JP3748525B2

JP3748525B2 - 橋梁耐震補強構造

Info

Publication number: JP3748525B2
Application number: JP2001275628A
Authority: JP
Inventors: 武治荻原; 隆司土田; 治郎井上
Original assignee: Pacific Consultants Co Ltd
Current assignee: Pacific Consultants Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003082618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚等の下部工に対する補強を実質的に無くしながら、構造系全体の耐震性向上を図り得る橋梁耐震補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、老朽化した橋梁の耐震補強対策が必要に応じて行われている。現在では、前記耐震補強対策として種々の方法が提案されかつ実用化されているが、一般的に行われている耐震補強対策としては、例えば鉄筋コンクリート巻立て工法、曲げ耐力制御式鋼板巻立て工法、炭素繊維巻立て工法およびポリマーセメントモルタル巻立て工法などを挙げることができる。
【０００３】
前記鉄筋コンクリート巻立て工法は、既設橋脚の周囲に鉄筋コンクリートを巻立てる工法であり、地震時保有水平耐力を大きく向上させる必要がある場合に適するものである。次いで、前記曲げ耐力制御式鋼板巻立て工法は、橋脚躯体を鋼板で巻き、鋼板と躯体コンクリートを無収縮モルタルまたはエポキシ樹脂等により一体化させると共に、橋脚基部では鋼板とフーチングとの間に５〜１０cmの間隙を設け、アンカー筋で鋼板をフーチングに定着するものである。また前記炭素繊維巻立て工法は既設橋脚の周囲に炭素繊維を巻立てる工法であり、ポリマーセメントモルタル巻立て工法は既設橋脚の周囲に高強度のポリマーセメントモルタルを巻立てる工法である。
【０００４】
一方、上部工に着目すると、橋桁に何らかの対策を施して地震時耐力を増加させるという工法は未だ存在せず、橋桁に地震時水平力が作用することを前提としながら、万が一橋桁が過大に変位した場合でも、橋台または橋脚上から橋桁が落下しないよう支承縁端と下部工上面縁端までの距離（支承縁端距離）の増大を図るため鉄筋コンクリートまたは鋼材成形体によって橋台または橋脚上面の拡幅を行ったり、連続桁では橋桁端部が落下しないように、橋桁端部同士をＰＣケーブル等で連結することなどが一般に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記鉄筋コンクリート巻立て工法は、維持管理性に優れるとともに、相対的に施工費が安価である点で最も多用されている工法であるけれども、巻立て厚さが大きくなり、鉄道や河川等の建築限界の制約があるところでは適用できない場合がある。また、場所打ち施工のため、鉄道等の施工上の制約が大きい場所では採用し得ないことがある。
【０００６】
前記曲げ耐力制御式鋼板巻立て工法は、前記鉄筋コンクリート巻立て工法よりも巻立て厚さがかなり小さくできるため、建築限界の制約を受けることがなくなるなどの利点を有する。しかし、鋼板を吊り上げ所定の橋脚面に据え付けるためにクレーン等の重機設備を必要とするため、鉄道に近接するなど施工上の制約が受ける場合には採用し得ない。また、工場地帯や海岸地帯などの腐食環境下では鋼材の腐食が進行し易いなど維持管理面で問題がある。
【０００７】
さらに、前記炭素繊維巻立て工法は施工性が良好であるとともに、せん断耐力の乏しい橋脚に大きな効果が望めるなどの利点を有するけれども、曲げ耐力の向上には寄与し得ない。前記ポリマーセメントモルタル巻立て工法は非常に小さい巻立て厚さで耐力の向上が望めるけれども、材料単価が高く工事費が嵩むなどの問題がある。
【０００８】
他方、前述した４工法はいずれも下部工に対して直接、補強対策を施すものであるため、例えば鉄道に近接する下部工の場合には、鉄道建築限界を侵すため足場を常設することができない、或いは河川内の下部工を補強する場合などは、締め切り工によって下部工を露出させなければならず、工事が大掛かりとなるなどの問題がある。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、上部工に対する補強対策のみで橋梁全体を耐震補強できるようにし、下部工に対する補強対策を実質的に不要とした橋梁耐震補強構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、上部構造体と、両側に夫々橋台を備える下部構造体とからなる橋梁構造において、前記上部構造体に沿って、該上部構造体に連結された振動制御用ケーブルを配設するとともに、前記上部構造体の支承をすべて可動支承に変更し、
前記振動制御用ケーブルの少なくとも外側他端を、前記橋台の背面側において所定の曲率半径で地盤深部側方向に湾曲させ、そのまま直線的に延在させて地盤に定着することを特徴とする橋梁耐震補強構造が提供される。
【００１１】
