JP5185978B2 - 橋梁ジョイント構造 - Google Patents

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本発明は、既設の橋梁における橋桁の桁端と、それに隣接する別の橋桁の桁端、橋台その他の隣接物(以下「橋桁隣接物」という。)とを接続する橋梁ジョイント構造に関するものである。
既設の橋梁における橋桁とそれに隣接する第2の橋桁との接続部分、又は、橋桁とそれに隣接する橋台との接続部分には、通常、伸縮装置が設置されている。一般に、伸縮装置は、橋桁の温度変化、コンクリートのクリープ若しくは乾燥収縮、活荷重などによる橋桁の桁端の伸縮変位及び回転変位を吸収するものであり、フィンガージョイント、ゴムジョイント、切削目地、埋設ジョイントなど各種のものが用いられている。
特開2006−328867号公報 特開2003−309509号公報 特開昭61−266704号公報 特開昭61−261501号公報 特開昭61−266703号公報
しかしながら、上記した伸縮装置では、フィンガージョイントの鋼製のフェイスプレート(「表面フェースプレート」ともいう。)やゴムジョイントのゴム材などが路面上に存在し、これらの材質がアスファルト製又はコンクリート製の舗装体と異なるため、そこを通過する走行車両の乗り心地を悪化させたり、雨天時などの濡れによる路面特性の変化により走行車両にスリップなどの予測不能な不安定な挙動を誘発させる虞があった。
また、経年劣化その他の原因による破損に伴って部品や装置全体を交換する補修工事も必要だが、フィンガージョイント型の伸縮装置は、特に補修コストが高く、例えば、1箇所当たりに数百万円から一千万円を要することもあるため、耐用年数が概ね20〜30年と比較的長期ではあるものの、これを装備した道路橋が全国に多数存在することを考慮すれば、補修工事に膨大な費用が継続的に必要となるという問題点がある。
また、フィンガージョイントのフェイスプレート同士の継ぎ目や、フィンガージョイントと舗装体との継ぎ目が路面上に段差を作り出すことから、かかる段差を走行車両が通過する際に、当該走行車両及び橋梁の双方に大きな衝撃が加わり、走行車両の乗り心地の低下や、フィンガージョイントの損傷を招き易いという問題点もある。
また、切削目地のカッター目地も、路面上に存在する段差となるため、走行車両の通過時に、当該走行車両及び橋梁の双方に衝撃を加える要因となり、走行車両の乗り心地の低下や、舗装体の亀裂、破断その他の損傷を招き易いという問題点がある。しかも、舗装体が破断すれば、そこから路面上にある凍結防止剤等の塩化物イオンを含んだ雨水、融雪水その他の水が橋桁同士間又は橋桁及び橋台間にある遊間へ流れ込み易くなり、橋桁の桁端や支承の塩害等による腐食劣化を招来し易いという問題点もある。
また、フィンガージョイント、ゴムジョイント、切削目地及び埋設ジョイントのいずれも、橋桁同士間又は橋桁及び橋台間にある遊間の幅を伸縮させて、橋桁の伸縮変位及び回転変位を吸収するものであるため、遊間幅の伸縮により遊間に密嵌された封止材や止水材が剥離され易く、この剥離部分を通じて塩化物イオンを含んだ水が橋桁同士間又は橋桁及び橋台間にある遊間へ流れ込み、橋桁の桁端や支承の塩害等による腐食劣化を発生させるという問題点がある。
特に、切削目地や埋設ジョイントにあっては、橋桁の伸縮変位及び回転変位を吸収するため、舗装体自体を伸縮させて橋桁同士間又は橋桁及び橋台間にある遊間の幅を伸縮を許容(吸収)する構造となっているため、舗装体の亀裂発生や破断を誘発させ易いという問題点もある。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、連結部材及び拘束部材から成る複合体を介して床版及び床版隣接部を一体化することにより、その橋桁と橋桁隣接物とを一体的に変位挙動可能な連動構造体とする橋梁ジョイント構造を提供することを目的としている。
この目的を達成するために請求項1の橋梁ジョイント構造は、橋桁の床版と橋桁隣接物の床版隣接部との接続部分に設けられるものであり、遊間を隔てて互いに近接するコンクリート製の床版及び床版隣接部間に跨って架設され、その床版及び床版隣接部のそれぞれに固定され当該床版及び床版隣接部同士を連結する筋材となる連結部材と、その連結部材を内部に被包拘束し変形阻止した状態で床版及び床版隣接部間に跨って架設され、コンクリート製の床版及び床版隣接部に接合される後打ちコンクリートで形成され、前記遊間を閉塞して前記床版及び床版隣接部同士を連接させる拘束部材とを備えており、その拘束部材及び連結部材から成る複合体を介して床版及び床版隣接部を一体化することにより、橋桁と橋桁隣接物とを一体的に変位挙動可能な連動構造体とするものである。
なお、前記橋桁に隣接する橋桁隣接物は、当該橋桁とは別体でかつ隣接する第2の橋桁、又は、前記橋桁の橋長方向端部を支持する橋台であり、この橋桁隣接物の床版隣接部は、当該橋桁隣接物である第2の橋桁の床版、又は、当該橋桁隣接物である橋台の橋台パラペットである。
この請求項1の橋梁ジョイント構造によれば、連結部材及び拘束部材から成る複合体が形成されている。この複合体は、その連結部材及び拘束部材を介して床版及び床版隣接部同士を連結及び連接させ、更に、コンクリート製の拘束部材の内部に連結部材を被包拘束して当該連結部材の変形阻止をしている。そのうえ、拘束部材を形成する後打ちコンクリートと床版及び床版隣接部を形成する既設コンクリートとが接合一体化されることにより、床版及び床版隣接部が一体化されて、橋桁と橋桁隣接物とが一つの連動構造体となっている。
このため、橋桁の温度変化、コンクリートのクリープ若しくは乾燥収縮、活荷重などが原因となって橋桁に変位挙動が生じた場合には、この橋桁の変位挙動に連動して橋桁隣接物が一体的に変位挙動させられる。これにより、橋桁の変位挙動に伴って橋桁の桁端に生じた伸縮変位及び回転変位は、橋桁及び橋桁隣接物を一体化した連動構造体の全体的な変位挙動として吸収される。
また、拘束部材の上には、床版の被舗装部及び床版隣接部の被舗装部に敷設されている舗装体と連続的な路面を成した舗装体が形成される。このため、舗装体の路面上に段差や材質の異なる異物が存在することが防止されるので、これらの段差や異物の存在による走行車両の走行性の低下、橋梁への衝撃の発生が防止される。
また、コンクリート製の拘束部材は、床版及び床版隣接部間にある遊間を閉塞し、なおかつ、同じくコンクリート製の床版及び床版隣接部と接合一体化されることから、拘束部材と床版及び床版隣接部との材質が異なることから生じる継目もない。このため、凍結防止剤等の塩化物イオンを含んだ雨水、融雪水その他の水が舗装体を透過して拘束部材との境界まで浸透したとしても、この拘束部材に阻まれて、当該水が遊間へ流れ込むことが防止され、橋桁の桁端や支承の塩害等による腐食劣化が防止される。
請求項2の橋梁ジョイント構造は、請求項1の橋梁ジョイント構造において、前記連結部材及び拘束部材から成る複合体は、床版及び床版隣接部の被舗装部間にある前記遊間を閉塞して当該閉塞箇所に新たに形成される新設被舗装部と、床版及び床版隣接部の地覆部間にある前記遊間を閉塞して当該閉塞箇所に新たに形成される新設地覆部とを備えており、その新設地覆部が新設被舗装部上に敷設される舗装体の路面に比べて高く隆起している。
この請求項2の橋梁ジョイント構造によれば、請求項1の橋梁ジョイント構造と同様に作用する上、連結部材及び拘束部材から成る複合体の新設地覆部は、当該複合体の新設被舗装部上に敷設される舗装体の路面よりも高く隆起しているので、路面上の水が新設地覆部を乗り越えて遊間へ流れ込むことが更に防止される。
請求項3の橋梁ジョイント構造は、請求項1又は2の橋梁ジョイント構造において、前記連結部材及び拘束部材から成る複合体は、床版及び床版隣接部の被舗装部間にある前記遊間を閉塞して当該閉塞箇所に新たに形成される新設被舗装部を備えており、その新設被舗装部は、前記床版及び床版隣接部の被舗装部と面一状に形成されている。
