JP6223082B2 - 橋桁 - Google Patents

Description

本発明は、複数のウェブの上部を連結するように上床版を一体に形成した橋桁に係り、鋼材を用いることなくウェブと上床版とを接合する技術に関する。

コンクリート橋では、コンクリートで製作された複数のウェブと、複数のウェブの上部を連結するようにコンクリートを打設して構築した上床版とを有する橋桁や、さらに複数のウェブの下部を連結する下床版を有する橋桁（箱桁）が広く用いられている。このような橋桁は、全体を現場打ちのコンクリートで順次構築してゆくこともできるが、近年では、高強度化および軽量化などのために、ウェブなどを予め工場などで製作したプレキャストコンクリート製とした発明なども提案されている（特許文献１参照）。

また、重量を一層軽減できるコンクリート製の箱桁として、複数の板状部材を橋軸方向に配列してウェブを構成し、各板状部材を、その高さ方向の中位より上辺および下辺に近づくにしたがって幅が徐々に拡大された形状にした発明を本出願人は提案している（特許文献２）。このようにプレキャストコンクリート製の部材を用いることにより、橋桁の軽量化に加え、橋桁構築現場での作業の省力化や工期の短縮化が可能になるうえ、部材の精度を向上させ、品質管理を容易にすることもできる。

ところで、鉄筋コンクリートは、耐久性が比較的高い構造ではあるが、コンクリートに生じたクラックからの浸水やコンクリート中の塩分などによって鉄筋が腐食すると、鉄筋が膨張してコンクリートを剥離させることが知られている。そこで、箱桁を橋軸方向に分割した複数のセグメントからなるものとし、各セグメントには無機系複合材料（Reactive Powder Composite：ＲＰＣ）を用い、橋軸方向に配列した複数のセグメントにＰＣ鋼材でプレストレスを付与して連結することで、鉄筋を不要にした歩道橋（酒田みらい橋）なども存在する。なお、この橋では、下床版、一対のウェブおよび上床版のコンクリートを一度に打設してセグメントを一体物として形成している。

特開２０００−３４５５１５号公報 特許第４００５７７４号公報

しかしながら、上述の酒田みらい橋は歩道橋であり、道路橋や鉄道橋のように大きな荷重が加わる橋梁に同様の方法でセグメントを製作することは難しく、ウェブと上床版や下床版とを別工程で製作する必要が生じる場合がある。このような場合には、仮にウェブや上床版に鉄筋を用いないように設計しようとすると、両者の接合強度が不足してしまう。

また、特許文献１や特許文献２のような従来の接合構造では、ウェブと上床版との接合に鉄筋や鉄骨ジベルなどの鋼材を用いている。そのため、仮に接合強度を確保するために従来の接合技術を適用すると、ウェブと上床版との接合部に鋼材が使用されてしまう。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、鋼材を用いることなくウェブと上床版とを十分な強度をもって接合することのできる橋桁を提供することをその主な目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一側面によれば、複数のウェブ（５）と当該複数のウェブの上部を連結する上床版（６）とを少なくとも有する橋桁（４）であって、前記ウェブおよび前記上床版はともに無筋コンクリートからなり、各ウェブの上面および前記上床版の下面の少なくとも一方に形成された凹部（３３）と、各ウェブの上面および前記上床版の下面の少なくとも他方に形成され、前記凹部（３３）に対して補完形状をなす凸部（３４）とからなるせん断キー（３２）を有し、鉛直に破断した少なくとも１つ断面（図８）において、前記凹部がその底に向けて末広がりのあり溝形状を呈することにより、前記ウェブおよび前記上床版が互いに一体接合される構成とする。

この構成によれば、凹部があり溝形状を呈し、凸部が凹部に対して補完形状をなすことにより、鋼材を用いることなく、ウェブと上床版とを十分な強度をもって接合することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記各ウェブの上面には複数の前記凹部（３３）が形成され、前記上床版の下面には複数の前記凸部（３４）が形成される構成とすることができる。

この構成によれば、橋軸方向に互いに対向する面が凹部および凸部に複数形成されるため、せん断キーの橋軸方向のせん断耐力を向上させることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記複数の凹部（３３）は、橋軸方向に沿う鉛直断面（図８）において、底に向けて末広がりのあり溝形状を呈し、橋軸直角方向に沿う鉛直断面において（図２）、底に向けて狭まるテーパー形状を呈する構成とすることができる。

