JP2011006944A

JP2011006944A - 橋梁構造

Info

Publication number: JP2011006944A
Application number: JP2009152300A
Authority: JP
Inventors: Norihide Imagawa; 今川憲英; Naoki Asatsu; 浅津直樹; Makoto Yajiri; 谷尻誠
Original assignee: Fukken Co Ltd Consulting Eng; FUKKEN CO Ltd CONSULTING ENGINEERS; Tis&partners; Tis and Partners Co Ltd
Current assignee: Fukken Co Ltd Consulting Eng; FUKKEN CO Ltd CONSULTING ENGINEERS; Tis&partners; Tis and Partners Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】片持ち構造および引張構造を用いた吊り橋構造であって、軽量でありながら耐久性の高く、且つ、再生作業が容易な橋梁構造を提供する。
【解決手段】上部工と、橋脚および橋台からなる下部工とで構築される橋梁構造において、上部工は、主桁となる並行に複数本配置される高張力鋼のネジフシ鋼棒を引張して形成されたテンション構造部と、水平方向に延びる鋼製の片持ち桁と、水平方向に延びる両端変断面の片持ち箱桁とからなる対向する両岸に設けられた一対の片持ち箱桁部と、前記ネジフシ鋼棒を前記鋼コンクリート複合橋台に固定する定着部とからなるとともに、下部工が、鋼コンクリート複合橋台と、前記片持ち箱桁を支持する橋脚と、からなる構造である。
【選択図】図１

Description

本発明は橋梁構造に関し、特に、片持ち構造および引張構造を用いた吊り橋であって、再生作業が容易で耐久性の高い橋梁構造に関する。

小規模橋梁における吊り橋構造では、歩行者が揺れを感じられるように橋梁の軽量化が求める声も多い。しかし、橋梁が大型になるにつれて、共振に対する安全性や、耐久性の向上に関する問題が増大し、橋梁の軽量化と大型化を両立させる為には設計が困難になるという問題があった。

従来、大型の人道橋については、長い橋を比較的安価に建設できること等の理由からワイヤロープを使用した吊橋の使用例が多く、最近では両岸に設けたアンカー金物に張り渡したワイヤロープに直接歩行床板を結び付けて、ワイヤロープの懸垂曲線そのままの路面形状を有するものも実用化されている。

しかし、ワイヤロープは錆の発生により劣化の影響を強く受けるので耐久性に不安があるという問題がある。また、特に、吊り橋における経年による撓みについては、補修作業を行う場合、現場周辺の環境条件によっては作業が困難であったり、多大な費用が掛かるという問題があった。
更に、観光地等、交通の利便が必要であるとともに、外観においても周辺環境に対する影響が重要な環境では、ワイヤーロープによる橋の存在感を与えることなく、外観と調和した構造の吊り橋であって大型化に適した橋梁構造が望まれていた。

特開２００４−２３２２９７号公報

本発明は、上記問題を解決するために、片持ち構造および引張構造を用いた吊り橋構造であって、軽量でありながら耐久性の高く、且つ、再生作業が容易な橋梁構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る橋梁構造は、主桁と、上部工と、橋脚および橋台からなる下部工とで構築される橋梁構造において、上部工は、主桁となる並行に複数本配置される高張力鋼のネジフシ鋼棒を引張して形成されたテンション構造部と、水平方向に延びる鋼製の片持ち桁と、水平方向に延びる両端変断面の片持ち箱桁とからなる対向する両岸に設けられた一対の片持ち箱桁部と、前記ネジフシ鋼棒を前記鋼コンクリート複合橋台に固定する定着部とからなるとともに、下部工が、鋼コンクリート複合橋台と、前記片持ち箱桁を支持する橋脚と、からなる橋梁構造である。

また、前記橋梁構造は、橋梁の下部工が、鋼およびコンクリート複合構造による橋台と、壁式橋脚と、からなる構造である。

更に、前記橋台は、上面を広く開口した円錐台状に形成されるとともに、円錐台底面及び円錐台側面に対して夫々垂直方向に支持する複数本の基礎杭により支持される構造である。

本発明に係る橋梁構造は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果がある。
１．定着部によるテンション構造部の引張により撓みを最小限に抑えることができ、床版が薄く軽量であって耐久性の高い橋梁が実現できる。また、経年による橋梁の撓みを定着部においてテンション構造部に再張力導入する事によって容易に再生する事が可能である。更に、歩行者が吊り橋の揺れを体感できるとともに安全性の高い橋梁構造である。
テンション構造部および片持ち箱桁部による構造により、ケーブルの張力を用いる必要なく歩道用の大型吊り橋を形成することができ、橋梁建設の部材の加工性や組立性を向上し、建設コストを削減することができる。経済的で施工性と耐久性に優れた橋脚を得ることができる。

