JP2006022595A

JP2006022595A - 本設手延桁、箱桁橋の架設工用主桁構造及び箱桁橋の架設工法

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Publication number: JP2006022595A
Application number: JP2004203148A
Authority: JP
Inventors: Koji Shiratani; 白谷宏司; Hidehiko Inahara; 稲原英彦; Masaichi Horiguchi; 堀口政一; Atsushi Tsukamoto; 塚本敦之; Yasuo Iguma; 猪熊康夫; Norimasa Higashida; 東田典雅
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: JP4528042B2

Abstract

【課題】工費の削減及び工期の短縮を図ることが可能な本設手延桁を提供する。
【解決手段】波形鋼板ウェブ本設手延桁４を、幅方向に間隔をあけて橋軸方向に延びるように配置した一対の波形鋼板ウェブ材５、５と、これらの波形鋼板ウェブ材５、５同士を連結する鋼製のウェブ連結材６と、それぞれの波形鋼板ウェブ材５の下端部に設けた、下弦材である一対のＰＣ梁７、７と、から構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、本設手延桁、このような本設手延桁を用いた箱桁橋の架設工用主桁構造、及びこのような箱桁橋の架設工用主桁構造を使用した箱桁橋の架設工法に関する。

コンクリート橋の架設工法の一つとして押出し工法が知られている。
このような工法では、まず、橋脚または橋台を設置した架設区間の橋軸方向一方側に製作ヤードを設ける。
次に、この製作ヤードでＰＣ製の主桁ブロックを製作し、橋軸方向他方側に向かって架設区間の橋脚または橋台上に押し出す。
そして、この主桁ブロックの橋軸方向一端部に、製作ヤードで製作した別の主桁ブロックを接続し、橋軸方向他方側に押し出すといった作業を繰り返すことにより主桁を架設していく。
このような押出し工法では通常、先頭の主桁ブロックの橋軸方向他端部に、鋼材料等によって比較的軽量に構成された仮設の手延桁が設けられる（例えば特許文献１参照）。
手延桁により、主桁ブロックまたは主桁が片持ち状態となることが回避されるため、主桁ブロックまたは主桁の自重による断面力を軽減でき、撓みを効果的に防止あるいは抑制できる。

特開２００１−１９３０１６号公報（第２−３頁、図１）

このような押出し工法では、手延桁の長さを長く、例えば、支間長とほぼ等しい長さに設定すれば、主桁ブロックまたは主桁の自重による断面力を大幅に軽減できるため、ＰＣ鋼材量を削減して主桁ブロックまたは主桁の材料コストを低く抑えることが可能であるが、この場合には、手延桁自体の材料コストが高くなる。
材料コストの抑制を考慮すると、手延桁は、主桁ブロックまたは主桁のＰＣ鋼材量などとの兼合いから、支間長の７０％程度の長さに設定することが好ましい場合が多い。
ところが、建設される橋梁によって主桁の重量や支間長などは様々であるため、このような設定条件に最適な手延桁を逐一製作することは不経済である。
このため、手延桁は、支間長などに応じて、既存のものに多少の改良を加えて転用されているのが実情であり、既存の手延桁を用いても、改良費などを要することから大幅なコストダウンにはつながらない場合も多い。