この構成によれば、ウェブの製作を容易にし、かつ品質を向上させることができる。すなわち、ウェブを倒した状態でコンクリートを打設するようにすると、凹部の型枠の下面（橋軸直角方向に沿う鉛直断面の一側面）に空気が溜まり難くなるため、品質を向上させ、かつコンクリートの打設を容易にできる。また、ウェブにプレテンション方式でウェブにプレストレスを付与する場合には、ウェブを倒した状態でコンクリートを打設することにより、緊張材を水平方向に設置・緊張すればよいため、施工が容易である。

また、本発明の一側面によれば、前記各ウェブ（５）には、橋軸方向に延在する非金属素材からなる緊張材（３５）が前記複数の凹部に突入した前記複数の凸部を貫通する態様で設けられる構成とすることができる。

この構成によれば、ウェブと上床版とを引き離す向きの力が作用したときにも、凹部の開口を広げる向きにウェブが変形することが緊張材によって抑制されるため、この向きの力に対する両者の接合強度を向上させることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記上床版の下面には橋軸直角方向に延在するリブ（２６）が一体形成され、前記凹部（３４）は、橋軸方向において前記リブと重ならない位置に配置される構成とすることができる。

凹部と凸部との接合部には、僅かな隙間が生じる虞や他の部位に比べて強度が低くなる虞があるが、この構成によれば、このようなせん断キーが潜在的に有する悪影響が及ばないようにリブを配置することができ、橋桁の信頼性を向上させることができる。

また、本発明の一側面によれば、互いに隣接する少なくとも２つのウェブ（５）の下部を連結する無筋コンクリートからなる下床版（７）を更に有し、前記下床版は、緊張力を付与された非金属素材からなる緊張材（３１）の圧縮力によって前記ウェブ（５）に接合される構成とすることができる。

この構成によれば、鋼材を用いることなく、ウェブの下部を連結する下床版を橋桁に具備させることができる。また、ウェブの製作とは別工程で下床版を製作するため、橋桁の断面形状における設計自由度を高めることができる。

また、本発明の一側面によれば、互いに隣接する少なくとも２つのウェブ（５）の下部を連結する無筋コンクリートからなる下床版（７）を更に有し、前記複数のウェブ、前記上床版および前記下床版のそれぞれの一部（１５、１６、１７）を含む複数のセグメント（１４）を橋軸方向に連結してなる構成とすることができる。

この構成によれば、橋桁の構築現場でコンクリートの打設作業を行う必要がないため、品質管理が難しい特殊なコンクリートを橋桁に用いることが容易になる。

また、本発明の一側面によれば、前記上床版（６）と前記下床版（７）との間に配置される非金属素材からなる外ケーブル（１１）を更に有する構成とすることができる。

この構成によれば、橋桁がコンクリート製であるために架設径間の端部で大きくなるせん断力を、外ケーブルがない場合に比べて効果的に小さくすることができる。また、外ケーブルにも非金属素材を用いることにより、橋桁の耐久性およびメンテナンス容易性の低下を抑制できる。

また、本発明の一側面によれば、前記上床版の橋軸直角方向の両端部に接合された無筋コンクリートからなる一対の壁高欄（８）を更に有し、前記壁高欄は、緊張力を付与された非金属素材からなる緊張材（３８）の圧縮力によって前記上床版に接合される構成とすることができる。

この構成によれば、鋼材を用いることなく、無筋コンクリートからなる壁高欄を橋桁が具備する構成とすることができる。

このように、本発明によれば、鋼材を用いることなくウェブと上床版とを十分な強度をもって接合することのできる橋桁を提供することができる。

実施形態に係る橋桁を適用した橋梁の要部側面図 図１中のII−II断面図 図１中のIII−III断面図 図２中のIV−IV断面図 図４に示すセグメントの正面図 図５中のVI−VI断面図 図５中のVII−VII断面図 図２中のVIII−VIII断面図 図８に示すせん断キーの透視斜視図 図２中のＸ矢視図 図２に示すウェブの製作手順の概略説明図 図４に示すセグメントの製作手順の概略説明図 図４に示すセグメントの製作手順の概略説明図

