JP2004156291A - 橋桁構造及び橋桁の架設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設計の省力化が可能で、運搬・架設作業が容易で、工期が短く、製作および施工コストが低い橋桁構造および橋桁の施工方法を提供する。
【解決手段】橋梁の桁を構成する部材を、パネル型の鋼製セグメント１５で構成する。鋼製セグメント１５は鋼板製のパネル本体１５ａを有し、かつパネル本体１５ａの端縁部から一方の側に突出するリブ兼用の継手１５ｂ、１５ｃを、橋軸方向および橋軸直角方向に有している。各橋桁の設計条件に合わせて鋼製セグメント１５を組合わせ、継手１５ｂ、１５ｃを高力ボルト１９で接合して、箱桁１４など所定の断面形状の桁を構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋桁構造および橋梁の架設方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９、図１０によって従来例を説明する。図９は比較的長い橋１を示し、例えば、橋両側の橋台２から橋脚３までの間隔が９３ｍ、橋脚３同士の間隔が１４０ｍある。このような橋１の構築には、例えば橋桁（鋼桁という）４を複数の桁ブロック４ａに分割し、この桁ブロック４ａを現場にて所定の長さに組立て、両端の橋台２の側から順次迫り出して行き、支間中間部で接合するいわゆる手のべ工法（送り出し工法など）が採用される。
【０００３】
前記鋼桁４を有する橋の建設においては、従来は、個々の橋の条件に合わせて設計を行なって鋼桁４（橋桁）の形状、寸法を決定し、幅３ｍ、長さ１０ｍ程度の運搬可能な桁ブロックに分割してウェブ、下フランジ、上フランジ、補剛材等からなる桁を工場にて溶接により組み立て、現場に運搬し、架設を行うという流れで作られている。あるいは、工場で桁形状に組立てる代わりに現場にて鋼板を溶接集成して、所定の形状に組み上げる方法が採用されている。
【０００４】
例えば、図１０の従来例では、鋼桁４の各桁ブロック４ａは、連続逆台形箱桁であり次のように構成されている。複数の鋼板を溶接して所定幅の補剛板５を構築し、下フランジとなる補剛板５にはウェブ鋼板７の下端を溶接する。ウェブ鋼板７の上端には上フランジ８を溶接する。補剛板５やウェブ鋼板７の内面には、橋軸方向や橋軸直角方向に複数の補剛材１０、１１が間隔をあけて溶接されている。
【０００５】
こうして工場製作される１単位部材としての幅約３ｍ、長さ約１０ｍの桁ブロック４ａは、大型トレーラにより現場に運搬され、大規模な施工機械を用いて、複数の桁ブロック４ａを接合部１３でボルトあるいは溶接にて組立て橋軸方向に継足しながら前方に迫り出し、最終的に対向側から迫り出した桁ブロック４ａと継ぎ、箱状断面の橋桁を完成するものである。鋼桁４には合成床版１６が構築される。
【０００６】
その他の従来技術としては、実開昭６０−１８４１０３や、特開平７−１８６３０の先行技術がある。前者は橋梁の補修の容易性、部材の規格化、標準化による設計の自由度、結合構造の容易性を狙った技術、後者は、橋梁の現場での架設の急速性、容易性を狙った技術である。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６０−１８４１０３号公報
【特許文献２】
特開平７−１８６３０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来実施されている技術には、下記の欠点がある。
【０００９】
鋼桁の設計作業が煩雑で、設計に手間・コストがかかるとともに、鋼桁の構造に柔軟性がないため、１桁ブロックが前述のように幅３ｍ×長さ１０ｍと比較的大型で、大重量となり、そのため、大型トレーラによる運搬や輸送上の制限が大きく、施工時に大規模な施工機械が必要になるため、架設コストがかさむともに、架設作業も複雑化するため、工期が長く、危険性も大きくなる。
【００１０】
本発明は、前記従来の欠点に鑑みて提案されるもので、その目的は、設計の省力化が可能で、運搬・架設作業が容易で、工期が短く、製作および施工コストが低い橋桁構造および橋桁の施工方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術を研究した結果次の知見▲１▼〜▲４▼を得た。本発明はこの知見に基づいて実現したので、先ずこれについて説明する。
【００１２】
▲１▼桁を工場製作のパネル（パネル型の鋼製セグメント）に分割すれば、輸送効率の向上と軽量化を図ることができる。
