JP2768285B2 - 鋼管・コンクリート複合構造橋脚 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば高橋脚に適用さ
れる鋼管・コンクリート複合構造橋脚に関する。

【０００２】

【従来の技術】橋脚を構築するには、従来一般に、基礎
上に配筋される主筋に横筋を組み合わせて鉄筋を施工
し、これの外周に型枠を配置し、コンクリートを打設す
る方法が取られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の施工方法では比較的高さが低い橋脚などには適合する
が、高橋脚の施工に適用した場合には、強度を確保する
上で多数の主筋や横方向の鉄筋や隅角部のハンチ筋、あ
るいは組立て用鉄筋などが輻湊し、配筋作業、特に高橋
脚を構築する場合には荷重が大きくなることから主筋が
多数配列されるが、そのときの横鉄筋の組立作業は困難
さを増すとともに、型枠材やセパレータの組立およびそ
の解体撤去、作業足場などの組立や解体撤去などの作業
工数が膨大となり、多人数の熟練労務者を必要とするた
め、短期急速施工の点においても著しく不利であり、建
設コストも極めて高いものとなっていた。型枠の解体作
業を省略するためにプレキャスト型枠等の埋殺し型枠を
用いることもあるが、型枠の組立、継ぎ目処理などの手
間は除去されない。

【０００４】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、十分な曲げ強度およびせん断強度を確保しつ
つ、施工能率を改善して急速施工が可能な鋼管・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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の鋼管・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、基礎上に立設された所定の中空鋼
管と、当該中空鋼管の外周囲を一体化するコンクリート
とにより脚躯体を構成し、前記中空鋼管は、該中空鋼管
の内部に設置されたタワークレーンによって立設された
ものである。また、本発明の鋼管・コンクリート複合構
造橋脚は、前記中空鋼管の外周囲を包囲した状態で構造
断面の表面側に沿って巻回されたＰＣストランドを備え
たものである。

【０００６】また、本発明の鋼管・コンクリート複合構
造橋脚は、前記中空鋼管を、予め分割されたセグメント
を前記タワークレーンを用いて高さ方向及び周方向に接
合して構成したものである。また、本発明の鋼管・コン
クリート複合構造橋脚は、前記中空鋼管を、前記タワー
クレーンに昇降自在に取り付けられた作業足場を利用し
て前記セグメントの接合を行って構成したものである。
また、本発明の鋼管・コンクリート複合構造橋脚は、前
記中空鋼管を単一としたものである。

【０００７】

【作用】本発明の鋼管・コンクリート複合構造橋脚にお
いては、まず、タワークレーンを用いて中空鋼管の先行
建込みを行い、次いで、配筋作業を行う。ここで、タワ
ークレーンは、中空鋼管の内部に設置する。このように
すると、該タワークレーンだけでかなりの領域をカバー
することができ、クレーンの設置台数を少なくすること
ができる。 なお、中空鋼管に曲げ耐力を負担させること
ができるので、施工すべき縦筋の量は、従来に比べてか
なり少なくて済む。同様に、中空鋼管にせん断耐力を負
担させることができるので、横筋の量も少なくて済む。

【０００８】ここで、前記中空鋼管の外周囲を包囲した
状態で構造断面の表面側に沿って巻回されたＰＣストラ
ンドを備えたならば、横筋としてＰＣストランドを用い
ることとなり、これを巻き付け機によって効率よく施工
していくことができるので、上述した急速施工能力はさ
らに向上する。

【０００９】また、前記中空鋼管を、予め分割されたセ
グメントを前記タワークレーンを用いて高さ方向及び周
方向に接合して構成したならば、各セグメントを溶接や
高力ボルト接合によって現場で容易に接合していくこと
ができるので、かかる工程での工期は、従来よりもかな
り短縮される。さらに、前記中空鋼管を、前記タワーク
レーンに昇降自在に取り付けられた作業足場を利用して
前記セグメントの接合を行って構成したならば、中空鋼
管のセグメントの接合を安全確実に行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の鋼管・コンクリート複合構造
橋脚の実施例について、添付図面を参照して説明する。

【００１１】図１(a)、(b)は、本発明に係る鋼管・コン
クリート複合構造の高橋脚を示したものである。同図で
わかるように、本発明の鋼管・コンクリート複合構造橋
脚は、基礎１の上部に中空鋼管２を立設し、当該中空鋼
管２の周囲をコンクリートで被覆して躯体３を構成して
あり、当該躯体３は、基礎１から立ち上がる下部躯体３
ａと、構造の主要部分を占める中間躯体３ｂと、橋桁４
に隣接する上部躯体３ｃとに区分けされる。

