JP2020105803A - 斜張橋、および斜張橋の架設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】斜張橋の耐震性や耐久性を比較的容易に向上させられるようにする。【解決手段】主塔１から延びるケーブル２によって橋桁が支持される斜張橋は、橋桁の幅員両側に設けられ、それぞれ、ケーブル２が接続された主桁１０と、主桁１０間に設けられた下横リブ１６と、下横リブ１６の上部に接続された上横リブ１９と、上横リブ１９の上部に接続されたデッキプレート７とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、斜張橋の構造、およびそのような構造を有する斜張橋の架設方法に関するものである。

従来、主塔に固定された斜庁材によって主桁が支持される斜張橋としては、主桁コンクリート部を有するエッジガーダータイプの斜張橋が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−８１３２２号公報

しかしながら、上記のように主桁コンクリート部を有する斜張橋は、自重が大きくなりがちであり、耐震性や耐久性を向上させることが容易ではないという問題点を有していた。

本発明は、上記の点に鑑み、斜張橋の耐震性や耐久性を比較的容易に向上させられるようにすることを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
主塔から延びるケーブルによって橋桁が支持される斜張橋であって、
上記橋桁の幅員両側に設けられ、それぞれ、上記ケーブルが接続された主桁と、
上記主桁間に設けられた下横リブと、
上記下横リブの上部に接続された上横リブと、
上記上横リブの上部に接続されたデッキプレートと、
を備えたことを特徴とする。

これにより、上記下横リブによって剛性を確保しつつ、上記上横リブを含むデッキプレート等を容易に輸送可能にすることができ、比較的軽量な構造で斜張橋の耐震性や耐久性を比較的容易に向上させることができる。

本発明によれば、斜張橋の耐震性や耐久性を比較的容易に向上させることができる。

斜張橋の概略構造を示す側面図である。 斜張橋の概略構造を示す正面図である。 中央径間部におけるケーブル定着部および横リブ位置での横断面図である。 中央径間部におけるケーブル定着部および横リブ位置での下横リブと縦桁の結合部を示す横断面図である。 中央径間部におけるケーブル定着部および横リブ位置での下横リブと縦桁の結合部を示すデッキプレートおよび上横リブを除いた状態での平面図である。 中央径間部におけるケーブル定着部以外の横リブ位置での横断面図である。 中央径間部における横リブ間の位置での横断面図である。 側径間部におけるケーブル定着部および横リブ位置での横断面図である。 側径間部におけるケーブル定着部以外の横リブ位置での横断面図である。 側径間部における横リブ間の位置での横断面図である。 主塔位置での横断面図である。 架設工程における要部の工程の例を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（斜張橋の概略全体構造）
斜張橋は、図１、図２に示すように、主塔１の上部に一端部が定着され放射状に配置されたケーブル２の他端部が、橋桁５０の幅員両サイドにある主桁の外側に定着されて、主桁を支える構造を有している。主桁を陸側より支える支点は、橋台３、中間橋脚４、および主塔１に配置されている。中間橋脚４は中央径間５側の活荷重によるたわみを減少させるために配置されたものであり、構造条件によっては省略が可能である。本実施形態のように、中央径間５の長さが側径間６に比べ相対的に長いために橋台３および中間橋脚４に発生する上向きの反力が大きくなるような場合には、側径間６の全長に亘り、後に図８〜図１０を参照して説明するように、カウンターウエイトとしての下コンクリート床版２６を配置し、上向きの反力による影響を低減、抑制することができる。

（中央径間５部分の橋桁５０の構造）
中央径間５部分における橋桁５０は、橋軸方向の位置に応じたケーブル２の定着の有無、および横リブの有無に応じて互いに異なる構造を有している。

