JP3905415B2 - アーチ橋の構築方法及びアーチ橋用の支承 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願に係る発明は、対峙する架設位置でそれぞれアーチリブを上方に構築し、形成されたアーチリブを対向する側に回動させて双方を中央部で連結するアーチ橋の架設方法及び、この架設方法で好適に用いられるアーチ橋用の支承に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大規模なコンクリートアーチ橋を構築する方法の一つとして、対峙するアーチアバット上で上方にアーチリブを構築し、アーチリブをそれぞれ対峙する側に所定の位置まで回転させて対向する２つのアーチリブを連結する、いわゆるロアーリング方式がある。この方式では、架設中のアーチリブの自重が軸力として効率的にアーチアバットに伝達されるため、アーチリブを吊り支持する支柱や下方から支持する支保工の組立てを不要とすることができ、工期を短縮し、工事費を低減することができる。
【０００３】
従来のロアーリング方式は、図９に示すように、対峙するように設けられた二つのアーチアバット５１上に回動可能な支承５２を設け、この支承上に上方にコンクリートを順次打設してアーチリブ５４ａを構築する。アーチリブ５４ａが橋面の高さ付近まで到達したら、上路桁５５上に設置されたジャッキ５６によってアーチリブ５４ａを後方に引き寄せ、アーチリブ５４ａの端面をほぼ水平にし、再び上方にコンクリートを打設する。アーチリブ５４が完成したら、アーチリブの上部５４ｂとアンカーブロック５７との間にロアーリングケーブル５８を張架する。そして、ジャッキ５６によってアーチリブ５４を対峙する側に押圧してロアーリングケーブル５８に張力を付与し、ロアーリングケーブル５８を伸延してアーチリブを傾斜させる。
【０００４】
また、特開平１−１５１６０６号公報に記載のロアーリング方式では、図１０に示すように、上方に立ち上げられたアーチリブ６１の先端部６１ａにロアーリングケーブル６２の一端を定着するとともに、他端をアンカーブロック６３ａに支持させる。一方、アーチリブ６１の中央部６１ｂと対岸のアンカーブロック６３ｂとの間に引き寄せケーブル６４を張架する。そして、引き寄せケーブル６４の緊張とロアーリングケーブル６２の伸延とを繰り返しながら、アーチリブ６１を傾斜させる。
【０００５】
一方、ロアーリング方式による架設を行なう場合には、アーチリブの基部に下沓と上沓とが回動可能に連結されている回転支承が用いられる。
この回転支承は、例えば図１１に示すように、アーチアバット７１の水平部７１ａに、傾斜支持部７４を有する支持台７３をアンカーボルト７２によって固定し、この傾斜支持部７４に下沓７５をボルト７６によって固定する。そして、下沓７５の下面７５ａまでコンクリート８０を打設し、下沓７５とアーチリブ７９の下端部が固着される上沓７７とを回動ボルト７８によって回動可能に一体化する。
【０００６】
また、図１２に示す回転支承は、下沓９１が、水平板９１ａと、該水平板９１ａと連続して設けられている垂直板９１ｂと、アーチリブ９２の幅方向に複数設けられている垂直支持板９１ｃとで構成されている。この下沓９１は、アーチアバット９３の水平部９３ａ及び垂直部９３ｂに当接するように配置され、上沓９４と回動軸９５によって回動が可能に連結されている。この回転支承では、下沓９１が水平板９１ａを有しているためアーチアバット上に容易に配置することができ、下沓９１を支持する支持台を不要とすることができる。また、アーチリブ９２を上方に構築する際に、アーチリブ９２の自重をコンクリートの水平面とほぼ垂直な支圧力として伝えることができ、アンカーボルトに大きなせん断力が作用することがない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記ロアーリング方式では、ジャッキや引き寄せケーブルによってロアーリングケーブルを対峙する側に押出すことによって、ロアーリングケーブルにはジャッキの押圧力又は引き寄せケーブルの引張力とアーチリブの自重による回転モーメントに応じた引張力が作用する。このように相当の引張力が作用する状態でロアーリングケーブルが張架されることにより、このロアーリングケーブルでアーチリブを安定した状態で支持し、ロアーリングケーブルを伸延してアーチリブを回転させることができる。
