JP6536895B2 - 補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、背面部が盛土に形成されている補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法に関する。

従来、河川部や道路交差部に橋梁を構築する場合には、先ず支持地盤に基礎杭（支持地盤が強固な場合には基礎杭は不要な場合もある）を打設し、その上に橋台を構築する。その後、橋台の背面に盛土を盛り立て、橋台上に固定支承と自由支承とを設置し、橋桁を橋台間に構築するという手順により施工されている。ここで橋台は、盛土による土圧に抵抗するとともに、橋桁の桁座として、桁自重や桁に上載する列車などを支持する機能を有している。

そして、盛土と橋梁との境界部における諸々の問題を解決できる高性能な橋梁構造として、例えば特許文献１に記載するような橋桁と橋台とが一体化した補強盛土一体橋梁が知られている。
特許文献１には、橋梁の構築工法において、補強土壁工法の手順で、ジオテキスタイルと土嚢を用いて、補強盛土を構築し、支持地盤が軟弱な場合には、補強盛土の盛り立てによる地盤沈下などが収束した段階で基礎杭などの基礎を施工し、対面する側にも、同時にジオテキスタイルと土嚢を用いて、補強盛土を構築し、支持地盤が軟弱な場合には、補強盛土４の盛り立てによる地盤沈下などが収束した段階で基礎杭などの基礎を施工し、上記した対面する補強盛土の壁面工と、橋桁の梁部分を一体化して、ラーメン橋梁部の鉄筋コンクリートを打設する構造について記載されている。

特許第４８６３２６８号公報

しかしながら、従来の補強盛土一体橋梁では、例えば橋長が２０ｍ以下の短スパンの橋梁を対象としており、長スパン化に対する技術が求められており、支承の省略や背面盛土の沈下対策、高い耐震性を確保することが可能となっている。しかし、補強盛土と橋梁の一体化により橋梁の伸縮が拘束されることになるため、橋梁に作用する常時の不静定力が大きくなる。そして、このような橋梁の伸縮に伴う不静定力は、スパン長が長くなるに従い増大するため、それに伴う桁の引張応力による支間中央下面の曲げひび割れの照査が設計上、満足することができなくなり、ＰＣ構造を適用したとしても、長スパンの補強盛土一体橋梁として構築することが困難となっている。

また、ひび割れの対策として、桁高を高くして断面剛性を大きくする対応が考えられるが、施工コストが増大するとともに、桁高を高くすることによる桁下空頭制限に対して支障が生じるという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、桁高を抑えつつ、従来よりも桁の引張応力を小さくすることができる補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、施工性を向上させることができる補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造は、橋梁両端の補強盛土の正面に設けられたコンクリート壁を備え、該コンクリート壁の上部にＰＣ橋桁の延在方向の端部が載置される補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造であって、前記コンクリート壁は、前記補強盛土に対して一体的に設けられ、前記ＰＣ橋桁は、前記補強盛土における前記コンクリート壁より上方に位置する盛土上部に対向する橋桁端面が該盛土上部との間に間隔をあけた状態で設けられ、前記ＰＣ橋桁の前記端面と前記盛土上部との間の領域に鉄筋コンクリート製の接合部が設けられ、前記接合部は、前記盛土上部に対して非接合状態で設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係るコンクリート壁構造の施工方法は、上述したコンクリート壁構造の施工方法であって、補強盛土を施工する工程と、前記補強盛土の正面に、前記コンクリート壁を一体的に設ける工程と、前記補強盛土における前記コンクリート壁より上方に位置する盛土上部に対向する橋桁端面が該盛土上部との間に間隔をあけた状態で、前記コンクリート壁の上端に前記ＰＣ橋桁の延在方向の端部を載置する工程と、前記ＰＣ橋桁の前記端面と前記盛土上部との間の領域に鉄筋コンクリート製の接合部を、前記盛土上部に対して非接合状態で設ける工程と、を有することを特徴としている。

本発明に係る補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造では、補強盛土と橋梁を一体化する領域を変更し、コンクリート壁の上部におけるＰＣ橋桁が載置される部分を含む所定領域で、橋梁に対して非接合となる非一体化領域を有する構造とし、さらに橋梁下部においては、背面側の補強盛土と橋梁とが一体化に接合される構造とすることで、橋梁背面の補強盛土の盛土補強材の拘束作用によって増加する橋梁の不静定力を抑えることができる。