この請求項3の橋梁ジョイント構造によれば、請求項1又は2の橋梁ジョイント構造と同様に作用する上、複合体の新設被舗装部が、床版及び床版隣接部の被舗装部に比べて隆起も凹みもせずに面一状に形成されるので、床版及び床版隣接部の被舗装部と複合体の新設被舗装部との上に舗装体を均等の厚さで敷設することができる。
このため、上面増厚工法のように床版の上面に増厚コンクリートが凸設されて、その分、アスファルトなどの舗装体の厚みが減少することを防止でき、結果、舗装体の厚み減少に伴う舗装体の耐久性の低下を回避できる。しかも、舗装体の厚み減少による耐久性低下を補うため、高い耐久性を備えた高価な舗装材料を使用する必要もない分、施工コストを低減できる。
請求項4の橋梁ジョイント構造は、請求項1から3のいずれかの橋梁ジョイント構造において、前記床版の端部のコンクリートに凹設される床版凹所と、その床版凹所に隣接して前記床版隣接部のコンクリートに凹設される隣接凹所と、その隣接凹所及び床版凹所の間に存在する前記遊間に密嵌される封止部材と、その封止部材、床版凹所及び隣接凹所により前記床版と床版隣接部とに跨って一続きに形成される施工凹所と、その施工凹所内に構築され前記床版凹所及び隣接凹所内に各々固定される前記連結部材と、その連結部材を内部に被包した格好で前記施工凹所内に打設される後打ちコンクリートであって前記床版凹所及び隣接凹所の内側面を成すコンクリート面と接合される前記拘束部材とを備えている。
この請求項4の橋梁ジョイント構造によれば、請求項1から3のいずれかの橋梁ジョイント構造と同様に作用する上、施工凹所内には、後打ちコンクリートが打設されることにより拘束部材が形成される。施工凹所は拘束部材の型枠となっている。しかも、施工凹所は、床版及び床版隣接部に跨って一続きに形成されるので、そこへ後打ちコンクリートを打設することによって、拘束部材は、床版及び床版隣接部に跨るように一回的に形成される。
そのうえ、施工凹所の内側面を成す既設コンクリート面は、拘束部材となる後打ちコンクリートの接合面そのものであることから、この施工凹所内へ後打ちコンクリートを打設して硬化させること自体が、床版及び床版隣接部と拘束部材との接合状態を作り出すものとなる。そのうえ、床版及び床版隣接部は、拘束部材となる後打ちコンクリートの打設硬化により、床版凹所及び隣接凹所の形成のために除去された部分が埋め戻されて修復再建もされる。
請求項5の橋梁ジョイント構造は、請求項1から4のいずれかの橋梁ジョイント構造において、前記橋桁隣接物は橋台であり、前記床版隣接部は橋台パラペットであり、前記拘束部材における前記遊間に跨って架設される部分は、その断面積が橋桁の断面積及び橋台パラペットの断面積に比べて小さく、かつ、その断面係数が橋桁の断面係数及び橋台パラペットの断面係数に比べて小さく形成されている。
請求項6の橋梁ジョイント構造は、請求項1から4のいずれかの橋梁ジョイント構造において、前記橋桁隣接物は前記橋桁に遊間を隔てて隣接する第2の橋桁であり、前記床版隣接部は第2の橋桁の床版であり、前記拘束部材における前記遊間に跨って架設される部分は、その断面積が前記橋桁の断面積及び第2の橋桁の断面積に比べて小さく、かつ、その断面係数が前記橋桁の断面係数及び第2の橋桁の断面係数に比べて小さく形成されている。
この請求項5又は6の橋梁ジョイント構造によれば、請求項1から4のいずれかの橋梁ジョイント構造と同様に作用する上、拘束部材における遊間に跨って架設される部分は、その断面積及び断面係数が橋桁及び橋台パラペットのものに比べて小さく形成されるので、その分、橋桁及び橋台パラペットに比べて、引張耐力、圧縮耐力及び曲げ耐力が小さく、部材として弱く形成されている。
このため、複合体における遊間に跨って架設される部分の引張耐力、圧縮耐力又は曲げ耐力を超える過大な力が作用した場合、床版及び床版隣接部ではなく、拘束部材及びそれに被包される連結部材に負荷が集中してこれらが優先的に破壊される。さすれば、橋桁及び橋桁隣接物の繋がりは断絶されるので、地震時に橋桁及び橋桁隣接物が連動構造体として変位挙動することが回避される。
つまり、橋桁と橋桁隣接物との変位挙動の連動が解消される結果、橋桁及び橋桁隣接物は、それぞれ固有の変位挙動を取り戻すので、大規模地震時のように過大な力が作用する状況下でも、連動構造体が一体的に変位挙動することを原因として発生するであろう床版又は床版隣接部の損傷や破壊を回避できる。
もっとも、請求項1から6の橋梁ジョイント構造によれば、いずれも連結部材及び拘束部材から成る複合体と床版又は床版隣接部との付着力を超える過大な力が作用する場合、その力は既設コンクリートと後打ちコンクリートとの接合部にも負荷が集中し易く、この接合部がせん断破壊することにより、橋桁及び橋桁隣接物の繋がりが断絶されることもある。
請求項7の橋梁ジョイント構造は、請求項1から6のいずれかの橋梁ジョイント構造において、前記連結部材は、床版及び床版隣接部内に配筋される筋材と分離独立した状態で床版及び床版隣接部のコンクリートに固定されているものである。
この請求項7の橋梁ジョイント構造によれば、請求項1から6のいずれかの橋梁ジョイント構造と同様に作用する上、連結部材は、床版及び床版隣接部に配筋される筋材と分離独立している。このため、拘束部材及びそれに被包される連結部材に負荷が集中してこれらが優先的に破壊される場合に、これらの複合体の破壊に伴って床版及び床版隣接部の筋材まで破壊されることを防止でき、当該破壊に伴う被害の拡大を抑制し、復旧工事の規模縮小が図られる。
請求項8の橋梁ジョイント構造は、請求項4又は請求項4に従属する請求項5から7のいずれかの橋梁ジョイント構造において、前記連結部材は、前記床版凹所及び隣接凹所の内側面を成すコンクリートに挿入され埋め込まれるアンカー筋材と、そのアンカー筋材を床版及び床版隣接部のコンクリートに接着固定する接着継手とを有する接着系のあと施工アンカーを備えている。
本発明の橋梁ジョイント構造によれば、連結部材及び拘束部材から成る複合体は、床版及び床版隣接部間にある遊間を閉塞し、かつ、床版及び床版隣接部の被舗装部同士を連結及び連接するので、床版及び床版隣接部の被舗装部の上に敷設される舗装体を一続きに連続形成することができるという効果がある。
これにより、橋桁及び橋桁隣接物の接続部分における舗装体の路面上から当該舗装体と異なる材質の異物を排除できるので、そこを通過する走行車両の乗り心地の悪化や予測不能な不安定な挙動を抑制できるという効果がある。しかも、舗装体の路面が橋桁及び橋桁隣接物の接続部分で途切れることなく連続するので、そこを走行車両が通過することによる衝撃発生が回避され、かかる衝撃による走行車両の乗り心地の悪化や橋梁設備の損傷を防止できるという効果がある。
また、連結部材及び拘束部材から成る複合体は、筋材を配筋してコンクリートを打設するという一般的かつ簡素な工事作業を用いて床版及び床版隣接部を直接繋ぎ合わせるだけなので、フィンガージョイント、埋設ジョイント又はゴムジョイントなどの特別な伸縮装置を設置する場合に比べて補修工事費を削減できるという効果もある。
また、連結部材及び拘束部材から成る複合体により床版及び床版隣接部にある遊間が閉塞され、その拘束部材は同じくコンクリート製の床版及び床版隣接部と接合一体化されているので、凍結防止剤等の塩化物イオンを含んだ雨水、融雪水その他の水が、遊間へ流れ込むことを防止でき、橋桁の桁端や支承の塩害等による腐食劣化を回避できるという効果がある。
また、連結部材及び拘束部材から成る複合体によって、橋桁及び橋桁隣接物間にある遊間幅の伸縮を防止した上で、橋桁の桁端の伸縮変位及び回転変位を、連動構造体全体の変位挙動として吸収するので、従来の伸縮装置のように遊間の伸縮に伴った舗装体の亀裂や破断の発生を防止できるという効果がある。
