JP2009007752A - 応急橋梁およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 きわめて軽量であるために短時間で簡単に架橋することができ、しかも、未施工の段階では占有体積を縮小して極めてコンパクトな保管を可能にする応急橋梁を提供する。
【解決手段】 応急橋梁１は、つぎの各部材を主要部として構成する。すなわち、両岸間に及ぶ長さを有し圧縮空気を封入されて膨らむ空気チューブ２と、空気チューブ２の下面および上面にそれぞれ接合されるタイプレート３・４と、ボルト５ｂにて長さ方向に接合されることにより組み立てられ、空気チューブ２の上部に設置される床組５付きの床版６と、床組５と下面のタイプレート３とに対して立体スペーストラス形状に連結されるテンションロッド７と――を主要部とする。
【選択図】 図１

Description

請求項に係る発明は、災害によって橋が使用不能になった場合や、各種工事にともなって仮設の橋が必要になった場合等に使用する応急橋梁とその施工方法とに関するものである。

地震などの災害によって落橋が発生した場合、緊急に架設できる代替的な橋梁が求められる。また、土木工事や道路工事等の際には、工事期間中の交通路確保のために仮設の橋梁が必要になることが少なくない。

このような目的で架設される応急橋梁は、従来、鋼材や木材で構成されており、重量が大きいために施工機材も大がかりになり、短時間で簡単に架橋することは難しかった。短時間で架橋することができないとなると、災害復旧に支障を生じたり工事期間が長びいたりする不都合が生じかねない。

下記の特許文献１には、そのような点を考慮して軽量に構成し、運搬・架設等を容易にした応急橋梁が記載されている。また、非特許文献１および２には、構造物を軽量化する有効な手段として空気膜構造が示されている。
特開２００３−５５９０６号公報 建築雑誌、日本建築学会（1986年5月号）「大空間建築の構造と工法」（川口衛著） 雑誌ＪＳＳＣ（No.61、2006年7月号）「新技術の可能性を予見した日本万国博覧会お祭り広場大屋根」（川口衛著）

特許文献１に記載されているのは図３のような応急橋梁２１で、木材、樹脂、複合材、軽量金属、またはそれらを組み合わせた集合構体からなる概略六面体のブロック２２を直列的に配置するものである。木材等の材料にてなるブロック２２は、鋼材によるものに比べると軽量であるとはいえ、大型の起重機等を使用しないと運搬・組立が困難である。また、架橋の必要性がないとき、ブロックを直列にしないようにして保管し施工に備えることができるものの、各ブロックの占有体積を小さくすることはできないので、保管スペースが小さくてすむわけではない。

一方、非特許文献１・２に記載された空気膜構造は、適切に構成すれば構造物を大幅に軽量化することが可能であり、内部に空気を入れないときはコンパクトな状態で保管することが可能である。しかし、人や車両等が通行することを前提とする橋梁に対して空気膜構造を採用した例は、非特許文献１・２を含めてまだ見あたらない。

請求項に係る発明は、きわめて軽量であるために短時間で簡単に架橋することができ、しかも未施工の段階では占有体積を縮小して極めてコンパクトな保管を可能にする応急橋梁等を提供するものである。

請求項に係る発明の応急橋梁は、
・ 両岸間に及ぶ長さを有し、圧縮空気を封入されて膨らむ空気チューブと、
・ 上記空気チューブの上面および下面にそれぞれ接合されるタイプレートと、
・ ボルトにて長さ方向に接合されることにより組み立てられ、上記空気チューブの上部に設置される床組付きの床版と、
・ 上記の床組と上記下面のタイプレートとに対して立体スペーストラス形状（すなわち三次元にトラスを形成する形態）に連結されるテンションロッドと――によって構成されることを特徴とする。

この応急橋梁では、上部に床組付きの床版が配置され、その下に、上下各面にタイプレートが接合された空気チューブが設けられ、その上部にある床組と下部にある下面のタイプレートとの間が、テンションロッドによって立体スペーストラス形状に連結される。車両が通過すること等により作用する荷重に対しては、上下に間隔をおいて配置されている床組付き床版と下面のタイプレートとがそれぞれ圧縮力・引張力を発揮することによって曲げに抗するとともに、テンションロッドが剪断耐荷力を発揮し、もって橋梁としての機能をなす。通過する車両等の許容重量を増す場合には、それに応じて空気チューブのサイズ（とくに上下寸法）を拡大し、タイプレートやテンションロッド、床組等の強度を上げることにより対応するとよい。
空気チューブは、圧縮空気を封入することにより膨らませて使用するが、空気を入れないときはコンパクトであって折り畳むことも可能である。発明の橋梁は、そのような空気チューブと、それに接合される平板状のタイプレートと、ボルトによって接合される前は複数の短いセグメントにすぎない床組付き床版と、さらには複数の棒状のテンションロッドといった、いずれも体積および重量の小さい部品のみによって構成される。そのため、未施工の段階では極めてコンパクトな状態で保管等することができ、施工する際には、大がかりな施工機材が不要であり、簡単な工事で短時間内に架橋することが可能である。

