JP5738111B2 - 橋桁 - Google Patents

Description

本発明は、道路橋、鉄道橋などの橋桁に係り、特に、鉄筋コンクリートからなる上床版および下床版と、上床版および下床版を連結して箱状断面形状を形成する一対のウェブとを備えた橋桁に関する。

上記構成を有する橋桁として、ウェブを鋼管からなる斜材で構成したコンクリート・鋼複合トラス橋（特許文献１参照）や、ウェブを高さ方向の中位よりその上辺及び下辺に向けてその橋軸方向長さが徐々に増大する鋼板またはコンクリート板からなる板状部材で構成したもの（特許文献２参照）、ウェブを波形鋼板で構成したもの（特許文献３参照）などが知られている。

これら橋桁では、図７に示すように上床版１１１および下床版１１２に橋桁断面の内側に突出する増厚部、すなわち上床版１１１には下方へ突出する増厚部１１１ｂを、下床版１１２には上方へ突出する増厚部１１２ｂを形成することで、上床版１１１および下床版１１２とウェブ１１３との接合強度を高めている。

ところで、最近では、このような箱状断面形状を有する橋桁１０１において、せん断力の低減を目的として図８に示すように、橋桁１０１の内部空間１０１ｉにケーブル１２１〜１２４を斜めに設け、ケーブル１２１〜１２４の下端を下床版１２に定着させて張力を付与することにより下床版１１２を支持するようにしたものも出現している。

特許第４１５４０９９号公報 特許第４００５７７４号公報 特許第４０７３７４６号公報

ここで、特許文献１〜３に示した橋桁では、上記ケーブル１２１〜１２４を橋桁の内部空間に設ける場合、図８、図９に示すように、下床版１１２の上面における増厚部１１２ｂの内側に、ケーブル１２１〜１２４の架設方向を下床版１１２と平行に変更するための偏向部１１２ｃと、下床版１１２と平行に延在するケーブル１２１〜１２４の端部を定着するためのケーブル定着部１１２ｄとを設けている。ところが、偏向部１１２ｃには、下床版１１２から引き離す向きの力がケーブル１２１〜１２４の架設角度に応じて加わるため、ケーブルの傾斜角度を大きくすることは困難である。また、１本のケーブルを固定するのに要する下床版部分の長さが長くなるため、ケーブルの架設本数を増やすことも困難である。そのため、せん断力を効果的にケーブル１２１〜１２４に負担させることができず、大きなせん断力が加わる橋桁１０１の支点部近傍では、橋桁１０１の高さ寸法を大きくする必要があった。

本発明はこのような背景に鑑みなされたものであり、ケーブルの傾斜角度を大きくすることで、支点部近傍における橋桁断面の大型化を抑制することができる橋桁を提供することをその主たる目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、鉄筋コンクリートからなる上床版（１１）および下床版（１２）と、当該上床版および下床版を連結する一対のウェブ（１３）とを備えて箱状断面形状を呈し、橋軸方向両端部近傍に橋脚または橋台により支持される支点部（１ａ）を有するとともに、当該支点部からその内部空間（１ｉ）に斜めに張設されたケーブル（２１〜２４）により前記下床版が支持される橋桁（１）であって、前記下床版は、床版部（１２ａ）と、当該床版部の両側部に沿って下方へ延出する一対の増厚部（１２ｂ）と、当該増厚部の内側に設けられたケーブル定着部（１２ｄ）とを備え、前記ケーブルは、前記床版部を貫通してその下端が前記ケーブル定着部によって定着されるように構成する。

この発明によれば、ケーブルを下床版の床版部を貫通させてケーブル定着部で定着するようにすることで、ケーブルの架設方向を変更する偏向部を設けることなく直接的にケーブルを固定できる。そのため、傾斜角度を大きくしてケーブルの負担可能なせん断力を大きくできるとともに、ケーブルの固定に要する床版部の長さを短くでき、せん断力を効果的にケーブルに負担させることができる。そのため、支点部近傍における橋桁断面の大型化を抑制することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記ケーブルは、前記ケーブル定着部によって定着された状態で下側部分が直線状を呈する構成とすることができる。このような構成とすることにより、ケーブルへの引張応力の導入を直接的且つ効率的に行える。また、下床版の構造が簡単になるため製造（施工）が容易になる。

また、本発明の一側面によれば、前記床版部には、前記ケーブル定着部を点検するための貫通孔（１５）が形成される構成とすることができる。このような構成とすることにより、貫通孔にＣＣＤカメラなどの点検具を挿入して定着部を点検することが可能になり、下床版の下面側に位置する定着部の点検作業を容易にすることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記ウェブは、複数のウェブ部材（１４）を前記床版部の上面（１２ｕ）にて互いに所定の間隔をおくように橋軸方向に配列したものであり、前記床版部の上面には、前記板状部材へ向けて排水勾配が設けられる構成とすることができる。このような構成とすることにより、ウェブの軽量化を図ることができる。また、板状部材間に間隙があることによって橋桁の内部空間に雨水などが侵入するようになるが、床版部の上面に排水勾配が設けられたことによって内部に侵入した水を外部へ排水することが可能である。

