JP5152927B2 - 橋梁の補強構造および補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設の老朽化した橋梁を補強する橋梁の補強構造およびこの補強方法に関するものである。

従来、老朽化した橋梁等に対しては、新たな橋梁を構築し、橋梁の掛け替え等が行われている。しかし、このような橋梁の掛け替えは、長い工期および用地が必要となることから、例えば鉄道のように継続して使用される橋梁については、既設橋梁を補強する必要がある。

このような橋梁の補強方法としては各種の方法が提案されているが、例えば、鋼桁部と橋脚部または橋台部とを接合し、接合部のコンクリートに接する鋼桁部界面にずれ止めの有孔鋼板を設けて、鋼桁部と橋脚部等を直接一体的に接合する方法がある（例えば特許文献１）。

特開２０００−３１９８１６

特許文献１のように橋桁（鋼桁）と橋台（コンクリート）とを一体化するためには、コンクリート橋台と鋼桁とのずれ止めが必要となる。このようなずれ止めとしては、特許文献１のように有孔鋼板を用いる方法や、または、鋼桁にスタッドジベルを溶植する方法、他の型鋼を溶接する方法等がある。また、ウェブ鋼板に孔あけをすることにより孔あき鋼板ジベルとする方法がある。

しかし、既設の橋梁を補強する場合のように、老朽化した橋梁の補強においては、必ずしも鋼材の溶接やスタッドジベルの溶植に適さない材質である場合がある。また、鋼板に多数の孔を設け、孔あき鋼板ジベルとする方法や、多数の孔に補強用の鉄筋を配置するような方法では、鋼桁に多数の貫通孔を形成する必要があることから、削孔分の断面減少による強度不足となる恐れがある。また、このような孔が、既存の疲労亀裂の伸展を助長する恐れがある。

また、鋼桁間にコンクリートを打設するには、狭い場所での配筋作業が必要となるため、作業性が悪いという問題がある。さらに、鋼桁と橋台とを方杖状部材で補強する方法もあるが、桁下空間を侵すこととなり、建築限界を確保できなくなるなど、必要な空間を確保できなくなるという問題がある。また、橋台が古い場合には、強度上の問題やコンクリートの劣化により削孔が適切ではなく、橋台自体の補強が困難である場合がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、作業性に優れ、確実に既設橋梁を補強することができる橋梁の補強方法および補強構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、橋台と、前記橋台上に設置される複数の橋桁と、隣り合う前記橋桁の間に設けられる第１のコンクリートと、前記橋桁および前記第１のコンクリートを貫通するように略水平方向に緊張されて設けられた第１の鋼材と、前記第１のコンクリートと前記橋台の座面との間に設けられる第２のコンクリートと、前記第２のコンクリートを貫通するように、前記橋台と前記第１のコンクリートとの間に略鉛直方向に設けられた第２の鋼材と、を具備し、前記第１のコンクリートおよび前記第２のコンクリートと前記橋台とが一体化されることを特徴とする橋梁の補強構造である。

前記橋桁は、略鉛直方向に起立するウェブと前記ウェブの上下端にそれぞれ前記ウェブと略垂直な上フランジおよび下フランジとを有し、前記第１のコンクリートは、隣り合う前記橋桁の向かい合う前記ウェブの間に設けられ、前記第１の鋼材は、前記ウェブおよび前記第１のコンクリートを貫通するように略水平方向に緊張されてもよい。

前記ウェブの表面は、面荒らし加工が施されていてもよく、また、前記橋桁の上側のフランジである上フランジの下面および／または前記橋桁の下側のフランジである下フランジの上面と前記第１のコンクリートとの間には縁切り材が設けられてもよい。

前記ウェブの互いの外方にブロックが設けられ、前記第２の鋼材は、前記橋台と前記第１のコンクリートとの間に設けられることに代えて、前記橋台と前記ブロックとの間に略鉛直方向に設けられて緊張されてもよい。

前記橋桁は、前記橋台の座面上に設けられた支持部材上に設けられており、前記支持部材と前記橋台との間または前記支持部材と前記橋桁との間には、緩衝部材が挟みこまれていてもよい。

前記橋台の前面から前記橋桁の上方までの間に鋼板が設けられ、前記鋼板と前記第１のコンクリートおよび前記第２のコンクリートとがそれぞれ接合されてもよい。また、前記第１のコンクリートと前記橋台の背面の盛土との間に連結部材が設けられ、前記橋台と前記盛土とが一体化されてもよい。

