JP3081833B1 - 立体ラーメン形式の高架橋構造 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 上部構造の重量を軽量化するとともに、下部
構造の定着方法に特定の方法を採用すること等により剪
断破壊の抑制、高い靱性能の確保及び地中梁の省略を図
ることができる立体ラーメン形式の高架橋構造を提供す
ること。 【解決手段】 柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱
３の下部を、場所打ち杭１の上部に一体に形成した合成
鋼管杭２に定着させるとともに、橋軸方向に隣接するコ
ンクリート充填鋼管柱３，３間に、縦桁部材としての中
空断面あるいは開断面の鉄筋コンクリート梁４を架設す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高架橋構造に関
し、特に、上部構造の軽量化、剪断破壊の抑制、高い靱
性能の確保及び地中梁の省略を図ることができる立体ラ
ーメン形式の高架橋構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体ラーメン形式の高架橋構造
は、鉄筋コンクリート場所打ち杭、鉄筋コンクリート場
所打ち地中梁、鉄筋コンクリート場所打ち柱、鉄筋コン
クリート場所打ち梁、鉄筋コンクリート場所打ちスラブ
等から構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の立体
ラーメン形式の高架橋構造は、大規模地震に対する耐震
性能を確保するために、大断面の構造部材を用いなけれ
ばならず、梁及びスラブ等の上部構造の重量が大きくな
るため、橋軸方向のスパンを短くしなければならず、こ
のため、工期が長くなるとともに、建設コストが高くな
るという問題があった。また、地中梁が必須となるた
め、直上高架化工事が不可能となり、このため、高架化
に伴い、都市部での用地の確保が困難になるという問題
があった。

【０００４】本発明は、上記従来の立体ラーメン形式の
高架橋構造の有する問題点に鑑み、従来工法による各構
造部材の重量や、構造特性、接合、定着方法等について
総合的に検討した結果、上部構造の重量を軽量化すると
ともに、下部構造の定着方法に特定の方法を採用するこ
と等により剪断破壊の抑制、高い靱性能の確保及び地中
梁の省略を図ることができる立体ラーメン形式の高架橋
構造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、本発明の立体ラーメン形式の高架橋構造は、柱部材
としてのコンクリート充填鋼管柱の下部を、場所打ち杭
の上部に一体に形成した合成鋼管杭に定着させるととも
に、橋軸方向に隣接するコンクリート充填鋼管柱間に、
縦桁部材としての中空断面あるいは開断面の桁を架設し
たことを特徴とする。ここで、「中空断面あるいは開断
面の桁」としては、例えば、中空断面あるいは開断面の
鉄筋コンクリート桁、鋼部材を用いることにより中空断
面あるいは開断面に形成した鋼コンクリート合成桁等を
適用することができる。

【０００６】この高架橋構造は、柱部材としてのコンク
リート充填鋼管柱の下部を、場所打ち杭の上部に一体に
形成した合成鋼管杭に定着させるようにしているので、
下部構造の剪断破壊の抑制と高い靱性能を確保すること
ができ、また、橋軸方向に隣接するコンクリート充填鋼
管柱間に、縦桁部材としての中空断面あるいは開断面の
桁を架設するようにしているので、上部構造の軽量化を
図ることができ、橋軸方向のスパンを長くすることがで
き、下部構造の定着方法に上記の特定の方法を採用する
ことにより地中梁を省略できることと相俟って、工期を
短縮化して、建設コストを低廉化することができる。こ
れにより、大規模地震に対する耐震性能の確保、地中梁
不要構造による直上高架化工事の実現、柱断面の縮減に
よる高架下空間の有効利用が可能となる。

【０００７】この場合において、柱部材としてのコンク
リート充填鋼管柱及び縦桁部材としての中空断面あるい
は開断面の桁を橋軸方向に平行に設けるとともに、橋軸
方向に対して直角方向に隣接するコンクリート充填鋼管
柱間に、横桁部材としての桁を設けて、前記縦桁部材と
しての中空断面あるいは開断面の桁と接続することがで
きる。

