JP2007063797A - 橋梁の押出架設工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 仮支柱１４を設けることなく、架設中の主桁の断面力を低減させることが可能な橋梁の押出架設工法を提供する。
【解決手段】 橋梁の主桁２を押出し工法により架設する橋梁の押出架設工法において、主桁２を押し出す橋台５と橋脚４の間に、又は隣接する橋脚４の間に架設用ケーブル１１を張設し、ジャッキ１８を備えた仮支柱１４を主桁２と架設用ケーブル１１との間に略鉛直方向に配設し、配設した仮支柱１４をジャッキ１８で伸張させることにより、架設用ケーブル１１からの略鉛直上向きの反力を主桁２に負荷しつつ、当該主桁２を押出方向へ押し出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁の主桁を押出し工法により架設する橋梁の押出架設工法に関する。

橋梁の主桁を架設する際に、従来より押出し工法が頻繁に利用されている。この押出し工法は、橋脚後方の陸上等において設置される主桁製作ヤード上で長さ１０〜２０ｍのブロックに分割した主桁を順次押し出すことにより橋梁を架設する工法である。従来において、このような押出し工法に基づいて橋梁を架設するための押出し装置が数多く提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。この押出し工法では、品質管理、工程管理上においても有利であり、架設作業全体のコストを大幅に削減することも可能である。

この押出し工法においては、押出し架設の進捗に伴って、支点位置では負の曲げモーメントが作用する一方、支間中央では正の曲げモーメントが作用し、これが交互に繰り返されることとなる。このため従来において、例えば主桁がＰＣ鋼材により構成されている場合では、主桁の上下部にＰＣ鋼材を配置することにより、正負の曲げモーメントの繰り返しに抵抗させる工夫が施されている。即ち、主桁の全ての箇所が支点として作用させるために、架設用として完成系ケーブルと逆にＰＣ鋼材を配置し、これを押出方向へ押出している。

箱桁であれば、例えば図１１に示すように、完成時において橋脚５１上において、外ケーブル５３を桁上部に配置するとともに、支間中央において桁下部に配置する。またＰＣ鋼材からなる架設用ケーブル５４は、外ケーブルと対称となるように、橋脚５１上において桁下部に配置するとともに、支間中央において桁上部に配置することとなる。

しかしながら、主桁内部の限られた空間内で多くのＰＣ鋼材からなる架設用ケーブル５４を配置し、これを緊張しなければならず、また橋梁の完成後においてこの架設用ケーブル５４を撤去しなければならない。このため、施工に必要な工数が増加し、施工コストが過大となり、さらに多くの架設用ケーブル５４が限られた空間中に配置されることになるため、施工そのものが複雑化してしまうという問題点があった。

このため、従来においては、さらに図１２に示すように、主桁５６に架設用の手延べ桁５７を設置する。そして、主桁５６が押出し方向の橋脚や橋台に到達する前に手延べ桁５７が到達することで、主桁５６に生じる断面力を低減させていた。また、橋台と橋脚の間に仮支柱１０２を設置する。そして、押出し中に主桁５６を仮支柱１０２によって支持することで、仮支柱１０２を設置しない場合に比べて主桁５６に生じる断面力を低減させていた。この仮支柱１０２に負荷すべき反力は、ストロークの大きいジャッキ等を設置し、これを伸張させることにより任意に調整することが可能となる。
特開昭５７−１９３６０５号公報 特開平６−２１２６０７号公報

しかしながら、上述の如き仮支柱１０２を設ける従来の工法においては、例えば橋脚５１や橋台５２の支間長が長い場合には数多くの仮支柱１０２を地面から設けなければならず、施工コストが増大してしまう。また、山岳部において仮支柱１０２を設置しなければならない場合や、仮支柱１０２の設置位置に河川がある場合等、施工全体の経済性の観点のみならず、施工そのものが自然環境に対しても悪影響を及ぼす原因となりえる。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、仮支柱を設けることなく、架設中の主桁の断面力を低減させることが可能な橋梁の押出架設工法を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、主桁を押し出す橋台と橋脚の間に、又は隣接する橋脚の間に架設用ケーブルを張設し、ジャッキを備えた仮支柱を上記主桁と張設した架設用ケーブルとの間に略鉛直方向に配設し、配設した仮支柱をジャッキで伸張させることにより、架設用ケーブルからの略鉛直上向きの反力を主桁に負荷しつつ、当該主桁を押出方向へ押し出す押出架設工法を発明した。