第１の発明によれば、隣り合う橋桁（橋桁のウェブ）間に第１のコンクリートが打設され、さらに橋桁同士で当該第１のコンクリートが挟み込まれ、第１の鋼材で水平方向に緊張されるため、第１のコンクリートとウェブとの接触面の摩擦によって第１のコンクリートと橋桁とのずれを防止することができる。

また、ウェブ間に打設された第１のコンクリートと、橋台との間に第２のコンクリートが打設され、当該第２のコンクリートを貫通するように第１のコンクリートと橋台とが第２の鋼材で鉛直方向に緊張されるため、確実に橋台と第１、第２のコンクリートとが一体化される。このため、橋台と橋桁とを一体化することができる。

また、橋桁の外方（第１のコンクリートが打設される側とは逆側）に、ブロックが設けられ、ブロックと橋台とを第２の鋼材で緊張することもできる。この方法によっても、橋桁と橋台とを確実に一体化することができる。

また、橋台の前面に鋼板が設けられ、鋼板と第１、第２のコンクリートとを接合することで、橋桁にかかる正の曲げモーメント（橋台前面側のコンクリートが引っ張られる方向）に対し、橋台と橋桁（と接合された第１のコンクリート）とが確実に固定される。

また、第１のコンクリートと橋台の背面の盛土とを連結する連結部材を設けることで、橋台と盛土とを確実に一体化でき、盛土の補強を行うこともできる。

また、ウェブの表面に面荒らし加工が施されることで、より確実に摩擦によるずれ止めの効果を得ることができ、また、上フランジの下面や下フランジの上面に縁切り材が設けられれば、第１のコンクリートが水平方向に緊張される際に、フランジ部が第１のコンクリートを拘束することがなく、効率良く第１のコンクリートに緊張力が導入される。

また、支持部材と橋台との間や支持部材と橋桁との間に緩衝部材が設けられれば、第２の鋼材を緊張する際に、鉛直方向に受ける力を、支持部材が直接橋台の座面上に伝えることがない。このため、例えば金属製の支持部材を用いた場合に、支持部材が周囲のコンクリートよりも剛性が高いことにより、鉛直方向の緊張力を支持部材が受けてしまい、支持部材が橋台の座面（支持部材との接触部）に過大な圧縮力を作用することがない。

第２の発明は、橋台と、前記橋台上に設置され、略鉛直方向に起立するウェブと前記ウェブの上下端に前記ウェブと略垂直なフランジとを具備する複数の橋桁と、を有する橋梁の補強方法であって、前記橋台上で、隣り合う前記橋桁の向かい合う前記ウェブの間に、第１のコンクリートを打設し、前記ウェブおよび前記第１のコンクリートを貫通するように略水平方向に第１の鋼材を設けて緊張する工程（ａ）と、前記第１のコンクリートと前記橋台との間に第２のコンクリートを打設し、前記第２のコンクリートを貫通するように、前記橋台と前記第１のコンクリートとの間に略鉛直方向に第２の鋼材を設けて緊張する工程（ｂ）と、を具備し、前記第１のコンクリートおよび前記第２のコンクリートと前記橋台とが一体化されることを特徴とする橋梁の補強方法である。

第２の発明によれば、鋼材の溶接やスタッドジベルの溶植や、鋼板に多数の孔を設け、多数の孔に補強用の鉄筋を配置するような作業が不要であり、また、狭い場所での配筋作業が不要であるため、作業性に優れ、第１のコンクリートとウェブとのずれを、水平方向に付与した緊張力により摩擦によって防止することができ、第１、第２のコンクリートが確実に橋台と一体化され、確実に補強された橋梁の補強構造を得ることができる。

本発明によれば、作業性に優れ、確実に既設橋梁を補強することができる橋梁の補強構造およびこの補強方法を提供することができる。

橋梁１の構造を示す図であり、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図（橋梁軸方向より見た断面図）。 橋梁１の施工工程を示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 橋梁１の施工工程を示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 橋梁１の施工工程を示す図で、（ａ）は橋梁１の軸方向より見た断面図、（ｂ）、（ｃ）は、正面図における橋台３近傍の拡大図。 橋梁１の他の実施形態を示す図で、（ａ）、（ｂ）は橋梁１の軸方向より見た断面図。 橋梁１に鋼板３９を設けた状態を示す図で、（ａ）は、正面図における橋台３近傍の拡大図、（ｂ）は橋梁１の軸方向より見た断面図。 橋梁１に鋼板４１を設けた状態を示す図で、（ａ）は、正面図における橋台３近傍の拡大図、（ｂ）は橋梁１の軸方向より見た断面図。 アンカ４３を設けた状態を示す図。 連結部材４７を設けた状態を示す図で（ａ）は正面図における橋台３近傍の拡大図、（ｂ）は橋台３近傍の平面図。

