JP6579931B2

JP6579931B2 - 橋梁における床版連結構造

Info

Publication number: JP6579931B2
Application number: JP2015231422A
Authority: JP
Inventors: 大佐合
Original assignee: 高田機工株式会社
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: JP2017096044A

Description

この発明は、橋梁における床版連結構造に関し、より詳細には橋梁における橋桁間や橋桁と橋台との間に伸縮装置を設けずに連続化する技術に関する。

道路橋等においては、連続する橋桁と橋桁との間、橋桁と橋台との間には、車両の通行荷重（活荷重）による橋桁のたわみや、温度変化に伴う伸縮等により生じる動きの違いを吸収し、車両を安全に通過させるために伸縮装置が設けられている。

しかしながら、伸縮装置を車両が通過する時にわずかな段差により騒音・振動が発生し、近年問題となっている。この騒音・振動の低減及び車両の走行性の改善を図る対策として、舗装を連続化させる埋設ジョイント工法、床版コンクリートと鋼桁の一部を連結する工法、橋桁を連結して連続化させる主桁連結工法等のノージョイント工法と称される道路改良が行われている。

上記ノージョイント工法のうち、埋設ジョイント工法は、前後の舗装を連続化させる部分に軟質な舗装材料（高弾性舗装材）を使用し、舗装体全体の変形性能によって伸縮量等を吸収するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、主桁連結工法は多くの実績があるものの、箱桁と鈑桁では連結する主桁位置がずれているため連結できない等の課題がある。そこで、主桁位置がずれていても連結できる工法として、床版どうしをメナーゼヒンジで連結する床版連結工法が開発されている（例えば特許文献２参照）。この工法では橋梁床版と延長床版との連結部に遊間が設けられ、この遊間に厚さ10mm程度のゴム板を配した縁切り構造となっている。

特開２００７−３０９０３２号公報特開２００６−３０７４７３号公報

＜埋設ジョイント工法の問題＞
「埋設ジョイントの損傷原因と補修についての一考察」（国土交通省国土技術研究会報告，2009年10月，p.175−p.178）によると、温度変化による伸縮量と設置後10年以内の変状発生状況の関係では、伸縮量0mmの場合「損傷あり」が2箇所に対して、「損傷なし・軽微」は12箇所とほぼ健全となっている。

すなわち、埋設ジョイントは伸縮量が小さいほど変状発生割合が低い傾向にあり、伸縮量の大小が埋設ジョイントの損傷要因の一つであるとされている。そのため、現在では伸縮量は20mm以下に適用が制限されている。また、損傷形態としては、舗装に横断方向のひび割れが発生し、そこから侵入した水が床版上に溜まることで床版の劣化が促進される。＜床版連結工法の問題＞
(1)ヒンジ性能
メナーゼ鉄筋は鉄筋をＸ型に２本一組で組み合わせることで構成され、この２本一組のメナーゼ鉄筋が橋梁の幅員方向に125mmピッチ程度で配置される。例えば、橋梁幅員が一般的な12mの場合、96組（96×125=12000）のメナーゼ鉄筋が配置される。

メナーゼ鉄筋の性能は、２本一組の鉄筋の交差部でヒンジを構成し、橋軸方向の水平力は伝達、水平軸まわりの回転（鉛直方向回転）は自由、鉛直方向せん断力は伝達するものとして設計される。

しかしながら、従来工法では、メナーゼ鉄筋の配筋が現場施工であるため、回転中心であるメナーゼ鉄筋の交差部に上下左右のずれが生じやすく、精度管理が困難であるという問題がある。そのため、設計上は回転自由としているものの、回転中心がずれることによって、想定外の偏心曲げが発生してしまい、交通荷重の通過や制動荷重に伴う繰り返し疲労により鉄筋が破断するなどの原因となっている。

(2)連結部
上述のように橋梁床版と延長床版との連結部にはゴム板が設置されているが、このゴム板と床版端部との境界から漏水し、また漏水に伴う床版コンクリートからの遊離石灰の発生やメナーゼ鉄筋の腐蝕及び破断が生じるという問題がある。さらに、活荷重に伴う床版の回動により、床版端部どうしが衝突し、床版下面のコンクリートのひび割れや剥離が発生するという問題もある。

