JP2009041271A - 橋梁の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供する。
【解決手段】高強度繊維補強モルタルからなる２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート６０を打設し、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を橋軸方向に貫通するようにＰＣ連続鋼材４１を挿通し、このＰＣ連続鋼材４１を緊張定着し、設計荷重時に桁連続部上縁に引張応力が生じないようにプレストレスを付与して連続桁を形成する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、連続桁構造の橋梁の施工方法に関する。

従来、コンクリート桁橋はプレキャストコンクリート桁を支間に架設し単純桁構造とするのが力学的に明快で施工も容易であったため、数多くの橋梁が単純桁構造で建設されてきた。このような単純桁構造では１径間ごとに伸縮継手を必要とし、この伸縮継手が破損し易いという問題や、さらには走行性が悪いという問題や、地震時などに落橋のおそれがあるという問題等がある。このため、特に高速道路で車輌の高速走行時の走行性を高めることや、補修個所を減らして経済性を高めることや、耐震性を高めることなどの観点から、近年、連結桁構造の橋梁が増えてきている。

連続桁構造の橋梁としては、固定支保工や張出し施工による連続桁構造の橋梁や、単純桁として支間に架設した通常の桁高のプレキャストコンクリート桁の各対向する端部同士を場所打ちコンクリートを用いて橋軸方向にＲＣ構造またはＰＣ構造で連結してその連結部における作用荷重による負の曲げモーメントに対処した連続桁構造の橋梁が知られている。プレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁は、固定支保工や張出し施工による連続桁構造の橋梁に比して適用支間長が制限されるものの、施工時の支保工などの制約を受けにくいため、施工が比較的簡単で、工期が短いといった利点を有する（例えば、非特許文献１参照。）。

また、近年、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、橋梁の桁高を低くしなければならない場合があり、種々の低桁高橋梁が開発されている。例えば、プレストレストコンクリート構造の橋梁において、超高強度モルタルとＰＣ鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が３５超の低桁高の橋梁が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２７０３８２号公報 「ＰＣ道路橋計画マニュアル」、社団法人プレストレスト・コンクリート建設業協会、平成９年３月、ｐ．３８−４１

ここで、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いて連続桁構造の橋梁を施工する場合には、上記連結部における作用荷重による負の曲げモーメントが、通常の桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁に比して大きく作用することから、その連結部において連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量を増やす必要がある。ところが、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いて連続桁構造の橋梁を施工する場合、その連結部において連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルを低桁高の限られたスペースに配設する必要があるため、その施工が困難となる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の橋梁の施工方法は、桁高に対するスパンの比が２５以上の複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を連続化するに当たり、この複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を各支間に架設し、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリートを打設し、上記複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を橋軸方向に貫通するＰＣ連続ケーブルを緊張し、設計荷重時に桁連続部上縁に引張応力が生じないようにプレストレスを付与して連続桁を形成することを特徴とする。

本発明の橋梁の施工方法は、上記複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を橋軸方向に貫通するＰＣ連続ケーブルを緊張し、設計荷重時に桁連続部上縁に引張応力が生じないようにプレストレスを付与して連続桁を形成する施工方法である。従って、本発明の橋梁の施工方法によれば、緊張したＰＣ連続ケーブルによるプレストレスが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。

ここで、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁に高強度高じん性の超高強度モルタルを用いることが好ましい。

ここで、超高強度モルタルとは、例えば、水セメント比が約２５％以下の、シリカフュームをプレミックスした特殊ポルトランドセメントに、金属繊維や無機繊維や有機繊維などといった短繊維補強材を粒径５ｍｍ以下の細骨材と共に混入したセメント系超高強度材料である。このような超高強度モルタルは、１００ＭＰａ程度〜１８０ＭＰａ程度の圧縮強度、１５ＭＰａ程度〜２５ＭＰａ程度の曲げ強度、８ＭＰａ程度の引張強度を有するものであって、従来の、４０ＭＰａ程度〜６０ＭＰａ程度の圧縮強度、６．５ＭＰａ程度の曲げ強度、３．５ＭＰａ程度の引張強度を有する普通コンクリートに比して高強度で高じん性な材料である。