以下、本発明の実施の形態にかかる橋梁の補強方法について説明する。図１は、橋梁１を示す図で、図１（ａ）は橋梁１の正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。橋梁１は、河川等をまたぐように両岸に橋台３が設けられ、橋台３上には橋桁５が掛けられている。

橋台３の背面には盛土１１が形成されている。橋台３の上方には、橋桁５が設置される座面７が形成され、盛土１１側には座面７より上方に突出し、橋桁５の上面と高さが略一致する橋台壁部２１が形成される。座面７上には、橋桁５を支持する支持部材９が設けられる。支持部材９と橋台３の座面７との間には緩衝部材２３が設けられる。緩衝部材２３は、発泡スチロールなどのように弾力があり、容易に圧縮変形可能なものであればいずれの材質でも良い。なお、緩衝部材２３は、支持部材９と橋桁５の間に設けられてもよい。

橋桁５は、Ｉ型断面であり、上下に略水平方向に張り出した上フランジ２５ａおよび下フランジ２５ｂと、上下のフランジをつなぐように略鉛直方向に設けられるウェブ２７とを有する。橋台３の座面７（支持部材９）上に設けられる橋桁５は、所定の間隔をあけて複数（図では１対）設けられる。一対の橋桁５にまたがるように、橋桁５上には枕木１５が設けられ、枕木１５上にはさらに軌道１７が形成される。枕木１５および軌道１７は、橋桁５上を通り、両岸の盛土１１上に敷設される。

図１（ｂ）に示すように、一対の橋桁のウェブ２７同士の間には、第１のコンクリートであるコンクリート１９ａが設けられる。ウェブ２７には、複数の孔が形成されており、ウェブ２７およびコンクリート１９ａを貫通するように（一対のウェブ２７でコンクリート１９ａを挟み込むように）第１の鋼材である鋼材１３ａが設けられる。鋼材１３ａは図示を省略したシース内に挿通され、略水平方向に両ウェブ２７間で緊張された状態でシース内にグラウト等が充填される。なお、鋼材１３ａ（ＰＣ鋼材であって例えばＰＣ鋼棒が適している）は両側のウェブ２７に定着板等で固定される。すなわち、コンクリート１９ａには水平方向のプレストレス力が付与され、これにより、ウェブ２７との接触面に大きな摩擦力が発生する。

橋桁５の下方には、コンクリート１９ａと座面７との間を埋めるように、第２のコンクリートであるコンクリート１９ｂが打設される。コンクリート１９ａ、１９ｂとは一体化される。この際、支持部材９および緩衝部材２３はコンクリート１９ｂにより埋設される。

コンクリート１９ａ、１９ｂおよび橋台３を鉛直方向に貫通するように、図示を省略したシースが設けられ、シース内には、第２の鋼材である鋼材１３ｂが設けられる。鋼材１３ｂはシース内に挿通され、コンクリート１９ａの上部と橋台３内部との間で緊張された状態でシース内にグラウト等が充填される。なお、鋼材１３ｂとコンクリート１９ａおよび橋台３とは定着板等で固定される。すなわち、コンクリート１９ａ、１９ｂには鉛直方向のプレストレス力が付与され、これにより、コンクリート１９ａ、１９ｂと橋台３とが一体化される。

なお、コンクリート１９ａは、橋台壁部２１の前面側と密着（接合）していてもよく、または密着（接合）していなくてもよい（図ではコンクリート１９ａが橋台壁部２１の前面まで設けられているが、隙間が形成されてもよい）。また、図示を省略するが、コンクリート１９ａと上フランジ２５ａ、下フランジ２５ｂとの接触面（上フランジ２５ａの下面、下フランジ２５ｂの上面）とは一体化されておらず、縁切り材が設けられる。縁切り材としては、グリスや発泡スチロールなど、コンクリート１９ａとフランジ面との間の水平方向の拘束力が生じにくくなるものであれば良い。