【０００８】
ところが、アーチリブの回転モーメントはアーチリブを架設位置まで回転させたとき最大となり、この回転モーメントに抵抗するようにロアーリングケーブルの径が決定されるため、一般に、ロアーリングケーブルは太径で伸び剛性の高いものが用いられる。このため、アーチリブの回転角度が小さい場合には、ロアーリングケーブルにアーチリブの回転モーメントによる張力がほとんど生じず、ロアーリングケーブルにサグが生じてしまう。そして、ロアーリングケーブルの見かけ上の軸方向剛性がサグによって低下し、アーチリブを安定した状態で支持することが困難となってしまう。大型のジャッキや太径の引き寄せケーブルを用いてロアーリングケーブルに大きな張力を与えることによって、ロアーリングケーブルのサグを小さくすることができるが、ジャッキ等の設置に多くの時間や費用を要してしまう。
【０００９】
一方、ロアーリング方式において従来用いられている回転支承には次のような問題点がある。
図１２に示す回転支承では、上方に構築中のアーチリブの自重は、アーチリブとほぼ直交する水平板によって効率的にアーチアバットに伝達される。しかし、アーチリブを架設位置まで傾斜させた状態では、アーチリブの軸力は水平板と垂直板とによってアーチアバットに伝達される。このため、水平板及び垂直板は十分な面積を必要とし、これにともなって下沓の重量が増加し、下沓の製作及び設置に多くの費用を要することとなってしまう。
【００１０】
また、ロアーリング方式では、所定の幅を有するアーチリブを安定した状態で支持するために、一般に、アーチリブの幅方向に複数の回転支承が設置されている。そして、これらの回転支承の回動軸が異なるとアーチリブの回転が偏心し、アーチリブを所定の架設位置に回転させることができない。また、それぞれの回転支承に生じるアーチリブ反力が不均一となり、回転支承が破壊されてしまうか、もしくは回転支承間でアーチリブに大きな応力が生じてアーチリブが破壊するおそれがある。このため、それぞれの回転支承の回転軸が一致するように配置する必要があるが、複数の回転支承をアーチリブの幅方向に沿って正確に配置するのが非常に困難であり、回転支承の位置を調整する作業に時間を要してしまう。
【００１１】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロアーリング方式によるアーチ橋の架設方法においてアーチリブを所定の位置まで安定した状態で回転させること及び、ロアーリング方式で用いられる回転支承の設置作業を簡略化することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、 対峙する架橋地点の両側にアーチ橋台を形成し、 前記アーチ橋台上に設けられた回動支承上に、架設するアーチ全体のほぼ半分のアーチリブ（以下、半アーチという）を上方に立ち上げ、 対峙する二つの前記半アーチを、それぞれ対峙する側に所定の角度まで回転し、該二つの半アーチを連結するアーチ橋の構築方法において、 上方に立ち上げられた前記半アーチに一次ケーブルと二次ケーブルとの一端を定着し、他端を地盤に固定されたアンカーに係止し、 前記一次ケーブルは、前記二次ケーブルより断面積が小さい鋼材とし、 前記半アーチの回転モーメントを前記一次ケーブルの張力によって支持し、該一次ケーブル長を伸延することによって、前記半アーチの立ち上げ完了位置から所定角度まで回転させ、 その後、前記半アーチの回転モーメントを前記二次ケーブルの張力によって支持し、該二次ケーブル長を伸延することによって所定の角度まで回転させることを特徴とするアーチ橋の構築方法を提供するものである。
【００１３】