即ち、本発明を適用した橋梁の押出架設工法は、橋梁の主桁を押出し工法により架設する橋梁の押出架設工法において、主桁を押し出す橋台と橋脚の間に、又は隣接する橋脚の間に架設用ケーブルを張設し、ジャッキを備えた仮支柱を上記主桁と上記張設した架設用ケーブルとの間に略鉛直方向に配設し、配設した仮支柱をジャッキで伸張させることにより、上記架設用ケーブルからの略鉛直上向きの反力を上記主桁に負荷しつつ、当該主桁を押出方向へ押し出す。

仮支柱に設けられたジャッキで伸張させることにより、架設用ケーブルからの反力を大きくすることにより、主桁に略鉛直方向の力を与えることができる。これにより、橋脚における支間中央において、支点としての橋脚を設けたのと同様の効果が得られ、換言すれば、橋脚における支間長を約半分にしたのと同様の効果が得られることになる。これにより、従来の如く外ケーブルと上下対称となるように架設用ケーブルを設ける必要がなくなることから、主桁における限られた空間内に実装すべきケーブルの量を大幅に削減することも可能となる。また、従来の如く、仮支柱を地面から設ける必要もなくなることから、施工コストを大幅に抑制することも可能となり、さらに施工全体の経済性に加えて、施工自体が自然環境に対して悪影響を及ぼすことを極力抑えることが可能となる。また、架設用ケーブルは、大偏芯として計算することが可能となることから、かかる架設用ケーブルの配設自体が大幅なコストアップにつながることはない。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、橋梁の主桁を押出し工法により架設する橋梁の押出架設工法につき、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この橋梁の主桁２を図中における押出方向へ向けて押し出すことにより、これを架設する押出架設システム１の構成につき示す図である。この押出架設システム１は、主桁２につき、橋脚４又は橋台５上を介して押出方向へ向けて押し出すものである。押出架設システム１では、一般に、立設された橋脚４の両端に橋台５が配設され、何れか一方の橋台５から他の一方の橋台５へ向けて主桁２を押し出す。以下、図１の例においては、左側に配設された橋台５ａから、橋脚４を介して右側に配設された橋台５ｂにかけて押出方向へ向けて主桁２を押し出す場合を例にとり説明をする。

予め工場等で製作されたプレキャストコンクリート製、鋼製又はそれらが組み合わされた主桁２は、クレーン等の搬送装置により運搬されて橋台５ａ上に載置される。又は、主桁２は、橋台５ａ背面の主桁製作ヤードにて製作して、橋台５ａ上に載置される。この載置された主桁２は、押出装置１０により、順次押出方向へ押し出されていくことになる。

図２は、この押出装置１０の一例を示している。この図２に示すように水平ジャッキ２０並びに鉛直ジャッキ２４の伸縮動作によって、滑り板２１上を摺動する支持部材２２の上端面に主桁２を設置する。そして、水平ジャッキ２０で支持部材２２を引き寄せることにより、主桁２の押し出しを行う。

また、この押出架設システム１では、さらに図１に示すように、主桁２を押し出す橋台５と橋脚４の間に、又は隣接する橋脚４の間に架設用ケーブル１１を張設する。そして、この張設した架設用ケーブル１１と主桁２との間に仮支柱１４を略鉛直方向に配設する。

架設用ケーブル１１は、一端が橋台５aの定着部９ａに定着されており、他端が橋台５ｂの定着部９ｂに定着されている。この架設用ケーブル１１は、橋脚４におけるケーブル挿通孔３９にそれぞれ挿通された状態で張設される。

