JP2013155600A - 鋼管・コンクリート複合構造橋脚 - Google Patents

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敏明 加藤
Keiichi Aoki
圭一 青木
Takeshi Hirose
剛 広瀬
Soshi Oshiro
壮司 大城
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Ohbayashi Corp
株式会社大林組
Nippon Expressway Research Institute Co Ltd
株式会社高速道路総合技術研究所
East Nippon Expressway Co Ltd
東日本高速道路株式会社
West Nippon Expressway Co Ltd
西日本高速道路株式会社
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【課題】 断面設計の際に断面形状を自由に決定する。
【解決手段】本発明に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚1の橋脚本体4は、水平断面が矩形となるように構成してあり、本体下部4a、本体中間部4b及び本体上部4cとからなる。本体中間部4bは、複数の中空鋼管6及びコンクリート体7bで、本体上部4cは、複数の中空鋼管6及びコンクリート体7cでそれぞれ構成してあるが、コンクリート体7b,7cは、橋脚本体4b,4cの表面側近傍に沿って建て込まれた縦筋11と、複数の中空鋼管6からなる鋼管群を取り囲むように縦筋11の外側に巻回されたアラミド繊維ロープからなる引張材12と、縦筋11及び引張材12が埋設されるように中空鋼管6の周囲に打設されたコンクリート13とで構成してあり、引張材12は、矩形断面をなす橋脚本体4b,4cの表面に沿って、隅部で折り曲げつつ矩形状に巻回してある。
【選択図】 図2