(3)床版連結の施工
従来の床版連結の施工は、既設橋梁の場合、床版遊間を挟んで橋軸方向に２ｍ程度、全幅員をはつり、伸縮装置を撤去し、木製型枠の設置、床版鉄筋配筋、遊間部（連結部）へのゴム板設置、コンクリート打設、舗装敷設といった工程となる。木製型枠や床版鉄筋配筋などはすべて現地作業であり、施工時間が長くなるという問題があった。そのため、通行止め期間が限定される道路改良工事では施工時間の短縮が求められていた。

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の第１の目的は、埋設ジョイントを有する橋梁において、埋設ジョイントの損傷を防止することができる床版連結構造を提供することにある。

この発明の第２の目的は、従来の床版連結工法で用いられているヒンジ構造を適用しても、上記したような種々の問題を解消することができる床版連結構造を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、桁端部間又は桁端部と橋台との間に形成される第１遊間の上方に、互いに対向して前記第１遊間よりも小さい第２遊間を形成する１対の床版端部と、これら床版端部上に連続して敷設される舗装と、前記第２遊間を跨いだ所定長さ範囲にわたり前記舗装の一部として形成される埋設ジョイントとを有する橋梁において、
前記床版端部間は該床版端部の鉛直方向回転を許容するヒンジ構造で連結され、
前記床版端部のそれぞれには、該床版端部の先端面を覆う側壁板と、この側壁板に連結され前記床版端部の底面を覆う底壁板とを有する鋼製の床版端部補強体が設けられ、
前記ヒンジ構造は前記第２遊間を横切って前記床版端部のそれぞれに埋設される多数のメナーゼ鉄筋からなり、前記側壁板のそれぞれには前記メナーゼ鉄筋を通すための多数の貫通孔が橋軸直角方向に間隔を置いて設けられていることを特徴とする橋梁における床版連結構造にある。

上記床版連結構造において、前記床版端部のそれぞれに設けられて１対をなす前記側壁板は、前記第１遊間に延伸されて排水溝を形成し、この排水溝には止水材が設置されるとともに、前記側壁板の下端間には樋が設けられている構成を採用することができる。車道部の高さ位置が最も低くなる導水部において、前記排水溝には排水用防塵フォームが設けられている構成を採用することができる。

さらに、前記床版端部のコンクリートは繊維コンクリートからなる構成を採用することができる。

この発明によれば、埋設ジョイントの伸縮量を抑えることができ、埋設ジョイントの損傷を大幅に減少することが可能となる。

また、この発明によれば、ヒンジ構造に使用するメナーゼ鉄筋を精度よく配筋することができる等、従来の床版連結工法の問題を解消することができる。

この発明による床版連結構造の実施形態を示し、橋軸直角方向に見た断面図である。埋設ジョイントを拡大して示す断面図である。床版端部補強体の橋軸方向に見た正面図である。メナーゼ鉄筋の配筋状態を示す橋軸直角方向に見た断面図である。排水溝を示す橋軸方向に見た断面図である。車道部における排水溝を示す橋軸直角方向に見た断面図である。導水部における排水溝を示す橋軸直角方向に見た断面図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明による床版連結構造の実施形態を示し、橋軸直角方向に見た断面図である。この実施形態は、図示しない橋脚上に設置される隣接した主桁（橋桁）１０，１１の桁端部１０ａ，１０ｂ間において、この発明による床版連結構造を適用したものである。なお、この実施形態では主桁１０，１１としては鋼桁が示されている。

桁端部１０ａ，１１ａ間には第１遊間Ｓ1が形成されている。主桁１０，１１の上には床版１３，１４がそれぞれ設けられ、その床版端部１３ａ，１４ａは第１遊間Ｓ1の上方に突出して互いに対向し、第１遊間Ｓ1よりも小さな第２遊間Ｓ2を形成している。この実施形態では第１、第２遊間Ｓ1，Ｓ2の大きさはそれぞれ800mm、30mmである。

床版端部１３ａ，１４ａ間は、橋軸直角方向に配置された多数のメナーゼ鉄筋２０で連結されている。メナーゼ鉄筋２０の取付け態様については後述する。図１に示す橋軸方向の所定長さ範囲Ｒが連結床版範囲であり、この連結床版範囲Ｒに含まれる床版部分が床版端部１３ａ，１４ａである。

