JP3787345B2 - 既設橋脚の横梁増設構造 - Google Patents

Description

本発明は、既設の橋脚に掛け渡された橋桁の路面拡幅により、幅広の橋桁を掛け渡すため、既設橋脚に横梁を増設する構造に関する。

従来、橋梁において橋桁を１本の橋脚を介して掛け渡す場合、例えば橋脚の上端部には横梁が形成され、その上に車線幅や路線を多く設けた橋桁が掛けられる。そうした橋脚の横梁の構造には、例えば、下記特許文献１とした特開平１１−６１７３８号公報に記載されているものを挙げることができる。これによれば、橋脚は、脚柱が鉄筋コンクリート製または鉄骨鉄筋コンクリート製であり、横梁が鋼製であって、そうした横梁と脚柱との接合部には鋼板で囲まれ下面を開放した接合部鋼殻が形成されている。脚柱の主筋はその脚柱の上端から突出され、横梁の接合部鋼殻内に挿入している。そして、こうした接合部鋼殻内にコンクリートを打設することによって、鉄筋コンクリート製または鉄骨鉄筋コンクリート製の脚柱を鋼製の横梁内部にまで延長した状態にして一体化した、橋脚の横梁構造が構成されている。
特開平１１−６１７３８号公報（第２−３頁、図１−図４）

ところで、従来からある橋脚の横梁構造は、特許文献１に記載されているように、横梁が予め橋脚の一部として構成されているものばかりであり、今回この特許出願にて提案する増設工事に関わる横梁構造に関するものは見あたらなかった。これは、開通後に予想外に交通量が増加するなどして橋梁上の路面を拡幅しようとする場合、通常は既存の橋脚の隣りに新たな橋脚を設置して橋桁を掛け渡すのが一般的な考え方だからである。しかしながら、車線拡幅工事に伴って隣りに新たな橋脚を設置しようとした場合に、その新たに橋脚を施工するスペースが確保できない状況は充分あり得ることであり、そうした状況では既存の橋脚に横梁を増設せざるを得ない。

そこで、本発明は、そうした点に鑑み、橋桁の拡幅に対応し得る既設橋脚の横梁増設構造を提供することを目的とする。

本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造は、既設の鋼製脚柱に横梁を追加するものであり、前記横梁は、前記鋼製脚柱から水平方向に突き出される先端ブロックと、前記鋼製脚柱の上端部に固定される取付ブロックとが組み立てられてなるものであって、前記鋼製脚柱には、その外周表面に対して径方向に立設し軸方向に沿って延びた縦リブが固定され、その縦リブに前記取付ブロックが連結され、前記鋼製脚柱に取り付けられた当該取付ブロックに対して前記先端ブロックが連結され一体になるようにしたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造は、前記縦リブが、前記横梁の突き出し方向に沿って１８０度ずれた位置に２つ固定され、前記取付ブロックが、その２つの縦リブを前記横梁の幅方向から挟み込む２つに分割された分割ブロックからなるものであり、当該２つの分割ブロックが縦リブに対して連結され前記鋼製脚柱と一体となるものであることが望ましい。

また、本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造は、前記取付ブロックと縦リブとの接合が、高力ボルトによって行われたものであることが望ましい。
また、本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造は、前記先端ブロック及び取付ブロックが、接合面が開口し、天井面と床面とに横梁の張出し方向に起立または垂設した複数の連結用リブが並設されたものであり、前記先端ブロックと取付ブロックとを突き合わせた際、一直線上に重なる両ブロックの連結用リブを連結プレートによって挟み込み、この連結プレート及び連結用リブを接合するものであることが望ましい。

よって、本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造によれば、新たに橋脚を施工するスペースが確保できない場所で車線拡幅工事が必要なときに、隣りに新たな橋脚を設置することなく既設の橋脚に横梁を追加することで車線拡幅が可能になる。
そして、鋼管の既設橋脚に縦リブを設け、そこに取付ブロックと先端ブロックとからなる横梁を組み立てて取り付けるようにしたので、運搬に便利で現場で組み立てることができ、構成が簡単でコストを抑えて横梁の追加を行うことができる。また、横梁にかかる剪断力を取付ブロックと連結した縦リブを介して既設橋脚に伝える構造になっているので、既設管と横梁との力の伝達が明確になる。更に、既設橋脚、取付ブロック及び先端ブロックの連結に高力ボルトを使用するようにしたので、接合部の品質確保がしやすい。