ところで、コンクリート橋の一種として、コンクリート製の上下床版を連結するウェブを鋼製、例えば波形鋼板で構成した鋼・コンクリート複合構造の箱桁橋、例えば波形鋼板ウェブＰＣ橋が知られている。
そこで、押出し工法によって鋼・コンクリート複合構造の箱桁橋、例えば波形鋼板ウェブＰＣ橋を架設する場合には、鋼製のウェブによって主桁全体が比較的軽量に構成されていることを利用し、主桁の前端部をさらに軽量化して本設手延桁として構成するといったことが考えられる。
具体的に波形鋼板ウェブＰＣ橋の場合を説明すると、図７に示すように、本設手延桁Ａを、一対の波形鋼板状のウェブＢ、Ｂと、ウェブＢ、Ｂの上端部同士を連結する上側鋼材Ｃと、ウェブＢ、Ｂの下端部同士を連結する下側鋼材Ｄと、から構成し、主桁Ｅの橋脚Ｆ上への押し出し完了後に、ウェブＢ、Ｂの上側及び下側にそれぞれ、ＰＣ鋼材を配置してコンクリートを場所打ちし、上下床版Ｇ、Ｈをそれぞれ形成する（図７（ｂ）の仮想線参照）。
この場合には、下側鋼材Ｄは、ウェブＢの下端部を固定するように幅方向両側にそれぞれ設けた下弦材Ｉ、Ｉと、下弦材Ｉ、Ｉ同士を連結する横構Ｊと、から構成する。
あるいは、図８に示すように、本設手延桁Ｋを、ＰＣ製の下床版Ｈと、この下床版Ｈ上に取り付けた一対の波形鋼板状のウェブＢ、Ｂと、ウェブＢ、Ｂの上端部同士を連結する上側鋼材Ｃと、から構成し、主桁Ｅの橋脚Ｆ上への押し出し完了後に、上床版Ｇのみを形成する（図８（ｂ）の仮想線参照）。
なお、図７、８の符号Ｌ及びＭはそれぞれ、仮設の横構及び対傾構である。
このような方法を用いれば、仮設の手延桁を必要としないため、手延桁の改良や設置及び撤去などに要するコストをカットできる。
さらに、図７に示すような構成では、本設手延桁が鋼材のみで構成されるため、仮設の手延桁を用いた場合と同等にあるいはそれ以上に、押し出し施工性を高めることができる。
また、図８に示すような構成では、下床版があらかじめ形成されている、すなわち、本設手延桁に設けた仮設材が少量であるため、仮設材の撤去などの押し出し完了後の工程が少なくて済む。

しかしながら、上記のような箱桁橋を架設方法では、次のような問題点がある。
＜１＞図７に示すような本設手延桁Ａの構成では、下側鋼材Ｄが橋脚または橋台上に設けた支承を通過する際に、下弦材Ｉには、大きな鉛直反力が作用するとともに、上側に配置した波形鋼板状のウェブＢによって複雑な応力が作用するため、例えば、下弦材ＩをリブＮで補強するなど、下弦材Ｉあるいは下側鋼材Ｄを強固な構造にする必要がある。
また、下床版Ｈを形成する際には通常、下側鋼材Ｄは撤去されることから、下弦材Ｉは、ウェブＢに対してボルトなどにより取り外し可能に接合しなけばならず、ボルト接合とした場合には、膨大な数のボルトＯ及びボルト接合のための添接板Ｐも必要となる。
したがって、下側鋼材Ｄの構造が複雑化するため、結果的にコストダウンにはつながらない。
それどころか、下側鋼材Ｄの撤去などの煩雑な作業を、ウェブＢの下側の狭い空間で行わなければならないため、施工期間の長期化につながってしまうおそれがある。
＜２＞図８に示すような本設手延桁Ｋの構成では、あらかじめ形成したＰＣ製の下床版Ｈによって重量が過大となるため、本設手延桁Ｋの後方部分の主桁ＥのＰＣ鋼材量が増加し、場合によっては本設手延桁Ｋを支持するために仮斜材ＱやピロンＲなども必要となることから、同様にコストダウンにはつながらない。

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、工費の削減及び工期の短縮を図ることが可能な本設手延桁、このような本設手延桁を用いた箱桁橋の架設工用主桁構造、及びこのような箱桁橋の架設工用主桁構造を使用した箱桁橋の架設工法の提供を目的とする。

上記のような目的を達成するための本発明の本設手延桁は、幅方向に間隔をあけて橋軸方向に延びるように配置した一対の鋼製のウェブ材と、それぞれのウェブ材の下端部に設けた、一対の下弦材と、一対のウェブ材同士を連結する鋼製のウェブ連結材と、を備え、下弦材をそれぞれＰＣ梁で構成したものである。

さらに本発明は、前記の本設手延桁であって、一対のＰＣ梁同士を連結する鋼製の梁連結材をさらに備えているものとすることができる。

さらに本発明は、前記の本設手延桁であって、ＰＣ梁はそれぞれ高強度コンクリート製であるものとすることができる。
ＰＣ梁はそれぞれ、場合によっては高強度繊維補強コンクリート製としてもよい。

