JP2009062771A - 橋梁の剛性増加方法 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁の桁に固定されたパネルにより橋梁の剛性を増加させる。
【解決手段】施工された橋梁１から、防音壁４の目地となる弾性体８及びこの弾性体８の両側に接する２枚の防音壁４の一部分４ｂを除去し、パネル間空間９を形成する。その後、このパネル間空間９に袋状部材１０を設置し、袋状部材１０の中に流動状態のモルタル１２を充填する。その後、モルタル１２を硬化させることで、隣接する防音壁４がモルタルにより固定され、桁３に固定された複数の防音壁４が一体となる。このようにして、既設の橋梁１の剛性を、桁に固定された防音壁４により増加させることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、桁に複数のパネルが固定されている橋梁の剛性増加方法に関する。

鉄道や自動車等が通る橋梁は、鉄道等から発生する音の遮断や、橋梁からの落下を防止するために、構造部材である桁の床スラブに、防音壁や高欄などのパネルが固定されている。このパネルは、コンクリート等の硬化型流動材により形成されており、１つの桁に対して複数枚のパネルが固定されている。そして、パネルを桁に固定する際に、パネルのコンクリートが硬化してひび割れるのを防止するために、隣接するパネル間はエラスタイトのような弾性体が配置されている。そのため、パネル自体は剛体であるが、隣接するパネル間の動きは許容されるため、構造解析上では非構造部材となっている。
財団法人 鉄道総合技術研究所 編，平成16年4月 鉄道構造物等設計標準・同解説−コンクリート構造物，平成16年4年20月発行，p.110

ところで、橋梁は、構造部材の剛性に基づいて設計されている（例えば非特許文献１参照）。そのため、非構造部材と位置付けられているパネルによって橋梁の剛性を増加させることは全く考えられておらず、橋梁の施工後に橋梁の剛性を増加させたい場合は、構造部材と位置付けられている桁などに鋼板等の補強部材を取り付ける補強工事を行っているため、作業が大規模となり、迅速に橋梁の剛性を増加させることができないという問題があった。

本発明は、斯かる問題に鑑みて為されたものであり、橋梁の桁に固定されたパネルにより橋梁の剛性を増加させることができる橋梁の剛性増加方法を提供することを目的とする。

本発明に係る橋梁の剛性増加方法は、桁に複数のパネルが固定された橋梁の剛性増加方法であって、パネルの自由端部において、隣接するパネル間の動きを拘束することを特徴とする。

この橋梁の剛性増加方法によれば、桁に固定されたパネルの自由端部が、隣接するパネル間において動きが拘束されるため、パネルは、桁と共に一体的に構成され、橋梁を構成する構造部材の一部として機能することになる。このため、桁に固定された既設のパネルにより、橋梁の剛性を増加させることが可能となる。

更に、本発明に係る剛性増加方法は、隣接するパネルの自由端部間に硬化型流動材を充填することが好ましい。硬化型流動材とは、モルタルやコンクリートのように、流動性を有する材料であって経時変化等により硬化する材料をいう。この橋梁の剛性増加方法によれば、硬化型流動材の硬化により、隣接するパネル間の自由端部が固定され、桁に固定される全てのパネルが桁と共に一体となって、例えば、自動車や列車走行時等に、桁の変形を低減する。このように、桁に固定された既設のパネルを、その後、桁と共に構造部材として機能させることができるため、桁などの構造部材に対して補強工事を施すことなく、橋梁の剛性を向上させることが可能となる。また、硬化型流動材を充填するだけで既設の橋梁の剛性を増加させることができるため、作業性を向上させることができ、簡易且つ迅速に作業を行うことが可能となる。

この場合、隣接するパネルの間のパネル間空間に適合する形状の袋状部材をこのパネル間空間に設置し、その後、袋状部材に硬化型流動材を充填することが好ましい。この橋梁の剛性増加方法によれば、硬化型流動材を袋状部材に充填することで、硬化型流動材は、袋状部材によって流動域が規制され、袋状部材の形状に硬化する。このため、硬化型流動材がパネル間空間から大きくはみ出ることなく、硬化型流動材を橋梁のパネル間空間の形状に適合するように硬化させることができる。

