもフーチング７に貫入されて連結されている。上部の連結部材８ａの下端は、杭ガイド部材６の中央で杭ガイド部材６と連結されている。また、下部の連結部材８ｂの上端は、上部の連結部材８ａの下端と同じく、杭ガイド部材６の中央で杭ガイド部材６と連結されている。また、下部の連結部材８ｂの下端は、杭ガイド部材６の下端付近で杭ガイド部材６と連結されている。
【００２２】
ジャケット式基礎１は、上記のジャケット構造体２を用いて次のようにして施工される。まず、ジャケット構造体２が水底の所定位置に沈設される。ジャケット構造体２を固定する杭９には直杭９ａと斜杭９ｂがあり、まず、直杭９ａが、直杭用の杭ガイド部材６ａに通され、これをガイドにして支持地盤内に打ち込まれる。次に、斜杭９ｂが、斜杭用の杭ガイド部材６ｂに通され、これをガイドにして支持地盤内に打ち込まれる。その後、直杭９ａ及び斜杭９ｂが、杭ガイド部材６に連結されることによってジャケット構造体２が水底に固定される。二つのジャケット構造体２が水底に固定されると、海上のクレーン設備から連結部材８が吊り降ろされ、海中にて各ジャケット構造体２と連結部材８とが連結される。
以上の作業によってジャケット式基礎１が完成する。
【００２３】
上記のように構成された、橋梁を支える橋脚として設置されるジャケット式基礎１において、地震等によって橋軸方向に力が作用した場合、前記方向に対しては斜杭９ｂが設けられているために十分な耐力が発揮されるので、橋梁の健全性は保たれる。
橋軸に対して垂直方向に力が作用した場合は、二つのジャケット構造体２が連結部材８で連結され、これらが一体となって、一つの構造体を構成して水底に設置されるので、ジャケット構造体２の杭配置としては底面の配置間隔が広くなったのと同等の効果が期待でき、前記方向に作用してジャケット構造体２を傾倒させようとする力に対して強い耐力が発揮されるので、その力が強大であってもジャケット式基礎１の倒壊や変形が抑えられる。また、連結部材８が塑性変形を起こし、橋軸に対して垂直方向に作用する力により生じるひずみエネルギーの一部が、ジャケット構造体２間の連結部材８により吸収されるので、橋軸に対して垂直方向に作用する力に対しての、ジャケット構造体２の変形が抑えられる。
【００２４】
また、ジャケット式基礎１には、橋軸に対して垂直方向の斜杭９ｂを新たに設ける必要が無く、水平面内のあらゆる方向からの力に対しての剛性を上げ、破損を防ぐことができる。さらに、水面での基礎部分面積が減少するので、構造物が船舶の航路に張り出して航路障害を引き起こすことがない。
【００２５】
また、連結部材８にブレースを使用することにより、一体化された二つのジャケット構造体２において、水平方向への剛性だけでなく高さ方向への剛性も高められるので、地震等から生じる地面の隆起あるいは陥没等によるジャケット構造体２の上下方向の変位によって、隣接するジャケット構造体２間に架設された連結部材８が、引っ張り、あるいは圧縮に対して耐力を発揮することによって、ジャケット構造体２の変形を抑制することができる。
【００２６】
また、連結部材８が塑性変形し得る材料によって形成されるので、橋軸に対して垂直方向からの力がかかった場合において、連結部材８が塑性変形をし、その分ジャケット構造体２にかかるひずみエネルギーの一部を連結部材８が吸収してくれるので、ジャケット構造体２のエネルギー吸収性能が向上し、ジャケット式基礎１の倒壊を防止することができる。
【００２７】
また、従来のようにジャケット構造体間に連結部材を設けない場合は、橋軸に対して垂直方向に力が作用したときに、ジャケット構造体は十分な耐力を持っていないので、ジャケット構造体を構成する部材が破損してしまう可能性がある。その場合、上からの荷重を支える構造物としての強度は落ちてしまうが、本発明のように、連結部材８をジャケット構造体２間に設けた場合は、ジャケット構造体２の剛性が向上し、破損しにくくなる。
【００２８】
