JP2007247225A - 複数の単純桁橋梁による連続桁構造および工法 - Google Patents

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【課題】複数の単純桁橋梁による連続桁構造および工法を提供すること。
【解決手段】複数の単純桁橋梁による連続桁構造であって、直列に配置された複数の単純桁の下部に渡って、PC鋼材を配置すると共に、直列に隣り合う単純桁3間に硬化性充填材10を充填し、前記PC鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して連続桁30としたことを特徴とする複数の単純桁橋梁による連続桁構造。また、前記各単純桁3間の少なくとも下部にプレストレスを導入し、前記各中間橋脚を撤去可能にする。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば小河川等に架設された既設の橋梁を、PC鋼材(例えば、ケーブル)を用いて補強し補修する、複数の単純桁橋梁による連続桁構造および工法に関する。
従来、複数の単純桁からなる複数径間または多径間の既設橋梁における橋脚を耐震補強する場合には、橋脚の周囲に、コンクリートや鋼板、あるいは炭素補強繊維からなる繊維シート(CFRP)等を巻き付けて行う補修工法が採用されている。
特開平9−287111号公報
しかしながら、上記した従来の既設橋梁における補修工法では、特に、中・小河川における橋脚をコンクリートや鋼板で巻き付けた場合、河川阻害率を侵すことがある。また、橋脚に繊維シートを巻き付ける場合には、補強自体が困難であるばかりでなく、補修作業自体が、現場周辺の条件により、多大な費用を掛かるという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、複数径間または多径間の既設単純桁橋梁における中間橋脚の撤去を可能にすると共に連続桁化を可能にし、橋梁の耐震性や耐荷力を高めるとともに、補修費用の削減化を図ることができる複数の単純桁橋梁による連続桁構造および工法を提供することを目的とする。
前記の課題を有利に解決するために、第1発明の複数の単純桁橋梁による連続桁構造においては、複数の単純桁橋梁による連続桁構造であって、直列に配置された複数の単純桁の下部に渡って、PC鋼材を配置すると共に、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、前記PC鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して連続桁とすることを特徴とする。
また、第2発明では、第1発明の複数の単純桁橋梁による連続桁構造において、単純桁間の中間橋脚が撤去されていることを特徴とする。
また、第3発明では、第1発明または第2発明の複数の単純桁橋梁による連続桁構造において、隣り合う単純桁の対向端部の下側または上側のうち、少なくとも下側に跨って、鋼板または形鋼あるいはシート状補強繊維の補強部材が配設されて、単純桁の端部に固定されていることを特徴とする。
また、第4発明では、第1発明〜第3発明のいずれかの複数の単純桁橋梁による連続桁構造において、硬化性充填材は、直列に隣り合う桁端部間を覆うように設けられた繊維補強コンクリートであることを特徴とする。
第5発明は複数の単純桁橋梁による連続桁工法であって、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、かつ直列に配置された複数の単純桁の下部に渡って、PC鋼材を配置した後、前記PC鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して連続桁にすることを特徴とする。
本発明によれば、単純桁間に硬化性充填材を充填して硬化してプレストレスを導入できる連続状態とし、各単純桁間の少なくとも下部に跨って連続的に配置したPC鋼材の両端を桁端部にそれぞれ緊張状態で定着して、各単純桁に渡ってプレストレスを導入し、各中間橋脚を撤去可能にしてなるため、多大な費用を要する橋脚の補強を行う必要がないばかりか、河川阻害率を侵すことがなく、しかも、補修費用の削減化を図ることができるとともに、橋梁の上部構造を連続化することができる。
また第2発明のように、中間橋脚が撤去されていると、景観がよくなると共に、河川の有効幅を広げることができる。
また、第3発明のように、単純桁端部に跨るように補強部材が配置されていると、接合部のを補強して、接合部のせん断抵抗を高めたり、接合部の剛性を高めることができ、耐震補強することができる。
第4発明によると、直列に隣り合う単純桁端部間を覆う繊維補強コンクリートであるので、簡単な構造で単純桁を連続桁とすることができると共に単純桁相互を結合することができる。
