JP2008514833A

JP2008514833A - 中空プレストレストコンクリート（ＨＰＣ）ガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリート（ｓ−ＨＰＣ）ガーダー橋の施工方法

Info

Publication number: JP2008514833A
Application number: JP2007533404A
Authority: JP
Inventors: マン−ヨプハン
Original assignee: ハンマンヨプ
Priority date: 2004-09-25
Filing date: 2005-09-24
Publication date: 2008-05-08
Also published as: EP1802813A1; US7827642B2; EP1802813A4; US20080060146A1; WO2006033565A1

Abstract

本発明は、多孔性プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス多孔性プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法に関し、ガーダーの重量を減らすためにガーダーの胴体部に少なくとも一つの孔を形成してなることを特徴とする。これによって、ガーダーの重量を減らし径間を増大させることができ、ガーダーの設計を最適化することができ、ガーダーの端部に集中していた定着装置をガーダー全体に分散させることによって、ガーダーの端部の大きさを減らすことができ、ガーダーの端部を中間部と同じになるように形成することからモールドの製造も簡単になり、ガーダーの重量及び製作費用を低減することができ、ガーダーの製造、運搬、据置など工事の容易性を大きく改善することができる。また、多孔性ガーダーにスプライス工法を取り入れる場合には、スプライス部の引張耐荷力を増加させ、スプライスガーダーの耐荷力を一体型ガーターの耐荷力以上の水準に増大させ、鋼線の定着装置が露出しているので、施工に応じた多段階の緊張が可能であり、追加的に未緊張鋼線を使用する場合には、施工後の追加緊張による補強機能を有し、ガーダーの胴体部に形成される孔により、横方向の荷重に対する抵抗性を向上させることができ、橋梁の向かい側を見ることができることから、外観が綺麗になり、橋梁の下を通過する歩行人や車両の運転者が感じる重圧感を解消することができ、橋梁建設に対する地域住民の不満を大きく減らすことができるという効果がある。

Description

本発明は、中空プレストレストコンクリートガーダー（Hollow prestressed concrete girder）及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋（Spliced hollow prestressed concrete girder bridge）の施工方法に関し、より詳細には、ガーダーの径間を大幅に増大させることができる中空プレストレストコンクリート（HPC）ガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリート（s-HPC）ガーダー橋の施工方法に関する。

一般的に、断面がＩ形状であるＩ型（I-type）プレストレストコンクリートガーダー橋は、最も安価な橋梁形態であって、世界的に最も広く使用されている橋梁の一つである。

しかしながら、Ｉ型ガーダー橋の場合、ガーダーの長さが４０〜５０ｍを超過すると、ガーダーの長さと重量が増大し、ガーダーの作製、運搬、据置などの全工程が非常に困難である。このため、コンクリートボックス型のガーダーの場合には、最初から２〜３ｍ程度の短い多数のスプライス部材を連結する方法を用いて橋梁を建設する。

また、従来のＩ型ガーダー橋の場合には、鋼線がガーダーの端部にのみ集中して取り付けられ、ガーダーの中間部分で大きくなるモーメント分布特性に応じて鋼線を取り付けることができず、鋼線量とガーダーの断面の大きさが全体的に増加し、さらに、ガーダーの端部の大きさも広くしなければならず、ガーダーの重量が重く、かつ、モールドの製造が難しいという問題点がある。

従来は、長径間のＩ型ガーダー橋の建設を効率よく行うために、ガーダーを複数個のスプライスに分けて作製した後、スプライスされたガーダーを工事現場に運んで互いに連結する方式が主に使用された。なお、コンクリートボックスガーダー橋の場合には、径間あたり１５個以上のスプライスを使用する工法が広く使用されている。

しかし、Ｉ型ガーダーの場合には、スプライスガーダーを用いて施工する例は非常に稀であり、主に小規模の橋梁や建設の難しい山間工事で採用されて例はある。

特に、このようなスプライスガーダー橋の場合、荷重が作用すると、スプライス部から破壊され始めるので、スプライスガーダー橋の耐荷力は、一体型のガーダー橋に比べて約２０〜３０％程度低下し、このため、スプライスガーダー橋は、一体型のガーダー橋に比べてその分非効率的な構造的特性を有すると言える。

また、従来の多段階のプレストレストガーダー橋は、緊張のための鋼線の定着装置がガーダー端部の側面にのみ設置されるなど、定着装置の設置位置に制限があり、ガーダー全体から見て力学的かつ効率的な鋼線の配置が難しいという問題点がある。

