JP6793049B2 - 桁改修装置及び桁改修方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁の桁を改修する桁改修装置に関する。また、当該桁改修装置を用いた桁改修方法に関する。

近年、建設から長期間が経過した橋梁の増加により、橋梁の維持管理の重要性が高まっている。特に、上部構造の主要部材である、主桁や縦桁、横桁等の桁の改修は、橋梁の維持管理を適切に行う上で重要性が高い。

特許文献１には、既設鋼板切断と新設部材接合方法が開示されている。特許文献１に記載の技術では、鈑桁橋の主桁のウエブの一側面に、切断予定個所を跨ぐように第１の鋼床版の基部を配置して、切断予定個所の両側位置を節付きボルトとナットで接合する。次に、ウエブを他側面側から下寄り部分と上端部分に切断する。ウエブの下寄り部分と上端部分の他側面には、第２の鋼床版の基部を接合する。

これにより、既設の床版よりウエブの上端部分に作用する荷重は、各鋼床版を経由してウエブの下寄り部分へ伝達させることで、ウエブによる荷重の支持は継続させる。その後、ウエブの上端部分と各鋼床版との接合を解除した後、既設の床版と一緒にウエブの上端部分を撤去することで、各鋼床版を、荷重を受ける新たな路面として使用可能とさせる。

特開２０１４−１３４０６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、改修対象部分（文献では「床版」、「ウエブの上端部分」）の撤去と新設部材（文献では「第１の鋼床版」、「第２の鋼床版」）の設置とを別々に行わなければならず、桁の改修を短時間で行う点で改善の余地がある。

上記状況に鑑み、桁の改修を短時間で行うことが可能な桁改修装置及び桁改修方法が要望されている。

本発明の特徴は、
橋梁の桁を改修する桁改修装置であって、
前記桁から改修対象部分を撤去する撤去装置と、
前記改修対象部分が撤去された箇所に、前記改修対象部分に換わる新たな新設部材を設置する設置装置と、
前記撤去装置による前記改修対象部分の撤去動作に連動して、前記設置装置による前記新設部材の設置動作が行われるように、前記撤去装置と前記設置装置とを連係する連係機構と、を備えていることにある。

本特徴構成によれば、撤去装置と設置装置とが連係機構によって連係されていることにより、改修対象部分の撤去と新設部材の設置とが並行して行われることになる。これにより、桁の改修を短時間で行うことができる。

さらに、本発明において、
前記撤去装置と前記設置装置とは、前記桁の幅方向において、前記桁を挟んで一方側と他方側とに振り分け配置されていると好適である。

本特徴構成によれば、桁の幅方向両側のスペースを広く使って、改修対象部分の撤去及び新設部材の設置のための施工ヤードを確保し易くすることができる。

さらに、本発明において、
前記撤去装置は、前記桁の長手方向に延びる第一揺動軸心周りで揺動して、前記改修対象部分の撤去動作を行うように構成され、
前記設置装置は、前記桁の長手方向に延びる第二揺動軸心周りで揺動して、前記新設部材の設置動作を行うように構成され、
前記連係機構は、前記撤去装置が前記第一揺動軸心周りで揺動するのに連動して、前記設置装置が前記第二揺動軸心周りで揺動するように、前記撤去装置と前記設置装置とを連係すると好適である。

本特徴構成によれば、第一揺動軸心周りで揺動する撤去装置と、第二揺動軸心周りで揺動する設置装置とを、連係機構を介して連結するだけで、撤去装置と設置装置とを容易に連係させることができる。

さらに、本発明において、
前記桁は、その上部に上フランジを有する断面形状の部材によって構成され、
前記改修対象部分に、前記上フランジが含まれていると好適である。

本特徴構成によれば、交通荷重の作用等によって損傷が進行し易い上フランジ部を、改修することができる。

また、本発明の特徴は、前記桁改修装置を用いた桁改修方法であって、
前記桁を前記改修対象部分と非改修対象部分とに切断する切断工程と、
前記桁が前記改修対象部分と前記非改修対象部分とに切断された状態で、前記桁から前記改修対象部分を前記撤去装置によって撤去する撤去工程と、
前記改修対象部分が撤去された箇所に、前記新設部材を前記設置装置によって設置する設置工程と、を備え、
前記撤去工程と前記設置工程とは、並行して行われることにある。

