JP2008045370A - 鋼製橋脚と杭の定着方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フーチングを不要にし、現場での工期を低減させる。
【解決手段】 鋼製橋脚１の下端部に、筒状の鋼殻２を一体に取り付け、鋼殻２の内壁面にずれ止め具としての孔明き鋼板ジベル３を設ける。次いで、地盤に埋設したコンクリート杭４の上側に、鋼製橋脚１の下端部の鋼殻２を配置して、鋼殻２の内側にコンクリート杭４の杭頭の主鉄筋５を収納させる。しかる後、上記鋼殻２内にコンクリート６を充填する。鋼製橋脚１より作用する力を、鋼殻２に設けた孔明き鋼板ジベル３を介して充填コンクリート６へ伝達させ、更に、充填コンクリート６に埋め込まれたコンクリート杭４の主鉄筋５を介してコンクリート杭４に伝達させることで、鋼製橋脚１をコンクリート杭４に強固に定着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤に埋設したコンクリート杭の上側に鋼製橋脚を定着させるための鋼製橋脚と杭の定着方法及び装置に関するものである。

橋梁の橋脚としては、従来はコンクリート製橋脚が多く用いられていたが、近年では橋脚の幅を低減でき、しかも、工期の短縮化を図ることができる等の利点を備えた鋼製橋脚が多く用いられるようになってきている。

一般に、上記鋼製橋脚の基部は、図６にその一例の概略を示す如く、地盤に埋設した基礎杭ａの上側に設けたコンクリート製のフーチングｂの上側に、鋼製橋脚ｄの下端部に取り付けてあるベースプレートｅを載置すると共に、該ベースプレートｅを、上記フーチングｂに埋め込まれたアンカーフレームｃにアンカーボルトｆを介して連結する構造としてある（たとえば、特許文献１参照）。これにより、上記鋼製橋脚ｄから作用する力を、上記ベースプレートｅよりアンカーボルトｆ、アンカーフレームｃを介し上記フーチングｂを構成しているフーチングコンクリートｇへ伝達し、更に、該フーチングｂに伝達された力を、上記基礎杭ａを介して地盤へ受けさせるようにしてある。

そのため、上記鋼製橋脚ｄの設置を行うには、上記フーチングｂを予め構築しておく必要がある。

上記フーチングｂを構築する場合は、先ず、上記アンカーフレームｃを、たとえば、図示しないアンカービーム（アンカーガーダ）を四角い枠状に組み立てて、上下方向所要間隔で複数段配置すると共に、上下方向に並ぶ上記アンカービーム同士を、上記アンカーボルトｆを介して連結してなる構成として製作する。

次に、地盤に打ち込んだ多数本の基礎杭ａの上方に、上記アンカーフレームｃを配置すると共に、上記多数本の基礎杭ａの周りを取り囲むようにフーチングｂの型枠（図示せず）を設置して、該型枠内にてフーチングｂの鉄筋を適宜配筋する。

次いで、上記型枠内にフーチングコンクリートｇを打設した後、養生して上記フーチングｂを完成させるようにしてある。

ところで、基礎杭としては、近年の掘削技術の向上を受けて、地盤に大口径の穴を所要深度まで掘り下げて設けた後、該穴に鉄筋を建て込んでからコンクリートを打設する手法によって製作される鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）の大径深層杭と云われるコンクリート杭を用いることが行われるようになってきている。

特開平１０−２６６１２８号公報

ところが、上記図６に示したように、鋼製橋脚ｄの下端部を、アンカーフレームｃを埋め込んだフーチングｂを介して基礎杭ａに定着させるようにする場合は、上記鋼製橋脚ｄの設置個所となる現場で、地盤に埋設した基礎杭ａの上側に、アンカーフレームｃを埋め込んだ大きなコンクリート構造物である上記フーチングｂを構築する必要があることから、上記鋼製橋脚ｄの設置に要する工期が、たとえば、２年程度と非常に長くなってしまう。

