JP2004076457A - Method for building steel pc composite bridge - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼PC合成橋梁の架設方法に関するもので、詳しくは、コンクリート桁に鋼桁が埋め込まれプレストレスが導入された鋼PC合成橋桁からなる、複数径間にわたって連続する鋼PC合成橋梁を架設する方法を対象にしている。
【0002】
【従来の技術】
鋼PC合成橋梁は、橋桁として、鋼桁が埋め込まれプレストレスが導入されたコンクリート桁すなわち鋼PC合成橋桁を用いることで、軽量で強度や耐久性に優れた橋梁を提供するものとして知られている。
特公昭36−23224号公報には、左右の橋脚上でそれぞれ別々に支えられた持出式鋼トラスからなる2本の橋桁を、径間の中央部で互いに接するように架設したあと、それぞれの持出式鋼トラス橋桁において、橋脚個所の支点部から両先端へと順次、鋼トラスを骨格として組立てた型枠内へのコンクリートの打設およびプレストレスの導入を行って、鋼PC合成橋桁からなる全橋梁の施工を行う技術が示されている。
【0003】
さらに、本件特許出願人が先に特許出願し公開された特願2000−170881号(特開2001−348815号公報)には、架設済の橋桁端部に、片持ち状態で、中空鋼管を用いた鋼製トラス骨組からなる橋桁を連結し、鋼製トラス骨組に支持させて設置した型枠内にコンクリートを打設して、鋼桁を埋め込んだコンクリート桁を形成し、中空鋼管を利用してコンクリート桁にPC鋼材を挿通しプレストレスを導入して鋼PC合成橋桁を施工する技術が示されている。施工された鋼PC合成橋桁の先端に順次片持ち状態で新たな鋼PC合成橋桁を施工していくことで、橋梁の全体が架設される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来における鋼PC合成橋梁の架設技術では、中間橋脚を中心にして左右に片持ち状態で順次橋桁を伸ばしていく架設方法がとられる。この場合、鋼桁および施工中の鋼PC合成橋桁には、支持されている中間橋脚位置で、施工中に極めて大きな曲げモーメントなどの負荷が加わり、このような負荷に耐えうるように、中間橋脚位置の橋桁を桁高の大きなものにしなければならない、という問題がある。
橋梁の架設が完了した段階では、各径間の橋桁は、両側の橋脚や橋台で支持される。力学的には、いわゆる両端支持梁の構造となる。多数の橋脚を連続する橋桁でつなぐ場合には、各橋脚が支持点となる連続梁構造となる。橋梁の設計段階では、当然、このような完成状態での、橋桁および橋桁の上に施工される欄干などの構造物、さらには交通車両を含む重量負荷を考慮して、十分な強度を有するように、橋桁および橋脚の構造寸法が決定されている。
【0005】
しかし、橋梁の架設が、完成状態の構造系を再現するようには実施されずに、完成状態とは異なる構造系で実施される場合には、架設時に発生する曲げモーメントなどの負荷に対しても十分な強度を有するように設計されなければならない。
例えば、河川や渓谷、鉄道、道路などをまたぐ径間では、途中に支保工が施工できない時には、中間橋脚の位置から左右に片持ち状態で橋桁を順次架設する、いわゆる片持ち式架設法が採用されている場合が多い。この場合には、架設作業の途中段階では、橋桁の一部が、完成状態における両端支持状態にならず、橋脚位置から空中に突き出した片持ち支持の状態になる。片持ち状態の橋桁の重量は、支点となる橋脚位置の橋桁に大きな曲げモーメントを負荷することになる。
【0006】
通常のPC橋梁の架設で、径間途中で支保工が施工できない時は、まさしく、これに相当する。鋼PC合成橋梁においても、前記特開2001−348815号公報および特公昭36−23224号公報の何れの先行技術でも、このような状態が発生している。
特定の橋脚位置の橋桁に過大な負荷が加わる場合、その負荷に耐えるように橋脚位置の橋桁においては、桁高を増やしたり、プレストレス導入などの補強構造を追加したりしなければならない。そのため、橋梁全体の重量増加を招き、施工コストを増大させる。橋桁の桁高が部分的に違ってくると、橋梁全体の外観が悪くなり、施工場所の景観を損なうことになる。
【0007】
本発明の課題は、前記した鋼PC合成橋桁による橋梁の架設技術において、架設の途中段階における特定の橋脚位置における局部的な負荷を減少させ、橋桁の桁高の増大を抑制し、施工コストの削減および橋梁外観の向上を図ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる鋼PC合成橋梁の架設方法は、コンクリート桁に鋼桁が埋め込まれプレストレスが導入されてなる鋼PC合成橋桁を、複数径間の橋脚に連続して架設する、連続桁橋または連続ラーメン橋からなる鋼PC合成橋梁の架設方法であって、前記複数径間の全体にわたって連続する連続鋼桁を架設する工程(a)と、前記工程(a)のあと、前記複数径間の橋脚のうち中間に配置された橋脚位置で、連続鋼桁の一部を埋め込むコンクリート桁を形成しプレストレスを導入して鋼PC合成橋桁を構築する工程(b)と、前記工程(b)のあと、連続鋼桁の残りの部分に前記鋼PC合成橋桁を構築して、複数径間にわたり連続する鋼PC合成橋桁を架設する工程(c)とを含む。
【0009】
〔鋼PC合成橋梁〕
鋼桁が埋め込まれたプレストレス・コンクリート橋桁すなわち鋼PC合成橋桁を利用した橋梁であれば、各種構造の橋梁に適用できる。利用目的によって、道路橋、鉄道橋、道路鉄道併用橋、歩道橋などがある。構造上の違いで、連続桁橋、連続ラーメン橋などがある。
基本的に、橋梁は、一定の間隔毎に配置される橋脚と、橋脚間に掛け渡される橋桁とで構成される。橋梁の両端は、通常の橋脚の代わりに、地上面につながる橋台が設置されるが、本発明では、橋台を含めて、橋桁を支持あるいは剛結する構造を橋脚と呼ぶ。
【0010】
一対の橋脚の間を、径間と呼ぶ。本発明では、2径間以上の複数径間を有する橋梁に適用される。
橋桁は、1径間毎に独立した橋桁を架設する場合と、複数の径間に連続する橋桁を架設する場合がある。本発明では、橋梁の少なくとも1個所に、複数径間の橋脚位置で連続して架設される連続橋桁を含む。このような連続橋桁と、1径間分が独立した単独橋桁とを組み合わせて、橋梁全体を構成することもできる。
複数径間の橋脚位置で連続して架設される連続橋桁として、コンクリート桁に鋼桁が埋め込まれプレストレスが導入されてなる鋼PC合成橋桁を採用する。橋梁の一部には、鋼PC合成橋桁ではない通常のPCコンクリート橋桁やコンクリート橋桁なども組み合わせて、橋梁の全体を構成することもできる。
【0011】
鋼PC合成橋桁は、橋脚に対して、剛結すなわち固定支持しておく場合と、水平移動と回転が自由に支持しておく場合、あるいは、回転のみが自由な状態に支持しておく場合とがある。
〔鋼桁〕
通常の鋼橋と同様の材料および構造が採用できる。
基本的には、鋼材を組み合わせ、ボルトやリベット、溶接などで接合して、橋桁の形状を構成する。鋼材として、CT形鋼や山形鋼などの形鋼材が使用できる。中空鋼管や鋼棒、鋼板も使用できる。鋼材を組み合わせてトラス構造や鈑桁、ラーメン構造を構成すれば、強度的に優れた鋼桁が得られる。トラス構造や鈑桁、ラーメン構造を構成する鋼材の配置構造は、通常のトラス橋や鈑桁橋、ラーメン橋と同様の技術が適用できる。
【0012】
鋼桁は、橋梁の施工現場で、鋼材を組立て接合して構築することもできるし、予め、工場などで一定区画分の鋼桁を製造しておき、この鋼桁ブロックを施工現場に搬入して順次継ぎ足して所定長さの橋桁を構成することもできる。
鋼桁には、PC鋼材を挿通するシース管を付設しておくことができる。鋼桁を構成する中空鋼管をPC鋼材のシース管として利用することもできる。
鋼桁は、橋脚に対して剛結される場合と、回転自由で、かつ、水平方向に移動自由に支持される場合がある。回転自由で水平方向の移動は阻止される場合もある。ラーメン橋の橋桁の場合は、前者の剛結であり、連続橋の橋桁の場合は、後者の回転自由な状態である。
【0013】
〔コンクリート桁〕
基本的には、通常のコンクリート桁と同様の材料および構造が採用できる。
コンクリート桁は、道路面や欄干その他の上載荷重を支えるための構造を提供するとともに、鋼桁と一体化されることにより、すわわち鋼コンクリート合成桁を構成することにより、橋桁に要求される構造強度を高めることができる。コンクリート桁が鋼桁の外周を完全に覆っていてもよいが、鋼桁の一部がコンクリート桁の外に露出していても構わない。