床版端部１３ａ，１４ａは鉄筋コンクリートからなり（ＲＣ床版）、この床版端部１３ａ，１４ａには橋軸方向及び橋軸直角方向の鉄筋１５，１６に加え、前記したメナーゼ鉄筋２０、割裂防止筋１７が配置されている。そして、この床版端部１３ａ，１４ａのために打設するコンクリートとしては、繊維コンクリートが使用されている。

床版端部１３ａ，１４ａ上には第２遊間Ｓ2を跨いで埋設ジョイント２１が設置されている。この埋設ジョイント２１は床版１３，１４の上に連続して敷設される舗装２２の一部を構成している。埋設ジョイント２１は従来周知であってその構造は種々あるが、例えば図２に示す構造を採用することができる。

埋設ジョイント２１は前後の舗装２２と連続するように設けられ、この埋設ジョイント２１の区間にはゴムアスファルト等の軟質な舗装材料（高弾性舗装材）２３が使用される。埋設ジョイント２１の底部には橋軸方向及び橋軸直角方向の鉄筋２４，２５が配置され、さらに床版端部１３ａ，１４ａに定着させるためのＵ字形のアンカー鉄筋２６が配置されている。

また、埋設ジョイント２１の内部には第２遊間Ｓ2の上方に位置するように、漏水を防止するための伸縮シート２８が設置されている。また第２遊間Ｓ2には埋設ジョイント２１の直下においてポリウレタン樹脂発泡体等からなる高弾性バックアップ材２７が設置されている。

再び図１を参照して、床版端部１３ａ，１４ａの主桁端部１０ａ，１１ａからの突出部には床版端部補強体３０が設けられている。図３は床版端部補強体３０の橋軸方向に見た正面図である。床版端部補強体３０は耐食性を有する鋼材、例えばステンレス鋼で作られ、床版端部１３ａ，１４ａの先端面を覆う側壁板３１と、側壁板３１に直角に溶接等に固定されて床版端部１３ａ，１４ａの主桁端部１０ａ，１１ａからの突出部底面を覆う底壁板３２とを有している。床版端部補強体３０は底壁板３２の後端部において、主桁端部１０ａ，１１ａのフランジに鋼製のフィラープレート３３を介して固定されている。

底壁板３２は側壁板３１の高さ方向中間部で固定され、したがって側壁板３１は第１遊間Ｓ1まで延伸している。底壁板３２の上面には、側壁板３１と底壁板３２とに溶接等により固定された多数の補強リブ３４が橋軸直角方向に間隔を置いて配置されている。以上の構成により、第２遊間Ｓ2は実質的には床版端部１３ａ，１４ａにそれぞれ設けられて１対をなす側壁板３１，３１によって規定されている。

図３に示すように、側壁板３１には多数の貫通孔３５が橋軸直角方向に間隔を置いて設けられている。貫通孔３５は高さ方向に長い長孔であり、高さ位置が高い貫通孔３５と低い貫通孔３５が交互に配列されるように、すなわち千鳥状となるように設けられている。これらの貫通孔３５にメナーゼ鉄筋２０が挿入される。側壁板３１の下端部には後述する樋４１を固定するボルト４２を挿入するための多数の孔３６が設けられている。

図４はメナーゼ鉄筋２０の配筋状態を示す橋軸直角方向に見た断面図である。メナーゼ鉄筋２０は、床版端部補強体３０と同様に耐食性を有する鋼材、例えばステンレス鋼からなる鉄筋であり、互いに平行で高さ位置が異なる１対の水平部２０ａ，２０ａと、水平部２０ａ，２０ａ間を連結する傾斜部２０ｂとからなる。メナーゼ鉄筋２０としてはステンレス鉄筋に限らずエポキシ鉄筋を使用することもできる。

側壁板３１に設けられた貫通孔３５については、一方の床版端部１３ａの側壁板３１の貫通孔３５が高さ位置が低いものであるとすると、この貫通孔３５と相対する他方の床版端部１４ａの側壁板３１の貫通孔３５は高さ位置が高いものとなっている。メナーゼ鉄筋２０は、これらの貫通孔３５，３５に挿入され、傾斜部２０ｂが貫通孔３５，３５に位置するように、すなわち水平部２０ａ，２０ａが床版端部１３ａ，１４ａに埋設されるように配置される。