本発明は、横梁が鋼製脚柱から水平方向に突き出される先端ブロックと、鋼製脚柱の上端部に固定される取付ブロックとが組み立てられてなるものであって、鋼製脚柱の外周表面に対して径方向に立設し軸方向に沿って延びた縦リブを固定し、その縦リブに連結して鋼製脚柱に取り付けた取付ブロックに先端ブロックを連結して一体になるようにしたので、橋桁の拡幅に対応し得る既設橋脚の横梁増設構造を提供することができた。

本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態で説明する既設橋脚の横梁増設構造は、ランプ橋の拡幅に伴うものであり、図１は、既設の脚柱に横梁を設け、それに伴い橋脚を二重管構造とするための組立概要図である。つまり、図１（ａ）に示すように現在は、脚柱のみからなる橋脚１の上に不図示の橋桁が掛け渡され、その橋桁の上に１車線の道路がつくられている。これに対して本実施形態では、既設の脚柱１に図１（ｂ）に示す上端の横梁３を追加するとともにそれに伴う補強を施すことにより、図１（ｃ）に示すように、横梁３をもった新たな橋脚１０を施工しようとするものである。そして、横梁３が増設された橋脚１０には、幅広の橋桁がかけられて２車線の道路に拡幅される。

既設の橋脚へ横梁３を増設する場合、先ず外側鋼管２による補強が行われる。図２は、橋脚１を補強した二重管構造を水平方向断面（図１（ｃ）のＡ−Ａ断面）で示した図である。補強後の橋脚は、図２に示すように既設の脚柱（以下、「内側鋼管」とする）１の外側に、補強用の外側鋼管２がその内側鋼管１と同軸に設けられた二重構造をなしている。この二重構造は、先ず内側鋼管１に対して、その外周表面に軸方向に沿って配置された複数の縦リブ１１，１１…が溶接される。本実施形態では、内側鋼管１の外周を８分割する位置に縦リブ１１，１１…が配置され、図示するように内側鋼管１の外周面に対して径方向に起立した状態で溶接されている。次に、この縦リブ１１，１１…に対して外側鋼管２が固定される。

外側鋼管２は、円周を８分割する縦リブ１１，１１…に対応して設けられた８枚の外側鋼管用板１２，１２…から構成されている。図３は、そうした外側鋼管２を構成する１枚の外側鋼管用板１２部分を拡大して示した水平方向断面図である。外側鋼管用板１２は、図示する円周方向には円筒形状の外側鋼管２を構成する曲率で湾曲し、図面を貫く軸方向には真っ直ぐな長尺板材である。その外側鋼管用板１２には、湾曲した円周方向の両端に直交する（外側鋼管２を構成した場合に径方向を向く）固定板１３，１３が溶接によって一体的に形成されている。そして、こうした同じ外側鋼管用板１２，１２…が８枚用意され、内側鋼管１に溶接された縦リブ１１，１１…へと固定される。

８枚の外側鋼管用板１２，１２…は、図２に示すように、内側鋼管１に立設された縦リブ１１，１１…の間にそれぞれ配置され、図３に示すように、隣り合う外側鋼管用板１２の固定板１３，１３が縦リブ１１を両側から挟み込んでいる。そして、縦リブ１１と外側鋼管用板１２，１２の固定板１３，１３は、高力ボルト１４，１４…の締め付けによって一体的に固定される。高力ボルト１４は、部材間の摩擦力を利用して接合するボルトであり、剪断力はこの摩擦力で支えられるので、ボルトが切れない限り強く締め付ければ締め付けるほど接合力が強くなる。また、縦リブ１１とそれを両側から挟む固定板１３，１３との間には、縦リブ１１の設置誤差や外側鋼管用板１２の製作誤差を考慮して調整フィラー１５，１５…が挟み込まれている。

以上のように、８枚の外側鋼管用板１２，１２…は、縦リブ１１，１１…に対して固定板１３，１３により高力ボルト１４，１４…で固定され、同一円周上に配置され一つの鋼管として構成される。そのため、補強後の脚柱は、既設の内側鋼管１と外側鋼管２とによって二重管構造の脚柱となる。そして、その二重管を構成する内側鋼管１と外側鋼管２との間の中空部には、間詰めのためのモルタルが流し込まれる。