さらに、従来のガーダー橋は、胴体部が塞がった構造を有しており、重量が増大することはもちろん、ガーダーの横方向に作用する風や流水などの荷重に対して脆弱であるという問題点がある。また、ガーダーの胴体部が塞がっているので、外観上窮屈な感じを与えるとともに、カーダー橋の設置に対する地域住民の工事への不満が増加するという問題点もある。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、Ｉ型ガーダーの胴体部に孔を形成することによって、ガーダーの重量を減らし、定着装置を設置することができるようにすることで、鋼線の配置を効率的に行い、ガーダーの最大径間を増大させることができ、ガーダーの重量を減らすとともに、ガーダー橋の建設費用を節減し、ガーダーの運搬、据置などの様々な施工条件を大きく改善できる中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を提供することにある。

また、本発明は、スプライスガーダーのスプライス部の下端に局部的に鋼線や鋼棒などの引張補強材を適宜設けることによって、スプライスガーダーの下端の引張力の低下を防止する概念及び方法を考案し、スプライスされたガーダーの耐荷力を増大させ、一体型ガーダーの耐荷力と同じ水準に耐荷力を増加させることができる中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を提供することにその目的がある。

また、本発明は、鋼線の定着装置を胴体部の孔に設置することが可能で、ガーダーの任意の位置に鋼線を固定できることから、単純橋及び連続橋において、力学的に最も効率的な鋼線の配置が可能になり、鋼線の定着装置が露出することによって多段階の緊張のメリットを容易に発揮し、長径間ガーダーを作製することができ、ガーダーの位置や大きさ、及び制限条件などに応じた張力の調節が容易であり、複数個の定着装置の露出が可能なため、建設時の効率的な張力管理が可能であり、施工後に追加緊張による補強機能を有する中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を提供することにその目的がある。

また、本発明は、ガーダーの胴体部の孔を通じて風及び流水の移動を可能にして横荷重が軽減することによって、ガーダーの横荷重の抵抗性を向上させることができる中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を提供することにその目的がある。

また、本発明は、ガーダーの胴体部の孔を通じて視野の確保を可能にし、従来のガーダー橋の閉鎖的な形態による窮屈感や重苦しさを解消することができ、外観を美麗にすることによって、橋梁建設に対する地域住民の不満を大きく減らすことができる中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を提供することにその目的がある。

また、本発明は、孔に鋼線の定着装置を取り付けることによって、ガーダーに発生するモーメントの分布に応じて鋼線を分散して定着することで、ガーダーに使用される鋼線量を最小に抑え、ガーダーの断面の大きさを減少させることができ、ガーダーの断面の大きさを中間部と同じように形成してガーダーの重量を減らし、モールドを単純化することができる中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を提供することにその目的がある。

本発明は、Ｉ型プレストレストコンクリートガーダー橋（I-type prestressed concrete girder bridge）用の中空プレストレストコンクリートガーダー（Hollow prestressed concrete girder）であって、Ｉ型プレストレストコンクリートガーダーの胴体部に少なくとも一つ以上の孔を形成してなることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記孔は、ガーダー作製時に予め孔を形成するために孔の空間を有するモールドを用いたり、もしくはコンクリートを流し込む前に取り付け、後で外すことができるプラスチック、鋼材、あるいは発泡スチロール材などの成形部材をモールド内に予め設置して孔を形成することが好ましい。

また、本発明によれば、前記ガーダーは、複数個のスプライスガーダーにスプライスされ、各スプライスガーダー同士を連結するスプライス部の下端に引張力を補強するため、溶接やカップリングや定着装置などによって連結される鉄筋や鋼棒または鋼線などの連結部材を用いてスプライス部を補強連結することが好ましい。

