JP4406879B2 - 橋桁の架設方法 - Google Patents

Description

本願発明は、道路橋、鉄道橋等として用いられる橋桁の架設方法に係り、特に鋼部材とコンクリート部材とを一体に結合して複合構造となった橋桁の架設方法に関する。

鋼及びコンクリートは橋桁を形成するための材料として広く知られており、コンクリート特にプレストレスが導入されたコンクリートで橋桁を形成することが広く行われている。特に道路橋では、広い範囲に輪荷重が作用するため、上床版を構成する材料としてコンクリートが適しており、コンクリートの橋桁が多く用いられている。しかし、橋桁全体をコンクリートで形成すると、橋桁の自重が大きくなり、長い支間の橋桁では経済的ではない場合も生じる。このため、コンクリートと鋼とのそれぞれの長所を生かした複合構造の橋桁が提案されており、例えば特許文献１に開示されるものがある。

特許文献１に記載の橋桁は、箱形となった断面形状のウェブ部分を鋼部材によって形成するものである。このようにウェブのみを鋼部材とすることによって桁の自重を大きく低減することができる。
また、Ｉ型の断面形状の鋼桁を複数配列し、この上にコンクリート床版を形成して一体とした構造の橋桁も広く知られている。

上記のようにウェブを鋼部材としたときには、一般に、この鋼ウェブの上縁に沿って鋼板材からなる上フランジを溶接によって接合し、その上面に多数の突起、例えばスタッドジベルを溶接によって取り付ける。そして、これを埋め込むようにコンクリートを打設し、鋼ウェブとコンクリートの上床版とが一体となって挙動するようにしている。

さらに、特許文献２には、鋼ウェブとコンクリートの上床版との接合部に、鋼フランジを用いない構造が提案されている。この構造では、鋼ウェブの上縁部をコンクリート床版内に埋め込み、コンクリート内に配置された鉄筋をウェブの上部に設けた小孔に挿通することによってコンクリート床版と鋼ウェブとを一体とするものである。

このような構造では、ウェブと上フランジとを溶接によって接合する必要がなく、また、スタッドジベルを溶接によって取り付けることもないので、溶接量が少なく、桁の製作費用を低減することができる。

一方、上記のような橋桁を所定の位置に架設する方法がいくつか提案されており、最も一般的な方法は、所定の架設位置に仮支柱等を設け、その上で鋼とコンクリートとの複合構造の桁を製作するものである。また、Ｉ型断面の鋼ガーダを用いる場合には、所定の位置に鋼ガーダを架け渡し、その上に上床版を形成するためのコンクリートを打設して複合構造の橋桁とする。

しかし、これらの方法では、橋桁の架設位置の状況によって仮支柱等を設けることが制限され、架設位置で橋桁を製作することができない場合がある。また、鉄道や幹線道路を跨ぐように架設される橋梁では、鉄道線路や道路の上方で作業を行うことは、鉄道や道路の往来に危険を及ぼす可能性が高くなる。このため、これらの上方で行う作業を極力減らすことが求められる。このような要請から、架設位置に隣接して桁製作ヤードを設け、ここで橋桁を製作して所定の位置まで橋桁をその軸線方向に移動する、いわゆる押し出し工法が採用されることがある。この方法では、桁を押し出したときに先端部が片持ち状に突き出した状態となるため、大きな曲げモーメントが発生するが、橋梁の架設位置での作業量を低減し、予め製作した橋桁を短い時間で鉄道線路や幹線道路を跨ぐ位置に移動させることもできる。
特開平７―１８９４２５号公報 特開２００４―１９３９４号公報

しかしながら、鋼ウェブとコンクリートの上床版とを有する橋桁を押し出し工法によって架設しようとする場合には、次のような解決が望まれる課題がある。
鋼ガーダとコンクリートの上床版とを一体に形成した後に橋桁を押し出す方法では、押し出すときの桁重量が大きくなり、片持ち状に押し出したときの曲げモーメントが過大となることがある。この大きな曲げモーメントに抵抗するためには、橋桁を充分に補強しておく必要があり、大きなプレストレスを導入する等、架設時のためだけの対応に多くの費用を要する。