【００１３】
▲２▼桁の設計作業を簡略化するため、規格化したパネルを相互に接合するようにする。こうすることで多少条件が異なる場合でも、設計は規格化されたパネルの組み合わせを変えるだけとなり、設計作業が大幅に簡略化できる。
【００１４】
▲３▼パネル間接合部の構造を簡単にするため、パネルを組み合わせにより構成した橋桁をコンクリートとの合成桁とし、この合成桁にプレストレスを導入することで、パネル間に圧縮力を作用させ、複雑な構造を用いることなしに荷重の伝達ができる。
【００１５】
▲４▼プレストレスを導入しない場合、パネル間継手は、引張を受けることになるので疲労の問題が発生する。パネル間継手における継手用のリブをＵ字形にすることで、疲労強度の低いまわし溶接を排除でき、疲労強度が高くなる。
【００１６】
前記知見に基づき、本発明は次のように構成する。
【００１７】
第１の発明は、橋梁の桁を構成する部材を、継手がリブを兼ねるパネル型の鋼製セグメントで構成し、該鋼製セグメントを前記継手を介してボルト接合で組立てることにより所定の断面形状の桁を構成することを特徴とする。
【００１８】
第２の発明は、第１または第２の発明における前記パネル型の鋼製セグメントを、前記継手を介して組立てることにより箱断面形状の桁を構成することを特徴とする。
【００１９】
第３の発明は、第１または第２の発明における前記パネル型の鋼製セグメントは、鋼板製のパネル本体を有し、かつ該パネル本体の端縁部から一方の側に突出する前記リブ兼用の継手を、橋軸方向単独、あるいは橋軸および橋軸直角方向に有してなることを特徴とする。
【００２０】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明において、前記橋軸方向にプレストレスを導入することによって、パネル間の接合面を強固に結合させたことを特徴とする。
【００２１】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明において、橋軸直角方向に隣り合うパネル型の鋼製セグメントの継手位置を橋軸方向にずらして千鳥配置とすることにより、せん断力を伝達しなければならない部材において、非継手部の部位でせん断力を伝達可能な構成としたことを特徴とする。
【００２２】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明において、橋軸方向に隣り合う鋼製セグメントをリブを兼ねる継手を介してボルト接合すると共に、両端が前記継手の内面に近接するように配設してＵ形に成形した補強リブをパネル本体に固着したことを特徴とする。
【００２３】
第７の発明は、第１〜第５の何れかの発明において、橋軸方向に隣り合う鋼製セグメントのリブを兼ねる継手の内面にリブ両端を近接させて、Ｕ形に成形した補強リブをパネル本体に固着し、前記各セグメントの継手に設けた挿通孔に添接板を挿通し、該添接板を相対する両側の補強リブに跨って当接したうえ該当接部をボルト接合したことを特徴とする。
【００２４】
第８の発明は橋桁の架設方法であって、第１〜第７の何れかの発明におけるパネル型の鋼製セグメントを継手を介して橋軸方向および橋軸直角方向にボルト接合で順次組み立て、かつ、橋梁の支持部から相手側に向けて順次迫り出しながら施工することで桁を架設することを特徴とする。
【００２５】
【作用】
本発明によると、次の作用がある。
【００２６】
▲１▼鋼桁をパネル型の鋼製セグメントに分割することで、架設重機が小型のものですむため、経済的となる。
▲２▼パネル型の鋼製セグメントを規格化・標準化することで、組み合わせを変えることによって橋桁の構成を自在に変えることができるようになるので、設計の自由度が大きくなる。
【００２７】
▲３▼鋼桁の橋軸方向にプレストレスを導入することによって、パネル間の接合面を強固に結合させるとともに、プレストレスを調整して死荷重による応力をキャンセルするようにすれば、従来工法に比べて橋桁の経済化が可能になる。
▲４▼プレストレスを導入しない場合、パネル間継手部の補強が必要になるが、継手用の補強リブをＵ字型にすることで、疲労の問題を回避することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図８を参照して説明する。
【００２９】