また、袋状部材は、パネルの一方の面側に設置される袋保持部材に保持されており、袋保持部材をパネルの一方の面側に設置することで、袋状部材をパネル間空間に設置することが好ましい。この橋梁の剛性増加方法によれば、袋状部材はパネルに設置される袋保持部材に保持されているため、袋状部材に硬化型流動材を充填する際に、袋状部材がパネル間空間から外れるのを防止することができる。更に、袋保持部材はパネルの一方の面に設置することで、袋状部材をパネル間空間に設置し、硬化型流動材を充填することができるため、パネルの一方の面側でのみ作業を行うことができる。そのため、例えば、橋梁の両端面にパネルが固定されている場合は、橋梁の内側のみで作業を行うことができるため、作業性を向上させることができ、簡易且つ迅速に作業を行うことが可能となる。

また、袋状部材は、伸縮性を有し、硬化型流動材が充填されることによりパネル間空間に適合する形状になることが好ましい。この橋梁の剛性増加方法によれば、硬化型流動材を充填する前は袋状部材が収縮した状態となるため、収納性を向上させることができる。更に、硬化型流動材の充填により袋状部材がパネル間空間の形状に適合するように伸長するため、例えば、パネル間空間に凹凸等があったとしても、硬化型流動材はパネル間空間の形状に適合するように充填され、硬化型流動材とパネルとの密着性をより向上させることが可能となる。

また、本発明に係る剛性増加方法は、パネルの自由端側から、隣接するパネルを固定する固定部材をパネルに固定することが好ましい。この橋梁の剛性増加方法によれば、パネルの自由端側から固定部材をパネルにはめ込んで固定することで、隣接するパネルの自由端部が固定され、桁に固定される全てのパネルが桁と共に一体となって、例えば、自動車や列車走行時等に、桁の変形を低減する。このように、桁に固定された既設のパネルを、その後、桁と共に構造部材として機能させることができるため、桁などの構造部材に対して補強工事を施すことなく、橋梁の剛性を向上させることが可能となる。また、既設の橋梁に対して固定部材をはめ込んで固定させるだけで既設の橋梁の剛性を増加させることができるため、作業性を向上させることができ、簡易且つ迅速に作業を行うことが可能となる。

この場合、固定部材は、パネルを挟持する一対の側壁部と、一対の側壁部を結合する結合部とを備えることが好ましい。この橋梁の剛性増加方法によれば、固定部材を隣接するパネルにはめ込むことで、一対の側壁部がパネルを狭持して、隣接するパネルを一体的に固定することができる。

本発明によれば、橋梁の桁に固定されたパネルにより橋梁の剛性を向上させることがき、簡易的に橋梁の剛性を向上させることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、本発明に係る橋梁の剛性増加方法が適用される橋梁の一例を示す図、図２は、図１に示す橋梁の防音壁の周辺部分を拡大した一部拡大図である。

図１及び図２に示すように、橋梁１は、地面に立設される複数の橋脚２と、この橋脚２に掛け渡されて支持される複数の桁３と、この桁３に固定される複数の防音壁（パネル）４とを備えており、桁３の上面には、例えば、鉄道や自動車などが走行する線路や道路が敷設されている。

桁３は、コンクリートなどによって橋梁１の延設方向に延びるように形成されている。桁３は、隣接する２本の橋脚２に掛け渡される桁部５と、桁部５の上面側に位置して線路や道路が敷設される床スラブ６とを備えている。床スラブ６の両端部には、防音壁４を固定するために、上面から飛び出て上方に延びる鉄筋７が橋梁１の延設方向に沿うように設置されている。