また、本発明の一側面によれば、前記ウェブ部材は、高さ方向の中位よりその上辺及び下辺に向けてその橋軸方向長さが徐々に増大するように形成された板状部材（１４）である構成とすることができる。板状部材としては、特許文献２に開示されるように、鋼板からなるものや、鋼板とコンクリートとの組み合わせからなるもの、プレストレスが導入されたコンクリート板からなるものなどが挙げられる。このような構成とすることにより、圧縮力および引張力に効果的に抵抗できるウェブ部材を実現することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記複数のウェブ部材の高さ寸法が同一である構成とすることができる。このような構成とすることにより、ウェブ部材の製造および取り扱いを容易にすることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記床版部の厚さが前記支点部近傍において橋軸方向の中央部よりも大きい構成とすることができる。このような構成とすることにより、ウェブ部材の厚さ（平面視で橋軸直角方向の寸法）を一定にした場合であっても橋桁支点部付近のせん断耐力を大きくすることで、橋桁中央部のウェブ部材の断面寸法が必要以上に大きくなることを防止し、これによる橋桁の重量化も防止することができる。

このように本発明によれば、ケーブルの傾斜角度を大きくすることや、ケーブルの架設本数を増やすことを可能とし、支点部近傍における橋桁断面の大型化を抑制できる橋桁を提供することができる。

本発明に係る橋桁の側面図 図１中のII−II線に沿って示す横断面図 図２中のIII−III線に沿って示す要部縦断面図 図３中のIV−IV線に沿って示す横断面図 図３中のＶ−Ｖ線に沿って示す横断面図 図３中のVI−VI線に沿って示す横断面図 従来技術に係る橋桁の横断面図 図７に示す橋桁のVIII−VIII線に沿って示す縦断面図 図８中のIX−IX線に沿って示す横断面図

以下、本発明に係る橋桁１の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、橋桁１は、道路橋や鉄道橋として利用できるものであり、複数の橋脚２または図示しない橋台間に架け渡されて連続する連続桁となっている。なお、図１には、橋脚２中心間（スパン）の中央Ｃから隣の橋脚２中心間の中央Ｃまで、すなわち連続する２スパンの中央部のみを一部省略して示している。ここでは、橋桁１は、張出し架設工法で架設され、橋脚２により支承３を介して支持される柱頭部施工部１ａ（支点部）と、柱頭部施工部１ａから橋軸両方向へ延出する張出し施工部１ｂと、隣接する橋脚２間の張出し施工部１ｂを連結する連結部１ｃとから構成される。

図２に併せて示すように、橋桁１は、鉄筋コンクリートからなり、略水平に配置されて路盤を構成する上床版１１と、その下方に略平行に配置される下床版１２と、上床版１１と下床版１２とを連結する一対のウェブ１３とを備えており、内部空間１ｉを有する箱状断面形状を呈している。ここでは、上床版１１の幅寸法が下床版１２の幅寸法よりも大きくなっており、一対のウェブ１３が下床版１２の側縁から上方へ向けて開くように若干の傾斜角度をもって上床版１１に至り、上床版１１にはウェブ１３との接合部からさらに側方へ張り出す張出部１１ａが形成されている。

上床版１１はここでは現場打ちコンクリートにより構築されており、上床版１１のウェブ１３との各接合部には、下方へ突出して橋軸方向に延在する増厚部１１ｂが形成されている。下床版１２もここでは現場打ちコンクリートにより構築されている。下床版１２は、略水平に配置された平板状の床版部１２ａと、床版部１２ａの両側縁に沿って下方へ突出する一対の増厚部１２ｂとを有している。すなわち増厚部１２ｂは床版部１２ａのウェブ１３との各接合部において橋軸方向に沿って下方へ突出する態様で設けられている。また、下床版１２は、一対の増厚部１２ｂを連結する横梁１２ｃを橋軸方向の適所に有している。なお、図３、４、６中には横梁１２ｃと床版部１２ａなどとを異なるハッチングで示しているが、横梁１２ｃは、同時に打設されたコンクリートによって床版部１２ａの下面および増厚部１２ｂの側面に一体形成される。

