JP6586305B2 - 既設橋梁の架替工法 - Google Patents

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本発明は、中小河川等を横過する既設橋梁の架替工法及び架替橋梁に関する。
従来から、施工環境に影響されず、また、コストをかけずに橋脚を補強するものとして、特許文献1に開示される橋脚の補強構造が提案されている。
特許文献1に開示される橋脚の補強構造において、橋脚と、橋脚と橋桁とに固定された補強鋼材を、橋梁が有する。橋脚は、橋脚の側面から内部へ延びる複数の側孔を有する。補強鋼材は、橋脚の外側である表面に設けられる。補強鋼材は、アンカー筋によって橋脚に固定される。アンカー筋は、橋脚の側孔に挿入されて、補強鋼材と連結されている。
特開2013−155576号公報
しかし、特許文献1に開示される橋脚の補強構造は、地中部から地上へ延びる橋脚と、橋脚に支承を介在させて支持された橋桁とを有するため、橋梁の死荷重の多くが橋桁から支承を介して橋脚に伝達されるものとなり、補強鋼材による橋脚の補強が必要となる。
ここで、特に、1又は2基程度の橋脚が設けられる中小河川等においては、橋桁下の施工空間が狭小であり、橋脚の周囲の締切りの困難性等、補強工事に多くの障害が伴う。このような中小河川等においては、補強工事に多くの障害が伴う反面で、補強工事の予算が非常に限定されていることが多く、橋脚の補強が事実上不可能になるという問題点があった。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、既設の橋脚の強度を利用しながら橋脚の補強を必要としないものとして、施工コストを抑制することのできる既設橋梁の架替工法及び架替橋梁を提供することにある。
第1発明に係る既設橋梁の架替工法は、中小河川等を横過する既設橋梁の架替工法であって、河川等の両岸に架設された既設の橋桁及び両岸の橋台と橋脚とに設置された既設の支承を撤去する撤去工程と、既設の橋桁を撤去した河川等の両岸に新設の連続桁を架設する架設工程とを備え、前記架設工程では、河川等内に設けられた既設の橋脚を補強することなく、既設の橋脚の天端に前記橋脚支承を設置して、死荷重を伝達しないように前記連続桁と、前記橋脚支承との間に離間する部分を設けて河川等の両岸まで連続して延びる前記連続桁が設けられることを特徴とする。
第1発明によれば、既設の橋脚の荷重負担が低減することで、地震等が発生したときに橋脚に作用する地震時水平力が低減して、既設の橋脚の耐震補強工事を不要とすることが可能となる。第1発明によれば、河川等内に設けられた既設の橋脚に主として活荷重を負担させることで、既設の橋脚の強度を利用しながら、新設の連続桁を十分に支持することが可能となる。
第1発明によれば、1又は2基程度の橋脚が設けられる中小河川等において、橋桁下の施工空間が狭小であり、橋脚の周囲の締切りの困難性等、補強工事に多くの障害が伴うにもかかわらず、既設の橋脚の補強工事等を不要なものとすることで、施工コストを抑制した既設橋梁の架替工事を実現することが可能となる。第1発明によれば、主として活荷重が作用した状態のみで連続桁の橋脚支承が支点となることで、既設の橋脚に発生する地震時水平力を低減させることが可能となる。
本発明を適用した架替橋梁を示す斜視図である。 本発明を適用した架替橋梁を示す正面図である。 本発明を適用した架替橋梁の橋脚支承を示す拡大正面図である。 本発明を適用した架替橋梁の橋台支承を示す拡大正面図である。 本発明を適用した既設橋梁の架替工法における撤去工程で撤去される既設の橋桁を示す正面図である。 本発明を適用した既設橋梁の架替工法における架設工程で設置される新設の橋台支承を示す正面図である。 本発明を適用した既設橋梁の架替工法における架設工程で設置される新設の連続桁を示す正面図である。 (a)は、本発明を適用した既設橋梁の架替工法における架設工程で橋脚支承の上端面から離間させた連続桁の下面を示す拡大正面図であり、(b)は、橋脚支承から橋脚に伝達される活荷重を示す拡大正面図である。 (a)は、本発明を適用した既設橋梁の架替工法における架設工程で橋脚支承の上端面に当接させた連続桁の下面を示す拡大正面図であり、(b)は、橋脚支承から橋脚に伝達される活荷重を示す拡大正面図である。 本発明を適用した既設橋梁の架替工法により曲げモーメントを低減させた状態を示す正面図である。