防音壁４は、コンクリートなどによって板状に形成されている。防音壁４は、床スラブ６の両端部において、鉄筋７が埋め込まれるように、橋梁１の延設方向に沿うように固定されている。そして、防音壁４は、１つの桁３に対して複数枚の防音壁４が固定されており、隣接する防音壁４の間には、エラスタイトなどの弾性体８が挿入されている。防音壁４の固定は、床スラブ６の両端部において、橋梁１の延設方向に沿うと共に鉄筋７を内包する型枠を設置し、この型枠にコンクリートを充填する。そして、コンクリートの硬化により、防音壁４が床スラブ６に固定される。その後、１つの桁３に固定された隣接する２枚の防音壁４の間に弾性体８を挿入する。なお、隣接する防音壁４の間に挿入された弾性体８は、防音壁４の目地となっており、例えば、１ｃｍ程度の幅となっている。

このように施工される防音壁４は、一端面が床スラブ６に固定されており、他端面である上端面４ａが隣接する防音壁４との間で伸縮可能な自由端となっている。このため、桁３の上面を鉄道や自動車が走行すると、弾性体８の伸縮により隣接する防音壁４の間が伸縮するようになっている。

次に、このようにして施工された橋梁１に対して、第１の実施形態に係る橋梁の剛性増加方法を適用する場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。図３は、図２の状態から目地を除去した状態を示した図。図４は、図３の状態から袋状部材を設置した状態を示した図、図５は、袋状部材の構成を示した斜視図、図６は、図４の状態において袋状部材にモルタルを充填している状態を示した図、図７は、図６の状態からモルタルが硬化して袋保持部材を取り外した状態を示した図、図８は、必要により図７の状態から防音壁に鋼板を取り付けた状態を示した図である。

まず、図３に示すように、施工された橋梁１から（図２参照）、防音壁４の目地となる弾性体８及びこの弾性体８の両側に接する２枚の防音壁４の一部分４ｂを除去し、パネル間空間９を形成する。パネル間空間９の幅、つまり、除去する弾性体８及びこの弾性体８の両側に接する２枚の防音壁４の一部分４ｂの幅は、後述する後工程や増加させる橋梁１の剛性等に鑑みて算出されるが、本実施形態では、後工程を鑑みて、例えば、３〜１０ｃｍ程度が望ましい。なお、本実施形態では弾性体８及び防音壁４の一部分４ｂを除去することとしたが、弾性体８のみを除去してもよく、弾性体８の一部分のみを除去してもよい。

パネル間空間９を形成すると、図４に示すように、このパネル間空間９に袋状部材１０を設置する。

袋状部材１０は、図５に示すように、パネル間空間９の形状に適合する形状に形成されており、上部が開口した袋状に形成されている。また、袋状部材１０は、多少の伸縮性を有する素材により形成されている。そして、袋状部材１０は、内部にモルタル等の流動物が充填されると、伸長してパネル間空間９の形状に適合するようになっている。なお、袋状部材１０は特に大きな伸縮性を有する必要はなく、内部にモルタル等の流動物が充填されたときにパネル間空間９の形状に適合するものであれば、如何なる形状、材質のものであってもよい。図５では、分かりやすくするため、パネル間空間９の形状と同一の形状をした袋状部材１０を示している。

また、袋状部材１０は、防音壁４に設置される袋保持部材１１に保持してもよい。この袋保持部材１１は、薄い板状に形成されており、パネル間空間９の幅よりも広く、パネル間空間９及び防音壁４の高さよりも僅かに高く形成されている。そして、袋保持部材１１は、一方の面に袋状部材１０を保持している。なお、袋保持部材１１は、袋状部材１０を如何なる手段によって保持しても良いが、本実施形態では、袋状部材１０の一部を袋保持部材１１の一方の面に固定することで、袋状部材１０を保持することとしている。

そして、図４に戻り、このように形成される袋状部材１０をパネル間空間９に設置する際は、まず、防音壁４の内側から、袋状部材１０がパネル間空間９に収容されるように、袋保持部材をパネル間空間９に接する一対の防音壁４及び床スラブ６に袋保持部材１１を取り付ける。なお、袋保持部材１１は、取り外し可能なように防音壁４及び床スラブ６に取り付けるが、袋保持部材１１を橋梁に取り付けたままの状態としても良い場合は、取り外しできないように取り付けても良い。