以上により、コンクリート１９ａと橋桁３とが接触面の摩擦によってずれ止めされ、さらにコンクリート１９ａ、１９ｂが橋台３と一体化されるため、橋桁５と橋台３とが確実に一体化される。このため、橋桁５および橋台３とで強固なラーメン構造を形成することができる。

次に、橋梁１を補強する施工手順について説明する。図２〜図４は橋梁１の補強工程を示す図である。なお、以下の図において、特に説明がない場合には、図１に示すような全体正面図または全体正面図におけるＡ−Ａ線断面図を示すものとする。

まず、図２（ａ）に示すように、既存の橋梁は、橋台３の座面７上に設置された支持部材９によって橋桁５が支持されている。この状態においては、橋桁５は橋台３に対して一体化されていない。

この状態から、まず、一対の橋桁５のウェブ２７間にコンクリート１９ａを打設できるように、所定の位置に型枠３１ａ（例えば橋台３の前面側）、３１ｂ（例えば下フランジ２５ｂ位置で、コンクリート１９ａの底面側）、３１ｃ（コンクリート１９ａ上部の鋼材１３ｂ定着部近傍）等が配置される。

ウェブ２７の所定位置（コンクリート１９ａ打設位置）には、孔２９が設けられる。また、孔２９位置に合うように、あらかじめ水平方向にシース３３ａが配置される。シース３３ａはウェブ２７の間に設けられる。座面７の所定位置には、鉛直方向に孔が設けられ、当該孔にシース３３ｂが挿入される。シース３３ｂの上端は型枠３１ｃまで設けられる。当該孔内で後述する鉛直方向の鋼材が定着される。

この際、ウェブ２７の内面側（コンクリート１９ａ打設側）の表面はあらかじめ面が荒らされる。たとえば、鋼球等を用いたショットブラストや鋼砕粒等を用いたグリッドブラストによりウェブ２７の表面に凹凸を形成してもよく、または、ウェブ２７の表面を清浄後、接着剤を塗布し、さらに砂を吹き付けることで凹凸を形成する。各種の面荒らし加工を施し、ウェブ２７の表面を荒らしておくことで、コンクリートとの摩擦係数を大きくすることができる。また、上フランジ２５ａの下面、下フランジ２５ｂの上面には縁切り材が設けられる。

次に、図３に示すように、型枠３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等内にコンクリート１９ａが打設される。コンクリート１９ａは、ウェブ２７間であって、それぞれの上フランジ２５ａと下フランジ２５ｂの間に打設される。コンクリート１９ａが固結後、型枠が撤去される。水平方向に設けられたシース３３ａ（図示省略）内には鋼材１３ａが挿入され、鋼材１３ａは水平方向に緊張され、両端がウェブ２７に定着され、グラウト注入を行って固定される。

次に、図４（ａ）に示すように、コンクリート１９ａ下方にコンクリート１９ｂを打設できるように、所定の位置に型枠３１ｄ（例えば橋台３の前面側）、３１ｅ（例えばコンクリート１９ｂの側面側）等が配置される。なお、図４（ａ）は、図１（ｂ）と同じ視野で見た状態を示す図である。この際、支持部材９と座面７との間には、緩衝部材２３が設けられる。なお、支持部材９と橋桁５の間に緩衝部材２３を設けてもよい。また、緩衝部材２３の配置に代えて支持部材９自体を撤去してもよい。

次に、型枠３１ｄ、３１ｅ内にコンクリート１９ｂが打設される。コンクリート１９ｂが固結後、型枠が撤去される。鉛直方向に設けられたシース３３ｂ内には鋼材１３ｂが挿入され、鋼材１３ｂは、鉛直方向に緊張されて下端を橋台３内部（橋台３のフーチングであってもよく、または橋台３上部近傍であってもよい）、上端をコンクリート１９ａ上部に定着され、グラウト注入によって固定さされる。なお、鋼材１３ｂは完全に鉛直方向に配置する必要はなく、橋台３の形状等に応じて、多少の傾斜を設けてもよい。また、鋼材１３ｂとして鋼管やＨ鋼を用いることもできる。この場合、例えばシース３３ｂの設置に代えてＨ鋼等を配置しておけばよい。Ｈ鋼等を用いる場合には緊張しなくてもよい。

鉛直方向に緊張される鋼材１３ｂは、図４（ｂ）に示すように、打設するコンクリート１９ａ、１９ｂの幅（座面７の幅）に対して均等に配置してもよい。この場合、鋼材１３ａと鋼材１３ｂとが互いに干渉しないように配置する必要がある。たとえば、図４（ｂ）に示すように、水平方向の鋼材１３ａの間に鉛直方向の鋼材１３ｂが配置されるようにしてもよい。