本発明の一実施例である橋梁ジョイントが適用される橋梁について、その全体構造を示した側面図である。 橋梁ジョイントの施工前の橋梁について、その橋桁と橋台との接続部分を拡大視した橋軸方向断面図である。 図2に示した床版と橋台パラペットとの接続部分の平面図である。 橋梁ジョイントの平面図である。 橋梁ジョイントの内部構造を示した断面図であり、特に、(a)は、図4のVa−Va線における橋梁の被舗装部を示した橋軸方向断面図であり、(b)は、(a)のC部の拡大図である。 橋梁ジョイントの内部構造を示した断面図であり、特に、(a)は、橋梁ジョイントの被舗装部の上面に舗装体を敷設した状態を示した橋軸方向断面図であり、(b)は、図4のVIb−VIb線における橋梁の地覆部を示した橋軸方向断面図である。 橋梁ジョイントの内部構造を示した断面図であり、特に、(a)は、橋梁ジョイントの被舗装部の上面に舗装体を敷設した状態を示した橋軸直角方向断面図であり、(b)は、(a)のD部の拡大図である。 橋桁、橋台パラペット及び橋梁ジョイントの断面積及び断面係数を説明するために例示した橋梁モデルの模式図である。 橋梁ジョイントを施工した橋梁の変位挙動を示した模式図であり、(a)は、無変形状態にある橋梁を、(b)は、橋桁が撓み状態にある橋梁を、(c)は、橋桁が伸長状態にある橋梁を、(d)は、橋桁の収縮状態にある橋梁を、それぞれ図示したものである。 (a)は、第2実施例の橋梁ジョイントの平面図であり、(b)は、第2実施例の橋梁ジョイントの被舗装部の内部構造の橋軸方向断面図である。
以下、本発明の橋梁ジョイント構造についての好ましい実施の形態に関し、添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施例である橋梁ジョイント20が適用される橋梁1について、その全体構造を示した側面図である。図1に示すように、後述する橋梁ジョイント20の適用対象となる橋梁1は、主に、舗装体2と、橋桁3と、橋台4とを備えた既設の道路橋であり、特に、その橋桁3に使用されるコンクリートのクリープ及び乾燥収縮が収束状態にあるものがより好適である。
また、橋梁ジョイント20の適用対象となる橋梁1は、概ね橋長が10m〜50m級のコンクリート橋(鉄筋コンクリート橋、プレストレストコンクリート橋を含む。以下同じ。)又は鋼橋である中規模の一径間単純桁橋である。更に言えば、後述する橋梁ジョイント20を適用する場合、橋梁1は、1年間の温度変化に伴う橋桁3の伸縮(橋軸方向の伸縮をいう。以下同じ)長が±13mm程度までの範囲(以下「伸縮許容範囲」ともいう。)で変化するものがより好適である。
ここで、例えば、財団法人日本道路協会「道路橋示方書・同解説(平成14年3月発行)」59頁(表−2.2.16)に準拠すれば、コンクリート橋の年間温度変化が普通地方で−5℃〜+35℃、寒冷地方で−15℃〜+35℃であり、上路橋型の鋼橋の年間温度変化が普通地方で−10℃〜+35℃、寒冷地方で−20℃〜+40℃であるので、コンクリート橋の線膨張係数を10×10−6(m/℃)、鋼橋の線膨張係数を12×10−6(m/℃)、及び、橋長(最大長)を50mとするならば、コンクリート橋の橋桁の伸縮長は、普通地方で±10mm、寒冷地方で±12.5mmとなり、鋼橋の橋桁の伸縮長は、普通地方で±13.5mm、寒冷地方で±18mmとなる。
つまり、このことは、橋長50m以下のコンクリート橋については、それが普通地方及び寒冷地方のいずれの地方に建設されていても、その全てが橋梁ジョイント20の適用対象に該当することを意味している。また、橋長50m以下の鋼橋のうち、普通地方及び寒冷地方に建設される一部については上記した伸縮許容範囲外となるものの、残る大半のものについては上記した伸縮許容範囲内に含まれることから、後述する橋梁ジョイント20の適用対象に該当するものといえる。
橋梁1の舗装体2は、人、車両その他の交通荷重が直接載荷される道路などの輸送路であり、その表面部分が路面2aとなる。橋桁3は、道路などの輸送路を直接支持する上部構造である。橋台4は、橋桁3を支持するとともに基礎となる地盤Gに設置され、当該橋台4に加わる荷重を地面上にて保持する下部構造である。
橋桁3は、主に、その床版5と主桁6とを備えている。床版5は、その上面に敷設される舗装体2を支持するコンクリート製(鉄筋コンクリート製を含む。以下同じ。)の構造物である。また、主桁6は、舗装体2及び床版5からなる橋床を下方から支持する構造物である。なお、橋桁3には、床版5と主桁6とが一体となったタイプのものと、床版5と主桁6とが別体となったタイプのものとがあるが、少なくとも床版5がコンクリート製であれば何れのタイプであっても良い。
また、橋台4は、支承7を介して橋桁3の長手方向両端部を支持するコンクリート製の構造物である。橋台4には、その上部にパラペット(以下「橋台パラペット」という。)8が設けられており、この橋台パラペット8は、盛土土工部G1と橋桁3との間に介設され、交通荷重や土圧を受けるコンクリート製の構造物である。
図2は、橋梁ジョイント20の施工前の橋梁1について、その橋桁3と橋台4との接続部分を拡大視した橋軸方向断面図であり、図中では橋桁3及び橋台4に配筋される鉄筋の図示を省略している。なお、図2は、橋梁1の橋軸方向一端側のみを図示しているが、当該橋梁1の橋軸方向他端側は、図2に図示したものと対称な構造となっている。
図2に示すように、既設の橋梁1における橋桁3と橋台4との接続部分からは、橋梁ジョイント20を施工するため、当初設置されていた伸縮装置(図示せず。)が撤去されている。伸縮装置は、橋桁3の温度変化、コンクリートのクリープ若しくは乾燥収縮、活荷重などによる橋桁3の桁端の伸縮変位及び回転変位を吸収するための装置である。また、伸縮装置の撤去に際し、橋桁3及び橋台4の接続部分に敷設される舗装体2も併せて撤去されている。
橋桁3と橋台パラペット8との対向面間には、所定幅(例えば30m〜50mm程度)の遊間9がもともと設けられており、この遊間9を介して橋桁3と橋台パラペット8とは分断されている。橋桁3の床版5と橋台パラペット8とは、かかる遊間9を隔てて互いに近接して設けられている。また、遊間9は、上記した伸縮装置が撤去されることにより路面2a側に露出された状態となっている。
それから、橋桁3の桁端(橋軸方向端部)の床版5上面には床版凹所11が形成されている。この床版凹所11は、橋桁3の桁端における橋台パラペット8との対向端面から反橋台パラペット8側(図2右側)へ向けた所定の奥行L1と、床版5における舗装体2の敷設部分(以下「被舗装部」という。)5Aの上面から所定の深さH1とを有した凹みであり、床版5からコンクリートを切り欠き除去することにより形成されている。
なお、以下の説明(図示を含む。)において、「A」の表記は、被舗装部を示す表記であり、床版5の被舗装部5A、橋台パラペット8の被舗装部8A若しくは橋梁ジョイント20の被舗装部20Aのいずれかを示す表記又はこれらの総称を示す表記を意味し、「B」の表記は、地覆部を示す表記であり、床版5の地覆部5B、橋台パラペット8の地覆部8B若しくは橋梁ジョイント20の地覆部20Bのいずれかを示す表記又はこれらの総称を示す表記を意味する。
また、橋台パラペット8の上面のうち床版凹所11の形成部分との対峙箇所には橋台凹所12が設けられている。この橋台凹所12は、橋台パラペット8における橋桁3の桁端との対向面から反橋桁3側(図2左側)へ向けた所定の奥行L2と、橋台パラペット8における被舗装部8Aの上面から所定の深さH2とを有した凹みであり、橋台パラペット8からコンクリートを切り欠き除去することにより形成されている。
さらに、床版凹所11及び橋台凹所12を隔てる遊間9には、この遊間9を閉塞するための目地材であるバックアップ材13が密嵌されている。このバックアップ材13の遊間9への密嵌により、床版凹所11及び橋台凹所12は、床版5と橋台パラペット8とに跨って形成される一続きの凹みとなり、この凹みが橋梁ジョイント20を施工するための施工凹所14とされている。
施工凹所14は、橋梁ジョイント20の主要部をなす鉄筋コンクリートを打設するための型枠となる凹所であり、バックアップ材13が当該型枠の一部となることで、この施工凹所14に充填された後打ちコンクリートが遊間9から流出することが防止されている。
また、施工凹所14はその橋軸方向に430mm〜750mm程度の長さLを有しており、床版凹所11及び橋台凹所12の奥行L1,L2は橋軸方向に等しくなっている。例えば、遊間9幅が30mm〜50mm程度ある場合には、床版凹所11及び橋台凹所12の奥行L1,L2が200mm〜350mmとなる。