<コンクリート桁の形成>
コンクリート桁を形成するには、最初に、コンクリート打設用の型枠を、鋼桁の周囲に設置する。型枠の材料および構造は、通常のコンクリート桁と同様の技術が適用できる。型枠や足場などの架設資材ならびに打設されるコンクリートなどの重量を鋼桁に支持させることで、これらの重量を支持するための地上よりの支保工や桁上の大型架設資材を設置する必要がなくなる。型枠資材は、架設された鋼桁を利用して、地上面とつながる側径間の外側などからコンクリート桁の形成位置まで移送すれば、資材移送が行い易い。資材移送のための大がかりな装置設備も不要になる。
【0014】
コンクリート桁は橋脚と剛結しておくことができる。具体的には、コンクリート桁と橋脚部分とを剛結するコンクリート構造を打設することができる。コンクリート桁を橋脚上で単純支持させる場合は、コンクリート桁は橋脚に対して、可動支承や固定支承を介して連結しておくことができる。
コンクリート桁には、プレストレス導入用のシース空間を設けておくことができる。
〔プレストレス〕
コンクリート桁には、プレストレスが導入される。プレストレスは、コンクリート桁に挿通されて引張力が加えられたPC鋼材の復元力で、コンクリート桁に圧縮方向の応力を発生させる。通常、コンクリート桁のうち、橋梁の架設作業の途中、あるいは、架設後の橋梁使用時に、引張方向の負荷が加わる個所に、予め圧縮方向のプレストレスを導入しておく。
【0015】
橋梁に発生する曲げモーメントは、径間方向において、橋桁の上辺側と下辺側とで、引張方向と圧縮方向との逆方向の力を作用させる。コンクリート桁には、上辺側または下辺側で引張力が加わる側に圧縮方向のプレストレスを導入しておけばよい。なお、径間方向と直交する橋桁の幅方向あるいは桁高方向にも、必要に応じて、プレストレスを導入することができる。
鋼コンクリート合成橋桁にプレストレスを導入すれば、鋼PC合成橋桁が得られる。
鋼PC合成橋桁では、コンクリート桁に導入されたプレストレスが、コンクリート桁との接合面を介して鋼桁にも伝達される。鋼桁にもプレストレスが導入されることになる。PC鋼材によるプレストレスを、コンクリート桁と鋼桁とに同時に導入することもできる。具体的には、PC鋼材の圧縮復元力をコンクリート桁に伝達する圧力板を、コンクリート桁と鋼桁との両方に当接させておけばよい。このようにすれば、コンクリート桁と鋼桁との変形挙動が一致するため、接合面の剥がれが防げ、合成強度を向上させることができる。
【0016】
<プレストレスの導入>
基本的には、通常のプレストレスコンクリート橋桁におけるプレストレスの導入技術が適用される。
コンクリート桁あるいは鋼桁に設けられたシース管やPC鋼材用空間の内部にPC鋼材を挿通配置する。PC鋼材は、高張力鋼棒やワイヤなど、通常のプレストレスコンクリート製造と同様の材料が使用される。
PC鋼材に所定の引張力を加えた状態で、PC鋼材の端部を橋桁の端部に固定する。PC鋼材の圧縮方向への復元力が橋桁に加わって、橋桁にプレストレスが導入される。PC鋼材から橋桁への圧縮力は、コンクリート桁に加えてもよいし、コンクリート桁と鋼桁との両方に加えることもできる。
【0017】
プレストレスは、最終的に形成されたコンクリート桁の全長に加えてもよいが、通常は、段階的に形成されるコンクリート桁のブロック毎にプレストレスを導入する。また、橋桁の場所によって、負荷の方向や大きさが異なるので、その場所に加わる負荷に合わせて、プレストレスを導入する位置や強さを変える。そのためにも、一定区間の橋桁毎にプレストレスの導入作業を行うことが望ましい。コンクリート桁を段階的に伸ばして形成する場合、コンクリート桁が伸びる毎に全体を貫通する新たなPC鋼材を挿入してプレストレスの導入作業を行うことができる。
【0018】
プレストレスが導入された橋桁は、鋼PC合成橋桁となり、プレストレスが導入される前よりも構造強度が大幅に増大する。
〔鋼桁の架設工程〕
橋梁の施工は、所定の径間配置に合わせて橋脚を施工したあと、橋脚の上部に鋼桁を架設する。
径間が長い個所では、橋脚間に仮設の橋脚となる支保工を施工しておくこともできる。橋梁の端部では、地上面から橋桁の架設位置あるいは橋台の位置まで作業台や盛土面を施工しておくこともできる。但し、河川などをまたぐ径間では、支保工などの橋桁を支える構造が設置できない場合が多い。
【0019】
〔連続鋼桁〕
複数径間の全体にわたって連続する鋼桁である。構造力学的に、連続梁あるいは連続ラーメンの梁と呼ばれる構造である。
連続鋼桁は、予め工場などで製造されたものを、施工現場の橋脚に架け渡して設置することができる。地上面に通じる橋台から連続鋼桁を空中に押し出すように進めて、間隔をあけて設置された橋脚まで連続鋼桁を到達させることもできる。予め連続鋼桁を製造しておく方法は、橋梁の全長が短い場合に適している。
連続鋼桁を、複数のブロックに分割して製造しておき、橋脚上に設置する前あるいは設置後に、それらのブロックを連結固定して連続鋼桁にすることもできる。製造および輸送に適した長さのブロックを製造しておけば取り扱い易い。
【0020】
橋脚上で、鋼材などを組立てて橋桁ブロックあるいは連続鋼桁を構築することもできる。複数の橋脚位置からそれぞれ鋼桁を伸ばして構築していき、伸ばした鋼桁の先端同士を連結固定することで連続鋼桁を構築することもできる。
〔最初の鋼PC合成橋桁構築〕
複数径間にわたる連続鋼桁が架設されたあと、連続鋼桁のまわりにコンクリート桁を形成し、必要個所にプレストレスを導入するという手順を順次実施すれば、鋼PC合成橋桁が構築できる。
本発明では、通常の片持ち式架設法によるPC橋梁と同様に、最初に、複数個所の橋脚のうち中間に配置された橋脚位置に鋼PC合成橋桁を構築する。引きつづき、これに隣接した所定の部分に鋼PC合成橋桁を構築することもできる。
【0021】
構造力学的に、前記中間の橋脚個所には、他の部分に比べて大きな負荷が加わる。この大きな負荷が加わる中間の橋脚個所で、最初に鋼PC合成橋桁を構築して、その部分の構造強度を高めておく。
連続鋼桁に加わる負荷は、連続鋼桁が架設された段階では、連続鋼桁の重量である。次いで、最初の鋼PC合成橋桁が構築される段階では、型枠や足場などの架設資材ならびに打設されるコンクリートの重量が負荷される。これらの荷重による負荷は全て、連続鋼桁のみで担われる。
また、すでに構築された鋼PC合成橋桁に隣接して鋼PC合成橋桁が構築される段階では、その施工による負荷は、既に鋼PC合成鋼桁が構築されている部分は鋼PC合成橋桁で、まだ構築されていない部分は連続鋼桁でそれぞれ分担される。
【0022】
鋼PC合成橋桁は、通常の合成桁と同様に、鋼桁、コンクリート桁、PC鋼材とが、それぞれの機能に応じて、加わった負荷を分担する。
また、架設が進行するにつれて、連続鋼桁および鋼PC合成橋桁には、負荷が累加されて行く。
〔残りの鋼PC合成橋桁構築〕
前記中間の橋脚個所における鋼PC合成橋桁の構築が終われば、その後は、作業性などを考慮して、順次、連続鋼桁の残りの部分にも鋼PC合成橋桁を構築すればよい。
【0023】
順次加わって行く負荷の、連続鋼桁と鋼PC合成橋桁との分担の仕方は、前記〔最初の鋼PC合成橋桁構築〕に記述したことと同様である。
通常は、橋脚位置から径間中央に向かってコンクリート桁を伸ばしていくように形成するのが、施工し易く、プレストレスの導入作業も行い易い。
鋼桁の全体にわたって連続した鋼PC合成橋桁の構築が終了すれば、鋼PC合成橋桁が完成する。鋼PC合成橋桁は、少なくとも複数径間に連続する連続梁あるいはラーメンの構造を備えている。
〔その他の作業工程〕
鋼PC合成橋桁が完成した後、必要に応じて、通常の橋梁施工と同様の作業工程を行うことができる。
【0024】
例えば、以降に加わる負荷に対してプレストレスを導入することができる。橋桁上面に道路面の舗装工事や鉄道の敷設工事が行える。欄干の設置、照明設備、電力線、通信線などの敷設も行える。鋼桁の露出部分に対する防食処理や塗装も行われる。側径間の両端に、取付道路の施工も行える。
【0025】
【発明の実施の形態】
図1〜5に示す実施形態は、3径間の連続桁橋からなる橋梁の架設を、段階的に示している。
図1(a)に示すように、A〜Dで示される4本の橋脚10によって3径間が構成される。