このように、補強盛土と橋梁とを一体化する範囲を変更することで、盛土補強材による橋梁の拘束を緩和することができ、ＰＣ橋桁に作用する不静定力による引張応力の低減を図ることができる。
また、橋梁下部については、背面側の補強盛土と橋梁との一体化を行うことにより、一体構造としての安定性を確保しつつ背面盛土の受働抵抗を期待することが可能となり、耐震性も確保することができる。
さらに、本発明では、非一体化部であっても、背面側の補強盛土を外型枠の一部とすることが可能となり、施工性の向上を図ることができるうえ、工期の短縮と工費の低減を図ることができる。

また、本発明に係る補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造は、前記コンクリート壁は、壁体と、該壁体の上に一体的に設けられた桁接合部と、を有し、前記桁接合部の上面には、前記ＰＣ橋桁の端部が載置される部分と、前記接合部が設けられる部分と、を有し、前記桁接合部の断面積は、前記壁体の断面積よりも大きいことが好ましい。

また、本発明に係る補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造は、前記盛土上部と前記接合部との間には、該接合部に接合される鉄筋コンクリート造の剛壁が設けられていてもよい。

本発明では、剛壁とコンクリート壁とが非一体化領域となり、前述の作用効果を奏するうえ、剛壁が補強盛土と一体化するのでさらに補強盛土の安定性を高めることができる。

本発明の補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法によれば、桁高を抑えつつ、従来よりも桁の引張応力を小さくすることができるうえ、施工性を向上させることができる。

本発明の実施の形態における補強盛土一体橋梁の構成を示す斜視図である。 図１に示す補強盛土一体橋梁の側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、補強盛土一体橋梁の施工手順を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３（ｂ）に続く補強盛土一体橋梁の施工手順を示す図である。 実施の形態の第１変形例による補強盛土一体橋梁の構成を示す側面図である。 実施の形態の第２変形例による補強盛土一体橋梁の構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態による補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態による補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造は、鉄道用の橋梁１の両端（図２では片側のみを示している）の補強盛土２の側面に設けられて、上部にＰＣ（プレキャストコンクリート）橋桁３の端部３ａが載置される橋台４を備えたコンクリート壁構造を構成している。補強盛土２の上面には、鉄筋コンクリート製のＲＣ路盤５が敷設されている。

橋梁１は、ＰＣ橋桁３と、補強盛土２との境界に位置する左右一対の橋台４（４Ａ、４Ｂ）と、を有している。そして、橋桁３上およびＲＣ路盤５上には、枕木６１を介して一対のレール６２、６２からなる軌道６が敷設されている。
ここで、ＰＣ橋桁３の延在方向、すなわち橋台４Ａ、４Ｂの背面４ａに直交する方向を橋軸方向Ｘという。橋軸方向Ｘにおいて、ＰＣ橋桁３の延在方向の中央部を向く方向を正面、正面側といい、補強盛土２側を向く方向を背面、背面側という。

橋台４は、鉄筋コンクリート製により構築されており、地盤に打設された図示しない杭上にその杭と一体的に設けられている。橋台４は、壁体４１と、壁体４１の上部に設けられる桁接合部４２と、壁体４１の下部に設けられる基礎４３と、から構成されている。橋台４は、ＰＣ橋桁３と補強盛土２との間に位置していて、ＰＣ橋桁３を下方から支持するとともに、橋台４の背面４ａからの土圧に対して橋台４の壁体４１及び基礎４３により抵抗する形式の橋台に形成されている。そして、橋台４は、補強盛土２に施工される複数の盛土補強材４４と、橋台４の背面４ａに打設される複数のアンカー鉄筋４５（図１では一部のアンカー鉄筋４５のみを記載している）とが設けられ、補強盛土２と橋台４とが一体的に接合されている。

橋台４の桁接合部４２は、図２に示す側面視で壁体４１よりも断面積が大きくなっている。つまり、桁接合部４２は、背面４ａおよび正面４ｂよりも橋軸方向Ｘに突出した形状となっている。

