JP5433537B2 - 橋座構造体の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁を支承するための橋座構造体の施工方法に関する。更に詳しくは、橋梁等の上部構造体による自重による鉛直力が作用しない位置にある、コンクリート橋台部位のコンクリートの体力を増すために鉛直力を負荷するための、橋座構造体の施工方法に関する。

橋梁（橋）の橋座は、支承部を介して橋梁の上部構造体を支持し、橋梁をコンクリート橋台に固定させるものである。この橋座部は、橋梁の上部構造体を直接、或いは間接に支承している部位である。即ち、橋梁の橋座部は下部構造体に位置しており、この橋座は上部構造体の自重を鉛直方向に直接受けて支持する構成の橋座と、水平方向に弾性体を介して上部構造体を水平方向の動きを規制して離間（隙間）して支持する橋座や、アンカー構造で上部構造体を支持する橋座、鉛直方向に対しては上部構造体の自重を直接受けて支持しない構造の橋座部等がある。これらの橋梁の橋座は、種々の構造のものが提案され公知である（例えば特許文献１，２，３参照）。

特開平７−５４４０７号公報 特開２００７−３３２６６５号公報 特開平１０−１５９０２２号公報

前述したように橋梁の橋座部の構成は従来から種々の構造のものが公知であるが、本発明の理解を容易にするため従来技術の構造との比較で説明する。例えば、図５に示す橋梁の例で説明すると、この図５の構成体は変位吸収構造付の水平ゴム支承形式の橋梁の橋桁５０を示している。即ち、橋軸の直角方向の構成を示したものである。この橋桁５０は、両端に２つの脚部５０ａ，５０ｂが配置され、コンクリート橋台５１上に設置されている。コンクリート橋台５１は、両端に配置された矩形の鋼板でできた橋座５２により、橋桁５０を直接的に鉛直方向の荷重を支承している。

即ち、橋桁５０の両端は、鉛直方向の橋梁の自重をコンクリート橋台５１で直接的に支承されている。このために、コンクリート橋台５１に、橋座５２を介して橋梁の自重が直接的に鉛直力Ｆとして作用していることになる。一方、橋桁５０の中央部は、水平方向の変位吸収構造の支承装置が配置されており、この支承装置は構造的には、橋桁５０がコンクリート橋台５１上の橋座５３上に離間して設置されている。橋桁５０の中央部のこの支承装置は、水平方向（橋軸直角方向）にはゴム体５４ａ，５４ｂを介してその移動変位を吸収できる構成になっている。

ゴム体は、橋座５３側に上下方向に取り付けられるゴム体５４ａと、水平方向の作用位置に設けられたゴム体５４ｂで構成されている。水平方向の変位は、この２つのゴム体で吸収するようになっている。言い換えると、橋桁５０の中央部では水平方向の動きは、前述のようにゴム体５４ａ，５４ｂの変位で吸収できることで規制されるものの、鉛直方向は図に示すようにこの支承部は上部構造体の支承部とは隙間Ｘを有しており、下部の支承部とは離間している。従って、橋桁５０の本体の自重、言い換えると鉛直方向の荷重は、橋座５３に負荷しない構造になっている。

これは地震等の災害時に発生する不慮の外力に対応した構成であり、両側の支承部には、鉛直力を受けて支持しつつ、中央部で水平方向の動きを規制することにより、橋梁の安全確保、損壊防止、橋桁の落下防止等のための構成としたものである。このような橋梁の支承形式においては、特に中央部分は、前述のようにコンクリート橋台５１上に、橋桁５０等の上部構造体の重量を直接支承しない構造になっている。一方、コンクリート橋台５１は、屋外設置の構造物である関係上、常に劣悪な自然環境に晒されている。このため、むき出しになった橋座部は水がたまりやすく狭隘なため、この設計を行う際には橋座部に適切な排水のために勾配をつける等の配慮が求められる。

この橋座部は、支承により上部構造を支持する箇所であるため、地震時等に大きな水平力が作用し、橋座部のコンクリートが破壊した場合には、橋桁の沈下や落橋につながる可能性がある。国土交通省の設計指針として、そのために橋座部の耐力の算定のための式が載荷実験により定められている。
Ｐ_ｂｔ＝Ｐ_ｃ ＋ Ｐ_ｓ …（１）
Ｐ_ｃ ＝０．３２α√σ_ｃｋ・Ａ_ｃ …（２）
ただし、Ｐ_ｂｔ：橋座部の耐力（Ｎ）、Ｐ_ｃ：コンクリートの負担する耐力、Ｐ_ｓ ：補強筋の負担する耐力（Ｎ）、α：コンクリートの負担分を算出するための係数、σ_ｃｋ：鉛直力による支承下面の支圧応力度（Ｎ／ｍｍ^２）。支承に作用する死荷重（橋梁自体の重量による荷重）反力を下鋼板の面積で除した値である。

