JP2006138064A

JP2006138064A - 桁構造及び桁構造の構築方法

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Publication number: JP2006138064A
Application number: JP2004325794A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tanaka; 良弘田中; Yuko Makimoto; 有功牧本; Akio Otake; 明朗大竹
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: JP4030994B2

Abstract

【課題】軽量化及び現場作業の省力化が可能な連続桁形式の桁構造及びその構築方法を提供する。
【解決手段】断面視略Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部１３とその桁部１３の上面を塞ぐ床版部１４とを有し、３箇所以上の橋脚１２，・・・に架け渡されて複数の径間を形成する橋桁１１である。
そして、桁部１３は、橋脚１２，・・・上にそれぞれ載置される支点桁部１３ａ，・・・と支点桁部１３ａ，１３ａ間を連結する支間桁部１３ｂ，・・・とによって形成され、支点桁部１３ａの上縁部には長手方向にプレストレスが導入されており、支間桁部１３ｂの下縁部には長手方向にプレストレスが導入されている。
さらに、支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂにわたって桁部１３を一体化させる緊張材１６ａ，１６ｂが配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁や人工地盤等の橋脚等の上に架け渡される桁構造及びその構築方法に関するものである。

特許文献１には、本願の出願人によって出願された橋台２，２間に架け渡される橋桁１の構造が開示されている（図９参照）。

この橋桁１を構築するためには、まず複数の断面視略Ｕ字型のプレキャストセグメント３，・・・を作業ヤードで接合して、そのプレキャストセグメント３，・・・の底部上にコンクリートを打設して下床版４を構築する。

そして、下床版４の長手方向にプレストレスを導入して一体化されたプレキャストセグメント３，・・・を、橋台２，２間に架け渡し、そのプレキャストセグメント３，・・・を足場にしてその上面に上床版５を設けている。

このように特許文献１に開示された技術によれば、品質が良く、強度の高いプレキャストセグメント３を使用することによって、桁構造の軽量化及び現場作業の省力化を図ることができる。
特開２００４−１３７７２３号公報

しかしながら、前記した橋桁１は、単純桁形式の橋桁１であって、連続桁形式のものではない。

そこで、本発明は、軽量化及び現場作業の省力化が可能な連続桁形式の桁構造及びその構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、断面視略Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部とその桁部の上面を塞ぐ床版部とを有し、３箇所以上の支持部に架け渡されて複数の径間を形成する桁構造であって、前記桁部は、前記支持部上にそれぞれ載置される支点桁部と該支点桁部間を連結する支間桁部とによって形成され、前記支点桁部の上縁部には長手方向にプレストレスが導入されており、前記支間桁部の下縁部には長手方向にプレストレスが導入されており、前記支点桁部と前記支間桁部にわたって前記桁部を一体化させる緊張材が配設されている桁構造であることを特徴とする。

また、請求項２に記載のものは、前記プレストレスは、プレテンション方式で導入された請求項１に記載の桁構造であることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載のものは、前記床版部は、前記支点桁部と前記支間桁部にわたって一体化されている請求項１又は請求項２に記載の桁構造であることを特徴とする。

そして、請求項４に記載の発明は、断面視略Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部とその桁部の上面を塞ぐ床版部とを有し、３箇所以上の支持部に架け渡されて複数の径間を形成する桁構造の構築方法であって、前記桁部を形成する支点桁部と支間桁部を、前記支点桁部の上縁部には長手方向にプレストレスを導入し、前記支間桁部の下縁部には長手方向にプレストレスを導入することによって製作し、前記支持部上にそれぞれ前記支点桁部を載置してその支点桁部を支持部に固定し、前記支点桁部間を前記支間桁部によって連結し、前記支点桁部の上縁部と前記支間桁部の下縁部に沿って一次緊張材を配設して緊張をおこなった後に、前記支点桁部と前記支持部との固定を解除し、前記支点桁部と前記支間桁部の上面に両者にわたる前記床版部を設け、前記一次緊張材に沿って二次緊張材を配設して緊張をおこなう桁構造の構築方法であることを特徴とする。

このように構成された請求項１の発明は、断面視Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部を使用して桁構造を構築する。そして、曲げ応力が発生する位置に合わせて支点桁部と支間桁部を使い分ける。通常、プレキャストコンクリートは、工場などの作業条件の良い環境下で、熟練した作業員によって製作されるため、品質が良く、高強度コンクリートの強度を充分に発現させることができる。

このため、桁部の断面を削減することが可能となり、連続桁形式の桁構造の重量を大幅に削減することができる。また、桁部は予め工場などで製作されたものを使用するため、現場作業の省力化が可能になる。