図４（ａ），（ｂ）は互いに隣接する２本のメナーゼ鉄筋２０の配置を示している。同図（ａ）は隣接する２本のうち一方のメナーゼ鉄筋２０の配置を示し、一方の床版端部１３ａの側壁板３１の貫通孔３５は高さ位置が低く、他方の床版端部１４ａの側壁板３１の貫通孔は高さ位置が高いので、メナーゼ鉄筋２０は傾斜部２０ｂが右上がりとなる。

同図（ｂ）は隣接する２本のうち他方のメナーゼ鉄筋２０の配置を示し、相対する貫通孔３５，３５の高さ位置関係は（ａ）の場合とは逆になるので、配置されたメナーゼ鉄筋２０は傾斜部２０ｂが右下がりとなる。したがって、互いに隣接する２本のメナーゼ鉄筋２０，２０は、橋軸直角方向に見て傾斜部２０ｂ，２０ｂが交差し、Ｘ型となる。このようにして構成されたヒンジ構造により、床版端部１３ａ，１４ａどうしでの橋軸方向の水平力及び鉛直方向のせん断力は伝達されるが、床版端部１３ａ，１４ａの鉛直方向の回転は許容されて曲げモーメントが発生しない。

再び図１を参照して、第２遊間Ｓ2を実質的に規定する床版端部１３ａ，１４ａの側壁板３１，３１、すなわち互いに対向する１対の側壁板３１，３１は第１遊間Ｓ1に延伸されて排水溝４０を形成する。図５は、排水溝４０を示す橋軸方向に見た断面図である。図６は車道部における排水溝４０を示し、橋軸直角方向に見た断面図である。図７は導水部における排水溝４０を示し、橋軸直角方向に見た断面図である。

側壁板３１，３１の下端部間には樋４１が設けられている。樋４１はゴム等の弾性材料からなり、橋軸直角方向に沿った多数箇所でボルト４２により側壁板３１，３１の外面に固定されている。樋４１の両端は蛇腹からなる蓋４３で閉鎖されている。床版１３，１４は排水のために幅員方向（橋軸直角方向）に沿って所定の勾配をもって傾斜して設置され、それに伴って樋４１も傾斜している。樋４１の傾斜方向下端部には排水管４４が連結されている。

図６に示すように、車道部において、排水溝４０の上部には止水材４５が配置されている。止水材４５としては、弾性を有し水によって膨潤する汎用の膨潤性止水材が用いられ、この止水材４５は側壁板３１，３１に接着材等により固定されている。また、排水溝４０には止水材４５の下部に連なってポリウレタン樹脂発泡体等からなる高弾性バックアップ材４６が配置されている。車道部の高さ位置が最も低くなる位置が導水部であり（図５の左側の端部参照）、この導水部においては排水溝４０に排水用防塵フォーム４７が配置されている（図７も併せて参照）。この排水用防塵フォーム４７は、塵芥は通さないが水を通して排水溝４０に導く部材である。

なお、地覆部（図５の左右側の端部参照）においては、側壁板３１，３１間には止水材４５及び高さ寸法の大きいバックアップ材４８が配置され、排水溝４０は閉鎖されている。

上記実施形態として示した床版連結構造によれば、次のような効果を得ることができる。
(1)埋設ジョイントの耐久性向上
埋設ジョイント２１の下方において隣接する床版端部どうし１３ａ，１４ａが、活荷重に伴うわずかな鉛直方向回転のみを許すヒンジ構造２０により連結されているので、温度変化に伴う埋設ジョイント２１の伸縮量を0mmとすることが可能となり、埋設ジョイント２１の損傷を大幅に減少することが可能となる。

また、従来、伸縮量20mm以上であって埋設ジョイントの適用範囲外であった箇所においても、伸縮量が0mmとなるので、高価な製品ジョイント（伸縮装置）に代えて安価な埋設ジョイントの適用が可能となる。

埋設ジョイント２１の表面ひびわれから水が浸入し、床版１３，１４上面に滞水しても、排水溝４０の最も高さ位置が低い位置に排水用防塵フォーム４７が設置され、排水されるので、埋設ジョイントの耐久性を向上させることができる。

(2)ヒンジ性能の向上
ヒンジ性能を発揮するメナーゼ鉄筋２０は、工場製作による床版端部補強体３０の側壁板３１に設けた貫通孔３５を利用して配筋されるため、橋梁幅員方向にある多数のメナーゼ鉄筋２０のヒンジ中心位置が一定となり、従来の床版連結工法で適用されていた現場配筋に比べて精度を格段に向上させることができる。

