JP2004137723A - 橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】底部11と該底部11の両側に対向して設ける一対の側部12,12よりなるプレキャストセグメントからなる桁1と、該桁1の底部上面に配設する下床版2と、前記プレキャストセグメントの側部12,12の上面に設ける上床版3とよりなる、橋梁桁の構造であり、また、底部11と該底部11の両側に対向して設ける一対の側部12,12よりなるプレキャストセグメントを複数接合して桁1を構成し、該桁1の底部11上面に、桁1の内側空間を型枠として下床版2を作製し、前記桁1を支持台4,4間に架設し、前記桁1の側部12,12の上面に上床版3を設けて一体化することを特徴とする、橋梁桁の構築方法である。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁の上部工である橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、橋台や橋脚等の支持台間に支保工を組んで、型枠、鉄筋やPCシース管や緊張材等の配置、必要箇所へのコンクリートの打設、脱型、養生、プレストレス緊張のサイクルで場所打PC橋を構築する方法が知られている。
また、プレキャストセグメントを組み立てて橋梁の桁を構成するPC橋が知られているが、このPC橋は各部材が厚肉なため重量が大きい。
このため、プレキャストセグメントに替えて、より軽量な鋼桁より構成する橋梁が知られているが、鋼桁は耐久性の面でPC桁に劣る。
前述したプレキャストセグメントを使用する方法としては、橋脚間に仮設用桁を掛け渡し、この仮設用桁を利用してプレキャストセグメントを橋脚間に架設することで、橋梁を構築する方法も知られている(例えば、特許文献1を参照)。また、従来のプレキャストセグメント桁では、PC鋼材によりプレストレスを与え、セグメント繋ぎ目部で全圧縮状態となる構造としているため、場所打PC橋よりもPC鋼材量が多くなる傾向にある。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−299515号公報(第2、3頁、第1図〜第8図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法にあっては、次のような問題点がある。
<イ> 現場で支保工や型枠を組んで橋梁桁を構築する方法は、作業工程数が多く、作業自体が煩雑である。よって、施工期間が長くなる。
<ロ> プレキャストセグメントは、厚く重量が大きいため、搬送や組み立て等の取り扱いが困難である。
このため、プレキャストセグメントは、取り扱いが容易な重量を呈する大きさに細かく分割している。これにより、組み立て作業が煩雑となり時間もかかる。
<ハ> 鋼桁は、プレキャストセグメントと比較すると軽量であるが、上部工の建設コストは一般にPC橋よりも高い。また、経年により錆の発生が問題となる。従って、錆に対するメンテナンスが必要となり、経済的な負担が生じる。
<ニ> 仮設用桁を用いて橋梁桁を構築する方法は、特殊機材である大型の仮設用桁を準備する必要がある。
<ホ> 従来のプレキャストセグメント桁では、PC鋼材によりプレストレスを与え、セグメント繋ぎ目部で全圧縮状態となる構造としているため、場所打PC橋よりもPC鋼材量が多くなる傾向にある。
【0005】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、軽量化により作業性を向上できる橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、構築後のメンテナンスを軽減できる橋梁桁の構造を提供することを目的とする。
更に、本発明は、構築作業に特殊機材を使用せず、作業工程数を減らすことができる橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の橋梁桁の構造は、底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントからなる桁と、該桁の底部上面に配設する下床版と、前記プレキャストセグメントの側部の上面に設ける上床版とよりなることを特徴とするものである。
ここで、「プレキャストセグメント」とは、工場等で予め作製したセグメントであり、本発明では特に超高強度コンクリートを使用したものを指す。超高強度コンクリートについては後述する。
【0007】
また、本発明の橋梁桁の構造は、前記下床版にプレキャストセグメントの繋ぎ目を亘るように補強材を配設することを特徴とするものである。このように構成することで、プレキャストセグメントの繋ぎ目部の開きを許容値内に納めることができる。
ここで、「許容値内」とは、プレキャストセグメント間で許容される開きの大きさを指す。
【0008】