一方、コンクリート床版と一体にする前の鋼ガーダのみを押し出し、所定の位置に設置した後に、コンクリート床版を打設して橋桁を完成するという方法も考えられる。この方法では、押し出し架設時の重量は小さく、大きな曲げモーメントの発生は抑えられる。しかし、特許文献２に記載されているような上フランジが溶接されていない鋼ガーダは、コンクリートと一体とする前には曲げ剛性が極めて小さく、鋼ガーダのみを押し出し工法によって架設することはできない。
また、上フランジが溶接された鋼ガーダを用いると前述にように溶接量が多くなるだけでなく、横方向に鋼ガーダを連結して横方向の変形及びねじれ変形を拘束しておく必要があり、横桁、横構を設けることによって架設費用が過大となってしまう。

本願発明は、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、鋼ガーダとコンクリート床版との複合構造の橋桁を少ない費用で製作するとともに、押し出し架設時の重量を低減して、少ない費用で安全かつ短期間に橋桁を架設することができる方法を提供することである。

上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、 橋桁の架設位置と隣接した桁製作ヤードに鋼ガーダを仮置し、 この鋼ガーダの上縁部と結合され、平面形状が格子状となったコンクリートの格子枠を形成し、 予め構築された橋台、橋脚又は仮支持構造物上に支持しながら、前記鋼ガーダと前記格子枠とが結合された桁を該桁の軸線方向に移動し、 前記桁を所定の架設位置に設置した後、前記格子枠と一体となるようにコンクリートを打設して床版を形成することを特徴とする橋桁の架設方法を提供する。

この架設方法では、鋼ガーダの上縁部とコンクリートの格子枠とが結合されるので、これらが一体となって充分な剛性を有し、押し出し架設時の大きな曲げモーメントに対しても抵抗することが可能となる。そして、押し出し時の桁重量は、コンクリート床版を鋼ガーダと一体にして押し出す場合より大きく低減され、押し出し架設時の曲げモーメントを低減することができる。したがって、完成時に不要な補強を桁に施すことが少なくなり、経済的かつ合理的な架設が可能となる。また、格子枠は、橋桁の軸線と直角方向にも大きな剛性を有し、複数の鋼ガーダを連結してこれらの横方向への変形やねじり変形を拘束する。このため、横桁や横構は簡略化することができ、橋桁の製作費用を低減することができる。さらに、鋼ガーダと格子枠とを結合した桁を所定の位置に架設した後、コンクリートの格子枠の上にコンクリートを打設して床版を一体に形成することができ、格子枠はコンクリートからなる床版の一部となって、大きな補強効果が生じる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の橋桁の架設方法において、 前記鋼ガーダは、鋼ウェブとこの鋼ウェブの下縁に沿って接合された鋼製の下フランジとを有するものとし、 鋼ウェブの上縁部を、前記格子枠を構成するコンクリート部材であって該鋼ガーダの軸線方向の部材内に埋め込むことによって、該鋼ガーダと前記格子枠とを結合するものとする。

この架設方法では、鋼ガーダに上フランジを溶接しておかなくても、簡単にコンクリートの格子枠を鋼ガーダと一体となるように形成することができる。そして、これらが一体となって曲げモーメントに抵抗するものとなる。したがって、鋼ガーダの製作における溶接量が大幅に減少し、少ない費用で押し出し架設が可能な桁を構築することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の橋桁の架設方法において、 前記鋼ウェブの上縁部に、この鋼ガーダの軸線方向に所定の間隔で切り欠き部を形成し、 この切り欠き部内に、前記格子枠における前記鋼ガーダの軸線と直角方向の部材となるプレキャストコンクリート梁を嵌め入れて載置し、 配列された複数の前記プレキャストコンクリート梁間で前記鋼ガーダの軸線方向に連続し、前記鋼ウェブの上縁部を埋め込むように前記軸線方向の部材となるコンクリートを打設するものとする。

この方法では、プレキャストコンクリート梁を複数の鋼ウェブ間に架け渡すことによって、格子枠の横方向部材を簡単に形成することができ、複数の鋼ウェブを少ない作業で連結することができる。
また、鋼ウェブと結合されたコンクリートの格子枠は、鋼ガーダの軸線方向の部材（縦方向の部材）と軸線と直角方向の部材（横方向の部材）とが強固に結合されるの望ましく、さらに横方向の部材は、複数の鋼ウェブ間に架け渡されて鋼ウェブ上を支点とする梁となる。したがって、鋼ウェブ上では断面を欠損させることなく、大きな曲げモーメントに抵抗できる部材とするのがよい。
本請求項に係る方法では、鋼ウェブの上縁部に切り欠きを設け、プレキャストコンクリート梁をこの切り欠き内に嵌め入れ、この状態で縦方向の部材と結合する。これにより、縦方向の部材は鋼ウェブの上縁部を埋め込むように形成するとともに、横方向の部材と強固に結合することができる。また、横方向の部材つまりプレキャストコンクリート梁は断面を欠損させることなく縦方向の部材と強固に結合することができ、双方の部材及び鋼ウェブが互いに強固に一体化される。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の橋桁の架設方法において、 前記切り欠き部内の鋼ウェブの縁に、鋼ガーダの軸線と直角方向に張り出す鋼板を取り付け、前記プレキャストコンクリート梁は該鋼板に当接するように設置するものである。