次に、脚柱の上端部分にかかる水平荷重によって下端部分に大きなモーメントが作用するため、図１に示すように基部４による補強が行われる。基部４は、菱形形状をした複数の定着リブ２１，２１…が外側に張り出すようにして取り付けられており、アンカー鉄筋２２，２２…が地面に打ち込まれるとともに、定着リブ２１，２１…の周りにコンクリートが打設される。図４は、そうした基部４を構成する固定構造を水平方向断面（図１（ｃ）のＢ−Ｂ断面）で示した図である。前述したように内側鋼管１には、その外周面に溶接固定された縦リブ１１，１１…が軸方向に沿って下端部分にまで伸びている。定着リブ２１，２１…は、この縦リブ１１の延長上に固定される。図５は、一つの縦リブと定着リブとの関係を示した図４の部分拡大図である。

図５に示すように、内側鋼管１には下端部分にも縦リブ１１，１１…が固定され、その両側から縦リブ１１を挟み込んだ外側鋼管１２，１２の固定板１３，１３が、貫通した高力ボルト１４，１４…によって一体的に固定されている。ただし、図３と比べて分かるように、縦リブ１１と固定板１３は、この基部４部分では面積が大きく内側鋼管１や外側鋼管２（外側鋼管用板１２）の外周面から径方向に大きく突き出している。特に、固定板１３は、縦リブ１１よりも大きく突き出しており、縦リブ１１の延長上で定着リブ２１も挟み込んでいる。図１に示すような菱形形状をした定着リブ２１は、こうして外側鋼管１２，１２の固定板１３，１３によって挟み込まれ、貫通した高力ボルト１４，１４…によって一体的に固定されている。このとき、縦リブ１１及び定着リブ２１と、それらを挟み込む固定板１３，１３との間には、縦リブ１１及び定着リブ２１の設置誤差や外側鋼管用板１２の製作誤差を考慮して調整フィラー１５，１５…が挟み込まれている。

こうして定着リブ２１，２１…は、既設の内側鋼管１に溶接固定された縦リブ１１，１１…の数と同じ８枚が固定される。そして、そうした定着リブ２１，２１…の先端にはアンカー定着鋼管２３が溶接固定される。定着リブ２１とアンカー定着鋼管２３、更には外側鋼管２に、この基部４全体にコンクリートを打設する際、コンクリートの定着性をよくするため、複数のスタッドボルト２５，２５…が取り付けられている。スタッドボルト２５，２５…は、平面で表された図５に示す位置において、更に図面を貫く方向にも複数のスタッドボルト２５，２５…が取り付けられている。そして、アンカー定着鋼管２５の内周及び外周にはアンカー鉄筋２２，２２…が地面に打ち込まれている。こうした定着リブ２１，２１…及びアンカー定着鋼管２３などからなる固定構造において、図４に二点鎖線で示す位置までコンクリートが流し込まれて固められ、橋脚１０の下端部に根巻きコンクリートが打設される。

続いて、補強が行われた脚柱に対して横梁を増設した橋脚がつくられる。先ず、既設の内側鋼管１には前述したように縦リブ１１，１１…が溶接固定されているが、その縦リブ１１，１１…は、８枚あるうちの２枚が図６（ａ）に示すような形状をした横梁固定用リブ１１ａとして設けられ、他の６枚が図６（ｂ）に示す形状の縦リブ１１ｂである。すなわち、この横梁固定用リブ１１ａは、他の縦リブ１１ｂよりも横梁３が取り付けられる脚柱上端部分に位置する分だけ長く形成され、その延長して設けられた横梁取付部３１が幅広に形成されている。なお、横梁固定用リブ１１ａは横梁取付部３１を除く部分が、そして縦リブ１１ｂは全体が、前述したように外側鋼管１２の固定板１３によって挟み込まれる外側鋼管固定部３２からなり、そこには更に基部４に位置する僅かに幅広の固定構造部３３が形成されている。