また、本発明によれば、ガーダーの緊張用鋼線の定着装置は、前記孔の内側に設置することが好ましい。

一方、前記目的を達成するためになされた本発明によるスプライス多孔性プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法は、ガーダーの重量を減らすために、ガーダーの胴体部に複数個の孔を形成してなるスプライス多孔性プレストレストコンクリートガーダー橋の施工において、工場で生産される複数個のスプライスガーダーを工事現場に運搬する段階と、運搬されたスプライスガーダーを現場で組み立て、前記スプライスガーダーを横切る長い鋼線を１次緊張させた後、各スプライスガーダー同士を連結するスプライス部に溶接やカップリングや定着装置などによって連結される鉄筋や鋼棒または鋼線などを用いてスプライス補強材をさらに設置する段階と、１次緊張させた前記スプライスガーダーを橋脚に据置する段階と、連続橋の場合には、据置されたスプライスガーダーを連結する短い連続鋼線を設置する段階と、据置されたスプライスガーダーの上部にスラブを設置する段階と、前記スラブの硬化後に、前記未緊張状態または緊張状態の連続鋼線を２次緊張させる段階と、橋梁の施工後に亀裂及び過度な撓みが発生する場合、前記未緊張の鋼線をさらに緊張させる段階とを含むことを特徴とする。

本発明の中空プレストレストコンクリートガーダー橋及びその施工方法によれば、ガーダー橋の可能な径間を大きく延長させることができ、ガーダーの製造費用を節減でき、ガーダーの重量を減らして作製、運搬、据置など施工条件の全般を大幅に改善することができ、スプライスの耐荷力の低下を防止して一体型ガーダーの耐荷力と同じ水準に耐荷力を増加させ、モーメントの分布に応じた適宜の緊張力の導入が容易である。また、建設時には、多段階の緊張を用いた効率的な張力管理が可能であり、施工後には、追加緊張による自体補強機能を有し、ガーダーの胴体の孔の成形が容易であり、ガーダーの横荷重の抵抗性を向上させることができ、運転者の重圧感を解消し、ガーダーの外観を美麗にし、地域住民の橋梁に対する不満を大きく減らすことができるという効果がある。

以下、本発明の好適な実施形態に係る中空プレストレストコンクリートガーダー及びスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法について図面を参照しながら説明する。

まず、図１に示すように、本発明の好適な一実施形態に係る中空プレストレストコンクリートガーダーは、Ｉ型ガーダー１の重量を減らすためにガーダー１の胴体部に複数個の孔２を形成してなるものであって、このような前記孔２は、図７及び図１５に示すように、円形や楕円形であってもよく、図８及び図１４に示すように、四角形であってもよく、図９及び図１６に示すように、三角形であってもよい。また、その他にも多角形など様々な形状に形成してもよい。

すなわち、前記孔２は、ガーダー１のＩ型ガーダーの重量を前記孔２が占める体積に相応する重量分だけ減らすことができ、図示するような形状の孔２の他にも、例えば、円形や多角形などの孔が混在するように形成するなど、多様な形状に形成可能である。なお、このような前記孔２は、耐荷力を最大に増加させることができる最適間隔と最適形状及び最適方向に配置することが好ましい。

また、図３、図４及び図５に示すように、Ｉ型ガーダー１を横切る緊張用の長い鋼線１１をかけて設置することも可能である。

一方、図３、図４及び図５に示すように、前記孔２の内側には、定着装置７を設置することが容易であり、前記長い鋼線１１の他にも、前記定着装置７で固定する多様な経路の連続鋼線１２を設置してもよい。

また、図５に示すように、前記鋼線は、必ずガーダーの胴体部にのみ設置されるのでなく、上部または下部のフランジに設置してもよい。従って、ガーダーの緊張用連続鋼線１２の配置をモーメントの分布に応じてガーダーの中央部を中心に短い連続鋼線１２を左右に分散定着させることによって、ガーダーの端部の大きさをガーダーの中央部と同じになるように作製することができるので、ガーダーに使用される鋼線量を最小化し、ガーダーの断面の大きさを減らすことができ、ガーダー端部の断面の大きさを中間部と同一に形成することによって、ガーダーの重量を減らし、モールドを単純化することができる。

しかし、ここで前記長い鋼線１１が必ず必要ではなく、前記連続鋼線１２のみで緊張させることも可能である。

一方、図示していないが、前記孔２は、ガーダー１の作製時に予め孔を形成するために、孔の空間を有するモールドを用いるか、もしくはコンクリートを流し込む前に取り付け、後で外すことができるプラスチックや鋼材または発泡スチロール材などの成形部材を用いるなど、様々な方法により形成することができる。

これにより、前記孔２が占める空間だけのコンクリートの重量が減少すると同時に、力学的に孔を除いた他のコンクリートが剪断力を支えることができる支持構造を形成するので、重量は減少し、耐荷力は維持されるという効果が得られる。