図３(a)は、仮支柱１４の側面図の一例であり、図３(b)は仮支柱１４の正面図の一例である。仮支柱１４は、架設用ケーブル１１上を押出方向へ向けて移動自在とするための移動部１６と、主桁２に当接可能な上面１７と、仮支柱１４を略鉛直方向に伸縮自在とするためのジャッキ１８とを備えている。

移動部１６は、例えば架設用ケーブル１１を把持可能なキャッチクランプにより構成される。仮に架設用ケーブル１１を２列に亘って並設させる場合には、図３(b)に示すように、このキャッチクランプからなる移動部１６を２列に亘って設けるようにしても良い。また、この移動部１６については、例えば図３(a)に示すように、キャッチクランプと架設用ケーブル１１との間に形成される隙間に楔１９を嵌合させるようにしてもよい。これにより、仮支柱１４を架設用ケーブル１１に対して強固に固定することが可能となる。また仮支柱１４そのものを押出方向に移動自在とせず、一箇所において完全に固定させる場合には、楔１９を嵌合させたままの状態で保持するようにしてもよい。

ちなみに、この移動部１６としては、例えば、従来のロープウェイ等と同様の車輪機構が適用されていてもよいし、またキャタピラ式の回転機構が適用されていてもよい。さらに、この移動部１６は、架設用ケーブル１１との間で円滑に移動できるようにベアリング等が適用されていてもよい。

上面１７は、摩擦係数の小さい例えばステンレス等の材料で構成することにより主桁２に対する滑り性を向上させるようにしてもよい。これにより、主桁２は、この上面１７上を円滑に滑りながら押出方向へ押し出されていくことになる。

ジャッキ１８は、ねじや歯車、油圧等で伸張することにより、架設用ケーブル１１に対して荷重を負荷する。その結果、架設用ケーブル１１から略鉛直上向きの反力が仮支柱１４を介して主桁２へ負荷されることになる。

図４(a)は、他の仮支柱１４の側面図であり、図４(b)は、その正面図を示している。この仮支柱１４は、移動部１６につき、半円弧状の嵌合部で構成し、これを架設用ケーブル１１の上から嵌め込む。また、この図４に示す仮支柱１４の例では、その上面１７につき、摩擦係数の大きい材料で構成してもよい。これにより、主桁２の押し出しに応じて仮支柱１４も共に押出方向へと移動させることも可能となる。

次に、本発明を適用した橋梁の押出架設工法の詳細につき、説明をする。

先ず、主桁２の押出方向への押し出しに応じて、仮支柱１４を共に押出方向へ移動させる場合には、例えば図５(a)に示すように、橋脚４の近傍において仮支柱１４を配設する。この仮支柱１４は、主桁２の継ぎ目部分３１付近に配設するようにしてもよい。この継ぎ目部分３１は、橋梁完成時において橋脚４上に位置することになる。このため、この継ぎ目部分３１は桁上部にケーブル３２が配置されることになる。また、この主桁２における中央部分は、橋梁完成時において、橋脚４間における支間中央に位置する。このため、この中央部分は、桁下部にケーブル３２が配置されることになる。

即ち、仮支柱１４は、手延べ桁の付け根部分か、もしくは、完成時橋脚上となる負の曲げモーメントが働く箇所に配置されることになる。

このような主桁２における継ぎ目部分３１付近に配設された仮支柱１４は、主桁２が押出方向へ向けて押し出されるにつれて、図５(b)に示すように、共に押出方向へ移動することになる。その結果、仮支柱１４は、主桁２からの荷重が徐々に大きくなり、仮支柱１４から架設用ケーブル１１へ負荷される略鉛直下向きの荷重も徐々に大きくなる。また、これに応じて架設用ケーブル１１のたわみ量は徐々に大きくなる。

架設用ケーブル１１のたわみ量が大きくなれば、これに応じて負荷される仮支柱１４への反力も大きくなり、これに基づいて、仮支柱１４を介して主桁２へ負荷される略鉛直上向きの反力も大きくなる。その結果、主桁２は、押し出し時において、仮支柱１４から鉛直方向の力が作用されつつ、これに支持されることになる。なお、この図５(b)に示す押出位置において、ジャッキ１８を伸縮させることにより、その反力を調整するようにしてもよい。