また、本発明の箱桁橋の架設工用主桁構造は、前記の本設手延桁の橋軸方向一端部に、橋軸方向に延びるコンクリート製の上下床版及びこれらの上下床版を連結する一対の鋼製のウェブを有するプレキャスト桁を、それぞれのウェブがウェブ材と連続するように設けて構成したものである。
ここで、プレキャスト桁とは、工場等であらかじめ製作したもののほか、現場の架設区間の近傍場所、例えば製作ヤードで製作したものも含む。

また、本発明の箱桁橋の架設工法は、前記の箱桁橋の架設工用主桁構造を、橋脚または橋台を設置した架設区間の橋軸方向一方側から他方側に向かって、橋脚または橋台上を摺動あるいは実質的に摺動させて行う箱桁橋の架設工法であって、前記本設手延桁が架設区間の橋軸方向他端部に達した後に、前記本設手延桁の一対のウェブ材の上端部に跨るようにコンクリートを打設して、プレキャスト桁の上床版と連続する上床部を形成するものである。

さらに本発明は、前記の箱桁橋の架設工法であって、前記本設手延桁が架設区間の橋軸方向他端部に達した後にさらに、前記本設手延桁の一対のＰＣ梁間にコンクリートを打設して、プレキャスト桁の下床版と連続する下床部を形成するものとすることができる。

以上説明したように、本発明の本設手延桁、箱桁橋の架設工用主桁構造及び箱桁橋の架設工法は、次のような効果を得ることができる。
＜１＞下弦材をＰＣ梁で構成したため、下弦材が複雑化せずに強固な構造となる。
これにより、主桁の押し出し完了後にコンクリート製の下床部を形成する場合にも、ＰＣ梁を下床部の一部としてそのまま利用することができるため、形成作業が容易となる。
＜２＞しかも、コンクリート材料の使用を、幅方向に間隔をあけて設けた一対の下弦材、すなわちＰＣ梁のみに抑えたため、本設手延桁自体の重量も抑えることができる。
特に、ＰＣ梁を高強度コンクリート製とすれば、ＰＣ梁の断面をより小さく設定できる、すなわちＰＣ梁をより軽量に構成できるため、本設手延桁の重量をさらに抑えることが可能となる。
したがって、本設手延桁の後方に設けたプレキャスト桁のＰＣ鋼材量を削減できるとともに、本設手延桁を支持するための仮斜材やピロンなども不要となる。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

＜１＞準備工
本発明の架設工法によって鋼・コンクリート複合構造の箱桁橋、例えば波形鋼板ウェブＰＣ橋を架設するには、図１に示すように、まず架設区間に所定の数の橋脚１（または橋台）を設置する。
一方、架設区間の橋軸方向一方側の例えば橋台に、橋脚１または橋脚１の支承２とほぼ等しい高さとなるように製作ヤード３を設置する。