さらに、桁構造の重量を削減することによって、橋脚等の支持部も小型化することが可能になり、全体の工費及び工期を削減することができる。

そして、プレストレスの導入によって前記桁部の耐力が向上するため、支保工として利用できる載荷上限が上がり、作業の効率化を図ることができる。

また、請求項２に記載されたものは、前記プレストレスをプレテンション方式で導入する。ここで、プレテンション方式とは、引張力を付与して両端を固定した緊張鋼材を予め配設し、その周りにコンクリートを打設して硬化させた後に、緊張鋼材の両端の固定を解除すると、その引張力がプレストレスとなってコンクリート部材に導入されるという方式である。この方式によれば、緊張鋼材とコンクリートとの付着力によって引張力が伝達されるので、ポストテンション方式で使用されるような高価な定着金具や支圧板等を使用する必要がない。

このため、プレテンション方式で前記桁部に必要なプレストレスの一部を予め導入しておくことによって、ポストテンション方式で後から緊張材を介してすべてのプレストレスを導入する場合に比べて工費を削減することができる上に、前記桁部を軽量化することができる。

また、請求項３に記載されたものは、前記桁部の上面に設ける床版部が、前記支点桁部と前記支間桁部にわたって一体化されている。

このため、前記桁部が前記支点桁部と前記支間桁部の部分ごとに別個に製作されていても、桁構造として一体化された構造とすることができる。

さらに、請求項４に記載の発明は、前記支持部上に前記支点桁部を固定し、その支点桁部間に前記支間桁部を架け渡し、一体化された支点桁部と支間桁部を足場にしてその後の現場作業をおこなうことができる。

このため、桁構造の下方に大規模の足場を設ける必要がなく、現場作業を省力化することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

図１乃至図３は、本実施の形態による桁構造の構成を示した図である。

まず、本実施の形態の桁構造の全体構成について、図１に示した橋梁１０の側面図を参照しながら説明する。

この橋梁１０は、間隔を置いて３箇所以上に設けられた支持部としての橋脚１２，・・・と、その上に架け渡された桁構造としての橋桁１１とによって主に構成される。

また、この橋桁１１は、桁部１３とその上面を塞ぐ床版部１４とによって構成される。この橋桁１１は、少なくとも３箇所の橋脚１２，・・・上に載置されるものであって、少なくとも２径間は、連続した一体の橋桁１１として構築される。

さらに、桁部１３は、橋脚１２，・・・上にそれぞれ載置される支点桁部１３ａ，・・・と、支点桁部１３ａ，１３ａ間を連結させる支間桁部１３ｂ，・・・とによって形成される。支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂの境界は、曲げ応力が桁部１３の上縁部に発生する部分が支点桁部１３ａ、曲げ応力が下縁部に発生する部分が支間桁部１３ｂとなるように決定する。

また、支点桁部１３ａの長手方向の両端部は、支間桁部１３ｂの端部を載置することができるように側面視階段状に形成し、支間桁部１３ｂの両端部は、支点桁部１３ａの端部に架け渡した際に、上面が面一になるように逆向きの階段状に形成する。

この支点桁部１３ａは、図２に示すように断面視略Ｕ字型に形成され、曲げ応力が発生する上縁部には、緊張鋼材１５ａ，・・・を配設して予めプレテンション方式によってプレストレスを導入しておく。

プレテンション方式によれば、支点桁部１３ａの側壁部の上縁部に、引張力を付与して両端を固定した緊張鋼材１５ａ，・・・を予め配設し、その周りにコンクリートを打設して硬化させた後に、緊張鋼材１５ａ，・・・の両端の固定を解除すると、その引張力がプレストレスとなって支点桁部１３ａの上縁部に導入される。このため、ポストテンション方式で使用されるような高価な定着金具や支圧板等を使用する必要がない。

この支点桁部１３ａを形成するコンクリートには、超高強度の繊維補強セメント系混合材料を使用する。この繊維補強セメント系混合材料は、セメントと、骨材粒子と、ポゾラン系反応粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント質マトリックスに、金属繊維を混入して製造する。

ここで、前記骨材粒子には、最大粒度径が3.0mm以下、好ましくは2mm以下の硅砂等の骨材材料を使用する。また、ポゾラン系反応粒子には、粒子径が15μｍ以下のものを使用する。例えば、粒子径が0.01〜0.5μｍの活性度の高いポゾラン系反応粒子としてシリカヒューム等を使用し、粒子径が0.1〜15μｍの活性度の低いポゾラン系反応粒子としてフライアッシュや高炉スラグ等を使用する。これらの活性度の異なるポゾラン系反応粒子は、混合したり、単独で使用したりすることができる。また、前記分散剤は、流動性を高めるために少なくとも1種類使用する。

また、金属繊維には、例えば直径が0.05〜0.3mm程度で、長さが8〜16mm程度の形状の引張り降伏応力度が2600〜2800N／mm²の鋼繊維を使用する。さらに、この鋼繊維は、製造される繊維補強セメント系混合材料の全容積の1〜4％程度の量を混入させる。

