JP5961000B2 - 高架橋柱交換方法、及び交換用高架橋柱 - Google Patents

高架橋柱交換方法、及び交換用高架橋柱 Download PDF

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本発明は、鉄筋コンクリート構造高架橋(RC高架橋)の既設柱に代えて新規の高架橋柱を設置する高架橋柱交換方法等に関する。
既設のRC高架橋は、適宜補修や補強が行われる。例えば、補強に関しては、橋脚の三面を補強鋼材で覆い、柱を挟んで対向する部分を橋柱ごと貫通する鋼棒で連結・固定し、鋼板と柱との間に充填材を充填して鋼板と柱を一体化する方法が知られるところである(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−196288号公報
近年、RC高架橋下の空間の有効利用が盛んに行われるようになった。例えば、駐輪場や駐車場、店舗などを高架橋下に設けるなどして、駅施設や近隣商業域の機能性・利便性の向上や活性化に利用されている。
高架橋下の空間利用にあたっては、隣接する既設の一対の柱(径間の両端の柱)を新規の1本の柱に代える「柱交換」をすることで、高架橋下の空間を利用し易いように広げる工事が行われる。現在行われている柱交換の工法の一例では、1)既設の柱の代わりに荷重を受ける仮設部材を設置し、2)既設柱を撤去し、3)受け替え柱を新設し、4)仮設部材を撤去する。こうした従来の工法では、既設柱に代わって荷重を受ける仮設部材の設置やその撤去も大がかりで工費も工期もかさみ易い。また、新設された受け替え柱は、既設構造(例えば、RC高架橋の梁・桁など)からの鉛直方向の荷重を受けるようには構成されているが、モーメントやねじれは伝えられない構成であった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、より工費が低く、また施工が簡単で、且つ強度的観点からもより有利な高架橋の柱交換を実現することを目的とする。
以上の課題を解決するための第1の形態は、鉄筋コンクリート構造高架橋の既設柱に代えて新規の高架橋柱を設置する高架橋柱交換方法であって、断面U形状の補強部材と当該補強部材の底部に結合された柱とを備えた交換用高架橋柱の前記補強部材を、前記既存柱の径間の梁又は桁(補強対象梁)に宛がい、当該交換用高架橋柱を設置する施工ステップと、前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定する固定ステップと、前記既存柱を撤去する撤去ステップと、を含む高架橋柱交換方法である。
第1の形態によれば、交換用高架橋柱を、補強対象とする既存柱の径間の梁又は桁に宛がい、その補強対象に一体的に固定させることができる。よって、例えば2本の既設柱一対を撤去して新設する1本の柱に交換することにより、高架橋下の空間を再構成して空間の有効利用を促進できる。しかも、従来のように撤去する既設柱の代わりとなる仮設部材は設ける必要がないので、工費を縮減し、工期を短縮できる。また、交換用高架橋柱は補強部材と柱とが結合されてなり、その補強部材と補強対象梁とが一体的に固定される。このため、既設部分と新設部分とを合成構造とし、既設RC高架橋の剛性を有効に利用することができる。このことは、従来のように受け替え柱が既設構造と非合成である場合に比べて、交換用高架橋柱を構成する部材が少なくて済むことを意味し、より一層コストを低減できる。
尚、ここで言う「断面U形状」とは、補強対象梁の突出面に沿って覆う形状を示す意味であり、アルファベット文字「U」そのものの形状に限定されるものではなく、補強対象梁の断面形状に応じた自由度を含む。例えば、「U」の左右に相当する部位の長さが同長であるとは限らず異なる長さでも良い。また当該部位も直線に限らず弧状であるとしても良い。その場合、断面C字状とも言える。また、「U」の左右に相当する部位と底辺部位との接続部分を直角に形成し、例えば片仮名の「コ」の開口部を上向きにした形状であっても良いのは勿論である。
交換用高架橋柱の補強部材と補強対象梁との固定に関してより詳しくは、前記固定ステップが、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁に貫通ボルトを貫通させる貫通ステップと、前記補強部材の両側部外側からナットで緊結する緊結ステップとを含む、形態とすることができる(第2の形態)。
また、前記固定ステップが、前記補強対象梁の左右側部それぞれにアンカーボルトを埋設する埋設ステップと、前記補強部材を前記アンカーボルトに緊結する緊結ステップとを含む、形態とすることができる(第3の形態)。
また、前記固定ステップが、前記補強対象部材と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、形態とすることができる(第4の形態)。