一方、図４（ｃ）に示すように、鋼材１３ｂを橋台壁部２１側にずらして配置することもできる。すなわち、鋼材１３ｂを、座面７の中心（座面前後方向の中心）よりも橋台壁部２１側にずらし、鋼材１３ｂを橋台壁部２１に沿って配置することもできる。この場合、橋桁５の負の方向の曲げモーメント（橋台３の前面が圧縮される側、図中矢印Ｂ方向）に対して、より効果が高い。また、鋼材１３ａが橋台壁部２１側には配置されていないため、鋼材１３ｂを鋼材１３ａ同士の間に設置する必要がなく鋼材１３ａとの干渉がないため、より断面積の大きい鋼材１３ｂを用いることができる。なお、鋼材１３ｂの配置は、これに限られず、上述した配置を組み合わせてもよい。

本実施の形態にかかる橋梁の補強方法によれば、簡易な方法で確実に橋梁を補強することができる。すなわち、橋桁と橋台との隅角部における曲げモーメントに抵抗することができる。また、コンクリート１９ａと橋桁５とが、ジベル等により接合されるものではなく、コンクリート１９ａに付与されたプレストレス力による互いの摩擦力によって拘束されるため、ジベルや鉄筋等を設ける必要がない。このため、老朽化の進んだ橋桁５に対しても適用が可能である。また、狭隘な部位での鉄筋配置やジベル配置などの作業がなく、作業性に優れる。また、水平方向および鉛直方向にプレストレス力が付与されるため、橋台３等の躯体が確実に補強される。

また、ウェブ２７の間のみにコンクリート１９ａを打設すれば良いため、橋桁５の外側にはコンクリート１９ａは不要である。このため、コンクリート使用量を削減することができる。

また、ウェブ２７の面があらかじめ荒らされるため、コンクリート１９ａとの摩擦力が大きくなり、橋桁５とコンクリート１９ａとのずれ止めの効果が高い。また、橋桁５に固定された（摩擦により拘束された）コンクリート１９ａと橋台３とが一体化されるため、確実に橋梁を補強することができる。この際、方杖等の設置は不要である。また、この際、コンクリート１９ａとフランジ面（上フランジの下面と下フランジの上面）との間に縁切り材が設けられるため、コンクリート１９ａがフランジ面により水平方向に拘束されることがない。これにより、ウェブ２７とフランジ接合部における局部的な曲げ応力等の発生を抑制することができる。

また、コンクリート１９ｂの打設前に支持部材９の下方に緩衝部材２３が設けられるため（または支持部材９が撤去されるため）、鉛直方向の緊張力等によって、支持部材９が座面７に対して直接圧縮力を伝えることがない。このため、剛性がコンクリートよりも高い金属製の支持部材９が座面７との接触面に、鉛直方向の緊張力を伝達し、接触部分に過大な圧縮力を作用することを防止することができる。

次に、他の実施形態について説明する。以下の実施形態において、図１等に示す構成と同一の機能を奏する構成については、図１と同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図５は、緊張材である鋼材１３ａ、１３ｂの設置についての変形例である。図５（ａ）では、ウェブ２７の外側にもコンクリート１９ｃを打設する。この場合、水平方向の鋼材１３ａは、コンクリート１９ａ、ウェブ２７に加え、コンクリート１９ｃを貫通して設けられる。したがって、鋼材１３ａの両端は、コンクリート１９ｃに定着される。

鉛直方向の鋼材１３ｂは、一対の橋桁５の間のみではなく、橋桁５の外方（コンクリート１９ａの打設とは逆側）にも配置される。すなわち、鋼材１３ｂの一部は、コンクリート１９ｂ、１９ｃを貫通して橋台３に定着される。このようにすることで、より多くの鉛直方向の緊張材を配置することができる。

また、図５（ｂ）に示すように、橋桁５の外側（ウェブ２７の外側）に、別途ブロック３７を設けてもよい。ブロック３７は例えば鋼製の構造体であり、橋桁５には溶接や摩擦接合、ボルト等の機械接合等により接合される。なお、水平方向の緊張材である鋼材１３ａを、ブロック３７を貫通するように設け、両端をブロック３７に定着してもよい。

