JP5587149B2 - 複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道、道路の複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法に関するものである。

従来、高架橋の建設にあたって、鋼とコンクリートを用いた複合構造物の積極的活用は少なかった。また、都市内では、狭隘な箇所での施工が要求されるケースが増えてきている。

図１３は従来の高架橋の側面図、図１４はその正面図である。

これらの図において、１００は高架橋、１０１はＲＣ柱、１０２はＲＣ柱１０１上に構築されるＲＣ（鉄筋コンクリート）〔又はＰＣ（プレストレストコンクリート）〕梁、１０３は高架橋１００上を走行する車両である。

特許第３８３７３９０号公報

「橋梁と基礎」，株式会社建設図書，２００９年１１月号，第４３巻，第１１号（通巻第５１５号）

従来の高架橋の施工・構築方法では、時間・費用がかかりすぎるという課題があった。特に、狭隘な箇所での施工には、時間・費用がさらに増大する傾向が強い。

本発明は、上記状況に鑑みて、短い期間で施工でき、かつ費用を低減して構築することができる、複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱と、このＣＦＴ柱の柱頭に配筋を施した柱頭接合部と、前記ＣＦＴ柱上に配置され水平方向に移動させて構築可能な、シース管を有するＰＣ・ＲＣの梁および床版と、前記ＣＦＴ柱と前記梁および床版とを接合するＣＦＴ柱接合部とを具備するとともに、前記柱頭接合部に機械式継手を有する配筋を施した複合高架橋の構築構造であって、前記ＣＦＴ柱接合部は、前記柱頭接合部に施された配筋と前記梁および床版のシース管とを、前記梁および床版を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記シース管を貫通させた鉄筋と前記柱頭接合部の配筋とを接合することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の複合高架橋の構築構造において、前記シース管にグラウトを注入することを特徴とする。

〔３〕柱頭接合部に機械的継手を有する配筋を施した、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱を建て込み、このＣＦＴ柱上に、シース管を有するＰＣ・ＲＣの梁および床版を水平方向に移動させて配置し、前記ＣＦＴ柱と前記梁および床版とを接合するとともに、前記柱頭接合部に施された配筋と前記梁および床版のシース管とを、前記梁および床版を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記シース管を貫通させた鉄筋と前記柱頭接合部の配筋とを前記機械式継手で接合することを特徴とする複合高架橋の施工方法であって、前記シース管にグラウトを注入することを特徴とする。

〔４〕上記〔３〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記ＣＦＴ柱の建て込みおよび前記梁および床版の配置は、高架橋施工予定位置近傍に配置された作業機械により行うことを特徴とする。

〔５〕上記〔４〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記作業機械を移動させ、前記ＣＦＴ柱の建て込みと前記梁および床版の配置を順次行うことを特徴とする。

本発明によれば、狭隘な箇所での施工でも、期間を短縮し、かつ費用を低減して構築することができる複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法を提供することができる。すなわち、剛性の高いＣＦＴ柱の活用により、柱・基礎の数を減少させることができるので、コストの低減を図ることができる。また、ＰＣ梁とＣＦＴ柱との接合構造により、狭隘な箇所での施工も可能であり、施工期間を短縮しコストを縮減することができる。

特に、本発明のＣＦＴ柱を用いた複合高架橋の施工方法では、コンクリートの固化を待たずにＣＦＴ柱に荷重をかけることができるので、柱建て込みからの作業時間を短縮することができ、急速施工が可能になる利点がある。

本発明の複合高架橋の施工の第１工程を示す模式図である。 本発明の複合高架橋の施工の第２工程を示す模式図である。 本発明の複合高架橋の施工の第３工程を示す模式図である。 本発明の複合高架橋の施工の第４工程を示す模式図である。 本発明の複合高架橋の施工の第５工程を示す模式図である。 本発明の複合高架橋の施工の第６工程を示す模式図である。 本発明の実施例を示す複合高架橋の側面図である。 本発明の実施例を示す複合高架橋の正面図である。 本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱の先端部の斜視図である。 本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工方法を示す図である。 本発明の実施例を示す複合高架橋の施工時の平面図（その１）である。 本発明の実施例を示す複合高架橋の施工時の平面図（その２）である。 従来の高架橋を示す側面図である。 従来の高架橋を示す正面図である。