【０００８】これにより、上部構造の軽量化を図りなが
ら、上部構造の剛性を向上することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の立体ラーメン形式
の高架橋構造を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【００１０】図１〜図３に、本発明の立体ラーメン形式
の高架橋構造を、鉄道高架橋に適用した第１実施例を示
す。この鉄道高架橋は、柱部材としてのコンクリート充
填鋼管柱（ＣＦＴ柱）３の下部を、場所打ち杭１の上部
に一体に形成した合成鋼管杭２に定着させるとともに、
橋軸方向に隣接するコンクリート充填鋼管柱３，３間
に、縦桁部材としての中空断面あるいは開断面の鉄筋コ
ンクリート桁（ホロー桁）４を架設するようにする。そ
して、柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱３及び縦
桁部材としての中空断面あるいは開断面の鉄筋コンクリ
ート桁４を橋軸方向に平行に設けるとともに、橋軸方向
に対して直角方向に隣接するコンクリート充填鋼管柱
３，３間に、横桁部材としての鉄筋コンクリート桁５を
設けて、縦桁部材としての中空断面あるいは開断面の鉄
筋コンクリート桁３と接続するようにする。

【００１１】この場合において、鉄道高架橋を施工する
位置に沿って構築する場所打ち杭１は、縦桁部材として
中空断面あるいは開断面の鉄筋コンクリート桁４を架設
すること等により上部構造の軽量化を図るようにしてい
ることから、その橋軸方向のスパン間隔Ｌを、従来の地
中梁を有する鉄筋コンクリート製の立体ラーメン形式の
高架橋構造の場合の一般的なスパン間隔、例えば、約８
ｍよりも長い、１２ｍ（一般的なスパン間隔１．５倍）
程度に設定することが可能である。また、軸方向に対し
て直角方向のスパン間隔Ｗは、鉄道高架橋の幅に合わせ
て、特に限定されるものではないが、例えば、３．６ｍ
程度に設定するようにする。なお、場所打ち杭１は、設
計強度、地盤支持力等を考慮して、その径、長さ等を設
定するようにする。なお、場所打ち杭１の構築には、ア
ースドリル工法のほか、従来公知の工法を適用すること
ができる。

【００１２】各場所打ち杭１の上部には、場所打ち杭１
の外径と略同径の合成鋼管杭２を一体に構築する。この
合成鋼管杭２には、高強度鋼管を採用するとともに、そ
の内部に普通コンクリートを充填して構築することによ
り、柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱３の下部を
定着するようにする。このため、合成鋼管杭２は、上端
が地盤１０の表面から数ｍ程度の深さになるように施工
し、かつ場所打ち杭１の鉄筋によって、連続性を保つよ
うにしながら、合成構造による大きな曲げ抵抗を備える
ようにする。合成鋼管杭２の長さは、柱部材としてのコ
ンクリート充填鋼管柱３の定着を十分に行えるように定
めるようにする。具体的には、本実施例においては、合
成鋼管杭２の長さを３ｍに、この合成鋼管杭２に対する
長柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱３の挿入深さ
Ｈを２ｍに、それぞれ設定するようにしている。

【００１３】柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱３
は、合成鋼管杭２と同様、高強度鋼管を採用するととも
に、その内部に自己充填性コンクリートを充填して構築
する。これにより、型枠が不要となるだけでなく、大き
な剪断抵抗と、合成構造による大きな曲げ抵抗を得るこ
とができ、さらには、コンクリートに対する鋼管による
拘束効果による高い靱性能を確保することができる。

【００１４】縦桁部材としての鉄筋コンクリート桁４
は、具体的には、軽量化を図るため、横桁部材としての
鉄筋コンクリート桁５との接続部を除いて、内部に円形
型枠４１を用いて橋軸方向に中空部を形成するようにす
るとともに、所要の引張降伏強度を備えた鉄筋（図示省
略）を配筋し、コンクリートを現場で打設して、横桁部
材としての鉄筋コンクリート桁５と共に、一体に構築す
る。この縦桁部材としての鉄筋コンクリート桁４は、そ
の直上に鉄道の軌道Ｒを敷設することにより、活荷重に
よる曲げモーメントに対して合理的な抵抗力を発揮でき
るようにしている。

