JP6632157B2

JP6632157B2 - トラス構造物の部材取替方法

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Publication number: JP6632157B2
Application number: JP2017180902A
Authority: JP
Inventors: 泰一郎川森; 圭一竹田
Original assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2037-09-21
Also published as: JP2019056230A

Description

本発明は、例えばトラス橋等の既設のトラス構造物から老朽化した部材を取り外して新たな部材に取り替えるためのトラス構造物の部材取替方法に関するものである。

従来、道路橋、鉄道橋、水管橋等に用いられるトラス橋としては、上弦材と下弦材とを複数の斜材で連結してなるトラス構造を用いたものが知られており、例えば、斜材の向きを交互にしたワーレントラス、斜材をＸ字形に交差させたダブルワーレントラス等が一般的である。また、各斜材の負荷を軽減するために鉛直材を追加したタイプもある。

ところで、トラス橋においては、完成してから長期間が経過すると、鋼材の腐食等によりトラス部材が老朽化し、橋体の架け替えや部材の取り替えが必要になる。

橋体を架け替える方法の一つとしては、ベント等の仮受設備で橋体を下方から支持し、トラス部材を一部ずつ撤去して新たな部材と取り替える工法がある。また、他の方法としては、ケーブル等の仮吊設備で橋体を上方から吊りながら保持し、トラス部材を一部ずつ撤去して新たな部材と取り替える工法がある。更に、橋体の全体をクレーンで一括撤去し、ヤードにて分解・部材交換を行う工法もある。また、トラスを構成する各部材を単体で取り外して個別に交換する工法も知られている（例えば、特許文献１参照）。この工法は、取り替えるべき部材の格点間を締上工具により締め上げることにより、部材に作用する圧縮力または引張力を減じてピンを外しやすくするようにしたものである。

特開２００６−３３６３７１号公報

しかしながら、前述のように、ベント等の仮受設備で橋体を下方から支持しながらトラス部材を撤去する工法では、施工期間中、ベント等の仮受設備が桁下に常時設置されるため、桁下が長期間に亘って占有されるという問題がある。特に、河川上では施工時期が渇水期に限られるとともに、不測の増水により仮受設備や橋体が倒壊するおそれもある。

また、ケーブル等の仮吊設備で橋体を上方から吊りながらトラス部材を撤去する工法では、ケーブルを設置するための鉄塔やアンカーが必要になり、設備が大掛かりになるとともに、部材の撤去に伴いケーブルの吊り荷重が変化するため、施工中における橋体の形状管理が複雑になるという問題がある。

更に、橋体の全体をクレーンで一括撤去する工法では、大型のクレーンを使用するため、クレーンの設置場所に広大な敷地を確保しなければならず、使用クレーンに応じた地盤改良工事も必要になる。この場合、橋体の全体をクレーンで吊り下げる際のトラスの歪みを防止するために吊天秤を用いて応力を分散する必要があり、撤去に用いる機材が多くなるという問題もある。

また、トラスを構成する各部材を単体で取り外して個別に交換する工法では、格点のピンを外すと同じピンに連結されていた他の部材もすべて外れてしまうため、トラス形状による橋体の自立性を保持できなくなり、一つの格点に多くの部材がピン結合するトラス橋においては施工ができないという問題がある。しかも、各部材の格点間ごとに締め上げ作業を行うため、交換する部材が多い場合は締上工具の段取り替え作業が多くなり、作業効率を著しく低下させることになる。更に、橋梁（トラス橋）の場合は、圧縮部材の取り替えが困難である。

また、部材を取り外す際に、トラスの格点に連結された他の部材を補強板等によって固定するようにすれば、トラス形状を保持しながら部材の交換を行うことができるが、この場合は格点が剛結になり、トラス部材に過度な曲げ応力やせん断力が生ずるという問題がある。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トラス構造物の自立性を保持しながら最小限の設備で部材を取り替えることのできるトラス構造物の部材取替方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、上方及び下方にそれぞれ配置される一対の弦材を複数の斜材で連結してなるトラス構造物から少なくとも一部の部材を取り外して新たな部材に取り替えるトラス構造物の部材取替方法において、一方の弦材と他方の弦材との間に仮弦材を取り付ける工程と、仮弦材と一方の弦材とを複数の仮斜材で連結して仮トラスを形成する工程と、他方の弦材及びこれに連結する斜材の一端側を取り除いて新たな他方の弦材及び新たな斜材の一端側を取り付ける工程と、一方の弦材と新たな他方の弦材とを斜材の他端側及び新たな斜材の一端側で連結する工程と、仮弦材と新たな他方の弦材とを複数の仮斜材で連結して他の仮トラスを形成する工程と、一方の弦材及びこれに連結する斜材の他端側を取り除いて新たな一方の弦材及び新たな斜材の他端側を取り付ける工程と、新たな斜材の一端側と他端側とを連結する工程と、新たな一方の弦材と新たな他方の弦材とを新たな斜材で連結する工程とを含むことを特徴とする。