上記一次ケーブルは上記二次ケーブルより断面積が小さい鋼材であり、半アーチの自重による回転モーメントが小さい回転初期の段階でも、引張応力度が高いため一次ケーブルのサグは小さくなっており、見かけ上の軸方向剛性が高い。このため、半アーチの回転角度が小さい場合でも、半アーチは安定した状態で支持される。そして、一次ケーブル長を伸延することによって、半アーチを安定した状態で回転させることができる。半アーチの回転角度が大きくなると、半アーチに大きな回転モーメントが生じるため、負荷を二次ケーブルで負担するように張力を調整し、半アーチを支持する。このとき、回転モーメントが大きくなっているため二次ケーブルの引張応力も大きくなり、サグは小さくなる。したがって、二次ケーブルの実質的な軸方向の剛性（伸び剛性）は大きくなっており、この二次ケーブル長を伸延して、半アーチを所定の角度まで安定した状態で回転させることができる。また、半アーチを上方に構築することによって、半アーチに大きな回転モーメント及び曲げモーメントが生じるのを防ぐことができるため、半アーチを支持する作業を簡略化したり架設用の資材を低減することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、 請求項１に記載のアーチ橋の構築方法において、前記二次ケーブルの一端を前記半アーチの頭頂部付近で定着し、 前記一次ケーブルの一端を前記半アーチの頭頂部より下方で、前記アンカーとほぼ同じ高さで前記半アーチに定着するものである。
【００１５】
上記一次ケーブルはアンカーから半アーチにほぼ水平に配置されているため、短い鋼材で上方に立ち上げられた半アーチを支持し、安定した状態で回転させることができる。また、二次ケーブルの一端が半アーチの頭頂部付近で定着されており、この定着部と回転支承との距離が長いため、二次ケーブルに半アーチの大きな回転モーメントによる引張応力が作用した場合でも、二次ケーブルの張力によって半アーチを効率良く支持することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、 請求項２に記載のアーチ橋の構築方法において、前記半アーチの前記アンカーとほぼ同じ高さを、ジャッキによって対峙する半アーチ側に押圧しながら前記一次ケーブルを伸延するものである。
【００１７】
上記ジャッキは半アーチの一次ケーブルを定着している高さとほぼ同じ高さを、対峙する半アーチ側に押圧するものであり、半アーチを押出すことによって一次ケーブルに引張力が作用する。このため、半アーチの回転角度が小さい場合でも、一次ケーブルにジャッキによる押圧力相当分の引張力と、半アーチの回転モーメントによる引張力とが作用し、一次ケーブルを小さいサグで張架することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、 請求項２又は請求項３に記載のアーチ橋の構築方法において、前記一次ケーブルがほぼ直線状に配置されるように、該一次ケーブルを下方から支持するものである。
【００１９】
一次ケーブルを下方から支持することによって、半アーチの回転モーメントによる引張力が小さい場合でも、一次ケーブルにサグが生じるのを防止して、一次ケーブルをほぼ水平に配置することができる。そして、半アーチを安定した状態で支持し、回転させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、 アーチ橋台に固着される下沓と、 アーチリブの下端部に固着される上沓と、 前記下沓と上沓とを回動可能に連結する回動軸とを有し、 前記下沓及び上沓は、独立した複数の沓を前記アーチリブの幅方向に並列したものであり、 前記回動軸は、複数の前記下沓と上沓とを連結する一本の連続した部材であることを特徴とするアーチ橋用の支承を提供するものである。
【００２１】
上記支承では、複数の下沓と上沓とを一本の連続した部材である回動軸によって連結することによって、複数の下沓及び上沓をアーチリブの幅方向において精度良く並列することができ、位置調整が容易となる。そして、複数の下沓と上沓とを同一の回動軸によって回転させ、上沓に固着されたアーチリブを過大な反力又は応力を生じることなく、所定の位置まで傾斜させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項１、請求項２又は請求項３に係る発明の一実施形態であるアーチ橋の構築方法によって構築されたアーチ橋を示す概略構成図である。