（中央径間５部分でのケーブル２が定着される位置）
ケーブル２が定着されている位置では、図３に示すように、主桁下フランジ１１や主桁上フランジが形成された主桁ウエブを有する幅員両サイドの主桁１０の間に、橋軸方向のトラフリブ型式縦リブ８（Ｕリブ）および／または平リブ型式縦リブ９が下面側に取り付けられたデッキプレート７が設けられるとともに、橋軸直角方向の下横リブ１６、および上横リブ１９が設けられている。上記下横リブ１６は、例えば上フランジ１６ａ、下フランジ１６ｂ、および検査路穴１６ｄを有する１本のＩ形断面部材によって構成され、両側の主桁１０の間に添接板１７を介して架設されている。また、上横リブ１９は、上フランジ１９ａ、および下フランジ１９ｂを有するＩ形断面部材によって構成され、両側の主桁１０の間に添接板２１を介して架設されている。上記下横リブ１６と上横リブ１９とは、下横リブ１６の上フランジ１６ａと、上横リブ１９の下フランジ１９ｂとが例えば高力ボルトにより接合されることによって結合、一体化されている。

上記上横リブ１９は、図４に示すように、上部に形成された凹部１９ｃにトラフリブ型式縦リブ８が嵌まり込むようにして、デッキプレート７の下面側に一体的に取り付けられている。上記のように一体的に形成されたデッキプレート７、トラフリブ型式縦リブ８、および上横リブ１９は、例えば橋軸方向の長さが１４ｍ程度以下、幅が３ｍ程度以下に分割されるとともに、下横リブ１６と別体とされて高さが低く抑えられることにより、製造工場から現場へのトラック等による輸送の容易化が図られるようになっている。

下横リブ１６の例えば中央部の１カ所には、図５に示すように、橋軸方向前後の下横リブ１６を結合する縦桁１３が上記上横リブ１９等と離間して配置され、下横リブと縦桁１３による格子桁構造とすることによる架設時剛性の確保や荷重分配作用によるトラック荷重による断面力の減少が図られるようになっている。ここで、図５は、便宜上、デッキプレート７や上横リブ１９を省かれて描かれている。上記縦桁１３と下横リブ１６とは、限定されないが、疲労耐久性に配慮すればボルト結合されることが好ましい。すなわち、縦桁１３と下横リブ１６とは、これらが結合されることにより格子桁構造が形成され、以降に設置される鋼床版部材や下コンクリート床版の重量に耐えうる構造とすることが容易になる。ここで、下横リブ１６には大きな疲労応力が作用しやすいため、疲労耐力に優れるボルトを用いた結合構造を採用することは好ましい。そこで、例えば、下横リブ１６と縦桁１３の上フランジ上面と下フランジ下面の高さを合わせ、下横リブ１６と両側の縦桁１３の３つの部材を上下各１枚の添接板３２（スプライスプレート）で結合するとともに、ＣＴ形鋼１８を用いて下横リブ１６のウエブとＣＴ形鋼１８のフランジ部分、および縦桁１３のウエブとＣＴ形鋼１８のウエブ部分をそれぞれボルト接合することにより、下横リブ１６と縦桁１３をボルトのみで結合することができる。なお、上記下横リブ１６および縦桁１３の上方側の添接板３２と上横リブ１９との干渉を避けるためには、上横リブ１９の下部に凹部３３を形成するなどすればよい。

また、上横リブ１９は、トラフリブ型式縦リブ８等の数が多い場合などには現場での結合が煩雑となるため、橋軸方向に長い部材とすることが好ましく、上記のように橋軸直角方向に３ｍ程度以下の短い間隔で分割され、橋軸直角方向に添接板２０によって結合されることになる。この際の鋼床版同士の現場での結合は、仕口延長が長いことや鋼床版自体の剛性が低いことより比較的難しい技術とされる場合があるが、十分な剛性を持つ前記格子桁構造に、下横リブ１６の上フランジ１６ａと上横リブ１９の下フランジ１９ｂとを合わせる形で仮置きし、十分な仕口調整を行った後、鋼床版間の溶接およびボルト結合を行うことができることにより、架設作業の簡略化が容易に可能となる。