その上、ジャケット構造体２の耐力を上回る力がジャケット構造体２に対して作用したとしても、連結部材８を塑性変形し得る材料で形成しておくと、連結部材８がジャケット構造体２よりも先に破損して、ひずみエネルギーを吸収するために、ジャケット構造体２自身は破損しない。また、連結部材８が破損したとしても、連結部材８は構造物の垂直荷重の支持に関しては直接関与していないために、橋梁を支持する構造物としての強度は変わらない。さらに、連結部材８が破損したとき、連結部材８の上部には構造物が無いために、クレーンによる取り替え作業が可能で、部材の取り替えが容易である。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、二つのジャケット構造体２が水底に沈設されているが、ジャケット構造体２は二つでなくてはならないというわけではなく、いくつ連結しても良い。また、本発明におけるジャケット構造体２は、水底以外の場所にも使用されることが考えられ、例えば、陸上で使用しても良い。さらに、本発明におけるジャケット構造体２は、用途を橋脚と限定するわけではなく、橋脚以外の用途においても使用されることが考えられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した本発明のジャケット構造体の補強構造及びジャケット構造体を用いた基礎構造物においては以下の効果を奏する。
請求項１及び２記載の発明は、複数のジャケット構造体を連結部材で連結することにより、これらが一体となって一つの構造体を構成して設置され、ジャケット構造体の杭配置としては底面の配置間隔が広くなったのと同等の効果が期待でき、複数のジャケット構造体の配列方向に作用して該構造体を傾倒させようとする力に対して強い耐力が発揮されるので、構造物の変形が抑えられ、破損を防ぐことができる。
さらに、複数のジャケット構造体の配列方向に作用する力に対して、ジャケット構造体から大きく張り出しながら抵抗し得る部材（例えば斜杭）を設けることなく十分な耐力が得られるので、基礎部分の面積拡大が抑制され、スペースを有効に使うことができる。
【００３１】
請求項３記載の発明は、連結部材にブレースを使用することにより、一体化された構造体の剛性が高められる。例えば、地震等から生じる地面の隆起あるいは陥没によって、隣接するジャケット構造体間に架設されたブレースが引っ張り、あるいは圧縮に対して耐力を発揮することによって、一体化された構造体の剛性が増し、変位が抑えられ、上部構造物の破損を防ぐことができる。
【００３２】
請求項４記載の発明は、連結部材が塑性変形をし得る材料によって形成されることにより、複数のジャケット構造体の配列方向に力がかかった場合において、連結部材が塑性変形をし、ジャケット構造体にかかるひずみエネルギーの一部を吸収してくれるので、ジャケット構造体のひずみ吸収性能が向上し、構造物の変形が抑えられ、破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるジャケット構造体の補強構造及びジャケット構造体を用いた基礎構造物の正面図である。
【図２】本発明におけるジャケット構造体の補強構造を拡大した斜視図である。
【図３】従来のジャケット構造体の斜視図である。
【符号の説明】
１　ジャケット式基礎
２　ジャケット構造体
８　連結部材

Claims (4)

1. 並設された複数のジャケット構造体間を連結部材で連結したことを特徴とするジャケット構造体の補強構造。
2. 上部構造物を支える複数のジャケット構造体を用いた基礎構造物において、
   前記複数のジャケット構造体間を連結部材で連結したことを特徴とするジャケット構造体を用いた基礎構造物。
3. 請求項２記載のジャケット構造体を用いた基礎構造物において、
   前記連結部材が、前記複数のジャケット構造体間に架設されたブレースであることを特徴とするジャケット構造体を用いた基礎構造物。
4. 請求項２または３記載のジャケット構造体を用いた基礎構造物において、
   前記連結部材が、塑性変形し得る材料によって構成されることを特徴とするジャケット構造体を用いた基礎構造物。

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