これにより、一方の弦材と他方の弦材との間に仮弦材を取り付けるとともに、仮弦材と一方の弦材とを複数の仮斜材で連結して仮トラスを形成し、他方の弦材及びこれに連結する斜材の一端側を取り除いて新たな他方の弦材及び新たな斜材の一端側を取り付けるようにしているので、仮トラスによってトラス形状を保持したまま他方の弦材及び斜材の一端側を取り外すことが可能となる。

本発明によれば、仮トラスによってトラス形状を保持したまま他のトラス部材を取り外すことができるので、トラス構造物の自立性を保持しながら最小限の設備で部材を取り替えることができる。

本発明の第１の実施形態を示すトラス構造物の一部側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図第１の実施形態の変形例を示す側面図本発明の第２の実施形態に係る部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図本発明の第３の実施形態に係る部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図部材取替工程を示す側面図

図１乃至図１０は本発明の第１の実施形態を示すもので、既設のトラス橋から老朽化した部材を取り外して新たな部材に取り替えるためのトラス構造物の部材取替方法を示すものである。

同図に示すトラス橋は、橋体の上方に配置される一方の弦材としての上弦材１と、橋体の下方に配置される他方の弦材としての下弦材２と、上弦材１と下弦材２とを連結する複数の鉛直材３と、上弦材１と下弦材２とを連結する複数の斜材４とからなり、これらの部材はトラス部材を構成し、互いに格点をピン結合されている。尚、図１に示すトラス橋は部材を取り替える前のもので、床版、横桁、縦桁は図示を省略する。

上弦材１は、橋軸方向一端から他端に亘って延びる鋼材からなり、上方に反ったアーチ状に形成されている。

下弦材２は、橋軸方向一端から他端に亘って延びる鋼材からなり、水平方向に一直線状に形成されている。

各鉛直材３は、上弦材１から下弦材２に亘って鉛直方向に延びる鋼材からなり、互いに橋軸方向に間隔をおいて配置されている。橋軸方向両端の鉛直材３は、それぞれ支承５を介して橋台６に支持されている。

各斜材４は、上弦材１から下弦材２に亘って斜めに延びる鋼材からなり、橋軸方向中央側の一部の鉛直材３間には斜材４がＸ状に２本ずつ交差するように設けられ、橋軸方向両端側の他の鉛直材３間には斜材４が１本ずつ設けられている。また、各斜材４は、上下に分割された二本の部材を連結部材４ａによって連結することにより一本の斜材４を形成している。

次に、本実施形態の部材取替方法について、図２乃至図１０を参照して説明する。尚、同図においては取り替え前の既設部材を黒塗りで示し、取り替え後の部材及び取り替えない部材は白塗りで示す。また、本実施形態の部材取替方法には、仮トラス部材としての仮弦材７及び複数の仮斜材８が用いられる。

仮弦材７は、橋軸方向一端から他端に亘って延びる一直線状の鋼材からなり、各鉛直材３にボルトによって着脱可能に連結されるようになっている。

各仮斜材８は、例えば周知のターンバックル等、長さを調整可能な部材からなり、一端を仮弦材７に着脱可能に連結され、他端を上弦材１または下弦材２に着脱可能に連結されるようになっている。

本実施形態では、トラス部材のうち鉛直材３は他の部材に比べて劣化が進んでいない場合があることから、上弦材１、下弦材２及び各斜材４のみを取り替え、各鉛直材３は取り替えずにそのまま使用する例を示す。

まず、図２に示すように、既設の橋体から床版、横桁、縦桁を取り外し、図３に示すように上弦材１と下弦材２との間に仮弦材７を取り付ける。この場合、仮弦材７は各鉛直材３の下端側（下弦材２寄り）に配置する。次に、上弦材１と仮弦材７とを複数の仮斜材８で連結する。この場合、各仮斜材８は、一端を仮弦材７と鉛直材３との連結点に連結され、他端を上弦材１と斜材４との連結点に連結される。これにより、上弦材１、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成される。