さらに、胴体部の孔２を通じて風や流水の移動が可能で、横方向の荷重が軽減され、ガーダー１の横方向の荷重に対する抵抗性を向上させることができ、胴体部の孔２を通じた視野の確保が可能であり、橋梁の外観を綺麗にし、歩行者や車両の運転者の視覚的な重圧感を解消することができ、橋梁の建設に対する地域住民の不満を大きく減らすことができるという効果がある。

また、図６に示すように、本発明の好適な実施形態による中空プレストレストコンクリートガーダーは、複数個のスプライスガーダー３にスプライスされることも可能である。

即ち、このようなスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーは、図１０及び図１１に示すように、各スプライスガーダー３同士を連結するスプライス部４にガーダー１下端の引張力を補強するために、溶接やカップリングや定着装置７などで連結される鉄筋や鋼棒５または鋼線６などの連結部材を用いて互いに連結することによって一段と径間を増加させることができるとともに、前記スプライスガーダー３の現場での組み立てが可能で、ガーダーの運搬、据置など、施工条件の全般を大幅に改善することができる。

また、前記連結部材は、図１２に示すように、ガーダー１の下部を横切る鋼棒５や埋め込まれる鉄筋などを設置し、これらを互いに溶接したり、カップリングで連結してスプライス部の耐荷力を増加させることも可能である。さらに、図１３に示すように、ガーダー１の下部を横切る鋼線６を設置した後、前記鋼線６の定着装置７を前記孔２の内側に設置することによって、複数個の定着装置７の露出が可能であり、建設時に多段階の緊張を用いた効率的な張力の管理が可能であり、施工後には、追加緊張による補強機能を保有できるようになる。

また、図１０及び図１１には、前記鋼棒５と鋼線６、及び定着装置７などを配置する方法の一実施形態が示されており、ガーダーの端部及びガーダーの孔部に設けられた定着装置７が示され、鋼線がガーダーの内部にどのように配置されるかに関する実施形態が示されている。さらに、連続橋のような場合には、ガーダーの上部に鋼線を定着することができることを示している。図１１には、スプライス部の補強鋼棒と鋼線の配置は、胴体部でないフランジ部分であってもよいことが示されている。

従って、このような本発明の中空プレストレストコンクリートガーダー橋において、ガーダーの重量が大きく減少して７０ｍ以上の長径間のＩ型ガーダー橋の建設が可能となり、また、スプライス部４の耐荷力を増大させることができる方法が提示されることによって、長径間のガーダーの工場生産が可能であるという利点がある。

一方、図１４乃至図１６に示すように、前記スプライスガーダー３におけるガーダーの胴体部の重量を減らすために孔を複数個形成する代わりに、前記スプライスガーダー３のスプライス部４の周辺に最小１組の孔だけを形成してスプライス部のみを補強する方法も可能である。

次に、このような本発明の中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法は、図１７に示すように、工場で生産された複数個のスプライスガーダーを現場に運搬し（ステップＳ１）、運搬されたスプライスガーダーを現場で組み立て、ガーダー全体に設置された鋼線を１次緊張させ、各スプライスガーダー同士を連結するスプライス部に溶接やカップリングや定着装置などで連結される鋼棒や鋼線などによってスプライス部材の連結部を補強した後（ステップＳ２）、１次緊張して組み立てられたガーダーを橋脚に設置し（ステップＳ３）、連続橋の場合には、設置されたスプライスガーダーを連結する連続鋼線を設置し（ステップＳ４）、設置されたスプライスガーダーの上部にスラブを設置し（ステップＳ５）、前記スラブの硬化後、前記未緊張状態の鋼線を２次緊張させたり、前記連続鋼線を緊張させ（ステップＳ６）、橋梁施工後に亀裂及び過度な撓みが発生する場合には、鋼線をさらに緊張させて補強する（ステップ７）段階を含んで行われる。