請求項２に係る本発明として、前記振動制御用ケーブルは、前記上部構造区間において実質的に連続している請求項１記載の橋梁耐震補強構造が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００１３】
図１は本発明によって補強を行った橋梁の縦断面図であり、図２は橋桁の拡大側面図、図３は中間定着部の要部拡大図である。
【００１４】
図１に示される橋梁型式は、２径間単純梁構造の板桁であり、図面左側に配置された一方側橋台１と、図面右側に配置された他方側橋台２と、これら両橋台１，２間に配置された橋脚３とからなる下部構造体と、前記一方側橋台１と橋脚３との間に架け渡された橋桁４と、他方側橋台２と橋脚３との間に架け渡された橋桁５からなる上部構造体とから構成されている。
【００１５】
前記一方側橋台１と橋脚３との間、および他方側橋台２と橋脚３との間にはそれぞれ鉄道建築限界６、６…によって示されるように鉄道が敷設されている。
【００１６】
かかる橋梁に対して耐震補強を行うことを計画する場合、従来の下部工の周面に対する巻き立て工法では、鉄道建築限界を侵すため足場を設置することができない。或いは、機電停止時間に限って作業を行う場合には、その都度、架設足場を撤去しなければならないなどの問題が発生することになる。
【００１７】
そこで、本発明では、下部工に対して補強を行うのでは無く、上部工に対して振動を制御する別の不静定部材を追加することにより、構造系の振動特性を大きく変化させ、地震時の挙動を最小限にすることを試みた。
【００１８】
具体的には、同図に示されるように、好ましくは橋桁４，５の慣性力作用位置に沿って、該橋桁４，５に連結された振動制御用ケーブル７を配設するとともに、前記振動制御用ケーブル７の外側他端を地盤に定着するようにする。このような耐震補強を行うことにより、橋桁４，５の地震時慣性力が振動制御用ケーブル７に伝達され地盤に逃がすことができるようになるとともに、振動制御用ケーブル７の伸び弾性により橋桁４，５の変位が抑制されるようになるため下部工に対する外力が大幅に低減されるようになり、結果的に下部工の補強を成した場合と同様の効果を得ることができるようになる。また、同時に前記振動制御用ケーブル７によって桁の連続性が確保されるようになるため落橋防止も不要となる。
【００１９】
以下、さらに前記振動制御用ケーブル７による耐震補強構造について詳述すると、
図２に示されるように、前記振動制御用ケーブル７が橋桁４，５の側面に対して少なくとも１箇所以上、図示例では橋桁方向に適宜の間隔をおいた複数点で連結され、橋桁４，５に作用する地震時慣性力を振動制御用ケーブル７に伝達可能とする。
【００２０】
前記振動制御用ケーブル７と橋桁４，５とを連結するには、中間連結金物８、８…を使用して行う。この中間連結金物８は詳細には図３に示されるように、補強板１０と、定着金物１１とからなるもので、橋桁４，５のウエブ４ａ、５ａ側面に対して高力ボルト等によって取付け、前記定着金物１１の定着板１１ａに前記振動制御用ケーブル７を定着させるようにする。なお、前記補強板１０は前記ウエブ４ａ、５ａの局部座屈を防止するための補強部材である。
【００２１】
一方、前記振動制御用ケーブル７は、橋台１，２の背面側において、所定の曲率半径で地盤深部側方向に湾曲し、そのまま直線的に延在され、固結体１２によって地盤に定着される。前記曲率部では、橋台１，２の背面側にケーブルサドル９，９を固定し、振動制御用ケーブル７を湾曲線に沿って支持するようにしている。
【００２２】
前記振動制御用ケーブル７は、本例では橋桁方向に１本としたが、橋梁規模に応じて、または振動特性を任意的に制御するため、複数本のケーブルを配設するようにしてもよい。また、地震時に僅かな変位があった場合でも迅速に橋桁４，５の慣性力を振動制御用ケーブル７に伝達可能とするため、ケーブル７には僅かでも初期導入張力を与えるようにするのが望ましい。
【００２３】
一方、本発明では、前記振動制御用ケーブル７が橋桁４，５の水平方向の弾性支承として機能するようになるため、橋桁４，５を支持するすべての支承を滑り支承とすることが可能となり、かつこのような支承構造を採用することにより下部工へ伝達される水平力を大幅に低減できるようになる。具体的には図４に示されるように、橋台１，２または橋脚３上の桁支持部において、ベースプレート１３の上面側に鉛直支持用ゴム沓を積層するとともに、その上面側に四フッ化エチレン樹脂を塗工した鋼板を配設し、橋桁４，５を支持するようにする。この可動支承化は、特に橋脚高さが高い場合には特に有効な補強対策となる。
【００２４】
ところで、上記形態例では振動制御用ケーブル７を橋桁４，５に沿って連続させるようにしたが、図５に示されるように、前記橋桁区間において不連続とし、不連続端部を下部構造体、例えば橋脚３に定着することもできる。この場合も、曲率部にはケーブルサドル１６，１６を橋桁側面に固定し、ケーブル７を支持するようにする。
【００２５】
【実施例】
図１に示される橋梁構造について試算的に本構造による耐震補強効果の確認を行った。図７に示されるように、Ａ１橋台の死荷重；１０００ｋＮ、Ｐ１橋脚の死荷重；２０００ｋＮ、Ａ２橋台の死荷重；１０００ｋＮとし、桁支持条件はＡ１橋台およびＡ２橋台を固定支承、Ｐ１橋脚を可動支承の条件とした。その照査結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