上記したテンションロッドのそれぞれが、ターンバックル等の長さ調節手段を有するようにすればさらに好ましい。
そうすれば、膨らんだときの空気チューブの寸法に合わせてテンションロッドの長さを調節することができ、各テンションロッドに作用する張力を適切かつ均等にすることができるからである。

また、剛性部材を含むキャップが上記空気チューブの両端部に被せられ、そのキャップが両岸に対する支点とされることとするのが適している。図１（ｂ）における符号２Ａは、そのように設けたキャップである。
橋梁の両端部では、テンションロッドの配置が中ほどの部分と一致しないため、中ほどの部分と同等の耐荷力を期待することはできない。そこで、上記のように剛性部材を含んでいて十分な剛性を有するキャップを空気チューブの両端部に被せ、もって両端部の強度・剛性を補うのである。このようにすれば、支点部分において、荷重が集中して作用するにもかかわらず変位がとくに大きくなることが避けられる。

上記空気チューブの上面に接合されるタイプレートと上記の床組とは、長手方向への相互間のずれ止めをなすように形成され配置されていると、さらに好ましい。たとえば図２（ｂ）のように、床組５への固定部材をタイプレート４の凸部に係合させるとよい。
上面側のタイプレートと床組との間がこうしてずれないようになっていると、両者間の長さ方向への相対変位が抑制され、橋梁の剛性が向上するからである。

また、床組の下部に設けられた凹部内に、上記空気チューブの上部（およびそれに接合された上面のタイプレート）がはめ入れられることとする（図１（ａ）参照）のも好ましい。
その場合、床組と空気チューブとの間が橋梁の幅方向にずれることがなく、しかも、その方向へのずれ止めをなすための専用部材を設ける必要もなくなる。なお、床組の凹部内に空気チューブの上部をはめ入れない場合には、空気チューブの位置が幅方向へずれないようにするためのストッパを床組の下部に設ける（図２（ａ）参照）とよい。

上記空気チューブがフィルムシート（たとえばポリエステル製のもの）を袋状にされたものであり、上記のタイプレート、床組、床版およびテンションロッドが、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、アルミ合金、マグネシウム合金などの軽量高強度材にて形成されたものであるなら、さらに有利である。
フィルムシートを袋状にした空気チューブは軽量に構成することができる。また、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ、アルミ合金、マグネシウム合金などの軽量高強度材にて形成されたタイプレート、床組、床版、テンションロッドも、一般鋼材でできたものよりも相当に軽量に構成できる。したがって、上記のようにされた応急橋梁はとくに軽量化をはかることが可能であり、簡単な工事で短時間内に組み立てることがさらに容易になる。

請求項に係る応急橋梁の施工方法は、上記した応急橋梁について、
i) 上記空気チューブの上面および下面にタイプレートを接合し、圧縮空気を封入することによってその空気チューブを膨らませ、
ii) 床組付きの床版を空気チューブの上部に置くとともに、上記のボルトによって床組付きの床版を長さ方向に接合し、
iii) 床組とタイプレートとに対してテンションロッドを連結する
ことを特徴とする。
こうした方法により、上述した好ましい応急橋梁を適切に施工することができる。先に空気チューブを膨らませれば、その上部に床組付き床版（未接合のもの）を置いて順次接合していくことができ、その後にテンションロッドを連結するだけで、円滑に橋梁を構成できるからである。圧縮空気を入れる前の空気チューブに対して上下各面にタイプレートを接合するので、空気チューブの長さが当初より正確に規定される、という点でも好ましい。

請求項に係る応急橋梁は、空気チューブをはさんで配置されたタイプレートと床組付きの床版、およびそれらをつなぐテンションロッド等が相互に強度を発揮することにより、橋梁としての機械的機能をはたす。体積および重量の小さい部品のみにより構成されているため、コンパクトな状態で保管することができ、また簡単な工事で短時間内に組み立てることが可能である。
また、請求項に係る応急橋梁の施工方法によれば、そのような好ましい応急橋梁を簡単かつ円滑に施工することができる。

