JP3073159B2 - ゲルバー橋のヒンジ部補強構造 - Google Patents

ゲルバー橋のヒンジ部補強構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゲルバー橋(Gerb
er bridge)ヒンジ部の補強構造に関する。
【0002】
【発明の属する技術分野】連続桁の途中に適当なヒンジ
部(かけちがい部)を設けたゲルバー橋は、連続橋とし
ての利点を持ちながら外的に静定であるため、支点の不
等沈下や温度変化の影響がない。また、単純桁よりも死
荷重応力が軽減できるので、部材断面が死荷重に支配さ
れるスパンの長大な場合に特に有利であり、鋼橋や鉄筋
コンクリート橋として各地に架設されている。
【0003】一方、激増する交通量と大型貨物自動車の
過大な荷重の積載等により橋梁の破損が頻発しており、
特に古い基準で施工された橋梁は、老朽化と同時に大型
自動車による繰り返し荷重、塩害による鉄筋の腐食等に
より耐荷力の低下を来している。その中でもゲルバー橋
のヒンジ部の損傷がひどく、既設のゲルバー橋ヒンジ部
には、特に剪断力によるひび割れが多数発生している。
【0004】ゲルバー橋のヒンジ部における損傷の特徴
として、 ヒンジ部支承の移動不良による桁伸縮・地震など水平
力の集中による支承部鉛直ひびわれ、 伸縮部からの漏水による老化・鉄筋腐食、 曲げモーメント及び剪断力に対する耐力不足による隅
角部斜めひび割れ 等があげられるが、近年の韓国における落橋事故にも見
られるように、ヒンジ部の損傷が激しい場合には落橋す
る場合もあり、その補強構造の確立が待たれているとこ
ろである。
【0005】従来のゲルバー橋ヒンジ部の補強方法とし
て一般的なものは、ヒンジ部の遊間にエポキシ樹脂等を
充填することであるが、この場合、単にエポキシ樹脂の
接着力で桁同志を連結するに過ぎず、ヒンジ部が損傷す
る前の段階で施した場合にはある程度の効果があるもの
の、一旦ヒンジ部が損傷した後では十分な効果が期待で
きない。
【0006】また、横桁間にケーブルを架設し、このケ
ーブルでヒンジ部支点反力を支持する方法が採用されて
いる。この方法は、ほとんどの作業を橋梁の下側で行う
ことができるため、特に供用を中断することなく補強工
事が可能であるが、ケーブルを定着させる横桁に当初の
設計では全く考慮されていない過大な水平荷重がかかる
ため好ましくない。また、損傷したヒンジ部の根本的な
補修とはならず、さらには、ケーブルが露出状態である
ため、長期間の使用には無理がある。
【0007】その他、ヒンジ部によって支承された吊桁
を支持する両側の支持桁間にケーブルを懸け渡し、アウ
トケーブル方式によって吊桁にプレストレスを導入する
方法も一部導入されている。しかしながら、この場合
も、吊り桁を支持する定着桁に過大な水平荷重が作用
し、また導入プレストレスの減少により補強効果を安定
的に持続させることは困難である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のヒン
ジ部補強方法における上記問題点を解消するもので、補
強効果と長期間の安定性に優れたヒンジ部の補強構造を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のゲルバー橋のヒ
ンジ部補強構造は、上記課題を解決するために、連続桁
の途中にヒンジ部を設けたゲルバー橋の、前記ヒンジ部
を挟んで両側に位置する第1桁及び第2桁の上面及び下
面のいずれか又は両方に連続して補強鉄筋を配設すると
共に、同補強鉄筋を含む前記第1桁及び第2桁の上面及
び下面のいずれか又は両方に硬化材を打設して補強部を
形成し、さらに、前記ヒンジ部の遊間に注入材を注入し
て硬化させ、前記第1桁及び第2桁を連続一体化したこ
とを特徴とする。
【0010】ここで、ヒンジ部を連続させ連続橋とした
ことにより発生する、ゲルバー橋の水平応力や支点沈下
による内部応力の発生を防ぐために、固定支承やローラ
支承などの既設支承をゴム支承に交換するのが望まし
い。
【0011】このゴム支承は、地震時に過大な地震力が
作用した場合、応力が集中して橋梁全体に甚大な被害を
与えていた従来の鋼製支承に変わるものとして用いられ
るもので、地震時に支承が適当に変形して地震変位に対
応できるように、ゴムと鋼板とを層状に重ねたものが開
発されている。また、鉛のプラグを埋め込んで、地震動
に対して高い減衰作用を持たせた免震支承(LRB)、
あるいは、ゴム支承の材料そのものに高減衰作用を持た
せた反力分散支承(HDR)も開発されている。
【0012】ヒンジ部を連続させたことに伴う内部応力
の発生を防ぐためだけであれば、少なくとも一カ所は固
定のままで、総ての支承をゴム支承に交換する必要はな
いが、補強後の支承部における挙動を均一化するために
は、総ての支承をゴム支承に交換するのが望ましい。
【0013】ここで、ゴム支承は水平方向に対しても適
度の摩擦力を有するため、平常時においては特に問題は
無いものの、巨大地震時における落橋を防止するため
に、地震時における桁の水平方向の移動を拘束する突起
