JP6745679B2 - 打継目移動制限装置及び橋脚 - Google Patents

Description

本発明は、打継目を有するコンクリート製の橋脚に設けられる打継目移動制限装置及びその打継目移動制限装置を有する橋脚に関する。

コンクリート製の橋脚（コンクリート橋脚）は、施工時にコンクリートを複数回に分けて打設する打継を行うと、打継目が生じる。橋脚の場合、コンクリートは下から順に打設されるので、打継目は水平である。打継目は、地震の揺れに対して弱点となる。特に、鉄筋が無い無筋橋脚では、地震時に打継目の上側が下側に対して移動し、水平変位やロッキング（揺動）を生じることがある。

無筋橋脚の耐震補強方法として、橋脚における打継目の上下にわたる位置に帯状部材を巻き付けたり、連結鋼を取り付ける方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような方法は、帯状部材や連結鋼によって橋脚が太くなり、河川阻害率（橋軸方向の橋脚の総幅／河川幅）が増えるので、河川管理者の許可を得るための協議が難航することがある。

特開２００８−６９６０１号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、打継目を有するコンクリート製の橋脚に、河川阻害率を増やさずに地震対策を行うことを目的とする。

本発明の打継目移動制限装置は、打継目を有するコンクリート製の橋脚に設けられる装置であって、打継目の上下にわたって橋脚の側面に形成される凹部と、前記打継目の上下にわたって前記凹部内に収容される棒状部材とを備え、前記棒状部材の基端側は、前記打継目より下側及び上側の一方の凹部内に固定され、前記棒状部材の先端側は、前記打継目より下側及び上側の他方の凹部内にあって、その凹部の内壁面から離間していることを特徴とする。

この打継目移動制限装置において、前記凹部内において、前記棒状部材の基端側の周囲を部分的に囲むように、Ｕ字型部材が橋脚に埋め込まれており、前記棒状部材の基端側は、前記凹部に充填材が充填されることによって、その凹部内に固定されることが好ましい。

この打継目移動制限装置において、前記棒状部材の先端側は、その周りに衝撃を吸収する緩衝材を有することが好ましい。

この打継目移動制限装置において、前記棒状部材の先端側は、前記緩衝材の周りに、その緩衝材より柔らかい間隔材を有し、その間隔材の周囲の凹部に前記充填材が充填されていることが好ましい。

この打継目移動制限装置において、前記充填材は、橋脚の表面が前記凹部を形成する前と同じ形状となるように凹部に充填されることが好ましい。

本発明の橋脚は、打継目を有するコンクリート製の橋脚であって、前記打継目移動制限装置を備えることを特徴とする

本発明の橋脚において、コンクリートの剥落を防止するための剥落防止工が前記打継目より下部に施されていることが好ましい。

本発明の橋脚において、前記剥落防止工は、橋脚の表面から内部に向けてに打ち込まれたアンカーボルトであることが好ましい。

本発明の橋脚において、前記剥落防止工として、橋脚の表面に取り付けられた帯状の鋼板をさらに有し、前記鋼板は、橋軸直角方向から見える面にのみ取り付けられることが好ましい。

本発明の橋脚において、前記剥落防止工は、打継目より下部の周囲に帯状に塗布された樹脂であってもよい。

本発明の打継目移動制限装置によれば、棒状部材の基端側は、打継目より一方側の凹部内に固定され、先端側は、打継目より他方側の凹部内にあって、その凹部の内壁面から離間しているので、地震時において、橋脚の打継目より一方側の他方側に対する移動が一定範囲内に制限され、ある程度のロッキングや水平ずれを許容するとともに、過大な移動を防ぐことができる。棒状部材は、凹部内に収容されるので、河川阻害率を増やさない。

