JP6182403B2 - 落橋を防止するための斜橋の耐震補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、落橋を防止するための斜橋の耐震補強方法に関する。

抗土圧橋台の地震時の被害形態として、躯体の変位に伴う橋桁の落橋が知られている。橋の耐震性に関する最も重要な点の１つが落橋しないことである。そのため、例えば、前面から地山補強材を打設して橋台の躯体と背面盛土とを一体化することにより、背面盛土から橋台に作用する土圧の軽減を図る方法（例えば、特許文献１を参照）を施して落橋を防止したり、橋桁の落下防止構造を設ける直接的な方法（例えば、特許文献２を参照）が知られている。

特開２０１１−２４７０５９号公報 特開平９−２４２０１９号公報

しかし、地山補強材を用いた抗土圧橋台の従来の耐震補強方法は、前面からの施工が主であった。そのため、抗土圧橋台の周囲を工事スペースとして確保するために、道路や河川敷を大がかりに使用停止にするといった大規模な工事となり、工期が比較的長期になり得た。また、地山補強材を用いる方法及び落橋防止構造を設ける方法においては、橋台躯体の補強も伴うために工事費用が増加する問題があった。なお、こうした課題は鉄道用の橋に限らず抗土圧橋台を備える橋であれば道路用の橋であっても同様である。

本発明は、こうした事情を鑑みて考案されたものであり、抗土圧橋台で橋梁部が支持された現存する橋の耐震性の向上のための工事、特に落橋の防止のための工事にあたり、道路や河川敷を大がかりに使用停止にする必要がなく、また抗土圧橋台自体への補強工事を必要としない技術を提供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の発明は、抗土圧橋台で橋梁部が支持された斜橋の耐震性を向上させるための耐震補強方法であって、前記抗土圧橋台で支持されている前記橋梁部の被支持部において、支承線中心から見て橋軸斜角方向とは反対側の所定の橋梁部連結位置に連結体の一端を連結する橋梁部連結工程と、前記橋梁部連結位置から、前記抗土圧橋台の背面土圧方向と反対方向に所定距離離れた背面盛土に杭体を設置する杭体設置工程と、前記連結体の他端を、前記杭体に連結する杭体連結工程と、を含む耐震補強方法である。

斜橋においては、地震発生時に、土圧及び慣性力によって抗土圧橋台が弱軸方向に変位することで、橋梁部に回転モーメントが作用して落橋するケースがある。具体的には、支承線中心から見て橋軸斜角方向とは反対方向に橋梁部が回転して落橋するケースである。
第１の発明によれば、上述した回転モーメントが発生しても、連結体が橋梁部の回転を引き留めることができるので落橋を防止できる。しかも、このとき、抗土圧橋台の背面盛土を、連結体に作用する張力の反力体として利用できるため、抗土圧橋台それ自体に補強工事をする必要がない。補強工事が不要であるから、工事スペースの確保のために道路や河川敷を一時的に使用禁止とする必要も無い。

第２の発明は、前記杭体設置工程が、前記所定距離を前記背面盛土の盛土高さ以上の長さとする工程である、第１の発明の耐震補強方法である。

第２の発明によれば、背面盛土のうち、抗土圧橋台に土圧を作用させ得る範囲（例えば、２次すべり線の範囲）の外側に杭体を設けることができる。よって、杭体に橋梁部を引き留める張力の反力が作用したとしても、当該反力の支持を起因として置土が抗土圧橋台側へ押されることで生まれる抗土圧橋台の背面への土圧上昇を低く抑えることができる。よって、背面盛土からの土圧増加に抗するための抗土圧橋台への補強工事が不要、或いは、工事をするとしても簡易な工事で済む。

更に、杭体が支持する反力に起因する土圧増加を抑制することを望むならば、第３の発明として、前記杭体設置工程が、前記杭体の下端を前記背面盛土の下の地盤に達する長さに設置する工程である、第１又は第２の発明の耐震補強方法を構成することができる。

また、第４の発明として、前記斜橋は鉄道用の橋であり、前記橋梁部連結位置と前記杭体設置位置とは、前記背面盛土上の軌道を挟んで反対側に位置し、前記背面盛土を貫通させて前記連結体を設置する貫通設置工程を更に含む、第１〜第３の何れかの発明の耐震補強方法を構成することができる。

第４の発明によれば、鉄道用の橋で、抗土圧橋台の背面盛土上に軌道が敷設されている場合であっても、杭体と抗土圧橋台との距離を確実に確保可能であり、しかも補強工事に伴う軌道の除去等が不要となる。