一般に、低桁高の橋梁では、作用荷重により桁上下縁に発生する応力度が、通常の桁高の橋梁に比して大きくなるため、より大きなプレストレスを導入する必要がある。そのため、本発明の橋梁の施工方法に、普通コンクリートからなるプレキャストプレストレストコンクリート桁を用いた場合には、プレストレス導入時の桁上下縁や、設計荷重時の桁上下縁の圧縮応力度が許容応力度を上回るおそれがある。これに対して、このような好ましい形態によれば、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁の材料である超高強度モルタル自体が大きな圧縮応力度に抵抗することとなるため、より一層の低桁高化が可能である。また、この超高強度モルタルは、粗骨材を使用しない材料であるため、流動性がよく、施工性に優れている。

また、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁の端部に鋼材を突設し、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端の上記鋼材同士を連結した後にコンクリートを打設することも好ましい形態である。

このような好ましい形態によれば、緊張したＰＣ連続ケーブルによるプレストレスに加えて上記鋼材も作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量をより一層減らすことができる。

また、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁が、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設けた複数のプレキャストセグメントを橋軸方向に接合してなるものであることも好ましい形態である。

プレキャストセグメントの継目部分においては、プレストレス導入時および設計荷重時に引張応力度の発生を許容しないのが一般的であり、プレキャストセグメント工法で架設される橋梁ではプレキャストセグメントの継目部分でＰＣケーブル量が決定される場合が多い。そこで、このようにプレキャストセグメントの継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設け、プレキャストセグメントの継目部分の上下縁に発生するプレストレスを大きくすることで、継目部分の接合面内に凹部が設けられていない場合よりも少ない本数のＰＣケーブルで継目部分をフルプレストレスにすることができる。

本発明の橋梁の施工方法によれば、緊張したＰＣ連続ケーブルによるプレストレスが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態によって施工された低桁高橋梁１の側面図であり、図２は、図１に示す低桁高橋梁１の支間中央付近の横断面図である。また、図３は、図１に示す低桁高橋梁１の支間中央付近の主桁横断面詳細図であり、図４は、図１に示す低桁高橋梁１の端部の主桁横断面詳細図である。

図１〜図４に示す低桁高橋梁１は、高強度繊維補強モルタルからなる２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を連続化してなる２径間連続の連続橋である。また、プレキャストプレストレストコンクリート桁２は、図１に示すように、３つのプレキャストセグメント２１，２２，２３を橋軸方向に接合してなるものである。また、プレキャストプレストレストコンクリート桁３も、図１に示すように、３つのプレキャストセグメント３１，３２，３３を橋軸方向に接合してなるものである。尚、図１には、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を連続化してなる連続桁の他に、橋台１１０と橋脚１２０も示されている。

ここで、この高強度繊維補強モルタルは、短繊維補強材である鋼繊維を、水セメント比が約２０％以下のシリカフュームセメント（三菱マテリアル株式会社製）に、粒径が約５ｍｍ以下の細骨材と共に混入したセメント系超高強度材料である。この高強度繊維補強モルタルは、例えば、圧縮強度が１５０ＭＰａ程度、曲げ強度が２０ＭＰａ程度、引張強度が８ＭＰａ程度であり、従来の、圧縮強度が４０ＭＰａ程度〜６０ＭＰａ程度、曲げ強度が６．５ＭＰａ程度、引張強度が３．５ＭＰａ程度の普通コンクリートに比して高強度で高じん性な材料である。従って、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の材料である高強度繊維補強モルタル自体が、プレストレス導入時の桁上下縁や、設計荷重時の桁上下縁の大きな圧縮応力度に抵抗することとなるため、より一層の低桁高化が可能である。また、この高強度繊維補強モルタルは、粗骨材を使用しない材料であるため、流動性がよく、施工性に優れている。尚、ここに示した高強度繊維補強モルタルは、本発明にいう超高強度モルタルの一設計例であって、本発明にいう超高強度モルタルはこれに限られるものではない。

また、この低桁高橋梁１について一例を挙げると、例えば、橋長が６２．８ｍ、支間長が３０．９ｍ、桁高が１．０ｍの、低桁高ＰＣ（プレストレストコンクリート）橋である。また、この低桁高橋梁１の総幅員は、例えば８．２ｍとなっており、図２に示すように、例えば６本の主桁１０が並列に並べられ、舗装２０によって道路面が被覆されている。隣接主桁１０間は、図示しない横締めＰＣ鋼材によって締めつけられている。