各ウェブ１３は、橋軸方向に一列に配置されたプレキャストコンクリートからなる複数の板状部材１４により構成されている。板状部材１４は、高さ方向の中位よりその上辺及び下辺に向けてその橋軸方向長さが徐々に増大するバタフライ（蝶）形状を呈しており、全ての板状部材１４が同一形状且つ同一寸法とされている。板状部材１４は、特許第４，００５，７７４号に開示される通り公知であるため、その詳細な説明は省略するが、引張荷重が加わる部位に適宜斜め方向にプレストレスが導入されており、Ｘ字状に交差するように加わる圧縮力および引張力に対する大きな耐力を有する構成となっている。そして、全ての板状部材１４が同一形状且つ同一寸法とされていることで、板状部材１４の製造および取り扱いが容易になっている。

これら板状部材１４は、下床版１２における接合面（上面１２ｕ）において互いに所定の間隔をおくように所定の中心間隔に配置され、下端が下床版１２に突入し、上端が上床版１１に突入した状態で下床版１２および上床版１１のコンクリートと一体接合される。なお、図示は省略するが、板状部材１４の上端部および下端部にはプレキャスト製造時に鉄筋或いはスタッドジベルが多数突出形成され、これらがコンクリート中に埋設されることによって板状部材１４と下床版１２および上床版１１との接合強度が向上している。

また、下床版１２の上面１２ｕには、図中に矢印で示すように、ここでは下床版１２の橋軸直角方向の中央から両側方へ向けて下りとなる１％程度の排水勾配が設けられている。したがって、板状部材１４の間から内部空間１ｉに雨水などが進入しても、進入した水が排水勾配によって下床版１２の側縁へ流れて板状部材１４間の隙間から外部へ排水される。

図３、図４に示すように、橋桁１の内部空間１ｉには、柱頭部施工部１ａを最高部として連結部１ｃ（橋脚２間の中央Ｃ）へ向けて斜め下方へ延在し、下床版１２の床版部１２ａを貫通して横梁１２ｃに至る複数のケーブル２１〜２４が張設されている。これらケーブル２１〜２４は、下端が橋軸方向について異なる位置となるように、ここでは４本ずつ断面における左右にそれぞれ対称に配置され、両端（図３には一端側のみを示す）がそれぞれ横梁１２ｃの橋軸直角方向の端部近傍に定着されている。つまり、横梁１２ｃの両端部がケーブル２１〜２４に対するケーブル定着部１２ｄとなっている。

これらケーブル２１〜２４は、ケーブル定着部１２ｄによって定着された状態において、柱頭部施工部１ａの端面から延出する下側の部分、つまり内部空間１ｉ内に延在する部分、下床版１２の床版部１２ａおよび横梁１２ｃの内部に延在する部分が直線状となっており、この状態で下端がケーブル定着部１２ｄに定着されている。そして、床版部１２ａにおける各ケーブル定着部１２ｄよりも連結部１ｃ寄りの位置には、ケーブル定着部１２ｄによるケーブル２１〜２４の定着状態を点検するための点検孔１５（図２，３参照）が床版部１２ａを貫通するように形成されており、内部空間１ｉにいる点検員がＣＣＤカメラなどを点検孔１５に挿入して点検できるようになっている。

図５、図６に併せて示すように、下端が連結部１ｃ寄りに定着する３本のケーブル２１〜２３は、ケーブル定着部１２ｄの直上の橋軸直角方向について同一位置に張設されており、柱頭部施工部１ａにおいても上下方向に互いにオフセットしている。一方、下端が最も柱頭部施工部１ａ寄りに定着するケーブル２４は、橋軸直角方向について、下端は他のケーブル２１〜２３と同一位置で定着されているが、上部は他のケーブル２１〜２３よりも外（側方）寄りに配置されている、つまり断面視で鉛直方向に対して若干傾斜するように張設されている。そのため、このケーブル２４は、上部が側面視で他のケーブル２１〜２３と交差可能であり、柱頭部施工部１ａにおいて可能な限り高い位置を通過することで大きな傾斜角度で張設可能となっている。

これらケーブル２１〜２４は、張出し架設工法によって張出し施工部１ｂが延伸され、所定のコンクリート強度が発現すると、柱頭部施工部１ａに形成された図示しない鋼線挿通孔に通してジャッキなどで緊張した状態で両端をケーブル定着部１２ｄに定着させることで、下床版１２などの進捗に合わせて順次張設される。このように、斜めに設置されたケーブル２１〜２４に引張のプレストレスが導入されることで、橋桁１のせん断力および曲げ力に対する耐力が向上する。