上記架設方法では、プレキャストコンクリート梁つまり格子枠の横方向の部材と鋼ウェブとの接合部で大きな支圧力が作用するを分散させることができる。また、横方向部材の鋼ウェブ上の位置で生じる曲げモーメントの分布を平滑化して最大値を小さく抑えることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の橋桁の架設方法において、 前記鋼ウェブは、上下方向の折り曲げ線によって鋼板を波形に折り曲げたものを用いるものとする。

鋼ウェブとして上記のように波形に折り曲げた鋼板を用いることによって、横方向の曲げ剛性つまり鋼ガーダの軸線と平行な軸回りの曲げ剛性が著しく大きくなる。これにより、ウェブの座沓を有効に防止することができ、横方向に鋼ガーダを拘束する横桁や横構を簡略化することができる。

以上説明したように、本願発明に係る橋梁の架設方法では、鋼ガーダの上縁部とコンクリートの格子枠とを一体となるように結合して、押し出し架設を行うのに充分な剛性を確保するともに、押し出し時の橋桁の重量を軽減し、架設費用の低減を図ることができる。さらに、鋼ガーダの溶接量を少なくして鋼ガーダの製作費用を低減することが可能となる。また、押し出し時に鋼ガーダと一体に結合された格子枠は、押し出し架設完了後にこれを利用して効率よく上床版のコンクリートを打設することができるとともに、この格子枠は現場で打設した上床版のコンクリートと一体として輪荷重を支持する構造に有効に利用することができる。

以下、本願発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の架設方法の概要を示す斜視図である。この図に示すように、本願発明に係る橋梁の架設方法では、鋼ガーダ２０の上縁部にコンクリートの格子枠３１を結合し、この複合構造の桁１０を橋台又は橋脚３上で支持しながら橋梁の軸線方向に押し出して所定位置に架設するものである、そして、桁を所定の位置まで押し出して設置した後に、床版コンクリートを格子枠３１の上に打設して橋桁を完成する。

図２は、本願発明に係る方法で架設することができる橋桁の一例を示す概略側面図及び断面図である。
この橋桁１は、橋台２及び橋脚３に支持され、複数の径間に連続して架け渡されたものであり、鋼ガーダ２０とコンクリートの上床版３０とを一体にして形成されたものである。

上記鋼ガーダ２０は、構造用の鋼板を鉛直方向の折り曲げ線で折り曲げ、断面を波形とした鋼ウェブ２１と、この鋼ウェブの下縁に沿って鋼板を溶接した下フランジ２２とで主要部が構成されている。

上記上床版は、橋桁の軸線方向（縦方向）と軸線と直角方向（横方向）に延びるコンクリート部材を結合した格子枠３１と、この上に一体となるように打設された床版コンクリート３２とを有するものである。格子枠３１は、二つの鋼ウェブ上に架け渡すように配置されたプレストレストコンクリート梁３３によって横方向の部材が形成されており、複数の横方向の部材間で連続し、鋼ウェブ２１の上縁部を埋め込むように打設されたコンクリートによって縦方向の部材３４が形成されている。また、床版コンクリート３２は、上記横方向のプレキャストコンクリート梁３３間に架け渡すように配列されたプレキャストのコンクリート板３５上に、このコンクリート板３５と一体となるように打設されたものである。このような床版コンクリート３２、コンクリート板３５、コンクリートの格子枠３１及び鋼ガーダ２０が一体となって橋桁を構成している。