実験により、αは、σｎ／√σ_ｃｋとほぼ正比例関係にあるので、死荷重に相当する圧力で橋座部を加圧したほうが橋座部の耐力（Ｐ_ｂｔ）が大きくなることが前式から理解できる。本実施の形態は、この死荷重に相当する圧力を橋座部に与えるための構造である。ただし、σ_ｎ ：鉛直力による支承下面の支圧応力度（Ｎ／ｍｍ^２）。支承に作用する死荷重反力を下鋼板の面積で徐した値とする。

この中央部の水平ゴム支承部は、図５に示すように支承部に設置されたゴム体５４ａ，５４ｂに対し、上部構造体側が下部構造体と水平方向の相対変位が可能にその範囲を規制し取り付けられ、変位吸収構造体として構成されている。又、上部構造体は前述したように、所定寸法離間して設置されている。詳述すると、地震等の災害でこの橋梁に外部力が加わった場合には、上部構造体はコンクリート橋台５１に対し水平方向にはゴム体５４ａ，５４ｂが弾性力に抗して変位し、上部構造体の顎部５５でその水平方向の移動範囲が規制される。

従って、上部構造体は、この変位吸収構造付水平ゴム支承により、水平方向の動きが規制され、コンクリート橋台５１から外れ落下する等の事故のおそれはない。この中央部の構成の上部構造体と下部構造体とは、相対的に水平方向の動きを制限する形で設置されている。この構造であると、ゴム体５４ａ，５４ｂを支承している中央部の橋座５３は、ゴム体５４ａ，５４ｂを支承しているのみで、コンクリート橋台５１にはゴム体５４ａと取り付け部の重量のみが付加しており、上部構造体から死荷重である圧縮力は作用していない。

前述した理由により、コンクリート橋台５１に死荷重程度の圧縮力を加えると、橋座部の耐力（Ｐｂｔ）を設計上大きくとることができる。図５に示した橋桁のように、鉛直力を直接受けている両側の脚部はコンクリートに対し、ゴム体を介して直接鉛直力を付加している構成であり、従来から橋台の種々の制約条件に対し設計上の問題点を解決し構成されている。しかし、中央部は、前述のように、上部構造体の自重は受けておらず、コンクリート橋台に対しては鉛直力としての圧縮力は作用していない。このために前述した理由により、橋座部の耐力（Ｐｂｔ）を大きく取ることはできない。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたもので、下記の目的を達成する。本発明の目的は、橋梁の上部構造体の鉛直力が作用しないコンクリート橋台部位に、常時鉛直力としての圧縮力を作用させる構成にし、橋座部の耐力を大きく取ることできる橋座構造体の施工方法を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１の橋座構造体の施工方法は、
コンクリート橋台（７）に取り付けられ、鉛直方向に橋梁の死荷重である鉛直力が前記コンクリート橋台に作用しない部位の橋座構造体であって、前記コンクリート橋台に埋設固定される支持部材（６，２１）と、この支持部材に固定される上側パネル（２，２０）と、前記上側パネルに対向し前記コンクリート橋台に接触設置される下側パネル（４，２３）と、前記上側パネルと前記下側パネルとの間に挟持され弾性力を有する弾性体（３，２２）となる橋座構造体の施工方法であって、
前記上側パネルと前記下側パネルとに跨って設けられ、前記弾性体を弾性力に抗して圧縮方向に力を作用させて圧縮させるとともに、前記下側パネルを前記コンクリート橋台に設置後は圧縮を解除するように構成される圧縮部材（５）を用いて施工を行うことを特徴とする。

本発明２の橋座構造体の施工方法は、本発明１において、前記弾性体は弾性ゴムであることを特徴とする。
本発明３の橋座構造体の施工方法は、本発明１において、前記支持部材はアンカーであることを特徴とする。

本発明４の橋座構造体の施工方法は、本発明３において、前記上側パネルは、前記アンカーに固定部材を介して固定されていることを特徴とする。

本発明５の橋座構造体の施工方法は、本発明１ないし４の橋座構造体の施工方法において、前記圧縮部材はボルトであることを特徴とする。

本発明の橋座構造体の施工方法は、橋梁の上部構造体の鉛直力が作用しないコンクリート橋台部位に、常時密着状態で鉛直方向に圧縮力を作用させる構成のものを設置できるようにした。このためこのコンクリート橋台には、常に長期間に亘って圧縮力が作用し、コンクリートの耐力を大きくとる設計が可能になった。

