JP2014118724A

JP2014118724A - 橋梁の架設方法

Info

Publication number: JP2014118724A
Application number: JP2012273925A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishikawa; 孝石川; Atsunobu Kawabe; 篤宣川辺; Nauemon Uno; 名右衛門宇野; Kiyoshi Kinoshita; 潔木下
Original assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP6025544B2

Abstract

【課題】送り出し工法において、手延べ機を短くするか、手延べ機を使わず、あるいは、斜吊の塔の高さを低くして、経済的な送り出し架設を行う。
【解決手段】橋梁の架設方法は、地組立された橋桁１０４の一部に、橋桁１０４の一部から鉛直上方に突出する主塔１０８を、主塔１０８よりも架設方向の前方となる橋桁１０４の前方部１０４ａに、前方部１０４ａから鉛直上方に突出する前方副塔１０６を、それぞれ建て、主塔１０８の先端側と、前方副塔１０６の先端側とに前方索１１２ａを張架し、橋桁１０４を地組立場１０２ｂから架設方向に送り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋桁に塔を建て索を張架する橋梁の架設方法に関する。

従来、川や線路などを跨ぐ橋梁を架設する場合において、橋桁を支持するクレーンなどを容易に設置できないことがある。そのため、橋桁の架設方向の前方端と後方端がそれぞれ架設される橋脚のうち、後方側の橋脚近傍に設けられた地組立場で橋桁を組み立て、その橋桁を地組立場から架設方向に送り出して、橋桁の前方端を前方側の橋脚に到達させる工法を採用する場合がある。

この前方支点に到達前の橋桁は、自重によって撓み前方橋脚の高さより低くなり、また、張り出し側の支点上では、大きな曲げモーメントが発生して、桁の断面が耐力を超える場合がある。しかる場合には、桁の前方に桁の自重より軽い手延べ機を装着して送り出しを行い架設する工法が広く行われている。また、橋桁の撓みや、支点曲げモーメントを軽減する目的で、適当な位置に塔を建てて、塔上部から橋桁の先端近くを吊る、斜吊り工法も用いられる（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−６９１６４号公報

上述した手延機を前方に連結する工法では、架設支間が長くなると、手延べ機の規模が大きくなるため、不経済になる。

本発明は、このような課題に鑑み、送り出し工法において、手延べ機を短くするか、手延べ機を使わず、あるいは、斜吊の塔の高さを低くして、経済的な送り出し架設を行うことが可能な橋梁の架設方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の橋梁の架設方法は、地組立された橋桁の一部に、橋桁の一部から鉛直上方に突出する主塔を、主塔よりも架設方向の前方となる橋桁の前方部に、前方部から鉛直上方に突出する前方副塔を、それぞれ建て、主塔の先端側と、前方副塔の先端側とに前方索を張架し、橋桁を地組立場から架設方向に送り出すことを特徴とする。

本発明によれば、送り出し工法において、手延べ機を短くするか、手延べ機を使わず、あるいは、斜吊の塔の高さを低くして、経済的な送り出し架設を行うことが可能となる。

橋梁の架設方法の流れを説明するための説明図である。主塔と前方副塔の概略的な構成を説明するための説明図である。撓み計算の設定条件を説明するための説明図である。撓み計算を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（橋梁の架設方法）
図１は橋梁の架設方法の流れを説明するための説明図である。図１（ｄ）、（ｅ）に示すように、本実施形態の橋梁の架設装置１５０は、主塔１０８と、前方副塔１０６と、後方副塔１１０と、前方索１１２ａと、後方索１１２ｂと、仮設橋脚１０２ａと、地組立場１０２ｂと、送り出し装置１０２ｃと、カウンターウェイトｃｗとを備える。

ここでは、中央の橋脚１００ｂと右側の橋脚１００ｃの間の地面に装置が設置可能であって、中央の橋脚１００ｂから左側の橋脚１００ａの間の地面には、装置の設置ができないものとする。

そこで、中央の橋脚１００ｂと右側の橋脚１００ｃの間に複数の仮設橋脚１０２ａを建て、仮設橋脚１０２ａの上に地組立場１０２ｂを設ける。地組立場１０２ｂには、不図示のレールに沿って、図１中、左右方向に可動する台車などの送り出し装置１０２ｃを設置する。そして、送り出し装置１０２ｃの上面において、橋桁１０４を一部組み立て（地組立）、送り出し装置１０２ｃで左側の橋脚１００ａに向けて送り出す、所謂送り出し工法を用いる。