袋状部材１０を設置すると、図６に示すように、袋状部材１０の中に流動状態のモルタル１２を充填する。モルタル１２は、袋状部材１０の開口部から注入され、袋状部材１０の最下部から最上部付近まで充填させる。その際、袋状部材１０に充填されるモルタル１２は、袋状部材１０によりその流動域が制限されながら、その自重により両側の防音壁４に密着するまで袋状部材１０を伸長させる。

そして、モルタル１２が袋状部材１０に充填されると、図７に示すように、モルタル１２は、時間の経過と共に乾燥し、袋状部材１０を介して防音壁４に密着した状態で硬化する。

モルタル１２が硬化すると、袋保持部材１１を防音壁４及び床スラブ６から取り外し、更に、袋保持部材１１を袋状部材１０から引き剥がす。なお、接着により袋保持部材１１が袋状部材１０を保持している場合、袋保持部材１１を袋状部材１０から引き剥がすことができる。その他の手段により袋保持部材１１が袋状部材１０を取り外し可能に保持している場合は、袋状部材１０から引き剥がすことなく袋保持部材１１を取り外すことができる。

袋保持部材１１を取り外すと、図８に示すように、防音壁４自体の剛性を増加させるために、必要により防音壁４の上端面４ａに鋼板１３を取り付ける。この鋼板１３の取り付けは、防音壁４の剛性を増加することができれば如何なる手段によって取り付けてもよく、例えば接着やボルト締めなどによって取り付けてもよい。

このようにして、橋脚２に掛け渡された桁３の床スラブ６に複数枚の防音壁４が固定された橋梁１は、隣接する防音壁４との間には硬化したモルタル１２が配置され、更に、場合によって、各防音壁４の上端面４ａに鋼板１３が取り付けられた構造となる。

このように、第１の実施形態によれば、モルタル１２の硬化により、隣接する防音壁４間が固定され、隣接する防音壁４に対して向き合う方向の力Ｆ（図８参照）が作用しても、隣接する防音壁４間の伸縮動作が規制される。このように、１つの桁３に固定される全ての防音壁４がこの桁３と共に一体となって桁３の変形を低減するため、非構造部材として桁３に固定された既設の防音壁４を、その後、構造部材として機能させることができ、桁３などの構造部材に対して大規模な補強工事を施すことなく、橋梁１の剛性を向上させることが可能となる。また、目地となる弾性体８を除去してモルタル１２などの硬化型流動材を充填するだけで既設の橋梁１の剛性を増加させることができるため、作業性を向上させることができ、簡易且つ迅速に作業を行うことが可能となり、安価となる。

また、第１の実施形態によれば、モルタル１２を袋状部材１０に充填することで、モルタル１２は、袋状部材１０によって流動域が規制され、袋状部材１０の形状に硬化する。このため、モルタル１２がパネル間空間９から大きくはみ出ることなく、モルタル１２をパネル間空間９の形状に適合するように硬化させることができる。

また、第１の実施形態によれば、袋状部材１０は防音壁４に設置される袋保持部材１１に保持されているため、袋状部材１０を容易にパネル間空間９に設置することができ、その後、袋状部材１０にモルタルを充填する際に、袋状部材１０がパネル間空間９から外れるのを防止することができる。更に、袋保持部材１１は防音壁４の内側の面に設置するだけで、袋状部材１０の設置とモルタル１２の充填作業を行うことができるため、作用性を向上させることが可能となり、より簡易且つ迅速に作業を行うことが可能となる。また、袋保持部材１１は、防音壁４に設置した状態で防音壁４の上端面４ａよりも僅かに上方に飛び出しているため、袋保持部材１１を防音壁４及び袋状部材１０から取り外しやすくなる。