次に、上記橋桁の架設方法であって、本願発明の一実施形態について説明する。
橋桁１の架設に当たって、架設位置と隣接するところに桁製作ヤード４１を設ける。この桁製作ヤード４１には、図３（ａ）に示すように、桁を支持する仮支持構造物として架台４２が形成されており、この上に手延べ桁４３を設置するとともに、この手延べ桁４３の後端と連続する位置に、図４に示すように、所定長の鋼ガーダ２０を平行に２基を配置する。この鋼ガーダ２０は、前述のように波形の鋼ウェブ２１と下フランジ２２とで構成され、上フランジは備えていない。この鋼ウェブ２１の上に複数のプレキャストコンクリート梁３３を、橋桁の軸線と直角方向に所定の間隔で配列する。このプレキャストコンクリート梁３３には必要に応じてプレストレスト導入しておくこともできる。

このプレキャストコンクリート梁３３が配置される位置では、鋼ウェブ２１の上縁部に、図５に示すように、プレキャストコンクリート梁３３の幅に対応して矩形状の切り欠き部２１ａを設けておく。そして、この切り欠き部２１ａの底部には水平に鋼板２１ｂを溶接で接合しておき、プレキャストコンクリート梁３３はこの鋼板２１ｂ上に載置する。なお、この切り欠き部２１ａの深さは、鋼ウェブ２１を格子枠のコンクリート内に埋め込む上下方向の寸法とほぼ対応している。

一方、プレキャストコンクリート梁３３は、図５に示すように、橋桁の軸線方向の部材３４との接合面３３ａからは、複数の鉄筋３３ｂが突き出しており、これを軸線方向の部材３４を構成するコンクリート内に埋め込むことによって強固に一体化するものとなっている。また、橋桁の軸線方向にプレストレスを導入する場合には、ＰＣ鋼材を挿通するための貫通孔３３ｃを設けておく。さらに、このプレキャストコンクリート梁３３の上面には、床版コンクリート３２と確実に一体化するために、フープ状の鉄筋３３ｄを所定の間隔で突き出している。

上記プレキャストコンクリート梁３３の配置後、これらの間で鋼ウェブ２１の上縁に沿った位置に、軸線方向の鉄筋及びこれを取り囲むように横方向の鉄筋を配置する。この横方向の鉄筋は、前述の特許文献２に示されるように、鋼ウェブ２１の上縁に沿って多数設けた小孔（図示しない）に挿通して配置し、これらの鉄筋及びこれらの鉄筋が挿通された鋼ウェブの上縁付近を埋め込むようにコンクリートを打設して、図６に示すように、橋桁の軸線方向の部材３４を形成する。この軸線方向の部材３４は上記のように鉄筋を埋め込むことによって鋼ウェブ２１の上縁部と強固に一体化されるとともに、軸線と直角方向の部材、つまりプレキャストコンクリート梁３３と結合されて格子枠３１を形成する。

橋桁の軸線方向には、上記格子枠３１にプレストレスを必要に応じて導入する。ＰＣ鋼材は、軸線方向のコンクリート部材３４に埋め込んだシース内に挿通してもよいし、軸線方向に沿ってコンクリート部材外に配置してもよい。

このように鋼ガーダ２０と格子枠３１とが一体となった複合構造の桁１０は、手延べ桁４３と連結されて、図３（ｂ）に示すように、橋桁の軸線方向に押し出される。桁１０の押し出しは、摩擦を低減した滑り支承の上に桁１０及び手延べ桁４３を載置し、桁に係止した鋼棒をジャッキで緊張することによって行う方法、水平方向に移動する水平移動支承と上下方向に移動する鉛直移動支承とを備えた押し出し工法用の送り出し装置を用いて行う方法等を採用することができる。上記送り出し装置は、水平移動用の支承に橋桁と手延べ桁とを支持した状態で所定の距離を移動する工程と、鉛直移動支承によって桁１０及び手延べ桁４３を仮支持し、水平支承を後方へを戻す工程とを繰り返し行って桁を送り出すものである。

なお、手延べ桁４３は、押し出す桁１０に生じる曲げモーメントを小さくするために桁の先端に取り付けられるものであり、重量が軽く曲げ剛性の大きいものがよい。また、この実施形態では仮支持構造物として仮支柱等が設けられていないが、支間長や現場の状況に応じて、橋台と橋脚との間、又は二つの橋脚間に仮支柱等を設けて押し出し架設中の桁に生じる曲げモーメントを低減することもできる。

上記にように桁１０_-1を所定の位置まで押し出した後、図３（ｃ）に示すように、既に構築した桁１０_-1の後端部と連続するように、同様に鋼ガーダとコンクリートの格子枠とが結合された桁１０_-2を形成する。そして、図３（ｄ）に示すように、この桁をさらに押し出す。その後、図３（ｅ）に示すように桁１０_-2の後端に連続する桁１０_-3を形成し、図３（ｆ）に示すように桁を押し出す工程を繰り返し、図３（ｈ）に示すように桁１０を所定の架設位置まで押し出す。このような押し出し移動は、図１に示すように、橋台及び橋脚３上の支承４４に支持させて行う。