次に、図４に示すように、各斜材４の連結部材４ａを外して各斜材４の下端側を取り除くとともに、下弦材２を各鉛直材３から取り外す。その際、上弦材１、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成されているので、下弦材２及び各斜材４の下端側を取り外してもトラス形状が保持される。

続いて、図５に示すように各鉛直材３に新たな下弦材２０を取り付け、新たな下弦材２０に新たな斜材４０の下端側を連結するとともに、新たな斜材４０の下端側を既設の斜材４の上端側に連結した後、図６に示すように仮弦材７及び各仮斜材８を取り外す。

次に、図７に示すように各鉛直材３の上端側（上弦材１寄り）に仮弦材７を取り付けるとともに、新たな下弦材２０と仮弦材７とを複数の仮斜材８で連結する。この場合、各仮斜材８は、一端を仮弦材７と鉛直材３との連結点に連結され、他端を下弦材２０と斜材４０の下端側との連結点に連結される。これにより、下弦材２０、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成される。

続いて、図８に示すように、各斜材４の上端側及び上弦材１を取り外す。その際、下弦材２０、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成されているので、上弦材１及び各斜材４の上端側を取り外してもトラス形状が保持される。

そして、図９に示すように各鉛直材３に新たな上弦材１０を取り付け、新たな上弦材１０に新たな斜材４０の上端側を連結するとともに、新たな斜材４０の上端側を斜材４０の下端側に連結する。この後、図１０に示すように仮弦材７及び各仮斜材８を取り外すことにより、本実施形態の部材取替工程が完了する。

このように、本実施形態によれば、上弦材１と下弦材２との間に仮弦材７を取り付けるとともに、仮弦材７と上弦材１とを複数の仮斜材８で連結して仮トラスを形成し、下弦材２及びこれに連結する斜材４の下端側を取り除いて新たな下弦材２０及び新たな斜材４０の下端側を取り付けるようにしたので、仮トラスによってトラス形状を保持したまま下弦材２及び斜材４の下端側を取り外すことができ、トラス構造物である橋体の自立性を保持しながら最小限の設備で部材を取り替えることができる。

また、下弦材２及び斜材４の下端側を新たな下弦材２０及び新たな斜材４０の下端側に取り替えた後、仮弦材７と新たな下弦材２０とを複数の仮斜材８で連結して他の仮トラスを形成し、上弦材１及びこれに連結する斜材４の上端側を新たな上弦材１０及び新たな斜材４０の上端側に取り替えるようにしたので、下弦材２のみならず上弦材１及び各斜材４も新たな部材に取り替えることができ、既設の各鉛直材３をそのまま残す取替施工を容易に行うことができる。

この場合、仮弦材７、下弦材２及び各仮斜材８によって仮トラスを形成する際に仮弦材７を下弦材２寄りに配置し、仮弦材７、新たな下弦材２０及び各仮斜材８によって他の仮トラスを形成する際に仮弦材７を上弦材１寄りに配置するようにしたので、各仮トラスをそれぞれ上下方向に大きくすることができ、各仮トラスの強度を十分に確保することができる。

また、前記仮トラスを形成する仮弦材７に軸力を付与することにより、下弦材２に生じている軸方向の引張力または圧縮力を減じた状態で下弦材２を取り外すようにすれば、格点のピンを抜きやすくすることができ、下弦材２の取り外し作業を容易に行うことができる。即ち、図１１に示すように、仮弦材７にジャッキ等からなる複数の軸力付与装置７ａを設け、各軸力付与装置７ａによって下弦材２の各格点間に応力の向きと反対方向の引張力または圧縮力を付与する。この場合、仮弦材７は下弦材２寄りに配置されているので、各軸力付与装置７ａの軸力が仮弦材７から各鉛直材３を介して下弦材２に確実に伝達される。また、仮弦材７は各軸力付与装置７ａで長手方向に分割されており、各鉛直材３との連結点の間で長手方向に伸縮できるようになっている。尚、図１１では仮弦材７に軸力を付与するようにしたものを示したが、仮斜材８に軸力を付与するようにしてもよい。

図１２乃至図１７は本発明の第２の実施形態を示すもので、下弦材２を取り替えた後、仮弦材７を同じ位置に取り付けたまま上弦材１を取り替えるようにしたものである。尚、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。また、取り替え前の既設部材を黒塗りで示し、取り替え後の部材及び取り替えない部材は白塗りで示す。

まず、図１２に示すように上弦材１と下弦材２との間に仮弦材７を取り付ける。この場合、仮弦材７は上弦材１と下弦材２の中間位置に配置する。次に、上弦材１と仮弦材７とを複数の仮斜材８で連結する。この場合、各仮斜材８は、一端を仮弦材７と鉛直材３との連結点に連結され、他端を上弦材１と斜材４との連結点に連結される。これにより、上弦材１、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成される。