第5発明によると、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、かつ直列に配置された複数の単純桁の下部に渡って、PC鋼材を配置した後、前記PC鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して連続桁にするので、簡単に単純桁相互を利用して連続桁とすることができる。また、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填・硬化させてプレストレスを導入できる状態にでき、また、PC鋼材によりプレストレスを導入して連続一体化させることができる。
以下、本発明の一実施形態を、図を参照して説明する。
図1は、本発明の複数の単純桁橋梁による連続桁構造の実施形態を示したもので、例えば、中・小河川において、両岸の裏込め土A、Aが背面に埋め戻しされた左右両橋台1、1間には、橋梁2が架設されている。この橋梁2は、橋軸方向(左右方向)に直列に配置されている左右一対の単純桁3、3を連続桁38とすると共に、後述する既設の橋梁20における単純桁3を支承する中間橋脚21を撤去して補修改善したものである。
この実施形態の橋梁2は、橋軸方向に直列に設置されている各単純桁3、3間を連続桁38とすると共に、その連続桁38の橋台側端部3a、3aを、各橋台1、1上にゴム支承材4、4を介して支承させることにより設置すると共に、各単純桁3、3間の下部には、左右両橋台1、1間の方向に沿って跨るように前記各単純桁3,3を結合した連続桁38のほぼ全長に渡って、下部外ケーブル5等のPC鋼材が、単純桁3の下部に渡って、偏向材6を介して連続的に配置されている。
同様に、各単純桁3、3を結合した連続桁38の上部には、左右両橋台1、1間の方向に沿って跨るように連続桁38の全長に渡って、上部外ケーブル7が連続的に配置され、これら下部外ケーブル5の両端部5a、5a及び上部外ケーブル7の両端部7a、7aを、連続桁38の橋台側端部3a、3aにそれぞれ定着具8、8によって緊張状態で定着し、前記各単純桁3、3間に下部プレストレス及び上部プレストレスを、上下にバランスを持たせて導入し連続化するように架設されている。
前記各単純桁3、3の互いに隣接する接続端部3b、3b間の下部には、それらの間を跨ぐように、炭素繊維で補強された繊維シート9が添設され、その繊維シート9は、各単純桁3に接着剤により固着されて、剪断力に対する補強効果を高めている。
また、各単純桁3、3の互いに隣接する接続端部3b、3b間には、図2に示すように、無収縮モルタルからなる充填材10が充填されている。
前記の繊維シート9に代えて、各単純桁3、3の互いに隣接する接続端部3b、3b間の上下両面に、図2(a)、(b)に示す鋼板11、11を互いに跨るように配置して、単純桁3の端部に設けたアンカー孔にアンカーボルトを定着するようにして鋼板11を取り付けるようにした定着具13としたり、単純桁3の端部の厚み方向の貫通孔にねじ付きPC鋼材を挿通配置してナットにより固定するようにした定着具13としてもよく、図2(c)に示すように、単純桁3の上面側に渡って鋼板11を配置すると共に、下面側に渡ってアングル材12を配置して、ボルトまたはアンカーボルトからなる定着具13によりそれぞれ固定するか、あるいは、図2(d)に示すように、一方の単純桁3の接続端部3bに凸部14を突出させ、他方の単純桁3の端部との間に、鉄筋コンクリートまたは繊維補強コンクリート15を打設することより、剪断力に対する補強効果を高めるようにしてもよい。
なお、前記図2(d)の場合には、単純桁3の端部には、適宜、粗面またはずれ止め材が設けられて、繊維補強コンクリート等のコンクリートとの接合が容易にされている。
前記各単純桁3、3間の橋台側最端部3a、3aと橋台1、1との間には、背面座コンクリートからなる硬化性充填材16、16が充填され、これら硬化性充填材16、16により、単純桁3相互を連続した連続桁38された橋梁2の耐震性を高めている。
また、橋軸直角方向に単純桁3が並列配置される場合には、各単純桁3には、横締め用横孔が設けられ、前記各単純桁3、3内には、橋軸直角方向に複数本の横締めケーブル17が、両橋台1、1間と直交する方向に挿入されており、これら各々の横締めケーブル17の両端部は、各単純桁3、3の外側面で、緊張状態で定着することにより、橋梁2の耐荷力を高められる。
なお、前記各単純桁3、3間の上面には、直接または床版(図示せず)を介してアスファルト舗装18が施されている。
次に、本実施形態における複数の単純桁橋梁を連続桁にする工法を、図3〜図9に基づいて説明する。
図3は、単純桁3を橋軸方向に複数(図示の場合は2つ)設けた形態の既設の橋梁20を示すもので、互いに隣接する左右一対の単純桁3、3の接続端部3b、3b間は、中間橋脚21で支承されているとともに、各単純桁3、3の下面と中間橋脚21の上面との間には、ゴム支承材22が介在設置されている。