以下、図面を参照しながら本発明に係る橋桁４を適用した橋梁１の実施の形態について説明する。

図１に示すように、橋梁１は、道路橋や鉄道橋として利用されるものであり、２つの橋台２（図には右側の橋台２のみ示す。）と、両橋台２間に構築された１つ以上の橋脚３とに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、右側の橋台２からこれに隣接する橋脚３までの１スパンを中心にして概略側面を示している。

図２および図３に併せて示すように、橋桁４は、概ね鉛直に延在する一対のウェブ５と、一対のウェブ５の上端を連結するとともに、各ウェブ５から張り出すように構築された上床版６と、一対のウェブ５の下端を連結するように構築された下床版７と、上床版６の橋軸直角方向の両端に設けられた一対の壁高欄８とを主構成要素として含んでいる。ここでは橋桁４は、一対のウェブ５、上床版６および下床版７によって囲まれる内部空間４ｉが矩形を呈する箱状断面形状をなす単一箱桁橋として構成されている。

これら一対のウェブ５、上床版６、下床版７および壁高欄８は、同一配合の高強度コンクリートから形成されており、さらにプレストレスを付与したプレストレスト無筋コンクリートとされている。高強度コンクリートとしては、設計基準強度８０Ｎ／ｍｍ^２のコンクリートに鋼繊維を混入して補強し、高いせん断強度特性を有するものなどを用いるとよい。なお、本願発明者らは、開発したこのような高強度繊維補強コンクリートを用いた梁のせん断耐力実験を実施し、鋼繊維を混入することにより、せん断耐力が２倍になること、およびプレストレスを付与することによりせん断耐力がさらに１．５倍になることを確認している。

橋桁４の内部空間４ｉには複数の外ケーブル１１が張設されている。これら外ケーブル１１は、橋台２および橋脚３の直上部分である柱頭部９で最も高い位置に配置され（図１参照）、橋桁４の中間部に設けられた２つの隔壁１０へ向けて斜め下方に延在し、両隔壁１０間で最も低い位置を橋桁４と平行に延在するように張設されている。なお、隔壁１０には点検用の通路孔１０ａが形成されている。これら外ケーブル１１は、互いに平行に左右に４本ずつ対称に配置され、緊張力が加わった状態で両端（図１には一端側のみを示す）がそれぞれ柱頭部９に定着される。このように、斜めに設置された外ケーブル１１に引張のプレストレスが導入されることで、橋桁４のせん断耐力および曲げ耐力が向上する。

外ケーブル１１としては、例えばパラ系全芳香族ポリアミド繊維（以下、アラミド繊維と称する；例えば、帝人社製のテクノーラ（登録商標））を繊維強化材としたＦＲＰケーブルの束を用いることができる。ＦＲＰケーブルや後述するアラミドロッドのような非金属素材からなる緊張材２１、３１、３５〜３８は、鉄筋に比べて高い引張強度を有し、軽く、錆びないなどといった優れた特性を持っている。

図１および図４に示すように、橋梁１は、橋軸方向に所定の寸法を有する複数のセグメント１４を橋軸方向に並べて連結することで構成されている。図４および図５に示すように、各セグメント１４は、鉛直に延在する一対のウェブ部１５と、一対のウェブ部１５の上端を連結するように水平に延在し、上床版６の橋軸方向の一部を構成する上床版部１６と、一対のウェブ部１５の下端を連結するように水平に延在し、下床版７の橋軸方向の一部を構成する下床版部１７と有している。なお、一対の壁高欄８は、ここでは複数のセグメント１４の連結後に設置されるため、セグメント１４の要素には入っていない。

各ウェブ部１５は、高さ方向の中位から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）形状を呈する板状部１８と、板状部１８の下端に板状部１８よりも厚く（橋軸直角方向の寸法について）形成された下増厚部１９と、板状部１８の上端に板上部よりも厚く形成された上増厚部２０とから構成されている。ウェブ部１５には、斜めに延在する非金属素材からなる緊張材２１が、セグメント１４が配置される位置に応じて適切な向きに適切な本数配置されている。図４には、図１で示す橋桁４の右側部分（橋台２寄り）に配置されるセグメント１４を示しており、緊張材２１が右上から左下へ延びるように配置されている。このように緊張材２１が配置されることにより、セグメント１４のせん断耐力が向上する。