図１は実施形態に係る橋桁の断面斜視図、図２は、図１の橋軸直角方向の断面図、図３は、図２の変形例の断面図、図４は橋桁の構成部材であるパネル型の鋼製セグメントの斜視図、図５（ａ）は、鋼製セグメントの橋軸方向継手部の他例の正面図、図（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、図６（ａ）は、鋼製セグメントの橋軸方向継手部の更に他例の正面図、図（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図７（ａ）は、鋼製セグメントの橋軸方向継手部の更に他例の正面図、図（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図８は、鋼製セグメントの断面構造の他例として示す、橋桁の橋軸直角方向の断面図である。
【００３０】
図１〜図４を参照して説明する。各図において、橋桁は連続逆台形の開断面箱桁１４の例が示されており、この開断面箱桁１４の上端部にコンクリート床版あるいは合成床版１６が構築されている。箱桁１４は、複数のパネル型の鋼製セグメント１５を橋軸方向と橋軸直角方向にボルト接合することで、下フランジ１７とウェブ１８を有した逆台形の開断面箱桁１４が構築されている。
【００３１】
パネル型の鋼製セグメント１５は、図に示すように所定の板厚を有する矩形のパネル本体１５ａと、その長方形の４辺から一方の側に突出するリブ兼用の継手１５ｂ、１５ｃとから構成されている。鋼製セグメント１５のパネルの製作は、溶接集成でも冷間曲げ成形でもどちらでもよい。図示例では、パネル本体１５ａとその長手方向両端の継手１５ｂは鋼板を曲げ成形することで一体に成形されていると共に、両側部の継手１５ｃは、所定形状に切断した鋼板をパネル本体１５ａとその長手方向両側の継手１５ｂの端縁部に溶接されている。
【００３２】
パネル型の鋼製セグメント１５の寸法、形状は規格化して成形されるが、その大きさ（長さ×幅）を何れの寸法にするかは、各種橋桁の設計事例や運搬の容易性、施工時の取り扱いの容易性、施工性など種々の観点から基準となる最適寸法を決めるものである。あるいは図３に示すように、鋼製セグメント１５は、その幅を輸送限界まで幅広くし、継手を兼ねるリブ間に補剛リブ９を有するものであってもよい。
【００３３】
パネル型の鋼製セグメント１５は、図４のように橋軸方向と橋軸直角方向に接合し、各セグメントのリブ兼用の継手１５ｂを当接し、該継手に開設されたボルト孔に挿通する高力ボルト１９で接合され箱形断面の桁が組立てられる。各パネル型の鋼製セグメント１５の接合においては、橋軸直角方向に隣り合うパネル型の鋼製セグメントの継手位置を橋軸方向にずらして千鳥配置とする。これにより鋼製セグメント１５の非継手部の部位でせん断力伝達可能な構成とされて、簡単な手段で強力に結合することができる。
【００３４】
また鋼製セグメント１５を複数組み合わせ、ボルト接合することで、逆台形の開断面箱桁１４を構築するため、その下フランジ１７の両端部に位置する鋼製セグメント１５のウェブ側の継手１５ｃは、逆台形の傾斜角度にあわせてパネル本体１５ａに対して傾斜させておく。上方が拡開した逆台形のウェブ１８の最上端に配置する鋼製セグメント１５については、パネル本体を図示の形状に曲げることにより水平部１５ｄが形成されていて、この水平部１５ｄの上面に複数のスタッド２０が立設されていて、後工程で構築されるコンクリート床版あるいは、合成床版１６がこのスタッド２０を介して鋼製セグメント１５に結合されている。
【００３５】
前記のように、パネル型の鋼製セグメント１５を橋軸方向に配設してパネル間を接合し、橋軸直角方向に桁断面を構築しながら橋軸方向に順次進行し組立てることにより橋脚上に箱桁１４が構築される。この構築の際、パネル型の鋼製セグメント１５の単体の寸法は、運搬や取り扱いに適した大きさであるので、施工性が従来の大重量の桁ブロックに比べて大幅に向上できる。
【００３６】
こうして結合されるパネル型の鋼製セグメント１５は容易かつ強力に結合できるので、予め、該鋼製セグメント１５を適正な大きさに設けることで規格化、標準化しておき、個々の橋の条件に合わせて設計される、橋桁の形状、寸法に合わせて、当該パネル型の鋼製セグメント１５を橋軸方向、橋軸直角方向の何れの方向にも増減して接合でき、それにより設計の自由度が著しく向上する。
【００３７】
前記箱桁１４には引張り応力が作用する部分があるので、鋼製セグメント１５の橋軸方向の継手部の強度を配慮することが必要である。この点に関し、本実施形態では箱桁１４内部において橋軸方向全長にＰＣ鋼線（図示省略）を挿通し、これにプレストレスを付与する。これにより鋼製セグメント１５の継手部が高力ボルト１９により継手１５ｂを接合するだけの簡易な接合構造にも拘わらず、死荷重による応力をキャンセルして、強固な橋桁を迅速かつ経済的に構築できる。