ＰＣ橋桁３の端部３ａは、桁接合部４２の上面４ｃにおいて、補強盛土２との間に接合部７を介在させた状態で載置されて一体的に固定されている。接合部７は、鉄筋コンクリート製からなり、施工時において、ＰＣ橋桁３の端部３ａが橋台４上に載置された状態で打設されることにより、ＰＣ橋桁３の端部３ａと橋台４の桁接合部４２とに一体的に接合されている。
ここで、本実施の形態の橋台４の上方に設けられる接合部７及びＰＣ橋桁３の端部３ａを含む部分（所定領域）は、本願発明の「コンクリート壁の上部」、すなわち「コンクリート壁」の一部に相当している。

また、接合部７の背面７ａ側は、補強盛土２に対して分離した状態、すなわち非接合の状態で設けられている。この接合部７の背面側７ａの高さ方向の領域（長さ寸法）を非一体化領域Ｐ１といい、この非一体化領域Ｐ１の非一体化高さをＡで示す。つまり、本実施の形態による非一体化領域Ｐ１は、桁接合部４２の上面の位置より上方の領域、あるいはＰＣ橋桁３の桁下面３ｃよりも上方の領域となる。
一方で、上述したように橋台４の背面４ａと補強盛土２とが接合される領域を一体化領域Ｐ２という。
そして、補強盛土２の全高をＨとすると、非一体化高さＡは、（１）式により設定されている。つまり、非一体化領域Ｐ１は、補強盛土２の１／３以下の高さとなるよう構成されている。
Ａ≦Ｈ／３ ・・・（１）

次に、上述した構成の補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造の施工方法について図面に基づいて説明する。
図３（ａ）に示すように、地盤Ｇの所定領域に補強盛土２を施工する。補強盛土２の施工範囲は、地盤Ｇの地質条件、軌道条件、橋梁１の設置形状等に対応して、適宜設定される。なお、補強盛土２の上部には、橋台４の桁接合部４２が配置される部分に段差部２ａを形成しておく。

次に、図３（ｂ）に示すように、補強盛土２の正面（側面）に間隔をあけて不図示の型枠を鉄筋コンクリート造の橋台４をコンクリート打設により施工する。このとき補強盛土２と橋台４とは、図１に示す盛土補強材４４やアンカー鉄筋４５によって一体的に接合される。橋台４の桁接合部４２は、補強盛土２の段差部２ａ上に載置されるように配置される。
その後、図４（ａ）に示すように、桁接合部４２上にＰＣ橋桁３を載置する。このとき、ＰＣ橋桁３は、この端面３ｂと補強盛土２との間の接合部７が配置される領域の間隔Ｓをあけて設置される。

そして、ＰＣ橋桁３の設置後には、図４（ｂ）に示すように、前記間隔Ｓにコンクリートを打設して鉄筋コンクリート造の接合部７を施工する。このとき、例えば補強盛土２の正面２ｂに沿って接合部７側を型枠面とする埋設用型枠（図示省略）を組み立てておき、この埋設用型枠とＰＣ橋桁３との間にコンクリートを打設して接合部７を構築する。これにより、接合部７の背面７ａと補強盛土２とは非接合状態となり、非一体化領域Ｐ１が形成される。

次に、上述した構成の補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法の作用について具体的に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施の形態では、補強盛土２と橋梁１を一体化する領域を変更し、コンクリート壁の上部におけるＰＣ橋桁３が載置される部分を含む所定領域で、橋梁１に対して非接合となる非一体化領域Ｐ１を有する構造とし、さらに橋梁下部（壁体４１および基礎４３）においては、背面側の補強盛土２と橋梁１とが一体化に接合される構造とすることで、橋梁背面の補強盛土２の盛土補強材４４の拘束作用によって増加する橋梁の不静定力を抑えることができる。