Description

本発明は、主として高橋脚に適用される鋼管・コンクリート複合構造橋脚に関する。
橋脚を構築するにあたり、高さの低い橋脚であればともかく、高橋脚を鉄筋コンクリート構造で構築しようとすると、輻輳する鉄筋の配筋作業や型枠の組立及び撤去作業に多くの時間を要するため、高強度と急速施工の要請に応えることができない。
そのため、中空鋼管とその周囲に一体化されたコンクリートとからなる鋼管・コンクリート複合構造橋脚を滑動型枠装置を用いて構築する施工方法が広く採用されており、かかる施工方法によれば、溶接による接合が容易でなおかつ曲げ及びせん断耐力が大きい中空鋼管に鉄筋の一部を代替させることで該鉄筋の配筋量を少なくするとともに、先行建込みされた中空鋼管に滑動型枠装置を吊り下げることで、スリップフォーム工法による施工が可能となるため、高橋脚を急速施工することができる。
また、横筋としてPCストランドを用いた場合には、これを巻付け機によって効率よく配置することができるため、上述した急速施工能力はさらに向上する。
特許第2591422号公報
PCストランドを用いて鋼管・コンクリート複合構造橋脚を構築するには、中空鋼管を複数立設して鋼管群とし、該鋼管群を取り囲むように橋脚本体の表面側近傍に沿ってPCストランドを配置した後、滑動型枠装置に設置された型枠の内側にコンクリートを打設する手順で行うが、PCストランドは、プレストレストコンクリート構造物の緊張材に用いる高強度のPC鋼線あるいはPC鋼より線であり、材料特性上、小さな曲率半径で曲げることが難しく、それゆえ、橋脚本体の断面形状は隅部が湾曲形成された状態とならざるを得ない。
そのため、設計条件に応じた断面設計を行う際に制約を受けることとなり、経済性に優れた断面設計を行うことが困難になるという問題や、施工時においては、隅部に相当する型枠を湾曲形成せねばならないため、型枠の製作に時間を要するという問題を生じていた。
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、断面設計の際に断面形状を自由に決定することが可能でなおかつ型枠の製作コストを低減することが可能な鋼管・コンクリート複合構造橋脚を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚は請求項1に記載したように、鋼管群として複数立設された中空鋼管とそれらの周囲に配置されたコンクリート体とからなる橋脚本体を備えた鋼管・コンクリート複合構造橋脚において、
前記コンクリート体を、前記橋脚本体の表面側近傍に沿って建て込まれた縦筋と前記鋼管群を取り囲むように該縦筋の外側に巻回された引張材と前記縦筋及び前記引張材が埋設されるように前記中空鋼管の周囲に打設されたコンクリートとで構成するとともに、前記引張材をアラミド繊維ロープで構成したものである。
本発明に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚においては、その橋脚本体を、鋼管群として複数立設された中空鋼管とそれらの周囲に配置されたコンクリート体とで構成してあり、該コンクリート体は、橋脚本体の表面側近傍に沿って建て込まれた縦筋と鋼管群を取り囲むように該縦筋の外側に巻回された引張材と縦筋及び引張材が埋設されるように中空鋼管の周囲に打設されたコンクリートとで構成してあるが、上述した引張材はアラミド繊維ロープで構成してある。
このようにすると、アラミド繊維ロープが可撓性に優れることから、該アラミド繊維ロープを小さな曲率半径で曲げて配置する、実質的には直角に折り曲げて配置することが可能となり、かくして引張材の曲げ剛性が高すぎるために水平断面における隅部で引張材を湾曲状に配置せざるを得ず、その結果として橋脚本体の水平断面もその隅部を湾曲形成せざるを得ないという事態が未然に回避されるとともに、そのような制約を受けることなく、設計条件に応じて断面形状を自由に決定することが可能となる。
加えて、アラミド繊維ロープが耐食性に優れることから、腐食が進行しやすい橋脚本体の表面側であっても、該アラミド繊維ロープを橋脚本体の横筋として高い信頼性をもって採用することができるとともに、アラミド繊維ロープが軽量であるため、施工時の作業性も向上する。
さらには、橋脚本体の水平断面における隅部を湾曲形成する必要がないため、型枠の構成材も平板で足りることとなり、かくして型枠の製作コストを低減することも可能となる。
上述したように、橋脚本体の水平断面は、引張材をアラミド繊維ロープとすることによって自由な形状に定めることが可能であり、水平断面の各隅部をすべて直角、すなわち矩形断面とする構成が典型例となるが、五角形などの多角形とすることも可能である。
一方、アラミド繊維ロープからなる引張材を滑らかに湾曲配置することは当然可能であって、円形、楕円形などの水平断面とすることが自在であるほか、矩形断面の各短手側に半円状断面を付加した変断面とすることも可能である。
本実施形態に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚を示した全体図であり、(a)は橋軸方向から見た鉛直断面図、(b)は橋軸直交方向(A−A線方向)から見た矢視図。 橋脚本体4b,4cの水平断面図であり、(a)はB−B線に沿う全体図、(b)は詳細図。 中空鋼管6を立設している様子を示した側面図。 滑動型枠装置43の設置状況を示した側面図。 縦筋11の外側に引張材12を巻回している様子を示した側面図。
以下、本発明に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚を示した全体図であり、(a)は橋軸方向から見た鉛直断面図、(b)は橋軸直交方向(A−A線方向)から見た矢視図である。
これらの図でわかるように、本実施形態に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚1は、地盤2内に構築された鉄筋コンクリートからなるフーチング3、該フーチングに下端が接合された橋脚本体4及び該橋脚本体の上端に架け渡された上部工である橋桁5で構成してある。
橋脚本体4は、水平断面が矩形となるように構成してあり、フーチング3から立ち上げられ地表面からH1の高さ区間に延設された本体下部4aと、その上方のH2の高さ区間に延設された本体中間部4bと、その上方のH3の高さ区間に延設された本体上部4cとで構成してある。