＜２＞本設手延桁
製作ヤード３を設置が完了したら、この製作ヤード３内で本設手延桁、例えば波形鋼板ウェブ本設手延桁４を製作する。
波形鋼板ウェブ本設手延桁４は、図２、３及び４に示すように、幅方向に間隔をあけて橋軸方向に延びるように配置した一対のウェブ材、例えば波形鋼板ウェブ材５、５と、一対の波形鋼板ウェブ材５、５同士を連結するウェブ連結材６と、それぞれの波形鋼板ウェブ材５の下端部に設けた、下弦材であるＰＣ梁７、７と、これらのＰＣ梁７、７同士を連結する梁連結材８と、から構成する。
波形鋼板ウェブ本設手延桁４は、手延桁の役割を果たすとともに、架設区間の所定位置への設置後に主桁の一部を構成するものである。
このため、波形鋼板ウェブ本設手延桁４の桁長は、支間長等の条件に応じて任意に設定することができる。
また、一対の波形鋼板ウェブ材５、５の間隔は、後述するプレキャスト桁ブロック９の一対の波形鋼板ウェブ１０、１０の間隔とほぼ等しくなるように設定する。
波形鋼板ウェブ材５の上端には、溶接等によりフランジプレート１１を介して孔あき鋼板ジベル１２を一体的に設ける。
ウェブ連結材６は、軽量化を図るために、鋼材料で板状に形成し、幅方向両端部をそれぞれ、フランジプレート１１に溶接等で固定することにより、一対の波形鋼板ウェブ材５、５の上端部同士を連結するように設ける。
なお、ウェブ連結材６は、押出し時の波形鋼板ウェブＰＣ本設手延桁４の自重による断面力に対する抵抗材でもあり、一対の波形鋼板ウェブ材５、５の橋軸方向にわたって設けることが好ましいが、断面力が小さくなる先端側部では省略してもよい。
この場合には、フランジプレート１１を抵抗材とすることができる。
ＰＣ梁７はそれぞれ、波形鋼板ウェブ材５の橋軸方向にわたって、波形鋼板ウェブ材５の下端部に固定的に設ける。
ＰＣ梁７の波形鋼板ウェブ材５に対する付着力は、例えば、波形鋼板ウェブ材５の下端に、フランジプレートを介して孔あき鋼板ジベルを一体的に設けるとともに、この孔あき鋼板ジベルの孔内に鉄筋を配置することにより確保する。
ＰＣ梁７内のＰＣ鋼材は、橋軸方向断面にほぼ均等に配置することが好ましい。
なお、ＰＣ梁７の形成は、例えばポストテンション方式によって行うことができる。
梁連結材８は、鋼製の例えば横構で構成し、ＰＣ梁７、７間に設ける。
梁連結材８は、ＰＣ梁７の橋軸方向に間隔をあけて複数本設けるが、後述するように、押出し後に、一対のＰＣ梁７、７間にコンクリートを打設して、下床部１３を形成する場合には、ボルト接合などによってＰＣ梁７に対してそれぞれ取り外し可能に構成しておく。
下床部１３を形成しない場合には、梁連結材８は本設構造となる。
なお、波形鋼板ウェブ材５、５間には、変形防止用の仮設の対傾構１４及び横材１５を配置しておく。

＜３＞ＰＣ梁
ＰＣ梁７は、押出し時に発生する大きな応力に耐えうる構成としなければならないが、波形鋼板ウェブ本設手延桁４自体の重量を抑えるためには、極力小さい断面積を有するように構成する必要がある。
そこで、ＰＣ梁７を、強度を高めるために高強度コンクリート、場合によっては高強度繊維補強コンクリートを用いて形成することが好ましい。
高強度コンクリートは、例えば、セメントと珪石の粉末、シリカフューム、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１８０ｋｇ程度（水／セメントの比率が２２％程度）を加えて得られる。
高強度繊維補強コンクリートは、高強度コンクリート・マトリックスに、高強度鋼繊維を容積で２％程度混入して得られる。
高強度コンクリートあるいは高強度繊維補強コンクリートを用いた場合には、製作ヤード３内で蒸気養生を行うことがなお好ましい。
上述の高強度コンクリートあるいは高強度繊維補強コンクリートは、蒸気養生を行うと短い期間で所定の強度に達する。

＜４＞本設手延桁の押出し
製作ヤード３内で波形鋼板ウェブ本設手延桁４を製作したら、この波形鋼板ウェブ本設手延桁４を、架設区間の橋軸方向他方側に向かって押し出す。
波形鋼板ウェブ本設手延桁４の押出しは、引張棒方式や鉛直水平ジャッキ方式などによって行うことができる。
すなわち、引張鋼材を固定したアンカーバーを波形鋼板ウェブ本設手延桁４に取り付けるとともに、製作ヤード３の前方または橋軸方向他方側に設けたジャッキ１６（図１参照）で引張鋼材を引っ張ることにより波形鋼板ウェブ本設手延桁４を押し出す。
あるいは、ジャッキ１６を鉛直ジャッキ及び水平ジャッキで構成し、鉛直ジャッキ及び水平ジャッキを交互に作動させることにより波形鋼板ウェブ本設手延桁４を運搬して押し出す。