図５(c)は、主桁２が押出方向へ向けてさらに押し出された結果、仮支柱１４が橋脚４間における支間中央にまで移動した場合につき、示している。仮支柱１４が支間中央に移動したときに、架設用ケーブル１１のたわみ量が最大となり、これを介した主桁２への略鉛直上向きの反力も最大となる。また、この時点において、仮支柱１４に設けられたジャッキ１８で伸張させることにより、架設用ケーブルからの反力を大きくすることにより、主桁２に必要最大の略鉛直方向の力を与えるようにしてもよい。

これにより、橋脚４における支間中央において、支点としての橋脚を設けたのと同様の効果が得られ、換言すれば、橋脚４における支間長を約半分にしたのと同様の効果が得られることになる。これにより、従来の如く外ケーブルと上下対称となるように架設用ケーブルを設ける必要がなくなることから、主桁２における限られた空間内に実装すべきケーブルの量を大幅に削減することも可能となる。また、従来の如く、仮支柱を地面から設ける必要もなくなることから、施工コストを大幅に抑制することも可能となり、さらに施工全体の経済性に加えて、施工自体が自然環境に対して悪影響を及ぼすことを極力抑えることが可能となる。また、架設用ケーブル１１は、大偏芯として計算することが可能となることから、かかる架設用ケーブル１１の配設自体が大幅なコストアップにつながることはない。

その理由としては、プレストレスによる断面力（曲げモーメント）の改善は、プレストレス力と、その力の主桁図心からの偏心量の積によって決まる。仮に偏心量が２倍になれば、プレストレス力（＝ＰＣ鋼材量）は、１／２でよいことになる。従って、ＰＣ鋼材の配置量が減るため、架設の手間を除いても大幅なコストアップにはつながらない。

なお、主桁２がさらに押出方向へ押し出される結果、図５(d)に示すように、仮支柱１４が支間中央を離間することになる。仮支柱１４では、これに応じて、ジャッキ１８を縮めるようにしてもよい。即ち、仮支柱１４は、支間中央から橋脚４へと近づくにつれて、ジャッキ１８を縮めることにより、主桁２に対して負荷すべき略鉛直上向きの反力を小さくすることができ、これに代わって主桁２内に配置されるケーブル３２が働くことになる。なお、仮支柱１４は、橋脚４との接触を防止すべく、例えば橋脚４近傍において上方へ向けて収縮させるようにしてもよい。

図６(a)は、仮支柱１４を主桁２内部に収縮する第１の例を示している。この例では、橋脚４の通過時に仮支柱１４を収納するための支柱通過用開口部７７を主桁２に形成しておく。そして、仮支柱１４を、ジャッキ７４を介して互いに伸縮可能な上側支柱７２と、下側支柱７１とにより構成し、伸張時にジャッキ７４を固定するための固定用ピン７５、７６と、上側支柱７２と下側支柱７１とを固定するための固定用ピン７３とを実装している。この第１の例においては、仮支柱１４を主桁２内に収納する場合には、ジャッキ７４を回転させることにより上側支柱７２を下側支柱７１内に収納することにより、仮支柱１４全体を短縮することにより実行する。

また、図６(b)は、仮支柱１４を主桁２内部に収縮する第２の例を示している。この例では、橋脚４の通過時に仮支柱１４を収納するための支柱通過用開口部８７を主桁２に形成しておく。そして、仮支柱１４を、ジャッキ７４を介して互いに伸縮可能な上側支柱８１と、下側支柱８２とにより構成し、伸張時にジャッキ７４を固定するための固定用ピン７５と、上側支柱８１と下側支柱８２とを固定するための固定用ピン７３とを実装している。この第２の例においては、仮支柱１４を主桁２内に収納する場合には、ジャッキ７４を回転させることにより下側支柱８２を主桁２上下に貫通させた支柱通過用開口部８７から上方へ向けて突出させることにより、仮支柱１４全体を短縮することにより実行する。

即ち、本発明を適用した橋梁の押出架設工法では、完成時橋脚４上となる正の曲げモーメントが働く箇所に仮支柱１４を設ける。当該箇所は、押し出し時に、支間中央に位置する場合には、仮支柱１４からの反力により支持され、また橋脚４近傍に位置する場合には、ケーブル３２により支持されることになる。