２．下部工が複合構造であり、更に、橋脚を用いて片持ち梁構造を形成することにより、軽量でありながら強度が高く、耐久性の高い構造である。
３．基礎杭が垂直方向に加えて斜め方向に打たれているため水平方向力に対して強度が高い。橋台の形状が複雑であっても効率よく支持することが出来る。

本発明に係る橋梁構造の側断面図である。本発明に係る橋梁構造の図１Ａ−Ａ平面および図１Ｂ−Ｂ平面の断面図である。本発明に係る橋梁構造の図１Ｃ−Ｃ平面および図１Ｄ−Ｄ平面の断面図である。本発明に係る橋梁構造の図１Ｄ−Ｄ平面の断面図である。本発明に係る橋梁構造の図１Ｅ−Ｅ平面の断面図である。本発明に係る橋梁構造の主桁の分解斜視図である。

以下、本発明に係る橋梁構造を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明の橋梁構造１０は、図１に示すように、主桁を含む上部工２０と、橋脚および橋台からなる下部工６０とで構築される構造である。

上部工２０は、主桁３２を構成するテンション構造部３０と、片持ち梁４２と、片持ち箱桁４４とからなる片持ち箱桁部４０と、定着部５０と、からなる構成である。

テンション構造部３０は、張力導入された鋼棒からなり主桁３２を構成している。本発明は、テンション構造部３０を並行に複数本配置されるネジフシ鋼棒３４により構成されている。鋼棒３４は張力が高いものを使用する事が好ましい。高張力の鋼棒使用することで、吊橋の揺れを体感しやすい構造とすることが出来る。
また、ネジフシ鋼棒３４の本数は限定されるものではなく、必要な橋梁強度に合わせて複数本設置することが可能である。本実施例では、橋長８１ｍ、全幅７．１ｍの橋梁に対し、ネジフシ鋼棒３４を全幅方向に沿って６０本設置し、更に上下方向に２列並ぶように設置しており、計１２０本のネジフシ鋼棒３４を使用している。全幅方向のみならず、上下方向に更に複数本の鋼棒を配置することで強度を高めることが可能である。

本発明の橋梁構造はテンション構造を用いた高張力のネジフシ鋼棒３４の上部にプレート３６を設けて主桁３２を構成することにより、歩道となる吊橋に適した構造となっている。本実施例では吊橋による揺れを体感し易くする為に、テンション構造部３０は、図２のＡ−Ａ断面部分に示すように、ネジフシ鋼棒３４の上部にプレート３６を設置する構造である。図２のＢ−Ｂ断面部分は、ネジフシ鋼棒のジョイント部で、上下方向および左右方向に隣接するネジフシ鋼棒３４を夫々連結部材３８により連結させて結合している。連結により隣り合うネジフシ鋼棒３４が相互に連結されるとともに、上下のネジフシ鋼棒３４も連結されて堅固に一体化する。また、上部工にも鋼棒を使用することで、水平方向力に対して強度が高く、軽量な橋梁構造とすることができる。

片持ち箱桁部４０は、図３で示すように片持ち梁４２と、片持ち箱桁４４とからなる。
片持ち梁４２は、水平方向に延びる鋼製の梁からなり、本実施例では主桁３２と同じ高張力の鋼製のネジフシ棒を使用している。また、本実施例ではネジフシ鋼棒を全幅方向に複数本並列し、更に上下方向に２本並列することで強度の高い構造となっている。
更に、本実施例では主桁の強度を高めるために、連結部材３８を用いて隣り合う片持ち梁４２を連結している。

片持ち箱桁４４は、図３のＤ−Ｄ断面図部分に示すように水平方向に延びる箱桁であり、上板４５と、下板４６と、上板および下板を連結する縦リブ４８とからなる。片持ち箱桁４４は、図３のＣ−Ｃ断面図の部分に示すように、上下方向に２段に並んだ片持ち梁４２ａ、４２ｂにおいて、片持ち箱桁４４の上板４５が上部の片持ち梁４２ａと下部の片持ち梁４２ｂとの間に位置するように設けられる。
また、本発明の片持ち箱桁４４は、図１および図３に示すように、水平方向に断面形状が変化する両端変断面により形成されている。本実施例では、片持ち箱桁４４は橋梁中央方向から橋脚８０のある橋端部方向へ断面が大きくなるように形成されており、片持ち箱桁４４の縦リブ４８の長さを水平方向へ変化させることで変断面を形成している。変断面とすることで、吊橋の揺れを損なうことなく必要な強度を確保することが可能となる。

定着部５０は、テンション構造部３０と、片持ち箱桁部４０とを定着する部位であり、橋台７０上部に設けられる。片持ち箱桁部４０端辺において、テンション構造部３０のネジフシ鋼棒３４は、片持ち箱桁部４０の片持ち梁４２とジョイントされて一体的に形成され、一体となったテンション構造部３０および片持ち箱桁部４０は、定着部５０において橋台７０と定着される構造である。
定着部５０においてネジフシ鋼棒３４を再引張することで、経年によるテンション構造部の中央における撓み量の増加を容易に再生することができ、メンテナンスのし易い吊橋構造となっている。