このように、補強盛土２と橋梁１とを一体化する範囲を変更することで、盛土補強材による橋梁の拘束を緩和することができ、ＰＣ橋桁３に作用する不静定力による引張応力の低減を図ることができる。
また、橋梁下部については、背面側の補強盛土２と橋梁１との一体化を行うことにより、一体構造としての安定性を確保しつつ背面盛土の受働抵抗を期待することが可能となり、耐震性も確保することができる。
さらに、本実施の形態では、非一体化部であっても、背面側の補強盛土２を外型枠の一部とすることが可能となり、施工性の向上を図ることができるうえ、工期の短縮と工費の低減を図ることができる。

また、本実施の形態では、コンクリート壁の橋台４の全体が補強盛土２に接合されるので、ＰＣ橋桁３を橋台４上に載置させる際に、橋台４が傾くことがなくなり、施工時の構造上の安定性を確保することができる。

上述した本実施の形態による補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法では、桁高を抑えつつ、従来よりも桁の引張応力を小さくすることができるうえ、施工性を向上させることができる。

以上、本発明による補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造および施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、接合部７と補強盛土２とが非接合となる非一体化領域Ｐ１（所定範囲）がＰＣ橋桁３の桁下面３ｃの位置より上方の領域であるように設定されているが、この位置に限定されることはない。
つまり、図５に示す第１変形例による補強盛土一体橋梁のように、補強盛土２とが非接合となる非一体化領域Ｐ１（所定範囲）は、それより下方の領域より断面が大きくされた領域、すなわち橋台４の桁接合部４２の下面よりも上方の領域とすることも可能である。

さらに、図６に示す第２変形例のように、コンクリート壁の所定範囲（ここでは、橋台４の桁接合部４２の背面、及び接合部７の背面）に隣接する補強盛土２に例えば鉄筋コンクリート造からなる剛壁８が設けられていてもよい。この場合には、剛壁８とコンクリート壁とが非一体化領域となり、前述の作用効果を奏するうえ、剛壁８が補強盛土２と一体化するのでさらに補強盛土２の安定性を高めることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。

１ 橋梁
２ 補強盛土
３ ＰＣ橋桁
３ａ 端部
４ 橋台
４ａ 背面
４ｂ 正面
４ｃ 上面
５ ＲＣ路盤
７ 接合部
７ａ 背面
４１ 壁体
４２ 桁接合部
４３ 基礎
４４ 盛土補強材
４５ アンカー鉄筋
Ｐ１ 非一体化領域
Ｐ２ 一体化領域
Ｘ 橋軸方向

Claims (4)

1. 橋梁両端の補強盛土の正面に設けられたコンクリート壁を備え、該コンクリート壁の上部にＰＣ橋桁の延在方向の端部が載置される補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造であって、
   前記コンクリート壁は、前記補強盛土に対して一体的に設けられ、
   前記ＰＣ橋桁は、前記補強盛土における前記コンクリート壁より上方に位置する盛土上部に対向する橋桁端面が該盛土上部との間に間隔をあけた状態で設けられ、
   前記ＰＣ橋桁の前記端面と前記盛土上部との間の領域に鉄筋コンクリート製の接合部が設けられ、
   前記接合部は、前記盛土上部に対して非接合状態で設けられていることを特徴とする補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造。
2. 前記コンクリート壁は、壁体と、該壁体の上に一体的に設けられた桁接合部と、を有し、
   前記桁接合部の上面には、前記ＰＣ橋桁の端部が載置される部分と、前記接合部が設けられる部分と、を有し、
   前記桁接合部の断面積は、前記壁体の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造。
3. 前記盛土上部と前記接合部との間には、該接合部に接合される鉄筋コンクリート造の剛壁が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の補強盛土一体橋梁におけるコンクリート壁構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンクリート壁構造の施工方法であって、
   補強盛土を施工する工程と、
   前記補強盛土の正面に、前記コンクリート壁を一体的に設ける工程と、
   前記補強盛土における前記コンクリート壁より上方に位置する盛土上部に対向する橋桁端面が該盛土上部との間に間隔をあけた状態で、前記コンクリート壁の上端に前記ＰＣ橋桁の延在方向の端部を載置する工程と、
   前記ＰＣ橋桁の前記端面と前記盛土上部との間の領域に鉄筋コンクリート製の接合部を、前記盛土上部に対して非接合状態で設ける工程と、
   を有することを特徴とするコンクリート壁構造の施工方法。

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