また、床版凹所11および橋台凹所12の深さH1,H2はそれぞれ等しくなっており、これらの深さH1,H2は、後述する橋梁ジョイント20の厚みt(例えば80mm程度)と等しくなるように設定されている。
さらに、床版凹所11及び橋台凹所12の底部にはそれぞれ係合穴13aが削成凹設されている。これらの係合穴13aは、後述する橋梁ジョイント20の連結部材21を係合させるための有底の穴である。
図3は、図2に示した床版5と橋台パラペット8との接続部分の平面図である。図3に示すように、施工凹所14には、床版5と橋台パラペット8との遊間9に密嵌されているバックアップ材13を挟んで、橋軸方向両側に床版凹所11及び橋台凹所12がそれぞれ形成されている。
床版凹所11は、床版5の被舗装部5Aの橋軸直角方向全体に渡って凹設されており、その凹設範囲は、当該床版5の被舗装部5Aのみならず、床版5の橋軸直角方向両側にある地覆部5Bの一部分にまで及んでいる。
また、橋台凹所12は、橋台パラペット8の被舗装部8Aの橋軸直角方向全体に渡って床版凹所11と同じ長さ分だけ凹設されており、その凹設範囲は、床版凹所11と同様に、橋台パラペット8の被舗装部8Aのみならず、橋台パラペット8の橋軸直角方向両側にある地覆部8Bの一部分にまで及んでいる。
さらに、床版凹所11の底面には、上記した係合穴13aが床版5の橋軸直角方向に所定間隔で複数凹設されており、橋台凹所12の底面にも、その床版凹所11の底部に凹設される各係合穴13aと対を成す係合穴13aがそれぞれ凹設されている。そして、複数の係合穴13aのうち、床版凹所11及び橋台凹所12で互いに対を成すもの同士は、橋軸方向と平行な同一直線上に凹設されている。
図4は、橋梁ジョイント20の平面図である。なお、図4は、橋梁ジョイント20の上面に敷設される舗装体2の施工前の状態を図示したものであり、当該舗装体2の図示を省略するとともに、床版5及び橋台パラペット8に配筋される鉄筋の図示を省略している。
図4に示すように、橋梁1は、橋梁ジョイント20を介して床版5及び橋台パラペット8が繋がれており、この結果、図9に示すように、床版5及び橋台パラペット8が一体化した構造体(以下「連動構造体」という。)30を具備したものとなる。ここで、橋梁ジョイント20は、上記した施工凹所14内に構築されるものであり、床版5及び橋台パラペット8と同じ鉄筋コンクリートで形成されている。
橋梁ジョイント20は、床版5及び橋台パラペット8と同様に、被舗装部20Aと地覆部20Bとを備えている。この橋梁ジョイント20の被舗装部20Aは、床版5及び橋台パラペット8の被舗装部5A,8Aと面一に形成されており、また、橋梁ジョイント20の地覆部20Bは、床版5及び橋台パラペット8の地覆部5B,8Bと連続して形成されている。
この橋梁ジョイント20の被舗装部20A及び地覆部20Bには、床版凹所11及び橋台凹所12を埋め戻して床版5及び橋台パラペット8における被舗装部5A,8A及び地覆部5B,8Bの欠損部分を修復再建する部分と、この床版5及び橋台パラペット8間にある遊間9を閉塞して当該閉塞箇所に新たな被舗装部(「新設被舗装部」に相当する。)と地覆部(「新設地覆部」に相当する。)とを新設する部分とがある。
この橋梁ジョイント20は、床版5及び橋台パラペット8間に跨って架設される連結部材21及び拘束部材22から成る複合体であり、連結部材21は、床版5と橋台パラペット8とを連結する鉄筋21a,21bで形成されており、拘束部材22は、連結部材21を内部に被包拘束した状態で床版5及び橋台パラペット8同士を連接させる後打ちコンクリートで形成されている。
連結部材21は、複数本の鉄筋21a,21bを結束線などの結着材(図示せず。)を介して互いに結着することにより一体的に組まれた骨組みである。鉄筋21a,21bは、丸鋼、異形棒鋼など鋼製の棒状の筋材である。また、塩害等による腐食劣化を防止するため、鉄筋21a,21bの表面には亜鉛メッキやエポキシ樹脂塗装による防錆処理を施しても良い。なお、鉄筋21a,21bには呼び径が13mm〜19mm程度のものが使用されている。
もっとも、連結部材21の素材である棒状の筋材は、必ずしも鉄筋21a,21bである必要はなく、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの連続した繊維に樹脂を含浸させて硬化させた複合材料である連続繊維補強材を棒状に形成したものであっても良い。
連結部材21の素材である鉄筋21a,21bには、床版5及び橋台パラペット8を直接に連結する複数本の主鉄筋21aと、この複数本の主鉄筋21aを補強するための複数本の補強鉄筋21bとがある。複数本の主鉄筋21aは、橋軸方向に向かって延設され、橋軸方向に直交する方向(以下「橋軸直角方向」ともいう。)に所定間隔で等間隔的かつ平行状に配置されている。
また、これらの主鉄筋21aのなかには、床版5及び橋台パラペット8の被舗装部5A,8A同士を連結する被舗装部用の主鉄筋21aと(図5(a)参照。)、床版5及び橋台パラペット8の地覆部5B,8B同士を連結する地覆部用の主鉄筋21aとがある(図6(b)参照。)。また、被舗装部用の各主鉄筋21aは同じ形態をしており、地覆部用の各主鉄筋21aも同じ形態をしている(図7参照。)。
複数本の補強鉄筋21bは、各主鉄筋21aに交差した状態で遊間9の延長方向(図4の上下方向をいい、本実施例においては床版5の橋軸直角方向に等しい。)に沿って延設され、この遊間9の延長方向に対して平行状であって当該遊間9の横断方向に等間隔的で配置されている。これらの補強鉄筋21bは、連結部材21の延設方向全体に渡って設けられており、いずれも遊間9の延長方向に向かって連続した一本もののである。
なお、各補強鉄筋21bの形態は必ずしも遊間9の延長方向に向かって一本ものの鉄筋である必要はなく、例えば、圧着継手、ねじ節継手、グラウト充填継手その他の鉄筋継手(日本コンクリート工学協会編・技報堂出版株式会社「コンクリート便覧(第2版)(1996年2月発行)」354頁−355頁参照。)を用いて、2本以上の鉄筋の軸方向端部同士を接合するようにしても良い。
拘束部材22は、複数本の鉄筋21a,21bで組まれた連結部材21を被包拘束してその変形を阻止するとともに舗装体の支持に加えて止水機能を発揮するものであり、連結部材21が床版凹所11と橋台凹所12とに跨って区画形成された施工凹所14内に充填打設される後打ちコンクリートによって形成されている。この拘束部材22の橋軸方向の長さは、施工凹所14の橋軸方向の長さLと等しく、430mm〜750mm程度とされている。
ここで、拘束部材22の素材となるコンクリートには、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント又は超早強ポルトランドセメントを用いたコンクリートが使用される(JIS−R5210:2009)。
また、橋梁ジョイント20は、既設の橋梁1に対して施工されるため、当該道路橋の交通規制が必要となることがある。かかる場合には、橋梁ジョイント20の施工時間を短縮化して交通障害を最小限に抑制するため、拘束部材22用のコンクリートとして、硬化(養生)期間が比較的短い超速硬セメント(上記「コンクリート便覧(第2版)」48頁−49頁参照。)を使用しても良い。
橋梁ジョイント20に高い耐久性が必要な場合には、拘束部材22のひび割れ分散や靭性向上を図るため、拘束部材22の素材として、コンクリートに短繊維補強材を混ぜ込んだ短繊維補強コンクリート(JIS−R5210:2009)を使用しても良い。
短繊維補強コンクリートは、未硬化状態のフレッシュコンクリート(土木学会コンクリート委員会コンクリート標準示方書改訂小委員会「コンクリート標準示方書(2007年制定・施工編)(平成14年3月発行)」6頁、21頁参照。以下同じ。)に短繊維補強材を混ぜ込み、この短繊維補強材ごと硬化させたたものであり、短繊維補強材としては、例えば、鋼繊維、炭素繊維、ガラス繊維、プラスチック繊維その他の短繊維からなる補強材が用いられている。
図5は、橋梁ジョイント20の内部構造を示した断面図であり、特に、図5(a)は、図4のVa−Va線における橋梁1の被舗装部5A,8A,20Aの橋軸方向断面図であり、図5(b)は、図5(a)のC部の拡大図である。なお、図5では、図4と同様に、橋梁ジョイント20の被舗装部5A,8A,20Aの上面に敷設される舗装体2の施工前の状態を図示し、当該舗装体2の図示を省略している。