送り出し工法では、張り出した橋桁の自重による撓みが問題となるため、橋桁の上に塔が建てられ、斜吊り工法が用いられることがあった。斜吊り工法では、送り出された橋桁の送り出し方向の先端側から、塔の天辺までワイヤーなどの索を張ることで、橋桁の送り出し方向の先端側が撓みで垂下しないように引き上げられる。

本実施形態では、このような斜吊りよりも効果的に橋桁１０４の撓みを改善することが可能となる。

まず、図１（ａ）に示すように、送り出し装置１０２ｃの上面において橋桁１０４の一部が地組立される。そして、地組立された橋桁１０４（ブロックＡ〜Ｄ）の一部（ブロックＣ）に前方副塔１０６を建てる。

続いて、地組立された橋桁１０４（ブロックＡ〜Ｄ）を送り出し装置１０２ｃで架設方向（図１中、左右方向）の前方（図１中、左側）に１ブロック分送り出し、後方に新たに橋桁１０４（ブロックＥ）を組み立てて継ぎ足す。橋桁１０４（ブロックＦ、Ｇ）についても、橋桁１０４（ブロックＥ）と同様に、送り出しと組み立てが行われる。

そして、図１（ｂ）に示すように、地組立された橋桁１０４（ブロックＡ〜Ｇ）の一部（ブロックＥ、Ｆ）に主塔１０８を建てる。この段階では、まだ、主塔１０８は、桁上（橋桁１０４の上面）にほぼ水平に倒されている。なお、主塔１０８よりも架設方向の前方にある橋桁１０４の前方部１０４ａに、前方部１０４ａから鉛直上方に突出する前方副塔１０６がすでに配されている。

図２は、主塔１０８と前方副塔１０６の概略的な構成を説明するための説明図である。図２（ａ）は、主塔１０８の側面図を示し、図２（ｂ）は、主塔１０８の正面図を示し、図２（ｃ）は、前方副塔１０６の側面図を示し、図２（ｄ）は、前方副塔１０６の正面図を示す。ここで、主塔１０８および前方副塔１０６の側面図は、図１に示す図と同じ面から見た図である。

主塔１０８は、図２（ｂ）に示すように、高さに対し横方向の安定を得るために、下方に開いた構造となっている。部材１０８ａは、柱材の座屈を防ぐためのもので、トラス状に取り付ける場合が一般的である。

主塔１０８の上部には、後述する索（前方索および後方索）が、固定されるアンカー１０８ｂが取り付けられている。アンカー１０８ｂに固定されるケーブル（索）は塔上で交差し、アンカー１０８ｂ内で力が均衡するようになっている。ここでは、前方索、および、後方索の角度により支圧版の角度を変えて、索が直角に取りつくようにしている。また、主塔１０８の下部は、橋桁１０４にピン構造で取り付けられる。

前方副塔１０６は、図２（ｃ）に示すように、主塔１０８と同様、下方に開いた構造としており、部材１０６ａは、柱材の座屈を防ぐためのもので、トラス状に取り付ける場合が一般的である。また、前方副塔１０６の上部には、前方索が固定されるアンカー１０６ｂが取り付けられている。ここでは、前方索の角度により支圧版の角度を変えて、前方索が直角に取りつくようにしている。

上記の主塔１０８および副塔のアンカー構造は一例であって、主塔１０８および副塔の頭頂部におけるアンカー手段は、本実施形態に記載の構造に限られない。

図１（ｂ）に戻って、橋桁１０４（ブロックＧ）の上面にカウンターウェイトｃｗが載置される。カウンターウェイトｃｗは、架設方向の前方に張り出した橋桁１０４の重量によって、橋桁１０４が、図１中、反時計回り方向に回転して倒れないように、図１中、時計回り方向の回転モーメントを与えるものである。なお、カウンターウェイトｃｗは送り出しの進行に伴い複数設置することもある。

続いて、図１（ｃ）に示すように、新たな橋桁１０４（ブロックＨ）について、橋桁１０４（ブロックＥ）と同様に、送り出しと組み立てが行われると共に、主塔１０８より架設方向の後方にある橋桁１０４の後方部１０４ｂに、後方部１０４ｂから鉛直上方に突出する後方副塔１１０を建てる。後方副塔１１０の具体的な構造については、前方副塔１０６と実質的に同じであるため、詳細な説明は省略する。

そして、図１（ｄ）に示すように、主塔１０８を、回転軸１０８ｆ（図２（ａ）参照）を中心に回転させて建て起こす。こうして、主塔１０８は、送り出し装置１０２ｃの上面に地組立された橋桁１０４の一部（ブロックＥ、Ｆ）から鉛直上方に突出することとなる。