また、第１の実施形態によれば、袋状部材１０は伸縮性を有することで、モルタル１２を充填する前は袋状部材１０が収縮した状態となるため、収納性を向上させることができる。更に、モルタル１２の充填により袋状部材１０はパネル間空間９の形状に適合するように伸長するため、例えば、パネル間空間９に凹凸等があったとしても、モルタル１２はパネル間空間９の形状に適合するように充填され、モルタル１２と防音壁４との密着性をより向上させることが可能となる。

また、第１の実施形態によれば、隣接する防音壁４の間に形成するパネル間空間９の幅や厚さを変えたり、パネル間空間９に充填するモルタル１２の量を変えたりすることで、隣接する防音壁４間の剛性が変わるため、橋梁１の剛性の増加量を調整することが可能となる。

次に、上述した図１および図２に示す橋梁１に対して、第２の実施形態に係る橋梁の剛性増加方法を適用する場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。図９は、図１の状態から固定部材をはめ込もうとする状態を示した図、図１０は、図９の状態から固定部材をはめ込んだ状態を示した図である。

まず、図９に示すように、施工された橋梁１において（図２参照）、防音壁４の上端面４ａ側から、隣接する防音壁４を固定して隣接する防音壁４間の動きを規制する固定部材１５を、隣接する２枚の防音壁４を挟み込んで掛け渡されるようにはめ込む。

固定部材１５は、僅かに弾性を有する鋼材や樹脂により形成されており、防音壁４にはめ込む側が開口した断面コの字型に形成されている。そして、固定部材１５は、固定部材１５の両端部を形成して防音壁４を挟持する一対の側壁部１５ａ，１５ｂと、この一対の側壁部１５ａ，１５ｂを結合する結合部１５ｃと、を備えている。この一対の側壁部１５ａ，１５ｂの間隔は、嵌め合いにより防音壁４を挟持できるように、防音壁４の厚さよりも僅かに狭くなっている。また、固定部材１５の長さは、隣接する防音壁４を挟持できるように、隣接する防音壁４の目地となる弾性体８の幅よりも十分に長く形成されている。

その後、図１０に示すように、一対の側壁部１５ａ，１５ｂに挟まれる結合部１５ｃの内面が防音壁に当接するまで、固定部材１５を隣接する防音壁４にはめ込む。

このように、第２の実施形態によれば、上端面４ａ側から固定部材１５を防音壁４にはめ込むことにより、隣接する防音壁４間の上端面４ａ側の部分（自由端部）が固定され、隣接する防音壁４に対して向き合う方向の力Ｆ（図１０参照）が作用しても、隣接する防音壁４間の伸縮動作が規制される。このように、１つの桁３に固定される全ての防音壁４が桁３と共に一体となって桁３の変形を低減するため、非構造部材として桁３に固定された既設の防音壁４を、その後、桁３と共に構造部材として機能させることができ、桁３などの構造部材に対して大規模な補強工事を施すことなく、橋梁１の剛性を向上させることが可能となる。また、既設の橋梁１に対して固定部材１５をはめ込むだけで既設の橋梁１の剛性を増加させることができるため、作業性を向上させることができ、簡易且つ迅速に作業を行うことが可能で、安価に施工できる。

また、第２の実施形態によれば、一対の側壁部１５ａ，１５ｂの間隔を防音壁４の厚さよりも僅かに短い間隔に形成することで、固定部材１５を防音壁４にはめ込むと、側壁部１５ａ，１５ｂと各防音壁４とが嵌め合いにより固定され、隣接する防音壁４を一体的に固定することができる。更に、一対の側壁部１５ａ，１５ｂで防音壁４を一体的に固定しながら、結合部１５ｃが隣接する防音壁４の上端面４ａに支えられるため、固定部材１５が防音壁４から落下するのを防止することが可能となる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、第１の実施形態においては、弾性体８及び防音壁４の一部分４ｂは防音壁４における上端面４ａから床スラブ６に固定される下端面まで除去するように説明したが、要求される桁の剛性に応じて防音壁４における上端面４ａ側の一部分のみを除去すればよく、例えば、図１１に示すように、防音壁４における上端面４ａから床スラブ６側に向けて所定距離だけ、弾性体８及び防音壁４を除去しても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、第１の実施形態においては、弾性体８及び防音壁４を奥行方向全域に渡り除去するように説明したが、隣接する防音壁４との間がモルタルで埋められていれば良く、例えば、図１２に示すように、弾性体８及び防音壁４を奥行方向α半分まで除去し、この除去した空間にモルタルを充填して硬化させるようにしても良い。