本特徴構成によれば、撤去工程と設置工程とが並行して行われるため、桁の改修を短時間で行うことができる。

さらに、本発明において、
前記切断工程が行われる前に、前記桁の長手方向に並ぶ複数の添接板を、前記桁に着脱可能に取り付ける取り付け工程を備え、
前記切断工程において、前記複数の添接板のうち一の添接板を取り外した状態で、当該一の添接板が取り外された箇所において、前記桁を前記改修対象部分と前記非改修対象部分とに切断すると好適である。

本特徴構成によれば、複数の添接板のうち一の添接板以外の添接板が桁に取り付けられた状態で、一の添接板が取り外された箇所において、桁の切断作業が行われることになる。これにより、桁の切断に伴って桁の強度が低下しないように、桁が添接板によって補強された状態で、桁の切断作業を行うことができる。

桁改修装置が設置された状態を示す横断面図である。 改修対象部分の撤去及び新設部材の設置が行われている途中の状態を示す横断面図である。 改修対象部分の撤去及び新設部材の設置が完了した状態を示す横断面図である。 桁改修装置を用いた桁改修方法の工程を示すフロー図である。 （ａ）縦桁が切断される前の状態を示す縦断面図である。（ｂ）第一添接板が取り外された箇所が切断された状態を示す縦断面図である。（ｃ）第二添接板が取り外された箇所が切断された状態を示す縦断面図である。（ｄ）縦桁の切断が完了した状態を示す縦断面図である。 （ａ）桁改修装置が設置された状態を示す縦断面図である。（ｂ）第一〜第四添接板が取り外された状態を示す縦断面図である。 （ａ）改修対象部分の撤去及び新設部材の設置が完了した状態を示す縦断面図である。（ｂ）第二及び第三添接板が取り付けられた状態を示す縦断面図である。（ｃ）桁改修装置等を撤去後、第一〜第四添接板が取り付けられた状態を示す縦断面図である。 改修完了後の縦桁を示す横断面図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。

〔橋梁の概要〕
本実施形態では、本発明に係る「橋梁」の一例としてトラス橋を想定している。図１に示すように、本トラス橋は、例えば、鉄道橋であり、左右の縦桁１（本発明に係る「桁」に相当）を備えている。桁１は、Ｉ形断面形状の部材（Ｉ形鋼）によって構成されている。縦桁１は、上フランジ２と、ウエブ３と、下フランジ４と、を備えている。左右の縦桁１上には、複数の枕木５が橋軸方向に所定の間隔をあけて設けられている。

〔桁改修装置〕
図１から図３には、縦桁１を改修する桁改修装置６を示している。なお、図１から図３には、左側の縦桁１用の桁改修装置６を図示しているが、右側の縦桁１用の桁改修装置（図示省略）は、左側の縦桁１用の桁改修装置６と橋軸直角方向で対称に構成されており、左側の縦桁１用の桁改修装置６と同様に理解することができる。

桁改修装置６は、撤去装置７と、設置装置８と、連係機構９と、を備えている。左側の縦桁１に対して、撤去装置７が右側に位置し、かつ、設置装置８が左側に位置している。すなわち、撤去装置７と設置装置８とは、縦桁１の幅方向（橋軸直角方向）において、縦桁１を挟んで一方側と他方側とに振り分け配置されている。

縦桁１において、切断位置Ｌよりも上側の部分が改修対象部分Ｐｒであり、切断位置Ｌよりも下側の部分が非改修対象部分Ｐｎである。改修対象部分Ｐｒには、上フランジ２と、ウエブ３のうち切断位置Ｌよりも上側の部分（上側部分）３ａと、が含まれている。非改修対象部分Ｐｎには、ウエブ３のうち切断位置Ｌよりも下側の部分（下側部分）３ｂと、下フランジ４と、が含まれている。