更には、前記施工ステップの前工程として、前記補強部材の両側部の内面に、当該補強部材と前記補強対象梁との間隔に適合するシアコネクターを配置する配置ステップを更に含み、前記固定ステップが、前記補強対象部材と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、形態とすることもできる(第5の形態)。
第6の形態は、鉄筋コンクリート構造高架橋の撤去予定とされる既存柱の径間の梁又は桁(以下「補強対象梁」という。)に宛がう断面U形状の補強部材と、前記既存柱に代わって新設される前記補強部材と結合された柱部と、前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定するための固定手段とを備えた交換用高架橋柱である。第6の形態によれば、第1の形態と同様の効果が得られる。
そして、交換用高架橋柱の補強部材と補強対象梁との固定に関してより詳しくは、第7の形態として、前記固定手段は、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁を貫通する貫通ボルトと、前記補強部材の一側部を貫通して前記補強対象梁に埋め込まれるアンカーボルトとのうちの少なくとも何れか一方と、定着具とを有する形態とすることができる。定着具は、貫通ボルトやアンカーボルトを対象に定着させるための用具であり、例えばナットも含まれる。
また、第8の形態として、前記固定手段が、前記補強部材の両側部の内面に設けられたシアコネクターを有してなり、前記補強部材と前記補強対象梁との間の隙間に結合材が充填される形態とすることができる。
本発明を適用した高架橋柱交換方法を説明するための概念図。 第1実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸直交方向から見た外観図。 第1実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面(図2のA−A断面)から見た部分断面図。 第2実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。 第3実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。 第4実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。 第5実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。 第6実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。 第7実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明を適用した高架橋柱交換方法を説明するための概念図である。
図1(1)に示すように、柱交換対象の鉄道用RC高架橋2は、複数の柱4を縦梁6と横梁8で連結してスラブ10を支えている。スラブ10の上面には、鉄道用の軌道12や防音フェンス14、図示されない信号等の各種設備が適宜設置される。
本実施形態では従来のように撤去する既設柱4の一時的な代替柱となる仮設部材を仮設せずに、図1(2)に示すように、撤去対象とする既設の柱4の径間に、交換用高架橋柱20を設置する(施工ステップ)。
図2及び図3は、本実施形態における交換用高架橋柱20の構成例を示す図であって、前者は橋軸直交方向から見た外観図、後者は橋軸方向断面(図2のA−A断面)から見た部分断面図にあたる。
本実施形態の交換用高架橋柱20は、鉄道用RC高架橋2の補強対象となる部分(本実施形態では縦梁6)を包む補強部材22と、同部材の底部に結合された新設柱24と、同柱を支持する基礎26と、補強部材22を補強対象となる縦梁6に一体的に固定させるための貫通ボルト28及びナット30とを備える。
補強部材22は、撤去対象となる柱4の径間に渡る縦梁6を補強する断面U形状の部材であって、補強対象の縦梁6の外側を覆うように宛がわれる。補強部材22は、例えば鋼板で作られる。具体的には、両側部と底部とを別々に用意しておいて、現場で鋼板を溶接して組み立てる。或いは、予め組み立てしておいて現場にて対象とする縦梁6の下からはめ込むとしても良い。尚、補強部材22の外周部には、適宜強度確保のためのリブ23を備えることができる。よって、補強部材22の形状は、リブ23を含まずに見た場合、概ね上向きに開口した「U形状」と言い表すことができる。
尚、ここで言う「U形状」とは、補強対象の縦梁6の突出面に沿って覆う形状を示す意味であり、アルファベット文字「U」そのものの形状に限定されるものではなく、補強対象の縦梁6の断面形状に応じた自由度を含む意味である。例えば、「U」の左右に相当する部位も直線に限らず弧状であるとしても良い。その場合、断面C字状とも言える。また、「U」の左右に相当する部位と底辺部位との接続部分を直角として、例えば片仮名の「コ」の開口部を上向きにした形状であっても良いのは勿論である。
