JP5113290B2 - 鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法 - Google Patents

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Description

本発明は橋梁の施工方法に係り、特に、伸縮継手装置を使用することなく主桁として鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法に関する。
ジョイント橋梁は、季節的な温度変化により発生する上部構造物の伸縮量を調節及び解消するために構造物内に伸縮継手装置を備える。この種の伸縮継手装置がない橋梁をジョイントレス橋梁(Jointless Bridge)と呼び、橋台の観点から、インテグラルアバット橋(Integral
Abutment Bridge)とセミインテグラルアバット橋(Semi-Integral Abutment
Bridge)とに類分される。
インテグラルアバット橋の場合には上部構造とスタブ橋台(stub abutment)が一体に連結されて上部構造から伝わる荷重を橋台基礎部の杭の柔軟性により吸収するのに対し、セミインテグラルアバット橋は、上部構造と橋台との間に設けられる柔軟な支承(Flexibility Bearing)により橋台部に伝わる荷重を吸収及び最少化する。
換言すると、セミインテグラルアバット橋とは、インテグラルアバット橋と同様に、温度変化による上部構造の伸縮を、一般橋梁(ジョイント橋梁)の伸縮継手装置ではなく、接続スラブと本線舗装部との間に目地形式で設けられる伸縮調節装置、橋台サイズ、裏込め材の剛性、ならびに杭と桁との連結状態で調節する橋梁のことを言う。
これにより、セミインテグラルアバット橋の橋台部は、一般ジョイント橋梁の橋台のように固定基礎に誘導する概念のものであるが、インテグラルアバット橋は固定とヒンジ基礎との間に誘導する概念のものである。
橋台部の上部構造は温度変化により発生する裏込め材の拘束力(受働土圧)に抵抗するために桁が十分に抵抗するように橋台端部の端部隔壁に埋め込む。
このため、端部隔壁の応力を極力抑えるためにセミインテグラルアバット橋の設計に際して季節的な温度変化により発生する上部構造の伸縮変位による受働土圧の発生を極力抑えることが重要である。
セミインテグラルアバット橋は、橋台部の伸縮継手装置が設けられていない橋梁形式であるため、共用中に伸縮継手装置の破損による維持管理及び交替の必要性がないため一般ジョイント橋梁形式に比べて維持管理性に優れており、長期的な生涯周期費用の側面を考慮した経済性にも優れている。また、車両の伸縮継手部の通過時に発生する騒音及び衝撃の影響がないだけではなく、道路の連続性を確保して通過車両の走行性及び高速道路ユーザーの利便性を最大限に保証する橋梁形式である。
本発明は、橋台と上部構造が完全に一体化されるインテグラルアバット橋の長所を最大限に活かしながら適用上の制限条件を補完するために開発された新規な概念の橋梁形式であるセミインテグラルアバット橋の施工方法を提供することを課題とし、特に、鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法を提供することを課題とする。
上述した目的を達成するために、本発明は、橋台部の土盛り作業を実施し、杭を施工した後に、橋台基礎の貧配合コンクリートを打設し、杭頭補強を実施する第1の段階と、拡大基礎を施工し、橋台胸壁及び翼壁施工を完了した後に、支承を設ける第2の段階と、工場製作して現場に運ばれてきた鋼箱桁を据置させ、鋼箱桁と横梁との現場継手を実施した後に、鋼箱桁と端部隔壁との連結のための連結鉄筋を配筋する第3の段階と、端部隔壁と翼壁が分離されるようにそれらの接合面に伸縮継手充填材を設ける第4の段階と、橋梁床板鉄筋と同時に端部隔壁鉄筋を配筋し、橋梁床板と端部隔壁を一体に打設する第5の段階と、橋台の背面に裏込めを実施する第6の段階と、裏込めが完了した後に第1及び第2の受けスラブを施工し、その後、第1の受けスラブの上面に橋梁床板と連結される接続スラブと本線舗装部と接続される緩衝スラブを施工し、第2の受けスラブの上面に緩衝スラブと本線舗装部を施工する第7の段階と、接続スラブと緩衝スラブとの間に伸縮調節装置を設け、橋面を舗装する第8の段階と、を含むことを特徴とする鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法を提供する。