〔横梁等〕
左右の縦桁１の下方には、桁改修装置６を設置するための横梁１０が架設されている。各下フランジ４と横梁１０との間には、高さ調整用の架台１１が設けられている。横梁１０上には、撤去側基台１２、撤去側受け台１３、設置側基台１４及び設置側受け台１５が設けられている。

〔撤去装置〕
撤去装置７は、縦桁１から改修対象部分Ｐｒを撤去する装置である。撤去装置７は、縦桁１の長手方向に延びる第一揺動軸心Ｙ１周りで揺動して、改修対象部分Ｐｒの撤去動作を行うように構成されている。撤去装置７は、台座１６と、アーム１７と、取り付け部１８と、を備えている。

台座１６は、撤去側基台１２（具体的には、撤去側基台１２のうち下フランジ４の上方までオーバーハングしている部分）にボルト１９によって取り外し可能に固定されている。アーム１７は、台座１６に第一揺動軸心Ｙ１周りで揺動可能に支持されている。アーム１７は、上方に延びる起立姿勢と横向きの倒伏姿勢とに亘る略９０度の範囲で揺動可能である。倒伏姿勢において、撤去装置７の遊端部（取り付け部１８）が撤去側受け台１３によって受け止め支持されている。アーム１７は、その長手方向の長さを調整可能に構成されている。

アーム１７を起立姿勢に位置決めする位置決め部２０が設けられている。位置決め部２０は、当接部２１と、被当接部２２と、を備えている。当接部２１は、アーム１７の基端部に設けられている。被当接部２２は、台座１６に設けられている。当接部２１が被当接部２２に当接することにより、アーム１７が起立姿勢に位置決めされることになる。

取り付け部１８は、アーム１７の遊端部に設けられている。取り付け部１８は、ウエブ３の上側部分３ａにボルト２３によって取り外し可能に固定されている。

〔設置装置〕
設置装置８は、改修対象部分Ｐｒが撤去された箇所に、改修対象部分Ｐｒに換わる新たな新設部材Ｎを設置する装置である。新設部材Ｎには、上フランジ２に換わる新たな上フランジと、ウエブ３の上側部分３ａに換わる新たな上側部分と、が含まれている。設置装置８は、縦桁１の長手方向に延びる第二揺動軸心Ｙ２周りで揺動して、新設部材Ｎの設置動作を行うように構成されている。設置装置８は、台座２４と、アーム２５と、取り付け部２６と、を備えている。

台座２４は、設置側基台１４（具体的には、設置側基台１４のうち下フランジ４の上方までオーバーハングしている部分）にボルト２７によって取り外し可能に固定されている。アーム２５は、台座２４に第二揺動軸心Ｙ２周りで揺動可能に支持されている。アーム２５は、上方に延びる起立姿勢と横向きの倒伏姿勢とに亘る略９０度の範囲で揺動可能である。倒伏姿勢において、設置装置８の遊端部（取り付け部２６）が設置側受け台１５によって受け止め支持されている。アーム２５は、その長手方向の長さを調整可能に構成されている。

アーム２５を起立姿勢に位置決めする位置決め部２８が設けられている。位置決め部２８は、当接部２９と、被当接部３０と、を備えている。当接部２９は、アーム２５の基端部に設けられている。被当接部３０は、台座２４に設けられている。当接部２９が被当接部３０に当接することにより、アーム２５が起立姿勢に位置決めされることになる。

取り付け部２６は、アーム２５の遊端部に設けられている。取り付け部２６には、新設部材Ｎがボルト３１によって取り外し可能に固定されている。

〔連係機構〕
連係機構９は、撤去装置７による上フランジ２の撤去動作に連動して、設置装置８による新設部材Ｎの設置動作が行われるように、撤去装置７と設置装置８とを連係する。すなわち、連係機構９は、アーム１７が第一揺動軸心Ｙ１周りで揺動するのに連動して、アーム２５が第二揺動軸心Ｙ２周りで揺動するように、撤去装置７と設置装置８とを連係する。連係機構９は、撤去装置７と設置装置８とに亘って設けられている。連係機構９は、第一接続部３２と、第二接続部３３と、リンク３４と、を備えている。