緊張材２１としては、例えばアラミド繊維を所望の形状（主に棒状）にして硬化性を有する結合材によって固めた所謂アラミドロッドを用いることができる。上記したようにアラミドロッドのような非金属素材からなる緊張材２１は、上記したような優れた特性を持つ一方、アラミド繊維が平滑な表面を有しており、コンクリートやグラウトとの付着が期待できないことから、組ひも状に編んで表面に凹凸を形成したり異形状に形成したりして、付着を担保できるようにするとよい。以下で述べる各所に配置する非金属素材からなる緊張材２１、３１、３５〜３８については、同様のものを用いることができる。

下増厚部１９では、隣接するセグメント１４との接合面積が比較的大きくなるように、橋軸方向の両端の高さが橋軸方向の中間部の高さよりも大きく形成されている。上増厚部２０は、下増厚部１９の中間部と同程度の高さ寸法を有しており、上増厚部２０の高さ寸法に上床版部１６の厚さを加えた寸法が下増厚部１９の両端部の高さと同程度となっている。

下増厚部１９の正面側の端面（図５）には、横方向に延在するキー溝２２が上下方向に３段形成されている。一方、下増厚部１９の背面側の端面（図４の右側端面）には、横方向に延在し、隣接するセグメント１４の正面に形成されたキー溝２２に突入するキー突条２３が上下方向に３段形成されている。上増厚部２０の正面側の端面（図５）には、横方向に延在するキー突条２４が上下方向に２段形成されており、背面側の端面（図４の右側端面）には、横方向に延在し、隣接するセグメント１４の正面に形成されたキー突条２４を受容するキー溝２５が上下方向に２段形成されている。

上床版部１６は、図４および図５に示すように、板状を呈しており、橋軸方向の中間位置の下面には、橋軸直角方向に延在する２つのリブ２６が一体形成されている。上床版部１６の正面（図５）には、横長の凸部２７が橋軸直角方向に複数（ここでは７つ）形成されている。一方、上床版部１６の背面には、図６に示すように、隣接するセグメント１４の正面に形成された凸部２７を受容する横長の凹部２８が橋軸直角方向に凸部２７と同数形成されている。

図４および図６に示すように、互いに隣接する２つのセグメント１４は、凸部２７およびキー突条２３、２４が対応する凹部２８およびキー溝２２、２５に突入する範囲で設定された所定の間隙Ｌをもって配置されており、この隙間に無収縮モルタル２９が充填されることで互いに密接している。

図４および図５に示すように、下床版部１７は、ウェブ部１５の下増厚部１９の高さよりも小さな厚さを有する平板状に形成されている。下床版部１７にも正面（図５）には、横長の凸部２７が橋軸直角方向に複数（ここでは３つ）形成され、図示は省略するが、背面には、隣接するセグメント１４の正面に形成された凸部２７を受容する横長の凹部２８が橋軸直角方向に凸部２７と同数形成されている。

図７に示すように、ウェブ部１５の下増厚部１９の内面（橋桁４の中心に向く面）には、鉛直方向に延在する溝および凸状が交互に現れるように橋軸方向に複数形成された凹凸面３０が形成されている。下床版部１７の側面はこの凹凸面３０に対して補完形状をなしている。ウェブ部１５の製作手順については後述するが、下床版部１７は、一対のウェブ部１５を所定位置に配置した状態で高強度コンクリートの打設が行われることにより、ウェブ部１５の下増厚部１９の内面に密接するようにウェブ部１５と一体に形成される。

そして、下床版部１７の高さ方向の中央には、橋軸直角方向に延在する非金属素材からなる緊張材３１が、一方のウェブ部１５の外側面から他方のウェブ部１５の外側面に至るように、橋軸方向に所定の間隔をもって複数本（ここでは５本）配置されている。緊張材３１はここでは下床版部１７に対してプレテンション方式で設置される。具体的には、一対のウェブ部１５の各下増厚部１９に緊張材３１を挿通させる図示しないシースを設置しておき、一対のウェブ部１５を所定位置に配置した状態で緊張材３１を配置・緊張し、この状態で下床版部１７の高強度コンクリートを打設する。ウェブ部１５に対してはシースにグラウトを注入することで緊張材３１を定着させる。つまり、ウェブ部１５は、緊張材３１の定着部として利用され、所定の定着長が確保されるように下増厚部１９の幅寸法が設定される。