そして、前記既設の橋梁20を補修する場合には、各単純桁3の橋台1側近傍に、上下方向に貫通する一つまたは複数の縦貫通孔23と、必要に応じ、各単純桁3の側面に、両橋台1、1間と直交する方向に貫通する複数の横締めケーブル用貫通孔24を削孔するとともに、各単純桁3、3の互いに隣接する接続端部3b、3b間に、モルタル等の硬化性充填材用間隙25が確保されるように、桁端部を適宜、切断またははつる。さらに、舗装カッター(図示せず)により、橋梁20上面のアスファルト舗装26を切断して撤去し、各単純桁3における橋台側最端部3aの背面側のパラペット部27を撤去するとともに、各橋台1の背面側を掘削して、図4に示すように、ジャッキ設置用空間28を形成する。
前記各ジャッキ設置用空間28、28には、一台または複数台の油圧式等のジャッキ29、29が設置され、これらのジャッキ29、29上には、各単純桁3、3の上面に、縦貫通孔23、23に挿入される固定用ねじ付きPC鋼材30、30およびナットにて固定された横フレーム31、31の延出部31a、31aが載置され、前記各ジャッキ29、29を伸長することにより、横フレーム31を介して、単純桁3の橋台側端部をジャッキアップすることで、各単純桁3、3を橋台1から浮上させることにより、各単純桁3、3と各橋台1、1との間に介在設置されている既設のゴム支承材32、32を、図1に示すような支承容量の大きな新設のゴム支承材4、4に変更可能にしている。
支承容量の大きい新設のゴム支承4、4とする場合に、版桁等では、既設のゴム支承材32に並列して新たに設置して支承容量を大きくしてもよく、新たに支承容量の大きい新設のゴム支承に取替えてもよい。
図示の形態では、各ジャッキ29、29による単純桁3の片端部のジャッキアップで、新規なゴム支承材4、4に取替え後、各ジャッキ29,29を短縮して、各単純桁3、3をジャッキダウンさせて新規なゴム支承材4に支承させるようにして元の位置に復帰させ、図5に示すように、ナットおよび固定用ねじ付きPC鋼材30を取外して、横フレーム31を撤去すると共に、各ジャッキ29、29を撤去する。
その後、各単純桁3、3における橋台1側の下部に、橋軸方向端部に向って上向きに緩傾斜で傾斜する下部ケーブル用貫通孔33、33を削孔し、また、各単純桁3、3の橋台1側上部に、端部に向って下向きに緩傾斜で傾斜する上部ケーブル用貫通孔34、34を削孔する。各単純桁3、3の上面には、図6に示すように、上部ケーブル用貫通孔34、34に連通するように、上部ケーブル用案内溝35、35が形成され、一方、橋脚21の上面とゴム支承材22の下面との間等の橋脚21上端部には、橋軸方向に延長する下部ケーブル用貫通孔36が削孔される。
まず、互いに隣接する各単純桁3、3の接続端部3b、3b間のモルタル充填用間隙25に、無収縮モルタルからなる硬化性充填材10を充填し、硬化させる。また、横締めが必要な場合には、各単純桁3、3の側面における各横締めケーブル用貫通孔24に、横締めケーブル17を両橋台1、1間と直交する方向に挿入して、緊張状態で定着する(図7参照)。
この状態で、各単純桁3、3の下部に、下部ケーブル5を、下部ケーブル用貫通孔33、33及び36を通して連続的に配置するとともに、偏向部位に偏向材6を介在させる(図7参照)。図7にケーブルの定着状態を示すと共に図8に拡大して示すように、下部ケーブル5の端部5aを定着具8により緊張状態で定着し、各単純桁3、3間に主に下部に渡って下に凸に配置された外ケーブル5により、プレストレスを導入して桁の連続化を図る。
次いで、各単純桁3、3間の上部に渡って、上部ケーブル7を、上部ケーブル用貫通孔34、34及び案内溝35を通して連続的に配置するとともに、図8に示すように、上部ケーブル7の端部7aを定着具8により緊張状態で定着し、各単純桁3、3間の上部プレストレスを、下部プレストレスとバランスを取らせて導入して、安定した桁の連続化を図る。
このような外ケーブルの定着後、図9に示すように、橋梁20における単純桁3の端部を支承する中間橋脚21を撤去し、各単純桁3における橋台側最端部3aの背面側のパラペット部27に、定着保護コンクリート37を打設し、各橋台1の背面側におけるジャッキ設置用空間28にコンクリートからなる硬化性充填材16を打設するとともに、再度、アスファルト舗装18を施すようにし、また、連続桁38における前記各単純桁3、3の互いに隣接する接続端部3b、3b間の下部には、それらの間を跨ぐように、炭素繊維で補強されたメッシュ状の補強繊維シート9が添設されて適宜接着剤により固着され、剪断力に対する補強効果を高めている。図1に示すような橋梁2の連続化されて更新された補強/補修が行なわれる。なお、前記のアスファルト舗装18を行う前に、連続桁38における前記各単純桁3、3の互いに隣接する接続端部3b、3b間の上部に、それらの間を跨ぐように、炭素繊維で補強されたメッシュ状の補強繊維シート9を添設すると共に、適宜接着剤により単純桁3部分に固着して補強するようにしてもよい。
前記実施形態によれば、各単純桁間の下部に跨って連続的に配置した外ケーブルの両端を、各単純桁間の橋台側の端部にそれぞれ緊張状態で定着して、各単純桁間の少なくとも下部にプレストレスを導入し、各中間橋脚を撤去可能にしてなるため、多大な費用を要する橋脚の補強を行う必要がないばかりか、河川阻害率を侵すことがなく、しかも、補修費用の削減化を図ることができるとともに、複数の単純桁を連続化することができる。