部を形成するのが望ましい。
【0014】また、硬化材として、打設後3時間で24
0kgf/cm2 以上の強度を有するポリマーセメント
モルタル、例えば、橋梁保繕株式会社販売の、製品名ホ
ゼン材KH−PFCが好適に使用でき、また、注入材と
して、注入後3時間で240kgf/cm2 以上の強度
を有し、かつ40〜75秒間流動性を有する超速硬形ポ
リマーセメントモルタル注入材、例えば、橋梁保繕株式
会社販売の製品名ホゼン材KH−Gが好適に使用でき
る。
【0015】本発明においては、曲げモーメントを伝達
しないゲルバー橋ヒンジ部を、両側の桁材に連続して形
成されたRC(鉄筋コンクート)構造、及び、ヒンジ部
遊間に注入されたセメントモルタル注入材によって連続
一体化することにより、曲げモーメントを伝達する連続
橋と同様の構造となる。
【0016】
【実施の形態】以下本発明の特徴を図面に示す実施の形
態に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の一実施
の形態を示す側面図、図2は正面図、図3は同じく平面
図で、中心より上側は床版側の配筋状況を下側は桁底面
の配筋状況を示し、図4は要部の拡大正面図である。
【0017】10はコンクリート製ゲルバー橋の最も端
部に位置する第1桁、11はこの第1桁の右端をヒンジ
部Hを挟んで支持する第2桁で、施工前は図6に示すよ
うに第1桁端部と第2桁端部の間には遊間Sが形成され
ている。本実施の形態においては、このヒンジ部Hの上
面及び下面の両方に、第1桁10及び第2桁11を連続
一体化する、RC構造の上面補強部13及び下面補強部
14をそれぞれ形成している。
【0018】また、ヒンジ部Hの遊間Sには、注入後3
時間で240kgf/cm2 以上の強度を有し、かつ4
0〜75秒間流動性を有する超速硬形ポリマーセメント
モルタル注入材M1 (橋梁保繕株式会社販売の製品名ホ
ゼン材KH−G)を充填硬化させている。これによっ
て、ヒンジ部Hの遊間Sが閉塞されると共に、超速硬形
ポリマーセメントモルタル注入材M1 の接着力によっ
て、第1桁10及び第2桁11の突き合わせ面を一体化
している。
【0019】さらには、図2に明瞭に示すように、ヒン
ジ部Hの上下2段には連結材15が設置されている。こ
の連結材15はヒンジ部Hに穿設された貫通孔にボルト
15aを通し、両端からプレート15bを介しナット1
5cを螺合することにより、機械的な締めつけ力で第1
桁10及び第2桁11を一体化するものである。
【0020】上面補強部13は、補強後の表面が路面と
面一なるように既設床版をはつり、その後図3の配筋図
に明瞭に示すように、第1桁10及び第2桁11の上面
に連続するように補強鉄筋13aを配筋し、ヒンジ部H
を中心として両桁10,11側に1,800mm、合計
3,600mm間に補強部13を形成している。流し込
むセメントモルタルM2 としては、早強度、流動性、低
膨張性に優れた、打設後3時間で240kgf/cm2
以上の強度を有するポリマーセメントモルタル、橋梁保
繕株式会社販売の製品名ホゼン材KH−PFCを使用し
た。
【0021】また、下面補強部14は、第1桁10及び
第2桁11の全域にわたって形成している。この場合も
ヒンジ部Hで応力の伝達が分断されないように、第1桁
10及び第2桁11の下面に連続するように補強鉄筋1
4aを配筋し、上面補強部13と同様のセメントモルタ
ルM2 を使用している。このように、特に吊り桁である
第1桁10の下面全域にわたって補強部14を形成した
のは、クラックの入りやすい桁下面部の保護は無論のこ
と、ゲルバー橋から連続橋に構造変更することに伴う、
第1桁10に作用する曲げモーメントの増大に対処する
ためである。
【0022】図5は、橋台(abutment)21に
設けられた鉄筋コンクリート製の突起17を示す図で、
橋台21にドリルで穴を開けて差し筋17aを施すこと
により、突起17を橋台21に一体化している。18は
突起17の側面に設けられたクッション材としてのゴム
である。これに準じて橋脚(pier)にも突起を形成
している。このような突起17を設けることによって、
既設支承をすべてゴム支承に交換した場合にも、地震時
における桁の水平方向の移動を拘束して落橋を防止する
ことができる。
【0023】次いで図1〜図5、及び図7を参照して上
記補強構造の施工手順について説明する。
【0024】先ず、ヒンジ部Hを中心とした第1桁10
及び第2桁11上面、すなわち、上面補強部13を形成
する区域の床版をはつり、この部分に第1桁10及び第
2桁11の上面に連続するように所定の補強鉄筋13a
を配筋する。そして図7(a)に示すように、ヒンジ部
Hの遊間Sを中心に両側に間隔をおいて型枠20を組み
立て、この型枠20で区画された部分を除き、上記した
セメントモルタルM2を流し込んで硬化させる。
【0025】一方下面補強部14は、増厚工法を採用
し、第1桁10及び第2桁11の下面を洗浄したのち、
補強鉄筋14aを下面に固定し、補強鉄筋14aの下方
位置に型枠(図示せず)を組み立てたのち、この型枠と