図２および図８に示すように、各ウェブ部１５と上床版部１６とは、橋軸方向に配置された複数（ここでは４つ）のせん断キー３２によって互いに接合している。これらのせん断キー３２は、上床版部１６に一体形成されたリブ２６と重ならない位置に配置されている。各せん断キー３２は、ウェブ部１５の上面に形成された凹部３３と、上床版部１６の下面に形成され、凹部３３に対して補完形状をなす凸部３４とから構成される。本実施形態では、先に製作するウェブ部１５に凹部３３を形成しており、後から上床版部１６を製作する際に、凹部３３に流し込むように高強度コンクリートを打設することによって凹部３３に密接した補完形状をなす凸部３４が形成される。

図９にも併せて示すように、先に形成される凹部３３は、平面視で矩形の開口を形成しており、開口縁から下方へ延びる４つの側面３３ａ、３３ｂを有している。橋軸直角方向の断面（図２）においては、それぞれ橋桁４の内方および外方に向いて互いに対向する２つの側面３３ａが、凹部３３の底に向けて狭まるテーパー形状を呈している。一方、橋軸方向の断面（図８）においては、それぞれ橋桁４の前方および後方に向いて互いに対向する２つの側面３３ｂが、凹部３３の底に向けて末広がりのあり溝形状を呈している。

また、図２に示すように、各ウェブ５には、橋軸方向に延在する非金属素材からなる緊張材３５が上増厚部２０および下増厚部１９に一本ずつ配置されている。すなわち、箱型断面の四隅に緊張材３５が配置されている。緊張材３５はここでは、ポストテンション方式で設置されている。具体的には、一対のウェブ部１５には緊張材３５を挿通させるシースを設置しておき、一対のウェブ部１５に下床版部１７および上床版部１６をそれぞれ一体に構築した後にシース内に緊張材３５を配置・緊張し、シース内にグラウトを注入して緊張材３５を定着させる。

ここで、上増厚部２０に配置される緊張材３５は、複数の凹部３３に突入した複数の凸部３４を貫通する態様で設けられている。したがって、ウェブ部１５のみを構築した状態では、図９において実線で示す緊張材３５と同様に、シースも凹部３３の内部を通過するように露出した状態となる。

また、図４および図８に示すように、上床版部１６にも、板状部１８の高さ方向の中央およびリブ２６の中央に、橋軸直角方向に延在する非金属素材からなる緊張材３６、３７が複数配置されている。ここでは上床版部１６の板状部１８に、等間隔に８本の緊張材３６が配置され、各リブ２６に１本の緊張材３７が配置されている。本実施形態では、これらの緊張材３６、３７のうち、板状部１８に配置される８本の緊張材３６がプレテンション方式で設置され、リブ２６に配置される２本の緊張材３７がポストテンション方式で設置される。そのため、ウェブ部１５の上増厚部２０にも、下増厚部１９と同様に緊張材３７を挿通させるシースが予め設置されており、上床版部１６の高強度コンクリートを打設する前に、これらのシースに接続するようにリブ２６の型枠支保工４７（図１３）の内部にシースを設置する。

そして、ウェブ部１５の上面に形成された凹部３３は、上記したように２本のリブ２６と重ならない位置であって、さらに板状部１８に配置される８本の緊張材３６とも概ね重ならない位置に配置されている。これにより、上床版部１６の高強度コンクリートを打設する際に、凹部３３内の高強度コンクリートの締め固めを十分行うことができ、密度の高い凸部３４を形成してせん断キー３２の信頼性（設計強度）を担保できる。

図３および図１０に示すように、壁高欄８は、複数のセグメント１４の連結後に設置されるため、各セグメント１４の橋軸方向長さよりも長く形成されている。壁高欄８は、外側および内側の２列に配置された非金属素材からなる複数の緊張材３８によって上床版６に接合されている。つまり、ポストテンション方式で緊張力を付与された緊張材３８の圧縮力によって壁高欄８が上床版６に接合されている。具体的には、壁高欄８および上床版６の緊張材３８が設置される位置に予めシースを設けておき、上床版６の上面に無収縮モルタル３９を敷設して壁高欄８を設置した後に、緊張材３８をシースに挿通する。その後、緊張材３８に緊張力を付与した状態でシースにグラウトを注入することで、緊張材３８を壁高欄８および上床版６に定着させる。なお、壁高欄８の下面には段差が形成されており、上床版６の上面にもこれに対応する段差が形成されている。壁高欄８の外面には、厚さが比較的薄くされた肉抜き部８ａが、外側の列に緊張材３８が配置されない部分に形成されており、これにより、壁高欄８の軽量化と凹み模様による外観意匠の向上が図られている。