本発明の橋梁の構築方法は、支持台間に橋梁桁を構築する方法であって、底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントを複数接合して桁を構成し、該桁の底部上面に、桁の内側空間を型枠として下床版を作製し、前記桁を支持台間に架設し、前記桁の側部の上面に上床版を設けて一体化することを特徴とするものである。
ここで、「支持台」とは、例えば橋台、橋脚等の桁を支持するための公知構造を指す。
【0009】
また、本発明の橋梁桁の構築方法は、前記下床版には緊張材を配設し、該緊張材を緊張することで、前記複数のプレキャストセグメントの集合体にプレストレスを導入することを特徴とするものである。
ここで、「緊張材」とは、コンクリート等へプレストレスを導入するために採用するPC鋼材、PC鋼線、PC鋼より線等の公知の緊張材を指す。緊張材は、公知のシース管等を被覆することで、外周に打設するコンクリート等から絶縁できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図1、2を参照しながら本発明の橋梁桁の構造について説明する。
なお、本例においては、一列の橋梁桁の構造を一例として説明してあるが、これに限らず、複数列配置して幅広の橋梁を構築するための橋梁桁とすることができることは勿論である。
【0011】
<イ>橋梁桁の構造
本発明の橋梁桁の構造は、橋台や橋梁等の支持台4に掛け渡す桁1と、この桁1に設ける下床版2と、桁1の上部に配設する上床版3とより構成する。
ここで、桁1と上床版3は、工場等で予め製作された部材であり、下床版2は現場において作製する部材である。
即ち、本発明の橋梁桁の構造は、プレキャスト製の桁1と、現地で作製する下床版2と、プレキャスト床版である上床版3からなる複合構造体である。
以下、橋梁桁を構成する各部材について詳細に説明する。
【0012】
<ロ>桁
桁1は、橋梁桁の全長を有する部材である。
桁1としては、全長が一体のものを採用することもできるが、現場の作業スペース或いは搬送性に鑑みて全長を複数に分割したプレキャストセグメント10群を接合して構成することが好ましい。
桁1は、例えば、底部11とその底部11の両側に配設する一対の側部12,12とからなる、例えば断面略U型の部材を採用できる。
桁1を構成する素材としては、例えば、公知の超高強度コンクリートを採用できる。この際、超高強度コンクリートとしては、例えば、特殊な繊維で補強されたコンクリートで、鉄筋等による補強を一切必要とせず、圧縮強度が約200MPa、曲げ強度が約45MPa等の非常に高い強度特性を有し、高靱性、高耐久性当の特性を持つものを採用できる。この他にも、例えば、セメント、ポゾラン質微粉末と珪石の粉末、シリカフューム、粒径3mm以下の珪砂、高性能減水剤に水を単位水量(出来上がりコンクリート容積1m3当たり)として175〜180kg程度(水/セメントの比率が20〜22%程度)を加えた高強度セメント系マトリックスに、直径が0.1〜0.3mmで、長さが8〜16mm、引張り降伏応力度が2600〜2800N/mm2の超高強度の鋼繊維を容積で2%程度混入して得られる圧縮強度200〜220MPa、曲げ強度40〜45MPa、付着強度15〜90MPa、透気係数2.5×10− 18m2、吸水率0.05kg/m3、塩分拡散係数0.02×10− 12m2/sec、弾性係数55GPaの特性を持つ繊維補強セメント系混合材料が使用できる。
このように高強度材料より作製することにより、桁1は、必要な強度を備えながら薄肉化を図ることができる。これにより、桁1の軽量化を図ることができ、取扱性が向上する。
また、この軽量化により、プレキャストセグメント10の個々の寸法を、取扱性を考慮した最大寸法とすることができるため、桁1を構成する際の組み合わせ数を減少でき、接合作業性を良好とし、かつ作業時間を短縮することができる。
【0013】
また、プレキャストセグメント10の接合は、例えば、隣接したプレキャストセグメント10,10同士の接合部分に公知のウェットジョイント5を打設して行なうことができる。この際、ウェットジョイント5に使用する材料としては、前述した超高強度コンクリートと同等のものを採用することができる。これにより、複数のプレキャストセグメント10間を屈強に接合することができる。
なお、桁1の底部11には、後述する下床版2を形成するから、底部11は側部12と比較して更に薄肉に製作することができる。
さらに、桁1の両端部と、橋台或いは橋脚等の支持台4,4との間に、公知樹脂素材等より形成する緩衝材を設けることもできる。
【0014】
<ハ> 下床版
下床版2は、前述した桁1の内側の底部11に一体に形成する部材である。
下床版2は、補強材20と、緊張材21と、コンクリート22とより構成する。
補強材20は、コンクリート22を補強するために用いられる公知の鉄筋等を採用できる。