以下、本発明を適用した既設橋梁の架替工法及び架替橋梁1を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明を適用した架替橋梁1は、図1に示すように、主に、1又は2基程度の橋脚7が設けられる中小河川等で、中小河川等を横過する既設橋梁を架け替えるために用いられる。
本発明を適用した架替橋梁1は、例えば、20m〜50m程度の河川幅の中小河川等で、河川8の左岸及び右岸となる両岸80まで、中小河川等を横過して設けられる。
本発明を適用した架替橋梁1は、中小河川を横過して設けられるものに限らず、跨線橋等の橋脚7において、線路内にある橋脚基礎部を掘削してアンカー定着することが必要な橋梁や、劣化の著しい上部工の架け替えが必要な橋梁にも適用することができる。
本発明を適用した架替橋梁1は、図2に示すように、河川8の両岸80まで橋軸方向Xに分断されることなく連続して延びる新設の連続桁2と、既設の橋脚7の天端7aに設置される橋脚支承3とを備える。
連続桁2は、橋軸方向Xに20m〜50m程度の範囲で延びて、例えば、30m程度の延伸長Lとなる。連続桁2は、主に、鋼桁の単純構造桁が用いられるが、これに限らず、コンクリート桁のみの単純構造桁又は鋼桁とコンクリート桁との複合構造桁が用いられてもよい。
連続桁2は、河川8の両岸80に設けられた既設の橋台6に、橋軸方向Xの両端部2aが設置される。橋台6は、橋軸方向Xに延びて段状に形成された橋座60を有する。橋台6は、略平坦状に形成された橋座60に橋台支承4が設置される。
連続桁2は、例えば、河川等内に1基の既設の橋脚7が設けられている場合に、河川幅の略中央等で、橋軸方向Xの中間部2bの下方に、既設の橋脚7が設けられるものとなる。既設の橋脚7は、例えば、鉄筋コンクリート等が用いられている。
橋脚7は、河川幅の略中央等で、河川8の河床81から上方に向けて延びて設けられている。橋脚7は、高さ方向Yの上部に天端7aが形成される。橋脚7は、略平坦状に形成された天端7aに橋脚支承3が設置される。
橋脚支承3は、図3に示すように、ゴム製等の弾性部材50と、鋼製等の上部プレート51及び下部プレート52とを有する。橋脚支承3は、ソールプレート54に下方から当接される上部プレート51及びベースプレート55に上方から当接される下部プレート52に弾性部材50が挟まれた橋梁用ゴム支承5等が用いられるものとなる。橋脚支承3は、橋梁用ゴム支承5等の免震支承が望ましいが、これに限らず、上部プレート51と下部プレート52とを有さないパット型ゴム支承、又は、鋼製支承等が用いられてもよい。
橋脚支承3は、橋脚7の天端7aにモルタル製等の台座53が設けられて、ボルト等により下部プレート52がベースプレート55を介して台座53に固定される。橋脚支承3は、例えば、上部プレート51又はソールプレート54の上面が、略水平に延びて平坦状等に形成された橋脚支承3の上端面3aとなる。
橋脚支承3は、連続桁2の下部に設けられた下部フランジ21等の下面21aと、橋脚支承3の上端面3aとを、高さ方向Yで互いに対向させる。橋脚支承3は、橋脚支承3の上端面3aを、連続桁2の下面21aから、所定の間隙Dで離間させたものとなる。橋脚支承3は、例えば、高さ方向Yに1mm〜20mm程度の大きさで間隙Dが形成される。
なお、橋脚支承3は、上部プレート51の上面を橋脚支承3の上端面3aとするとともに、連続桁2の下部に取り付けられたソールプレート54の下端面を連続桁2の下面21aとして、上部プレート51の上面とソールプレート54の下端面とを離間させてもよい。また、橋脚支承3は、弾性部材50の上面を橋脚支承3の上端面3aとするとともに、ソールプレート54とともに連続桁2の下部に取り付けられた上部プレート51の下端面を連続桁2の下面21aとして、弾性部材50の上面と上部プレート51の下端面とを離間させてもよい。
また、橋脚支承3は、下部プレート52の上面を橋脚支承3の上端面3aとするとともに、上部プレート51及びソールプレート54とともに連続桁2の下部に取り付けられた弾性部材50の下端面を連続桁2の下面21aとして、下部プレート52の上面と弾性部材50の下端面とを離間させてもよい。さらに、橋脚支承3は、ベースプレート55の上面を橋脚支承3の上端面3aとするとともに、上部プレート51、ソールプレート54及び弾性部材50とともに連続桁2の下部に取り付けられた下部プレート52の下端面を連続桁2の下面21aとして、ベースプレート55の上面と下部プレート52の下端面とを離間させてもよい。