橋脚10Bと橋脚10Cの間が中央径間B−Cであり、橋脚10Aと橋脚10Bの間、および、橋脚10Cと橋脚10Dの間がそれぞれ、側径間A−Bと側径間C−Dである。中央径間B−Cは、側径間A−B、C−Dより広い。例えば、図1(a)において、側径間A−Bの距離LAB=側径間C−Dの距離LCD=40m、中央径間B−Cの距離LBC=60mに設定される。
【0026】
橋梁は、全体が左右対称構造になっている。以後の説明では、図1(a)で、側径間A−Bが含まれる左側部分について主に説明をするが、同じ説明は、側径間C−Dを含む右側部分についてもあてはまる。
〔鋼桁の架設〕
この段階は前記工程(a)に相当する。
図1(a)に示すように、橋脚10Aと10Dの間に3径間連続鋼桁20を架設する。
図1(b)には、鋼桁自重による曲げモーメントの分布を模式的に示している。なお、この曲げモーメントは、以降の工程で発生する曲げモーメントに比べて極端に小さな値である。
【0027】
〔鋼PC合成鋼桁の構築〕
図2〜図3へと、鋼PC合成橋桁の構築作業が進行する。
<コンクリート桁の形成>
この段階は前記工程(b)の一部に相当する。
図2(a)に示すように、橋脚10B、10Cの位置から、鋼PC合成鋼桁となるコンクリート桁30の構築を始める。構造力学的に、橋脚10B、10Cの橋桁は、一般的に最も大きな曲げモーメントなどの負荷を受ける個所であるので、この部分からコンクリート桁30を形成する。図中でハッチングが施された部分のコンクリート桁30が、この段階で施工されるブロックを示す。コンクリート桁30は、橋脚10に対しては、可動支承あるいは固定支承で連結されている。但し、ラーメン橋の場合には、コンクリート桁30を橋脚10のコンクリート構造体と剛結しておくことができる。
【0028】
橋脚10B、10C位置にコンクリート桁30を構築するための資材や装置は、クレーンなどで地表から橋脚10B、10C上の鋼桁20に持ち上げてもよいし、側径間A−B、C−Dよりも外側の地表との連絡路から鋼桁20上を移送してきてもよい。
コンクリート桁30の構築は、従来のコンクリート桁と同様にして施工できる。具体的には、図示を省略しているが、連続鋼桁20のうち、橋脚10B、10C位置の周りを囲んで型枠を設置する。型枠の内部にコンクリートを打設する。コンクリートが硬化すれば、型枠を撤去する。
【0029】
図2(b)は、この段階で3径間連続桁に発生する累計曲げモーメントを模式的に示している。この図に示すように、累計曲げモーメントは、橋脚10B,10Cの位置で負の極大値M2をとり、径間では正となる。
通常の片持ち式架設の場合は、この段階と同じ荷重が片持ち梁先端に作用するため、中間橋脚位置で上記M2よりも大きくなるのは、構造力学上、明らかである。したがって、本発明によれば、中間橋脚位置での曲げモーメントの過大な発生を抑制することができる。
<プレストレスの導入>
この段階は前記工程(b)の一部に相当する。
【0030】
図4に詳しく示すように、橋脚位置のコンクリート桁30にプレストレスを導入する。
例えば、橋脚10B位置のコンクリート桁30では、図4に点線矢印で示すように、コンクリート桁30の上辺側には引張力、下辺側には圧縮力が加わる。プレストレスは、このような曲げモーメントを打ち消すように導入される。
コンクリート桁30の上辺近くで、コンクリート桁30を貫通するPC鋼材40を配置する。コンクリート桁30には予めシース管が埋設されており、シース管にPC鋼材40を通す。PC鋼材40にジャッキ装置などを使って引張力を加える。引張力が加わったままのPC鋼材40を、固定具44を用いてコンクリート桁30の端面に固定する。PC鋼材40の復元力(実線矢印)が、コンクリート桁30の圧縮方向に加わる。コンクリート桁30に、圧縮方向のプレストレスが導入される。
【0031】
コンクリート桁30のうち、負荷によって引張力が加わる上辺側に、圧縮方向のプレストレスが導入されていれば、負荷による引張力が相殺される。連続鋼桁20に加わる曲げモーメント力に相当する大きさのプレストレスを導入すれば、実質的に、橋脚位置の連続鋼桁20には曲げモーメントが加わっていない状態になる。
その結果、材質的に引張力に弱いコンクリート桁30を補強することができる。さらに、その後の施工中および橋梁完成後の使用状態で、コンクリート桁30に前記同様の曲げモーメントが追加された場合にも、コンクリート桁30の上辺側に過大な引張応力が発生することが抑えられる。プレストレスの大きさを、コンクリート桁30の架設完了後、あるいは、橋梁の完成後に加わる曲げモーメントや引張力に対応して設定することもできる。
【0032】
プレストレスが導入されたコンクリート桁30は、鋼PC合成橋桁となる。
<鋼PC合成橋桁の延長>
この段階は前記工程(c)に相当する。
図3(a)に示すように、コンクリート桁30の形成は、橋脚10B、10Cから順次、側径間A−B、B−C、C−Dの全体へと伸ばされていく。図中でハッチングが施された部分のコンクリート桁30が、この段階で施工されるブロックを示している。
図3(b)は、この段階で3径間連続桁に発生する累計曲げモーメントを模式的に示している。この図に示すように、累計曲げモーメントは、橋脚10B,10C位置で負の極大値M3をとり、径間では正となる。
【0033】
通常の片持ち式架設の場合は、この段階と同じ荷重が片持ち梁先端に作用するため、中間橋脚位置では、上記M3よりも大きくなるのは、構造力学上、明らかである。したがって、本発明によれば、中間橋脚位置での曲げモーメントの過大な発生を抑制することができる。
なお、前記図2(b)および図3(b)に示す曲げモーメントは、鋼PC合成橋桁が順次構築されて行くに従って発生する曲げモーメントを、各架設段階毎に、すなわち前記工程(b)および工程(c)の各工程毎に累計したものを示している。これは、鋼PC合成橋桁が構築されていない部分では、鋼桁のみが、また鋼PC合成橋桁が構築されている部分では、適切にプレストレスが導入された鋼PC合成橋桁がそれぞれ負担して受け持つ。
【0034】
さらに、前記したように、鋼PC合成橋桁は、通常の合成桁と同様に、鋼桁、コンクリートおよびPC鋼材が、それぞれの機能特性に応じて、加わる負荷を分担する。したがって、本発明によれば、合理的な橋桁を創出することができる。前記したように、本発明によれば、中間橋脚位置での桁高の増大の抑制およびプレストレスなどの構造強化の必要性の度合いの低減を図ることができる。結果的に、景観的に優れた、経済的・合理的な橋梁を構築することができる。
〔橋梁の断面構造例〕
図5は、より具体的な橋梁構造の配置構造を示している。
【0035】
図の左半分図5(a)は、径間中央付近に配置される部分の橋梁断面を表している。図の右半分図5(b)は、橋脚10B付近に配置される部分の橋梁断面を表している。何れも基本的な構造は共通しているが、桁高およびプレストレスの導入状態が異なる。
鋼桁20は、断面で矩形枠状をなし、矩形枠の対角線に配置された鋼材も存在する。鋼桁20は、山形鋼、CT形鋼などの形鋼材を接合して構成されている。コンクリート桁30は、断面矩形の鋼桁20を一定の幅で覆う矩形の箱枠状をなしている。但し、鋼桁20を構成する鋼材の一部は、コンクリート桁30の外に露出している。図では、斜め方向の鋼材が、コンクリート桁30の箱構造の内部空間に露出している。
【0036】
コンクリート桁30の上面は、道路面が施工され、幅方向に張り出している。上面には、図示していないが、舗装構造や排水構造、欄干構造などが設置される。
前記図2(b)および図3(b)の曲げモーメント分布において、橋脚10B付近に配置される部分の橋梁断面〔図5(b)〕では、負の曲げモーメントにより上辺側に大きな引張力が発生することが判る。そこで、コンクリート桁30の上辺近くには、多数のPC鋼材40が挿通されてプレストレスが導入されている。なお、一部のPC鋼材42は、コンクリート桁30には埋め込まれておらず、箱形のコンクリート桁30の内部空間に配置されている。この部分のPC鋼材42は、鋼PC合成橋桁が3径間全長にわたって構築された後に載荷される荷重、すなわち、舗装や欄干などの荷重および交通車両の荷重による曲げモーメントに対処するものである。
【0037】
前記図2(b)および図3(b)の曲げモーメント分布において、側径間および中央径間の中央付近に配置される部分の橋梁断面〔図5(a)〕では、正の曲げモーメントにより下辺側に引張力が発生することが判る。そこで、コンクリート桁30の下辺近くに、多数のPC鋼材40が挿通されてプレストレスが導入されている。コンクリート桁30の内部空間にもPC鋼材42が配置されている。このPC鋼材42の配置の目的は、前記橋脚10B付近に配置されるPC鋼材42と同じである。