また、各単純桁の互いに隣接する結合端部間に、無収縮モルタルなどの硬化性充填材を充填し、かつ、互いに跨る補強部材を設けているため、剪断力に対する補強効果を高めることができるとともに、各単純桁の橋台側の端部と橋台との間に、コンクリート等の硬化性充填材を充填しているため、連続桁38が橋軸方向にずれ移動するのを防止して、橋梁の耐震性を高めることができ、単純桁橋梁の連続桁化と相俟って、各単純桁間の上部に、後工程で敷設される床版やアスファルト舗装面のひび割れを確実に防止することができる。
さらに、各単純桁内に、両橋台間と直交する方向に挿入して緊張状態で定着可能な横締めプレストレス鋼材を配設しているため、橋梁の耐荷力を高めることができる。
なお、本実施形態においては、左右一対の単純桁3、3により構成し、各単純桁3、3の2径間を中間橋脚21にて支承される既設の橋梁20を例にして説明したが、3径間以上の桁橋にも適用できる。
なお、本発明を実施する場合、図示を省略するが、鉄筋コンクリート製床版(版桁)からなる単純桁を連続桁とする場合にも適用するようにしてもよく、この場合に、床版の巾方向両側縁部の張出し床版部をはつって、床版鉄筋を露出させて連結鉄筋とし、その外側に新たに下路主桁を並設して、前記床版側の連結鉄筋と下路主桁側の連結用張り出し鉄筋とを重ねて、これらの鉄筋を埋め込むように連結部コンクリートを充填するようにしてもよい。なお、前記下路主桁の橋軸方向の両端部は下部構造物に支持され、下路主桁上にアーチ構造等が構築される。
本発明に係る橋梁の補修構造の一実施形態を示す既設橋梁の補修後の断面図である。 互いに隣接する単純桁間の補強状態を示す図1の中央部における要部拡大断面図である。 橋梁の補修工程を示し、既設橋梁の補修前の断面図である。 同じくジャッキアップによる支承部材の取替え状態を示す断面図である。 同じく単純桁及び橋脚へのケーブル貫通孔及び案内溝の加工状態を示す断面図である。 図5のA−A線に沿う拡大断面図である。 同じくケーブルの定着状態を示す断面図である。 図7の定着部における拡大断面図である。 同じく橋脚の撤去状態を示す断面図である。
符号の説明
A 裏込め土
1 橋台
2 橋梁
3 単純桁
3a 橋台側最端部
3b 接続端部
4 ゴム支承材
5 下部ケーブル
5a 端部
6 偏向材
7 上部ケーブル
7a 端部
8 定着具
9 繊維シート
10 充填材
11 鋼板
12 アングル材
13 締着具
14 突部
15 繊維補強コンクリート
16 硬化性充填材
17 横締めケーブル
18 アスファルト舗装
20 既設橋梁
21 橋脚
22 ゴム支承材
23 縦貫通孔
24 横締めケーブル用貫通孔
25 モルタル充填用間隙
26 アスファルト舗装
27 パラペット部
28 ジャッキ設置用空間
29 ジャッキ
30 固定用PC鋼材
31 縦フレーム
31a 延出部
32 ゴム支承材
33 下部ケーブル用貫通孔
34 上部ケーブル用貫通孔
35 上部ケーブル用案内溝
36 下部ケーブル用貫通孔
37 定着保護コンクリート
38 連続桁

Claims (5)

  1. 複数の単純桁橋梁による連続桁構造であって、直列に配置された複数の単純桁の下部に渡って、PC鋼材を配置すると共に、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、前記PC鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して連続桁としたことを特徴とする複数の単純桁橋梁による連続桁構造。
  2. 単純桁間の中間橋脚が撤去されていることを特徴とする請求項1に記載の複数の単純桁橋梁による連続桁構造。
  3. 隣り合う単純桁の対向端部の下側または上側のうち、少なくとも下側に跨って、鋼板または形鋼あるいはシート状補強繊維の補強部材が配設されて、単純桁の端部に固定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の複数の単純桁橋梁による連続桁構造。
  4. 硬化性充填材は、直列に隣り合う桁端部間を覆うように設けられた繊維補強コンクリートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の複数の単純桁橋梁による連続桁構造。
  5. 複数の単純桁橋梁の連続桁化更新補修工法であって、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、かつ直列に配置された複数の単純桁の下部に渡って、PC鋼材を配置した後、前記PC鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して連続桁にすることを特徴とする複数の単純桁橋梁による連続桁工法。
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