このため、既存の道路上に橋梁を建設する場合には、下方の道路を通行規制する期間が長期に亘る等の問題が生じる虞がある。

しかも、上記フーチングｂは、その上面における鋼製橋脚ｄの載置個所を正確に水平に構築する必要があり、このことによっても工期が長引くという問題がある。

そこで、本発明は、基礎杭となるコンクリート杭の上側に、鋼製橋脚を、アンカーフレームやフーチングを要することなく強固に定着できて、急速施工が可能で鋼製橋脚の設置に要する工期の短縮化を図ることができる鋼製橋脚と杭の定着方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、鋼製橋脚の下端部に、内壁面の所要個所にずれ止め具を設けてなる筒状の鋼殻を一体に取り付け、次いで、上記鋼製橋脚の下端部の鋼殻を、地盤に埋設したコンクリート杭の上側に配置して、該鋼殻の内側に上記コンクリート杭の主鉄筋を収納させ、しかる後、上記鋼殻内にコンクリートを充填する鋼製橋脚と杭の定着方法とする。

又、請求項２に対応して、鋼製橋脚の下端部に一体に設けた鋼殻と、該鋼殻の内壁面の所要個所に設けたずれ止め具と、上記鋼製橋脚の下端部の鋼殻を、地盤に埋設したコンクリート杭の上側に、該鋼殻の内側に上記コンクリート杭の主鉄筋を収納させるように配置した状態で上記鋼殻内に充填するコンクリートとを備えてなる構成を有する鋼製橋脚と杭の定着装置とする。

更に、上記鋼製において、ずれ止め具を、鋼殻の内壁面に設置されたリブに貫通孔を穿設して形成してなる孔明き鋼板ジベルとした構成とする。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）鋼製橋脚の下端部に、内壁面の所要個所にずれ止め具を設けてなる筒状の鋼殻を一体に取り付け、次いで、上記鋼製橋脚の下端部の鋼殻を、地盤に埋設したコンクリート杭の上側に配置して、該鋼殻の内側に上記コンクリート杭の主鉄筋を収納させ、しかる後、上記鋼殻内にコンクリートを充填することを特徴とする鋼製橋脚と杭の定着方法及び装置としてあるので、上記鋼製橋脚より作用する力を、鋼殻よりずれ止め具を介して該鋼殻内に充填されたコンクリートへ伝達し、更に、充填コンクリートに埋め込まれたコンクリート杭の主鉄筋を介してコンクリート杭に伝達することができるため、上記鋼製橋脚を、上記コンクリート杭に対し強固に定着させることができる。
（２）鋼製橋脚への鋼殻の取り付けは工場等で行うことができるため、コンクリート杭が埋設された現場では、上記鋼殻を一体に取り付けた状態の鋼製橋脚を搬入して、該鋼製橋脚を、上記コンクリート杭の上側に、上記鋼殻を介して載置した後、該鋼殻内にコンクリートを打設する作業を行うのみで、上記鋼製橋脚のコンクリート杭上への定着を行うことができるため、従来要していた如きフーチングやアンカーフレームを不要にできると共に、鋼製橋脚をコンクリート杭に定着させるために要する工期を大幅に短縮することが可能になる。
（３）上記鋼殻内では、コンクリートの充填効果によって該コンクリートの圧縮強度を増進させることができると共に、鋼殻を、内部に充填されたコンクリートにより補強することができるため、鋼製橋脚とコンクリート杭との間の伝達強度を高めることができる。
（４）ずれ止め具を、鋼殻の内壁面に設置されたリブに貫通孔を穿設して形成してなる孔明き鋼板ジベルとした構成とすることにより、上記鋼殻のような鋼製の構造物の内部に通常設けられるリブを利用して、孔明き鋼板ジベルを形成させることができるため、鋼殻と充填コンクリートとの間で力を伝達させるためのずれ止め具の構造をシンプルなものとすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明の実施の一形態を示すもので、本発明の鋼製橋脚と杭の定着装置は、鋼製橋脚１の下端部に設置する筒状の鋼殻２と、該鋼殻２の内側に設けるずれ止め具３とを備えて、鋼殻２内にコンクリート６を打設してコンクリート杭４と鋼製橋脚１とを定着させるようにした構成とする。