次に、本発明を適用した橋梁の押出架設工法において、仮支柱１４を支間中央において固定する場合につき、詳細に説明をする。

先ず、主桁２の押出方向への押し出しに応じて、仮支柱１４を共に押出方向へ移動させる場合には、例えば図７(a)に示すように手延べ桁４１下部に仮支柱１４を配設しておき、主桁２（手延べ桁４１）を押出方向へ向けて徐々に押し出す。そして、この仮支柱１４が支間中央に来たとき、例えばキャッチクランプで構成される移動部１６と架設用ケーブル１１との間隙に楔１９を打ち込むことにより固定する。実際に、この楔１９を打ち込む際には、図示しない足場等を主桁２を介して構築し、その構築した図示しない足場から作業員が自ら実行するようにしてもよい。

その後、図７(b)に示すように、主桁２は、押出方向へ向けて押し出されていくことになるが、仮支柱１４は支間中央に固定されているところ、主桁２は仮支柱１４の上面１７を滑りながら徐々に押し出されていくことになる。この時点で、仮支柱１４に設けられたジャッキ１８でこれを伸張させることにより、架設用ケーブル１１を介して主桁２に略鉛直上向きの反力を負荷する。

これにより、橋脚４における支間中央において、支点としての橋脚を設けたのと同様の効果が得られ、換言すれば、橋脚４における支間長を約半分にしたのと同様の効果が得られることになる。これにより、主桁２における限られた空間内に実装すべきケーブルの量を大幅に削減するができ、施工コストを大幅に抑制することも可能となる。

なお、本発明を適用した橋梁の押出架設工法では、主桁２の押し出し動作を完結させた後、図８に示すように、仮支柱１４を本設鉛直材４６に置き換えるようにしてもよい。この本設鉛直材４６は、施工完了後においても主桁２を支持すべく半永久的に配設されるものである。この本設鉛直材４６は、仮支柱１４と同様に構成されていてもよい。この本設鉛直材４６は、例えば図８(a)に示すように、押し出し動作の完了後において仮支柱１４の近傍に略鉛直方向へ向けて設置される。そして、図８(b)に示すのように、仮支柱１４を撤去させた後、仮支柱１４の代わりに、この本設鉛直材４６を介して架設用ケーブル１１を下向きに撓ませることにより、その反力を主桁２へと与え続けることが可能となる。これにより、主桁２を半永久的に支持するための特別な設備を新たに設ける必要がなくなることから、維持コスト、施工労力を軽減させることも可能となり、さらに、主桁２の下部空間の大きさに支配されることなく主桁２を支持し続けることも可能となる点においても有利となる。

なお、かかる場合において、押し出し動作の完了後、橋脚４に仮設しておいた仮支承を本支承に交換するようにしてもよいし、またこれを剛結合に切り替えるようにしてもよい。また、仮支柱１４近傍に本設鉛直材４６を設置した後、かかる仮支柱１４を取り外すことなくそのまま設置し続けておいてもよい。

なお、本発明においては、架設用ケーブル１１の両端を主桁２に固定するようにしてもよい。かかる場合において、例えば図９(a)に示すように、主桁２の押し出し動作の完了後において、架設用ケーブル１１の張力を開放する。そして、架設用ケーブル１１の両端を主桁２の端部に定着し、これを再度緊張させる。次に、本設鉛直材４６を仮支柱１４の近傍に略鉛直方向へ向けて設置する。最後に、仮支柱１４を取り外すことにより、図９(b)に示すように、架設用ケーブル１１の両端が主桁２に固定された状態で橋梁を完成させることが可能となる。

ちなみに、この主桁２の端部への架設用ケーブル１１の取り付けに要する労力を軽減すべく、例えば図１０(a)に示すように、端部ブロック４９を設けるようにしてもよい。この端部ブロック４９は、当初、橋台５上に仮固定コンクリート６０を介して仮固定されている。この仮固定に関しては、端部ブロック４９、仮固定コンクリート６０、橋台５を連結固定するための仮固定鋼材６７により実行される。