第一接続部３２は、取り付け部１８にボルト２３によって取り外し可能に固定されている。ウエブ３の上側部分３ａが第一接続部３２と取り付け部１８とで挟み込まれている。

第二接続部３３は、取り付け部２６にボルト３１によって取り外し可能に固定されている。新設部材Ｎが第二接続部３３と取り付け部２６とで挟み込まれている。

リンク３４は、第一接続部３２と第二接続部３３とに亘って設けられている。リンク３４は、縦桁１の長手方向視で略円弧形状の板状部材によって構成されている。リンク３４のうち第一接続部３２側の端部は、第一接続部３２に第一連結軸３５を介して相対回転可能に連結されている。リンク３４のうち第二接続部３３側の端部は、第二接続部３３に第二連結軸３６を介して相対回転可能に連結されている。

〔桁改修装置の動作態様〕
図１では、撤去装置７が起立姿勢となり、かつ、設置装置８が倒伏姿勢となっている。そして、図２に示すように、枕木５をこう上させた状態で、設置側のチェーンブロック３９を緩めながら、撤去側のチェーンブロック３８を引っ張ると、アーム１７が第一揺動軸心Ｙ１周りで左側の縦桁１から離れる側に揺動するのに連動して、アーム２５が第二揺動軸心Ｙ２周りで左側の縦桁１に近付く側に揺動する。その際、リンク３４が改修対象部分Ｐｒが撤去された箇所を通過する。そして、撤去装置７と設置装置８とが縦桁１を挟んで略対称な位置に位置する状態で、撤去装置７及び設置装置８をチェーンブロック３８、３９によって固定することにより、ウエブ３の下側部分３ｂの上端部のケレン作業を行うことができる。

その後、図３に示すように、チェーンブロック３９を緩めると、設置側から撤去側への重心移動により、アーム１７が第一揺動軸心Ｙ１周りで左側の縦桁１から離れる側に更に揺動すると共に、アーム２５が第二揺動軸心Ｙ２周りで左側の縦桁１に近付く側に更に揺動する。最終的には、撤去装置７が倒伏姿勢となり、かつ、設置装置８が起立姿勢となる。こうして、縦桁１から改修対象部分Ｐｒが撤去装置７によって撤去されると共に、改修対象部分Ｐｒが撤去された箇所に、新設部材Ｎが設置装置８によって設置される。

〔桁改修方法の工程〕
図４から図７には、桁改修装置６を用いた桁改修方法の工程を示している。当該桁改修方法の工程は、取り付け工程と、切断工程と、撤去工程と、設置工程と、を備えている。

前記取り付け工程は、縦桁１の長手方向に並ぶ第一〜第四添接板３７Ａ〜３７Ｄを、縦桁１に着脱可能に取り付ける工程である。前記切断工程は、縦桁１を改修対象部分Ｐｒと非改修対象部分Ｐｎとに切断する工程である。前記撤去工程は、縦桁１が改修対象部分Ｐｒと非改修対象部分Ｐｎとに切断された状態で、縦桁１から改修対象部分Ｐｒを撤去装置７によって撤去する工程である。前記設置工程は、改修対象部分Ｐｒが撤去された箇所に、新設部材Ｎを設置装置８によって設置する工程である。

図５（ａ）に示すように、ウエブ３の各側面において、第一〜第四添接板３７Ａ〜３７Ｄが縦桁１の長手方向に並ぶ状態でウエブ３に着脱可能に取り付けられている。第一〜第四添接板３７Ａ〜３７Ｄは、ウエブ３における切断位置Ｌを跨ぐ位置にボルト４０（図８参照。）によって取り外し可能に固定（この場合、仮固定）されている。なお、図５から図７では、ボルト４０の図示を省略している。