【００１２】下部躯体３ａにおいては、中空鋼管２と基
礎１との一体性を高めるため、当該中空鋼管２内部にも
コンクリート２１を打設しておくのがよい。同様に、上
部躯体３ｃにおいては、中空鋼管２と橋桁４との一体性
を高めるため、中空鋼管２の上部内側に予め蓋等（図示
せず）を設けておき、当該蓋の上方にコンクリートを充
填するのがよい。

【００１３】図２は、図１のＡ―Ａ線に沿う水平断面図
である。上述したように、躯体３は、ほぼ円形の中空鋼
管２の周囲にコンクリート３１を被覆して構成してある
が、さらに、当該コンクリート３１の表面近傍には、縦
筋５ａおよび横筋としてのＰＣストランド５ｂからなる
鉄筋５を配筋してある。

【００１４】ここで、中空鋼管２は、例えば径が数ｍ、
厚みが１０数ｍｍ程度のものを使用するが、径や肉厚に
応じて所定の大きさのセグメントに予め分割しておき、
これらを溶接や高力ボルト接合によって現場で接合して
いくのがよい。かかるセグメントは、高さ方向に継いで
いく輪切り状のものでもよいし、当該輪切り状のものを
さらに周方向に分割したパネル状のものでもよい。

【００１５】ＰＣストランド５ｂは、例えば１０ｍｍ程
度の径のものを縦筋５ａの回りに数百ｍｍピッチで巻き
付けるのがよい。かかるＰＣストランド５ｂを巻き付け
ることにより、コンクリートの側方を拘束して当該コン
クリートの圧縮強度を向上させるとともに、コンクリー
トのひび割れ、肌落ちあるいは剥落を防止し、破壊に至
るまでの靱性を大きくして耐震性を向上させることがで
きる。

【００１６】図３は、本実施例の鋼管・コンクリート複
合構造橋脚を構築している様子を示したものである。同
図でわかるように、本実施例の橋脚を構築するには、ま
ず、基礎１上に中空鋼管２を立設し、当該中空鋼管２の
下部内側にコンクリート２１を打設するとともに、通常
の型枠などを用いて中空鋼管２の周囲にコンクリートを
打設し、基礎１に一体化された下部躯体３ａを構築す
る。

【００１７】次に、コンクリート２１の上にタワークレ
ーン７を設置し、当該タワークレーンを用いて中空鋼管
のパネル状セグメントを所定位置に建て込み、溶接等に
よって順次接合する。建て込みが終わった中空鋼管２に
は、鉄筋５ｂを所定位置において固定するための鉄筋保
持金具１２を溶接等で取り付ける。かかる鉄筋保持金具
１２は、予め中空鋼管２のセグメントに固着しておいて
もよい。

【００１８】セグメント同士の接合あるいは鉄筋保持金
具１２の取付けにあたっては、タワークレーンに昇降自
在に取り付けた作業足場４２を利用して行うのがよい。

【００１９】次に、中空鋼管２を所定高さまで組み上げ
た後、その上端にブラケット９を固着し、ＰＣ鋼線等で
形成したワイヤー４１を介して滑動型枠装置８を吊り下
げる。滑動型枠装置８には、センターホールジャッキ等
の油圧ジャッキ（図示せず）を備えてあり、ワイヤー４
１を反力として装置全体を上昇させることができるよう
になっている。

【００２０】次に、縦筋５ａを吊り込んで鉄筋保持金具
１２に位置決めするとともに、機械継手、圧接等によっ
て先行施工された縦筋に連結する。縦筋５ａの吊込みに
あたっては、ある程度地上で先組しておくのがよい。

【００２１】一方、縦筋５ａの建込みが終了したところ
から、図４に示すように、滑動型枠装置８の作業足場１
０に設置された鋼線リールスタンド１３からＰＣストラ
ンド５ｂを繰り出し、これを自動巻き付け機１４によっ
て縦筋５ａに所定のピッチで螺旋状に巻き付けていく。
鋼線リールスタンド１３は、ＰＣストランド５ｂを繰り
出しながら作業足場１０に設けたレール上を走行し、中
空鋼管２の回りを周回できるようになっている。

【００２２】次に、上述したジャッキを作動させて滑動
型枠装置８を上昇させつつ、当該滑動型枠装置８に設け
た型枠１１と中空鋼管２との間にコンクリートを打設
し、躯体３を連続施工する。

【００２３】ここで、中空鋼管２は、その周囲のコンク
リートを形成するための滑動型枠装置８を吊下げ支持す
るための反力体として機能するとともに、鉄筋５ａを保
持するための鉄筋保持金具１２を取り付けるための部材
として機能するため、当該中空鋼管２は、コンクリート
施工に先行して組み上げていき、ブラケット９も適宜盛
り替える。