従って、複数個の定着装置の露出が可能であり、建設時に多段階の緊張による効率的な張力の管理が可能であり、施工後に橋梁が損傷する場合には、鋼線をさらに緊張させるといった自体の補強機能を有する。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。多様な孔の形状と個数の変動が可能であり、スプライス部の引張補強方法においても鋼線及び鋼棒、またはその他の多様なその種の補強方法があるので、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。よって、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の好適な一実施形態に係る中空プレストレストコンクリートガーダーを示す正面図。図１の平面図。連続橋として施工する場合、本発明の好適な実施形態に係る中空プレストレストコンクリートガーダー及び定着装置と鋼線の配置の一例を示す正面図。単純橋として施工する場合、本発明の好適な実施形態に係る中空プレストレストコンクリートガーダー及び定着装置と鋼線の配置の一例を示す正面図。図３及び図４の平面図。本発明の好適な実施形態に係るスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーを示す正面図。図６のスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーのそれぞれのスプライスガーダーの孔の多様な実施形態を示す正面図。図６のスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーのそれぞれのスプライスガーダーの孔の多様な実施形態を示す正面図。図６のスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーのそれぞれのスプライスガーダーの孔の多様な実施形態を示す正面図。本発明の好適な実施形態に係るスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーに定着装置及び連続鋼線が設けられた状態を示す正面図。図１０の平面図。図６のスプライス部の連結補強部材が鉄筋または鋼棒である場合を示す部分拡大図。図６のプライス部の連結補強部材が鋼線である場合を示す部分拡大図。本発明の好適な実施形態に係るスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーのそれぞれのスプライスガーダーの最小の孔（少なくとも２つ以上）でスプライス部を連結する実施形態を示す正面図。本発明の好適な実施形態に係るスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーのそれぞれのスプライスガーダーの最小の孔（少なくとも２つ以上）でスプライス部を連結する実施形態を示す正面図。本発明の好適な実施形態に係るスプライス中空プレストレストコンクリートガーダーのそれぞれのスプライスガーダーの最小の孔（少なくとも２つ以上）でスプライス部を連結する実施形態を示す正面図。本発明のスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法を示すフローチャート。

Claims

Ｉ型プレストレストコンクリートガーダー橋用の中空プレストレストコンクリートガーダーであって、
Ｉ型プレストレストコンクリートガーダーの胴体部に少なくとも一つの孔を形成してなることを特徴とするＩ型プレストレストコンクリートガーダー橋用の中空プレストレストコンクリートガーダー。
前記孔は、円形、三角形、四角形、楕円形、多角形、及びこれらの組み合わせのいずれか一つの形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の中空プレストレストコンクリートガーダー。
前記孔は、ガーダーの製造時に、予め孔を形成するために孔の空間を有するモールドを用いたり、もしくはコンクリートを流し込む前に取り付け、後で外すことができるプラスチック、鋼材、あるいは発泡スチロール材などの成形部材をモールド内に予め設置して孔を形成することを特徴とする請求項１に記載の中空プレストレストコンクリートガーダー。
前記ガーダーは、複数個のスプライスガーダーにスプライスされ、各スプライスガーダー同士を連結するスプライス部の下端に引張力を補強するため、溶接やカップリングや定着装置などによって連結される鉄筋や鋼棒または鋼線などの連結部材を用いてスプライス部を補強連結することを特徴とする請求項１に記載の中空プレストレストコンクリートガーダー。
ガーダーの緊張用鋼線の定着装置は、前記孔の内側に設置されることを特徴とする請求項１に記載の中空プレストレストコンクリートガーダー。
ガーダーの緊張用鋼線の配置をモーメントの分布に応じてガーダーの中央部を中心に短い連続鋼線を左右に分散定着させることによって、ガーダー端部の大きさをガーダー中央部と同じになるように製造することを特徴とする請求項１に記載の中空プレストレストコンクリートガーダー。
ガーダーの重量を減らすために、ガーダーの胴体部に複数個の孔を形成してなるスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工において、
工場で生産される複数個のスプライスガーダーを工事現場に運搬する段階と、
運搬されたスプライスガーダーを現場で組み立て、前記スプライスガーダーを横切る長い鋼線を１次緊張させた後、各スプライスガーダー同士を連結するスプライス部に溶接やカップリングや定着装置などによって連結される鉄筋や鋼棒または鋼線などを用いてスプライス補強材をさらに設ける段階と、
１次緊張させた前記スプライスガーダーを橋脚に据置する段階と、
連続橋の場合には、据置されたスプライスガーダーを連結する連続鋼線を設ける段階と、
据置されたスプライスガーダーの上部にスラブを設置する段階と、
前記スラブの硬化後に、前記未緊張状態または緊張状態の連続鋼線を２次緊張させる段階と、
橋梁の施工後に亀裂及び過度な撓みが発生する場合、前記連続鋼線をさらに緊張させる段階とを含むことを特徴とするスプライス中空プレストレストコンクリートガーダー橋の施工方法。