第１工程を説明するための概念図。 第２工程を説明するための概念図。 耐震補強方法における作用効果を説明する図。

〔第１実施形態〕
既存の鉄道用の斜橋を対象とした耐震補強方法について説明する。「斜橋」とは、支承線方向と橋軸方向とが斜角になっている橋を意味する。よって、橋梁部が上面視直線的であっても、曲線を描いていても構わない。なお、本発明は、自動車用（道路用）の斜橋についても同様に適用できる。

図１は、本実施形態の耐震補強方法における第１工程を説明するための概念図であって、（１）上面図、（２）側断面図に相当する。本実施形態で耐震補強の対象とする鉄道用の橋２は、橋軸Ｌ１を有する橋梁部４を抗土圧橋台１０が支持する「斜橋」である。

本実施形態の第１工程は、橋梁部４の鋭角端部の所定位置、すなわち抗土圧橋台１０で支持されている橋梁部４の被支持部における支承線Ｌ２の中心から見て橋軸斜角θ（９０°以下）の方向とは反対側の所定位置（以下「橋梁部連結位置」という。）に、連結体１６の一端を連結する橋梁部連結工程である。

また、第１工程では、橋梁部連結位置と、後の工程で設置される予定の杭体１２（図２）の設置予定位置Ｐとを結ぶ仮想線に沿って抗土圧橋台１０の胸壁部に貫通孔１４を設ける。杭体１２の設置予定位置Ｐは、抗土圧橋台１０の背面土圧Ｆの方向と反対方向に所定距離Ｌｐ離れた位置であり、具体的には抗土圧橋台１０の背面から背面盛土６の盛土高さ（Ｈ）以上離れている。より好適には、杭体１２の設置予定位置Ｐは、背面盛土６の２次すべり線Ｌ３（図１（２）参照）よりも離れた位置とする。上面視においては、杭体１２の設置予定位置Ｐは、背面盛土６の上の軌道５を挟んで橋梁部連結位置とは反対側に位置する。

次に、橋梁部連結位置と杭体１２の設置予定位置Ｐとを結ぶ仮想線に沿って、ワイヤーや鋼棒などからなる連結体１６を、貫通孔１４を挿通させながら抗土圧橋台１０の正面から背面土圧６内へ設置する。本実施形態では、連結体１６は背面盛土６の上に敷設された軌道５の下を、軌道方向に対して斜めにくぐって背面盛土６を貫通させる（貫通設置工程）。そして、連結体１６の橋梁側の端部を、固定具１８などを介して橋梁部連結位置に連結する。

図２は、本実施形態の耐震補強方法における第２工程を説明するための概念図であって、（１）上面図、（２）側断面図に相当する。
第２工程は、抗土圧橋台１０の背面盛土６に杭体１２を設置する杭体設置工程と、設置された杭体１２に連結体１６の他端を連結する杭体連結工程とを含む。

具体的には、先ず杭体設置工程として、抗土圧橋台１０の背面盛土６を上下に貫く杭体１２を、抗土圧橋台１０の背面から背面盛土６の盛土高さＨ以上の長さＬｐだけ離した位置に設置する（図１（１）参照）。より好ましくは、２次すべり線Ｌ３の盛土天端との交差位置よりも離した位置とする。

杭体１２は、公知の地中杭の造成方法により造成される。好ましくは、背面盛土６の原位置土と硬化性のスラリーとを混合・攪拌して、直径が４００ｍｍ以上６００ｍｍ以下の柱状体として、例えば、セメントミルク工法やメカジェット工法などにより造成することができる。勿論、これらに限定されるものではなく、これら以外の工法を用いても良い。造成の際に杭体１２の中に鋼管やＨ鋼、鋼棒などの柱体・棒体を芯材として沈設するとしてもよい。
また、杭体１２の上下方向の長さは、適宜設計される。本実施形態では、杭体１２の下端が、背面盛土６を貫通して抗土圧橋台１０の基礎を造成したのと同じ地盤に達するように設置されている。

そして、杭体連結工程として、設置された抗体１２に連結体１６の他端を連結させる。
連結の仕方は、杭体１２の造成方法によって適宜設定選択するものとする。例えば、杭体１２を鋼棒材の打ち込みやセメントミルク工法などにより造成するならば、杭体１２に固定具２０を装着して連結体１６と連結させる、あるいは鋼棒材であれば連結体１６を溶接するとしてもよい。また例えば、連結体１６の先端に環状体を装着し、その環を挿通するように鋼棒材を打ち込んで杭体１２としてもよい。