橋脚支承3は、これに限らず、高さ方向Yに所定の間隙Dで離間させることなく、橋脚支承3の上端面3aが、連続桁2の下面21aに当接されてもよい。このとき、橋脚支承3は、橋脚支承3の上端面3aが、連続桁2の下面21aに当接される場合に、連続桁2の下部フランジ21に上部プレート51をボルト等で固定しないものとする。
橋台支承4は、図4に示すように、ゴム製等の弾性部材50と、鋼製等の上部プレート51及び下部プレート52とを有する。橋台支承4は、ソールプレート54に下方から当接される上部プレート51及びベースプレート55に上方から当接される下部プレート52に弾性部材50が挟まれた橋梁用ゴム支承5等が用いられるものとなる。橋台支承4は、橋梁用ゴム支承5等の免震支承が望ましいが、これに限らず、上部プレート51と下部プレート52とを有さないパット型ゴム支承、又は、鋼製支承等が用いられてもよい。
橋台支承4は、橋台6の橋座60にモルタル製等の台座53が設けられて、ボルト等により下部プレート52がベースプレート55を介して台座53に固定される。橋台支承4は、連続桁2の下部フランジ21等の下面21aが載置されて、連続桁2の下部フランジ21にソールプレート54を介して、上部プレート51がボルト等で固定される。
本発明を適用した架替橋梁1は、図2に示すように、河川等内に設けられた既設の橋脚7を補強することなく、河川8の両岸80に架設される新設の連続桁2が、既設の橋台6の橋座60に設置された橋台支承4に支持されて設けられるものとなる。
本発明を適用した架替橋梁1は、図5〜図9に示すように、本発明を適用した既設橋梁の架替工法が用いられて、河川8の両岸80に架設された既設の橋桁9を撤去してから、新設の連続桁2が河川8の両岸80に架設させて設けられる。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、河川8の両岸80に架設された既設の橋桁9を撤去する撤去工程と、撤去工程を経た後に、既設の橋桁9を撤去した河川8の両岸80に新設の連続桁2を架設する架設工程とを備える。
既設の橋桁9には、図5(a)に示すように、例えば、橋軸方向Xに分断された複数の単純桁90が用いられている。既設の橋桁9は、河川8の左岸の橋台6から橋脚7までの径間、及び、河川8の右岸の橋台6から橋脚7までの径間の各々で、橋脚7及び両岸80の橋台6に設置された既設の支承91に支持されて、単純桁90が架設されている。
撤去工程では、最初に、河川8の左岸及び右岸となる両岸80まで、河川8を横過して設けられている既設の橋桁9を撤去する。撤去工程では、河川8の左岸の橋台6、右岸の橋台6及び橋脚7から、各々の径間に架設されている単純桁90を撤去するものとなる。
撤去工程では、次に、河川8の左岸の橋台6、右岸の橋台6及び橋脚7の各々で、各々の橋台6の橋座60及び橋脚7の天端7aから、既設の支承91を撤去する。撤去工程では、最後に、図5(b)に示すように、河川8の両岸80に設けられた既設の橋台6と、河川等内に設けられた既設の橋脚7とが残置された状態となる。
架設工程では、最初に、図6(a)に示すように、河川8の両岸80に設けられた既設の橋台6で、既設の橋台6の橋座60に新設の橋台支承4を設置する。ここで、架設工程では、例えば、河川8の両岸80に設けられた既設の橋台6を補強することなく、橋台6の橋座60に新設の橋台支承4を設置するものとする。
架設工程では、次に、図6(b)に示すように、必要に応じて、河川8の左岸又は右岸で、河川8の両岸80の何れか一方又は両方に設けられた既設の橋台6を、橋軸方向Xで河川等内に向けて拡幅させる。このとき、河川等内に拡幅させた橋台6の橋座60は、道路橋示方書・同解説V耐震設計編に示される桁かかり長以上とすることが望ましく、例えば、橋軸方向Xで既設の橋台6の橋座60の1.1倍〜2.0倍程度の幅寸法Wとなる。
架設工程では、次に、図7(a)に示すように、橋軸方向Xに分断されることなく連続して延びる新設の連続桁2を河川8の両岸80に架設する。このとき、新設の連続桁2は、河川8の両岸80で既設の橋台6の橋座60に設置された橋台支承4に、橋軸方向Xの両端部2aが設置される。
新設の連続桁2は、橋軸方向Xの両端部2aが橋台支承4に設置されて、河川8の両岸80の橋台支承4の各々に、河川8の両岸80に亘り連続桁2の上方を走行車両が通過等する前の橋梁供用前の段階で、連続桁2の自重等の死荷重P1を略均等に負担させる。
新設の連続桁2は、河川8の左岸の橋台6から橋脚7までの径間、及び、河川8の右岸の橋台6から橋脚7までの径間の各々で分断されることなく、河川8の両岸80まで連続して架設される。新設の連続桁2は、橋軸方向Xの中間部2bの下方に、既設の橋脚7が設けられているものとなる。