＜５＞プレキャスト桁ブロック
波形鋼板ウェブ本設手延桁４を製作ヤード３外に押し出したら、製作ヤード３内でプレキャスト桁ブロック９を製作する。
プレキャスト桁ブロック９は、図５に示すように、橋軸方向に延びるＰＣ製の上下床版１７、１８及びこの上下床版１７、１８を連結する一対のウェブ、例えば波形鋼板ウェブ１０、１０から構成する。
波形鋼板ウェブ１０は、波形鋼板ウェブ材５とほぼ等しく構成する。
上下床版１７、１８の形成はそれぞれ、例えばポストテンション方式によって行うことができ、橋軸方向に圧縮力を導入する。
上下床版１７、１８の波形鋼板ウェブ１０に対する付着力はそれぞれ、例えば、波形鋼板ウェブ１０の上端及び下端に、フランジプレートを介して孔あき鋼板ジベルを一体的に設けるとともに、この孔あき鋼板ジベルの孔内に鉄筋を配置することにより確保する。
下床版１８の波形鋼板ウェブ１０下側部または幅方向両端部の高さは、ＰＣ梁７の高さとほぼ等しく設定する。
プレキャスト桁ブロック９の橋軸方向他端部は、波形鋼板ウェブ本設手延桁４の橋軸方向一端部に接続される。
これにより、プレキャスト桁ブロック９の波形鋼板ウェブ１０は、波形鋼板ウェブ本設手延桁４の波形鋼板ウェブ材５と連続あるいは実質的に連続するように配置される。

＜６＞架設工用主桁構造
製作ヤード３内でプレキャスト桁ブロック９を製作したら、このプレキャスト桁ブロック９を、架設区間の橋軸方向他方側に向かって押し出す。
プレキャスト桁ブロック９の押出しは、波形鋼板ウェブ本設手延桁４の押出しと同様の方法で行うことができる。
そして、プレキャスト桁ブロック９を例えば製作ヤード３外に押し出したら、同様にして、別のプレキャスト桁ブロック９の製作接続及び押出しを繰り返し、波形鋼板ウェブ本設手延桁４及びプレキャスト桁ブロック９を、橋脚１上または支承２上を摺動あるいは実質的に摺動させて、主桁を架設していくこととなる。
この際に、波形鋼板ウェブ本設手延桁４と、この波形鋼板ウェブ本設手延桁４の橋軸方向一端部または後端部に接続した１つあるいは複数のプレキャスト桁ブロック９とは、箱桁橋、例えば波形鋼板ウェブＰＣ橋の架設工用主桁構造を構成する。
プレキャスト桁ブロック９の押出しによって、波形鋼板ウェブ本設手延桁４は、支承２上を通過する際には、自重による圧縮応力及び引っ張り応力を交互に受けるが、ＰＣ梁７によりこのような応力に耐えることが可能となる。
特に、自重による負曲げの圧縮応力を受ける際には、ＰＣ鋼材の圧縮力と重なってＰＣ梁７のコンクリートに大きな圧縮応力が作用することとなるが、ＰＣ梁７を高強度コンクリートまたは高強度繊維補強コンクリート製とすることにより、このような応力に十分に耐えることができる。
なお、支承２の上面は、例えばテフロン（登録商標）版を設置するなどして、波形鋼板ウェブ本設手延桁４またはプレキャスト桁ブロック９の摺動時の摩擦を低減できるように滑らかに仕上げておく。

＜７＞上床部の形成
所定の数のプレキャスト桁ブロック９の製作接続及び押出しを行い、波形鋼板ウェブ本設手延桁４が架設区間の橋軸方向他端部、例えば対岸の橋台に達したら、プレキャスト桁ブロック９の製作接続及び押出しを完了する。
そして、図６に示すように、波形鋼板ウェブ本設手延桁４の上部に型枠（図示せず）を組み付け、一対の波形鋼板ウェブ材５、５の上端部に跨るように、コンクリートを打設して、プレキャスト桁ブロック９の上床版１７と連続あるいは実質的に連続する上床部１９を形成する。
ここでは、ウェブ連結材６は、プレキャスト桁ブロック９の上床版１７の下面とほぼ等しい形状に形成してあるため、このウェブ連結材６をコンクリート打設用の型枠底面の一部として利用できる。
すなわち、ウェブ連結材６にコンクリートを打設して上床部１９を形成することができる。
上床部１９も、上床版１７と同様に、例えばポストテンション方式によって行うことができ、橋軸方向に圧縮力が導入される。
上面に上床部１９が形成されたウェブ連結材６はそのまま本設構造となり、ウェブ連結材６以外の型枠部材は取り外される。
下床部１３を形成しない場合には、これにより、波形鋼板ウェブＰＣ主桁が架設されることとなる。
なお、仮設の対傾構１４及び横材１５は通常取り外される。

