JP5300389B2 - 橋梁の支持構造および施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁を支持する支柱の埋設部分の周囲に存在する土被り等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる橋梁の支持構造および施工方法に関する。

両端に片持梁を有するラーメン構造の単位高架橋を所定の間隔で連続して設置した高架橋が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような高架橋に用いられる高架橋柱および橋脚の補強として、高架橋柱や橋脚を直接、鋼板やコンクリート等で巻き立て、不足せん断耐力および曲げ耐力を補い、変形性能を向上させるという耐震補強工法等を行っている。
特開２００２−６９９２５号公報

しかし、上述のような高架橋の高架橋柱および橋脚に施す耐震補強工法においては、土被りや土間コンクリートなどを掘削した後に撤去して既存の基礎まで掘り起した上で、鋼板巻き補強およびコンクリート巻き補強等を行う必要が生じる（図４参照）。これは、非常に労力や時間を要すもので、加えて、高架下利用箇所等では極めて施工困難とする要因であった。

本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、橋梁を支持する支柱の埋設部分の周囲に存在する土被り等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる橋梁の支持構造および施工方法を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた請求項１に係る橋梁の支持構造は、柱状に形成され、その下部が地中に埋設され、橋梁（３３：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄で用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）を支持する支柱（３１）と、前記支柱の埋設部分（３１ｂ）における地表面付近の部分に固定されたフーチング（３５）と、を備えることを特徴とする。

このように構成する本発明の橋梁の支持構造によれば、支柱の埋設部分における地表面付近の部分にフーチングを取り付けることで、既存の基礎である支柱の埋設部分とフーチングとが協働して地震による力を受け止める。なお、フーチングを増設する際には、支柱の埋設部分の周囲に存在する土被り等をすべて掘削する必要はない。したがって、橋梁の耐震性能をより向上させるとともに、支柱における埋設部分の周囲に存在する土被り等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる。

この場合、上述のフーチングについては、筒状に形成され、その内部に支柱が内挿されるソケット（３５ａ）と、筒状に形成され、その内部にソケットが内挿されるフーチング本体（３５ｆ）と、その一端がソケットに取り付けられるとともにその他端がフーチング本体に取り付けられ、フーチング本体を支持するフーチング鉄筋（３５ｅ）と、を有することが考えられる（請求項１）。

このように構成すれば、上述のフーチングを容易に施工することができる。また、このように構成すれば、橋梁の耐震性能をより向上させることができる。
なお、上述の支柱における埋設部分以外である露出部分（３１ａ）に、支柱を補強する補強部材（３６）を取り付けることが考えられる（請求項２）。このように構成すれば、支柱の強度を高めることができ、したがって、橋梁の耐震性能をより向上させることができる。

この場合、上述の補強部材については、鋼板で構成され、支柱の露出部分の周囲に巻き立てることで取り付けられていることが考えられる（請求項３）。このように構成すれば、橋梁の耐震性能をより高めることができる。

ところで、既存の橋梁については、次の（１）〜（２）のような工程を含む施工方法によって上述のフーチングを増設することが考えられる（請求項４）。
（１）第一の工程では、支柱の埋設部分の周囲に存在する土被りのうちフーチングを設置する予定の空間と重複する部分を取り除く。

（２）第二の工程では、土被りが取り除かれた後の空間へフーチングを設置する。この際、その設置したフーチングを支柱の埋設部分における地表面付近の部分に取り付ける。
このような施工方法によれば、支柱の埋設部分における地表面付近の部分にフーチングを取り付けることで、既存の基礎である支柱の埋設部分と増設したフーチングとが協働して地震による力を受け止める。なお、フーチングを増設する際には、支柱の埋設部分の周囲に存在する土被り等をすべて掘削する必要はない。したがって、橋梁の耐震性能をより向上させるとともに、支柱の埋設部分の周囲に存在する土被り等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる。

さらに、次の（３）のような工程を含む施工方法によって上述の補強部材を増設することが考えられる。具体的には、（３）第三の工程では、支柱を補強する補強部材を支柱の露出部分に取り付ける（請求項５）。