本発明の複合高架橋の構築構造は、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱と、このＣＦＴ柱の柱頭に配筋を施した柱頭接合部と、前記ＣＦＴ柱上に配置され水平方向に移動させて構築可能な、シース管を有するＰＣ・ＲＣの梁および床版と、前記ＣＦＴ柱と前記梁および床版とを接合するＣＦＴ柱接合部とを具備するとともに、前記柱頭接合部に機械式継手を有する配筋を施した複合高架橋の構築構造であって、前記ＣＦＴ柱接合部は、前記柱頭接合部に施された配筋と前記梁および床版のシース管とを、前記梁および床版を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記シース管を貫通させた鉄筋と前記柱頭接合部の配筋とを接合することを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１〜図６は本発明の複合高架橋の施工の各工程を示す模式図であり、図１（ａ）〜図６（ａ）は正面図、図１（ｂ）〜図６（ｂ）は側面図である。

図１〜図６において、１は作業規制区域、２は車両、３は高架橋施工予定位置に設置されるＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｔｕｂｕｌａｒ）柱、４はＣＦＴ柱３上に構築されるＰＣ・ＲＣの梁および床版である。

そこで、高架橋の施工は以下のような手順により行われる。

（１）まず、図１に示すように、車両２の走行領域を含む作業規制区域１を避けるようにして作業領域を設定する。

（２）図２に示すように、作業機械（図示なし）により高架橋施工予定位置にＣＦＴ柱３の建て込みを一部行う。

（３）図３に示すように、ＣＦＴ柱３上にＰＣ・ＲＣの梁および床版４を作業機械（図示なし）により構築する。

（４）次いで、図４に示すように、上記（２）でＣＦＴ柱３の建て込みを行っていない位置まで作業機械（図示なし）を移動させて、ＣＦＴ柱の建て込みを行う。

（５）図５に示すように、上記（４）で建て込んだＣＦＴ柱３上に作業機械（図示なし）によりＰＣ・ＲＣの梁および床版４を構築する。

（６）図６に示すように、車両２の線路を構築した高架橋上に切り替える。

図７は本発明の実施例を示す複合高架橋の側面図、図８はその複合高架橋の正面図、図９は本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱の先端部の斜視図である。

これらの図において、１１は高架橋、１２はＣＦＴ柱であり、このＣＦＴ柱１２は、図９に示すように、コンクリート１２Ａを充填した鋼管１２Ｂからなり、高い剛性を持ち、急速施工が可能である。１３はＣＦＴ柱１２上に構築されるＰＣ梁（床版）、１４は高架橋１１上を走行する車両、１５はＣＦＴ柱接合部である。

本発明に用いるＣＦＴ柱１２は、上記したように、コンクリート１２Ａを充填した鋼管１２Ｂからなり、高い剛性を有しており、かつ従来のＲＣ柱に比べて強度が高く、したがって、設置する本数を減少させることができる。例えば、従来のＲＣ柱を６本で構成していたところを、ＣＦＴ柱４本に代えることができる。

このように、ＣＦＴ柱を活用することにより、柱・基礎の数を減少させることができ、コストの低減を図ることができる。

また、本発明のＣＦＴ柱を用いた複合高架橋の施工方法では、急速施工が可能である。すなわち、従来のＲＣ柱を用いた高架橋の施工方法では、ＲＣ柱を打設後コンクリートが固化するまでに１週間程度を要し、その間はＲＣ柱に荷重をかけることができないため、コンクリートが固化するまで作業を中断さぜるを得なかった。一方、本発明のＣＦＴ柱を用いた複合高架橋の施工方法では、鋼管を使用し、その鋼管は溶接やボルトを使用して接合することができるため、コンクリートの固化を待たずにＣＦＴ柱に荷重をかけることができ、作業を中断する必要がない。そのため、柱建て込みからの大幅な作業時間の短縮が可能になる。

次に、上記図１〜６で説明した複合高架橋の施工工程における、ＣＦＴ柱とその上に構築されるＰＣ・ＲＣの梁および床版との接続について説明する。

図１０は本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工方法（柱頭部の固定方法がＲＣ接合〔モルタル充填継手〕方式）の説明図である。

（１）まず、図１０（ａ）に示すように、ＣＦＴ柱２１の建て込みを行う。つまり、鋼管内にコンクリートを打設し、その柱頭接合部（上端部）に、機械式継手（図示なし）を有する配筋２２を施す。

（２）次に、図１０（ｂ）に示すように、ＣＦＴ柱２１上にシース管２３付きのグラウト孔２４を有するＰＣ梁（床版）２５を載せる。

（３）図１０（ｃ）に示すように、ＰＣ梁２５のシース管２３とＣＦＴ柱２１の上端部の配筋２２とが対応するように、ＰＣ梁２５を水平に移動させ位置決めする。

（４）図１０（ｄ）に示すように、鉄筋（柱頭接合鉄筋）２６をグラウト孔２４から挿入し、シース管２３を貫通させてＣＦＴ柱２１の柱頭接合部の配筋２２と機械式継手で接続する。