支間中央付近の主桁１０は、図３に示すように、上下フランジを持つＩ形断面のコンクリート桁であって、下フランジに４つのＰＣ鋼材挿通シース１１を内蔵している。また、引張力には、例えば外径１５．２ｍｍのＰＣ鋼より線（７本よりのストランド）を１９本束ねてなる“１９Ｓ１５．２”のＰＣ鋼材を使用している。

端部の主桁１０は、図４に示すように、ほぼ四角形の断面で、４つのＰＣ鋼材挿通シース１１それぞれは、ＰＣ鋼材定着具に定められた所定の縁端距離および所定の中心間隔を満足するように配置している。ここでは、例えば、縁端距離が２３５ｍｍ以上とされ、中心間隔が３７５ｍｍ以上とされている。

次に、本発明の橋梁の施工方法の第１実施形態である低桁高橋梁１の施工方法を説明する。

図５は、第１実施形態における第１の工程を示す説明図である。また、図６（ａ）は、図５に示すプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３におけるプレキャストセグメント継目部分を説明する説明図であり、図６（ｂ）は、従来のプレキャストセグメント継目部分を説明する説明図である。

まず、高強度繊維補強モルタルからなる３つのプレキャストセグメント２１，２２，２３を橋軸方向に接合してプレキャストプレストレストコンクリート桁２を地上で製作し、高強度繊維補強モルタルからなる３つのプレキャストセグメント３１，３２，３３を橋軸方向に接合してプレキャストプレストレストコンクリート桁３を地上で製作する。

次に、図５に示すように、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３それぞれの主桁１０に４つずつ設けられたＰＣ鋼材挿通シース１１のうちの各３つのＰＣ鋼材挿通シース１１内それぞれに、例えば“１９Ｓ１５．２”のＰＣ鋼材４０を挿通し、このＰＣ鋼材４０を緊張定着する。尚、この各３つのＰＣ鋼材挿通シース１１としては、図３に示す主桁１０の支間中央付近の下側３つと、図４に示す主桁１０の端部の下側２つと上側１つとを繋ぐＰＣ鋼材挿通シース１１を用いる。

ここで、プレキャストセグメントの継目部分においては、プレストレス導入時および設計荷重時に引張応力度の発生を許容しないのが一般的であり、プレキャストセグメント工法で架設される橋梁ではプレキャストセグメントの継目部分でＰＣ鋼材量が決定される場合が多い。本実施形態では、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３それぞれを構成するプレキャストセグメント２１，２２，２３，３１，３２，３３に、図６（ａ）に示すように、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部５０が設けられている。従って、プレキャストセグメント２１，２２，２３，３１，３２，３３の継目部分の上下縁に発生するプレストレスを大きくすることができるため、図６（ｂ）に示す従来のプレキャストセグメント継目部分のように継目部分の接合面内に凹部が設けられていない場合よりも少ない本数のＰＣ鋼材で継目部分をフルプレストレスにすることができる。ここでは、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３それぞれの主桁１０に４つずつ設けられたＰＣ鋼材挿通シース１１のうちの各３つのＰＣ鋼材挿通シース１１内それぞれに挿通して緊張定着したＰＣ鋼材４０によって継目部分がフルプレストレスとされる。

図７は、第１実施形態における第２の工程を示す説明図である。

第１の工程で製作した２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、図７に示すように、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間にコンクリート６０を打設する。

尚、コンクリート６０を打設するにあたっては、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を橋軸方向に貫通するＰＣ連続鋼材４１を挿通するための、第１の工程でＰＣ鋼材４０を挿通しなかった図４に示す主桁１０の端部の上側１つのＰＣ鋼材挿通シース１１同士を繋ぐＰＣ鋼材挿通シースを配設しておく。尚、上記上側１つのＰＣ鋼材挿通シース１１は、例えば主桁１０の上面から３９０ｍｍ下がった位置（主桁１０の下面から６１０ｍｍ上がった位置）に設けられており、このＰＣ鋼材挿通シースも、例えば主桁１０の上面から３９０ｍｍ下がった位置に配設する。