以上の結果から、本発明耐震補強構造が耐震性向上に大きな効果があることが確認された。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、上部工に対する補強対策のみで橋梁全体を耐震補強できるようになり、下部工に対する補強を実質的に無くすことが可能となる。したがって、鉄道近接橋梁または河川内橋梁など施工条件が著しく厳しい場合であっても容易に補強対策が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって補強を行った橋梁の縦断面図である。
【図２】橋桁の拡大側面図である。
【図３】中間定着部の要部拡大図である。
【図４】滑り支承の構造例を示す斜視図である。
【図５】振動制御用ケーブルの内方端を下部工に定着する場合の構造例図である。
【図６】実施例における耐震性評価モデルを示す図である。
【符号の説明】
１・２…橋台、３…橋脚、４・５…橋桁、６…鉄道建築限界、７…振動制御用ケーブル、８…中間連結金物、９・１６…ケーブルサドル

Claims

上部構造体と、両側に夫々橋台を備える下部構造体とからなる橋梁構造において、前記上部構造体に沿って、該上部構造体に連結された振動制御用ケーブルを配設するとともに、前記上部構造体の支承をすべて可動支承に変更し、
前記振動制御用ケーブルの少なくとも外側他端を、前記橋台の背面側において所定の曲率半径で地盤深部側方向に湾曲させ、そのまま直線的に延在させて地盤に定着したことを特徴とする橋梁耐震補強構造。
前記振動制御用ケーブルは、前記上部構造区間において実質的に連続している請求項１記載の橋梁耐震補強構造。