架設工程では、最後に、図7(b)に示すように、河川等内に設けられた既設の橋脚7を補強することなく、既設の橋脚7の天端7aに新設の橋脚支承3を設置して、橋脚支承3の上方に、河川8の両岸80まで連続して延びる連続桁2が設けられたものとなる。なお、架設工程では、新設の連続桁2を架設してから、橋脚7の天端7aに新設の橋脚支承3を設置することもできるが、これに限らず、既設の橋脚7の天端7aに新設の橋脚支承3を設置してから、河川8の両岸80に新設の連続桁2を架設することもできる。
架設工程では、河川8の両岸80まで連続して延びる新設の連続桁2と、既設の橋脚7の天端7aに設置した橋脚支承3とが設けられることで、本発明を適用した架替橋梁1が中小河川等を横過して設けられるものとなる。
架設工程では、橋梁供用前の死荷重P1のみが連続桁2に作用した状態から、本発明を適用した架替橋梁1の供用が開始された段階で、河川8の両岸80に亘り連続桁2の上方を走行車両が通過等することで、橋梁供用時の活荷重P2が連続桁2に作用する。
ここで、架設工程では、新設の連続桁2を河川8の両岸80に架設して、橋梁供用前の死荷重P1のみが作用した状態で、図8(a)に示すように、特に、連続桁2の下面21aを、橋脚支承3の上端面3aから、所定の間隙Dで離間させたものとする。このとき、架設工程では、本発明を適用した架替橋梁1の供用が開始されて、図8(b)に示すように、橋梁供用時の活荷重P2が作用した状態で、連続桁2が高さ方向Yに撓んで、連続桁2の下面21aが橋脚支承3の上端面3aに当接する。
このとき、本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、図8に示すように、橋梁供用前の死荷重P1のみが作用した状態で、連続桁2の下面21aを橋脚支承3の上端面3aから離間させる。そして、本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、橋梁供用時の活荷重P2が作用した状態で、既設の橋脚7の補強を必要としない程度の大きさとなる橋梁供用時の活荷重P2のみを、連続桁2から既設の橋脚7に伝達させるものとして、橋梁供用時のみ連続桁2の下面21aが橋脚支承3の上端面3aに当接するものとなる。
これにより、本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、橋梁供用前の死荷重P1のみが作用した状態で、連続桁2の下面21aを、橋脚支承3の上端面3aから離間させることで、既設の橋脚7に死荷重P1が伝達されず、既設の橋脚7の補強を必要としない程度の大きさとなる橋梁供用時の活荷重P2のみが既設の橋脚7に伝達されるものとなる。
また、架設工程では、橋梁供用時の活荷重P2が作用した状態に限らず、図9(a)に示すように、橋梁供用前の死荷重P1のみが作用した状態でも、連続桁2の下面21aを、橋脚支承3の上端面3aに当接させてもよい。このとき、架設工程では、橋梁供用前の死荷重P1のみが作用した状態、及び、図9(b)に示すように、橋梁供用時の活荷重P2が作用した状態の何れにおいても、連続桁2の下面21aを、橋脚支承3の上端面3aに当接させたものとなる。
このとき、本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、図9に示すように、既設の橋脚7の補強を必要としない程度の大きさの死荷重P1及び活荷重P2を、連続桁2から既設の橋脚7に伝達させて、又は、既設の橋脚7の補強を必要としない程度の大きさとなる橋梁供用時の活荷重P2のみを、連続桁2から既設の橋脚7に伝達させるものとなる。
これにより、本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、橋梁供用前の死荷重P1のみが作用した状態から、橋梁供用時の活荷重P2が作用した状態まで、連続桁2の下面21aを、橋脚支承3の上端面3aに当接させた場合においても、既設の橋脚7に死荷重P1の全部が伝達されるものとならず、既設の橋脚7の補強を必要としない程度の大きさの一部の死荷重P1及び活荷重P2のみが既設の橋脚7に伝達されて、又は、一切の死荷重P1が伝達されず、橋梁供用時の活荷重P2のみが既設の橋脚7に伝達されるものとなる。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、図8、図9に示すように、一部の死荷重P1及び活荷重P2が既設の橋脚7に伝達されて、又は、橋梁供用時の活荷重P2のみが既設の橋脚7に伝達されるものとなる。