次に、図１３に示すように、各斜材４の連結部材４ａを外して各斜材４の下端側を取り除いた後、下弦材２を各鉛直材３から取り外す。その際、上弦材１、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成されているので、下弦材２及び各斜材４の下端側を取り外してもトラス形状が保持される。

続いて、図１４に示すように各鉛直材３に新たな下弦材２０を取り付け、新たな下弦材２０に新たな斜材４０の下端側を連結するとともに、新たな斜材４０の下端側を既設の斜材４の上端側に連結した後、図１５に示すように仮弦材７を同じ位置に取り付けたまま各仮斜材８を取り外す。

次に、新たな下弦材２０と仮弦材７とを複数の仮斜材８で連結する。この場合、各仮斜材８は、一端を仮弦材７と鉛直材３との連結点に連結され、他端を下弦材２０と斜材４０の下端側との連結点に連結される。これにより、下弦材２０、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成される。

続いて、図１６に示すように、各斜材４の上端側及び上弦材１を取り外す。その際、下弦材２０、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成されているので、上弦材１及び各斜材４の上端側を取り外してもトラス形状が保持される。

そして、図１７に示すように各鉛直材３に新たな上弦材１０を取り付け、新たな上弦材１０に新たな斜材４０の上端側を連結するとともに、新たな斜材４０の上端側を斜材４０の下端側に連結する。この後、仮弦材７及び各仮斜材８を取り外すことにより、本実施形態の部材取替工程が完了する。

このように、本実施形態によれば、仮弦材７、上弦材１及び各仮斜材８によって仮トラスを形成する際に仮弦材７を上弦材１と下弦材２の中間に配置し、仮弦材７を上弦材１と下弦材２の中間に配置したまま仮弦材７、新たな下弦材２及び各仮斜材８によって他の仮トラスを形成するようにしたので、下弦材２を取り替えた後、仮弦材７を一旦取り外すことなく上弦材１の取り替えを行うことができるので、仮弦材７の着脱に要する工数を少なくすることができ、作業効率の向上を図ることができる。

図１８乃至図２９は本発明の第３の実施形態を示すもので、上弦材１、下弦材２、各鉛直材３及び各斜材４のすべての部材を取り替えるようにしたものである。尚、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。また、取り替え前の既設部材を黒塗りで示し、取り替え後の部材及び取り替えない部材は白塗りで示す。

まず、図１８に示すように、既設の橋体から床版、横桁、縦桁を取り外し、図１９に示すように上弦材１と下弦材２との間に仮弦材７を取り付ける。この場合、仮弦材７は上弦材１と下弦材２の中間位置からやや下弦材２寄りに配置する。次に、上弦材１と仮弦材７とを複数の仮斜材８で連結する。この場合、各仮斜材８は、一端を仮弦材７と鉛直材３との連結点に連結され、他端を上弦材１と斜材４との連結点に連結される。これにより、上弦材１、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成される。

次に、図２０に示すように、各斜材４の連結部材４ａを外して各斜材４の下端側を取り除くとともに、橋体の両端にそれぞれ位置する鉛直材３以外の鉛直材３の下端側を切断して取り除き、下弦材２を両端の鉛直材３から取り外す。その際、上弦材１、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成されているので、下弦材２、両端以外の鉛直材３の下端側及び各斜材４の下端側を取り外してもトラス形状が保持される。

続いて、図２１に示すように両端以外の鉛直材３の上端側に新たな鉛直材３０の下端側を連結するとともに、各鉛直材３，３０に新たな下弦材２０を取り付ける。更に、新たな下弦材２０に新たな斜材４０の下端側を連結するとともに、新たな斜材４０の下端側を既設の斜材４の上端側に連結した後、図２２に示すように仮弦材７及び各仮斜材８を取り外す。

次に、図２３に示すように各鉛直材３及び新たな鉛直材３０の上端側に仮弦材７を取り付けるとともに、新たな下弦材２０と仮弦材７とを複数の仮斜材８で連結する。この場合、各仮斜材８は、一端を仮弦材７と鉛直材３との連結点に連結され、他端を下弦材２０と斜材４０の下端側との連結点に連結される。これにより、下弦材２０、仮弦材７、各鉛直材３，３０及び各仮斜材８によって仮トラスが形成される。