すなわち、鋼製橋脚１の下端部に、上下方向に所要寸法延びる筒状の鋼殻２を一体に設けると共に、該鋼殻２の内壁面の所要個所に、ずれ止め具３を設けるようにする。更に、地盤に埋設したＲＣ構造のコンクリート杭４の上側に、上記鋼製橋脚１の下端部の鋼殻２を配置して、該鋼殻２の内部に上記コンクリート杭４の杭頭の主鉄筋５を収納させた後、上記鋼殻２の内側にコンクリート（図１及び図２に二点鎖線の矢印及びハッチングで示す）６を充填して、上記鋼製橋脚１を、上記コンクリート杭４の上側に、上記鋼殻２と充填コンクリート６を介し定着させるようにする。

詳述すると、上記コンクリート杭４は、大径の円形断面を有するＲＣ構造としてあり、上端面（杭頭）の外周部における周方向所要間隔の多数個所より、それぞれ主鉄筋５を上方へ所要寸法突出させた構成としてある。

上記鋼殻２は、上記コンクリート杭４の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒状として、該鋼殻２の上端部における上下方向所要寸法の領域を、上記鋼製橋脚１の下端部の外周に重なるように配置させるようにする。更に、上記鋼殻２の上端部と上記鋼製橋脚１の下端部との間に、リング状の連結部材７を、たとえば、所要間隔を隔てて上下２段に配置すると共に、該各連結部材７の内周端部を上記鋼製橋脚１に、又、各連結部材７の外周端部を上記鋼殻２に溶接等によりそれぞれ取り付けて、上記鋼殻２を、上記鋼製橋脚１の下端部に一体に取り付けるようにしてある。

更に、上記鋼殻２の内壁面（内周面）には、周方向所要間隔の多数個所に、該鋼殻２の強度を保つためのリブ８を、下側の連結部材７の下方近傍位置から、鋼殻２の下端部近傍位置まで上下方向に延びるよう多数配設してある。更に、本実施の形態では、上記各リブ８に、上下方向に所要間隔で多数の貫通孔９を穿設して、該貫通孔９を設けてなる各リブ８を、上記ずれ止め具としての孔明き鋼板ジベル３とさせるようにしてある。

上記各連結部材７には、鋼殻２内にコンクリート６を打設して充填するための開口部１０が周方向に所要間隔で多数設けてある。更に、上下の連結部材７同士の間には、上記各開口部１０と干渉しない周方向所要間隔位置に、上記鋼殻２の内周面と鋼製橋脚１の外周面とを連結させるようにしてあるリブ材（図示せず）を配設し、更に、該各リブ材の上端部と下端部を上下方向に位置する各連結部材７の対応する個所にそれぞれ取り付けて、強度を高めるようにしてある。

なお、上記において、鋼殻２の内壁面の周方向におけるずれ止め具としての各孔明き鋼板ジベル３の配置や、該各孔明き鋼板ジベル３の鋼殻２の内壁面からの突出量は、上記コンクリート杭４の各主鉄筋５を鋼殻２内に収納する際に、該各主鉄筋５と干渉しないように設定してあるものとする。更に、上記下側の連結部材７の開口部１０を、上記コンクリート杭４の各主鉄筋５と干渉しない配置とすることで、上記コンクリート杭４の各主鉄筋５を鋼殻２内に収納する際に、該各主鉄筋５が、下側の連結部材７の開口部１０の内側を貫通する位置まで収納されるようにしてもよい。