次に、図７は横梁３の組立概要図を平面で示したものである。既設の脚柱（内側鋼管１）に増設する横梁３は、内側鋼管１に直接取り付けるための取付ブロック４１と、その内側鋼管１から張り出すように連結される先端ブロック４２とからなる、組立式の横梁用ユニットによって構成されている。取付ブロック４１は、対称的に構成された２つ割りの分割ブロック４３，４３から構成されるものであり、横梁３は、一体になったその分割ブロック４３，４３に対して先端ブロック４２が固定される。分割ブロック４３，４３は、内側鋼管１の中心を通り横梁３の突き出し方向に沿う面に対して対称的に形成された鋼製の筺体であり、両者が対面する側面側には、それぞれ内側鋼管１の円筒形状にならった湾曲面４３ａと、その湾曲面４３ａを挟んだ前後に横梁固定用リブ１１ａ，１１ａの横梁取付部３１，３１（図６（ａ）参照）に当てられる取付平面４３ｂ，４３ｂとが形成されている。

ここで、図８は、横梁３を水平方向断面（図１（ｃ）のＣ−Ｃ断面）で示した図である。横梁固定用リブ１１ａ，１１ａは、横梁３の幅方向の中央位置にあって内側鋼管１に対して１８０度ずれた一直線上に突設されている。一対の分割ブロック４３，４３は、こうした横梁固定用リブ１１ａ，１１ａを左右両側から挟むように重ねられ、湾曲面４３ａ，４３ａによってできた円の中に内側鋼管１が入り、互いの取付平面４３ｂ，４３ｂ…が横梁固定用リブ１１ａ，１１ａに当てられる。そして、この横梁固定用リブ１１ａ，１１ａに取付平面４３ｂ，４３ｂ…を連結することにより、分割ブロック４３，４３が図示するような一つの取付ブロック４１となって内側鋼管１の上端部に固定される。そして、取付ブロック４１には先端ブロック４２が連結され、横梁３が組み立てられる。その先端ブロック４２は、分割ブロック４３，４３と同様に鋼製筺体であり、両ブロック４２，４３とも接合面側が開口し、その開口部を介して連結するようになっている。

そこで図９は、図８において破線で囲んだ連結部Ｐを拡大して示した図であり、取付ブロック４１と先端ブロック４２との連結部の構造を示した図である。取付ブロック４１を構成する一対の分割ブロック４３，４３は、図示するように、それぞれの取付平面４３ｂ，４３ｂを構成する取付平面板４５，４５が横梁固定用リブ１１ａを挟み込み、これらを貫通した複数の高力ボルト１４，１４…によって締め付けられる。なお、内側鋼管１を挟んだ反対側の横梁固定用リブ１１ａにも同様に高力ボルト１４，１４…によって分割ブロック４３，４３が連結されている。そして、取付平面板４５，４５と横梁固定用リブ１１ａとの間には製作誤差を考慮して調整フィラー４６，４６が挟み込まれている。

図９において、先端ブロック４２と取付ブロック４１との境界、すなわち両ブロックの接合面は一点鎖線Ｓで示す位置であり、この位置で連結されている。先端ブロック４２と分割ブロック４３，４３には、天井面と床面とに横梁３の張出し方向、すなわち両ブロックの接合面Ｓに直交する方向に、起立または垂設した複数の連結用リブ（天井面から床面までつながった仕切り板のようなものも含む）５１…，５２…が並設されている（図８参照）。こうした連結用リブ５１，５２は、先端ブロック４２と分割ブロック４３，４３とを開口部同士突き合わせると一直線上に重なる位置に形成されている。

そこで、先端ブロック４２から分割ブロック４３，４３にかけて連結用リブ５１，５２を同時に挟み込む連結プレート５３，５３が両面に当てられ、この連結プレート５３，５３を介して貫通した高力ボルト１４，１４…が締め付けられる。こうして分割ブロック４３，４３が内側鋼管１に対して取り付けられ、先端ブロック４２が分割ブロック４３，４３に対して取り付けられて横梁３が増設される。なお、先端ブロック４２および分割ブロック４３，４３は、高力ボルト１４，１４…によって位置決めされているが、更に強固に固定するため各接合部分が溶接される。