〔橋梁に加わる負荷の比較〕
同じ鋼PC合成橋梁を架設方法を違えて施工した場合における橋梁の各部に加わる負荷(曲げモーメント)の分布を、3径間連続橋梁を例にとり比較する。
【0038】
架設方法としては、本発明によるもの、具体的には、前記実施形態の図1〜図3に従って架設される方法と、中央径間に地上よりの支保工が設置できない時にしばしば採用される片持ち式架設法とを考える。ここでは、前者を架設法I、後者を架設法IIと称することにする。
図6(a)に架設法IIを示す。橋脚10A、10B、10Cおよび10Dの間に、橋脚10Bおよび橋脚10Cより、左右に重量のバランスを取りながら、鋼桁24およびコンクリート桁30を順次伸ばして行く、片持ち式架設法である。架設される鋼桁24およびコンクリート桁30の荷重は、橋脚10Bおよび10Cを支点とする片持ち梁先端部に負荷されるため、この片持ち梁には負のモーメントが発生し、それは橋脚10Bおよび10Cで負の極大値を持ち、片持ち梁先端では0である。架設が進行してコンクリート桁30が順次伸びて行くにつれて、この曲げモーメントは累加されていく。図6(b)に、この累加された曲げモーメントM4を模式的に示している。
【0039】
図7には、架設法Iと架設法IIとのそれぞれの場合における累計曲げモーメントの分布を示し、橋脚10B,10C位置における曲げモーメントの極大値を、MI〔架設法I〕およびMII〔架設法II〕で示している。これらの曲げモーメントの大きさは、工学的計算によって求めた結果を模式的グラフで示したものである。但し、これらのグラフは、曲げモーメント分布の傾向と相対的な違いを判り易く対比するものであり、個々の位置における厳密な数値量を定量的に厳密に示しているものではない。
架設法IIによる累計曲げモーメントは、片持ち梁先端に荷重が載荷されたものの合計であるから、橋脚10B,10Cの位置では、非常に大きな負の極大値MIIをとり、中央径間中央では0となる。また側径間では、架設法により若干の曲げモーメントとなる場合がある。
【0040】
それに対して、架設法Iによる累計曲げモーメントは、橋脚10B、10C位置で負の極大値をとり、中央径間および側径間では正の分布をとる。
図7では、橋脚10B,10C位置の曲げモーメントに関して、MIがMIIよりも小さいことを示している。
なお、架設法Iにおける累計曲げモーメント分布は、前記工程(a)、(b)、(c)すなわち前記図1(b)、図2(b)および図3(b)それぞれの累計曲げモーメントの合計であり、MIは、M1、M2、M3を足し合わせた値になる。参考のため、図7には、橋脚10B、10Cの位置でのM1、M2、M3も示している。
【0041】
〔評価〕
架設法Iでは、全ての荷重は連続桁に対して作用する。一方、架設法IIでは、同じ荷重が片持ち梁先端に作用することになる。架設法Iにおいても架設法IIにおいても、架設が進行するに従って、これらの荷重による曲げモーメントが累加されて行く。
橋脚10B,10C位置の曲げモーメントに着目すれば、架設法Iにおける連続桁としての曲げモーメントMIは、架設法IIにおける片持ち梁としての曲げモーメントMIIに比べて小さいことは構造力学上明らかである。すなわち、本発明によれば、従来発生し易かった中間橋脚位置での過大な曲げモーメントを減少させることができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明にかかわる鋼PC合成橋梁の架設方法は、複数径間の全体にわたって連続する連続鋼桁を架設したあと、中間の橋脚個所に鋼PC合成橋桁を構築し、そのあと、残りの部分に鋼PC合成橋桁を構築する。その結果、従来は過大な負荷が加わり易かった特定の橋脚部分において、コンクリート桁の形成などからなる鋼PC合成橋桁の構築工程で、局部的に大きな負荷が加わることが抑えられる。したがって、鋼PC合成橋桁に導入すべきプレストレスの強さを小さくでき、プレストレスの導入作業を簡単にできる。特定の橋脚などで局部的に構造強度を高めるために桁高を大きくする必要がなくなり、橋梁全体における桁高の違いを少なくして、橋梁全体をスマートで体裁の良い外観にできる。桁高を低くできれば、使用する鋼材やコンクリートなどの資材量も削減でき、施工コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態となる鋼桁の架設工程を示す模式的構造図(a)と負荷状態図(b)
【図2】鋼PC合成橋桁の構築工程の初期段階を示す模式的構造図(a)と負荷状態図(b)
【図3】鋼PC合成橋桁の構築完了状態を示す模式的構造図(a)と負荷状態図(b)
【図4】橋脚個所でのプレストレスの導入状態を示す模式的構造図
【図5】橋梁の詳細断面構造図
【図6】片持ち式架設法による施工状態を示す模式的構造図(a)と負荷状態図(b)
【図7】異なる施工方法による負荷分布の違いを示す負荷状態図
【符号の説明】
10 橋脚
20 連続鋼桁
24 片持ち式架設法における鋼桁
30 コンクリート桁
A〜D 橋脚位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of erection of a steel-PC composite bridge, and more particularly, to a steel-PC composite bridge composed of a steel-PC composite bridge girder embedded with steel girder in a concrete girder and prestressed, and continuous over a plurality of spans. It is intended for the method of erection.
[0002]
[Prior art]
Steel PC composite bridges are known to provide lightweight, high-strength and durable bridges by using concrete girder embedded steel girder and prestressed steel girder, that is, steel PC composite bridge girder. I have.
In Japanese Patent Publication No. 36-23224, two bridge girders composed of pull-out steel trusses which are separately supported on left and right piers are erected so as to be in contact with each other at the center of the span. In the steel truss bridge girder, from the fulcrum of the pier, to both ends, concrete was poured into the formwork assembled with the steel truss as a framework, and prestress was introduced. The technology for constructing the entire bridge is disclosed.
[0003]