緊張材21は、桁1を構成する複数のプレキャストセグメント10同士の間に亘って配設され、これらのプレキャストセグメント10群を接合して一体とする際に緊張することで、プレキャストセグメント10群の間にプレストレスを導入する際に用いられる部材である。緊張材21は、コンクリート等へのプレストレス導入に使用されるPC鋼材、PC鋼線、PC鋼より線等の公知の緊張材等を採用でき、コンクリート22中に埋められる部分については公知のシース管等で被覆することでアンボンド状態にできる。
コンクリート22には、普通コンクリート、高強度コンクリート、又は上述した超高強度コンクリート等を使用できる。
下床版2の作製は、先ず、桁1の内側の底部11に補強材20及び緊張材21を配設し、ここへ桁1(プレキャストセグメント10)の底部11及び側部12,12を型枠としてコンクリート22を打設し、これを養生して行なう。
なお、緊張材21は、桁1の底部より上部に偏向するが、偏向部には例えば横桁23を配置することができる(図1参照)。
【0015】
<ニ> 上床版
上床版3は、橋梁桁の最上部に位置する部材であり、前述した桁1を構成するプレキャストセグメント10と同様に工場等において予め製作された板体を採用できる。
上床版3の配設は、桁1の底部11において作業員により行なわれる。作業員は、桁1の側部12を支保工とし、上床版3をこの側部12の上面に設置する。上床版3は、図示しないが、例えば、箱抜きを設け、その箇所にジベルを集中配置し、函抜き部を間詰めすることで桁1上に固定することができる。
なお、上床版3は、プレキャスト製に限らずコンクリートを現場打する施工法も採用可能である。
【0016】
以下、図を参照しながら本発明における橋梁の構築方法の一例について説明する。
なお、本例においては、橋脚間に掛け渡す寸法のプレキャストセグメントを複数ブロックに分割し、これらの分割ブロックを接合して用いる一例について説明する。この他にも、一体で橋梁桁の全長を有するプレキャストセグメントを用いたり、プレキャストセグメントを並行に複数列並べて幅の広い橋梁としたりする等、様々な構築方法が可能であることは勿論である。
【0017】
<イ> プレキャストセグメントの接合(図3、4)
橋梁の構築現場の近くに設けられた作業ヤード6に桁1を構成する複数のプレキャストセグメント10を搬入する。搬入したプレキャストセグメント10は、橋台や橋脚等の支持台4,4間に掛け渡すことのできる長さに接合する。
桁1のプレキャストセグメント10に別のプレキャストセグメント10を接合する際、プレキャストセグメント10,10同士の夫々の接合間にセメント系混合材料からなるウェットジョイント5を打設する。
このように、必要な数のプレキャストセグメント10を繋ぎ合わせることで、必要な長さの桁1を得ることができる。
なお、端部のプレキャストセグメント10は、橋台や橋脚等の支持台4に架設する際に必要な形状を有するものを用いることができる。
【0018】
<ロ> 下床版の形成(図5)
続いて、複数のプレキャストセグメント10を接合して構成した桁1に下床版2を形成する。
下床版2は、補強材20と、緊張材21と、コンクリート22より構成する。桁1の底部11内側に補強材20と共に緊張材21を建て込んで配設する。この際、補強材20は桁1を構成するプレキャストセグメント10,10同士を接合する繋ぎ目を亘るように配設する。
そして、補強材20と緊張材21を埋設するようにコンクリート22を打設する。この際、桁1の底部11及び両側部12,12が型枠として機能する。
なお、コンクリート22の打設に際し、緊張材21は公知のシース等により被覆し、コンクリート22中に埋設されても緊張時の摺動が可能となるようにする。
【0019】
<ハ> プレキャストセグメント群へのプレストレスの付与(図5)
下床版2のコンクリート22の養生が済んだ後に、下床版2を構成する緊張材21にプレストレスを導入し、複数のプレキャストセグメント10からなる桁1をより一体化させる。
この際、桁1を構成するプレキャストセグメント10,10の接合部は、下床版2の補強材20が連続して配置されているため、プレストレスのみで接合されるわけではない。このため、緊張材21をフルプレストレスせず、ひびわれ幅を制御する構造としてもよい。また、緊張材21のみで接合する場合と比較して緊張材21の使用量の低減が可能となる。
ウェットジョイント5による接合に加え、緊張材21によるプレストレスの導入により高い一体性を付与されたプレキャストセグメント10群は、橋台や橋脚等の支持台4,4同士の間に架設する桁1としての十分な剛性及び靱性を得る。
【0020】
<ニ>桁の架設(図6)
プレストレスを導入したプレキャストセグメント10群からなる桁1を、橋台や橋脚等の支持台4,4間に架設する。