（５）図１０（ｅ）に示すように、シース管２３にグラウト２７を注入し、次いで、鉄筋２６の上部に位置するＰＣ梁２５のグラウト孔２４にグラウト（またはモルタル）２８を充填する。

このようなＰＣ梁とＣＦＴ柱との接合構造とすることにより、ＣＦＴ柱２１とＰＣ梁２５を強固に接合し、堅牢な複合高架橋を構築することができる。

図１１，１２は本発明の実施例を示す複合高架橋の施工時の平面図である。

図３に示すような先に構築したＰＣ梁（床版）４に対して図５に示すような後から構築するＰＣ梁（床版）４を接続する際には、図１１に示すように、先に構築したＰＣ梁３１，３２に対して後から構築するＰＣ梁２５を矢印Ａの方向に移動させながら、また、同時にＰＣ梁３１，３２を矢印Ｂ，Ｃの方向に回転させながら、スリーブ継手３３，３４を挿入するようにしている。そして、所定の位置にＰＣ梁２５，３１，３２を設置した後、図１０（ｄ），（ｅ）に示すように、ＣＦＴ柱２１にＰＣ梁２５を固定するため、鉄筋２６を挿入しシース管２３にグラウト２７を注入し、グラウト孔２４にグラウト（又はモルタル）２８を充填することで、図１２に示すようにＣＦＴ柱接合部を堅牢に構築することができる。

このように構成することにより、ＣＦＴ柱２１上にＰＣ梁２５を強固に接合するとともに、先に構築したＰＣ梁３１，３２と後から構築するＰＣ梁２５とを固定することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法は、狭隘な箇所でも短い期間で施工することができ、かつ費用を低減することができる複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法として利用可能である。

１ 作業規制区域
２，１４ 車両
３，１２，２１ ＣＦＴ柱
４ ＰＣ・ＲＣの梁及び床版
１１ 高架橋
１２Ａ コンクリート
１２Ｂ 鋼管
１３，２５，３１，３２ ＰＣ梁（床版）
１５ ＣＦＴ柱接合部
２２ 配筋
２３ シース管
２４ グラウト孔
２６ 鉄筋（柱頭接合鉄筋）
２７ シース管内に充填されるグラウト
２８ グラウト孔に充填されるグラウト（モルタル）
３３，３４ スリーブ継手
Ａ，Ｂ，Ｃ ＰＣ梁の移動方向

Claims (5)

1. コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱と、該ＣＦＴ柱の柱頭に配筋を施した柱頭接合部と、前記ＣＦＴ柱上に配置され水平方向に移動させて構築可能な、シース管を有するＰＣ・ＲＣの梁および床版と、前記ＣＦＴ柱と前記梁および床版とを接合するＣＦＴ柱接合部とを具備するとともに、前記柱頭接合部に機械式継手を有する配筋を施した複合高架橋の構築構造であって、前記ＣＦＴ柱接合部は、前記柱頭接合部に施された配筋と前記梁および床版のシース管とを、前記梁および床版を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記シース管を貫通させた鉄筋と前記柱頭接合部の配筋とを接合することを特徴とする複合高架橋の構築構造。
2. 請求項１記載の複合高架橋の構築構造において、前記シース管にグラウトを注入することを特徴とする複合高架橋の構築構造。
3. 柱頭接合部に機械的継手を有する配筋を施した、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱を建て込み、該ＣＦＴ柱上に、シース管を有するＰＣ・ＲＣの梁および床版を水平方向に移動させて配置し、前記ＣＦＴ柱と前記梁および床版とを接合するとともに、前記柱頭接合部に施された配筋と前記梁および床版のシース管とを、前記梁および床版を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記シース管を貫通させた鉄筋と前記柱頭接合部の配筋とを前記機械式継手で接合することを特徴とする複合高架橋の施工方法であって、前記シース管にグラウトを注入することを特徴とする複合高架橋の施工方法。
4. 請求項３記載の複合高架橋の施工方法において、前記ＣＦＴ柱の建て込みおよび前記梁および床版の配置は、高架橋施工予定位置近傍に配置された作業機械により行うことを特徴とする複合高架橋の施工方法。
5. 請求項４記載の複合高架橋の施工方法において、前記作業機械を移動させ、前記ＣＦＴ柱の建て込みと前記梁および床版の配置を順次行うことを特徴とする複合高架橋の施工方法。