架設用ケーブル１１は、それぞれこの橋台５上に仮固定された端部ブロック４９に本設定着具６１により定着され、さらに端部ブロック４９と橋台５の中間に位置するカップラー６３によりその端部が定着される。このカップラー６３には、さらに架設用ケーブル６４の端部が定着される。この架設用ケーブル６４は、橋台５内部に挿通された上で、その端部を架設時定着具６２により固定される。

そして、主桁２の押し出し動作の完了後において、図１０(b)に示すように、端部ブロック４９を主桁２へと固定するとともに、当該端部ブロック４９と端台５との仮固定を開放する。この端部ブロック４９の主桁２への固定に関しては、接合コンクリートを始めとした接合部材をその間に介装させ、固定鋼材７０によりこれらを互いに連結固定することになる。

最後に、図１０(c)に示すように、カップラー６３を回転させることにより、定着していた架設用ケーブル１１を外す。これにより、架設用ケーブル１１の橋台５への連結を解除することが可能となる。この方法においては、架設用ケーブル１１の緊張を開放することなく端部ブロック４９を橋台５から主桁２へと移設することが可能となる。このとき、架設用ケーブル１１の緊張力を開放するようにしてもよい。

なお、上述した図１０の端部ブロック４９の移設方法に限定されるものではなく、他のいかなる方法を適用するようにしてもよい。

本発明を適用した押出架設システムの構成につき示す図である。 押出架設システムに適用される押出装置の一例を示す図である。 押出架設システムに適用される仮支柱の例を示す図である。 押出架設システムに適用される仮支柱の他の例を示す図である。 本発明を適用した橋梁の押出架設工法のプロセスにつき説明するための図である。 仮支柱を主桁内部に収縮する例を示す図である。 本発明を適用した橋梁の押出架設工法のプロセスにつき説明するための他の図である。 主桁の押し出し動作を完結させた後、仮支柱を本設鉛直材に置き換える例につき説明するための図である。 架設用ケーブルの両端を主桁に固定される例につき示す図である。 端部ブロックを設ける例につき示す図である。 橋脚上において外ケーブルを桁上部に配置するとともに、支間中央において桁下部に配置する例を示す図である。 従来技術における問題点につき説明するための図である。

符号の説明

１ 押出架設システム
２ 主桁
４ 橋脚
５ 橋台
１０ 押出装置
１１ 架設用ケーブル
１４ 仮支柱
１６ 移動部
１９ 楔
１８ ジャッキ
２１ 滑り板
２２ 支持部材
２４ 鉛直ジャッキ
３９ ケーブル挿通孔
４６ 本設鉛直材

Claims (5)

1. 橋梁の主桁を押出し工法により架設する橋梁の押出架設工法において、
   上記主桁を押し出す橋台と橋脚の間に、又は隣接する橋脚の間に架設用ケーブルを張設し、
   ジャッキを備えた仮支柱を上記主桁と上記張設した架設用ケーブルとの間に略鉛直方向に配設し、
   上記配設した仮支柱をジャッキで伸張させることにより、上記架設用ケーブルからの略鉛直上向きの反力を上記主桁に負荷しつつ、当該主桁を押出方向へ押し出すこと
   を特徴とする橋梁の押出架設工法。
2. 上記仮支柱を上記橋台又は橋脚の支間中央に、又は隣接する橋脚の支間中央に固定し、上記主桁を上記仮支柱の上面に滑らせながら上記押出方向へ押し出すこと
   を特徴とする請求項１記載の橋梁の押出架設工法。
3. 上記橋梁の完成時において正の曲げモーメントが最大となる箇所近傍において上記仮支柱を配設すること
   を特徴とする請求項１記載の橋梁の押出架設工法。
4. 上記仮支柱を上記押出方向へ移動自在に配設すること
   を特徴とする請求項１記載の橋梁の押出架設工法。
5. 上記橋梁の完成時において、上記仮支柱を本設鉛直材へ取替え、又は本設鉛直材を別途配設すること
   を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の橋梁の押出架設工法。

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