このようにすれば、橋梁の耐震性能をより高めることができる。

以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
［第一実施形態］
図１は第一実施形態の高架橋１を示す概略説明図であり、図１（ａ）はフーチング３５および補強部材３６を取り付ける前の状態を示し、図１（ｂ）はフーチング３５および補強部材３６を取り付けた状態を示し、図１（ｃ）はフーチング３５を取り付けた状態を示す。また、図３（ａ）はフーチング３５を支柱３１に取り付ける様子を示す説明図（１）であり、図３（ｂ）はフーチング３５を支柱３１に取り付ける様子を示す説明図（２）であり、図３（ｃ）はフーチング３５を支柱３１に取り付ける様子を示す説明図（３）である。

［高架橋１の構成の説明］
高架橋１は、図１に示すように、両端に片持梁を有するラーメン構造の単位高架橋３を所定の間隔で連続して設置した構成を有している。

［単位高架橋３の構成の説明］
単位高架橋３は、高架橋１の延長方向に沿って配置された複数の支柱３１の上部を梁３２によって連結した構成を有している。これら支柱３１は、その下部が地中に埋設されている。また、梁３２の上面には橋梁としてのスラブ３３が形成されている。さらに、梁３２の両端には、隣接する単位高架橋３へ向けて延出する片持梁３４が形成されている。

支柱３１は柱状に形成され、その下部が地中に埋設され、スラブ３３を支持する。また、支柱３１の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分にはフーチング３５が固定されている。また、支柱３１の埋設部分３１ｂ以外の部分（露出部分３１ａ）には、支柱３１を補強する補強部材３６が取り付けられている。

フーチング３５は、ソケット３５ａと、ジベル筋３５ｄと、フーチング鉄筋３５ｅと、フーチング本体３５ｆと、を有する。このうちソケット３５ａは、断面が略コの字形状に形成された一対の鋼材３５ｂ，３５ｃから構成される。そして、その内部に支柱３１の埋設部分３１ｂが内挿されるように、鋼材３５ｂと鋼材３５ｃとを筒状となるように配置されている。また、ジベル筋３５ｄは、棒状に形成された鋼材であり、その一端が支柱３１に埋設され、その他端がソケット３５ａに埋設されることで、ソケット３５ａを支柱３１に固定する。さらに、フーチング鉄筋３５ｅは、棒状に形成された鋼材であり、その一端がソケット３５ａに埋設されるとともに、ソケット３５ａから放射状に延出するよう取り付けられている。また、フーチング本体３５ｆは、筒状に形成された鋼材であり、ソケット３５ａの周囲に配置され、フーチング鉄筋３５ｅによって支持されている。

このように構成されたフーチング３５は、支柱３１の埋設部分３１ｂに固定されるとともに、支柱３１の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分を覆う土被り４０の上面に層状に形成されたコンクリート製の土間４１との間に配置されている。

補強部材３６は、鋼板で構成され、支柱３１の露出部分３１ａの周囲に巻き立てることで取り付けられている。
なお、上述の単位高架橋３の各部構成については、公知技術に従っているので詳細な説明は省略する。

［高架橋１にフーチング３５および補強部材３６を取り付ける方法の説明］
次に、上述の高架橋１にフーチング３５および補強部材３６を取り付ける方法について、図１および図３を参照しながら説明する。なお、上述の高架橋を新設する場合には、単位高架橋３を構築した後に単位高架橋３の片持梁３４に対してフーチング３５および補強部材３６を取り付けることになり、既設の単位高架橋３にフーチング３５および補強部材３６を取り付ける際の施工方法と同様であるのでここでは詳細な説明は省略する。

（ア）第一の工程では、支柱３１の埋設部分３１ｂの周囲に形成された土間４１を一部取り除き、支柱３１の埋設部分３１ｂの周囲に存在する土被り４０を一部取り除く。この際、フーチング３５を設置する予定の空間と重複する部分のみ土間４１および土被り４０を取り除く。