鋼材１３ｂの一部は、ブロック３７の上端に定着され、ブロック３７、下フランジ２５ｂ、コンクリート１９ｂ等を貫通して、下端が橋台３に定着される。このようにすることで、図５（ａ）と同様の効果を得ることができる。また、コンクリートの使用量を削減することができる。

図６は、橋台３の前面に鋼板３９を設けた例を示す図であり、図６（ａ）は橋台３近傍の正面拡大図、図６（ｂ）は図１（ｂ）に対応する図である。

鋼板３９は、橋台３の前面に設けられ、橋台３前面とコンクリート１９ａ、１９ｂにまたがるように設置される。例えば、橋台３の前面上方の一部からコンクリート１９ａの上端まで設けられ、橋台３の前面とコンクリート１９ａ、１９ｂの前面それぞれに接合される。鋼板３９とコンクリート１９ａ、１９ｂとの接合は、接着やボルト止め等でよい。鋼板３９は、正方向のモーメント（橋台３の前面側が引張りとなる側で、図中矢印Ｃ方向）の力に対して抵抗となる。なお、負の方向のモーメントに対しては、鋼板３９が圧縮され、座屈等の恐れがある。このため、鋼板３９の設置時に、あらかじめ引張側の荷重を載荷した状態で、コンクリート１９ａ、１９ｂと橋台３とに剛結することが望ましい。

なお、前述した補強工程において、コンクリート１９ａ、１９ｂの打設の前に鋼板３９を設置することで、鋼板３９をコンクリート１９ａ、１９ｂの打設の際の型枠として利用することもできる。この場合、鋼板３９設置部以外の部位のみに別途型枠を設置すれば良い。

図７は、橋台３の側面に鋼板４１を設けた例を示す図であり、図７（ａ）は橋台３近傍の正面拡大図、図７（ｂ）は図１（ｂ）に対応する図である。

鋼板４１は、橋台３の側面に設けられ、橋台３側面とコンクリート１９ａ、１９ｂにまたがるように設置される。この場合には、図７（ｂ）に示すように、橋台３の全幅にわたるように、コンクリート１９ａ、１９ｂが打設される。したがって、コンクリート１９ａ、１９ｂの側面と橋台３の側面とが、略同一面となる。この状態で、鋼板４１は、例えば、橋台３の側面上方の一部からコンクリート１９ａの上端まで設けられる。鋼板４１は橋台３の側面とコンクリート１９ａ、１９ｂの側面に接合される。鋼板４１とコンクリート１９ａ、１９ｂとの接合は、接着やボルト止め等でよい。また、図７（ｂ）に示すように、鋼板４１、コンクリート１９ａおよびウェブ２７等を貫通するように鋼材１３ａを設け、両側の鋼板４１で鋼材１３ａを緊張して定着すれば、鋼板４１とコンクリート１９ａ等とがより確実に摩擦により接合される。鋼板４１によって、より確実にコンクリート１９ａ、１９ｂ等と橋台３とが一体化され、橋桁５と橋台３との隅角部での曲げモーメントに抵抗することができる。

なお、前述した補強工程において、コンクリート１９ａ、１９ｂの打設の前に鋼板４１を設置することで、鋼板４１をコンクリート１９ａ、１９ｂの打設の際の型枠として利用することもできる。この場合、鋼板４１設置部以外の部位のみに型枠を設置すれば良い。

図８は、橋台３の背面にアンカ４３を設けた例を示す図である。橋台３の背面に向けて、アンカ４３が斜め下方に設けられる。アンカ４３の先端は、コンクリート１９ａの前面に定着ブロックを設けて定着される。橋台３は、橋台３（橋台壁部２１）を貫通するように削孔され、内部にアンカ４３が挿通され、アンカ４３の他端が盛土１１内部で定着される。アンカ４３は、鋼材１３ａ、１３ｂと干渉しない位置に配置される。

なお、アンカ４３の配置は、一対の橋桁５間に限られず、例えば図５（ａ）に示したように、橋桁５の外方にもコンクリートを打設した場合には、橋桁５の外方に設けてもよい。アンカ４３によって、橋台３と盛土１１とが一体化され、さらに橋台３背面の盛土１１の補強にもなる。

図９は、橋台３の背面の盛土１１に杭４７が設けられさらに杭４７と橋台３との間に連結部材４７が設けられた例を示す図であり、図９（ａ）は正面図における橋台３近傍の拡大図、図９（ｂ）は橋台３近傍の平面図である。