次に、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３それぞれの主桁１０に４つずつ設けられたＰＣ鋼材挿通シース１１のうちの、第１の工程でＰＣ鋼材を挿通しなかった、図３に示す主桁１０の支間中央付近の上側１つと、図４に示す主桁１０の端部の上側１つとを繋ぐＰＣ鋼材挿通シース１１内およびコンクリート６０に配設したＰＣ鋼材挿通シース内に、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を橋軸方向に貫通するように、例えば“１９Ｓ１５．２”のＰＣ連続鋼材４１を挿通し、このＰＣ連続鋼材４１を緊張定着し、設計荷重時に桁連続部上縁に引張応力が生じないようにプレストレスを付与する。これにより連続桁を形成する。尚、このＰＣ連続鋼材４１は、本発明にいうＰＣ連続ケーブルの一例に相当するものである。

図８は、第１実施形態における第３の工程を示す説明図である。

最後に、図８に示すように、橋台１１０のパラペット１１１を施工する
第１実施形態によれば、緊張定着したＰＣ連続鋼材４１によるプレストレスが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣ鋼材の量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。

以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。

尚、以下説明する第２実施形態では、上述した第１実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。

図９は、第２実施形態における鋼材突設工程を示す説明図である。

第１の工程で製作した２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、図９に示すように、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、この２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の対向する端部に鋼材７０を突設する。尚、この鋼材７０は、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を支間に架設する前に突設してもよい。

図１０は、第２実施形態における鋼材連結工程を示す説明図である。

次に、図１０に示すように、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端の鋼材７０同士を連結する。

その後、図７を参照して説明した第２の工程と同様に、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間にコンクリート６０を打設し、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を橋軸方向に貫通するようにＰＣ連続鋼材４１を挿通し、このＰＣ連続鋼材４１を緊張定着し、設計荷重時に桁連続部上縁に引張応力が生じないようにプレストレスを付与する。

第２実施形態によれば、緊張定着したＰＣ連続鋼材４１によるプレストレスに加えて連結した鋼材７０も作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣ鋼材の量をより一層減らすことができる。

尚、上述した各実施形態では、プレキャストプレストレストコンクリート桁が高強度繊維補強モルタルからなるものである例を挙げて説明したが、プレキャストプレストレストコンクリート桁はこれに限られるものではなく、桁高に対するスパンの比が２５以上のコンクリート桁に適用される。

また、上述した各実施形態では、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を連続化してなる２径間連続の連続橋の施工方法について説明したが、本発明の橋梁の施工方法はこれに限られるものではなく、３径間以上の橋梁の施工方法にも適用することができる。

本発明の一実施形態によって施工された低桁高橋梁の側面図である。 図１に示す低桁高橋梁の支間中央付近の横断面図である。 図１に示す低桁高橋梁の支間中央付近の主桁横断面詳細図である。 図１に示す低桁高橋梁の端部の主桁横断面詳細図である。 第１実施形態における第１の工程を示す説明図である。 図５に示すプレキャストプレストレストコンクリート桁におけるプレキャストセグメント継目部分と、従来のプレキャストセグメント継目部分との比較図である。 第１実施形態における第２の工程を示す説明図である。 第１実施形態における第３の工程を示す説明図である。 第２実施形態における鋼材突設工程を示す説明図である。 第２実施形態における鋼材連結工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 低桁高橋梁
１１０ 橋台
１１１ パラペット
１２０ 橋脚
２，３ プレキャストプレストレストコンクリート桁
２１，２２，２３，３１，３２，３３ プレキャストセグメント
１０ 主桁
１１ ＰＣ鋼材挿通シース
２０ 舗装
４０ ＰＣ鋼材
４１ ＰＣ連続鋼材
５０ 凹部
６０ コンクリート
７０ 鋼材

Claims (4)

1. 桁高に対するスパンの比が２５以上の複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を連続化するに当たり、該複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を各支間に架設し、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリートを打設し、前記複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を橋軸方向に貫通するＰＣ連続ケーブルを緊張し、設計荷重時に桁連続部上縁に引張応力が生じないようにプレストレスを付与して連続桁を形成することを特徴とする橋梁の施工方法。
2. 前記プレキャストプレストレストコンクリート桁が超高強度モルタルからなるものであることを特徴とする請求項１記載の橋梁の施工方法。
3. 前記プレキャストプレストレストコンクリート桁の端部に鋼材を突設し、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端の前記鋼材同士を連結した後にコンクリートを打設することを特徴とする請求項１または２記載の橋梁の施工方法。
4. 前記プレキャストプレストレストコンクリート桁が、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設けた複数のプレキャストセグメントを橋軸方向に接合してなるものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の橋梁の施工方法。

Images