(3)床版連結部の止水性能の向上
止水対策は１次止水として埋設ジョイント２１、２次止水として排水溝４０に設置された止水材４５、さらに３次止水として樋４１の１次〜３次にわたる止水対策が施されているので、止水性能を確実なものとすることができる。

(4)床版端部補強体の複数機能
床版端部補強体３０の側壁板３１はメナーゼ鉄筋２０を位置決めする定規となる一方、側壁板３１，３１は下方まで伸ばし樋４１を取り付けることにより、側壁板３１，３１を溝壁、樋４１を底壁とする排水溝４０を形成する。さらに床版端部補強体３０は、コンクリート打設時の型枠となる一方、コンクリートの硬化後は床版端部１３ａ，１４ａを覆って保護するので、床版端部１３ａ，１４ａのひび割れや欠け落ち・剥離を防止することができる。すなわち、床版端部補強体３０は、定規と排水溝と型枠と床版端部補強との複数の機能を兼ね備えたものとすることができる。

(5)工期短縮
型枠となる床版端部補強体３０とメナーゼ鉄筋２０は、予め工場で製作することができるため、現場での型枠設置や配筋を省略し、工期の短縮を図ることができる。また、図１に示される実施形態のように、隣接する床版厚さが異なる場合であっても、底壁板３２の取付け高さ位置を調整することで対応することができる。

(6)メナーゼ鉄筋の腐蝕防止
第２遊間Ｓ2を横切って配置されるメナーゼ鉄筋２０は、一般の鉄筋を用いた場合、外気に触れて将来腐蝕する懸念があるが、ステンレス鉄筋やエポキシ鉄筋などの高耐食性の鉄筋を用いることで腐蝕を防止することができる。

(7)床版端部コンクリリートのひび割れ防止
床版端部１３ａ，１４ａのコンクリートとして繊維コンクリートを使用することでひび割れを防止することができる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では、隣接する一般的な桁端部間においてこの発明による床版連結構造を適用したが、橋台と桁端部との間や、桁端部間において橋軸方向に並列する床版の縦目地、例えば本線床版に平行な拡幅床版との間においてもこの発明による連結構造を適用できる。

１０，１１：主桁
１０ａ，１１ａ：桁端部
１３，１４：床版
１３ａ，１４ａ：床版端部
２０：メナーゼ鉄筋
３０：床版端部補強体
３１：側壁板
３２：底壁板
３５：貫通孔
４０：排水溝
４１：樋
４４：排水管
４５：止水材
４７：排水用防塵フォーム
Ｒ：連結床版範囲
Ｓ1：第１遊間
Ｓ2：第２遊間

Claims

桁端部間又は桁端部と橋台との間に形成される第１遊間の上方に、互いに対向して前記第１遊間よりも小さい第２遊間を形成する１対の床版端部と、これら床版端部上に連続して敷設される舗装と、前記第２遊間を跨いだ所定長さ範囲にわたり前記舗装の一部として形成される埋設ジョイントとを有する橋梁において、
前記床版端部間は該床版端部の鉛直方向回転を許容するヒンジ構造で連結され、
前記床版端部のそれぞれには、該床版端部の先端面を覆う側壁板と、この側壁板に連結され前記床版端部の底面を覆う底壁板とを有する鋼製の床版端部補強体が設けられ、
前記ヒンジ構造は前記第２遊間を横切って前記床版端部のそれぞれに埋設される多数のメナーゼ鉄筋からなり、前記側壁板のそれぞれには前記メナーゼ鉄筋を通すための多数の貫通孔が橋軸直角方向に間隔を置いて設けられていることを特徴とする橋梁における床版連結構造。
前記床版端部のそれぞれに設けられて１対をなす前記側壁板は、前記第１遊間に延伸されて排水溝を形成し、この排水溝には止水材が設置されるとともに、前記側壁板の下端間には樋が設けられていることを特徴とする請求項１記載の橋梁における床版連結構造。
車道部の高さ位置が最も低くなる導水部において、前記排水溝には排水用防塵フォームが設けられていることを特徴とする請求項２記載の橋梁における床版連結構造。
前記床版端部のコンクリートは繊維コンクリートからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の橋梁における床版連結構造。