JP2019011591A - 橋脚基礎の耐震補強方法及び橋脚の耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中央分離帯のように幅が狭い区域に橋脚が設置されている橋梁において、その橋脚基礎及び橋脚の耐震補強を施すことができる方法を提供する。【解決手段】基礎１２の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板１８、１９を同方向に沿って設置する工程と、鋼管矢板１８、１９及び基礎１２に橋軸交差方向に貫通する孔１７を形成する工程と、孔１７にＰＣ鋼材２１を挿入するとともに、鋼管矢板１８、１９及び基礎１２の外周にこれらを包囲するように型枠２０を設置する工程と、型枠２０の内方にコンクリートを打設してその硬化後、ＰＣ鋼材２１を緊張させることによりコンクリートにプレストレスを導入する工程とを備えてなる。【選択図】図３

Description

この発明は、橋脚基礎の耐震補強方法及び橋脚の耐震補強方法に関する。

橋脚基礎の耐震補強方法として、例えば特許文献１記載の方法が知られている。この方法は、橋脚基礎の外周にこれを包囲するように第１型枠を設置するとともに、第１型枠の外周にこれを包囲するように第２型枠である多数の鋼管矢板を打設し、基礎と第１型枠との間及び第１型枠と第２型枠との間にコンクリートを打設して基礎を補強する方法である。

また、この方法では第１型枠の外周面及び第２型枠の内周面に多数のスタッドを設け、第１型枠及び多数の鋼管矢板からなる第２型枠とコンクリートの一体化を図っている。

ところで、図５に示すように、第１道路５０の上方を跨いで第２道路５１が横切る道路構造の場合、第２道路５１における橋梁部５１ａの橋脚が第１道路５０の中央分離帯５２に設置されることがある。中央分離帯５２は第１道路５０の延伸方向に延びているものの幅が狭い区域である。このため、橋梁部５１ａの橋脚基礎の耐震補強に特許文献１記載の方法を適用するのは困難である。

特開２０１０−９５９０７号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、例えば中央分離帯のように幅が狭い区域に橋脚が設置されている橋梁において、その橋脚基礎及び橋脚の耐震補強を施すことができる方法を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、橋脚基礎の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板を同方向に沿って設置する工程と、
前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎の外周にこれらを包囲するように型枠を設置する工程と、
前記型枠の内方にコンクリートを打設して硬化させる工程と
を備えてなることを特徴とする橋脚基礎の耐震補強方法にある。

上記方法において、前記型枠は鋼板からなり、その内周に多数のスタッドが設けられている構成を採用することができる。

また、上記方法において、さらに、
前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎に橋軸交差方向に貫通する孔を形成する工程と、 前記孔にＰＣ鋼材を挿入する工程と、
前記第１コンクリートの硬化後、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより前記第１コンクリートにプレストレスを導入する工程と
を備えてなる構成を採用することができる。

またこの発明は、基礎とその上部に設けられた複数の柱部とを有する橋脚の耐震補強方法であって、
前記基礎の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板を同方向に沿って設置し、その際前記基礎の橋軸交差方向両端部に隣接して設置される隣接鋼管矢板については前記柱部のほぼ上端に達するものを用いる工程と、
前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎の外周にこれらを包囲するように第１型枠を設置する工程と、
前記第１型枠の内方に第１コンクリートを打設して硬化させる工程と、
前記隣接鋼管矢板及び前記柱部の外周にこれらを包囲するように第２型枠を設置する工程と、
前記第２型枠の内方に第２コンクリートを打設して硬化させ、前記第１コンクリートと一体化させる工程と
を備えてなることを特徴とする橋脚の耐震補強方法にある。

上記方法において、前記第１型枠は鋼板からなり、その内周に多数のスタッドが設けられている構成を採用することができる。

上記方法において、さらに、
前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎に橋軸交差方向に貫通する孔を形成する工程と、 前記孔にＰＣ鋼材を挿入する工程と、
前記第１コンクリートの硬化後、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより前記第１コンクリートにプレストレスを導入する工程と
を備えてなる構成を採用することができる。

例えば中央分離帯のように幅が狭い区域に橋脚が設置されている橋梁において、その橋脚基礎及び橋脚の耐震補強を施すことができる。

耐震補強前の橋脚を示す橋軸方向に見た図である。 鋼管矢板を設置した図であり、（ａ）は橋軸方向に見た図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。 第１型枠を設置した図であり、（ａ）は橋軸方向に見た図、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。 第２型枠を設置した、橋軸方向に見た図である。 道路橋によって交差する第１道路と第２道路の例を示す図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。以下の実施形態は、図５に示したように、第１道路５０の上方を跨いで横切る第２道路５１の橋梁部５１ａの橋脚が第１道路の中央分離帯５２に設置されている道路構造において、この発明を適用した例である。

図１は、耐震補強前の橋脚を示す橋軸方向に見た図である。この実施形態では、橋脚としてロッキング橋脚１０が示され、ロッキング橋脚１０は基礎１２とその上部に設けられ、鉛直部を構成する複数の柱部１３とを有している。図示では柱部１３ごとに支持する単独基礎１２ａが示されているが、複数の柱部１３全体を支持する１つの基礎１２とされる場合もある。これら単独基礎１２ａは中央分離帯５２に直列に設置されている。