また、第１の実施形態においては、パネル間空間９に挿入された袋状部材１０にモルタル１２を充填するように説明したが、必ずしも袋状部材１０を設置する必要はなく、例えば、パネル間空間９を覆うように隣接する防音壁４の両面に板状の型枠を設置することで、モルタル１２をパネル間空間９に充填して硬化させることができる。

また、第２の実施形態においては、固定部材１５と各防音壁４とは、嵌め合いにより固定するように説明したが、隣接する防音壁４間の伸縮を阻止することができれば如何なる手段で固定してもよく、例えば、図１３に示すように、固定部材１５を隣接する防音壁４にはめ込んだ後、固定部材１５と各防音壁４とに対してボルトで貫通させることで、固定部材１５と各防音壁４とを固定し、隣接する防音壁４間の伸縮を阻止するようにしてもよい。

本発明に係る橋梁の剛性増加方法が適用される橋梁の一例を示す図である。 図１に示す橋梁の防音壁の周辺部分を拡大した一部拡大図である。 図２の状態から目地を除去した状態を示した図である。 図３の状態から袋状部材を設置した状態を示した図である。 袋状部材の構成を示した斜視図である。 図３の状態において袋状部材にモルタルを充填している状態を示した図である。 図６の状態からモルタルが硬化して袋保持部材を取り外した状態を示した図である。 図７の状態から防音壁に鋼板を取り付けた状態を示した図である。 図１の状態から固定部材をはめ込もうとする状態を示した図である。 図９の状態から固定部材をはめ込んだ状態を示した図である。 弾性体を除去する他の実施形態を示した図である。 弾性体を除去する他の実施形態を示した図である。 固定部材をはめ込む他の実施形態を示した図である。

符号の説明

１…橋梁、３…桁、４…防音壁（パネル）、４ａ…上端面（自由端）、９…パネル間空間、１０…袋状部材、１１…袋保持部材、１２…モルタル（硬化型流動材）、１５…固定部材、１５ａ，１５ｂ…側壁部、１５ｃ…結合部。

Claims (7)

1. 桁に複数のパネルが固定された橋梁の剛性増加方法であって、
   前記パネルの自由端部において、隣接する前記パネル間の動きを拘束することを特徴とする橋梁の剛性増加方法。
2. 前記隣接するパネルの自由端部間に硬化型流動材を充填することを特徴とする請求項１に記載の橋梁の剛性増加方法。
3. 前記隣接するパネルの間のパネル間空間に適合する形状の袋状部材を前記パネル間空間に設置し、
   その後、前記袋状部材に前記硬化型流動材を充填することを特徴とする請求項２に記載の橋梁の剛性増加方法。
4. 前記袋状部材は、前記パネルの一方の面側に設置される袋保持部材に保持されており、
   前記袋保持部材を前記パネルの一方の面側に設置することで、前記袋状部材を前記パネル間空間に設置することを特徴とする請求項３に記載の橋梁の剛性増加方法。
5. 前記袋状部材は、伸縮性を有し、前記硬化型流動材が充填されることにより前記パネル間空間に適合する形状になることを特徴とする請求項３又は４に記載の橋梁の剛性増加方法。
6. 前記パネルの自由端側から、隣接する前記パネルを固定する固定部材を前記パネルに固定することを特徴とする請求項１に記載の橋梁の剛性増加方法。
7. 前記固定部材は、前記パネルを挟持する一対の側壁部と、前記一対の側壁部を結合する結合部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の橋梁の剛性増加方法。

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