ここで、前記第6の段階は、橋台背面から橋台土盛り部に向かって土圧低減区間、緩衝区間、一般土盛り区間に分け、土圧低減区間は粘着力がなく、内部摩擦角が小さく、かつ、粒子が比較的に丸い骨材を用いて緩く充填し、緩衝区間はつき固め装備を用いて無振動つき固めを実施し、緩衝区間と土圧低減区間との間には不織布を設けて緩衝区間の砂土が土圧低減区間に流入することを防いで土圧増加を防ぐことを特徴とする。
一方、前記第6の段階は、裏込め部を2段に分けて橋台胸壁の背面から橋台土盛り部に向かっては安息角を考慮して傾斜するように補助基層区間を施工し、次いで、土盛り区間を施工し、橋台端部隔壁の背面から橋台土盛りに向かっては土圧低減区間と一般土盛り区間に分けて施工するが、土圧低減区間は粘着力がなく、内部摩擦角が小さく、かつ、粒子が比較的に丸い骨材を用いて緩く傾斜するように充填し、一般土盛り区間と土圧低減区間との間には不織布を設けて一般土盛り区間の砂土が土圧低減区間に流入することを防いで土圧増加を抑制し、このとき、不織布は離型鉄筋または釘で固定してもよい。
そして、前記第7の段階は、受けスラブを施工した後に受けスラブの左右側に横勾配を考慮してポリエチレンシートと有孔管を設け有孔管の周りに選択層を施工した後に、選択層の上面にポリエチレンシートを設けた後、その後、接続スラブと緩衝スラブを施工することを特徴とする。
さらに、前記鋼箱桁は、鋼箱桁を補強するために内部に長手方向に設けられた補強板を橋台端部との結合度を高めるために鋼箱桁の端部から突き出るように延長し、突き出た補強板の先端には定着板を接合することが好ましい。
さらに、前記鋼箱桁の端部上板にはコンクリートの流動及び垂直鉄筋の配筋のための多数の貫通孔または端部上板の一部を切り出した流入部を形成してもよい。
さらに、前記鋼箱桁と鋼箱桁との間には桁を横方向に支持しながら剛性を高め、支承に砂土が流入することを防ぐとともに、端部隔壁のコンクリート打設を容易にするためにまたは端部隔壁の結合度を増加させるために隔壁板がさらに設けられていてもよい。
本発明によるセミインテグラルアバット橋は、橋台端面の減少により基礎の安定性確保に有利であり、裏込め材との相互挙動により縦方向地震力を減少させる耐振に有利な構造であり、端部隔壁一体構造であるため橋台部の活荷重の分配に有利である。
また、橋台端面の縮小及び伸縮継手装置を設けないため初期工事費が減少し、橋梁の伸縮継手部の漏水に対する問題点の発生を未然に防止することができて耐久性が増加され、伸縮継手装置を設けないため伸縮継手部の破損による補修及び交替に対する維持管理費が節減されて経済的である。
さらに、道路舗装部の連続化により騒音及び振動が減少して車両の走行性が向上するという効果がある。
本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工手順を示すフローチャートである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工手順を示すフローチャートである。 本発明により施工されたセミインテグラルアバット橋を概略的に示す断面図である。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。 本発明の一実施形態による鋼箱桁の端部構造を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施形態による鋼箱桁の端部構造を示す分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態による鋼箱桁の端部構造を示す分解斜視図である。 桁と桁との間に隔壁板が設けられた状態を示す斜視図である。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態を詳述する。
図1及び図2は、本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工手順を示すフローチャートである。
同図に示すように、本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法は、大きく、橋台部土盛り及び基礎杭埋込み段階(第1の段階)、橋台構体及び翼壁施工段階(第2の段階)、鋼箱桁据置段階(第3の段階)、端部隔壁と桁接合面処理段階(第4の段階)、橋梁床板及び端部隔壁施工段階(第5の段階)、裏込め部施工段階(第6の段階)、受けスラブ及び接続スラブ施工段階(第7の段階)、伸縮調節装置設置段階(第8の段階)から構成される。