第1桁10及び第2桁11の下面との間の空間に注入孔
からセメントモルタルM2 を流し込んで硬化させる。
【0026】その後、上面の型枠20によって形成され
た開口部からヒンジ部Hの遊間S内に、ポリマーセメン
トモルタル注入材M1 を注入して硬化させる。なお、遊
間Sへのセメントモルタル注入材M1 の注入に先立ち、
遊間S内を高圧水により洗浄し、セメントモルタル注入
材M1 と第1桁10及び第2桁11の接着力を高めてお
くことが望ましい。
【0027】次いでにヒンジ部Hに上下2段の貫通孔を
コア抜きにより形成し、この貫通孔に連結材15を装着
して締めつける。これによって図1〜図4に示すヒンジ
部の補強が完成する。
【0028】最後に、ゲルバー橋の総ての既設支承を高
圧水洗で不純物を除去した後、ワイヤーソーで切断除去
し、その後にゴム支承(図示せず)をセットする。
【0029】なお、これらの作業と平行して、または、
上記作業完了後に、図5に示す突起を形成することによ
り、既設支承をすべてゴム支承に交換した場合にも、地
震時における桁の水平方向の移動を拘束して落橋を防止
することができる。
【0030】このように本実施の形態によれば、曲げモ
ーメントを伝達しないゲルバー橋ヒンジ部を、両側の桁
材10,11に連続して形成されたRC補強部13,1
4、及び、ヒンジ部遊間に注入されたセメントモルタル
注入材M1 によって連続一体化することにより、曲げモ
ーメントを伝達する連続橋と同様の構造となり、補強効
果と長期間の安定性に優れたものとなる。
【0031】なお、上記実施の形態においては橋梁の補
修について述べたが、新設の橋梁においても、ゲルバー
橋と同様に各桁材を工場施工し、現場で一体化すること
により、強度に優れた連続橋とすることもできる。
【0032】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【0033】(1)曲げモーメントを伝達しない構造で
あるゲルバー橋ヒンジ部を、両側の桁材に連続して形成
されたRC(鉄筋コンクート)構造、及び、ヒンジ部遊
間に注入されたセメントモルタル注入材によって連続一
体化することにより、曲げモーメントを伝達する連続橋
と同様の構造となり、補強効果と長期間の安定性に優れ
たものとなる。
【0034】(2)既設支承をゴム支承に交換すること
により、ヒンジ部を連続させ連続橋としたことにより発
生する、ゲルバー橋の水平応力や支点沈下による内部応
力の発生を防ぐことができる。
【0035】(3)地震時における桁の水平方向の移動
を拘束する突起部を形成することによって、既設ゲルバ
ー橋の総ての支承をゴム支承に交換した場合にも、より
安全を保つことができる。
【0036】(4)硬化材及び注入材として、3時間程
度の短時間で強度発現する材料を使用することによっ
て、施工後短時間で供用を開始することができ、通過交
通への影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示す側面図である。
【図2】 本発明の一実施の形態を示す正面図である。
【図3】 本発明の一実施の形態を示す平面図で、中心
より上側は床版側の配筋状況を下側は桁底面の配筋状況
を示す。
【図4】 要部の拡大正面図である。
【図5】 桁の水平方向の移動を拘束する突起部を示す
図である。
【図6】 施工前のヒンジ部の側面図である。
【図7】 施工手順を示す説明図である。
【符号の説明】
10 第1桁 11 第2桁 13 上面補強部 13a 補強鉄筋 14 下面補強部 14a 補強鉄筋 15 連結材 17 突起 18 ゴム 21 橋台 M1 超速硬形ポリマーセメントモルタル注入材(注入
材) M2 ポリマーセメントモルタル(硬化材)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続桁の途中にヒンジ部を設けたゲルバ
    ー橋の前記ヒンジ部の損傷後の補強構造であって、前記
    ヒンジ部を挟んで両側に位置する第1桁及び第2桁の上
    面及び下面のいずれか又は両方に連続して補強鉄筋を配
    設すると共に、同補強鉄筋を含む前記第1桁及び第2桁
    の上面及び下面のいずれか又は両方に硬化材を打設して
    補強部を形成し、さらに前記ヒンジ部の遊間に注入材を
    注入し硬化させて前記第1桁及び第2桁を連続一体化し
    たゲルバー橋のヒンジ部補強構造。
  2. 【請求項2】 前記硬化材が、打設後3時間で240k
    gf/cm 以上の強度を有するポリマーセメントモル
    タルであることを特徴とする請求項1記載のゲルバー橋
    のヒンジ部補強構造。
  3. 【請求項3】 前記注入材が、注入後3時間で240k
    gf/cm 以上の強度を有し、かつ40〜75秒間流
    動性を有する超速硬形ポリマーセメントモルタル注入材
    であることを特徴とする請求項1または2記載のゲルバ
    ー橋のヒンジ部補強構造。
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