図6は、橋梁ジョイント20の内部構造を示した断面図であり、特に、図6(a)は、橋梁ジョイント20の被舗装部5A,8A,20Aの上面に舗装体2を敷設した状態を示した橋軸方向断面図であり、図6(b)は、図4のVIb−VIb線における橋梁1の地覆部5B,8B,20Bの橋軸方向断面図である。なお、図6では、床版5及び橋台パラペット8に配筋される鉄筋の図示を省略している。
図5(a)及び図6(b)に示すように、連結部材21の各主鉄筋21aは、直線状に延びる本体部21a1と、その本体部21a1の長手方向両端部が下向き直角状に曲折されているアンカー軸部21a2とを備えている。各主鉄筋21aは、どれも全体としてコ字状の形状を有しており、その本体部21a1とアンカー軸部21a2との連結部分が円弧状に湾曲形成されている。
また、主鉄筋21aは、その本体部21a1が床版凹所11と橋台凹所12とに跨った状態で設置されており、その一方のアンカー軸部21a2が床版凹所11にある係合穴13aに、その他方のアンカー軸部21a2が橋台凹所12にある係合穴13aに、それぞれ挿入されて埋め込まれている。ここで、塩害等による腐食劣化を防止の観点から、主鉄筋21aのアンカー軸部21a2は、係合穴13aに埋め込まれた状態で、その先端が床版5及び橋台パラペット8からコンクリートの外に露出されずにコンクリート内に内包されている。
なお、鋼橋などのように床版5と主桁6とが別体であって主桁6が鋼製のものである場合には、主鉄筋21aのアンカー軸部21a2の先端がコンクリート製の床版5を貫通して床版5のコンクリート下面から突出しないようにされている。
図5(b)に示すように、主鉄筋21aのアンカー軸部21a2は、係合穴13a内に注入され硬化した打継ぎ用接着剤による接着継手23を介して、床版5と橋台パラペット8とにそれぞれより強固に固定されている。つまり、連結部材21には、その複数の主鉄筋21aにある各アンカー軸部21a2及びその各アンカー軸部21a2用の接着継手23とが協働したいわゆるあと施工アンカーの接着系アンカー(以下単に「接着アンカー」という。)24によって、となっている。床版5と橋台パラペット8とにそれぞれより固定されている。
ここで、接着アンカー24の接着継手23には、エポキシ樹脂系又はアクリル樹脂系の打継ぎ用接着剤が使用されており、例えば、ショーボンド建設株式会社製の2液エポキシ樹脂系打継ぎ用接着剤である商品名「ショーボンド♯202」が使用される。
この接着アンカー24のアンカー軸部21a2の埋め込み深さは、即ち、係合穴13aの深さは、概ね、当該アンカー軸部21a2の太さ、即ち、主鉄筋21aの太さ(例えば「呼び径」に相当する。)の3〜5倍程度となるように設定されることが好ましい。
主鉄筋21aのアンカー軸部21a2は、係合穴13aに埋め込まれる部分と、係合穴13aから突き出た部分とを有している。このため、主鉄筋21aのアンカー軸部21a2が係合穴13aに埋め込まれた状態にあって、主鉄筋21aの本体部21a1は、施工凹所14の底面から上方に離間して浮き上がった状態となる。また、各補強鉄筋21bは、被舗装部用の主鉄筋21aの本体部21a1に結着材を介して結着されており、これも施工凹所14の底面から上方に離間して浮き上がった状態となっている。
このため、各主鉄筋21aの本体部21a1と施工凹所14の底面との間には、フレッシュコンクリートが流動可能な隙間が確保され、かつ、各補強鉄筋21bと施工凹所14の底面との間にも、フレッシュコンクリートが流動可能な隙間が確保される結果、主鉄筋21a及び補強鉄筋21bの下側へフレッシュコンクリートが流れ込み易くなっている。
また、連結部材21の全ての鉄筋21a,21bは、床版5及び橋台パラペット8内に配筋される鉄筋(図示せず。)と分離独立した状態で、床版5及び橋台パラペット8の既設コンクリートに固定されている。このため、橋梁ジョイント20が破壊する場合に、床版5及び橋台パラペット8の鉄筋まで破壊されることを防止でき、当該破壊に伴う被害の拡大を抑制し、復旧工事の規模縮小を図ることができる。
連結部材21の全ての鉄筋21は、コンクリート製の拘束部材22の内部に被包されており、特に、各主鉄筋21aの本体部21a1の上下には所定厚み(例えば最低でも30mm程度)以上のかぶりが確保されている。橋梁ジョイント20における連結部材21への拘束部材22の付着力を確保し、かつ、防錆を図るためである。
また、橋梁ジョイント20における床版5及び橋台パラペット8の被舗装部5A,8A同士を連結する部分、即ち、橋梁ジョイント20の被舗装部20Aは、その厚みt(例えば80mm程度)が全体的に均一に形成されており、何処の部位においても床版5の被舗装部5Aの厚みT1に比べて小さく形成されている(図5及び図7参照)。この橋梁ジョイント20の被舗装部20Aの厚みtは、主に、コンクリートの充填性、耐荷性および防錆能力を総合的に勘案して決定されている。
また、床版凹所11の内面全体と橋台凹所12の内面全体には、床版凹所11及び橋台凹所12の各係合穴13aに注入された打継ぎ用接着剤と同じものが塗布されている。この打継ぎ用接着剤の塗布は、床版凹所11及び橋台凹所12の凹設後、橋梁ジョイント20の拘束部材22となる後打ちコンクリートの打設前に、刷毛、ゴムベラその他の塗布用具を用いて、所定の可使時間内に床版凹所11及び橋台凹所12内側の既設コンクリート面の全体に対して行われる。
この打継ぎ用接着剤の塗布後、当該接着剤について定められてい所定の打設有効時間内に、拘束部材22となる後打ちコンクリートが床版凹所11及び橋台凹所12並びにバックアップ材13により形成される施工凹所14内へと打設される。これによって、既設コンクリートである床版5及び橋台パラペット8と拘束部材22となる後打ちコンクリートとの接合部が、打継ぎ用接着剤の接着継手25を介して床版5及び橋台パラペット8と接合される。
なお、バックアップ材13は、拘束部材22の後打ちコンクリートの硬化後も遊間9に密嵌させたままにしておいても、又は、当該遊間9から撤去するようにしても良い。
このように打継ぎ用接着剤が硬化した接着継手25を介在させて、橋梁ジョイント20の拘束部材22である後打ちコンクリートと床版5及び橋台パラペット8である既設コンクリートとの境界を接合するので、橋梁ジョイント20と床版5と橋台パラペット8との付着力を更に強固なものとできる。
ここで、請求項5又は6に記載する「拘束部材における遊間に跨って架設される部分」とは、拘束部材22の部分のうち、バックアップ材13の直上、即ち、遊間9の直上に位置存在する部分を意図するものである。
なお、橋梁ジョイント20に要求される耐久性が小さい場合には、必ずしも拘束部材22となる後打ちコンクリートと床版5及び橋台パラペット8を成す既設コンクリートとの接合部に接着継手25を介在させる必要はなく、施工凹所14へ拘束部材22となる後打ちコンクリートを打設しても良い。
図6(a)に示すように、橋梁ジョイント20、床版5及び橋台パラペット8の各被舗装部5A,8Aの上には、これら全体を覆う舗装体2が覆設されている。この舗装体2は、橋梁ジョイント20の拘束部材22となる後打ちコンクリートの打設養生後に、橋梁ジョイント20の被舗装部20Aの上面に敷設されたものであり、図2及び図3に示した舗装体2の除去箇所全体を舗装材料により埋め戻して形成される。
この舗装材料には、床版5及び橋台パラペット8の被舗装部5A,8A上に敷設される既存の舗装体2と同じものが使用されており、例えば、既存の舗装体2(図2及び図3参照。)がアスファルト製である場合は、これと同じアスファルトが使用されている。この結果、走行車両が橋梁ジョイント20の被舗装部20Aの上方に敷設される舗装体2(路面2a)を通過する際に路面2aの特性変化がなく、走行車両の乗り心地を向上できる。