（イ）第二の工程では、フーチング３５を支柱３１の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分に取り付ける。具体的には、上述のように土間４１および土被り４０を取り除いた空間へフーチング３５を設置する。すなわち、図３（ａ）に例示するように、ソケット３５ａを構成する一対の鋼材３５ｂ，３５ｃを、支柱３１の露出部分３１ａを内挿するように対向させ、対向させた一対の鋼材３５ｂ，３５ｃをジベル筋３５ｄによって支柱３１に取り付ける。この際、ジベル筋３５ｄは、その一端が支柱３１に埋設され、その他端がソケット３５ａに埋設され、このことによりソケット３５ａが支柱３１に固定される（図３（ｂ）参照）。次に、図３（ｃ）に例示するように、フーチング本体３５ｆをソケット３５ａの周囲に配置させ、フーチング本体３５ｆをフーチング筋３５ｅによってソケット３５ａに取り付ける。この際、フーチング筋３５ｅは、その一端がソケット３５ａに埋設され、その他端がフーチング本体３５ｆに埋設され、このことによりフーチング本体３５ｆがソケット３５ａに固定される。そして、フーチング本体３５ｆとソケット３５ａとの間に形成された空間にコンクリートを流し入れ、その流し入れたコンクリートを硬化させる。そして、その設置したフーチング３５を支柱３１の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分に取り付ける。さらに、土間４１をフーチング３５と接続するよう修復する（図１（ｃ）参照）。

（ウ）第三の工程では、補強部材３６を支柱３１の露出部分３１ａに取り付ける。具体的には、鋼板で構成された補強部材３６を、支柱３１の露出部分３１ａの周囲に巻き立てることで取り付ける（図１（ｂ）参照）。

以上の（ア）〜（ウ）のように、既設の単位高架橋３の支柱３１にフーチング３５および補強部材３６を取り付ける。
［支柱３１の埋設部分３１ｂに作用するモーメント測定試験の説明］
次に、支柱３１の埋設部分３１ｂに作用するモーメント測定試験について、図２を参照して説明する。なお、図２（ａ）はフーチング３５を支柱３１に取り付ける前の状態の高架橋１とそのモーメント分布を説明する説明図であり、図２（ｂ）はフーチング３５および補強部材３６を支柱３１に取り付けた状態の高架橋１とそのモーメント分布を説明する説明図である。

本出願人は、支柱３１に振動を加えた場合のモーメント分布を測定する試験を行った。なおこの際、支柱３１には、土被り４０からの反力が作用する。その結果、フーチング３５を支柱３１に取り付ける前の状態におけるモーメント分布（図２（ａ）参照）と、フーチング３５を支柱３１に取り付けた状態におけるモーメント分布（図２（ｂ）参照）を比較すると明らかなように、支柱３１の埋設部分３１ｂに作用するモーメントが著しく減少したことが分かる。また、解析シミュレーションによっても、支柱３１の埋設部分３１ｂに作用するモーメントが、図２（ｂ）に示すモーメントと同様の分布となり、これらのことにより、フーチング３５を支柱３１に取り付けることによってその耐震性能を向上させることができる。

また、測定試験の結果、支柱３１が設置されている地盤（土被り４０）が、建物などの一般的な建造物が建築可能な硬度を有していれば、フーチング３５を支柱３１に取り付けることによってその耐震性能を向上させることができる。

［第一実施形態の効果］
（１）このように第一実施形態の高架橋１によれば、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分にフーチング３５を取り付けることで、既存の基礎である支柱３１の埋設部分３１ｂとフーチング３５とが協働して地震による力を受け止める。なお、フーチング３５を取り付ける際には、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂの周囲に存在する土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要はない。したがって、高架橋１の耐震性能をより向上させるとともに、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂの周囲に存在する土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる。

（２）また、第一実施形態の高架橋１によれば、フーチング３５が、筒状に形成され、その内部に支柱３１が内挿されるソケット３５ａと、その一端が支柱３１に埋設され、その他端がソケット３５ａに埋設されるジベル筋３５ｄと、ソケット３５ａから放射状に延出するフーチング鉄筋３５ｅと、筒状に形成され、フーチング鉄筋３５ｅによって支持されるフーチング本体３５ｆと、を有する。このことにより、上述のフーチング３５を容易に施工することができる。また、高架橋１の耐震性能をより向上させることができる。

（３）また、第一実施形態の高架橋１によれば、支柱３１の埋設部分３１ｂ以外の部分には、支柱３１を補強する補強部材３６が取り付けられている。このことにより、支柱３１の強度を高めることができ、したがって、高架橋１の耐震性能をより向上させることができる。