本発明の第１の実施形態に係る打継目移動制限装置を有する橋脚の側面図。 同装置を有する橋脚の正面図。 橋軸方向に平行な鉛直切断面における同装置の断面図。 図３のＡ−Ａ線における同装置の断面図。 図３のＢ−Ｂ線における同装置の断面図。 同橋脚を模擬した供試体における加振後のコンクリートの剥落を示す側面図。 本発明の第２の実施形態に係る橋脚の側面図。 図７のＣ−Ｃ線における同橋脚の断面図。 本発明の第３の実施形態に係る橋脚の側面図。 図９のＤ−Ｄ線における同橋脚の断面図。 本発明の第４の実施形態に係る橋脚の側面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る打継目移動制限装置及びその装置を有する橋脚を図１乃至図５を参照して説明する。図１は、橋脚Ｐを橋軸方向から見た図である。図２は、橋脚Ｐを橋軸直角方向から見た図であり、図２の左右方向が橋軸方向Ｘである。これらの図に示すように、橋脚Ｐは、コンクリート製の橋脚であり、打継目Ｊを有し、打継目移動制限装置１を備える。橋脚Ｐは、橋桁Ｇを支える構造物であり、本実施形態では無筋橋脚である。本実施形態では、橋脚Ｐは、複数の打継目移動制限装置１が設けられている。

図３は、橋軸方向に平行な鉛直面における打継目移動制限装置１の断面図である。打継目移動制限装置１は、凹部２と、棒状部材３とを備える。凹部２は、打継目Ｊの上下にわたって橋脚Ｐの側面に形成される。棒状部材３は、打継目Ｊの上下にわたって凹部２内に収容される。棒状部材３の基端側は、打継目Ｊより下側の凹部２内に固定される。棒状部材３の先端側は、打継目Ｊより上側の凹部２内にあって、その凹部２の内壁面２１から離間している。なお、凹部２に充填される充填材は、図３では図示を省略している。

図４は、打継目移動制限装置１の基端側、すなわち、打継目Ｊより下側を水平面で切断した断面図である。凹部２内において、棒状部材３の基端側の周囲を部分的に囲むように、Ｕ字型部材４が橋脚Ｐに埋め込まれている。棒状部材３の基端側は、凹部２に充填材２２が充填されることによって、その凹部２内に固定される。

図５は、打継目移動制限装置１の先端側、すなわち、打継目Ｊより上側を水平面で切断した断面図である。棒状部材３の先端側は、その周りに衝撃を吸収する緩衝材５を有する。

棒状部材３の先端側は、緩衝材５の周りに、その緩衝材より柔らかい間隔材６を有する。そして、間隔材６の周囲の凹部２に充填材２２が充填されている。

充填材２２は、橋脚Ｐの表面が凹部２を形成する前と同じ形状となるように凹部２に充填される。

本実施形態における打継目移動制限装置１の各構成をさらに詳述する。凹部２は、コアボーリング工法によって、橋脚Ｐを穿孔して形成される（図３参照）。棒状部材３は、鋼棒であり、その軸はほぼ鉛直である。Ｕ字型部材４は、Ｕ字アンカーボルトであり、棒状部材３の固定を補強する補強筋として機能する。棒状部材３は、平面視で、Ｕ字型部材４によって三方が囲まれる。緩衝材５は、硬質ゴム等であり、棒状部材３が変位して周囲の硬い構造と衝突した時の衝撃を緩和する。間隔材６は、発泡目地材である。充填材２２は、繊維補強モルタルであり、充填後に硬化する。凹部２内に棒状部材３、Ｕ字型部材４等を設けた後に、凹部２が充填材２２で埋め戻される（図４、図５参照）。緩衝材５と凹部２の内壁面２１との間には、充填材２２が充填される。

以上、本実施形態に係る打継目移動制限装置１によれば、棒状部材３の基端側は、打継目Ｊより下側の凹部２内に固定され、先端側は、凹部２内にあって、その凹部２の内壁面２１から離間しているので、地震時において、橋脚Ｐの打継目Ｊより上側の下側に対する移動が一定範囲内に制限され、ある程度のロッキングや水平ずれを許容するとともに、過大な移動を防ぐことができる。打継目Ｊでのロッキングを許容することにより、橋脚Ｐの基礎への負担が軽減される。これにより、地震対策として、橋梁の安全性が向上し、早期復旧が容易になる。また、棒状部材３は、凹部２内に収容されるので、河川阻害率を増やさない。

凹部２内において、棒状部材３は、基端側の周囲を部分的に囲むように、Ｕ字型部材４が橋脚Ｐに埋め込まれているので、橋脚Ｐへの固定が補強される。Ｕ字型部材４によって充填材２２が凹部２から脱落することが防がれる。