なお、橋梁ジョイント20の施工時間に制約がある場合には、一旦、既存の舗装体2の路面2aと面一まで橋梁ジョイント20の拘束部材22となる後打ちコンクリートを打設した上で、これを養生した後、この橋梁1を交通荷重に開放し、その後、別の機会に、橋梁ジョイント20の拘束部材22を床版5及び橋台パラペット8の被舗装部5A,8Aの上面と同程度の深さまで一部除去して、その除去部分に舗装材料により舗装体2を再生するようにしても良い。
図6(b)に示すように、地覆部用の主鉄筋21aは、被舗装部用の主鉄筋21a(図5(a)参照。)に比べてアンカー軸部21a2の長さが大きくかつ個々の係合穴13aの深さはそれぞれ同等な大きさとなっている。このように地覆部用の主鉄筋21aの本体部21a1が被舗装部用の主鉄筋21aのものに比べて高い位置にあるのは、被舗装部5A,8A,20Aに比べて一段高くなった地覆部5B,8B,20Bの形態を形成するためである(図7参照。)。
図7は、橋梁ジョイント20の内部構造を示した断面図であり、特に、図7(a)は、橋梁ジョイント20の被舗装部5A,8A,20Aの上面に舗装体2を敷設した状態を示した橋軸直角方向断面図であり、図7(b)は、図7(a)のD部の拡大図である。なお、図7は、床版5に配筋される鉄筋の図示を省略している。
図7に示すように、橋梁ジョイント20には、床版5及び橋台パラペット8と同様に、舗装体2の敷設部分となる被舗装部20Aと、この被舗装部の橋軸直角方向両側に形成される地覆部20Bとが形成されており、橋桁3と橋台4との遊間9は、これらの橋梁ジョイント20の被舗装部20A及び地覆部20Bにより塞がれている。しかも、橋梁ジョイント20の地覆部20Bは、舗装体2の路面2aよりも高く隆起しているので、路面2a上の水が地覆部を乗り越えて遊間9へ流れ込むことも防止される。
次に、図8を参照して、橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数の関係について説明する。図8は、橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数を説明するために例示した橋梁モデル100の模式図である。
ここで、橋桁3の断面積とは、橋桁3についての橋軸に直角な断面(以下「橋軸直角断面」という。)の面積を、橋台パラペット8の断面積とは、橋台パラペット8についての鉛直方向に直角な断面(以下「鉛直直角断面」という。)の面積を、橋梁ジョイント20の断面積とは、橋梁ジョイント20についての橋軸直角断面の面積を、それぞれいうものとする。
また、橋桁3の断面係数とは、橋桁3についての橋軸直角断面の断面係数を、橋台パラペット8の断面係数とは、橋台パラペット8についての鉛直直角断面の断面係数を、橋梁ジョイント20の断面係数とは、橋梁ジョイント20についての橋軸直角断面の断面係数を、それぞれいうものとする。
さらに、橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数とは、橋梁ジョイント20の中でも遊間9に跨る架設部分(即ち、遊間9及びバックアップ材13の直上に位置存在する部分をいう。)の断面積及び断面係数をいうものとする。もっとも、本実施例おいては、橋梁ジョイント20の橋軸直角断面が橋軸方向に同一の形状を有することから、橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数は橋軸方向の何れの箇所でも等しいものとなる。
上記した橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数に関する定義を前提として、これらの関係について、以下に説明する。
まず、上記した橋梁ジョイント20によれば、その断面積は、橋桁3の断面積及び橋台パラペット8の断面積の各々に比べて最も小さくなっている。このため、橋軸方向に引張荷重が作用する場合において、橋梁ジョイント20は、その引張耐力が橋桁3の引張耐力及び橋台パラペット8の引張耐力に比べて小さく、かつ、その圧縮耐力が橋桁3の圧縮耐力及び橋台パラペット8の圧縮耐力に比べて小さく、引張及び圧縮作用に対して弱く形成される。
しかも、橋梁ジョイント20によれば、上記した通り、その断面積が橋桁3及び橋台パラペット8のものに比べて小さくなる結果、鉄筋21aの鉄筋量に関しても橋桁3及び橋台パラペット8のものに比べて少なくなるため、このことが橋桁3及び橋台パラペット8に比べて引張耐力が小さくなる更なる要因となっているものと考えられる。
また、橋梁ジョイント20の断面係数は、橋桁3の断面係数及び橋台パラペット8の断面係数の各々に比べて最も小さくなっている。このため、橋軸直角断面に曲げモーメントが作用する場合において、橋梁ジョイント20は、その曲げ耐力が橋桁3の曲げ耐力及び橋台パラペット8の曲げ耐力に比べて小さく、曲げ作用に対して弱く形成される。
したがって、橋梁ジョイント20の引張耐力、圧縮耐力又は曲げ耐力のうち少なくともいずれかを超える過大な力、例えば、レベル2地震動により作用する慣性力が発生させる荷重(以下、当該慣性力により発生される荷重を「慣性荷重」といい、この慣性荷重には、例えば、引張作用を伴う引張荷重、圧縮作用を伴う圧縮荷重、曲げ作用を伴う荷重が含まれるものとする。)が加わった場合には、床版5及び橋台パラペット8ではなく、拘束部材22及びそれに被包される連結部材21に負荷が集中してこれらが優先的に破壊されることとなる。
なお、仮に隣接する橋桁同士の床版同士を橋梁ジョイント20により連結するような場合にあっては、橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数は、この橋梁ジョイント20により連結される両方の橋桁の断面積及び断面係数のいずれに比べても小さくなる。
図8に例示した橋梁モデル100は、橋梁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20のそれぞれが同じ横幅bと異なる縦幅h1,h2,h3(但し、h1>h2>h3としる。)とを有しており、かつ、その橋軸直角方向の断面形状が矩形状に近似されるものである。このため、橋梁3の断面積及び断面係数は、次式で表されるものとなる。なお、下記式において「・」は乗算演算子を、「/」は除算演算子を意味している(以下同じ)。
橋梁の断面積 : b・h1
橋梁の断面係数 : (b・h1)/6
また、橋台パラペット8の断面積及び断面係数は、次式で表されるものとなる。
橋台パラペットの断面積 : b・h2
橋台パラペットの断面係数 : (b・h2)/6
そして、橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数は、次式で表されるものとなる。
橋台パラペットの断面積 : b・h3
橋台パラペットの断面係数 : (b・h3)/6
図8に例示した橋梁モデル100の場合、橋軸直角方向の幅、即ち、橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20は、その横幅bがいずれも等しいため、橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20の縦幅h1〜h3の大小関係がこれらの引張耐力、圧縮耐力及び曲げ耐力の大きさに直接的に影響することとなり、縦幅h1〜h3の値が最も小さい部位が優先的に破壊されることとなる。
ここで、橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20の縦幅h1〜h3の間には、上記したように「h1>h2>h3」の大小関係があることから、橋桁3の縦幅h1が最も大きく、次に橋台パラペット8の縦幅h2が大きく、橋梁ジョイント20の縦幅h3が最も小さくなる。つまり、橋梁ジョイント20の断面積及び断面係数が、他の橋桁3及び橋台パラペット8のものに比べて最も小さくなり、故に、橋梁ジョイント20が橋桁3及び橋台パラペット8よりも優先的に破壊されることとなる。
図9は、橋梁ジョイント20を施工した橋梁1の変位挙動を示した模式図であり、図9(a)は、無変形状態にある橋梁1を、図9(b)は、橋桁3が撓み状態にある橋梁1を、図9(c)は、橋桁3の伸長状態にある橋梁1を、図9(d)は、橋桁3が収縮状態にある橋梁1を、それぞれ図示したものである。