次に、図１１〜図１３を順次参照して、実施形態に係る橋桁４の構築方法の概要について説明する。

まず、工場などでプレキャストコンクリート製のウェブ部１５を製作する手順について図１１を参照しながら説明する。本実施形態では、ウェブ部１５にプレテンション方式のプレストレスを付与するため、ウェブ部１５を横向きに倒した状態で製作する。（Ａ）に示すように、一対の反力架台４１（図には一方のみを示す。）の間にウェブ部１５の型枠４２を組み立て、必要なシースを適切な位置に配置するとともに、型枠４２および反力架台４１を貫通させるように複数の緊張材２１を配置する。各緊張材２１の両端部は、鋼製の定着体４３を用いて反力架台４１に係止させる。定着体４３は、緊張材２１を定着させる筒状の定着体本体４４と、定着体本体４４の外周面に形成された雄ねじに螺合する定着体ナット４５とから構成されている。

緊張材２１を定着体本体４４に定着させた後、定着体ナット４５を締め付けることで各緊張材２１に所定の緊張力（引張力）を加える。次に、（Ｂ）に示すように、緊張材２１に緊張力が加えられた状態で、ウェブ部１５の高強度コンクリートを打設する。ここで、凹部３３の上下に位置する対向面が底に向けて狭まるテーパー形状となっていることから、凹部３３の型枠４２の下面は、ウェブ部１５の上面を形成する型枠４２から離れるにつれて上方に傾斜している。したがって、型枠４２下に気泡が溜まりにくく、凹部３３の品質が確保される。

高強度コンクリートが硬化した後、（Ｃ）に示すように、型枠４２と反力架台４１との間で緊張材２１を切断する。これにより、緊張材２１が圧縮力を発生し、圧縮のプレストレスが付与されたウェブ部１５の製作が完了する。その後、（Ｄ）に示すように、反力架台４１から定着体４３を取り外し、切断した側から緊張材２１を叩いて無収縮モルタル４６を除去することで、定着体４３を次に製作するウェブ部１５に転用できる。

次に、図１２を参照して下床版部１７の製作手順について説明する。まず、製作した一対のウェブ部１５を所定位置に立設し、下床版部１７の図示しない妻型枠を組み立て、５本のシースを適切な位置に設置して下床版部１７の高強度コンクリートを打設する。高強度コンクリートの硬化後、各シースに緊張材３１を挿通し、定着体４３および反力架台４１を用いて各緊張材３１に緊張力を付与し、その状態のままシース内にグラウトを注入する。グラウトが硬化して緊張材３１と一対のウェブ部１５および下床版部１７とが定着した後、ウェブ部１５と反力架台４１との間で緊張材３１を切断する。これにより、緊張材３１が圧縮力を発生し、一対のウェブ部１５および下床版部１７に圧縮のプレストレスが付与され、３つの部材が十分な接合強度をもって一体となる。

最後に、図１３を参照して上床版部１６の製作手順を説明する。一対のウェブ部１５の間および両ウェブ部１５の側方に型枠支保工４７を組み立て、各リブ２６にシースを設置するとともに、板状部分に８本の緊張材３６を配置する。各緊張材３６には、図示外の反力架台４１および定着体４３を用いて緊張力を加え、この状態で上床版部１６の高強度コンクリートを打設する。高強度コンクリートが硬化した後、同様に緊張材３６を切断して上床版部１６の板状部１８にプレストレスを付与する。その後、リブ２６に設けたシース内に緊張材３７を挿通し、上記したポストテンションの要領で、リブ２６にプレストレスを付与する。また、箱型断面の四隅すなわち各ウェブ部１５の下増厚部１９および上増厚部２０に緊張材３５によって橋軸方向のプレストレスを付与し、セグメント１４の製作が完了する。なお、各ウェブ部１５と上床版部１６との接合は、橋軸方向に配置した４つのせん断キー３２によって主に行われる。

このようにして一体に形成されたセグメント１４を必要な数だけ製作した後、架設径間に設置した図示しない支保工上に複数のセグメント１４を所定の間隙Ｌをもって橋軸方向に配置し、隙間に無収縮モルタル２９（図４）を充填して互いに密接させる。その後、図１に示すように外ケーブル１１を張り、外ケーブル１１に緊張力を加えて全てのセグメント１４およびこれらの両側の柱頭部９を連結することで橋桁４の架設が完了する。さらにその後、橋桁４の両側部に一対の壁高欄８を設置して橋桁４が完成する。