棒状部材３の先端側は、その周りに衝撃を吸収する緩衝材５を有するので、棒状部材３が変位して周囲の硬い構造と衝突した時の衝撃が緩和される。

棒状部材３の先端側は、緩衝材５の周りに、その緩衝材より柔らかい間隔材６を有するので、変位することができる。すなわち、間隔材６が柔らかいとは、棒状部材３の先端側を変位可能にする柔らかさを意味する。間隔材６の周囲の凹部２に充填材２２が充填されているので、平常時において打継目移動制限装置１の内部構造が保護される。

橋脚Ｐの表面が凹部２を形成する前と同じ形状となるように凹部２に充填材２２を充填することによって、打継目移動制限装置１が橋脚Ｐの周りの水の流れに影響を与えないようにすることができる。

ところで、後述する橋脚を模擬した動的試験において、供試体に同じ大きさの振動加速度を複数回加えると、回数を重ねるごとに、打継目Ｊより下部に対する上部の変位が次第に大きくなった。図６に示すように、加振によって、橋脚Ｐの打継目Ｊより下部に剥落Ｆが生じ、加振を複数回繰り返すことによって、剥落Ｆが進行する。剥落Ｆの進行によって、打継目Ｊにおける面積が減少することが、変位が大きくなる原因であることがわかった。このため、橋脚Ｐにおいて、打継目Ｊより下部に剥落防止工を施すことによって、打継目移動制限装置１の効果を高めることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る橋脚を図７及び図８を参照して説明する。図７に示すように、本実施形態の橋脚Ｐａは、第１の実施形態と同様の構成を有し、さらに、コンクリートの剥落を防止するための剥落防止工７が打継目Ｊより下部に施されている。第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の説明は省略する。

図７及び図８に示すように、第２の実施形態では、剥落防止工７は、橋脚Ｐａの表面から内部に向けてに打ち込まれたアンカーボルト７ａである。アンカーボルト７ａの定着板７１と橋脚Ｐａの表面との間には、無収縮モルタルが充填される。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る橋脚を図９及び図１０を参照して説明する。図９に示すように、本実施形態の橋脚Ｐｂは、第２の実施形態と同様の構成を有し、剥落防止工７として、橋脚Ｐｂの表面に取り付けられた帯状の鋼板７ｂをさらに有する。鋼板７ｂは、アンカーボルト７ａによって、橋脚Ｐｂに固定される。鋼板７ｂは、アンカーボルト７ａの定着板として機能する。第２の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において、第２の実施形態と同等の箇所の説明は省略する。

図１０に示すように、鋼板７ｂは、橋軸直角方向Ｙ、−Ｙから見える面にのみ取り付けられる。このため、鋼板７ｂは、橋軸方向Ｘの橋脚Ｐｂの幅を増やさない。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る橋脚を図１１を参照して説明する。図１１に示すように、本実施形態の橋脚Ｐｃは、第１の実施形態と同様の構成を有し、さらに、剥落防止工７として、打継目Ｊより下部の周囲に樹脂７ｃが帯状に塗布されている。第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の説明は省略する。

樹脂７ｃは、例えば、ポリウレア樹脂であり、２ｍｍの厚さに塗布される。これによる、橋軸方向の橋脚Ｐｃの幅への影響は、無視できる程度の微差である。

打継目移動制限装置１の地震対策としての効果を確認するため、無筋コンクリート橋脚を模擬した供試体を製作し、静的試験及び動的実験を行った。

供試体は、過去の大地震で打継目でのずれが生じた鉄道の橋梁を模擬し、１／２．５の縮小供試体とした。打継目を模擬するため、供試体の上部を下部とは別に製作し、打継目より下は、こて仕上げとし、硬化後にグラインダーにより、水平・平滑に仕上げた。そして、供試体の上部を下部に載せた。

打継目の摩擦性状を把握するため、上記の供試体を用いて静的せん断試験を行った。供試体の下部を固定し、供試体の上に鋼製錘を設置した場合と、設置しない場合について、上部をジャッキで水平に押し、荷重と水平変位を測定した。測定値に基づき、摩擦力を表す式を作成した。打継目の摩擦力をＦ（ｋＮ）、垂直荷重をＷ（ｋＮ）とすると、静止摩擦力は、Ｆ＝０．６６Ｗ、動摩擦力は、Ｆ＝０．６４Ｗであった。