図１は、本発明の橋座構造体の実施の形態を示し、コンクリート橋台に設置した構成の断面図である。 図２は、コンクリート橋台に設置する前の仮組構造体の断面図である。 図３は、他の実施の形態の橋座構造体を示し、コンクリート橋台に設置した構成の断面図である。 図４は、図３の構造体の部品展開図である。 図５は、従来構成による橋梁の支持構成を示す正面図である。 図６は、他の実施の形態の橋座構造体を示し、コンクリート橋台に設置した構成の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明の基本構成は、橋梁の上部構造体による鉛直力が作用していない部位の橋座に、鉛直力を発生させて、コンクリート橋台に常時圧縮力を作用させる橋座にしたことにある。具体的には、前述の図５に示すコンクリート橋台上の中央部位の橋座５３を、コンクリートの耐力を維持させる構造になるように開発し創案したものである。

図１の橋座構造体１は、本発明の基本形態をなすもので、アンカー６が設置されているコンクリート橋台７上に、本実施の形態である構造体を設けた橋座部分の断面図である。この構造体の基本部分は、上部の上側パネル２に対し弾性ゴム３を下側パネル４で固定ボルト５により挟持し圧縮変形させた構成である。上側パネル２と下側パネル４は、弾性ゴム３を圧縮させるための圧縮パネルである。２つのパネルで弾性ゴム３を挟持し、弾性力に抗して固定ボルト５により圧縮させたままの構造体であるが、これは図２に示すように設置前の仮の構造体である。以下、「仮組構造体Ｓ」と称す。

コンクリート橋台７にはアンカー６が埋設されていて、コンクリートと一体化されている。図１は、アンカー６がコンクリート橋台７に埋設し固定された状態の構成を表示している。この仮組構造体Ｓは、図１に示すような状態で施工される。仮組構造体Ｓのアンカー６と固定板８は、予め溶接により工場、現場等で固定されている。また、仮組構造体Ｓは、図２に示すように、コンクリート橋台７に設置される前に、工場等で圧縮部材である固定ボルト５により上側パネル２と下側パネル４の間で挟持して弾性ゴム３を圧縮させ固定されている。

この状態の仮組構造体Ｓをコンクリート橋台７上に設置することになるが、このとき下側パネル４はコンクリート橋台７表面に接触し密着して配置する。アンカー６が既に埋設されコンクリートと固化し一体となっているので、上側パネル２をこのアンカー６に穴を通してはめ込み、位置決めした後に固定板８を介して上側パネル２とアンカー６が一体となるように溶接して固定する。又は、予め固定板８とアンカー６が一体に溶接されているものを、コンクリート橋台７に埋め込み固定する施工方法であっても良い。

以上説明した構成は、アンカー６と仮組構造体Ｓを個別に取り付けることで説明したが、アンカー６をコンクリート橋台７に取り付けるときに、仮組構造体Ｓを含めて一体化した状態で取り付けるようにしてもよい。この場合は、固定板８を予めアンカー６に溶接しておき、さらに固定板８を仮組構造体Ｓにも溶接し一体化させておく。この一体化は工場等で予め行っておくことができる。この結果、取り付け前にアンカー６と仮組構造体Ｓとは位置調整の必要がなくコンクリート橋台７に取り付けることができ、能率のよい作業ができる。

他の実施の形態として、図６に示すようにアンカー側にオネジ３１を設け、固定板側にメネジを設けて噛み合わせる構成も可能である。この場合、固定板側は２つの部材のナット体３２とし、いわゆるダブルナット締めによる固定構成となる。この構成であると、アンカー６をコンクリート橋台７に取り付けた後であっても、仮組構造体Ｓの高さ位置調整は可能となる。

又、以上説明した本実施の形態では、弾性体を弾性ゴム３として説明したが、弾性体は皿バネ等のバネ体であってもよい。この場合には、２つのパネル２，４の間にバネ体を設けることになる。例えば図示していないが、弾性力の強い１枚の皿バネであってもよく、複数の皿バネの組み合わせの構造体であってもよい。

又、予め上側パネル２に前述のアンカー６に相当する埋設部材が固定されている場合は、コンクリートに予め設けられた挿入穴に、埋設部材の設けられた仮組構造体Ｓの埋設部材を挿入し、コンクリートで固化させ固定する。このようにすることで、仮組構造体Ｓはコンクリート橋台７に密着状態で取り付けられる。このようにして上側パネル２が固定化され、コンクリート橋台７と位置決めし相対関係を維持して固定されると、次にボルトを緩め仮組構造体Ｓから外す。

この固定ボルト５を外すことにより、弾性ゴム３は開放され、弾性ゴム３の弾性力により、上側パネル２に対し反発し下側パネル４を離す方向に、即ち、下側パネル４をコンクリート橋台７に押し付ける方向に弾性力が作用する。このことにより、コンクリート橋台７には常に弾性ゴム３の弾性力が作用する。このように仮組構造体Ｓを取り付け固定ボルト５を外した後であっても、仮組構造体Ｓの外形上の形状変化はない。