図９（ｂ）に示すように、橋台３の背面であって、軌道１７の両脇に杭４７が設けられる。杭４７の杭頭部近傍と橋台３（コンクリート１９ａ）の前面近傍を連結するように、コンクリート１９ａ、橋台３（橋台壁部２１）、盛土１１を貫通する連結部材４７が設けられる。すなわち、連結部材４７は、橋台３の前面側から橋台３背面の盛土１１方向に向かって、ややハの字状に幅が広がるように設けられる。なお、図９（ａ）に示すように、連結部材４７は、橋台３背面方向に向かってやや下方に斜めに配置してもよく、または、略水平方向に設けてもよい。

連結部材４７の一方の端部は、コンクリート１９ａの前面に定着される。橋台３は、橋台３（橋台壁部２１）を貫通するように削孔され、内部にアンカ連結部材４７が挿通され、連結部材４７の他端が杭４５の杭頭部近傍で定着される。なお、連結部材４７は、鋼材１３ａ、１３ｂと干渉しない位置に配置される。杭４５および連結部材４７によって、橋台３と盛土１１とが一体化され、さらに橋台３背面の盛土１１の補強にもなる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、各実施形態は互いに組み合わせることができることはもちろんのこと、各構成の形状や設置範囲、設置個数等は、適宜設定することができる。

本発明による設計例を示す。支間１０、１５、２０ｍの単純桁の橋梁について、支点部と橋台躯体を剛結化した場合の隅角部に発生する曲げモーメントを計算した。結果を表１に示す。

支間中央部における曲げモーメントは、本発明のように橋桁と橋台とを一体化することで一体化前の状態と比較して略半分の値まで減少した。一方、支間が２０ｍ以下では、隅角部（桁端）に発生する負の曲げモーメントは、１０００ｋＮ・ｍ以下となる。そこで、以下の例においては、１０００ｋＮ・ｍに耐えうる一体化の条件について検討する。

橋桁と橋台との一体化により、１０００ｋＮ・ｍの曲げモーメントが剛結部に作用すると仮定し、ウェブとウェブ間に打設されたコンクリートとのせん断摩擦により抵抗するとする。ここで、ウェブ表面とコンクリートとの摩擦係数μを０．３とする。

桁高１．５ｍ、巻き立て橋軸方向の長さを１ｍとすると、ウェブとコンクリートとの接触面積は１．５ｍ^２となる。簡単のため、矩形の接触部を円形に置換して計算すると、同一接触面積となる円の半径ｒは、０．７ｍとなる。ここで、ＰＣ鋼材による緊張により、ウェブとコンクリートとの間に作用する平均圧縮応力をσとすると、抵抗モーメントＴは次式で表わされる。

前式より、Ｔ≧１０００ｋＮ・ｍであるためには、σ≧２３２６ｋＮ／ｍ^２となる。ここで、ＰＣ鋼材の緊張力Ｐは、σ・Ａｃ＝２３２６ｘ１．５＝３４８８ｋＮとなる。ＰＣ鋼材の緊張力σ_ＳＡを０．５５ｆ_ｐｕ（ｆ_ｐｕ：引張り強度）とし、ＰＣ鋼材として、引張り強度１０８０Ｎ／ｍｍ^２、３２ｍｍφ（Ａｓ＝８０４．２ｍｍ^２）のＰＣ鋼棒を用いるとすると、σ_ＳＡ×Ａｓ×ｎ本＝３４８８ｋＮより、ｎ＝７．３本となる。すなわち、ＰＣ鋼材が８本あれば、必要な抵抗モーメントを得ることができる。例えば、４本ｘ２列のＰＣ鋼材を配置し、所定の緊張力を付与することで必要な抵抗モーメントを得ることができる。

一方、鉛直方向の鋼材は、作用曲げモーメントに対して第１、第２のコンクリートに引張応力度が生じないように設計し決定される。鉛直方向のＰＣ鋼材について試算すると、ＰＣ鋼材として、引張強度１８６０Ｎ／ｍｍ^２、Ａｓ＝９７０．９ｍｍ^２のものを用いれば、同条件で６本のＰＣ鋼材を用いることで、所定の抵抗モーメントを得ることができる。

なお、実際には、橋桁間に補強リブや対傾鋼、横鋼などが配置されるため、摩擦力以外にもずれ止めに寄与する要素がある。また、ウェブ表面を荒らして摩擦係数を大きくすれば、さらに安全側の設計となる。