発明の実施に関する第一の形態を図１に示す。図１（ａ）は応急橋梁１の横断面図であり、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ部詳細図である。

応急橋梁１は、以下に示す各部材を主要部として構成するものである。すなわち、
空気チューブ２： 内部に圧縮空気を封入すべく、厚さが０．１〜１．０ｍｍ程度のポリエステル製フィルムシートにより袋状に形成したもので、図のように２本を平行に配置する。圧縮空気を入れて膨らませたとき、図１（ａ）のような縦に長い横断面を有するとともに、同（ｂ）のとおり両岸に及ぶ数ｍ〜数十ｍの長さを有する直方体形状の中空体となる。空気を排出すると小さくなり、コンパクトに折りたたむことも可能である。なお、空気チューブ２の両端部には、図１（ｂ）のように金属製のキャップ２Ａを被せ、空気チューブ２に対して接着剤で固定することとしている。

タイプレート３・４： 空気チューブ２の下面と上面とにそれぞれ接着剤で接合する板状部材であって、空気チューブ２とほぼ等しい長さを有する。機械的強度の高い軽量材で形成するのが好ましく、この例ではＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）製のものを使用する。下側のタイプレート３の両側縁部には、後述するテンションロッド７を連結するためのジョイント部材３ａを、間隔をおいて複数取り付けている。

床組５および床版６： プレキャストタイプのものとし、床版６は床組５の上部に一体的に施工する。高強度の軽量材で形成するのが好ましいため、この例では床組５にアルミ合金を使用している。床組５付きの床版６は、橋梁１の幅員に相当する幅（約１０ｍ）を有しながらもそれぞれの長さ（２〜３ｍ）が短いセグメントユニットを、複数結合することにより構成する。図１（ｃ）に示すとおり、隣接するセグメントユニットのフランジ部５ａを重ねたうえ接合用のボルト・ナット５ｂを使用して、橋梁１の長さにまで順次結合させるわけである。なお、床組５の下部には、空気チューブ２の上部をはめ入れることのできる凹部５ｃの２条を平行に設け、また、後述するテンションロッド７を連結するためのジョイント部材５ｄを、間隔をおいて複数箇所に取り付けている。そのほか、床版６の上部両側には、給水安定型のＦＲＰ壁高欄６ａを設けてもいる。

テンションロッド７： 上記した下側のタイプレート３に接合したジョイント部材３ａと、床組５の下面に設けたジョイント部材５ｄとの間を連結するロッドである。テンションとともに圧縮力にも抗し得ることが望ましく、また高強度・軽量であることが好ましいため、この例ではアルミ合金により形成している。各テンションロッド７は中ほどにターンバックル（図示省略）を設けるので、個々に長さを調節することが可能である。ジョイント部材３ａ・５ｄは、図１（ａ）・（ｂ）のように三次元に（橋梁１の幅方向や厚さ方向に沿った一平面内には収まらないように）配置しているので、連結したテンションロッド７は、床組５と下側のタイプレート３との間で立体スペーストラスを形成する。

以上のような構成を有する応急橋梁１は、最大規模で２５トン程度のダンプトラックの通行を可能にするが、下記のような手順により、たとえば４トン規模のユニック車（トラック搭載型の移動式クレーン）を１台使用するだけで架橋することが可能である。

i) 圧縮空気によって２本の空気チューブ２を膨らませたうえ、両岸の支持点間に架け渡す。各空気チューブ２に対しては、事前にその上面および下面に接着剤によってそれぞれタイプレート３・４を接合し、そのうえで電動エアポンプ等により圧縮空気を送り込むとよい。そうすると空気チューブ２は、当初より、タイプレート３・４によって規定される所定の長さのものとなる。内部の空気の圧力は、大気圧よりも１０ｋＮ／ｍ^２（約１００ｍｂａｒ）程度高くなるようにする。膨らませた空気チューブ２の両端部には上述のようにキャップを被せて固定し、図１（ｂ）のようにそれを両岸に対する支点とする。

ii) 両岸に架け渡した２本の空気チューブ２の上に床組５付きの床版６（未接合のセグメントユニット）を置き、隣接するものとの間を順次、図１（ｃ）のようにボルト・ナット５ｂによって接合する。なお、空気チューブ２は、圧縮空気が封入されるとともにタイプレート３・４が接合されているために、床組５付きの床版６を載せてもほとんどたわまない。

iii) 床組５と下側のタイプレート３との間にテンションロッド７を連結する。床組５のジョイント部材５ｄとタイプレート３のジョイント部材３ａとに対してテンションロッド７の両端部を連結するとともに、ターンバックル（図示省略）を操作して長さ調節をし、各テンションロッド７に適当な張力が生じるようにする。こうしてトラス形状に配置したテンションロッド７と床組５、タイプレート３との作用で、橋梁１には、必要な剪断耐荷力が備わることになる。