【００１５】横桁部材としての鉄筋コンクリート桁５
は、所要の引張降伏強度を備えた鉄筋（図示省略）を配
筋し、コンクリートを現場で打設して、縦桁部材として
の鉄筋コンクリート桁４と共に、一体に構築する。な
お、横桁部材として、鉄筋コンクリート桁５に代えて、
鋼桁を用いることもできる。

【００１６】そして、柱部材としてのコンクリート充填
鋼管柱３と、縦桁部材及び横桁部材としての鉄筋コンク
リート桁４，５との接合部は、コンクリート充填鋼管柱
３をそのまま延出するようにしたり、本実施例に示すよ
うに、コンクリート充填鋼管柱３よりも小径の継手金具
６を配設し、必要に応じて、その表面にシヤコネクタを
溶接し、空間にコンクリートを現場で打設して、密実断
面の一体構造となるように構築するようにする。

【００１７】なお、縦桁部材としての鉄筋コンクリート
桁４，４の桁間及び桁の側方には、橋軸方向に歩道用グ
レーチング７を配設するようにしている。この歩道用グ
レーチング７は、横桁部材としての鉄筋コンクリート桁
５の外側突出部分に配設したブラケット８及び梁９によ
って支持するようにする。

【００１８】また、本発明の立体ラーメン形式の高架橋
構造を、鉄道高架橋に適用した実施例について説明した
が、本発明の立体ラーメン形式の高架橋構造の適用対象
は、これに限定されず、例えば、道路高架橋に適用する
こともできる。

【００１９】ところで、上記第１実施例においては、軽
量化を図るため、縦桁部材に中空断面あるいは開断面の
鉄筋コンクリート桁４を用いるようにしたが、縦桁部材
の構成は、これに限定されず、例えば、図４（Ａ）及び
（Ｂ）に示す、本発明の立体ラーメン形式の高架橋構造
の第２実施例のように、縦桁部材として、横桁部材とし
ての鉄筋コンクリート桁５との接続部を除いて、鋼管部
材４１Ａの上面にシヤコネクタ４２Ａを溶接し、床版コ
ンクリート４３Ａを現場で打設して中空断面あるいは開
断面に形成した鋼コンクリート合成桁４Ａを用いること
ができる。また、図４（Ｃ）に示す、本発明の立体ラー
メン形式の高架橋構造の第２実施例の変形例のように、
縦桁部材として、横桁部材としての鉄筋コンクリート桁
５との接続部を除いて、Ｕ字形鋼部材４１Ｂの上部にシ
ヤコネクタ４２Ｂを溶接し、床版コンクリート４３Ｂを
現場で打設して中空断面あるいは開断面に形成した鋼コ
ンクリート合成桁４Ｂを用いることもできる。この場
合、横桁部材としては、鋼桁、鉄筋コンクリート桁のほ
か、図４（Ａ）及び（Ｂ）並びに（Ｃ）の縦桁部材と同
様、鋼管部材やＵ字形鋼部材を使用し、中空断面あるい
は開断面に形成した鋼コンクリート合成桁５Ａを用いる
ことができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の立体ラーメン形式の高架橋構
造のより具体的な各構造部材の実施例を以下に示す。 ［場所打ち杭１］ ・外径１．３ｍ、長さ９．４５ｍ ・引張降伏強度３５００ｋｇｆ／ｃｍ²のＤ２２×２０
本の単鉄筋 ・設計基準強度３００ｋｇｆ／ｃｍ²の普通コンクリー
ト ・橋軸方向のスパン間隔Ｌ：１２ｍ ・軸方向に対して直角方向のスパン間隔Ｗ：３．６ｍ ［合成鋼管杭２］ ・引張降伏強度３２００ｋｇｆ／ｃｍ²、外径１．３
ｍ、管厚：１６ｍｍ、長さ３ｍの鋼管 ・設計基準強度２４０ｋｇｆ／ｃｍ²の普通コンクリー
ト ［コンクリート充填鋼管柱３］ ・引張降伏強度３２００ｋｇｆ／ｃｍ²、外径６６０ｍ
ｍ、管厚１６ｍｍ、長さ５．２ｍの鋼管 ・設計基準強度４５０ｋｇｆ／ｃｍ²の自己充填性コン
クリート ［鉄筋コンクリート桁（縦桁部材）４］ ・最大幅２．５ｍ（最少幅１．６ｍ）、高さ１．３ｍ ・引張降伏強度３５００ｋｇｆ／ｃｍ²のＤ２９×１１
本の複鉄筋 ・設計基準強度３００ｋｇｆ／ｃｍ²の普通コンクリー
ト ・φ８００ｍｍの円筒型枠 ［鉄筋コンクリート桁（横桁部材）５］ ・幅１．０ｍ、高さ１．２ｍ ・引張降伏強度３５００ｋｇｆ／ｃｍ²のＤ２２×９本
の複鉄筋 ・設計基準強度３００ｋｇｆ／ｃｍ²の普通コンクリー
ト