このように構成された橋桁４は、道路橋は鉄道橋として利用されることにより、交通荷重（輪荷重）が上床版６に曲げモーメントを発生させる。そのため、図２に示すように、ウェブ５と上床版６との接合部にはウェブ５と下床版７との接合部の強度よりも高い強度が要求される。これに対し、本実施形態では、図８に示すようにウェブ５の上面に形成した凹部３３を橋軸方向の鉛直断面において２つの側面３３ｂが底に向けて末広がりとなるあり溝形状としたことにより、上床版６の下面に形成した凸部３４が上床版６をウェブ５から引き離す方向の力に対しても抵抗する。このようにしてウェブ５と上床版６との接合強度を十分大きくしたことにより、鋼材を用いないウェブ５と上床版６との接合が可能になる。

本実施形態では、各ウェブ５の上面に複数の凹部３３を形成し、上床版６の下面に複数の凸部３４を形成しており、これにより、橋軸方向に互いに対向する２つの側面３３ｂが各凹部３３に形成され、せん断キー３２の橋軸方向のせん断耐力が向上している。また、各凹部３３を、図８に示す橋軸方向に沿う鉛直断面において２つの側面３３ｂが底に向けて末広がりとなるあり溝形状とし、図２に示す橋軸直角方向に沿う鉛直断面において２つの側面３３ａが底に向けて狭まるテーパー形状としたことにより、図１１のようにウェブ５（ウェブ部１５）を横向きに倒した状態で製作する際に、凹部３３の型枠４２の下面に空気が溜まり難くなり、凹部３３の品質が向上するとともに、緊張材２１が水平配置されて緊張力の付加が容易になる。

本実施形態では、図９に示すように、橋軸方向に延在する非金属素材からなる緊張材３５を凹部３３に突入した凸部３４のすべてを貫通する態様で各ウェブ５（ウェブ部１５）に設けている。これにより、ウェブ５と上床版６（上床版部１６）とを引き離す向きの力が作用したときにも、凹部３３の開口を広げる向きにウェブ５が変形することが緊張材３５によって抑制され、この向きの力に対する両者の接合強度が向上する。

せん断キー３２を構成する凹部３３と凸部３４との接合部には、僅かな隙間が生じる虞や他の部位に比べて強度が低くなる虞がある。これに対し本実施形態では、図８に示すように、上床版６の下面に橋軸直角方向に延在するように一体形成したリブ２６を、橋軸方向において凹部３３と重ならない位置に配置している。これにより、せん断キー３２が潜在的に有する悪影響がリブ２６に及ぶことが防止され、橋桁４の信頼性が向上する。

本実施形態では、図２に示すように、緊張力を付与された緊張材３１の圧縮力によってウェブ５に接合される下床版７により、一対のウェブ５の下部が連結される構成としている。これにより、鋼材を用いることなく、下床版７を橋桁４に具備させることが可能になる。また、ウェブ５の製作とは別工程で下床版７（下床版部１７）を製作するため、橋桁４の断面形状における設計自由度が高まる。

また、本実施形態では、図４に併せて示すように、一対のウェブ部１５、上床版部１６および下床版部１７を含む複数のセグメント１４を橋軸方向に連結して橋桁４を構成させており、これにより、橋桁４の構築現場で上床版６などのコンクリートの打設作業がなく、品質管理が難しい特殊なコンクリートの利用が容易になる。

橋桁４はコンクリート製であるために架設径間の端部でせん断力が大きくなる。これに対し本実施形態では、図１〜図３に示すように、上床版６と下床版７との間に非金属素材からなる外ケーブル１１を配置している。これにより、架設径間の端部のせん断力が小さくなるとともに、橋桁４の耐久性およびメンテナンス容易性が改善する。

加えて、本実施形態では、図３に示すように、上床版６の橋軸直角方向の両端部に接合される一対の壁高欄８を、無筋コンクリートから形成し、緊張力が付与された緊張材３８の圧縮力によって上床版６に接合している。これにより、鋼材を用いない壁高欄８の設置が可能になる。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、橋桁４を単一箱桁橋として構成したが、箱形断面部を２つ以上有する多主桁箱桁橋、箱形断面部が連続する多重箱桁橋などとして構成してもよい。また、上記実施形態では、橋桁４を、３支点間以上の多支間（径間）にわたって連続する多径間連続橋として構成したが、２支点間を連絡する単純桁橋として構成してもよい。