このような配合で製造される前記繊維補強セメント系混合材料は、圧縮強度が200〜220MPa、曲げ強度が40〜45MPa以上、付着強度が15〜90MPa、透気係数が2.5×10^-18ｍ²、吸水率が0.05kg／ｍ³、塩分拡散係数が0.02×10^-12ｍ²／sec、弾性係数が55GPaの特性を有する。

このような繊維補強セメント系混合材料で支点桁部１３ａを形成することで、部材厚さを薄くすることができる。

また、支間桁部１３ｂは、図３に示すように断面視略Ｕ字型に形成され、曲げ応力が発生する下縁部には、緊張鋼材１５ｂ，・・・を配設して予めプレストレスを導入しておく。

支間桁部１３ｂも支点桁部１３ａと同様に、前記繊維補強セメント系混合材料で形成することによって、部材厚さを薄くすることができる。

この実施の形態で使用する緊張材としてのＰＣケーブル１６には、先に配設して緊張をおこなう一次緊張材としての一次ＰＣケーブル１６ａと、後から配設して緊張をおこなう二次緊張材としての二次ＰＣケーブル１６ｂとがある。

緊張材１６ａ，１６ｂは、いずれも桁部１１の曲げ応力が発生する部分に連続して配設される。すなわち、支点桁部１３ａでは、上縁部に沿って緊張鋼材１５ａが配置された付近に配設され、支間桁部１３ｂでは、下縁部に沿って緊張鋼材１５ｂが配置された付近に配設される。

また、床版部１４は、略Ｕ字型断面の桁部１３（支点桁部１３ａ、支間桁部１３ｂ）の上面の開口部を塞ぐように設けられる。この床版部１４は、橋梁１０の路面等として供用される。

この床版部１４は、桁部１３の底部を足場にして構築することができる。この床版部１４を、支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂにわたって一体に構築することによって、上縁部が一体化された橋桁１１とすることができる。

次に、上記橋桁１１の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。

まず、作業ヤード又は工場において、支点桁部１３ａ及び支間桁部１３ｂを製作する。前記繊維補強セメント系混合材料は、水セメント比が小さいが、施工に必要とされる流動性が高い（モルタル流動性試験でフロー値が240mm〜260mm）ために、バイブレータを使用しなくとも微細な形状を精度よく製作することが可能である。

また、前記繊維補強セメント系混合材料は、一時養生（20〜25℃で24時間〜30時間）後に蒸気養生（90℃で48時間）を実施することによって、強度を100％発現させることができ、その後の乾燥収縮による変形がまったく生じないために乾燥収縮によるひび割れが発生しないという特性を有する。

このような繊維補強セメント系混合材料によって製作される支点桁部１３ａ及び支間桁部１３ｂは、鉄筋が配筋されていなくとも充分な強度にすることができる。

そして、製作した支点桁部１３ａ，・・・を、クレーン等で吊り上げて、橋脚１２，・・・上に載置し、図４に示すように固定装置１７，・・・によって橋脚１２，・・・の頭部に固定する。この時点では、支点桁部１３ａには、図５に示すように上縁部に緊張鋼材１５ａ，・・・が配置されているだけである。

このようにして固定した支点桁部１３ａ，・・・間に、図６に示すように支間桁部１３ｂ，・・・を架け渡して連結する。ここで、支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂの隙間には、間詰めコンクリート（図示省略）を充填する。

また、このとき架け渡される支間桁部１３ｂは、図７に示すように下縁部に緊張鋼材１５ｂ，・・・が配置されており、支点桁部１３ａの緊張鋼材１５ａと支間桁部１３ｂの緊張鋼材１５ｂは、図６に示すように不連続になる。

そこで、図８に示すように、一次ＰＣケーブル１６ａを緊張鋼材１５ａ，１５ｂ，・・・に沿って配設する（図２，３参照）。この一次ＰＣケーブル１６ａは、桁部１３の上縁部から下縁部、下縁部から上縁部に移行する際は、斜めに配設される。

この一次ＰＣケーブル１６ａを緊張することによって桁部１３は一体化されるので、支点桁部１３ａ，・・・を固定していた固定装置１７，・・・を撤去することができる。

このようにして橋脚１２，・・・上に安定して載置された桁部１３の上面に、床版部１４を構築する。この床版部１４は、桁部１３を足場にして下面を形成させる型枠を組み、その上に鉄筋コンクリートによって構築する（図１〜図３参照）。

この床版部１４は、支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂにわたって鉄筋コンクリートによって一体に構築されるため、橋桁１１の上縁部は、一体化されたことになる。

以上において説明したように、本実施の形態によれば、断面視Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部１３を使用して橋桁１１を構築する。そして、曲げ応力が発生する位置に合わせて支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂを使い分ける。