以上のようにして既設の脚柱（内側鋼管１）に横梁３が増設されたことにより、図示するように橋桁を支える支点を脚柱上の他に横梁３上にも設けることができるようになった。そのため、新たに橋脚を施工するスペースが確保できない場所で車線拡幅工事が必要なときにでも、隣りに新たな橋脚を設置することなく内側鋼管１に横梁３を追加することで幅広の橋桁を掛け渡すことがでいるようになり、その上につくられる道路の車線拡幅が可能になる。そしてまた、内側鋼管１に縦リブ１１ａ，１１ａを設け、そこに取付ブロック４１と先端ブロック４２とからなる横梁３を組み立てて取り付けるようにしたので、運搬に便利で現場で組み立てることができ、構成が簡単でコストを抑えて横梁３の追加を行うことができた。また、横梁３にかかる剪断力を取付ブロック４１を連結した縦リブ１１ａ，１１ａを介して内側鋼管１に伝える構造になっているので、既設管と横梁との力の伝達が明確である。更に、内側鋼管１、取付ブロック４１及び先端ブロック４２の連結に高力ボルト１４，１４…を使用するようにしたので、接合部の品質確保がしやすいものとなった。

以上、本発明に係る既設橋脚の横梁増設構造について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、取付ブロック４１を２分割した分割ブロック４３，４３によって構成したが、取付ブロックは、分割しない一体のものや、更に２分割以上のものであることが考えられる。

既設の脚柱に横梁を設けた橋脚を二重管構造とするための組立概要図である。 橋脚の二重管構造を水平方向断面（図１（ｃ）のＡ−Ａ断面）で示した図である。 外側鋼管を構成する１枚の外側鋼管用板部分を拡大して示した水平方向断面図である。 脚柱の基部を構成する固定構造を水平方向断面（図１（ｃ）のＢ−Ｂ断面）で示した図である。 固定構造における一つの縦リブと定着リブとの関係を示した図４の部分拡大図である。 縦リブを示した図である。 増設する横梁の組立概要図を平面で示したものである。 増設した横梁を水平方向断面（図１（ｃ）のＣ−Ｃ断面）で示した図である。 図８において破線で囲んだ連結部Ｐを拡大して示した図である。

符号の説明

１ 内側鋼管
２ 外側鋼管
３ 横梁
４ 基部
１１ 縦リブ
１２ 外側鋼管用板
１３ 固定板
１４ 高力ボルト
４１ 取付ブロック
４２ 先端ブロック
４３ 分割ブロック
５１，５２ 連結用リブ
５３ 連結プレート

Claims (4)

1. 既設の鋼製脚柱に横梁を追加する既設橋脚の横梁増設構造において、
   前記横梁は、前記鋼製脚柱から水平方向に突き出される先端ブロックと、前記鋼製脚柱の上端部に固定される取付ブロックとが組み立てられてなるものであって、前記鋼製脚柱には、その外周表面に対して径方向に立設し軸方向に沿って延びた縦リブが固定され、その縦リブに前記取付ブロックが連結され、前記鋼製脚柱に取り付けられた当該取付ブロックに対して前記先端ブロックが連結され一体になるようにしたものであることを特徴とする既設橋脚の横梁増設構造。
2. 請求項１に記載する既設橋脚の横梁増設構造において、
   前記縦リブは、前記横梁の突き出し方向に沿って１８０度ずれた位置に２つ固定され、前記取付ブロックは、その２つの縦リブを前記横梁の幅方向から挟み込む２つに分割された分割ブロックからなるものであり、当該２つの分割ブロックが縦リブに対して連結され前記鋼製脚柱と一体となるものであることを特徴とする既設橋脚の横梁増設構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載する既設橋脚の横梁増設構造において、
   前記取付ブロックと縦リブとの接合が、高力ボルトによって行われたものであることを特徴とする既設橋脚の横梁増設構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する既設橋脚の横梁増設構造において、
   前記先端ブロック及び取付ブロックは、接合面が開口し、天井面と床面とに横梁の張出し方向に起立または垂設した複数の連結用リブが並設されたものであり、前記先端ブロックと取付ブロックとを突き合わせた際、一直線上に重なる両ブロックの連結用リブを連結プレートによって挟み込み、この連結プレート及び連結用リブを接合するものであることを特徴とする既設橋脚の横梁増設構造。

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