このアーチ橋は深い渓谷等に架設されており、架橋地点の両側に対峙するように設けられた二つのアーチアバット１１ａ、１１ｂの間に架設されたアーチリブ３と、このアーチリブ３上に支柱４で支持された上路桁２と主要部が構成されている。上路桁２の両端は橋台１ａ、１ｂに支持され、この上路桁上に路面が形成される。なお、アーチリブ３は、一対のアーチアバット１１ａ、１１ｂ上にアーチ全体のほぼ半分である半アーチを上方に構築し、この半アーチをそれぞれ対岸側に回転させ、連結したものである。
【００２３】
次に、上記アーチ橋の構築方法を図に基づいて説明する。
図２に示すように、上路桁２の端部を支持する位置に橋台１を設け、該橋台１の前方にアーチリブを支持するアーチアバット１１を構築する。また、橋台１の後方にはアンカーブロック１５を形成し、グラウンドアンカーによって強固に地盤又は岩盤に固定する。次に、アーチアバット１１上に、半アーチの基部となる回転支承１６を据え付け、上路桁２を支持するための橋脚１３を立設する。そして、橋脚１３に押出しジャッキ１２を取りつけるとともに、橋台１と橋脚１３との間に押出しジャッキ１２の反力に抵抗する反力受け梁１４を架設する。
【００２４】
上記回転支承１６はアーチリブの幅方向に２基配置されており、図４及び図５に示すように、アーチアバット１１に固着される下沓３１と、半アーチ１７の下端部に固着される上沓３２とで構成されている。そして、２基の回転支承がそれぞれ有する下沓３１と上沓３２とは、一本の連続した部材である回動軸３３によって回動可能に連結されている。
【００２５】
上記下沓３１は、アーチアバット１１の傾斜面１１ａと平行な支圧面を有する傾斜支圧部３１ａと、該傾斜支圧部３１ａの下端部に連続して設けられ、アーチアバット１１の水平面１１ｂと当接される水平支圧部３１ｂと、傾斜支圧部３１ａ及び水平支圧部３１ｂに垂直方向に接合され、回動軸３３の方向に所定間隔で複数設けられた垂直板３１ｃと、アーチアバット１１に埋め込まれるリブ３１ｄとを有する。また、上記上沓３２は、複数のアンカーボルト３２ａが固定されている支持板３２ｂと、該支持板３２ｂに垂直方向に接合され、平行に隣合う垂直板３１ｃの間に差し入れられる位置に設けられた垂直支持板３２ｃとを有する。なお、垂直板３１ｃ及び垂直支持板３２ｃには、回動軸３３を挿通するための挿通孔が設けられている。
【００２６】
上記下沓３１をアーチリブの幅方向の所定位置に２台を設置し、下沓３１が有する傾斜支圧部３１ａがアーチアバット１１の傾斜面１１ａに密着するようにモルタル等を充填し、アンカーボルト３４をアーチアバット１１に固定する。次に、２台の上沓３２を鋼型材３５によって吊り支持し、それぞれの上沓３２の垂直支持板３２ｃを、対応する下沓３１の隣合う垂直板３１ｃの間に挿入し、垂直支持板３２ｃと垂直板３１ｃとの挿通孔を重ね合わせる。そして、２組の下沓３１と上沓３２との垂直板３１ｃ及び垂直支持板３２ｃに、連続する回動軸３３を挿通し、下沓３１と上沓３２とを連結し、ボルト３６によって幅方向の位置を固定する。
【００２７】
次に、支持板３２ｂが所定の角度となるように上沓３２を固定し、図３に示すように、支持板３２ｂ上に順次コンクリートを継ぎ足して打設し、上方に向かって支持されたアーチリブ１７を構築していく。このとき、構築中のアーチリブ１７の高さが低い間は、固定用のジャッキ１８及び押出しジャッキ１２でアーチリブを支持するものとし、後方にやや傾斜させて曲率を有するアーチリブ１７に前方への転倒モーメントが作用するのを防止している。
【００２８】
図６に示すように、アーチリブ１７を順次上方へ立ち上げる工程が進み、一次ケーブル２０の定着位置まで到達すると、一次ケーブル２０をアーチリブ１７とアンカーブロック１５との間にほぼ水平に張架し、押出しジャッキ１２でアーチリブを前方（支間中央側）へ押出すとともに、一次ケーブル２０の引張力でアーチリブ１７をアンカーブロック１５側へ引き付ける。これにより、一次ケーブル２０には所定の引張力が導入され、サグが小さい状態に維持される。したがって、一次ケーブル２０の見かけの軸方向剛性がサグによって著しく低下するようなことはなく、アーチリブ１７が安定した状態で保持される。