＜８＞下床部の形成
下床部１３を形成する場合には、ＰＣ梁７、７から梁連結材８を取り外し、一対のＰＣ梁７、７間に型枠（図示せず）を組み付け、この型枠にコンクリートを打設する。
これにより、一対のＰＣ梁７、７が一体化され、プレキャスト桁ブロック９の下床版１８と連続あるいは実質的に連続する下床部１３が形成される。
下床部１３も、下床版１８と同様に、例えばポストテンション方式によって行うことができ、橋軸方向に圧縮力が導入される。
以上の工程により、箱桁橋の主桁、例えば波形鋼板ウェブＰＣ主桁が架設されることとなる。
なお、波形鋼板ウェブＰＣ主桁には、外側に露出してＰＣ鋼材が配置される場合もある。

本発明の波形鋼板ウェブＰＣ橋の架設工法を説明するための図本発明の波形鋼板ウェブ本設手延桁部分を示す図波形鋼板ウェブ本設手延桁の斜視図波形鋼板ウェブ本設手延桁の断面図プレキャスト桁ブロックの斜視図波形鋼板ウェブ本設手延桁に上下床部を形成した状態を示す断面図従来の波形鋼板ウェブＰＣ橋の架設工法の一例を説明するための図従来の波形鋼板ウェブＰＣ橋の架設工法の一例を説明するための図

符号の説明

１・・・・・・・橋脚
４・・・・・・・波形鋼板ウェブＰＣ本設手延桁（本設手延桁）
５・・・・・・・波形鋼板ウェブ材（ウェブ材）
６・・・・・・・ウェブ連結材
７・・・・・・・ＰＣ梁（下弦材）
８・・・・・・・梁連結材
９・・・・・・・プレキャスト桁ブロック（プレキャスト桁）
１０・・・・・・波形鋼板ウェブ（ウェブ）
１３・・・・・・下床部
１７・・・・・・上床版
１８・・・・・・下床版
１９・・・・・・上床部

Claims

幅方向に間隔をあけて橋軸方向に延びるように配置した一対の鋼製のウェブ材と、
それぞれのウェブ材の下端部に設けた、一対の下弦材と、
一対のウェブ材同士を連結する鋼製のウェブ連結材と、を備え、
下弦材をそれぞれＰＣ梁で構成したことを特徴とする、
本設手延桁。
一対のＰＣ梁同士を連結する鋼製の梁連結材をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の本設手延桁。
ＰＣ梁はそれぞれ高強度コンクリート製であることを特徴とする、請求項１または２に記載の本設手延桁。
請求項１乃至３のいずれかに記載の本設手延桁の橋軸方向一端部に、橋軸方向に延びるコンクリート製の上下床版及びこれらの上下床版を連結する一対の鋼製のウェブを有するプレキャスト桁を、それぞれのウェブがウェブ材と連続するように設けて構成したことを特徴とする、
箱桁橋の架設工用主桁構造。
請求項４に記載の箱桁橋の架設工用主桁構造を、橋脚または橋台を設置した架設区間の橋軸方向一方側から他方側に向かって、橋脚または橋台上を摺動あるいは実質的に摺動させて行う箱桁橋の架設工法であって、
前記本設手延桁が架設区間の橋軸方向他端部に達した後に、前記本設手延桁の一対のウェブ材の上端部に跨るようにコンクリートを打設して、プレキャスト桁の上床版と連続する上床部を形成することを特徴とする、
箱桁橋の架設工法。
前記本設手延桁が架設区間の橋軸方向他端部に達した後にさらに、前記本設手延桁の一対のＰＣ梁間にコンクリートを打設して、プレキャスト桁の下床版と連続する下床部を形成することを特徴とする、請求項５に記載の箱桁橋の架設工法。