（４）また、第一実施形態の高架橋１によれば、補強部材３６が鋼板で構成され、支柱３１の露出部分３１ａの周囲に巻き立てることで取り付けられている。このことにより、高架橋１の耐震性能をより高めることができる。

（５）また、第一実施形態の高架橋１によれば、既設の高架橋１については、上述の工程（ア）〜（ウ）のように、既設の単位高架橋３にフーチング３５および補強部材３６を取り付けることも可能である。このように高架橋１の支柱の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分にフーチング３５を取り付けることで、既存の基礎である支柱３１の埋設部分３１ｂと増設したフーチング３５とが協働して地震による力を受け止める。なお、フーチング３５を増設する際には、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂを覆う土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要はない。したがって、高架橋１の耐震性能をより向上させるとともに、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂを覆う土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる。

また、補強部材３６を支柱３１の露出部分３１ａに取り付けるので、高架橋１の耐震性能をより高めることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下の様々な態様にて実施することが可能である。

（１）上記実施形態では、本発明を高架橋１の支柱３１に適用した例を挙げたが、これには限られず、例えば川などに掛け渡す橋の橋脚などに適用してもよい。
従来工法によって補強された橋脚２０１は、図５（ａ）に例示するように、支柱２３１の露出部分２３１ａおよび埋設部分２３１ｂの双方に、支柱２３１を補強する補強部材２３６が取り付けられている。なお、補強部材２３６は鋼板等であり、支柱２３１の露出部分２３１ａおよび埋設部分２３１ｂの双方に巻き立てられる。

これに対して、本発明の工法によって補強された橋脚１０１は、図５（ｂ）に例示するように、支柱１３１の埋設部分１３１ｂにおける地表面付近の部分に、フーチング１３５が固定されている。なお、フーチング１３５については上記実施形態のフーチング３５と同様の構成を有しているのでここではその詳細な説明は省略する。また、支柱１３１の露出部分１３１ａの部分に、支柱１３１を補強する補強部材１３６が取り付けられている。なお、補強部材１３６は鋼板等であり、支柱１３１の露出部分１３１ａに巻き立てられる。

このように構成された橋脚１０１によれば、橋脚１０１の支柱１３１の埋設部分１３１ｂにおける地表面付近の部分にフーチング１３５を取り付けることで、既存の基礎である支柱１３１の埋設部分１３１ｂとフーチング１３５とが協働して地震による力を受け止める。なお、フーチング１３５を取り付ける際には、橋脚１０１の支柱１３１の埋設部分１３１ｂの周囲に存在する土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要はない。したがって、橋脚１０１の耐震性能をより向上させるとともに、橋脚１０１の支柱１３１の埋設部分１３１ｂの周囲に存在する土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる。

（２）また、構造物本体と、柱状に形成され、その下部が地中に埋設され、構造物本体を支持する支柱と、を備える構造物であれば、本発明を適用可能である。
（３）上記実施形態では、フーチング３５が、ソケット３５ａと、棒状に形成された鋼材のジベル筋３５ｄと、フーチング鉄筋３５ｅと、フーチング本体３５ｆと、を有し、ジベル筋３５ｄが、その一端が支柱３１に埋設され、その他端がソケット３５ａに埋設されることで、ソケット３５ａを支柱３１に固定しているが、これには限られず、ジベル筋３５ｄを用いずにソケット３５ａを支柱３１に固定するようにしてもよい。一例を挙げると、図６に例示するように、フーチング２３５は、ソケット３５ａと、フーチング鉄筋３５ｅと、フーチング本体３５ｆと、を有し、ソケット３５ａが、断面が略コの字形状に形成された一対の鋼材３５ｂ，３５ｃから構成され、そして、その内部に支柱３１の埋設部分３１ｂが内挿されるように、鋼材３５ｂと鋼材３５ｃとを筒状となるように配置されており、密着することで支柱３１に固定される。

このことにより、ジベル筋３５ｄを用いなくても、ソケット３５ａを密着することで支柱３１に固定することができる。そして、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂにおける地表面付近の部分にフーチング２３５を取り付けることで、既存の基礎である支柱３１の埋設部分３１ｂとフーチング２３５とが協働して地震による力を受け止める。なお、フーチング２３５を取り付ける際には、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂの周囲に存在する土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要はない。したがって、高架橋１の耐震性能をより向上させるとともに、高架橋１の支柱３１の埋設部分３１ｂの周囲に存在する土間４１や土被り４０等をすべて掘削する必要がなく、経済性、施工性に優れる。