【００３８】
鋼製セグメント１５にプレストレスを導入しない場合は、応力の集中する継手部の補強が必要になるが、この場合は、図５〜図７に示すＵ字形の補強リブを用いることで継手部の疲労の問題を回避することができる。
【００３９】
図５の例を説明すると、橋軸方向に隣り合うパネル型の鋼製セグメント１５がリブを兼ねる継手１５ｂを介して高力ボルト１９で接合されていると共に、Ｕ字の両端が前記継手１５ｂの内面に近接するように配設して（つまり、Ｕ字の折り返し部が橋軸方向に位置するようにして）、Ｕ形に成形した補強リブ２１がパネル本体１５ａの内面に溶接されている。Ｕ形の補強リブ２１は、所定の幅と厚みを有する所定長の鋼板をＵ字に曲げ成形して製作される。
【００４０】
このようなＵ形の補強リブ２１をパネル型の鋼製セグメント１５の橋軸方向の継手部に配設することで、通常のリブ構造において、疲労強度上の問題となるまわし溶接部分を排除することができるので、疲労強度を大幅に向上できる。
【００４１】
図６は、せん断力がほとんど作用しない下フランジなどの適用することを想定した継手の例である。すなわち、基本的な構成は図５と同じであるが、せん断が作用しないため、図５に示す橋軸方向の端部に設けたリブを兼ねる継手１５ｂを省略したものである。
【００４２】
つぎに、図７の例を説明する。この例では、橋軸方向に隣り合う鋼製セグメント１５のパネル本体１５ａの内面にリブ両端が近接するようにＵ形に成形した補強リブ（補強リブ）２１をパネル本体１５ａに溶接で固着している点は、図５と同じであるが、次の点が図５と異なる。すなわち、図７（ａ）では、橋軸方向の端部に設けたリブを兼ねる継手１５ｂを高力ボルト１９で接合した上で、該継手１５ｂに設けた挿通孔２４に添接板２３を挿通し、さらに該添接板２３を相対する両側のＵ形の補強リブ２１に跨ってその両側面に当接したうえ該当接部を高力ボルト１９により摩擦接合で接合する。また、千鳥に配置された鋼製セグメント１５の橋軸直角方向の接合部においても、継手１５ｃの両外側に添接板２３を当てがい、その当接部を挿通する高力ボルト１９で摩擦接合されている。
【００４３】
図７の例では、鋼製セグメント１５がリブを兼ねる継手１５ｂおよびＵ形の補強リブ２１を介して高力ボルト１９による摩擦接合で橋軸方向に接合されているので、継手部に作用するせん断力はリブを兼ねる継手１５ｂで受持ち、軸方向の軸力をこの補強リブ２１で負担するので、プレストレスを導入しなくとも継手部を鋼製することが可能となる。
【００４４】
次に、図８は、図２および図３と異なる断面形状のパネル型の鋼製セグメント１５を組立てて箱桁１４を構築した例を示す。図８に示す鋼製セグメント１５ｅは、断面構造が図２および図３に示す鋼製セグメント１５と若干相異しているが、その基本構成と作用は両者同じである。すなわち、図８の鋼製セグメント１５ｅは、橋軸直角方向の断面が図２と異なり幅広に構成されていて、それぞれフランジパネル２６ａ、コーナパネル２６ｂ、ウエブパネル２６ｃと３種の断面構造からなる。各パネルは両側にリブ兼用の継手１５ｂを有すると共に、その内側寄りの位置を所定幅に渡り内側に凹ませることで凹部２７を形成し、その両側にリブ２８を形成した例を示す。他の構成は図２と同じである。
【００４５】
図８の鋼製セグメント１５ｅにおいても、予め、適正な大きさに設けることで規格化、標準化しておき、個々の橋の条件に合わせて設計される、橋桁の形状、寸法に合わせて当該パネル型の鋼製セグメント１５を橋軸方向、橋軸直角方向の何れの方向にも増減して接合でき、それにより設計の自由度が著しく向上する。
【００４６】
なお、本発明の図に示した構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると次の効果がある。
【００４８】
機能別に標準化・パターン化されたパネル型の鋼製セグメントの組合わせを変えるだけで、橋桁の断面構成が変更できるので、構造の自由度が大きい。さらに、橋桁をコンクリート系床版との合成桁とし、かつ、橋軸方向にプレストレスを導入した場合、架橋地点の条件に合った設計が、パネル型の鋼製セグメントの組合わせ設計のみで可能になり、設計作業が大幅に軽減される。パネル型の鋼製セグメント間の接合は、架設時の自重に耐えられる程度の強度を有していればよいので、高力ボルト引張接合などの簡易な方法でよい。プレストレスを導入しない場合には、継手部をＵ形補強リブで補強することで、継手部に集中する応力を緩和し、疲労の問題を容易に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る橋桁の横断面斜視図である。