しかし、この時点でコンクリート橋台７の表面には鉛直方向に鉛直力Ｇが作用し、コンクリート橋台７を押圧し圧縮している。図１の構成は、固定ボルト５が取り付けられたままの状態を示しているが、上方に支承体が設けられる等の実施形態においては取り外される。又、アンカー６は上方に突き出た構成になっているが、上方の構造物に係合させ水平方向の移動規制に利用は可能であり、もし不要の場合には上部を切断してもよい。

図３は他の実施の形態を示したものであり、上側パネル２０にアンカーに相当し、コンクリート内に埋設される引っ張りボルト２１を固定した構成の橋座構造体の断面図である。この構成は、前述したものと同様の仮組構造体Ｓをコンクリート橋台７上に設置し、引っ張りボルト２１を予め空けられているコンクリート穴に埋設し、位置が定まったときにコンクリートを流し込み、この引っ張りボルト２１とコンクリートとを一体化させる。引っ張りボルト２１とコンクリートとが固化し一体化された後に固定ボルト５を外す。

この場合も仮組構造体Ｓは、図４の部品展開図に示すように、上側パネル２０に弾性ゴム２２を下側パネル２３で挟持し、固定ボルト５により圧縮固定したものである。本実施の形態では、上側パネル２０と引っ張りボルト２１、及び下側パネル２３とアンカーボルト２４は、工場で溶接により予め一体に固定されている。固定ボルト５を外すことで前述したものと同様に、上側パネル２０に反発し、弾性ゴム２２の弾性力で下側パネル２３を押圧し、コンクリート橋台７に鉛直力Ｇが作用する。アンカーボルト２４は下側パネル２３に挿入され、下側パネル２３の水平方向の移動を規制している。

固定ボルト５が外され下側パネル２３が弾性ゴム２２の弾性力でコンクリート橋台７へ押圧されるとき、引っ張りボルト２１には引っ張り力が働く。これが上側パネル２０を上方へ持ち上げようとする力になり反発力として作用する。前述したように上側パネル２０はこの引っ張りボルト２１を介してコンクリート橋台７と一体になっているので、弾性力は反発を受けて下側パネル２３をコンクリート橋台７へ押し付ける鉛直力Ｇとなる。図３の構成も固定ボルト５の取り付けられた構成となっているが、使用状態においては取り外される。

このような構成により、橋梁の鉛直支持部でない部位に対してもコンクリート橋台の表面に圧縮力を加えることができ、コンクリートが負担する耐力（Ｐｃ）を大きくできる。この実施の形態の構成は、橋梁の上部構造体による鉛直力の生じていない部位の橋座として、変位吸収構造付水平ゴム支承部に適用して説明したが、圧縮力を加える必要がある場合には、コンクリート橋台上のどの部位であっても本構造体の設置は可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの形態に限定されることはなく、本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。例えば、固定ボルト５は、ネジにより上側パネルと下側パネルの固定であったが、ネジではなく、クリップ、万力等による圧縮手段であっても良い。

１…橋座構造体
２、２０…上側パネル
３、２２…弾性ゴム
４、２３…下側パネル
５…固定ボルト
６、２４…アンカー
７…コンクリート橋台
８…固定板
２１…引っ張りボルト
Ｓ…仮組構造体

Claims (5)

1. コンクリート橋台（７）に取り付けられ、鉛直方向に橋梁の死荷重である鉛直力が前記コンクリート橋台に作用しない部位の橋座構造体であって、前記コンクリート橋台に埋設固定される支持部材（６，２１）と、この支持部材に固定される上側パネル（２，２０）と、前記上側パネルに対向し前記コンクリート橋台に接触設置される下側パネル（４，２３）と、前記上側パネルと前記下側パネルとの間に挟持され弾性力を有する弾性体（３，２２）とからなる橋座構造体の施工方法であって、
   前記上側パネルと前記下側パネルとに跨って設けられ、前記弾性体を弾性力に抗して圧縮方向に力を作用させて圧縮させるとともに、前記下側パネルを前記コンクリート橋台に設置後は圧縮を解除するように構成される圧縮部材（５）を用いて施工を行う
   ことを特徴とする橋座構造体の施工方法。
2. 請求項１に記載された橋座構造体の施工方法において、前記弾性体は弾性ゴムである
   ことを特徴とする橋座構造体の施工方法。
3. 請求項１に記載された橋座構造体の施工方法において、前記支持部材はアンカーである
   ことを特徴とする橋座構造体の施工方法。
4. 請求項３に記載された橋座構造体の施工方法において、前記上側パネルは、前記アンカーに固定部材を介して固定されている
   ことを特徴とする橋座構造体の施工方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載された橋座構造体の施工方法において、前記圧縮部材はボルトである
   ことを特徴とする橋座構造体の施工方法。

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