Further, Japanese Patent Application No. 2000-170881 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-348815), which was previously filed and filed by the present applicant, uses a hollow steel pipe in a cantilevered state at the end of a bridge girder that has already been installed. The bridge girder made of steel truss frame was connected, concrete was cast into the formwork installed and supported by the steel truss frame, concrete girder with steel girder embedded was formed, and hollow steel pipe was used. There is disclosed a technique of constructing a steel PC composite bridge girder by inserting a PC steel material into a concrete girder and introducing prestress. By constructing a new steel PC composite bridge girder sequentially in a cantilever state at the tip of the constructed steel PC composite bridge girder, the entire bridge is erected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional steel PC composite bridge construction technology as described above, a construction method is employed in which a bridge girder is sequentially extended in a cantilevered manner left and right around an intermediate pier. In this case, a load such as an extremely large bending moment is applied to the steel girder and the steel PC composite bridge girder under construction at the position of the supported intermediate pier during construction, and the intermediate pier is designed to withstand such a load. There is a problem that the bridge girder at the position must have a large girder height.
At the stage when the bridge is erected, the span girder will be supported by piers and abutments on both sides. Mechanically, it has a so-called both-ends support beam structure. When many bridge piers are connected by continuous bridge girders, a continuous beam structure in which each pier serves as a support point is used. At the design stage of the bridge, of course, in the completed state, it is necessary to have sufficient strength in consideration of the bridge girder, the structure such as the balustrade constructed on the bridge girder, and the heavy load including the traffic vehicle. In addition, the structural dimensions of the bridge girder and the pier are determined.
[0005]
However, if the erection of the bridge is not performed to reproduce the completed structural system but is performed in a structural system different from the completed state, the bridge may be subjected to loads such as bending moments generated during erection. Must also be designed to have sufficient strength.
For example, in the span spanning rivers, valleys, railways, roads, etc., when support work cannot be carried out along the way, the so-called cantilever type erection method is adopted, in which the bridge girder is sequentially erected from the middle pier position to the left and right in a cantilevered state. Often have been. In this case, in the middle of the erection work, a part of the bridge girder is not in the both-end support state in the completed state, but is in a cantilever support state protruding into the air from the pier position. The weight of the bridge girder in a cantilevered state applies a large bending moment to the bridge girder at the pier position serving as a fulcrum.
[0006]
This is exactly equivalent to the case where the support work cannot be constructed in the middle of the span in the construction of a normal PC bridge. In a steel PC composite bridge, such a state occurs in any of the prior arts of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-348815 and Japanese Patent Publication No. 36-23224.
When an excessive load is applied to a bridge girder at a specific pier position, it is necessary to increase the girder height or add a reinforcing structure such as introduction of prestress to the bridge girder at the pier position to withstand the load. Therefore, the weight of the entire bridge is increased, and the construction cost is increased. If the girder height of the bridge girder is partially different, the appearance of the entire bridge becomes worse and the scenery of the construction site is impaired.