続いて、図２４に示すように、両端以外の鉛直材３の上端側、各斜材４の上端側及び上弦材１を取り外す。その際、下弦材２０、仮弦材７、各鉛直材３及び各仮斜材８によって仮トラスが形成されているので、上弦材１及び各斜材４の上端側を取り外してもトラス形状が保持される。

次に、図２５に示すように両端以外の鉛直材３の下端側に新たな鉛直材３０の上端側を連結するとともに、各鉛直材３，３０に新たな上弦材１０を取り付ける。更に、新たな上弦材１０に新たな斜材４０の上端側を連結するとともに、新たな斜材４０の上端側を斜材４０の下端側に連結する。この後、図２６に示すように仮弦材７及び各仮斜材８を取り外す。

この後、図２７に示すように橋体全体をジャッキやクレーン等によって持ち上げ、図２８に示すように両端の鉛直材３を新たな鉛直材３０に取り替えるとともに、各支承５を新たな支承５０に取り替えた後、図２９に示すように橋体全体を支承５０に降ろすことにより、本実施形態の部材取替工程が完了する。

このように、本実施形態によれば、両端以外の鉛直材３の下端側を下弦材２とともに取り除いて新たな鉛直材３０の下端側に取り替えるとともに、両端以外の鉛直材３の上端側を上弦材１とともに取り除いて新たな鉛直材３０の上端側に取り替え、橋体全体を持ち上げて両端の鉛直材３を新たな鉛直材３０に取り替えるようにしたので、上弦材１、下弦材２、各鉛直材３及び各斜材４のすべての部材を取り替えることができ、橋体を完全に新しくすることができる。

尚、前記各実施形態では、各斜材４の連結部材４ａを外して斜材４の上端側から下端側を取り除くようにしたものを示したが、斜材が連結部材で連結されていない一本の部材からなる場合は、第３の実施形態の両端以外の鉛直材３と同様、斜材の下端側を切断して取り除くようにすればよい。

また、前記各実施形態では、トラス構造物としてトラス橋を示したが、鉄塔その他のトラス構造物にも本発明を適用することができる。

更に、本発明は、上弦材１のみ、または下弦材２のみを新たな部材に取り替える場合にも適用することができる。

１…上弦材、２…下弦材、３…鉛直材３、４…斜材、５…支承、６…橋台、７…仮弦材、７ａ…軸力付与装置、８…仮斜材、１０…上弦材、２０…下弦材、３０…鉛直材３、４０…斜材、５０…支承。

Claims

上方及び下方にそれぞれ配置される一対の弦材を複数の斜材で連結してなるトラス構造物から少なくとも一部の部材を取り外して新たな部材に取り替えるトラス構造物の部材取替方法において、
一方の弦材と他方の弦材との間に仮弦材を取り付ける工程と、
仮弦材と一方の弦材とを複数の仮斜材で連結して仮トラスを形成する工程と、
他方の弦材及びこれに連結する斜材の一端側を取り除いて新たな他方の弦材及び新たな斜材の一端側を取り付ける工程と、
一方の弦材と新たな他方の弦材とを斜材の他端側及び新たな斜材の一端側で連結する工程と、
仮弦材と新たな他方の弦材とを複数の仮斜材で連結して他の仮トラスを形成する工程と、
一方の弦材及びこれに連結する斜材の他端側を取り除いて新たな一方の弦材及び新たな斜材の他端側を取り付ける工程と、
新たな斜材の一端側と他端側とを連結する工程と、
新たな一方の弦材と新たな他方の弦材とを新たな斜材で連結する工程とを含む
ことを特徴とするトラス構造物の部材取替方法。
前記仮弦材、一方の弦材及び各仮斜材によって前記仮トラスを形成する際に仮弦材を他方の弦材寄りに配置し、
仮弦材、新たな他方の弦材及び各仮斜材によって前記他の仮トラスを形成する際に仮弦材を一方の弦材寄りに配置する
ことを特徴とする請求項１記載のトラス構造物の部材取替方法。
前記仮弦材、一方の弦材及び各仮斜材によって前記仮トラスを形成する際に仮弦材を一方の弦材と他方の弦材の中間に配置し、
仮弦材を一方の弦材と他方の弦材の中間に配置したまま仮弦材、新たな他方の弦材及び各仮斜材によって前記他の仮トラスを形成する
ことを特徴とする請求項１記載のトラス構造物の部材取替方法。
前記仮弦材または前記仮斜材に軸力を付与することにより、弦材または斜材に生じている軸方向の引張力または圧縮力を減じた状態で弦材を取り外す
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のトラス構造物の部材取替方法。