図3は、本発明により施工されたセミインテグラルアバット橋を概略的に示す断面図であり、図4から図13は、本発明によるセミインテグラルアバット橋の施工方法を順次に示すものである。以下、これらの図面に基づき、各段階をより具体的に説明する。
図4に示すように、第1の段階は、橋台部の土盛り作業を実施し(橋台土盛り部110)、杭120を施工した後に、橋台基礎の貧配合コンクリート130を打設し、杭頭140の補強を実施する。杭の施工は、周知の工法のうち現場状況や経済性などを考慮して適切な方法を選択して施工すればよく、杭施工時に杭杭打騒音に影響を受ける場合には良質の支持層までオ-ガで掘削した後に杭を挿入し、最終的に杭打するプレボーリング打撃杭工法や最終押込または軽打するセメントミルク工法(SIP:Soil-cement Injected Precasted piles)を実施する。
図5に示すように、第2の段階は、橋台構体及び翼壁基礎(拡大基礎210)を施工し、橋台構体と翼壁コンクリートを打設して橋台220の施工が完了した後に支承230を設ける。このとき、有孔管の翼壁貫通のための鋼管240を設ける必要がある。そして、支承230としては、公知の支承のうち、施工性、経済性、構造的な制限条件を考慮して適切な支承により施工する。橋台構体及び翼壁基礎は断面を最小化して作用土圧を減少するようにする。
第3の段階は、工場製作して現場に運ばれてきた鋼箱桁を据置させ、鋼箱桁と横梁の現場継手を実施した後に、鋼箱桁と端部隔壁コンクリートとの一体化のための連結鉄筋を配筋する。鋼箱桁は、橋台部基礎及び橋台施工後に全体的な施工日程に合わせて工場製作する。
図6及び図7に示すように、第4の段階は、端部隔壁と翼壁との接合面に伸縮継手充填材520を設ける。すなわち、セミインテグラルアバット橋の構造挙動特性上、上部構造と下部構造が互いに分離されて上部構造変位が自由に発生するようにするために、端部隔壁320と翼壁510は互いに分離される必要があるため、接合面には空間を確保する。
そして、この接合面には伸縮機能及び防水を目的に伸縮継手充填材520で充填する。伸縮継手充填材520としては、公知の充填材から選択的に使用可能であり、例えば、Preformed Expansion Joint Fillerが使用可能である。
図8及び図9に示すように、第5の段階は、橋梁床板鉄筋と同時に端部隔壁鉄筋を配筋し、橋梁床板330と端部隔壁320を一体に打設する。端部隔壁の横方向鉄筋(図14における313)の組み立てに際して1または2以上の鉄筋をカップリングまたは溶接により連結することができる。このようにして形成された端部隔壁320は、温度変化による橋台裏込め部の土圧に抵抗し、上部構造及び接続スラブと一体化された構造である橋台部に伝わる活荷重を分配し、発生する負モーメントに抵抗することになる。
一方、桁を横方向に支持しながら剛性を高め、支承に砂土が流入することを防ぐとともに、端部隔壁コンクリート打設を容易に行うために、または、端部隔壁の結合度を増加させるために、桁と桁との間に隔壁板350が設けられていてもよい(図9、図17参照)。この隔壁板350は、例えば、図17に示すように、隣り合う桁の側面に溶接されるH形鋼352を覆板354を用いてボルト接合することにより形成可能であり、端部隔壁コンクリートとの合成力を高めるために、補強板や高張力ボルト356などが取り付け可能である。
以下、図14から図16に基づき、鋼箱桁310と端部隔壁320との接合部の構造をより詳述する。
本発明は、鋼箱桁310の端部を補強するために内部に長手方向に設けられた補強板311を鋼箱桁310の端部に突き出るように延長し、突き出た補強板311の先端には定着板312を接合し、補強板311と鋼箱桁310の端部に横方向連結鉄筋313と垂直鉄筋314を設けた後に、端部隔壁のコンクリートを打設することにより端部隔壁と鋼箱桁を一体化している。
補強板311は、図14に示すように、鋼箱桁の上部に位置する補強板311だけを延長してもよく、図15に示すように、鋼箱桁の上部に位置する補強板311だけを延長してもよく、図16に示すように、鋼箱桁の上下部に位置する補強板311の両方を延長してもよい。
ここで、補強板311と鋼箱桁310の端部両側板には横方向連結鉄筋313を配筋するためにそれぞれ複数の貫通孔310a、310bを形成し、定着板312は補強板311の先端に垂直に接合される。そして、鋼箱桁310の端部上板にはコンクリートの流動及び垂直鉄筋314の配筋のための貫通孔310cを多数形成するとともに、端部隔壁のコンクリートの打設を容易に行うために所定の部分を切り出した流入部315を形成する。