（中央径間５部分でのケーブル２の定着部以外で上横リブ１９が配置されている位置）
橋軸方向におけるケーブル２が定着されていない位置、すなわちケーブル２が定着されている位置の間の位置で、上横リブ１９が設けられている例えば３〜４ｍの間隔を有する位置では、上記のようなＩ形断面部材によって構成された下横リブ１６が用いられてもよいが、これに代えて、図６に示すように、形鋼からなる斜材２３と上下弦部材２４が接合されたトラス構造が用いられてもよい。これにより、鋼重の低減や経済性向上を図るとともに、橋梁点検用の検査路が通過する空間を容易に確保することができる。

（中央径間５部分で上横リブ１９が配置されていない位置）
上記のような上横リブ１９、および下横リブ１６や斜材２３と上下弦部材２４とが設けられた位置の間の橋桁５０の部分には、必ずしも必須ではないが、例えば図７に示すように、検査路の床として機能する例えばＦＲＰによる部分下面遮蔽板１４や検査通路用手摺１５が設けられて、橋梁点検作業を容易にし得るようになっている。

（耐風安定性の確保について）
耐風安定性を向上させるためには、図３、図６、図７等に併せて示すように、主桁１０の外方側にフェアリング１２が設けられるようにしてもよい。また、上記のような縦桁１３をバッフルプレートとして作用させたり、上記部分下面遮蔽板１４を主桁１０の下部から橋桁の幅員方向中央に向けて少なくとも所定の距離（例えば３．５ｍや全面など）の範囲に設けることによって、風遮蔽板として作用させるようにしたりしてもよい。

（側径間６部分の橋桁５０の構造）
側径間６部分における橋桁５０は、図８〜図１０に示すように、中央径間５部分と同様に橋軸方向の位置に応じたケーブル２の定着の有無、および横リブの有無に応じて互いに異なる構造を有しているが、それぞれ、鋼部材の構成は中央径間５部分と同様である。ただし、主桁下フランジ１１等の上側の部分に下コンクリート床版２６が配置され、側径間６部分を短くして橋長全体を短くすることによるコスト縮減を図り得るようになっている。すなわち、上記下コンクリート床版２６は、側径間６を短くすることによる橋台３や中間橋脚４に発生する負反力を打ち消すためのカウンターウエイトとしての作用と、鋼部材と合成することによる合成箱桁構造（疑似箱桁構造）の下フランジ部材としての作用を持たせることができる。なお、このような下コンクリート床版２６は、側径間６を短くする必要がない場合などにおいては、支点部付近を除き省略することも容易にできる。

（主塔１付近の構造)
主塔１部分では、例えば上部構造の地震時慣性力を下部構造に伝達する支承を設ける必要がある。この支承は、橋軸方向には温度応力を解放するために一定の可撓性を持つ必要があり、橋軸直角方向には、主桁１０と主塔１との衝突が発生しないよう、相対的移動を確実に防止する必要がある。また、この支承に作用する水平力は、主桁１０全体の質量に作用する慣性力の大半を支持するため、大変大きな規模となりがちである。このため、支点付近の主桁１０には、例えば所定の幅を有する下コンクリート床版２６を配置し水平方向の剛性の向上を図り、支承付近に発生する応力集中を緩和するとともに、この下コンクリート床版２６の下側には上部工側コンクリート突起２７を設ける一方、下部工側には下部工側コンクリート突起２８を設け、両者間にゴム支承３１等を縦置きして配置することなどにより、主桁１０と下部工の橋軸直角方向の相対的移動を確実に防止することができる。なお、支点付近の下コンクリート床版２６には大きな面外曲げモーメントが作用するため、図３に示した上横リブ１９と同じようなフルウエブの横リブ２９を配置するとともに、この横リブ２９と合成構造となった支点コンクリート横梁３０を配置するなどしてもよい。