[0007]
An object of the present invention is to provide a bridge construction technique using a steel PC composite bridge girder as described above, which reduces a local load at a specific pier position in the middle of construction, suppresses an increase in the girder height of the bridge girder, and reduces construction costs. The goal is to reduce and improve the bridge appearance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method of erection of a steel PC composite bridge according to the present invention is a method of continuously erection of a steel PC composite bridge girder in which a steel girder is embedded in a concrete girder and prestress is introduced, on a bridge pier of a plurality of diameters. A method for erection of a steel PC composite bridge comprising a continuous ramen bridge, comprising the steps of: (a) erection of a continuous steel girder continuous over the plurality of spans; and, after the step (a), A step (b) of forming a concrete girder for embedding a part of the continuous steel girder at an intermediate pier position of the pier and introducing a prestress to construct a steel PC composite bridge girder; Then, a step (c) of constructing the steel PC composite bridge girder in the remaining portion of the continuous steel girder and erection of a steel PC composite bridge girder continuous over a plurality of spans is included.
[0009]
[Steel PC composite bridge]
As long as the bridge uses a prestressed concrete bridge girder with embedded steel girder, that is, a steel PC composite bridge girder, it can be applied to bridges of various structures. Depending on the purpose of use, there are road bridges, railway bridges, road / railway bridges, and pedestrian bridges. Due to structural differences, there are continuous girder bridges and continuous ramen bridges.
Basically, a bridge is composed of piers arranged at regular intervals and bridge girders bridged between the piers. At both ends of the bridge, abutments that connect to the ground surface are installed instead of ordinary piers. In the present invention, a structure that supports or rigidly bridges the girder including the abutments is called a pier.
[0010]
The space between the pair of piers is called span. The present invention is applied to a bridge having two or more spans.
As the bridge girder, there are a case where an independent bridge girder is erected for each span, and a case where a continuous bridge girder is spanned for a plurality of spans. In the present invention, at least one portion of the bridge includes a continuous bridge girder continuously erected at pier positions of a plurality of spans. Such a continuous bridge girder and a single bridge girder independent of one span can be combined to form the entire bridge.
As a continuous bridge girder continuously constructed at a plurality of bridge pier positions, a steel PC composite bridge girder in which a steel girder is embedded in a concrete girder and prestress is introduced is adopted. A part of the bridge may be combined with a normal PC concrete bridge girder or concrete bridge girder other than the steel PC composite bridge girder to constitute the entire bridge.
[0011]
The steel PC composite bridge girder is rigidly connected to the pier, that is, fixedly supported, when horizontal movement and rotation are freely supported, or when only rotation is freely supported. There is.
(Steel girder)
Materials and structures similar to those of ordinary steel bridges can be adopted.
Basically, steel materials are combined and joined by bolts, rivets, welding, etc. to form the shape of the bridge girder. As the steel material, a shaped steel material such as a CT steel or an angle steel can be used. Hollow steel pipes, steel rods and steel plates can also be used. If a truss structure, a sheet girder, or a rigid frame structure is configured by combining steel materials, a steel girder excellent in strength can be obtained. The same technology as that used for ordinary truss bridges, sheet girder bridges, and ramen bridges can be applied to the arrangement structure of the steel members constituting the truss structure, sheet girder, and ramen structure.
[0012]
Steel girder can be constructed by assembling and joining steel materials at the bridge construction site, or a steel girder for a certain section is manufactured in advance at a factory etc., and this steel girder block is carried into the construction site. It is also possible to construct a bridge girder of a predetermined length by successively adding the bridge girder.
The steel girder can be provided with a sheath tube through which the PC steel material is inserted. A hollow steel pipe constituting a steel girder can also be used as a sheath pipe made of PC steel.
The steel girder may be rigidly connected to the pier or may be supported so as to be freely rotatable and movable in the horizontal direction. In some cases, horizontal movement is prevented due to free rotation. In the case of a bridge girder of a ramen bridge, the former is a rigid connection, and in the case of a bridge girder of a continuous bridge, the latter is in a freely rotatable state.
[0013]
[Concrete girder]
Basically, the same material and structure as that of a normal concrete girder can be adopted.
Concrete girders provide a structure for supporting road surfaces, balustrades, and other overhead loads, and are required for bridge girders by being integrated with steel girders, that is, constituting steel-concrete composite girders. Structural strength can be increased. Although the concrete girder may completely cover the outer periphery of the steel girder, a part of the steel girder may be exposed outside the concrete girder.
<Formation of concrete girder>
To form a concrete girder, first, a concrete casting formwork is placed around the steel girder. For the material and structure of the formwork, the same technology as that of a normal concrete girder can be applied. The steel girder supports the weight of construction materials such as formwork and scaffolding and concrete to be cast, so it is necessary to support the ground from above ground and install large-scale construction materials on the girder to support these weights. Disappears. If the form material is transferred from the outside of the side diameter connected to the ground surface to the position where the concrete girder is formed by using the erected steel girder, the material can be easily transferred. Large equipment for material transfer is not required.
[0014]
The concrete girder can be rigidly connected to the pier. Specifically, a concrete structure that rigidly connects the concrete girder and the pier portion can be cast. When the concrete girder is simply supported on the pier, the concrete girder can be connected to the pier via a movable bearing or a fixed bearing.
The concrete girder can be provided with a sheath space for introducing prestress.
[Prestress]
Prestress is introduced into the concrete girder. The prestress is a restoring force of a PC steel material that is inserted into a concrete girder and subjected to a tensile force, and generates a compressive stress on the concrete girder. Usually, in the concrete girder, a prestress in the compression direction is introduced in advance to a place where a load in the tension direction is applied during the construction work of the bridge or when the bridge is used after the construction.
[0015]
The bending moment generated in the bridge acts in the span direction on the upper side and the lower side of the bridge girder in a direction opposite to the tensile direction and the compressive direction. In the concrete girder, a prestress in the compression direction may be introduced on the upper or lower side to which a tensile force is applied. In addition, a prestress can also be introduced in the width direction of the bridge girder or the girder height direction orthogonal to the span direction as necessary.
If prestress is introduced into a steel-concrete composite bridge girder, a steel PC composite bridge girder can be obtained.
In the steel PC composite bridge girder, the prestress introduced into the concrete girder is transmitted to the steel girder via the joint surface with the concrete girder. Prestress will also be introduced into the steel girder. Prestressing by PC steel can be simultaneously introduced into concrete girder and steel girder. Specifically, a pressure plate for transmitting the compressive restoring force of the PC steel to the concrete girder may be brought into contact with both the concrete girder and the steel girder. In this way, since the deformation behavior of the concrete girder and the steel girder match, peeling of the joint surface can be prevented, and the composite strength can be improved.
[0016]
<Introduction of prestress>
Basically, the technique of introducing prestress in a normal prestressed concrete bridge girder is applied.
A PC steel material is inserted and arranged inside a sheath tube or a space for a PC steel material provided on a concrete girder or a steel girder. As the PC steel material, the same material as that used in ordinary prestressed concrete production, such as a high-tensile steel rod or wire, is used.
The end of the PC steel is fixed to the end of the bridge girder while a predetermined tensile force is applied to the PC steel. The restoring force of the PC steel in the compression direction is applied to the bridge girder, and prestress is introduced into the bridge girder. The compressive force from the PC steel to the bridge girder may be applied to the concrete girder or to both the concrete girder and the steel girder.