以上述べたように、本発明によれば、鋼箱桁を補強するために設けられる補強板を端部隔壁と鋼箱桁を一体化する連結要素として使用することにより、端部隔壁と鋼箱桁との連結を容易に行うことができ、補強板の端部に定着板を接合することにより端部隔壁と鋼箱桁との連結部に発生する負モーメントに抵抗する別途の鉄筋を配筋せずとも効果的に抵抗することができる。
図10の(a)に示すように、第6の段階は、橋台背面に裏込めを実施する。橋台背面の裏込め部は、橋台の背面から橋台土盛り部に向かって土圧低減区間A、緩衝区間B、一般土盛り区間Cに分け、土圧低減区間Aは、上部構造の水平移動に対する拘束を最小化するために粘着力がなく、内部摩擦角が小さく、かつ、粒子が比較的に丸い材料である川砂利や丸い骨材25mm以上を用いて緩く充填する。緩衝区間Bはつき固め装備を用いて無振動つき固めを実施する。緩衝区間Bと土圧低減区間Aとの間には不織布610を設けて緩衝区間の砂土が土圧低減区間に流入することを防いで密度増加または土圧増加を防ぐ。
一方、裏込め方法は、図10の(b)に示す方法を用いて行ってもよい。この方法は、裏込め部を2段に分けて橋台胸壁の背面から橋台土盛り部に向かっては安息角を考慮して傾斜するように補助基層や流用土で補助基層区間Dを施工し、次いで、土盛り区間Eを施工し、橋台端部隔壁の背面から橋台土盛りに向かっては土圧低減区間Aと一般土盛り区間Cに分けて施工するが、土圧低減区間は粘着力がなく、内部摩擦角が小さく、かつ、粒子が比較的に丸い川砂利や骨材25mm以上を用いて緩く傾斜するように充填し、一般土盛り区間と土圧低減区間との間には不織布610を設けて一般土盛り区間の砂土が土圧低減区間に流入することを防いで土圧増加を防ぐ。このとき、不織布610は離型鉄筋または釘615などで固定する。
第7の段階は、裏込めが完了した後に第1の受けスラブ710と第2の受けスラブ780を施工し、その後、接続スラブ750と緩衝スラブ760及び本線舗装部770をこの順に施工する。
すなわち、図11に示すように、第1の受けスラブ710を施工した後に第1の受けスラブ710の左右側に横勾配を考慮してポリエチレンシート720と有孔管730を設け、有孔管730の周りに選択層740を施工した後に選択層740の上面にポリエチレンシート720を設ける。このとき、有孔管730は緩衝スラブ760と接続スラブ750の側に浸透水の排水のために設けられ、接続スラブ750の下面に設けられるポリエチレンシート720は接続スラブ750に伝わる伸縮継手が円滑に発生するようにするためのものである。一方、第1の受けスラブ710の左右側に設けられる有孔管は、道路片傾斜を考慮して決定するが、片勾配を適用する。ここで、接続スラブ750は、活荷重による橋台裏込め部の沈下を防止し、上部構造の伸縮変位を伸縮調節装置に伝える役割を果たし、第1の受けスラブ710は接続スラブ750と緩衝スラブ760を支持し、接続スラブ750の不等沈下により発生可能な端部隔壁の副モーメントの発生を抑制する。
一方、図13に示すように、第2の受けスラブ780は、本線舗装部770と緩衝スラブ760が接続する部分の下部には本線舗装部770と緩衝スラブ760の段差により発生する騒音と緩衝スラブ端部の破損を低減するために設ける。
図12に示すように、第8の段階は、接続スラブ750と緩衝スラブ760との間に伸縮調節装置810を設け、最後にアスファルトまたはLMC(Latex Modified Concrete)で橋面を舗装する。伸縮調節装置は、一般橋梁の伸縮継手装置の役割に取って代わるものであり、舗装用アスファルトコンクリートのつき固めと同様に実施する。
以上、本発明は、実施形態を例にとって詳述された。提示された実施形態は単なる例示的なものに過ぎず、この分野における通常の知識を持った者であれば、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で提示された実施形態に対する種々の変形及び修正発明を想到することができるであろう。本発明の範囲は、このような変形及び修正発明によって制限されるものではなく、単に、特許請求の範囲によってのみ制限される。
本発明によれば、橋台端面の減少により基礎の安定性確保に有利であり、裏込め材との相互挙動により縦方向地震力を減少させて耐振に有利な構造であり、伸縮継手装置を設けないため伸縮継手部の破損による補修及び交替に対する維持管理費が節減されて経済的であり、道路舗装部の連続化により騒音及び振動が減少して車両の走行性が向上するという効果がある極めて有用な発明である。