特に、下端が橋桁１の最も柱頭部施工部１ａ寄りに定着されたケーブル２４の傾斜角度が大きくなっているため、大きなせん断力が加わる橋桁１の柱頭部施工部１ａ近傍のせん断耐力が大幅に向上している。また、ケーブル２１〜２４の下端が床版部１２ａにおける橋軸方向の短い範囲に設けられたケーブル定着部１２ｄにより定着可能なため、より多くのケーブル２１〜２４が設置可能になっており、これによっても橋桁１のせん断耐力が向上している。さらに、ケーブル２１〜２４が、ケーブル定着部１２ｄによって定着された状態で下側部分が直線状を呈する構成となっていることにより、ケーブル２１〜２４への引張応力の導入を直接的且つ効率的に行うことができるうえ、下床版１２の構造が簡単になり、型枠組立などの施工も容易になっている。なお、下床版１２の構築においては、増厚部１２ｂや横梁１２ｃが下方に突出する態様となっているために、従来の上方へ突出する態様で必要となる浮き型枠が必要なく、これによっても施工が容易になっている。

同一寸法に形成された板状部材１４は、上床版１１および下床版１２に対してそれぞれ同一の埋め込み長さをもって埋設されており、橋桁１の内部空間１ｉの高さが一定とされている。一方、下床版１２は、張出し施工部１ｂのうち柱頭部施工部１ａに近い部位において床版部１２ａの厚さが他の部分、具体的には橋軸方向のスパンの中央Ｃに位置する連結部１ｃに比べて大きくなっている。橋桁１のせん断力は柱頭部施工部１ａに近いほど大きくなるが、複数のケーブル２１〜２４とこの構成とにより、橋桁１の柱頭部施工部１ａ近傍におけるせん断耐力が大きくなっている。このように、橋桁１の柱頭部施工部１ａ近傍において床版部１２ａの厚さが大きくされることにより、同一形状且つ同一寸法に形成された板状部材１４の薄肉化が可能となり、橋桁１の軽量化が実現している。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、橋桁１が複数の橋脚２間に連続する連続桁であるが、隣接する橋脚２間でそれぞれ独立した橋桁であってもよい。また、上記実施形態の橋桁１は、橋脚２に支承３を介して支持されているが、橋脚２と一体に形成されてラーメン構造を呈する形態であってもよい。さらに、上記実施形態では、プレキャスト成形された複数の板状部材１４がウェブ１３を構成しているが、現場打ちコンクリートでウェブ１３を一対の壁状あるいは複数の板状に構築したり、特許文献１に開示されるような複合トラス橋に用いられる鋼管などからなる複数の斜材でウェブ１３を構成したり、或いは特許文献３に開示されるような波形鋼板でウェブ１３を構成したりしてもよい。また、上記実施形態に示した本発明に係る橋桁１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ 橋桁
１ａ 柱頭部施工部（支点部）
１ｉ 内部空間
２ 橋脚
１１ 上床版
１２ 下床版
１２ａ 床版部
１２ｂ 増厚部
１２ｃ 横梁
１２ｄ ケーブル定着部
１２ｕ 上面
１３ ウェブ
１４ 板状部材（ウェブ部材）
１５ 点検孔（貫通孔）
２１、２２、２３、２４ ケーブル

Claims (7)

1. 鉄筋コンクリートからなる上床版および下床版と、それぞれ複数の板状部材により構成され、前記上床版および前記下床版の両側部を連結する一対のウェブとを備えて箱状断面形状を呈し、橋軸方向両端部近傍に橋脚または橋台により支持される支点部を有するとともに、当該支点部からその内部空間に斜めに張設されたケーブルにより前記下床版が支持される橋桁であって、
   前記上床版は、下方へ突出して橋軸方向に延在し、前記ウェブとの接合部をなす一対の上側増厚部を備え、
   前記下床版は、床版部と、当該床版部の両側部において下方へ突出して橋軸方向に延在し、前記ウェブとの接合部をなす一対の下側増厚部と、当該一対の下側増厚部の内側に両下側増厚部を連結するように設けられ、両端部がケーブル定着部をなす横梁とを備え、
   前記ケーブルは、前記床版部を貫通してその下端が前記ケーブル定着部によって定着されたことを特徴とする橋桁。
2. 前記ケーブルは、前記ケーブル定着部によって定着された状態で下側部分が直線状を呈することを特徴とする、請求項１に記載の橋桁。
3. 前記床版部には、前記ケーブル定着部を点検するための貫通孔が形成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の橋桁。
4. 前記ウェブは、前記複数の板状部材を前記床版部の上面にて互いに所定の間隔をおくように橋軸方向に配列したものであり、
   前記床版部の上面には、前記板状部材へ向けて排水勾配が設けられたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の橋桁。
5. 前記板状部材は、高さ方向の中位よりその上辺及び下辺に向けてその橋軸方向長さが徐々に増大するように形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の橋桁。
6. 前記複数の板状部材の高さ寸法が同一であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の橋桁。
7. 前記床版部の厚さが前記支点部において橋軸方向の中央部よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の橋桁。

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