図9に示すように、連動構造体30は、橋梁ジョイント20を介した床版5及び橋台パラペットの一体化によって、橋桁3及び橋台4が一体化される結果、これらの橋桁3の変位挙動に連動して橋台4が一体的に変位挙動するようになっており、橋桁3の桁端の伸縮変位及び回転変位を、連動構造体30の全体的な変位挙動として吸収することができる。
図9(a)に示すように、床版5の橋軸方向両側の桁端は、橋梁ジョイント20により橋台パラペット8とそれぞれ連接されており、図9(b)に示すように、交通荷重である車両が橋梁1を通過することにより橋桁3に活荷重が作用すると、この橋桁3の撓み変形に連動して橋台パラペット8が橋桁3側に引き寄せられ、橋台4全体が橋桁3側へ向けて倒れ込むように地盤G上で回転する格好となって、連動構造体30全体として変位挙動する。
また、図9(c)に示すように、橋桁3の温度変化等により橋桁3が橋軸方向に伸長すると、この橋桁3の伸長変形に連動して橋台パラペット8が盛土土工部G1側へ押動され、橋台4全体が反橋桁3側(盛土土工部G1側)へ向けて倒れ込むように地盤G上で回転する格好となって、連動構造体30全体として変位挙動する。
また、図9(d)に示すように、橋桁3の温度変化等により橋桁3が橋軸方向に収縮すると、この橋桁3の収縮変形に連動して橋台パラペット8が橋桁3側に引き寄せられ、橋台4全体が橋桁3側へ向けて倒れ込むように地盤G上で回転する格好となって、連動構造体30全体として変位挙動する。
<水密性>
以上のように構成された橋梁ジョイント20によれば、凍結防止剤等の塩化物イオンを含んだ雨水、融雪水その他の水が舗装体2を透過して被舗装部5A,8A,20Aの上面まで浸透したとしても、橋梁ジョイント20に阻まれて、当該水が遊間9へ流れ込むことが防止される。しかも、橋梁ジョイント20の地覆部20Bは、舗装体2の路面2aよりも高く隆起しているので、路面2a上の水が地覆部を乗り越えて遊間9へ流れ込むことも防止される。
このようにして橋桁3と橋台4との接続部分における水密性が確保されるので、橋桁3の桁端や支承7への塩化物イオンを含んだ水の漏水を防止でき、それ故、塩化物イオンの浸透を原因とした橋桁3の桁端や支承7の腐食劣化を防止できる。
<走行性>
また、橋梁1端部から既設の伸縮装置を撤去できる。例えば、フィンガージョイントを撤去することにより、経年劣化したフィンガージョイントの交換が不要となり、工事費を大幅に削減できる。また、フィンガージョイント、ゴムジョイント又は切削目地を撤去することにより、これらが路面2a上に存在することに起因する弊害、例えば、走行車両の段差通過に伴う車両及び橋梁1の双方への衝撃発生、その衝撃に伴う騒音の発生、雨天時のスリップを回避できる。
さらに、切削目地や埋設ジョイントを撤去することにより、橋桁3の桁端の伸縮変位及び回転変位に伴って、切削目地や埋設ジョイントの舗装体2に亀裂が入ることを防止でき、そのような亀裂から塩化物イオンを含んだ水が橋桁3及び橋台4間にある遊間9へ漏水することを回避できる。
<供用時の伸縮に対する耐荷性>
しかも、橋桁3の桁端の伸縮変位及び回転変位に伴う応力により橋梁ジョイント20が破壊することを防止するため、拘束部材22は、その弾性係数が床版5及び橋台パラペット8のそれと同等又はそれ以上に形成される。このため、拘束部材22には、上記したように床版5及び橋台パラペット8と同じセメントを主成分とするコンクリートや繊維強化コンクリートが用いられている。
なお、本実施例では、拘束部材22の素材として床版5及び橋台パラペット8と同じくセメントを主成分とするコンクリートを用いたが、拘束部材22の素材は必ずしもこれに限定されるものではなく、橋梁ジョイント20の弾性係数が床版5及び橋台パラペット8のものと同等又はそれ以上であれば、樹脂コンクリートその他の素材であっても良い。
このように、拘束部材22は、床版5及び橋台パラペット8と同等又はそれ以上の弾性係数を有するので、温度変化等に伴う橋桁3の伸長により橋桁3及び橋台パラペット8間で圧縮されても圧潰されず、なおかつ、温度変化等に伴う橋桁3の収縮や活荷重等による橋桁3の撓みに伴って橋桁3及び橋台パラペット8間で引っ張られても破壊されない。
しかも、このように拘束部材22は、それ自体が床版5及び橋台パラペット8間に存在していても、橋桁3の桁端の伸縮変位及び回転変位による圧潰し又は破断することが防止される結果、当該拘束部材22で被包されている連結部材21の各鉄筋21の変形を阻止でき、連動構造体30の変位挙動において連結部材21が担う圧縮及び引張に対する耐力を高めることができる。
また、連結部材21の主鉄筋21aにおける各アンカー軸部21a2は、拘束部材22と床版5又は橋台パラペット8との間に跨って設けられているが、床版5及び橋台パラペット8間において、橋桁3の桁端の伸縮変位及び回転変位が発生しても、拘束部材22による鉄筋21の変形拘束によって、床版凹所11及び橋台凹所12と拘束部材22との境界面に対して垂直姿勢を保ち続けることができる。
この結果、床版凹所11及び橋台凹所12と拘束部材22との境界面に作用するせん断力を、各主鉄筋21aのアンカー軸部21a2により受け支えることができ、当該境界面に生じるせん断滑りに抵抗することができる。しかも、拘束部材22と床版5及び橋台パラペット8とはコンクリート同士が打継ぎ接合されたものであるとともに、その接合が打継ぎ用接着剤の接着継手25を介して更に補強されているので、床版凹所11及び橋台凹所12と拘束部材22と接合部に生じるせん断滑りに対して更に強く抵抗することができる。
<床版5及び橋台パラペット8に比べた破壊容易性>
もっとも、橋梁ジョイント20は、その被舗装部20Aの厚みtが床版5の被舗装部5Aの厚みT1に比べて小さく、その分、床版5及び橋台パラペット8に比べて部材として弱く形成されている。これは、橋梁ジョイント20自体の引張耐力、圧縮耐力又は曲げ耐力を超える過大な力が作用した場合、例えば、大規模地震の直撃を受けたような場合に、当該橋梁ジョイント20に負荷を集中させて橋梁ジョイント20を優先的に破壊させるためである。
橋梁ジョイント20が破壊されることにより、床版5及び橋台パラペット8の繋がりが断絶されるので、地震時に連動構造体30が全体として変位挙動することは回避される。つまり、橋桁3と橋台4との変位挙動の橋梁ジョイント20を介した連動が解消される結果、橋桁3及び橋台4は、それぞれ固有の変位挙動を取り戻すことができる。
さすれば、大規模地震時のように過大な力が作用する状況下で、連動構造体30が一体的に変位挙動することを原因として発生するであろう不要な弊害、例えば、橋梁ジョイント20により床版5及び橋台パラペット8が一体化されるが故に生じるであろう床版5及び橋台4の損傷や破壊を回避できる。
このように橋梁ジョイントを優先的に破壊させるには、橋梁ジョイント20の引張耐力、圧縮耐力又は曲げ耐力がレベル2地震動により作用する慣性荷重を下回ること、即ち、レベル2地震動により作用する慣性荷重によって橋梁ジョイント20のみが破壊される一方で、橋桁3及び橋台パラペット8については破壊されずに既存状態が維持されるものであることが好ましい。
さらに言えば、橋桁3、橋台パラペット8及び橋梁ジョイント20の引張耐力、圧縮耐力及び曲げ耐力については、いずれもレベル1地震動により作用する慣性荷重を上回ること、即ち、レベル1地震動により作用する慣性荷重では、橋梁ジョイント20を含めて橋桁3及び橋台パラペットのいずれも破壊されずに既存状態を維持するものであることがより好ましい。
次に、図10を参照して、上記実施形態の変形例について説明する。図10(a)は、第2実施例の橋梁ジョイント40の平面図であり、図10(b)は、第2実施例の橋梁ジョイント40の被舗装部40aの内部構造の橋軸方向断面図である。
第2実施例の橋梁ジョイント40は、上記した第1の実施例の橋梁ジョイント20に対し、連結部材の形態を変更したものである。以下、第1実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