鋼ガーダ２０と格子枠３１とが一体に結合された桁１０が所定の位置まで押し出されると、図７に示すように、プレキャストコンクリート梁３３間に架け渡すように薄いプレキャストのコンクリート板３５を配列する。そして、このコンクリート板３５を型枠としてこの上に床版コンクリート３２を打設し、図８に示すように、上床版を形成する。床版コンクリート３２内には必要に応じてＰＣ鋼材３６を配置しておき、これを緊張してプレストレスを導入することができる。

このように所定の位置に架設された橋桁１の上に地覆、高欄を施し、舗装を敷設して橋梁が完成する。

本願発明の架設方法の概要を示す斜視図である。 本願発明に係る方法で架設することができる橋桁の一例を示す概略側面図及び断面図である。 図２に示す橋桁を押し出し架設する工程を説明する概略図である。 図２に示す橋桁を形成する方法の一工程を示す概略斜視図である。 図２に示す橋桁の上床版を構成するプレキャストコンクリート梁と鋼ウェブとの接合部の構造を示す概略斜視図である。 図２に示す橋桁を形成する方法の一工程を示す概略斜視図である。 図２に示す橋桁を形成する方法の一工程を示す概略斜視図である。 図２に示す橋桁を形成する方法の一工程を示す概略斜視図である。

符号の説明

１：橋桁、 ２：橋台、 ３：橋脚、 １０：鋼ガーダと格子枠とを結合した桁、 ２０：鋼ガーダ、 ２１：鋼ウェブ、 ２１ａ：鋼ウェブの切り欠き部、 ２１ｂ：鋼板、 ２２：下フランジ、 ３０：上床版、 ３１：格子枠、 ３２：床版コンクリート、 ３３：プレキャストコンクリート梁、 ３３ａ：軸線方向の部材との接合面、 ３３ｂ：鉄筋、 ３３ｃ：貫通孔、 ３３ｄ：突起、 ３４：格子枠の軸線方向の部材、 ３５：コンクリート板、 ３６：ＰＣ鋼材、 ４１：桁製作ヤード、 ４２：架台、 ４３：手延べ桁、 ４４：支承

Claims (5)

1. 橋桁の架設位置と隣接した桁製作ヤードに鋼ガーダを仮置し、
   この鋼ガーダの上縁部と結合され、平面形状が格子状となったコンクリートの格子枠を形成し、
   予め構築された橋台、橋脚又は仮支持構造物上に支持しながら、前記鋼ガーダと前記格子枠とが結合された桁を該桁の軸線方向に移動し、
   前記桁を所定の架設位置に設置した後、前記格子枠と一体となるようにコンクリートを打設して床版を形成することを特徴とする橋桁の架設方法。
2. 前記鋼ガーダは、鋼ウェブとこの鋼ウェブの下縁に沿って接合された鋼製の下フランジとを有するものとし、
   鋼ウェブの上縁部を、前記格子枠を構成するコンクリート部材であって該鋼ガーダの軸線方向の部材内に埋め込むことによって、該鋼ガーダと前記格子枠とを結合することを特徴とする請求項１に記載の橋桁の架設方法。
3. 前記鋼ウェブの上縁部に、この鋼ガーダの軸線方向に所定の間隔で切り欠き部を形成し、
   この切り欠き部内に、前記格子枠における前記鋼ガーダの軸線と直角方向の部材となるプレキャストコンクリート梁を嵌め入れて載置し、
   配列された複数の前記プレキャストコンクリート梁間で前記鋼ガーダの軸線方向に連続し、前記鋼ウェブの上縁部を埋め込むように前記軸線方向の部材となるコンクリートを打設することを特徴とする請求項２に記載の橋桁の架設方法。
4. 前記切り欠き部内の鋼ウェブの縁に、鋼ガーダの軸線と直角方向に張り出す鋼板を取り付け、前記プレキャストコンクリート梁は該鋼板に当接するように設置することを特徴とする請求項３に記載の橋桁の架設方法。
5. 前記鋼ウェブは、上下方向の折り曲げ線によって鋼板を波形に折り曲げたものを用いることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかに記載の橋桁の架設方法。
   

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