また上記実施形態では、一対のウェブ５が概ね鉛直に延在し、上床版６が一対のウェブ５から側方へ張り出すように橋桁４の断面形状を設定しているが、一対のウェブ５が下床版７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６に至るような断面形状としたり、上床版６が一対のウェブ５から側方へ張り出さない断面形状としたりすることも可能である。

上記実施形態では、架設径間に支保工を組み立て、その上に複数のセグメント１４を橋軸方向に並べて柱頭部９を含めて一体化することで橋桁４を構築しているが、架設径間を跨ぐように橋軸方向に設置した架設用ガーダで各セグメント１４を吊り上げ、その状態でセグメント１４の接合、セグメント１４と柱頭部９との接合、外ケーブル１１を用いたプレストレス付与による一体化を行うスパンバイスパン工法で橋桁４を構築してもよい。あるいは、複数のセグメント１４を架設径間の直下で連結して主桁を構築し、この主桁をガーダで吊り上げたり、複数のセグメント１４から主桁を構成するのではく、支間長に応じた一体物として製作した主桁をガーダで引き上げたりして架設するリフティング工法で橋桁４を構築してもよい。

また上記実施形態では、ウェブ５に凹部３３を形成し、上床版６に凸部３４を形成してせん断キー３２を構成しているが、ウェブ５に凸部３４を形成し、上床版６に凸部３４と補完形状をなす凹部３３を形成してせん断キー３２を構成してもよい。さらに、凹部３３のあり溝形状は、互いに対向する側面３３ｂを傾斜面として構成するものに限られず、段差を形成することで末広がりとなるようにしてもよい。

この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、形状、素材など、および手順は、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。一方、上記実施形態に示した構造および手順の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択してもよい。

４ 橋桁
５ ウェブ
６ 上床版
７ 下床版
８ 壁高欄
１１ 外ケーブル
１４ セグメント
１５ ウェブ部（ウェブの一部）
１６ 上床版部（上床版の一部）
１７ 下床版部（下床版の一部）
２６ リブ
３１ 緊張材
３２ せん断キー
３３ 凹部
３３ａ 側面（橋軸直角方向に対向する側面）
３３ｂ 側面（橋軸方向に対向する側面）
３４ 凸部
３５ 緊張材
３８ 緊張材

Claims (4)

1. 複数のウェブと複数の前記ウェブの上部を連結する上床版とを少なくとも有する橋桁であって、
   複数の前記ウェブおよび前記上床版はともに無筋コンクリートからなり、
   前記ウェブの上面に形成された複数の凹部と、前記上床版の下面に形成され、複数の前記凹部に対して補完形状をなす複数の凸部とからなる複数のせん断キーを有し、
   前記凹部は、橋軸直角方向に沿う鉛直断面において、底に向けて狭まるテーパー形状を呈し、橋軸方向に沿う鉛直断面において、底に向けて末広がりのあり溝形状を呈することにより、前記上床版を前記ウェブに一体接合させており、
   前記ウェブには、橋軸方向に延在する非金属素材からなるポストテンション方式の緊張材が前記凹部に突入した前記凸部を貫通する態様で設けられていることを特徴とする橋桁。
2. 前記上床版の下面には橋軸直角方向に延在するリブが一体形成され、
   前記せん断キーは、橋軸方向において前記リブと重ならない位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の橋桁。
3. 複数の前記ウェブのうち互いに隣接する少なくとも２つの下部を連結する無筋コンクリートからなる下床版を更に有し、
   前記下床版は、橋軸直角方向に延在し、緊張力を付与された非金属素材からなる緊張材の圧縮力によって前記ウェブに接合されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の橋桁。
4. 前記ウェブは、板状部と、前記板状部の下端に前記板状部よりも橋軸直角方向に厚く形成された下増厚部と有し、
   前記下床版に設けられる緊張材は、前記下床版に対してはプレテンション方式で設置され、前記ウェブに対しては、前記下増厚部に設けられたシースに注入されたグラウトによって定着されていることを特徴とする、請求項３に記載の橋桁。

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