（斜張橋の架設方法）
上記のような斜張橋は、例えば図１２および以下に示すような工程によってトラベラークレーン架設することができる。

Ｓｔｅｐ１：主桁１０（主桁ブロック）を張り出し状態で架設する（図１２（ａ））。

Ｓｔｅｐ２：主桁１０間にＩ断面の下横リブ１６（下横リブブロック）を架設する（図１２（ｂ））。これにより主桁１０の横倒れ座屈に対する固定点間距離を短くできるため、張り出し状態の主桁１０の耐力を向上させることができる。

Ｓｔｅｐ３：下横リブブロック間に縦桁１３（縦桁ブロック）を架設する（図１２（ｃ））。これにより、下横リブ１６の横倒れ座屈に対する固定点間距離を短くできるため、下横リブ１６の耐力を向上させることができる。

Ｓｔｅｐ４：ケーブル架設用足場として両サイドのデッキプレート７、トラフリブ型式縦リブ８、平リブ型式縦リブ９を含む鋼床版ブロックを架設する（図１２（ｄ））。ここで、主桁１０の張り出し耐力が不足する場合には、別途軽量な足場を配置するようにしてもよい。

Ｓｔｅｐ５：ケーブル２を架設する（図１２（ｅ））。これにより、ケーブル２によって張り出し部の先端付近が固定され、主桁１０の耐力を向上させることができる。

Ｓｔｅｐ６：残る鋼床版ブロックを架設し、鋼床版ブロックの仕口調整を行った上で、全体を結合し、ケーブル２の間の主桁１０が完成する（図１２（ｆ））。

ここで、上記のようなトラベラークレーン架設は、桁下の使用条件に左右され難いことや、使用機材が小規模で経済的に優れる等のメリットを有しているが、トラベラークレーンの能力の限界から架設できる部材重量が比較的小さく、箱桁等重い部材への適用は一般に困難とされている。これに対して、本実施形態のような主桁構造では、軽量なＩ断面部材を基本にするとともに、架設ステップの進行にしたがい、比較的剛性が低いＩ断面部材であっても、これらを組み合わせることにより順次補剛され、最も重量の大きい鋼床版部材を架設する前に十分な剛性を持つ格子桁構造が形成されるように部材が構成されることにより、経済的なトラベラークレーン架設が容易に可能になる。

上記のように、エッジガーダー型式の適用によって、Ｉ断面の主桁を幅員両サイドに有することにより、箱桁構造と比べて大幅な鋼重の減少が可能となる。

また、鋼床版とエッジガーダー型式の主桁が一体となった主桁を、部材の輸送が可能となる形状に分割した際に、各部材が、輸送および現場組み立て可能な剛性を有する部材構成および構造を有するようにすることが容易にでき、鋼床版と型式の主桁とを一体化する際の、現場組み立てを可能にすることが容易にできる。

また、隣接する横リブ間を縦桁で結合し、荷重分配を図り、断面力の減少を図ることで、縦桁設置による横リブ自体の疲労耐力の低下の回避と合わせ、横リブ断面の縮小による経済性向上を可能にすることが容易にできる。

また、上記のような下コンクリート床版は、主桁剛性の向上に向けた疑似箱桁構造や、主桁から下部工構造への地震時慣性力の伝達構造や、端支点部の負反力に抵抗するカウンターウエイト構造として利用することが可能であり、鋼床版とエッジガーダー型式の主桁が一体となった主桁の適応範囲の拡大や構造的弱点の克服等に寄与することができる。

また、形鋼を斜材として用いた下横リブ構造へのトラス構造の適用により、例えば３〜４ｍ程度の間隔で数多く配置される横リブ鋼重の減少を図るとともに、維持管理のための検査路が通過する空間を確保可能にすることが容易にできる。