桁1の架設に当って、プレキャストセグメント10群は超高強度コンクリートにより作製されていることから薄肉として軽量化を図っているため、特殊な楊重機等を用いずとも公知のガーター或いはクレーン等を使用することができる。
【0021】
<ホ> 上床版の配設(図1)
橋台や橋脚等の支持台4,4間に架設した桁1上には、上床版3を配設する。上床版3の配設に際しては、桁1を支保工として、内側の底部(下床版2)11上を足場として作業を行なうことができる。これにより、従来必要とされてきた地上部から組み立てるような支保工は不要となり、かつ断面略U型の内部で側部に囲まれての作業となるから作業員の安全性も確保できる。
上部版3と桁1であるプレキャストセグメント10群との一体化は、例えば、上部桁3に箱抜き(図示せず)を設け、その箇所にジベル(図示せず)を集中配置し、箱抜き部を間詰めする等の公知の接合手段により行なえる。
【0022】
<ヘ> 複数の橋梁桁を並列して構築する場合(図7)
前述したように、支持台4,4間に一列の橋梁桁を構築する他にも、幅の広い橋梁を構築するために支持台4,4間に複数の橋梁桁を並列して構築することもできる。
例えば、二本の橋梁桁を並列して構築する場合、前述した一列の場合と同様の橋梁の構築工程を二箇所で並行して行なえばよい。これにより、桁1,1に配設した上床版3,3を繋げて広い空間を構築することができる。
【0023】
【発明の効果】
本発明の橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
<イ> 支保工を組み立てたり、仮設用桁を用いたりする橋梁桁の構築方法と比較して、全体の作業工程を減らすことができ、現場作業の省力化並びに施工期間の短縮が図れる。
<ロ> 本発明の橋梁桁を構成するプレキャストセグメントを、超高強度コンクリートで作製することにより、橋梁桁を軽量化できる。
これにより、橋梁桁の構築作業性を向上でき、作業時間も短縮できる。
<ハ> 橋梁桁の軽量化により、下部工の規模を従来よりも縮小でき、経済効果が期待できる。
<ニ> 本発明の橋梁桁は、プレキャストコンクリートと場所打コンクリートとの複合構造体であり、ほとんどの部材を工場で製作しており、超高強度コンクリートで製作された部分は通常のコンクリートと比較してはるかに優れた耐久性を有しているため、橋梁桁全体として通常のものよりも高耐久でメンテナンスフリーな構造となる。
さらに、鋼桁と比較すると錆等の発生による構築後のメンテナンスを軽減でき、経済的である。また、橋梁桁のライフサイクルコストの低減も図れる。
<ホ> 本発明の橋梁桁は、構築作業に当り支保工や仮設用桁等の大型機材等を使用せず、プレキャストセグメントを支保工及び型枠代わりに施工ができる。
<ヘ> セグメントの繋ぎ目は、下床版に補強材が配置されているため、桁下縁部において、繋ぎ目部は補強材で、その他はセグメントの超高強度コンクリートで引張りに抵抗するため、引張応力度を許容する設計が可能となり、PC鋼材量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】橋梁桁の構築構造の説明図
【図2】図1のII−II間の断面図
【図3】プレキャストセグメントを構成する分割ブロックの説明図
【図4】複数の分割ブロックを接合させた際の説明図
【図5】プレキャストブロックの底部に下床版を形成した際の説明図
【図6】プレキャストセグメントを架設した際の説明図
【図7】並列して配置した橋梁桁の構造の説明図
【符号の説明】
1 ・・・プレキャストセグメント
10・・・分割ブロック
11・・・底部
12・・・側部
2 ・・・下床版
20・・・補強材
21・・・緊張材
22・・・コンクリート
3 ・・・上床版
4 ・・・支持台
Claims (4)
- 底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントからなる桁と、
該桁の底部上面に配設する下床版と、
前記プレキャストセグメントの側部の上面に設ける上床版とよりなる、
橋梁桁の構造。 - 請求項1に記載の橋梁桁の構造において、
前記下床版にプレキャストセグメントの繋ぎ目を亘るように補強材を配設することを特徴とする、
橋梁桁の構造。 - 支持台間に橋梁桁を構築する方法であって、
底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントを複数接合して桁を構成し、
該桁の底部上面に、桁の内側空間を型枠として下床版を作製し、
前記桁を支持台間に架設し、
前記桁の側部の上面に上床版を設けて一体化することを特徴とする、
橋梁桁の構築方法。 - 請求項2に記載の橋梁桁の構築方法において、
前記下床版には緊張材を配設し、
該緊張材を緊張することで、前記複数のプレキャストセグメントの集合体にプレストレスを導入することを特徴とする、
橋梁桁の構築方法。
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