桁１４及び床版１５は、これらの柱部１３によって支持される。ロッキング橋脚１０の柱部１３は上下端部にヒンジ構造１６を有し、このヒンジ構造１６によって鉛直荷重支持機能と回転機能を有するが、水平荷重は支持しない橋脚構造となっている。

橋脚１０の耐震補強は図２〜図４に示す手順によって実施される。まず、図２に示すように、複数の単独基礎１２ａが露出するように適宜深さまで中央分離帯５２の地盤を掘削する。そして、複数の単独基礎１２ａからなる基礎１２の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板１８、１９を同方向に沿って設置する。ここで、橋軸交差方向という用語を用いたのは、図５に示したように、第１道路５０に対して第２道路５１が斜めに交差する場合、複数の単独基礎１２ａが橋軸に対して斜めに交差する方向に配列されるからである。したがって、第１道路５０と第２道路５１とが直交する場合は鋼管矢板の配列方向は橋軸直角方向となる。すなわち、橋軸交差方向は橋軸直角方向を含む概念である。

鋼管矢板１８、１９は鋼管本体の外周に継手が軸方向に設けられ、隣接する鋼管矢板の継手をかみ合わせながら設置される周知のものである。これら鋼管矢板１８、１９は圧入又は打撃により支持層まで設置される。鋼管矢板１８、１９のうち、基礎１２の橋軸交差方向両端部に隣接して設置される隣接鋼管矢板１８については上端が柱部１３の上端にほぼ達する長さのものを用いる。その他の鋼管矢板１９については上端が基礎１２のほぼ上端に達する長さのものを用いる。隣接鋼管矢板１８は、図示では基礎１２の橋軸交差方向両側に各１本設置されているが、２本以上の複数本としてもよい。

鋼管矢板１８、１９を設置したら、鋼管矢板１８、１９及び基礎１２に橋軸交差方向に貫通する孔１７（基礎１２を貫通するもののみ示す）を形成する。孔１７はコンクリートのコア抜きに用いられるボーリングマシン等により形成することができる。鋼管矢板の孔は工場等において予め所定高さ位置に設けておいてもよく、この場合は鋼管矢板の設置前に基礎１２のコア抜きをして孔１７を形成しておく。

次に図３に示すように、基礎１２及び複数の鋼管矢板１８、１９に形成した孔１７にＰＣ鋼材２１を挿入する。また基礎１２及び複数の鋼管矢板１８、１９の外周にこれらを包囲するように第１型枠２０を設置し、ＰＣ鋼材２１の両端部を第１型枠２０に仮止めする。そして、第１型枠２０の内方に第１コンクリートを打設し、その硬化後ＰＣ鋼材２１を緊張させることにより第１コンクリートにプレストレスを導入する。第１型枠２０は鋼板からなり、内周に第１コンクリートとの付着力を増大させるための多数のスタッド２２が設けられている。以上までが基礎１２についての補強である。

次に、図４に示すように、複数の柱部１３及び隣接鋼管矢板１８の外周にこれらを包囲するように第２型枠２３を設置し、その内方に第２コンクリートを打設して硬化させ、第１コンクリートと一体化させる。これにより、複数の柱部１３によって構成されていた橋脚の鉛直部が補強された壁式のものとなる。すなわち、柱部１３のヒンジ機能による回転機能は失われ、その一方壁式に補強された鉛直部によって水平荷重支持機能を有することになる。第２型枠２３としては脱型するものを用いてもよいが、鋼板特に波形鋼板を用いることにより、鉛直部のせん断耐力を高めることができる。

上記実施形態によれば、中央分離帯のように幅が狭い区域に橋脚が設置されている橋梁において、その橋脚基礎及び橋脚の耐震補強を施すことができる。そして、既存の基礎１２の橋軸交差方向両側に複数の鋼管矢板１８、１９を配列し、プレストレスが導入されたコンクリートによって拡張された新たな基礎は、鉛直方向及び水平方向支持力が増大することになる。

また、この新たな基礎と壁式に変わった新たな鉛直部とを含む橋脚は、両者の隣接鋼管矢板によって一体化されているので、橋梁に作用する鉛直荷重のみならず、橋軸方向及び橋軸交差方向（橋軸直角方向を含む）の地震力を基礎に伝達することができる。

上記実施形態では、基礎及び複数の柱部から構成される鉛直部を含む橋脚を補強する例を示したが、基礎のみを補強する場合にもこの発明を適用することができる。また、上記実施形態ではロッキング橋脚にこの発明を適用したが、ロッキング橋脚に限らず複数の柱部を有する他の単柱式橋脚にもこの発明を適用することができる。

１０：ロッキング橋脚
１２：橋脚基礎
１３：柱部
１４：桁
１６：ヒンジ構造
１７：孔
１８：隣接鋼管矢板
１９：鋼管矢板
２０：第１型枠
２１：ＰＣ鋼材
２２：スタッド
２３：第２型枠
５０：第１道路
５１：第２道路
５１ａ：橋梁部
５２：中央分離帯