また、詳細な計算は省略するが、同様の効果を得るために、ウェブに孔を設け、鋼板ジベルとした場合には、ＰＣ鋼材用の孔よりも大きな孔を、ＰＣ鋼材の設置本数に対して約３倍の数だけ形成する必要がある。このため、既設橋梁のウェブへの削孔に伴う応力増大が問題となる。本発明によれば、ＰＣ鋼材の緊張による、ウェブとコンクリートとの摩擦によって抵抗モーメントを得るため、作業性に優れ、効率の良い補強構造を得ることができる。

１………橋梁
３………橋台
５………橋桁
７………座面
９………支持部材
１１………盛土
１３ａ、１３ｂ………鋼材
１５………枕木
１７………軌道
１９ａ、１９ｂ………コンクリート
２１………橋台壁部
２３………緩衝部材
２５ａ、２５ｂ………上フランジ
２７………ウェブ
２９………孔
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ………型枠
３３ａ、３３ｂ………シース
３７………ブロック
３９………鋼板
４１………鋼板
４３………アンカ
４５………杭
４７………連結部材

Claims (9)

1. 橋台と、
   前記橋台上に設置される複数の橋桁と、
   隣り合う前記橋桁の間に設けられる第１のコンクリートと、
   前記橋桁および前記第１のコンクリートを貫通するように略水平方向に緊張されて設けられた第１の鋼材と、
   前記第１のコンクリートと前記橋台の座面との間に設けられる第２のコンクリートと、
   前記第２のコンクリートを貫通するように、前記橋台と前記第１のコンクリートとの間に略鉛直方向に設けられた第２の鋼材と、
   を具備し、
   前記第１のコンクリートおよび前記第２のコンクリートと前記橋台とが一体化されることを特徴とする橋梁の補強構造。
2. 前記橋桁は、略鉛直方向に起立するウェブと前記ウェブの上下端にそれぞれ前記ウェブと略垂直な上フランジおよび下フランジとを有し、
   前記第１のコンクリートは、隣り合う前記橋桁の向かい合う前記ウェブの間に設けられ、
   前記第１の鋼材は、前記ウェブおよび前記第１のコンクリートを貫通するように略水平方向に緊張されることを特徴とする請求項１記載の橋梁の補強構造。
3. 前記ウェブの表面は、面荒らし加工が施されていることを特徴とする請求項２記載の橋梁の補強構造。
4. 前記橋桁の上側のフランジである上フランジの下面および／または前記橋桁の下側のフランジである下フランジの上面と前記第１のコンクリートとの間には縁切り材が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の橋梁の補強構造。
5. 前記ウェブの互いの外方にブロックが設けられ、
   前記第２の鋼材は、前記橋台と前記第１のコンクリートとの間に設けられることに代えて、前記橋台と前記ブロックとの間に略鉛直方向に設けられて緊張されることを特徴とする請求項２から請求項４に記載の橋梁の補強構造。
6. 前記橋桁は、前記橋台の座面上に設けられた支持部材上に設けられており、
   前記支持部材と前記橋台との間または前記支持部材と前記橋桁との間には、緩衝部材が挟みこまれていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の橋梁の補強構造。
7. 前記橋台の前面から前記橋桁の上方までの間に鋼板が設けられ、前記鋼板と前記第１のコンクリートおよび前記第２のコンクリートとがそれぞれ接合されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の橋梁の補強構造。
8. 前記第１のコンクリートと前記橋台の背面の盛土との間に連結部材が設けられ、前記橋台と前記盛土とが一体化されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の橋梁の補強構造。
9. 橋台と、前記橋台上に設置され、略鉛直方向に起立するウェブと前記ウェブの上下端に前記ウェブと略垂直なフランジとを具備する複数の橋桁と、を有する橋梁の補強方法であって、
   前記橋台上で、隣り合う前記橋桁の向かい合う前記ウェブの間に、第１のコンクリートを打設し、前記ウェブおよび前記第１のコンクリートを貫通するように略水平方向に第１の鋼材を設けて緊張する工程（ａ）と、
   前記第１のコンクリートと前記橋台との間に第２のコンクリートを打設し、前記第２のコンクリートを貫通するように、前記橋台と前記第１のコンクリートとの間に略鉛直方向に第２の鋼材を設けて緊張する工程（ｂ）と、
   を具備し、前記第１のコンクリートおよび前記第２のコンクリートと前記橋台とが一体化されることを特徴とする橋梁の補強方法。

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