以上の構成としてある鋼殻２を下端部に一体に設けてなる鋼製橋脚１を、上記コンクリート杭４に定着させる場合は、先ず、地盤に埋設してある上記コンクリート杭４に対し、上記鋼製橋脚１を上方から吊り下ろして、該鋼製橋脚１と一体に吊り下ろされる鋼殻２の内側に、上記コンクリート杭４の各主鉄筋５を収納させると共に、該鋼殻２の下端縁部が、上記コンクリート杭４の上端部の外周側にかぶさるようにした状態で、上記鋼殻２の内壁面にリブ８として設けてある各孔明き鋼板ジベル３の下端部を、上記コンクリート杭４の上端面に載置させて、上記鋼製橋脚１をコンクリート杭４の上側に配置する。

次に、上記鋼殻２の内側に、各連結部材７の開口部１０を通してコンクリート６を充填し、養生させる。これにより、上記鋼製橋脚１より作用する力は、鋼殻２に設けた孔明き鋼板ジベル３を介して該鋼殻２内に充填されたコンクリート６へ伝達され、更に、該充填コンクリート６に埋め込まれたコンクリート杭４の主鉄筋５を介してコンクリート杭４に伝達されるようになることから、上記鋼製橋脚１は上記コンクリート杭４に対して強固に定着されることとなる。

このように、本発明の鋼製橋脚と杭の定着方法及び装置によれば、鋼製橋脚１への鋼殻２の取り付けは工場等で行うことができるため、コンクリート杭４が埋設された現場では、上記予め鋼殻２を一体に取り付けてある鋼製橋脚１を搬入して、該鋼製橋脚１を、上記コンクリート杭４の上側に上記鋼殻２を介して載置した後、該鋼殻２内にコンクリート６を打設する作業を行うのみで、上記鋼製橋脚１のコンクリート杭４上への定着を行うことができる。よって、図６に示したような、基礎杭ａの上側に設けるようにしてあるアンカーフレームｃを埋め込んだフーチングｂは不要になる。そのため、従来のように、フーチングｂの構築のための期間を要していた場合に比して、鋼製橋脚１をコンクリート杭４上に定着させるために要する工期を大幅に短縮することが可能になる。

又、上記鋼殻２内では、コンクリート６の充填効果によって該コンクリート６の圧縮強度増進が図られると共に、鋼殻２自体も、内部に充填されたコンクリート６により補強されるため、鋼製橋脚１とコンクリート杭４との間の伝達強度を高めることができる。

更に、上記鋼殻２内に設けるずれ止め具は、鋼殻２のような鋼製の構造物の内部に通常設けられる多数のリブ８を利用して、該各リブ８に多数の貫通孔９をそれぞれ設けることで孔明き鋼板ジベル３を形成させるようにしてあることから、鋼殻２と充填コンクリート６との間で力を十分に伝達できるようにするための構造をシンプルなものとすることができる。

次に、図３は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１及び図２に示したと同様の構成において、鋼殻２の内壁面にずれ止め具として設ける孔明き鋼板ジベル３を、鋼殻２の内周面より中心方向へ突出させて設けるリブ８に、上下方向に１列に並ぶ貫通孔９を設けてなる構成とすることに代えて、鋼殻２の内周面に、周方向所要間隔で中心方向へ鋼製橋脚１の外周面に達する位置まで突出するリブ８ａを設けると共に、該各リブ８ａに、上下方向に並ぶ貫通孔９を複数列、たとえば、３列に亘り設けて孔明き鋼板ジベル３ａを構成するようにしてある。