【００２１】

【発明の効果】本発明の立体ラーメン形式の高架橋構造
によれば、柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱の下
部を、場所打ち杭の上部に一体に形成した合成鋼管杭に
定着させるようにしているので、下部構造の剪断破壊の
抑制と高い靱性能を確保することができ、また、橋軸方
向に隣接するコンクリート充填鋼管柱間に、縦桁部材と
しての中空断面あるいは開断面の桁を架設するようにし
ているので、上部構造の軽量化を図ることができ、橋軸
方向のスパンを長くすることができ、下部構造の定着方
法に上記の特定の方法を採用することにより地中梁を省
略できることと相俟って、工期を短縮化して、建設コス
トを低廉化することができる。これにより、大規模地震
に対する耐震性能の確保、地中梁を省略することによる
直上高架化工事の実現、柱断面の縮減による高架下空間
の有効利用が可能となる等の利点がある。

【００２２】この場合において、柱部材としてのコンク
リート充填鋼管柱及び縦桁部材としての中空断面あるい
は開断面の桁を橋軸方向に平行に設けるとともに、橋軸
方向に対して直角方向に隣接するコンクリート充填鋼管
柱間に、横桁部材としての桁を設けて、縦桁部材として
の中空断面あるいは開断面の鉄筋コンクリート桁と接続
することにより、上部構造の軽量化を図りながら、上部
構造の剛性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体ラーメン形式の高架橋構造の第１
実施例を示す正面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ線による断面図、（Ｂ）
は図２のＢ−Ｂ線による断面図

【図４】本発明の立体ラーメン形式の高架橋構造の第２
実施例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦桁部材の断
面図、（Ｃ）は変形例の縦桁部材の断面図である。

【符号の説明】

１ 場所打ち杭 ２ 合成鋼管杭 ３ コンクリート充填鋼管柱 ４ 鉄筋コンクリート桁（縦桁部材） ４１ 円形型枠 ４Ａ，４Ｂ 鋼コンクリート合成桁（縦桁部材） ５ 鉄筋コンクリート桁（横桁部材） ５Ａ 鋼コンクリート合成桁（横桁部材） ６ 継手金具 ７ 歩道用グレーチング ８ ブラケット ９ 梁 １０ 地盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 信之 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 加津 憲章 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 山田 富夫 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 井澤 衛 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 金子 悦三 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01D 2/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱
   の下部を、場所打ち杭の上部に一体に形成した合成鋼管
   杭に定着させるとともに、橋軸方向に隣接するコンクリ
   ート充填鋼管柱間に、縦桁部材としての中空断面あるい
   は開断面の桁を架設したことを特徴とする立体ラーメン
   形式の高架橋構造。
2. 【請求項２】 柱部材としてのコンクリート充填鋼管柱
   及び縦桁部材としての中空断面あるいは開断面の桁を橋
   軸方向に平行に設けるとともに、橋軸方向に対して直角
   方向に隣接するコンクリート充填鋼管柱間に、横桁部材
   としての桁を設けて、前記縦桁部材としての中空断面あ
   るいは開断面の桁と接続したことを特徴とする請求項１
   記載の立体ラーメン形式の高架橋構造。