[0017]
The prestress may be added to the overall length of the finally formed concrete girder, but usually, prestress is introduced for each block of concrete girder formed stepwise. In addition, since the direction and magnitude of the load differ depending on the location of the bridge girder, the position and intensity of the prestress are changed according to the load applied to that location. Therefore, it is desirable to perform prestressing work for each bridge girder in a certain section. When the concrete girder is formed by extending it stepwise, a new PC steel material penetrating the whole is inserted every time the concrete girder elongates, so that the prestressing operation can be performed.
[0018]
The bridge girder into which the prestress is introduced becomes a steel PC composite bridge girder, and the structural strength is greatly increased compared to before the prestress is introduced.
[Steel girder erection process]
In the construction of the bridge, a steel girder is erected on the upper part of the pier after the pier is constructed in accordance with the predetermined span arrangement.
In places where the span is long, a temporary pier can be installed between the piers. At the end of the bridge, a workbench or embankment surface can be constructed from the ground surface to the bridge girder erection position or abutment position. However, it is often not possible to install structures that support bridge girders, such as supports, in spans that span rivers.
[0019]
(Continuous steel girder)
It is a steel girder that is continuous over the entire span. In terms of structural mechanics, it is a structure called a continuous beam or a continuous ramen beam.
The continuous steel girder can be installed by bridging a steel girder previously manufactured in a factory or the like on a pier at a construction site. It is also possible to push the continuous steel girder into the air from the abutment leading to the ground surface, so that the continuous steel girder reaches the pier installed at intervals. The method of manufacturing a continuous steel girder in advance is suitable when the total length of the bridge is short.
The continuous steel girder may be manufactured by dividing it into a plurality of blocks, and before or after installation on the pier, the blocks may be connected and fixed to form a continuous steel girder. If a block having a length suitable for manufacturing and transportation is manufactured, it is easy to handle.
[0020]
On the pier, a steel girder or the like can be assembled to form a bridge girder block or a continuous steel girder. It is also possible to construct a continuous steel girder by extending the steel girder from a plurality of pier positions and connecting and fixing the ends of the elongated steel girder.
[First steel PC composite bridge girder construction]
After a continuous steel girder spanning a plurality of spans is erected, a procedure of forming a concrete girder around the continuous steel girder and introducing prestress into necessary places is sequentially performed, whereby a steel PC composite bridge girder can be constructed.
In the present invention, a steel PC composite girder is first constructed at a bridge pier located in the middle of a plurality of piers, similarly to a PC bridge by a normal cantilever type erection method. Subsequently, a steel PC composite bridge girder can be constructed at a predetermined portion adjacent thereto.
[0021]
Due to structural mechanics, a large load is applied to the intermediate pier portion as compared with other portions. First, a steel PC composite bridge girder is constructed at the middle pier portion where the large load is applied, and the structural strength of that portion is increased.
The load applied to the continuous steel girder is the weight of the continuous steel girder when the continuous steel girder is erected. Next, at the stage where the first steel PC composite bridge girder is constructed, the weight of the construction materials such as formwork and scaffolding and the weight of the concrete to be cast are loaded. All of these loads are carried only by continuous steel girders.
Also, at the stage where the steel PC composite bridge girder is constructed adjacent to the already constructed steel PC composite bridge girder, the load caused by the construction is that the part where the steel PC composite steel girder is already constructed is the steel PC composite bridge girder. The parts that have not yet been built are each shared by continuous steel girders.
[0022]
In the steel PC composite bridge girder, the steel girder, the concrete girder, and the PC steel material share the applied load according to their respective functions, similarly to the ordinary composite girder.
Further, as the erection progresses, loads are added to the continuous steel girder and the steel PC composite bridge girder.
[Remaining steel PC composite bridge girder construction]
After the construction of the steel-PC composite bridge girder at the intermediate pier location is completed, the steel-PC composite bridge girder may be sequentially constructed on the remaining portion of the continuous steel girder in consideration of workability and the like.
[0023]
The manner in which the sequentially applied load is shared between the continuous steel girder and the steel PC composite bridge girder is the same as that described in the above [First Steel PC Composite Bridge Girder Construction].
Usually, the concrete girder is formed so as to extend from the pier position toward the center of the span, which facilitates construction and facilitates prestress introduction work.
When the construction of the steel PC composite bridge girder continuous over the entire steel girder is completed, the steel PC composite bridge girder is completed. The steel PC composite bridge girder has a structure of a continuous beam or a rigid frame that is continuous at least over a plurality of spans.
[Other work processes]
After the steel PC composite bridge girder is completed, if necessary, the same work steps as those for normal bridge construction can be performed.
[0024]
For example, a prestress can be introduced for a load applied thereafter. Paving work on roads and laying railways can be performed on the bridge girder. Installation of balustrades, lighting equipment, power lines, communication lines, etc. can also be performed. Corrosion protection and painting are also performed on the exposed parts of the steel girders. At both ends of the span, mounting roads can be constructed.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The embodiment shown in FIGS. 1 to 5 shows stepwise the construction of a bridge consisting of a continuous girder bridge of three spans.
As shown in FIG. 1A, three spans are constituted by four
The center span BC is between the pier 10B and the pier 10C, and the side span AB and the side span CD are between the pier 10A and the pier 10B and between the pier 10C and the pier 10D, respectively. It is. The center span BC is wider than the side spans AB and CD. For example, in FIG. 1A, the distance L AB between the side spans AB is set to the distance L CD between the side spans CD , and the distance L BC between the center spans BC is set to 60 m.
[0026]
The bridge has a symmetrical structure as a whole. In the following description, the left portion including the side spans AB is mainly described in FIG. 1A, but the same description applies to the right portion including the side spans CD.
[Erecting steel girder]
This step corresponds to the step (a).
As shown in FIG. 1A, a three-span
FIG. 1B schematically shows the distribution of the bending moment due to the weight of the steel girder. This bending moment is an extremely small value compared to the bending moment generated in the subsequent steps.
[0027]
[Construction of steel PC synthetic steel girder]
The construction work of the steel PC composite bridge girder proceeds to FIGS.
<Formation of concrete girder>
This step corresponds to a part of the step (b).
As shown in FIG. 2A, construction of a
[0028]
Materials and devices for constructing the
The construction of the
[0029]
FIG. 2B schematically shows the total bending moment generated in the three span continuous girder at this stage. As shown in this figure, the cumulative bending moment, piers 10B, takes a negative maximum value M 2 at the position of 10C, the positive in the span.
For normal cantilevered construction, to act in the same load is cantilevered tip this stage, become larger than the M 2 at the intermediate pier position, structural mechanics on, it is clear. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress an excessive generation of the bending moment at the intermediate pier position.
<Introduction of prestress>
This step corresponds to a part of the step (b).
[0030]
As shown in detail in FIG. 4, prestress is introduced into the
For example, in the
The
[0031]
If the prestress in the compression direction is introduced on the upper side of the
As a result, it is possible to reinforce the
[0032]
The pre-stressed
<Extension of steel PC composite bridge girder>
This step corresponds to the step (c).
As shown in FIG. 3A, the formation of the
FIG. 3B schematically shows the total bending moment generated in the three span continuous girder at this stage. As shown in this figure, the cumulative bending moment, piers 10B, takes a negative maximum value M 3 at 10C position, the positive in the span.
[0033]
For normal cantilevered construction, to act in the same load is cantilevered tip this stage, the intermediate pier position, become larger than the M 3 are, structural mechanics on, it is clear. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress an excessive generation of the bending moment at the intermediate pier position.