ここで、本体下部4aは、フーチング3に立設された複数の中空鋼管6と、それらの周囲に配置された鉄筋コンクリートからなるコンクリート体7aとで構成してあり、中空鋼管6は、橋軸方向に沿って2列、橋軸直交方向に沿って4列となるように鋼管群として配置してある。
一方、本体中間部4bは、本体下部4aから延びる複数の中空鋼管6及びそれらの周囲に配置されたコンクリート体7bで、本体上部4cは、本体中間部4bから延びる複数の中空鋼管6及びそれらの周囲に配置されたコンクリート体7cでそれぞれ構成してあるが、コンクリート体7b,7cは図2の水平断面図でよくわかるように、橋脚本体4b,4cの表面側近傍に沿って建て込まれた縦筋11と、複数の中空鋼管6からなる鋼管群を取り囲むように縦筋11の外側に横筋として巻回された引張材12と、縦筋11及び引張材12が埋設されるように中空鋼管6の周囲に打設されたコンクリート13とで構成してある。
引張材12は、アラミド繊維ロープで構成してあるとともに、矩形断面をなす橋脚本体4b,4cの表面に沿って、隅部ではごく小さな曲率半径で湾曲させながら、実質的には折り曲げながら矩形状に巻回してある。
本実施形態に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚1を構築するには、まず、地盤2内に鉄筋コンクリートからなるフーチング3を造成し、次いで、該フーチングの上に中空鋼管6を立設する。
中空鋼管6は図2で説明したように、計8本を2×4の平面配置となるように鋼管群としてフーチング3に立設すればよい。
なお、中空鋼管6は、橋脚本体4を構成する本体下部4aから本体中間部4bを経て本体上部4cまで鉛直上方に延びる構造体であるため、次ステップで本体下部4aを構築する前に、橋脚本体4の全高に相当する高さ範囲を全て立設するようにしてもかまわないが、ここでは、説明の便宜上、本体下部4aを構築可能な高さまで部分的に立設するものとする。
次に、図1に示す高さ区間H1の範囲で、中空鋼管6の周囲に縦筋、横筋その他の鉄筋を適宜配筋し、次いで、それらの鉄筋が埋設されるように中空鋼管6の周囲にコンクリートを打設することにより、橋脚本体4のうち、本体下部4aをフーチング3から立ち上げる形で構築する。
次に、図3に示すように、中空鋼管6を、高さ方向に分割された形で図示しないクレーンで吊り込みつつ、材軸方向に沿って順次継ぎ足すことで、橋脚本体4の全高に相当する高さ範囲を立設する。
中空鋼管6を継ぎ足すにあたっては、該中空鋼管に取り付けられた作業足場31を適宜上方に盛り替えつつ、該作業足場を用いて、吊り込まれた中空鋼管6の下端を、先行配置された中空鋼管6の上端に溶接等で接合するようにすればよい。
中空鋼管6の立設が完了したならば、図4に示すように、該中空鋼管の上端に反力台41を設置し、該反力台からワイヤー42を介して滑動型枠装置43を吊り下げる。
滑動型枠装置43は、複数階の作業床を橋脚本体4を取り囲むように積層配置してあるとともに、その内側には型枠を取り付けてあり、鉄筋の建込みやコンクリート打設準備あるいは打設コンクリートの養生といったさまざまな作業を各作業床から行うことができるとともに、ワイヤー42から反力をとりながらセンターホールジャッキ等の油圧ジャッキ(図示せず)で装置全体を上昇させつつ、型枠の内側にスリップフォーム工法でコンクリートを打設することができるようになっている。
滑動型枠装置43の設置が完了したならば、図5に示すように、その作業床を利用することで縦筋11を吊り込み、次いで、該縦筋を鉄筋架台等に保持することで適宜位置決めしつつ、機械継手、圧接等によって先行施工された縦筋11に接合する。
一方、滑動型枠装置43を構成する最上層の作業床51には、アラミド繊維ロープで構成された引張材12が巻取り状態で収納されたリールスタンド52が該作用床上を橋脚本体4の回りに周回自在となるように設置してあり、縦筋11の建込みが終了したところから、リールスタンド52を周回させつつ、該リールスタンドから引張材12を繰り出して、自動巻付け機53で縦筋11の外側に螺旋状に巻き付けていく。
次に、上述したジャッキを作動させて滑動型枠装置43を上昇させつつ、該滑動型枠装置に設置された型枠54の内側にコンクリートを打設する。
以上説明したように、本実施形態に係る鋼管・コンクリート複合構造橋脚1によれば、引張材12を構成するアラミド繊維ロープが可撓性に優れることから、該アラミド繊維ロープを小さな曲率半径で曲げて配置する、実質的には折り曲げて配置することが可能となり、かくして引張材の曲げ剛性が高すぎるために水平断面における隅部で引張材を湾曲状に配置せざるを得ず、その結果として橋脚本体の水平断面もその隅部を湾曲形成せざるを得ないという事態が未然に回避されるとともに、そのような制約を受けることなく、設計条件に応じて橋脚本体4の断面形状を自由に決定することが可能となる。
加えて、引張材12を構成するアラミド繊維ロープが耐食性に優れることから、腐食が進行しやすい橋脚本体4の表面側であっても、該引張材を橋脚本体4の横筋として高い信頼性をもって採用することができるとともに、アラミド繊維ロープが軽量であるため、施工時の作業性も向上する。
さらには、橋脚本体4の水平断面における隅部を湾曲形成する必要がないため、型枠54の構成材も平板で足りることとなり、かくして型枠54の製作コストを低減することも可能となる。
1 鋼管・コンクリート複合構造橋脚
4 橋脚本体
4a 本体下部
4b 本体中間部
4c 本体上部
6 中空鋼管(鋼管群)
7a,7b,7c コンクリート体
11 縦筋
12 アラミド繊維ロープ(引張材)
13 コンクリート

Claims (1)

  1. 鋼管群として複数立設された中空鋼管とそれらの周囲に配置されたコンクリート体とからなる橋脚本体を備えた鋼管・コンクリート複合構造橋脚において、
    前記コンクリート体を、前記橋脚本体の表面側近傍に沿って建て込まれた縦筋と前記鋼管群を取り囲むように該縦筋の外側に巻回された引張材と前記縦筋及び前記引張材が埋設されるように前記中空鋼管の周囲に打設されたコンクリートとで構成するとともに、前記引張材をアラミド繊維ロープで構成したことを特徴とする鋼管・コンクリート複合構造橋脚。
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