Claims (7)

  1. 橋台部の土盛り作業を実施し、杭を施工した後に、橋台基礎の貧配合コンクリートを打設し、杭頭補強を実施する第1の段階と、
    拡大基礎を施工し、橋台胸壁及び翼壁施工を完了した後に、支承を設ける第2の段階と、
    工場製作して現場に運ばれてきた鋼箱桁を据置させ、前記鋼箱桁と横梁との現場継手を実施した後に、前記鋼箱桁と端部隔壁との連結のための連結鉄筋を配筋する第3の段階と、
    前記端部隔壁と前記翼壁が分離されるようにそれらの接合面に伸縮継手充填材を設ける第4の段階と、
    橋梁床板鉄筋と同時に端部隔壁鉄筋を配筋し、橋梁床板と前記端部隔壁を一体に打設する第5の段階と、
    橋台の背面に裏込めを実施する第6の段階と、
    裏込めが完了した後に第1及び第2の受けスラブを施工し、その後、第1の前記受けスラブの上面に前記橋梁床板と連結される接続スラブと本線舗装部と接続される緩衝スラブを施工し、第2の前記受けスラブの上面に緩衝スラブと本線舗装部を施工する第7の段階と、
    前記接続スラブと前記緩衝スラブとの間に伸縮調節装置を設け、橋面を舗装する第8の段階と、
    を含むことを特徴とする鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
  2. 前記第6の段階は、
    橋台背面から橋台土盛り部に向かって土圧低減区間、緩衝区間、一般土盛り区間に分け、前記土圧低減区間は粘着力がなく、内部摩擦角が小さく、かつ、粒子が比較的に丸い骨材を用いて緩く充填し、前記緩衝区間はつき固め装備を用いて無振動つき固めを実施し、前記緩衝区間と前記土圧低減区間との間には不織布を設けて前記緩衝区間の砂土が前記土圧低減区間に流入することを防いで土圧増加を防ぐことを特徴とする請求項1に記載の鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
  3. 前記第6の段階は、
    裏込め部を2段に分けて前記橋台胸壁の背面から橋台土盛り部に向かっては安息角を考慮して傾斜するように補助基層区間を施工し、次いで、土盛り区間を施工し、
    橋台端部隔壁の背面から橋台土盛りに向かっては土圧低減区間と一般土盛り区間に分けて施工するが、前記土圧低減区間は粘着力がなく、内部摩擦角が小さく、かつ、粒子が比較的に丸い骨材を用いて緩く傾斜するように充填し、前記一般土盛り区間と前記土圧低減区間との間には不織布を設けて前記一般土盛り区間の砂土が前記土圧低減区間に流入することを防いで土圧増加を抑制し、このとき、前記不織布は離型鉄筋または釘で固定することを特徴とする請求項1に記載の鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
  4. 前記第7の段階は、
    前記受けスラブを施工した後に前記受けスラブの左右側に横勾配を考慮してポリエチレンシートと有孔管を設け前記有孔管の周りに選択層を施工した後に、前記選択層の上面に前記ポリエチレンシートを設けた後、その後、前記接続スラブと前記緩衝スラブを施工することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
  5. 前記鋼箱桁は、前記鋼箱桁を補強するために内部に長手方向に設けられた補強板を橋台端部との結合度を高めるために前記鋼箱桁の端部から突き出るように延長し、突き出た前記補強板の先端には定着板を接合したことを特徴とする請求項4に記載の鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
  6. 前記鋼箱桁の端部上板にはコンクリートの流動及び垂直鉄筋の配筋のための多数の貫通孔または前記端部上板の一部を切り出した流入部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
  7. 前記鋼箱桁と鋼箱桁との間には桁を横方向に支持しながら剛性を高め、前記支承に砂土が流入することを防ぐとともに、前記端部隔壁のコンクリート打設を容易にするためにまたは前記端部隔壁の結合度を増加させるために隔壁板がさらに設けられたことを特徴とする請求項6に記載の鋼箱桁を用いたセミインテグラルアバット橋の施工方法。
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