続いて、主塔１０８の先端側（回転溝１０８ｃ）と、前方副塔１０６の先端側（回転溝１０６ｅ）とに前方索１１２ａを張架する。また、主塔１０８の先端側（回転溝１０８ｃ）と、後方副塔１１０の先端側（前方副塔１０６の溝１０６ｅに対応する溝）とに後方索１１２ｂを張架する。このとき、橋桁１０４の前方部１０４ａ側には、すでに撓みが生じており、前方索１１２ａおよび後方索１１２ｂによって、撓み分が吊り上げられる。

そして、送り出し装置１０２ｃが、橋桁１０４を地組立場１０２ｂから架設方向に送り出す。この送り出しが完了したとき、図１（ｅ）に示すように、橋桁１０４が地組立場１０２ｂから架設方向に張り出す長さが最大となり、橋桁１０４が最も撓みやすい状態となる。

しかし、本実施形態では、前方副塔１０６が、前方索１１２ａを介して主塔１０８側および鉛直上方に引っ張られ、橋桁１０４の前方部１０４ａが鉛直上方に反る方向に曲げモーメントが作用する所謂、地蔵起こしの状態となる。

また、後方副塔１１０が、後方索１１２ｂを介して主塔１０８側および鉛直上方に引っ張られ、橋桁１０４の後方部１０４ｂが鉛直上方に反る方向に曲げモーメントが作用する。かかる曲げモーメントは、橋桁１０４の前方部１０４ａを鉛直上方に反らせる方向に作用する。

こうして、橋桁１０４の鉛直下方への撓みが、副塔（前方副塔１０６および後方副塔１１０）を有しないときに比べて抑制される。そのため、橋桁１０４が橋脚１００ａに衝突することなく、橋脚１００ａの上方に到達することが可能となる。前方副塔１０６および後方副塔１１０の高さが高いほど、橋桁１０４の鉛直下方への撓みが改善する。そして、図１（ｆ）に示すように、架設装置１５０が撤去され、橋桁１０４が橋脚１００ａ、１００ｂ、１００ｃに載置される。

かかる架設装置１５０を用いることで、架設中の橋桁１０４の撓みを効果的に抑えることができ、手延機が不要、または、必要となる手延機が小型化され、地組立場の有効利用を含めた総合的なコストを削減することが可能となる。また、斜吊りに比べ、主塔１０８に作用する応力が小さくなるため、主塔１０８の建設にかかるコストも低減される。

（設計計算例）
続いて、本実施形態の橋梁の架設方法と、従来の斜吊りによる橋梁の架設方法について、具体的な設計計算例を挙げて、本実施形態の橋梁の架設方法の効果を示す。

図３は、撓み計算の設定条件を説明するための説明図である。図３（ａ）は、本実施形態の橋梁の架設方法における設定条件を示し、図３（ｂ）は、比較対象としての斜吊りによる橋梁の架設方法における設定条件を示す。ただし、図３中の寸法の単位はｍ（メートル）とする。

ここでは、索が掛け終わった後、橋桁１０４を送り出して、最も橋桁１０４が撓む図１（ｅ）に相当する工程における、橋桁１０４の撓みを、本実施形態の橋梁の架設方法と、斜吊りによる橋梁の架設方法それぞれについて計算する。

ただし、上述した橋梁の架設方法と異なり、図３（ａ）、（ｂ）では、橋桁１０４を２点支持している。

図３（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、橋桁１０４は、全長が２００ｍであって、中央の下方から支持部２００ａによって支持され、中央から図３中、右側に１００ｍの位置の下方から支持部２００ｂによって支持される。

また、カウンターウェイトｃｗは、転倒安全率を確保するために載荷されるもので、本発明とは無関係である。

そして、橋桁１０４の中央よりも、図３中、左側に２０ｍの位置の上面に主塔１０８、ｔが設けられている。

図３（ａ）に示す計算条件では、橋桁１０４のうち、主塔１０８が設けられた位置の左側に６０ｍの位置に、前方副塔１０６が設けられ、主塔１０８が設けられた位置の右側に６０ｍの位置に、後方副塔１１０が設けられる。主塔１０８の高さは２０ｍ、前方副塔１０６、後方副塔１１０の高さは、それぞれ１０ｍとする。