【００２４】また、橋脚断面形状に合わせてほぼ円形に
形成した腹起材を型枠１１の背面に取り付けておき、当
該腹起材によってコンクリートの圧力を支持するように
構成しておくのがよい。

【００２５】かかる手順を繰り返して所定高さの躯体３
を構築する。

【００２６】以上説明したように、本実施例の鋼管・コ
ンクリート複合構造橋脚によれば、所定の中空鋼管とコ
ンクリートとの合成構造としたので、通常の鉄筋コンク
リート構造であれば縦筋が負担すべき曲げ荷重を、当該
鉄筋に代えて中空鋼管に負担させることが可能となり、
縦筋の配筋量を大幅に低減することができる。一方、縦
筋に代わる中空鋼管の建込みは、煩雑な配筋作業とは異
なり、所定のセグメントを溶接あるいは高力ボルト接合
で相互に連結していくだけでよい。

【００２７】そのため、本実施例の鋼管・コンクリート
複合構造橋脚は、滑動型枠等を用いた連続コンクリート
打設に適した構造、あるいは施工の省力化および自動化
を適用しやすい構造となり、かくして、従来に比べて大
幅に施工工期を短縮することができる。

【００２８】特に、中空鋼管およびそれを取り囲むコン
クリートの断面形状を単純な形状とするとともに、フー
プ筋をＰＣストランドとし、当該ＰＣストランドを自動
巻き付け機を用いて施工するようにすれば、その急速施
工能力はさらに向上する。

【００２９】また、中空鋼管の内部にタワークレーンを
設置すれば、当該タワークレーン１台の作業半径でかな
りの領域をカバーすることが可能となり、従来のよう
に、２台、３台と設置する必要がなくなる。さらに、当
該タワークレーンに昇降自在に作業足場を取り付けれ
ば、中空鋼管のセグメントの接合や、滑動型枠装置を吊
持するためのブラケットの取付けあるいは取り外しを安
全確実に行うことが可能となる。

【００３０】また、通常の鉄筋コンクリート構造であれ
ば、横筋（フープ筋）を用いてせん断補強を行うが、本
実施例では、せん断力のかなりの割合を中空鋼管に負担
させることができるので、横筋としてのＰＣストランド
の量を低減することが可能となり、経済性の高い構造と
なる。

【００３１】また、このようなせん断耐力の高さによ
り、耐震性が向上するとともに、高強度コンクリートを
用いることによって部材断面の縮小も図ることができ
る。

【００３２】また、中空鋼管をコンクリートで被覆する
ようにしたので、鋼部材の最大の弱点である局部座屈の
発生を周囲のコンクリートで阻止することができるとい
う効果を奏する。さらに、中空鋼管の防錆等のメンテナ
ンスが不要になるという効果も奏する。

【００３３】また、断面設計においては、中空鋼管の径
あるいは肉厚等によってさまざまな荷重条件に対処でき
るため、従来に比べて設計上のフレキシビリティが改善
される。さらに、変断面設計が容易となり、景観に配慮
した橋脚を形成することができるとともに、基礎の負担
を軽減することができる。

【００３４】本実施例では、躯体３に縦筋５ａを埋設す
るようにしたが、場合によっては当該主筋５ａを実質的
に省略し、曲げ耐力等をすべて中空鋼管２に負担させて
もよい。かかる場合には、煩雑な縦筋の配筋作業を省い
て全体の工期をさらに短縮することができる。

【００３５】また、本実施例では、橋脚の断面形状を円
形とし、それに合わせて中空鋼管も円形としたが、一方
若しくはいずれも矩形としてもよい。また、場合によっ
ては複雑な断面形状としてもよい。かかる構成の場合に
は、滑動型枠装置、ＰＣストランドの巻き付け等におい
て施工効率が低下し、単純断面のときほど急速施工が行
いにくくなる面もあるが、煩雑な配筋作業を低減するこ
とができるという効果は、工期の短縮に十分寄与する。

【００３６】また、上述の実施例では言及しなかった
が、下部躯体３ａおよび上部躯体３ｃにおける中空鋼管
をリブ付きの中空鋼管としてもよい。

【００３７】図５は、かかる中空鋼管２Ｂを示した断面
図である。同図でわかるように、中空鋼管２Ｂは、中空
円筒鋼管２の外周にスパイラル状のリブ５１を設けて構
成してある。中空鋼管２Ｂは、例えば長手方向に沿って
複数のリブを一面に形成した圧延鋼帯をスパイラル状に
造管成型した後、鋼帯同士の継ぎ目を内外面から溶接
し、所定寸法に切断することによって形成するのがよ
い。