このとき、本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、河川等内に設けられた既設の橋脚7が、河川8の両岸80の橋台6とともに、全部の死荷重P1及び活荷重P2を負担する場合と比較して、既設の橋脚7の荷重負担が低減する。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、既設の橋脚7の荷重負担が低減することで、地震等が発生したときに橋脚7に作用する地震時水平力が低減して、既設の橋脚7の耐震補強工事を不要とすることが可能となる。本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、河川等内に設けられた既設の橋脚7に主として活荷重P2を負担させることで、既設の橋脚7の強度を利用しながら、新設の連続桁2を十分に支持することが可能となる。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、特に、1又は2基程度の橋脚7が設けられる中小河川等において、橋桁下の施工空間が狭小であり、橋脚7の周囲の締切りの困難性等、補強工事に多くの障害が伴うにもかかわらず、既設の橋脚7の補強工事等を不要なものとすることで、施工コストを抑制した既設橋梁の架替工事を実現することが可能となる。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、図5〜図10に示すように、中小河川等を横過する既設橋梁を架け替えるためのものであり、特に、図10に示すように、連続桁2に発生する曲げモーメントの大きさが、死荷重P1を単純桁90、活荷重P2を連続桁2に負担させた場合の合計曲げモーメントの大きさとなる。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、活荷重P2が作用した状態のみで連続桁2の橋脚支承3が支点となることで、死荷重P1を単純桁90、活荷重P2を連続桁2に負担させた場合の合計曲げモーメントの大きさが、単純桁90としての死荷重曲げモーメントと活荷重曲げモーメントとを併せた単純桁90としての合計曲げモーメントの大きさから、連続桁2としての活荷重曲げモーメントの大きさを差し引いたものとなり、連続桁2に発生する曲げモーメントを低減させることが可能となる。
本発明を適用した既設橋梁の架替工法は、特に、図6(b)に示すように、既設の橋台6を河川等内に向けて拡幅させることで、連続桁2の橋軸方向Xの桁かかり長算出支間の増加にも対応することが可能となる。
本発明を適用した架替橋梁1は、図2に示すように、既設の橋脚7の補強工事等を不要なものとすることで、橋脚7による河川阻害率の増大を回避するとともに、既設の橋脚7の強度を利用して、連続桁2に発生する曲げモーメントを低減させて桁断面を小さくすることで、新設の連続桁2の桁高の増大が抑制されて、また、新設の連続桁2への取付道路の路面高の増大が抑制されるため、既設橋梁の架替工事の施工コストを抑制することが可能となる。
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。
1 :架替橋梁
2 :連続桁
2a :両端部
2b :中間部
21 :下部フランジ
21a :下面
3 :橋脚支承
3a :上端面
4 :橋台支承
5 :橋梁用ゴム支承
50 :弾性部材
51 :上部プレート
52 :下部プレート
53 :台座
54 :ソールプレート
55 :ベースプレート
6 :橋台
60 :橋座
7 :橋脚
7a :天端
8 :河川
80 :両岸
81 :河床
P1 :死荷重
P2 :活荷重
X :橋軸方向
Y :高さ方向

Claims (1)

  1. 中小河川等を横過する既設橋梁の架替工法であって、
    河川等の両岸に架設された既設の橋桁及び両岸の橋台と橋脚とに設置された既設の支承を撤去する撤去工程と、既設の橋桁を撤去した河川等の両岸に新設の連続桁を架設する架設工程とを備え、
    前記架設工程では、河川等内に設けられた既設の橋脚を補強することなく、既設の橋脚の天端に前記橋脚支承を設置して、死荷重を伝達しないように前記連続桁と、前記橋脚支承との間に離間する部分を設けて河川等の両岸まで連続して延びる前記連続桁が設けられること
    を特徴とする既設橋梁の架替工法。
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