図３は、本実施形態の耐震補強方法における作用効果を説明する図である。
斜橋においては、地震時に土圧及び慣性力によって抗土圧橋台１０が弱軸方向に変位することで、橋梁部４に斜角部を抗土圧橋台１０から引き離す方向へ回転モーメントＭが生じ得ることが知られている。具体的には、支承線中心から見て橋軸斜角方向とは反対方向に橋梁部４を回転させるモーメントＭである。当該モーメントＭにより、抗土圧橋台１０に支持されている橋梁部４の被支持部のうちの鈍角部が抗土圧橋台１０に衝突し（図３（１）の状態）、抗土圧橋台１０に対して横にずれて落橋する。しかし、本実施形態の耐震補強方法によれば、図３（２）に示すように、杭体１２に繋がれた連結体１６でモーメントＭを低減あるいは打ち消すことができる。よって、モーメントＭに起因する橋梁部４の横ズレが抑制されて落橋が防止される。

連結体１６が橋梁部４を引き留める張力に対する反力は、杭体１２に伝えられ、背面盛土６が主な反力体として作用する。なお、背面盛土６を支える抗土圧橋台１０や、杭体１２の下端が刺さる背面盛土６の下の地盤などにも反力が分散伝達されて支持されることは勿論である。

上述した特許文献２に記載されている従来の落橋防止構造では、連結体１６の一端が橋梁部４に連結されているが他端が抗土圧橋台１０に連結される。従って、抗土圧橋台１０が連結体１６に作用する張力の反力を支えることができるように、抗土圧橋台１０の補強工事が必要となり、工事スペースを確保するために道路や河川敷を一時使用停止する措置も必要である。
しかし、本実施形態では連結体１６に作用する張力の反力体が背面盛土６となるため、抗土圧橋台１０自体に対する補強工事が不要であり、それに伴う道路や河川敷の一時使用停止措置も不要である。

しかも、杭体１２は上下に貫く形態であるため、背面盛土６の上面側から施工する公知の地盤杭型の地盤改良技術を利用することで比較的簡易に形成できる。すなわち、杭体１２の造成を、原位置土と硬化剤との混合・攪拌により実現できるため、軌道５が歪むなどの造成工事による影響が生じない。よって、軌道５を用いて地中杭造成用の工事車両を搬入すればよく、軌道等の既設設備の状態をそのままに、工期の短縮と工費の低減を図ることができる。この点は、鉄道用の橋の耐震補強方法として特に有効である。

以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明が適用可能な実施形態はこれらに限定されるものではなく、適宜構成要素の変更・追加・省略が可能である。

２…橋
４…橋梁部
５…軌道
６…背面盛土
１０…抗土圧橋台
１２…杭体
１６…連結体
１８…固定具
２０…固定具

Claims (4)

1. 下部構造である抗土圧橋台で上部構造である橋梁部が支持された既存の斜橋に対して、地震時に前記橋梁部が前記抗土圧橋台から落下する落橋を防止するための耐震補強方法であって、
   上面視において、前記橋梁部の角部のうち、前記抗土圧橋台に支持されている辺の鋭角側の角部に定められた所定の橋梁部連結位置に、連結体の両端のうちの一端を連結する橋梁部連結工程と、
   前記抗土圧橋台の背面盛土において、前記橋梁部連結位置から、前記抗土圧橋台の背面土圧方向と反対方向であって、地震時に前記鋭角側の角部を前記抗土圧橋台から引き離す方向に働く回転モーメントを低減或いは打ち消す方向に所定距離離れた杭体設置位置に、当該背面盛土の上面側から施工することで上下方向に長い柱状の杭体を設置する杭体設置工程と、
   前記連結体の両端のうちの他端を、前記杭体に連結する杭体連結工程と、
   を含む耐震補強方法。
2. 前記杭体設置工程は、前記所定距離を前記背面盛土の盛土高さ以上の長さとする工程である
   請求項１に記載の耐震補強方法。
3. 前記杭体設置工程は、前記杭体の下端を前記背面盛土の下の地盤に達する長さに設置する工程である、
   請求項１又は２に記載の耐震補強方法。
4. 抗土圧橋台で橋梁部が支持された鉄道用の斜橋の耐震性を向上させるための耐震補強方法であって、
   上面視において、前記橋梁部の角部のうち、前記抗土圧橋台に支持されている辺の鋭角側の角部に定められた所定の橋梁部連結位置に、連結体の一端を連結する橋梁部連結工程と、
   前記抗土圧橋台の背面盛土において、前記橋梁部連結位置から、前記抗土圧橋台の背面土圧方向と反対方向に所定距離離れ、前記背面盛土上の軌道を挟んで前記橋梁部連結位置とは反対側に位置する杭体設置位置に杭体を設置する杭体設置工程と、
   前記背面盛土を貫通させて前記連結体を設置する貫通設置工程と、
   前記連結体の他端を、前記杭体に連結する杭体連結工程と、
   を含む耐震補強方法。

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