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、橋脚基礎の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板を該鋼管矢板及び前記橋脚基礎が一直線上に並ぶように、橋軸交差方向に沿って設置する工程と、
前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎の外周にこれらを包囲するように型枠を設置する工程と、
前記型枠の内方にコンクリートを打設して硬化させる工程と
を備えてなることを特徴とする橋脚基礎の耐震補強方法にある。

また、上記方法において、さらに、
前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎に橋軸交差方向に貫通する孔を形成する工程と、 前記孔にＰＣ鋼材を挿入する工程と、
前記コンクリートの硬化後、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより前記コンクリートにプレストレスを導入する工程と
を備えてなる構成を採用することができる。

またこの発明は、基礎とその上部に設けられた複数の柱部とを有する橋脚の耐震補強方法であって、
前記基礎の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板を該鋼管矢板及び前記基礎が一直線上に並ぶように、橋軸交差方向に沿って設置し、その際前記基礎の橋軸交差方向両端部に隣接して設置される隣接鋼管矢板については前記柱部のほぼ上端に達するものを用いる工程と、
前記複数の鋼管矢板及び前記基礎の外周にこれらを包囲するように第１型枠を設置する工程と、
前記第１型枠の内方に第１コンクリートを打設して硬化させる工程と、
前記隣接鋼管矢板及び前記柱部の外周にこれらを包囲するように第２型枠を設置する工程と、
前記第２型枠の内方に第２コンクリートを打設して硬化させ、前記第１コンクリートと一体化させる工程と
を備えてなることを特徴とする橋脚の耐震補強方法にある。

上記方法において、さらに、
前記複数の鋼管矢板及び前記基礎に橋軸交差方向に貫通する孔を形成する工程と、
前記孔にＰＣ鋼材を挿入する工程と、
前記第１コンクリートの硬化後、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより前記第１コンクリートにプレストレスを導入する工程と
を備えてなる構成を採用することができる。

橋脚１０の耐震補強は図２〜図４に示す手順によって実施される。まず、図２に示すように、複数の単独基礎１２ａが露出するように適宜深さまで中央分離帯５２の地盤を掘削する。そして、複数の単独基礎１２ａからなる基礎１２の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板１８、１９をこれら鋼管矢板１８、１９及び基礎１２が一直線上に並ぶように、橋軸交差方向に沿って設置する。ここで、橋軸交差方向という用語を用いたのは、図５に示したように、第１道路５０に対して第２道路５１が斜めに交差する場合、複数の単独基礎１２ａが橋軸に対して斜めに交差する方向に配列されるからである。したがって、第１道路５０と第２道路５１とが直交する場合は鋼管矢板の配列方向は橋軸直角方向となる。すなわち、橋軸交差方向は橋軸直角方向を含む概念である。

Claims (6)

1. 橋脚基礎の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板を同方向に沿って設置する工程と、
   前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎の外周にこれらを包囲するように型枠を設置する工程と、
   前記型枠の内方にコンクリートを打設して硬化させる工程と
   を備えてなることを特徴とする橋脚基礎の耐震補強方法。
2. 前記型枠は鋼板からなり、その内周に多数のスタッドが設けられていることを特徴とする請求項１記載の橋脚基礎の耐震補強方法。
3. 前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎に橋軸交差方向に貫通する孔を形成する工程と、 前記孔にＰＣ鋼材を挿入する工程と、
   前記コンクリートの硬化後、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより前記コンクリートにプレストレスを導入する工程と
   を備えてなることを特徴とする請求項１又は２記載の橋脚基礎の耐震補強方法。
4. 基礎とその上部に設けられた複数の柱部とを有する橋脚の耐震補強方法であって、
   前記基礎の橋軸交差方向両端部近くから、複数の鋼管矢板を同方向に沿って設置し、その際前記基礎の橋軸交差方向両端部に隣接して設置される隣接鋼管矢板については前記柱部のほぼ上端に達するものを用いる工程と、
   前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎の外周にこれらを包囲するように第１型枠を設置する工程と、
   前記第１型枠の内方に第１コンクリートを打設して硬化させる工程と、
   前記隣接鋼管矢板及び前記柱部の外周にこれらを包囲するように第２型枠を設置する工程と、
   前記第２型枠の内方に第２コンクリートを打設して硬化させ、前記第１コンクリートと一体化させる工程と
   を備えてなることを特徴とする橋脚の耐震補強方法。
5. 前記第１型枠は鋼板からなり、その内周に多数のスタッドが設けられていることを特徴とする請求項４記載の橋脚の耐震補強方法。
6. 前記複数の鋼管矢板及び前記橋脚基礎に橋軸交差方向に貫通する孔を形成する工程と、 前記孔にＰＣ鋼材を挿入する工程と、
   前記第１コンクリートの硬化後、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより前記第１コンクリートにプレストレスを導入する工程と
   を備えてなることを特徴とする請求項４又は５記載の橋脚の耐震補強方法。

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