新設柱24は、例えば、CFT(コンクリート充填鋼管)により形成される。本実施形態では補強部材22と新設柱24とは剛結されているが、直接剛結ではなく適宜、一点鎖線で示すように梁柱結合部(支承部)を設けた結合構造としても良い。
貫通ボルト28とナット30は、梁を貫通する貫通体とその定着具の一例である。例えば、貫通ボルト28をPC鋼棒とし、ナット30をPC鋼棒用ナットなどの定着具とすることができる。縦梁6に補強部材22が宛がわれると、両者を貫通ボルト28とナット30とを用いて一体に結合・固定させる(固定ステップ)。具体的には、補強部材22の側面部には、予め貫通ボルト28を挿通させるための複数の貫通孔が設けられており、これを目安として補強対象とされる縦梁6に、貫通ボルト28を挿通させるための貫通孔を掘削する。そして、貫通ボルト28で補強部材22の両側部と縦梁6とを貫通させ(貫通ステップ)、同ボルトの両端をナット30で締め上げる(締結ステップ)。
そして、縦梁6と補強部材22の固定が完了したならば、図1(3)に示すように、撤去予定の既設の柱4を撤去して(撤去ステップ)、高架橋柱の交換を完了する。
以上、本実施形態の工法を用いて径間の既設柱一対を撤去して新設する柱に交換することにより、既設柱一対により3つの区画(第1区画〜第3区画)に分割されていた高架下空間を2つの区画(A区画、B区画)に再構成することができる。一つ一つの区画に着目すれば、柱交換によって区画が拡張され、より利用しやすくなる。
しかも、従来のように撤去する既設柱4の代わりとなる仮設部材を設ける必要が無いので、工費を縮減できるとともに工期を短縮できる。また、補強部材22と補強対象の縦梁6とが結合されてなるため既設部分と新設部分とを合成構造とすることができる。つまり、既設RC高架橋の剛性を有効に利用することができることとなる。このことは、従来のように受け替え柱が既設構造と非合成である場合に比べて、交換用高架橋柱20を構成する部材が少なくて済むことを意味する。よって、仮設部材を設けない工期上のコスト低減に加えて、部材のコストをも低減することができる。
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明の構成がこれに限定されるものではなく、適宜構成要素の変更・追加・省略をすることができる。
〔第2実施形態〕
例えば、上記実施形態では補強対象の縦梁6と補強部材22とを貫通ボルト28にて固定する構成を示したがこれに限らない。具体的には、図4に示す交換用高架橋柱20Bのように、貫通ボルト28に代えてアンカーボルト32を用いることができる。すなわち、縦梁6と補強部材22とを一体に結合・固定させる固定ステップにおいて、貫通ボルト28を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップに代えて、補強対象の梁(上記実施形態及び図4の例では縦梁6)の左右側部それぞれにアンカーボルト32を埋設する埋設ステップと、補強部材22をアンカーボルト32に緊結する緊結ステップとに置き換えることができる。
〔第3実施形態〕
また、図5に示す交換用高架橋柱20Cのように、固定ステップにおいて、補強対象部材(上記実施形態及び図5の例では縦梁6)と補強部材22との隙間に結合材34(グラウト;例えば、高流動性コンクリートなど)を充填する充填ステップを追加することもできる。
〔第4実施形態〕
更には、図5の構成を元にして、図6に示す交換用高架橋柱20Dのように貫通ボルト28やアンカーボルト32による固定を省略することもできる。
より具体的には、貫通ボルト28を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップの2ステップ、或いはアンカーボルト32を埋設する埋設ステップ及び緊結ステップの2ステップを省略する。その一方で、施工ステップの前工程として、補強部材22の両側部の内面に、当該補強部材22と補強対象梁(上記実施形態及び図6の例では縦梁6)との間隔に適合するシアコネクター36を配置する配置ステップを設定し、固定ステップでは補強部材22とと補強対象梁との隙間に結合材34を充填する充填ステップを設ける。尚、シアコネクター36として、例えば頭付スタッドを用いるとズレ止め効果が高く好適である。また、補強対象梁側にズレ止めアンカー37を突設すると更に好適である。
〔第5実施形態〕
或いは、図7に示す交換用高架橋柱20Eのように、図5の構成にシアコネクター36を追加する構成も可能である。より具体的には、固定ステップにおいて、シアコネクター36の配置ステップの後に、貫通ボルト28を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップを実行し、その後に結合材34を充填する充填ステップを設定する。
〔第6実施形態〕