発明の実施に関する他の形態を図２に示す。図２（ａ）は応急橋梁１１の横断面図であり、同（ｂ）は、同（ａ）におけるｂ−ｂ矢視図である。図１の例と共通する部分については、同一の符号を付けて説明を省略する。

図２に示す応急橋梁１１は、図１の応急橋梁１と同様、空気チューブ２とタイプレート３・４、床組５付きの床版６、テンションロッド７等によって構成するが、図１のものとは下記の点で相違する。すなわち、

a) 図１の応急橋梁１では、床組５の下部に空気チューブ２の上部をはめ入れる凹部５ｃがあったが、この応急橋梁１１にはそれがない。凹部５ｃがない場合には、床組５の機械的強度が多少高くなるという利点があるものの、空気チューブ２が幅方法にずれる可能性がある。そのため、この応急橋梁１１では、図２（ａ）のように床組５の底面に、空気チューブ２の幅に合わせた間隔をおいてストッパ５ｅを取り付けている。

b) 空気チューブ２の上面に接合したタイプレート４と上記の床組５との間は、長さ方向へも相対的なずれの生じることがないようにしている。具体的には、図２（ｂ）のように、タイプレート４の複数箇所に側方へ突出させた凸部４ａを形成し、それらを、床組５に固定した上記ストッパ５ｅの一部に接触させる。両者の接触によって、タイプレート４と床組５とが長さ方向には相対変位を起こしがたくなり、したがって橋梁１１の剛性が向上することとなる。

発明について第一の実施形態を示すもので、図１（ａ）は応急橋梁１の横断面図であり、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ部詳細図である。 発明について第二の実施形態を示すもので、図２（ａ）は応急橋梁１１の横断面図であり、同（ｂ）は同（ａ）におけるｂ−ｂ矢視図である。 従来の応急橋梁２１を示す側面図である。

符号の説明

１・１１ 応急橋梁
２ 空気チューブ
２Ａ キャップ
３・４ タイプレート
５ 床組
５ｂ ボルト・ナット
６ 床版

Claims (7)

1. 両岸間に及ぶ長さを有し、圧縮空気を封入されて膨らむ空気チューブと、
   上記空気チューブの上面および下面にそれぞれ接合されるタイプレートと、
   ボルトによって長さ方向に接合されることにより組み立てられて上記空気チューブの上部に設置される床組付きの床版と、
   上記の床組および上記下面のタイプレートに対して立体スペーストラス形状に連結されるテンションロッドとを含めて構成されることを特徴とする応急橋梁。
2. 各テンションロッドが、ターンバックル等の長さ調節手段を有することを特徴とする請求項１に記載の応急橋梁。
3. 剛性部材を含むキャップが上記空気チューブの両端部に被せられ、そのキャップが両岸に対する支点とされることを特徴とする請求項１または２に記載の応急橋梁。
4. 上記空気チューブの上面に接合されるタイプレートと上記の床組とが、長手方向への相互間のずれ止めをなすように形成され配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の応急橋梁。
5. 床組の下部に設けられた凹部内に上記空気チューブの上部がはめ入れられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の応急橋梁。
6. 上記空気チューブがフィルムシートを袋状にされたものであり、上記のタイプレート、床組、床版およびテンションロッドが、ＣＦＲＰ、ＧＦＲＰ、アルミ合金、マグネシウム合金などの軽量高強度材にて形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の応急橋梁。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載した応急橋梁の施工方法であって、
   i) 上記空気チューブの上面および下面にタイプレートを接合し、圧縮空気を封入することによってその空気チューブを膨らませ、
   ii) 床組付きの床版を空気チューブの上部に置くとともに、上記のボルトによって床組付きの床版を長さ方向に接合し、
   iii) 床組とタイプレートとに対してテンションロッドを連結する
   ことを特徴とする応急橋梁の施工方法。

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