第一実施形態の高架橋を示す概略説明図であり、（ａ）はフーチングおよび補強部材を取り付ける前の状態を示し、（ｂ）はフーチングおよび補強部材を取り付けた状態を示し、（ｃ）はフーチングを取り付けた状態を示す。 （ａ）はフーチングを支柱に取り付ける前の状態の高架橋とそのモーメント分布を説明する説明図であり、（ｂ）はフーチングおよび補強部材を支柱に取り付けた状態の高架橋とそのモーメント分布を説明する説明図である。 （ａ）はフーチングを支柱に取り付ける様子を示す説明図（１）であり、（ｂ）はフーチングを支柱に取り付ける様子を示す説明図（２）であり、（ｃ）はフーチングを支柱に取り付ける様子を示す説明図（３）である。 従来の高架橋を示す概略説明図であり、（ａ）は補強前の状態を示し、（ｂ）は補強施工中の状態を示し、（ｃ）は補強施工中の状態を示し、（ｄ）は補強後の状態を示す。 （ａ）は従来の橋脚を示す概略説明図であり、（ｂ）は本発明を適用した橋脚を示す概略説明図である。 （ａ）は他の実施形態のフーチングを支柱に取り付ける様子を示す説明図（１）であり、（ｂ）は他の実施形態のフーチングを支柱に取り付ける様子を示す説明図（２）であり、（ｃ）は他の実施形態フーチングを支柱に取り付ける様子を示す説明図（３）である。

符号の説明

１…高架橋、３…単位高架橋、３１…支柱、３１ａ…支柱の露出部分、３１ｂ…支柱の埋設部分、３２…梁、３３…スラブ、３４…片持梁、３５…フーチング、３５ａ…ソケット、３５ｂ，３５ｃ…鋼材、３５ｄ…ジベル筋、３５ｅ…フーチング鉄筋、３５ｆ…フーチング本体、３６…補強部材、４０…土被り、４１…土間、１０１，２０１…橋脚、１３１、２３１…支柱、１３１ａ，２３１ａ…支柱の露出部分、１３１ｂ，２３１ｂ…支柱の埋設部分、１３５…フーチング、１３６，２３６…補強部材、２３５…フーチング

Claims (5)

1. 柱状に形成され、その下部が地中に埋設され、橋梁を支持する支柱と、
   前記支柱の埋設部分における地表面付近の部分に固定されたフーチングと、
   を備え、
   前記フーチングは、
   筒状に形成され、その内部に前記埋設部分が内挿されるソケットと、
   筒状に形成され、その内部に前記ソケットが内挿されるフーチング本体と、
   その一端が前記ソケットに取り付けられるとともにその他端が前記フーチング本体に取り付けられ、前記フーチング本体を支持するフーチング鉄筋と、
   を有すること
   を特徴とする橋梁の支持構造。
2. 請求項１に記載の橋梁の支持構造において、
   前記支柱における前記埋設部分以外である露出部分には、前記支柱を補強する補強部材が取り付けられていることを特徴とする橋梁の支持構造。
3. 請求項２に記載の橋梁の支持構造において、
   前記補強部材は鋼板で構成され、前記露出部分の周囲に巻き立てることで取り付けられていることを特徴とする橋梁の支持構造。
4. 柱状に形成され、その下部が地中に埋設され、橋梁を支持する支柱における埋設部分の周囲に請求項１に記載のフーチングを施工するための施工方法であって、
   前記支柱の埋設部分の周囲に存在する土被りのうち前記フーチングを設置する予定の空間と重複する部分を取り除く第一の工程と、
   前記土被りが取り除かれた後の空間へ前記フーチングを設置し、その設置したフーチングを前記支柱の埋設部分における地表面付近の部分に取り付ける第二の工程と、
   を含むことを特徴とする施工方法。
5. 請求項４に記載の施工方法において、
   前記支柱を補強する補強部材を前記支柱の前記露出部分に取り付ける第三の工程を含むことを特徴とする施工方法。