勿論、図8に示す交換用高架橋柱20Fのように、貫通ボルト28とアンカーボルト32の両方を用いることもできる。その場合、固定ステップにおいて、貫通ボルト28を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップの2ステップと、アンカーボルト32を埋設する埋設ステップ及び緊結ステップの2ステップとを設けると良い。
〔第7実施形態〕
また、図9に示すように、補強部材22を分割構造(図9の例では、上部第1補強部材22a、上部第2補強部材22b、下部補強部材22c)とし、溶接やボルト・ナット33等により現場で一体化して使用する構成とすることもできる。分割数は特に限られるものではなく、ウェブとフランジの分割の仕方に応じて適宜設定できる。
〔その他の実施形態〕
また、上述した各実施形態では、補強対象部材を縦梁6として例示したが、横梁8とすることもできる。また梁に限らず、桁に適用することもできる。また、RC高架橋は鉄道用に限らず、自動車用の高架橋などにも適用することができる。また、既設柱2本に対して交換用高架橋柱1本を置き代えるのはなく、既設柱1本に対して交換用高架橋柱1本を置き代えるとしてもよい。
また、上記実施形態では、貫通体と定着具とを用いて補強部材22と補強対象梁とを一体化する定着構造を例示したが、補強対象梁の構造に応じて溶接やコンクリートを介しての一体化などその他の定着構造も適宜利用可能である。
尚、上述した各実施形態で示した要素は、相互に交換或いは追加適用可能であるのは勿論である。
2…RC高架橋
4…柱(既設)
6…縦梁
8…横梁
10…スラブ
12…軌道
14…防音フェンス
20…交換用高架橋柱
22…補強部材
23…リブ
24…新設柱
26…基礎
28…貫通ボルト(貫通体)
30…ナット(定着具)
32…アンカーボルト
34…結合材
36…シアコネクター

Claims (8)

  1. 鉄筋コンクリート構造高架橋の既設柱に代えて新規の高架橋柱を設置する高架橋柱交換方法であって、
    開口部を上に向けた断面U形状の補強部材を1本の柱の上部に結合さ全体T字状の交換用高架橋柱を、前記既柱の径間の梁又は桁(以下「補強対象梁」という。)に前記補強部材を宛がって設置する施工ステップと、
    前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定する固定ステップと、
    前記施工ステップ及び前記固定ステップの後に、前記既柱を撤去する撤去ステップと、
    を含む高架橋柱交換方法。
  2. 前記固定ステップは、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁に貫通ボルトを貫通させる貫通ステップと、前記補強部材の両側部外側からナットで緊結する緊結ステップとを含む、
    請求項1に記載の高架橋柱交換方法。
  3. 前記固定ステップは、前記補強対象梁の左右側部それぞれにアンカーボルトを埋設する埋設ステップと、前記補強部材を前記アンカーボルトに緊結する緊結ステップとを含む、
    請求項1に記載の高架橋柱交換方法。
  4. 前記固定ステップは、前記補強対象と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、
    請求項1〜3の何れか一項に記載の高架橋柱交換方法。
  5. 前記施工ステップの前工程として、前記補強部材の両側部の内面に、当該補強部材と前記補強対象梁との間隔に適合するシアコネクターを配置する配置ステップを更に含み、
    前記固定ステップは、前記補強対象と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、
    請求項1〜3の何れか一項に記載の高架橋柱交換方法。
  6. 鉄筋コンクリート構造高架橋の撤去予定とされる既設柱の径間の梁又は桁(以下「補強対象梁」という。)に宛がう断面U形状の補強部材と、
    1本の柱部であって、前記断面U形状の開口部を上に向けた前記補強部材が当該柱部の上部に結合された、前記既柱に代わって新設され柱部と、
    前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定するための固定手段と、
    を備え、全体形状がT字状をなす交換用高架橋柱。
  7. 前記固定手段は、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁を貫通する貫通ボルトと、前記補強部材の一側部を貫通して前記補強対象梁に埋め込まれるアンカーボルトとのうちの少なくとも何れか一方と、定着具とを有する、
    請求項6に記載の交換用高架橋柱。
  8. 前記固定手段は、前記補強部材の両側部の内面に設けられたシアコネクターを有してなり、
    前記補強部材と前記補強対象梁との間の隙間に結合材が充填される請求項6又は7に記載の交換用高架橋柱。
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