更に、本実施の形態では、上記のように孔明き鋼板ジベル３ａを構成するリブ８ａを、鋼殻２の内周面から、鋼製橋脚１の外周面に達する位置まで突出する形状としてあることに伴って、上記各孔明き鋼板ジベル３ａのリブ８ａの上端部の内周側端面を、上記鋼製橋脚１の外周面に溶接等により直接取り付けた構成としてある。又、上記のように各孔明き鋼板ジベル３ａのリブ８ａの上端部の内周側端面を、上記鋼製橋脚１の外周面に直接取り付けることに対応させて、図１及び図２の実施の形態において鋼殻２の上端部と鋼製橋脚１の下端部とを連結するために設けるようにしてある２枚のリング状の連結部材７のうち、下側の連結部材７を省略するようにしてある。

１１は上記鋼製橋脚１の下端部の外周に周方向に所要間隔で配置される上記各孔明き鋼板ジベル３ａの隣接するもののリブ８ａの側面同士と、上記鋼製橋脚１の外周面とを連結して補強する補強部材である。その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次いで、図４は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１及び図２に示したと同様の構成において、鋼殻２の内壁面に、鋼製橋脚１から作用する力を該鋼殻２内に充填されるコンクリート６へ伝えるためのずれ止め具として、孔明き鋼板ジベル３を設ける構成に代えて、鋼殻２の内壁面に、ずれ止め具としての多数のスタッドジベル１２を設けるようにしたものである。

なお、本実施の形態では、鋼殻２の内部に補強のために設けるリブは、貫通孔のない単なるリブ１３とすればよい。又、上記各スタッドジベル１２は、上記鋼殻２内にコンクリート杭４の各主鉄筋５を収納する際に、該各主鉄筋５と干渉しないように配置してあるものとする。その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、鋼製橋脚１より作用する力は、鋼殻２の内壁面に設けた多数のスタッドジベル１２を介して該鋼殻２内に充填されたコンクリート６へ伝達され、更に、該充填コンクリート６に埋め込まれたコンクリート杭４の主鉄筋５を介してコンクリート杭４に伝達されるようになることから、上記鋼製橋脚１は上記コンクリート杭４に対して強固に定着されることとなる。

したがって、本実施の形態によっても、図１及び図２に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図５（イ）（ロ）（ハ）は本発明の実施の更に他の形態として、鋼殻２の内壁面に設けるずれ止め具の別の例をそれぞれ示すもので、図１及び図２に示したと同様の構成における鋼殻２が円筒状ではなく、上下方向に延びる角筒状の場合に、該鋼殻２の内壁面の上下方向所要間隔の多段個所に、カットした型鋼、たとえば、図５（イ）に示す如く、カットしたＴ型鋼１４を水平方向に延びるよう取り付けたり、図５（ロ）に示す如く、カットしたアングル材１５を取り付けたり、図５（ハ）に示す如く、カットしたチャネル材１６を取り付けてなる構成として、これらのＴ型鋼１４、アングル材１５、チャネル材１６を、それぞれずれ止め具としたものである。

なお、上記各構成においては、鋼殻２の内部に補強のために設けるリブは、図４に示したものと同様に単純な形状のリブ１３としてある。又、上記Ｔ型鋼１４、アングル材１５、チャネル材１６は、いずれも上記リブ１３と干渉しない位置で、且つ上記鋼殻２内にコンクリート杭４の各主鉄筋５を収納する際に、該各主鉄筋５と干渉しないように配置してあるものとする。その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、鋼製橋脚１より作用する力は、鋼殻２の内壁面に設けた上記Ｔ型鋼１４、アングル材１５、チャネル材１６を介して該鋼殻２内に充填されたコンクリート６へ伝達され、更に、該充填コンクリート６に埋め込まれたコンクリート杭４の主鉄筋５を介してコンクリート杭４に伝達されるようになることから、上記鋼製橋脚１は上記コンクリート杭４に対して強固に定着されることとなる。