【００３８】このような外面リブ付き鋼管は、その板厚
を６ｍｍから２２ｍｍ程度、リブのピッチを４０ｍｍ以
下、リブの高さを２．５ｍｍ以上とすることが好まし
く、定着長は、中空鋼管とコンクリートとの許容付着応
力度から決定される。

【００３９】かかる外面リブ付き鋼管を用いることによ
り、鋼管自体の曲げ強度を高めることができるととも
に、基礎又は橋桁との付着強度を高めることができる。

【００４０】図６(a)、(b)は、それぞれ下部躯体３ａの
拡大断面図を示したものである。同図でわかるように、
基礎１中に埋設される中空鋼管２Ｂの外周には、補強用
の縦筋６１を近接して配筋するとともに、当該縦筋６１
の外側に密着してスパイラル筋６２を配筋してあり、さ
らに、縦筋６１の上下端部において所定の定着長をもっ
た横筋６３を配筋してある。

【００４１】かかる構成により、外面リブ付き鋼管２Ｂ
とコンクリートとの付着強度をさらに高めるとともに、
コンクリートの割裂破壊を確実に防止することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に係る本発
明の鋼管・コンクリート複合構造橋脚によれば、中空鋼
管の内部に設置されたタワークレーンだけでかなりの領
域をカバーすることができるので、クレーンの設置台数
を少なくすることができる。また、中空鋼管が曲げ耐力
及びせん断耐力を負担するので、縦筋及び横筋の量が少
なくて済み、しかも中空鋼管は溶接等によって容易に接
合することができる。したがって、十分な曲げ強度およ
びせん断強度を確保しつつ、施工能率を改善して急速施
工が可能となる。また、請求項２に係る本発明の鋼管・
コンクリート複合構造橋脚によれば、ＰＣストランドを
巻き付け機で効率よく施工していくことができるので、
急速施工能力がさらに向上するという効果も奏する。ま
た、請求項３に係る本発明の鋼管・コンクリート複合構
造橋脚によれば、各セグメントを溶接や高力ボルト接合
によって現場で容易に接合していくことができるので、
かかる工程での工期は、従来よりもかなり短縮されると
いう効果も奏する。また、請求項４に係る本発明の鋼管
・コンクリート複合構造橋脚によれば、中空鋼管のセグ
メントの接合を安全確実に行うことができるという効果
も奏する。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本実施例に係る鋼管・コンクリート複合
構造橋脚を橋軸方向から見た断面図、(b) は同じく橋軸
に直交する方向から見た側面図。

【図２】図１のＡ―Ａ線に沿う水平断面図。

【図３】本実施例の鋼管・コンクリート複合構造橋脚を
構築している様子を示した図であり、(a)は断面図、(b)
は側面図。

【図４】同じく側面詳細図。

【図５】中空鋼管の変形例を、一部を断面で示した詳細
側面図。

【図６】図５に示す中空鋼管を下部躯体に適用した説明
図であり、(a) は鉛直断面図、(b) は(a) のＢ―Ｂ線に
沿う水平断面図。

【符号の説明】

１ 基礎 ２、２Ｂ 中空鋼管 ３ 躯体 ４ 橋桁 ５ 鉄筋 ５ａ 縦筋 ５ｂ ＰＣストランド ８ 滑動型枠装置 ９ ブラケット １２ 鉄筋保持金具 ３１ コンクリート ５１ リブ ６１、６２、６３ 補強用鉄筋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E01D 19/02 E04H 12/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎上に立設された所定の中空鋼管と、
   当該中空鋼管の外周囲を一体化するコンクリートとによ
   り脚躯体を構成し、前記中空鋼管は、該中空鋼管の内部
   に設置されたタワークレーンによって立設されたことを
   特徴とする鋼管・コンクリート複合構造橋脚。
2. 【請求項２】 前記中空鋼管の外周囲を包囲した状態で
   構造断面の表面側に沿って巻回されたＰＣストランドを
   備えた請求項１記載の鋼管・コンクリート複合構造橋
   脚。
3. 【請求項３】 前記中空鋼管を、予め分割されたセグメ
   ントを前記タワークレーンを用いて高さ方向及び周方向
   に接合して構成した請求項１若しくは請求項２記載の鋼
   管・コンクリート複合構造橋脚。
4. 【請求項４】 前記中空鋼管を、前記タワークレーンに
   昇降自在に取り付けられた作業足場を利用して前記セグ
   メントの接合を行って構成した請求項３記載の鋼管・コ
   ンクリート複合構造橋脚。
5. 【請求項５】 前記中空鋼管を単一とした請求項１乃至
   請求項４のいずれか一記載の鋼管・コンクリート複合構
   造橋脚。