【００２９】
アーチリブ１７の構築がほぼ半アーチの完成に至ると、アーチリブ１７の頭頂部１７ａとアンカーブロック１５との間に二次ケーブル１９を配置する。このとき、二次ケーブル１９に張力を導入してもよいが、アーチリブ１７を主に保持するのは、一次ケーブル２０の引張力と押出しジャッキ１２の押圧力となるように設定する。
【００３０】
そして、アーチリブ１７の上方への立ち上げが終了すると、押出しジャッキ１２を前方（支間中央側）に押出すとともに、一次ケーブル２０をアンカーブロック側でゆっくりと送り出し、アーチリブ（半アーチ）を回転させ、支間中央側へ傾斜させていく。アーチリブ１７の回転が所定量進むと、アーチリブ１７は押出しジャッキ１２から離れ、一次ケーブル２０の引張力はアーチリブ１７の支間中央側への回転モーメントに対応する値となる。このとき、アーチリブ１７の傾斜角が小さいときには、一次ケーブル２０に作用する引張力はさほど大きいものではないが、一次ケーブル２０の断面は二次ケーブル１９より小さく適切に設置されているので、引張応力度はある程度大きく、サグがわずかしか生じない。このため、アーチリブ１７は、支間中央側への回転が開始された初期の段階で安定した状態で保持される。
【００３１】
アーチリブ１７の回転がさらに進行し、傾斜面が大きくなるとアーチリブ１７の回転モーメントが増大する。この増大した回転モーメントに対しては、二次ケーブル１９の長さを調整し、二次ケーブル１９の引張力で抵抗させる。このとき、回転モーメントが大きくなっており、二次ケーブルの断面積が大きくなっていてもサグは小さく、二次ケーブル１９のサグは小さい。したがって、見かけ上の軸方向剛性は大きく維持され、安定した状態でアーチリブ１７を保持し、この二次ケーブルを少しずつ送り出してケーブル長を伸延することによってアーチリブ１７の回転を進めることができる。
なお、アーチリブ１７を二次ケーブル１９で保持した後は、一次ケーブル２０を撤去することができる。
【００３２】
図７に示すように、対向する一対の半アーチ１７ａ、１７ｂが所定の位置に配設されたら、それぞれの半アーチ１７ａ、１７ｂの先端部が対向する位置にアーチクラウン部２１を形成し、アーチリブ３を形成する。その後、二次ケーブル１９を撤去し、回転支承１６をコンクリートによって埋め込んでアーチリブ３の下端をアーチアバット１１に固定し、一体化する。そして、アーチリブ３上に支柱を立ち上げて上路桁を架設し、アーチ橋を完成させる。
【００３３】
上記実施の形態において、一次ケーブル２０は、図８に示すように、サグが生じないように支持台４１を設けて支持することができる。支持台４１は、一次ケーブルが直線状となってサグが生じないように正確に製作する。また、一次ケーブルとの接触面は、大きな摩擦力が生じないように平滑なものとするのが望ましい。このように、一次ケーブル２０を支持することにより、一次ケーブルに大きな引張力を導入するのが難しい場合にも、サグの発生を防止し、見かけの軸方向剛性を大きくすることができる。
なお、このように支持台を設ける方法は、請求項４に記載の発明の一実施形態である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係るアーチ橋の構築方法では、上方に立ち上げたアーチリブの回転モーメントを一次ケーブルの張力によって支持し、該一次ケーブル長を少しずつ送り出し伸延することによって回転させる。一次ケーブルは、断面積が小さい引張応力度が高い鋼材からなるため、アーチリブの傾斜角度が小さく、回転モーメントが小さい場合でも、サグを生じることなく張架される。このため、アーチリブを安定した状態で保持し回転させることができる。アーチリブの傾斜角度が大きくなると、二次ケーブルによって大きな回転モーメントに抵抗するものとし、アーチリブを支持するとともに、二次ケーブルの大きな引張力によってサグが小さく抑えられ、アーチリブを安定した状態で保持し、所定の角度まで回転させることができる。