したがって、本実施の形態によっても、図１及び図２に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、鋼製橋脚１の下端部に設ける鋼殻２は、コンクリート杭４の杭頭より上方に突出する主鉄筋５を収納できる筒状としてあれば、上記コンクリート杭４と同じ径や、コンクリート杭４よりもやや小さい径としてもよく、更には、断面形状円形のコンクリート杭４の上側に配置するための鋼殻２を、角筒状としたり、断面形状矩形のコンクリート杭４の上側に配置するための鋼殻２を円筒状としてもよい。更には、多角形状としてもよい。このような場合に、コンクリート杭４とその上側に配置する鋼殻２の内壁面との間に隙間が生じる場合には、所要の部材で適宜隙間を埋めるようにしてから、鋼殻２内へのコンクリート６の充填を行うようにすればよい。又、鋼殻２の高さ寸法も適宜変更してもよい。

図１及び図２の実施の形態、及び、図３の実施の形態の孔明き鋼板ジベル３，３ａのリブ８，８ａに設ける貫通孔９の大きさや配置は、ジベルとして所望する性能が得られれば自在に変更してもよい。又、上記孔明き鋼板ジベル３，３ａの寸法や周方向の配置は、鋼殻２のサイズに応じて適宜変更してもよい。

図４の実施の形態におけるスタッドジベル１２、及び、図５（イ）（ロ）（ハ）の実施の形態におけるＴ型鋼１４、アングル材１５、チャネル材１６のサイズ、配置及び数は、鋼製橋脚１より鋼殻２に作用する力を、該鋼殻２内の充填コンクリート６へ伝達できれば、鋼殻２のサイズに応じて適宜変更してもよい。

鋼殻２の内壁面に設けるずれ止め具は、鋼製橋脚１より鋼殻２に作用する力を、該ずれ止め具を介して鋼殻２内の充填コンクリート６へ伝達できれば、上記各実施の形態に示した以外のいかなる形式のずれ止め具を採用してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の鋼製橋脚と杭の定着方法及び装置の実施の一形態を示す切断端面の概略正面図である。 図１のＡ−Ａ方向矢視図である。 本発明の実施の他の形態を示す切断端面の概略正面図である。 本発明の実施の更に他の形態を示す切断端面の概略正面図である。 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（イ）は鋼殻内に設けるずれ止め具をＴ型鋼とする場合を、（ロ）はずれ止め具をアングル材とする場合を、（ハ）はずれ止め具をチャネル材とする場合をそれぞれ示す切断端面の概略正面図である。 鋼製橋脚の一般的な構造を示す概要図である。

符号の説明

１ 鋼製橋脚
２ 鋼殻
３，３ａ 孔明き鋼板ジベル（ずれ止め具）
４ コンクリート杭
５ 主鉄筋
６ コンクリート
８，８ａ リブ
９ 貫通孔
１２ スタッドジベル（ずれ止め具）
１４ Ｔ型鋼（ずれ止め具）
１５ アングル材（ずれ止め具）
１６ チャネル材（ずれ止め具）

Claims (3)

1. 鋼製橋脚の下端部に、内壁面の所要個所にずれ止め具を設けてなる筒状の鋼殻を一体に取り付け、次いで、上記鋼製橋脚の下端部の鋼殻を、地盤に埋設したコンクリート杭の上側に配置して、該鋼殻の内側に上記コンクリート杭の主鉄筋を収納させ、しかる後、上記鋼殻内にコンクリートを充填することを特徴とする鋼製橋脚と杭の定着方法。
2. 鋼製橋脚の下端部に一体に設けた鋼殻と、該鋼殻の内壁面の所要個所に設けたずれ止め具と、上記鋼製橋脚の下端部の鋼殻を、地盤に埋設したコンクリート杭の上側に、該鋼殻の内側に上記コンクリート杭の主鉄筋を収納させるように配置した状態で上記鋼殻内に充填するコンクリートとを備えてなる構成を有することを特徴とする鋼製橋脚と杭の定着装置。
3. ずれ止め具を、鋼殻の内壁面に設置されたリブに貫通孔を穿設して形成してなる孔明き鋼板ジベルとした請求項２記載の鋼製橋脚と杭の定着装置。

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