前記繊維補強セメント系混合材料で製作された支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂは、非常に部材厚さを薄くすることができるので、従来に比べて大幅に軽量化した部材とすることができる。このため、橋桁１１の重量を大幅に削減することができる。また、上載荷重となる橋桁１１の重量を軽減することで橋脚１２を小型化することが可能になり、全体の工費及び工期を大幅に削減することができる。

また、この繊維補強セメント系混合材料で製作された支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂは、前記したように工場で充分に養生させることによってほとんどひび割れが発生しない部材とすることができるので、耐久性に優れ、維持管理費を削減することができる。

さらに、予め製作したプレキャストコンクリート部材を多用することで、現場作業を省力化することができる。

そして、プレストレスの導入によって桁部１３の耐力が向上するため、床版部１４を構築する際の支保工として利用できる載荷上限が上がり、作業の効率化を図ることができる。

また、プレテンション方式で支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂに予めプレストレスを導入した部材を使用することによって、ポストテンション方式ですべてのプレストレスをＰＣケーブル１６で導入する場合に比べて、高価な定着金具や支圧板等の材料費を削減できる上に、支点桁部１３ａ及び支間桁部１３ｂの軽量化を図ることができる。

さらに、桁部１３の上面に設ける床版部１４が、支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂにわたって一体化されることによって、別々に設置した支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂを橋桁１１として一体化された構造とすることができる。

そして、支間桁部１３ｂを設置する際には支点桁部１３ａが、また床版部１４を構築する際には桁部１３が足場として使用できるので、橋桁１１の下方に橋脚１２と同程度の高さの大規模な足場を設ける必要がなく、現場作業を省力化することができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、床版部１４を鉄筋コンクリートによって一体に構築したが、これに限定されるものではなく、複数のプレキャスト床版を並べて床版部とすることもできる。この際、並べたプレキャスト床版をＰＣケーブルによって一体化することもできる。

また、支点桁部１３ａと支間桁部１３ｂには、プレテンション方式によりプレストレスを導入したが、これに限定されるものではなく、ポストテンション方式でプレストレスを導入することもできる。

さらに、前記支点桁部１３ａ及び支間桁部１３ｂの製作に使用する高強度コンクリートは、前記繊維補強セメント系混合材料に限定されるものではない。

本発明の最良の実施の形態の橋梁の構成を説明する側面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。支点桁部を橋脚上に固定した状態を示した側面図である。図４のＣ−Ｃ線断面図である。支点桁部間を支間桁部で連結した状態を示した側面図である。図６のＤ−Ｄ線断面図である。一次ＰＣケーブルを配設した桁部の状態を示した側面図である。従来例の橋梁の構成を説明する側面図である。

符号の説明

１１橋桁（桁構造）
１２橋脚（支持部）
１３桁部
１３ａ支点桁部
１３ｂ支間桁部
１４床版部
１５ａ，１５ｂ緊張鋼材
１６ＰＣケーブル（緊張材）
１６ａ一次ＰＣケーブル（一次緊張材）
１６ｂ二次ＰＣケーブル（二次緊張材）
１７固定装置

Claims

断面視略Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部とその桁部の上面を塞ぐ床版部とを有し、３箇所以上の支持部に架け渡されて複数の径間を形成する桁構造であって、
前記桁部は、前記支持部上にそれぞれ載置される支点桁部と該支点桁部間を連結する支間桁部とによって形成され、前記支点桁部の上縁部には長手方向にプレストレスが導入されており、前記支間桁部の下縁部には長手方向にプレストレスが導入されており、前記支点桁部と前記支間桁部にわたって前記桁部を一体化させる緊張材が配設されていることを特徴とする桁構造。
前記プレストレスは、プレテンション方式で導入されたことを特徴とする請求項１に記載の桁構造。
前記床版部は、前記支点桁部と前記支間桁部にわたって一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の桁構造。
断面視略Ｕ字型のプレキャストコンクリート製の桁部とその桁部の上面を塞ぐ床版部とを有し、３箇所以上の支持部に架け渡されて複数の径間を形成する桁構造の構築方法であって、
前記桁部を形成する支点桁部と支間桁部を、前記支点桁部の上縁部には長手方向にプレストレスを導入し、前記支間桁部の下縁部には長手方向にプレストレスを導入することによって製作し、
前記支持部上にそれぞれ前記支点桁部を載置してその支点桁部を支持部に固定し、
前記支点桁部間を前記支間桁部によって連結し、
前記支点桁部の上縁部と前記支間桁部の下縁部に沿って一次緊張材を配設して緊張をおこなった後に、前記支点桁部と前記支持部との固定を解除し、
前記支点桁部と前記支間桁部の上面に両者にわたる前記床版部を設け、
前記一次緊張材に沿って二次緊張材を配設して緊張をおこなうことを特徴とする桁構造の構築方法。