また、幅員両サイドの主桁下フランジと同レベルに配置されたＦＲＰパネルを用いた部分下面遮蔽板等は、耐風安定性の向上のための対策工と、維持管理用の検査路の床としての機能を兼ねた構造であり、エッジガーダー型式の弱点である耐風安定性の向上を合理的に可能にすることができる。

１ 主塔
２ ケーブル
３ 橋台
４ 中間橋脚
５ 中央径間
６ 側径間
７ デッキプレート
８ トラフリブ型式縦リブ
９ 平リブ型式縦リブ
１０ 主桁
１１ 主桁下フランジ
１２ フェアリング
１３ 縦桁
１４ 部分下面遮蔽板
１５ 検査通路用手摺
１６ 下横リブ
１６ａ 上フランジ
１６ｂ 下フランジ
１６ｄ 検査路穴
１７ 添接板
１８ ＣＴ形鋼
１９ 上横リブ
１９ａ 上フランジ
１９ｂ 下フランジ
１９ｃ 凹部
２０ 添接板
２１ 添接板
２３ 斜材
２４ 上下弦部材
２６ 下コンクリート床版
２７ 上部工側コンクリート突起
２８ 下部工側コンクリート突起
２９ 横リブ
３０ 支点コンクリート横梁
３１ ゴム支承
３２ 添接板
３３ 凹部
５０ 橋桁

Claims (7)

1. 主塔から延びるケーブルによって橋桁が支持される斜張橋であって、
   上記橋桁の幅員両側に設けられ、それぞれ、上記ケーブルが接続された主桁と、
   上記主桁間に設けられた下横リブと、
   上記下横リブの上部に接続された上横リブと、
   上記上横リブの上部に接続されたデッキプレートと、
   を備えたことを特徴とする斜張橋。
2. 請求項１の斜張橋であって、
   上記上横リブ、および上記デッキプレートは、上記橋桁の幅員方向に複数に分割された部分横リブ、および部分デッキプレートがそれぞれ結合されて形成されていることを特徴とする斜張橋。
3. 請求項１から請求項２のうち何れか１項の斜張橋であって、
   上記橋桁の中央部付近に配置され、橋軸方向に隣り合う上記下横リブどうしを結合する縦桁を有することを特徴とする斜張橋。
4. 請求項１から請求項３のうち何れか１項の斜張橋であって、
   上記下横リブは下横リブ下フランジを有するとともに、
   上記下横リブ下フランジに支持される下コンクリート床版を有することを特徴とする斜張橋。
5. 請求項１から請求項４のうち何れか１項の斜張橋であって、
   上記主桁に上記ケーブルが接続された位置付近に配置される上記下横リブの少なくとも一部は、Ｉ字形鋼が上記主桁間に張り渡されて形成される一方、
   上記ケーブルの接続位置付近以外の位置に配置される上記下横リブは、形鋼が斜材として用いられたトラス構造を有することを特徴とする斜張橋。
6. 請求項１から請求項５のうち何れか１項の斜張橋であって、
   上記主桁の下部から、上記橋桁の幅員方向中央に向けて少なくとも所定の距離の範囲に、風遮蔽板が設けられていることを特徴とする斜張橋。
7. 請求項１から請求項５のうち何れか１項の斜張橋の架設方法であって、
   既設の橋桁部分から、上記橋桁の幅員両側の上記主桁を、それぞれ、所定の距離だけ延設する工程と、
   上記主桁間に上記下横リブを接続する工程と、
   橋軸方向に隣り合う上記各下横リブ間に縦桁を結合する工程と、
   上記主桁の近傍において、上記下横リブの上部に上記上横リブ、および上記デッキプレートを接続する工程と、
   上記延設された主桁に上記ケーブルを接続する工程と、
   上記主桁の近傍において上記下横リブの上部に接続された上記上横リブおよび上記デッキプレートの間において、上記下横リブの上部に他の上記上横リブ、および上記デッキプレートを接続する工程と、
   を有することを特徴とする斜張橋の架設方法。
   

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