次に、公益財団法人鉄道総合技術研究所保有の大型振動試験装置を用いて動的試験を行い、地震時の挙動等を計測した。入力地震動は、「鉄道構造物等設計標準・同解説 耐震設計」（公益財団法人鉄道総合技術研究所、平成２４年９月）の地表面設計地震動（Ｌ２ ＳｐＩＩ Ｇ３地盤）波を、相似則にしたがって時間軸を１/２．５の平方根≒０．６３２倍に圧縮した波形とした。

（比較例）
比較例の供試体は、打継目を無対策とした。１１９４ｇａｌの加速度が作用した場合、加振中における打継目より下部に対する上部の水平変位が３５．９３ｍｍ、加振後の残留変位が３５．９８ｍｍであった。残留変位が水平変位よりわずかに大きいのは、ロッキングの回転による変位が加わったためである。

実施例の供試体は、第１の実施形態を模擬するものであり、継目移動制限装置を設けた。１２４８ｇａｌの加速度が作用した場合、加振中の水平変位が１６．９５ｍｍ、加振後の残留変位が１３．９０ｍｍであった。

動的試験を行った結果、継目移動制限装置を橋脚に設けることによって、打継目における移動が制限されることが確認された。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、打継目移動制限装置１は、上記の実施形態とは上下逆の構成、すなわち、棒状部材３の基端側が打継目Ｊより上側の凹部２内に固定され、先端側が打継目Ｊより下側の凹部２内にあってもよい。

１ 打継目移動制限装置
２ 凹部
２１ 内壁面
２２ 充填材
３ 棒状部材
４ Ｕ字型部材
５ 緩衝材
６ 間隔材
７ 剥落防止工
７ａ アンカーボルト
７ｂ 鋼板
７ｃ 樹脂
Ｊ 打継目
Ｐ、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ 橋脚

Claims (10)

1. 打継目を有するコンクリート製の橋脚に設けられる打継目移動制限装置であって、
   打継目の上下にわたって橋脚の側面に形成される凹部と、
   前記打継目の上下にわたって前記凹部内に収容される棒状部材とを備え、
   前記棒状部材の基端側は、前記打継目より下側及び上側の一方の凹部内に固定され、
   前記棒状部材の先端側は、前記打継目より下側及び上側の他方の凹部内にあって、その凹部の内壁面から離間していることを特徴とする打継目移動制限装置。
2. 前記凹部内において、前記棒状部材の基端側の周囲を部分的に囲むように、Ｕ字型部材が橋脚に埋め込まれており、
   前記棒状部材の基端側は、前記凹部に充填材が充填されることによって、その凹部内に固定されることを特徴とする請求項１に記載の打継目移動制限装置。
3. 前記棒状部材の先端側は、その周りに衝撃を吸収する緩衝材を有することを特徴とする請求項２に記載の打継目移動制限装置。
4. 前記棒状部材の先端側は、前記緩衝材の周りに、その緩衝材より柔らかい間隔材を有し、その間隔材の周囲の凹部に前記充填材が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の打継目移動制限装置。
5. 前記充填材は、橋脚の表面が前記凹部を形成する前と同じ形状となるように凹部に充填されることを特徴とする請求項４に記載の打継目移動制限装置。
6. 打継目を有するコンクリート製の橋脚であって、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の打継目移動制限装置を備えることを特徴とする橋脚。
7. コンクリートの剥落を防止するための剥落防止工が前記打継目より下部に施されていることを特徴とする請求項６に記載の橋脚。
8. 前記剥落防止工は、橋脚の表面から内部に向けてに打ち込まれたアンカーボルトであることを特徴とする請求項７に記載の橋脚。
9. 前記剥落防止工として、橋脚の表面に取り付けられた帯状の鋼板をさらに有し、
   前記鋼板は、橋軸直角方向から見える面にのみ取り付けられることを特徴とする請求項８に記載の橋脚。
10. 前記剥落防止工は、打継目より下部の周囲に帯状に塗布された樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の橋脚。
    
    

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