【００３５】
また、本願発明に係るアーチ橋用の回転支承では、複数の下沓と上沓とを一本の連続した部材である回動軸によって連結することによって、複数の下沓及び上沓をアーチリブの幅方向において精度良く並列し、配置作業を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１、請求項２又は請求項３に係る発明の一実施形態であるアーチ橋の構築方法によって構築されたアーチ橋を示す概略構成図である。
【図２】 図１に示すアーチ橋の構築方法を示す説明図である。
【図３】 図１に示すアーチ橋の構築方法を示す説明図である。
【図４】 図１に示すアーチ橋で用いられる回転支承の側面図である。
【図５】 図１に示すアーチ橋で用いられる回転支承の断面図である。
【図６】 図１に示すアーチ橋の構築方法を示す説明図である。
【図７】 図１に示すアーチ橋の構築方法を示す説明図である。
【図８】 請求項４に係るアーチ橋の構築方法における一次ケーブルの支持状態を示す概略図である。
【図９】 従来のロアーリング方式によるアーチ橋の架設方法を示す概略図である。
【図１０】 従来のロアーリング方式によるアーチ橋の架設方法を示す概略図である。
【図１１】 従来のアーチ橋で用いられる回転支承の側面図である。
【図１２】 従来のアーチ橋で用いられる回転支承の側面図である。
【符号の説明】
１ 橋台
２ 上路桁
３ アーチリブ
４ 支柱
１１ アーチアバット
１２ 押出しジャッキ
１３ 橋脚
１４ 反力受け梁
１５ アンカーブロック
１６ 回転支承
１７ アーチリブ（半アーチ）
１８ 固定用ジャッキ
１９ 二次ケーブル
２０ 一次ケーブル
２１ アーチクラウン部
３１ 下沓
３２ 上沓
３３ 回動軸
３４ アンカーボルト
３５ 鋼材
３６ ボルト
４１ 支持台

Claims (5)

1. 対峙する架橋地点の両側にアーチ橋台を形成し、
   前記アーチ橋台上に設けられた回動支承上に、架設するアーチ全体のほぼ半分のアーチリブ（以下、半アーチという）を上方に立ち上げ、
   対峙する二つの前記半アーチを、それぞれ対峙する側に所定の角度まで回転し、該二つの半アーチを連結するアーチ橋の構築方法において、
   上方に立ち上げられた前記半アーチに一次ケーブルと二次ケーブルとの一端を定着し、他端を地盤に固定されたアンカーに係止し、
   前記一次ケーブルは、前記二次ケーブルより断面積が小さい鋼材とし、
   前記半アーチの回転モーメントを前記一次ケーブルの張力によって支持し、該一次ケーブル長を伸延することによって、前記半アーチの立ち上げ完了位置から所定角度まで回転させ、
   その後、前記半アーチの回転モーメントを前記二次ケーブルの張力によって支持し、該二次ケーブル長を伸延することによって所定の角度まで回転させることを特徴とするアーチ橋の構築方法。
2. 前記二次ケーブルの一端を前記半アーチの頭頂部付近で定着し、
   前記一次ケーブルの一端を前記半アーチの頭頂部より下方で、前記アンカーとほぼ同じ高さで前記半アーチに定着することを特徴とする請求項１に記載のアーチ橋の構築方法。
3. 前記半アーチの前記アンカーとほぼ同じ高さを、ジャッキによって対峙する半アーチ側に押圧しながら前記一次ケーブルを伸延することを特徴とする請求項２に記載のアーチ橋の構築方法。
4. 前記一次ケーブルがほぼ直線状に配置されるように、該一次ケーブルを下方から支持することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のアーチ橋の構築方法。
5. アーチ橋台に固着される下沓と、
   アーチリブの下端部に固着される上沓と、
   前記下沓と上沓とを回動可能に連結する回動軸とを有し、
   前記下沓及び上沓は、独立した複数の沓を前記アーチリブの幅方向に並列したものであり、
   前記回動軸は、複数の前記下沓と上沓とを連結する一本の連続した部材であることを特徴とするアーチ橋用の支承。

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