The bending moment shown in FIGS. 2 (b) and 3 (b) is the bending moment generated as the steel PC composite bridge girder is successively constructed. The sum of each step (c) is shown. This is because only the steel girder is borne in the part where the steel PC composite bridge girder is not constructed, and the steel PC composite bridge girder which is appropriately prestressed is loaded in the part where the steel PC composite bridge girder is constructed. Take charge of.
[0034]
Further, as described above, in the steel-PC composite bridge girder, the steel girder, concrete, and PC steel share the applied load according to their respective functional characteristics, similarly to the ordinary composite girder. Therefore, according to the present invention, a reasonable bridge girder can be created. As described above, according to the present invention, it is possible to suppress an increase in the girder height at the intermediate pier position and reduce the degree of necessity of structural reinforcement such as prestress. As a result, it is possible to construct an economical and rational bridge with excellent landscape.
[Example of cross-sectional structure of bridge]
FIG. 5 shows a more specific arrangement structure of the bridge structure.
[0035]
The left half of the figure, FIG. 5 (a), shows a bridge section of a portion arranged near the center of the span. The right half of the figure, FIG. 5 (b), shows a bridge cross section of a portion arranged near the pier 10B. Both have the same basic structure, but differ in the girder height and the state of introduction of prestress.
The
[0036]
On the upper surface of the
In the bending moment distributions shown in FIGS. 2B and 3B, in the section of the bridge located near the pier 10B (FIG. 5B), a large tensile force is applied to the upper side due to the negative bending moment. It can be seen that it occurs. Therefore, near the upper side of the
[0037]
In the bending moment distributions shown in FIGS. 2 (b) and 3 (b), the bridge section [FIG. 5 (a)] of the portion arranged near the center between the side spans and the center span has a positive bending moment. It can be seen that a tensile force is generated on the lower side. Therefore, a number of PC steels 40 are inserted near the lower side of the
[Comparison of loads applied to bridges]
The distribution of the load (bending moment) applied to each part of the bridge when the same steel PC composite bridge is constructed with a different erection method will be compared taking a three-span continuous bridge as an example.
[0038]
The erection method according to the present invention, specifically, the erection method according to FIGS. 1 to 3 of the above-described embodiment, and the cantilever method which is often adopted when a support from the ground cannot be installed between the center diameters Consider the erection method. Here, the former is referred to as the erection method I, and the latter is referred to as the erection method II.
FIG. 6A shows the erection method II. This is a cantilever type erection method in which the
[0039]
FIG. 7 shows the distribution of the cumulative bending moment in each of the erection method I and the erection method II. The maximum values of the bending moments at the positions of the piers 10B and 10C are shown by M I [Erection Method I] and M II [ Construction method II]. The magnitudes of these bending moments are shown in a schematic graph of the results obtained by engineering calculations. However, these graphs are intended to easily compare the tendency of the bending moment distribution and the relative difference, and do not quantitatively and strictly indicate exact numerical values at individual positions.
Since the total bending moment by the erection method II is the sum of the load applied to the tip of the cantilever, at the positions of the piers 10B and 10C, a very large negative maximum value M II is taken, and at the center of the center span, It becomes 0. Further, between the side spans, a slight bending moment may occur due to the erection method.
[0040]
On the other hand, the cumulative bending moment by the erection method I has a negative maximum value at the positions of the piers 10B and 10C, and has a positive distribution between the center span and the side span.
In Figure 7, piers 10B, with respect to the bending moment of 10C position, indicating that M I is less than M II.
Note that the cumulative bending moment distribution in the erection method I is calculated by calculating the total bending moment of the steps (a), (b), and (c), that is, the cumulative bending moments of FIGS. 1 (b), 2 (b), and 3 (b). the sum, M I is a value obtained by adding the M 1, M 2, M 3 . For reference, FIG. 7 also shows M 1 , M 2 , and M 3 at the positions of the piers 10B and 10C.
[0041]
[Evaluation]
In erection method I, all loads act on continuous girder. On the other hand, in the erection method II, the same load acts on the tip of the cantilever. In both the erection method I and the erection method II, as the erection progresses, bending moments due to these loads are added.
Focusing on the bending moments at the piers 10B and 10C, it is clear from structural mechanics that the bending moment M I as a continuous girder in the erection method I is smaller than the bending moment M II as a cantilever in the erection method II. It is. That is, according to the present invention, it is possible to reduce the excessive bending moment at the intermediate pier position, which is easily generated conventionally.
[0042]
【The invention's effect】
The method of erection of a steel-PC composite bridge according to the present invention is to construct a steel-PC composite bridge girder at an intermediate pier portion after erection of a continuous steel girder continuous over a plurality of spans, and then, Build a PC composite bridge girder. As a result, in a specific pier portion to which an excessive load was conventionally easily applied, it is possible to suppress a large load from being applied locally in a construction step of a steel PC composite bridge girder including formation of a concrete girder. Therefore, the strength of the prestress to be introduced into the steel PC composite bridge girder can be reduced, and the work of introducing the prestress can be simplified. It is not necessary to increase the girder height to locally increase the structural strength of a specific pier or the like, and the difference in girder height in the entire bridge can be reduced, and the entire bridge can be made smart and has a good appearance. If the girder height can be reduced, the amount of materials such as steel and concrete to be used can be reduced, and the construction cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic structural view (a) and a load state diagram (b) showing a steel girder erection process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic structural diagram (a) and a load diagram (b) showing an initial stage of a construction process of a steel PC composite bridge girder.
FIG. 3 is a schematic structural diagram (a) showing a completed construction state of a steel PC composite bridge girder and a load diagram (b).
FIG. 4 is a schematic structural view showing a prestressed state at a pier location. FIG. 5 is a detailed sectional structural view of a bridge. FIG. 6 is a schematic structural view showing a construction state by a cantilever type erection method. And load state diagram (b)
FIG. 7 is a load state diagram showing a difference in load distribution according to different construction methods.
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Claims (1)
前記複数径間の全体にわたって連続する連続鋼桁を架設する工程(a)と、
前記工程(a)のあと、前記複数径間の橋脚のうち中間に配置された橋脚位置で、連続鋼桁の一部を埋め込むコンクリート桁を形成しプレストレスを導入して鋼PC合成橋桁を構築する工程(b)と、
前記工程(b)のあと、連続鋼桁の残りの部分に前記鋼PC合成橋桁を構築して、複数径間にわたり連続する鋼PC合成橋桁を架設する工程(c)と
を含む鋼PC合成橋梁の架設方法。A steel PC composite bridge consisting of a continuous girder bridge or a continuous ramen bridge, in which a steel girder embedded in a concrete girder and a prestress is introduced, is continuously erected on a pier of multiple spans. So,
(A) erecting a continuous steel girder continuous throughout the plurality of diameters;
After the step (a), a concrete girder that embeds a part of the continuous steel girder is formed at the middle pier position among the bridges of the plurality of spans, and prestress is introduced to construct a steel PC composite girder. (B)
Constructing the steel PC composite bridge girder in the remaining portion of the continuous steel girder after the step (b), and erection of a steel PC composite bridge girder continuous over a plurality of spans; Erection method.
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