本発明の橋梁構造１０の下部工６０は、橋台７０と、橋脚８０と、からなる。
橋台７０は、鋼およびコンクリートによる複合構造によって構成される。橋台７０は、基礎地盤に基礎杭７２を打ち込み、または、埋め込み等をして施工される。橋台７０の形状は特定されるものではなく、様々な形状を用いることができ、上部でテンション構造部３０および片持ち箱桁部４０を定着して支持できるものであればよい。

本実施例では、図１および図５に示すように、橋台７０を上面を広く開口した円錐台状に形成している。橋台７０円錐台形状にして内部に空間を設ける構造とすることで、上部工２０および土圧の荷重支持に加えて、橋梁端部と橋台７０と内部空間に遊園スペースを形設することを可能としている。橋台７０の内部側面には階段を設けている。

橋台７０の基礎杭７２は、円錐台の底面７４に垂直に打たれるとともに、円錐台の側面７６に対して斜め方向の基礎杭７２ａが垂直方向の基礎杭７２を支持するように複数本打たれる。円錐台の底面７４および側面７６の夫々に対して垂直に基礎杭７２を支持することで強度の高い支持構造とすることが出来る。特に、図１に示すように、引張作用の強い橋梁の中央側に位置する側面７６に対して基礎杭７２ａを斜め方向に打つことで橋台７０の水平方向力に対する強度を高めることができる。
橋台７０を円錐台状に形成する場合、定着部５０は橋梁の中央側に位置する橋台７０の上部に設けられる。橋台７０内部の遊戯スペース上方の橋梁を吊橋による揺れのない固定構造とすることで安全性を確保することが出来る。

橋脚８０は、片持ち梁４２および片持ち箱桁４４を堅固に支持する脚である。図４に示すように本実施例では壁式橋脚により支持しているが、これに限定されるものではない。片持ち箱桁４４の変断面は、橋脚部で箱桁面積が最大となるように構成することが好ましい。

更に、図１に示すように、主桁３２には手摺部９０を設ける構造とすることも可能である。本実施例では、手摺９２と、手摺支柱９４と、欄干パネル９６とからなる手摺部９０を備えた橋梁構造としている。手摺部９０により歩行者の安全を確保することが出来る。
また、手摺部９０の欄干パネル９６に耐震壁を使用することで、吊り橋の揺れを制御することも可能である。本実施例では、強化ガラスを使用しており、耐震強度を保ちながら外観を向上させた構造となっている。

更に、本発明では、テンション構造部の固有振動数と、手摺部を含む橋桁部の固有振動数から求められる橋の鉛直方向の固有振動数を共振領域から外すように設計し、共振を防ぐとともに、揺れを体感することの出来る吊り橋構造としている。
片持ち箱桁部とテンション構造部の複合構造に対して、張力および曲げ剛性を連成させた固有振動数解析により、歩行者の歩調との共振領域を回避し、且つ、揺れを体感できる構造である。

１０橋梁構造
２０上部工
３０テンション構造部
３２主桁
３４ネジフシ鋼棒
３６プレート
３８連結部材
４０片持ち箱桁部
４２片持ち梁
４４片持ち箱桁
４５上板
４６下板
４８縦リブ
５０定着部
６０下部工
７０橋台
７２基礎杭
７４円錐台底面
７６円錐台側面
８０橋脚
９０手摺部
９２手摺
９４手摺支柱
９６欄干パネル

Claims

主桁からなる上部工と、橋脚および橋台からなる下部工とで構築される橋梁構造において、
上部工は、主桁となる並行に複数本配置される高張力鋼のネジフシ鋼棒を引張して形成されたテンション構造部と、水平方向に延びる鋼製の片持ち桁と、水平方向に延びる両端変断面の片持ち箱桁とからなる対向する両岸に設けられた一対の片持ち箱桁部と、前記ネジフシ鋼棒を前記鋼コンクリート複合橋台に固定する定着部とからなるとともに、
下部工が、鋼コンクリート複合橋台と、前記片持ち箱桁を支持する橋脚と、からなることを特徴とする片持ち梁による橋梁構造。
前記橋梁構造は、橋梁の下部工が、鋼およびコンクリート複合構造による橋台と、壁式橋脚と、からなることを特徴とする請求項１記載の橋梁構造。
前記橋台は、上面を広く開口した円錐台状に形成されるとともに、円錐台底面及び円錐台側面に対して夫々垂直方向に支持する複数本の基礎杭により支持されることを特徴とする請求項１又は２記載の橋梁構造。