第2実施例の橋梁ジョイント40において、連結部材41は、その筋材として、平面状筋材42と、複数の接着アンカー43とを備えている。図10(a)に示すように、平面状筋材42は、格子状の平面的形態を有した筋材であり、例えば、溶接金網、コンクリート補強用連続繊維シート、格子状などの平面的形態を有する連続繊維補強材が使用されている。
平面状筋材42は、施工凹所14内の床版凹所11及び橋台凹所12に跨って架設されており、遊間9の延長方向と同一方向に連続して設けられている。この平面状筋材42は、床版凹所11及び橋台凹所12の各係合穴13aに埋め込み固定された接着アンカー43を介して、床版5及び橋台パラペット8に固定されている。
なお、平面状筋材42の平面的形態は必ずしも格子状である必要はなく、例えば、網状、シート状、織物状その他の平面的形態であっても良い。
複数の接着アンカー43は、接着アンカー24と同様に、あと施工アンカーの接着系アンカーである。接着アンカー43は、鉄筋製のアンカー筋43aを上記した打継ぎ用接着剤の接着継手43bにより床版5及び橋台パラペット8に固定するものである。
図10(b)に示すように、平面状筋材42は、施工凹所14の底面から離間して浮き上がっており、その橋軸方向両端部がそれぞれ接着アンカー43により支持されている。各接着アンカー43の上端部には、平面状筋材42が結着材により結着されており、平面状筋材42は接着アンカー43間に張架されている。
第2実施例の橋梁ジョイント40によれば、平面状筋材42が第1実施例の連結部材21の各主鉄筋21aの本体部21a1及び各補強鉄筋21bに代わって機能し、各接着アンカー43が第1実施例の連結部材21の主鉄筋21aの各アンカー軸部21a2に代わって機能することで、連結部材41が全体として作用及び効果を発揮するようになっている。
以上、実施例に基づき本考案を説明したが、本考案は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
例えば、上記実施例では、橋梁ジョイント20を一径間単純桁橋の橋軸方向両端部に設けた場合について説明したが、橋梁ジョイントの適用対象となる橋梁は必ずしもこれに限定されるものではなく、橋軸方向の中間部に1又は2以上の橋脚を有する多径間単純桁橋又は多径間複数桁橋の橋軸方向両端部に適用するようにしても良い。
また、上記実施例では、橋梁ジョイント20を単純桁橋の橋軸方向両端部に適用したが、橋梁ジョイントの適用対象箇所は、必ずしも単純桁橋の橋軸方向両端部に適用対象箇所が限定されるものではなく、例えば、全橋長が30m〜50m級の多径間複数桁橋に関し、その途中に存在する中間橋脚部で隣接し合う橋桁同士の接合部分おいて、その各橋桁の床版同士を連結するために適用しても良い。
1 橋梁
2 舗装体
3 橋桁
4 橋台(橋桁隣接物)
5 床版
5A 床版の被舗装部
5B 床版の被舗装部
7 支承
8 橋台パラペット(床版隣接部)
8A 橋台パラペットの被舗装部
8B 橋台パラペットの地覆部
9 遊間
11 床版凹所
12 橋台凹所
13 バックアップ材(封止部材)
14 施工凹所
20,40 橋梁ジョイント(複合体)
20A,40a 橋梁ジョイントの被舗装部
20B,40b 橋梁ジョイントの地覆部
21,41 連結部材
21a 主鉄筋(筋材)
21a2 アンカー軸部(アンカー筋材、接着系のあと施工アンカーの一部)
21b 補強鉄筋(筋材)
22 拘束部材
23 接着継手(接着継手、接着系のあと施工アンカーの一部)
24,43 接着アンカー
25 接着継手
30 連動構造体
42 平面状筋材(筋材の一部)
43a アンカー筋材(アンカー筋材、接着系のあと施工アンカーの一部)
43b 接着継手(接着継手、接着系のあと施工アンカーの一部)

Claims (8)

  1. 橋桁の床版と橋桁隣接物の床版隣接部との接続部分に設けられる橋梁ジョイント構造において、
    遊間を隔てて互いに近接するコンクリート製の床版及び床版隣接部間に跨って架設され、その床版及び床版隣接部のそれぞれに固定され当該床版及び床版隣接部同士を連結する筋材となる連結部材と、
    その連結部材を内部に被包拘束し変形阻止した状態で床版及び床版隣接部間に跨って架設され、コンクリート製の床版及び床版隣接部に接合される後打ちコンクリートで形成され、前記遊間を閉塞して前記床版及び床版隣接部同士を連接させる拘束部材とを備えており、
    その拘束部材及び連結部材から成る複合体を介して床版及び床版隣接部を一体化することにより、橋桁と橋桁隣接物とを一体的に変位挙動可能な連動構造体とするものであることを特徴とする橋梁ジョイント構造。
  2. 前記連結部材及び拘束部材から成る複合体は、
    床版及び床版隣接部の被舗装部間にある前記遊間を閉塞して当該閉塞箇所に新たに形成される新設被舗装部と、
    床版及び床版隣接部の地覆部間にある前記遊間を閉塞して当該閉塞箇所に新たに形成される新設地覆部とを備えており、
    その新設地覆部が新設被舗装部上に敷設される舗装体の路面に比べて高く隆起していることを特徴とする請求項1記載の橋梁ジョイント構造。
  3. 前記連結部材及び拘束部材から成る複合体は、
    床版及び床版隣接部の被舗装部間にある前記遊間を閉塞して当該閉塞箇所に新たに形成される新設被舗装部を備えており、
    その新設被舗装部は、前記床版及び床版隣接部の被舗装部と面一状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の橋梁ジョイント構造。
  4. 前記床版の端部のコンクリートに凹設される床版凹所と、
    その床版凹所に隣接して前記床版隣接部のコンクリートに凹設される隣接凹所と、
    その隣接凹所及び床版凹所の間に存在する前記遊間に密嵌される封止部材と、
    その封止部材、床版凹所及び隣接凹所により前記床版と床版隣接部とに跨って一続きに形成される施工凹所と、
    その施工凹所内に構築され前記床版凹所及び隣接凹所内に各々固定される前記連結部材と、
    その連結部材を内部に被包した格好で前記施工凹所内に打設される後打ちコンクリートであって前記床版凹所及び隣接凹所の内側面を成すコンクリート面と接合される前記拘束部材とを備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の橋梁ジョイント構造。
  5. 前記橋桁隣接物は橋台であり、
    前記床版隣接部は橋台パラペットであり、
    前記拘束部材における前記遊間に跨って架設される部分は、その断面積が橋桁の断面積及び橋台パラペットの断面積に比べて小さく、かつ、その断面係数が橋桁の断面係数及び橋台パラペットの断面係数に比べて小さく形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の橋梁ジョイント構造。
  6. 前記橋桁隣接物は前記橋桁に遊間を隔てて隣接する第2の橋桁であり、
    前記床版隣接部は第2の橋桁の床版であり、
    前記拘束部材における前記遊間に跨って架設される部分は、その断面積が前記橋桁の断面積及び第2の橋桁の断面積に比べて小さく、かつ、その断面係数が前記橋桁の断面係数及び第2の橋桁の断面係数に比べて小さく形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の橋梁ジョイント構造。
  7. 前記連結部材は、床版及び床版隣接部内に配筋される筋材と分離独立した状態で床版及び床版隣接部のコンクリートに固定されているものであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の橋梁ジョイント構造。
  8. 前記連結部材は、前記床版凹所及び隣接凹所の内側面を成すコンクリートに挿入され埋め込まれるアンカー筋材と、そのアンカー筋材を床版及び床版隣接部のコンクリートに接着固定する接着継手とを有する接着系のあと施工アンカーを備えていることを特徴とする請求項4又は請求項4に従属する請求項5から7のいずれかに記載の橋梁ジョイント構造。
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