そして、主塔１０８と前方副塔１０６の間に前方索１１２ａが、主塔１０８と後方副塔１１０の間に後方索１１２ｂがそれぞれ張架されている。その長さは、それぞれ、６０．８３ｍとなる。

一方、図３（ｂ）に示す斜吊りの計算条件では、副塔は設けられず、主塔ｔの高さは２０ｍであって、主塔ｔから直接、橋桁１０４に、主塔１０８が設けられた位置の左側に６０ｍの位置と、右側６０ｍの位置に前方索ｓ_１、後方索ｓ_２が張架されている。その長さは、それぞれ、６３．２４５ｍとなる。

また、図３（ａ）、（ｂ）のいずれの計算条件においても、橋桁１０４の断面二次モーメントＩは、０．４ｍ^４、単位長さ辺りの重量は、２．０ｔ／ｍ、前方索１１２ａ、ｓ_１、後方索１１２ｂ、ｓ_２に作用する張力は、３００ｔとする。

図４は、撓み計算を説明するための説明図である。ここでは、計算を簡略化するため、図４（ａ）に示すように、橋桁１０４のみが２点支持されており、橋桁１０４の重量は、図４中、左右方向に均等であると仮定する。

図４（ｂ）に示す状態では、橋桁１０４の自重を２．０ｔ／ｍとすれば、支持部２００ａの反力Ｒａ_１は４０５ｔとなり、支持部２００ｂでは、負反力が４５ｔとなる。負反力を打消し、転倒安全率１．２を確保するために７０ｔのカウンタウェイトｃｗが、支持部２００ｂ近くに載荷されるため、支持部２００ｂの反力Ｒａ_２は、３５ｔとなる。

このときの橋桁先端撓みは４．８８ｍになる。また、支持部２００ａの反力Ｒａ_１は、撓みに関係がない。

続いて、斜吊りによる橋梁の撓みの改善効果を計算すると、張力の鉛直方向成分と主塔ｔの反力による撓み量は、−２．８９ｍとなる。すなわち、斜吊りの索（前方索ｓ_１、後方索ｓ_２）によって、橋桁１０４の左端は２．８９ｍ、鉛直上方に吊り上げられる。

また、本実施形態の地蔵起こしによる橋梁の撓みの改善効果を計算すると、−４．２９ｍとなる。すなわち、地蔵起こしの索（前方索１１２ａ、後方索１１２ｂ）によって、橋桁１０４の左端は４．２９ｍ、鉛直上方に吊り上げられる。

上述したように、前方索１１２ａ、ｓ_１、後方索１１２ｂ、ｓ_２に作用する張力、主塔１０８、ｔの高さがそれぞれ等しい条件において、橋桁１０４の自重と支持部２００ａの反力による撓み量は、斜吊りの場合も、地蔵起こしの場合も同じである。一方、張力による吊り上げの効果は、斜吊りが−２．８９ｍであるのに対し、地蔵起こしでは、−４．２９ｍとなることから、本実施形態の橋梁の架設方法は、従来の斜吊り工法よりも、撓みの改善効果が凡そ１．５倍程度に大きいことがわかる。そのため、斜吊りの場合の撓みが４．８８−２．８９＝０．９９ｍなのに対し、地蔵起こしの場合の撓みは４．８８−４．２９＝０．５９ｍと、撓みの改善を図ることが可能となる。

また、斜吊りの場合、主塔ｔに作用する鉛直方向の荷重は、２００ｔ近くに上るが、地蔵起こしの場合、主塔１０８に作用する鉛直方向の荷重は、１００ｔ程度ですむため、主塔１０８にかかるコストを低減することが可能となる。

また、上述した実施形態では、図１（ｄ）、（ｅ）に示すように、副塔の高さを主塔１０８の高さより低くしているが、副塔の高さを主塔１０８の高さよりも高くしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、橋桁に塔を建て索を張架する橋梁の架設方法に利用することができる。

１０２ｂ …地組立場
１０４ …橋桁
１０４ａ …前方部
１０４ｂ …後方部
１０６ …前方副塔
１０８ …主塔
１１０ …後方副塔
１１２ａ …前方索
１１２ｂ …後方索
１５０ …架設装置

Claims

地組立された橋桁の一部に、該橋桁の一部から鉛直上方に突出する主塔を、該主塔よりも架設方向の前方となる該橋桁の前方部に、該前方部から鉛直上方に突出する前方副塔を、それぞれ建て、
前記主塔の先端側と、前記前方副塔の先端側とに前方索を張架し、
前記橋桁を地組立場から前記架設方向に送り出すことを特徴とする橋梁の架設方法。