【図２】図１の橋軸直角方向の断面図である。
【図３】図２の変形例として示す橋軸直角方向の断面図である。
【図４】橋桁の構成部材であるパネル型の鋼製セグメントの斜視図である。
【図５】（ａ）は、鋼製セグメントの橋軸方向継手部の他例の正面図、図（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】（ａ）は、鋼製セグメントの橋軸方向継手部の更に他例の正面図、図（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】（ａ）は、鋼製セグメントの橋軸方向継手部の更に他例の正面図、図（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】鋼製セグメントの断面構造の他例として示す、橋桁の橋軸直角方向の断面図である。
【図９】橋の側面図である。
【図１０】図９の橋における鋼桁の斜視説明図である。
【符号の説明】
１ 橋
２ 橋台
３ 橋脚
４ 橋桁（鋼桁）
５ 補剛板
７ ウェブ鋼板
８ 上フランジ
９ 補剛リブ
１０ 補剛材
１１ 補剛材
１３ 接合部
１４ 箱桁
１５ パネル型の鋼製セグメント
１５ａ パネル本体
１５ｂ 継手
１５ｃ 継手
１５ｄ 水平部
１５ｅ パネル型の鋼製セグメント
１６ 合成床板
１７ 下フランジ
１８ ウェブ
１９ 高力ボルト
２０ スタッド
２１ Ｕ形補強リブ
２２ パネル端縁
２３ 添接板
２４ 挿通孔
２５ 補強リブ
２６ａ フランジパネル
２６ｂ コーナーパネル
２６ｃ ウェルパネル
２７ 凹部
２８ リブ

Claims (8)

1. 橋梁の桁を構成する部材を、継手がリブを兼ねるパネル型の鋼製セグメントで構成し、該鋼製セグメントを前記継手を介してボルト接合で組立てることにより所定の断面形状の桁を構成することを特徴とする橋桁構造。
2. 前記パネル型の鋼製セグメントを前記継手を介して組立てることにより箱断面形状の桁を構成することを特徴とする請求項１記載の橋桁構造。
3. 前記パネル型の鋼製セグメントは、鋼板製のパネル本体を有し、かつ該パネル本体の端縁部から一方の側に突出する前記リブ兼用の継手を、橋軸方向単独、あるいは橋軸および橋軸直角方向に有してなることを特徴とする請求項１または２記載の橋桁構造。
4. 前記橋軸方向にプレストレスを導入することによって、パネル間の接合面を強固に結合させたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の橋桁構造。
5. 橋軸直角方向に隣り合うパネル型の鋼製セグメントの継手位置を橋軸方向にずらして千鳥配置とすることにより、せん断力を伝達しなければならない部材において、非継手部の部位でせん断力を伝達可能な構成としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の橋桁構造。
6. 橋軸方向に隣り合う鋼製セグメントをリブを兼ねる継手を介してボルト接合すると共に、両端が前記継手の内面に近接するように配設してＵ形に成形した補強リブをパネル本体に固着したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の橋桁構造。
7. 橋軸方向に隣り合う鋼製セグメントのリブを兼ねる継手の内面にリブ両端を近接させて、Ｕ形に成形した補強リブをパネル本体に固着し、前記各セグメントの継手に設けた挿通孔に添接板を挿通し、該添接板を相対する両側の補強リブに跨って当接したうえ該当接部をボルト接合したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の橋桁構造。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載のパネル型の鋼製セグメントを継手を介して橋軸方向および橋軸直角方向にボルト接合で順次組み立て、かつ、橋梁の支持部から相手側に向けて順次迫り出しながら施工することで桁を架設することを特徴とするの橋桁の架設方法。

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