前記切断工程において、先ず、図５（ｂ）に示すように、第一添接板３７Ａを取り外した状態で、第一添接板３７Ａが取り外された箇所において、ウエブ３を上側部分３ａと下側部分３ｂとに切断する。その後、ウエブ３における上側部分３ａと下側部分３ｂとを第一添接板３７Ａによって接合する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、第二添接板３７Ｂを取り外した状態で、第二添接板３７Ｂが取り外された箇所において、ウエブ３を上側部分３ａと下側部分３ｂとに切断する。その後、ウエブ３における上側部分３ａと下側部分３ｂとを第二添接板３７Ｂによって接合する。

なお、以降の詳細な説明は省略するが、図５（ｂ）、（ｃ）と同様の手順によって、第三添接板３７Ｃの取り外し、ウエブ３の切断及び第三添接板３７Ｃによる接合が行われると共に、続いて、第四添接板３７Ｄの取り外し、ウエブ３の切断及び第四添接板３７Ｄによる接合が行われる。

こうして、図５（ｄ）に示すように、縦桁１の長手方向の全長に亘って、ウエブ３が上側部分３ａと下側部分３ｂとに切断され、かつ、ウエブ３における上側部分３ａと下側部分３ｂとが第一〜第四添接板３７Ａ〜３７Ｄによって接合された状態となる。

次に、図６（ａ）に示すように、第一添接板３７Ａ及び第四添接板３７Ｄを取り外した状態で、第一添接板３７Ａ及び第四添接板３７Ｄが取り外された箇所において、夫々、桁改修装置６を設置する。続いて、図６（ｂ）に示すように、第二添接板３７Ｂ及び第三添接板３７Ｃを取り外す。

次に、図７（ａ）に示すように、前記撤去工程において、縦桁１から改修対象部分Ｐｒを撤去装置７によって撤去すると共に、前記設置工程において、改修対象部分Ｐｒが撤去された箇所に、新設部材Ｎを設置装置８によって設置する。すなわち、前記撤去工程と前記設置工程とは、並行して行われる。

次に、図７（ｂ）に示すように、新設部材Ｎとウエブ３の下側部分３ｂとを接合するべく、第二添接板３７Ｂ及び第三添接板３７Ｃをウエブ３にボルト４０によって固定（この場合、本固定）する。続いて、桁改修装置６等を撤去後、図７（ｃ）に示すように、新設部材Ｎとウエブ３の下側部分３ｂとを接合するべく、第一添接板３７Ａ及び第四添接板３７Ｄをウエブ３にボルト４０によって固定（この場合、本固定）する。

最終的には、図８に示すように、右側の縦桁１についても、左側の縦桁１と同様に、改修対象部分Ｐｒの撤去及び新設部材Ｎの設置等が行われることになる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、左側の縦桁１に対して、撤去装置７が右側に位置し、かつ、設置装置８が左側に位置しているが、左側の縦桁１に対して、撤去装置７が左側に位置し、かつ、設置装置８が右側に位置していてもよい。

（２）上記実施形態では、撤去装置７は、第一揺動軸心Ｙ１周りで揺動して、改修対象部分Ｐｒの撤去動作を行うように構成され、設置装置８は、第二揺動軸心Ｙ２周りで揺動して、新設部材Ｎの設置動作を行うように構成され、連係機構９は、撤去装置７（アーム１７）が第一揺動軸心Ｙ１周りで揺動するのに連動して、設置装置８（アーム２５）が第二揺動軸心Ｙ２周りで揺動するように、撤去装置７と設置装置８とを連係するが、本発明は、これに限定されるものではない。

例えば、撤去装置７は、橋軸直角方向の一方側にスライド移動して、改修対象部分Ｐｒの撤去動作を行うように構成され、設置装置８は、橋軸直角方向の一方側にスライド移動して、新設部材Ｎの設置動作を行うように構成され、連係機構９は、撤去装置７が橋軸直角方向の一方側にスライド移動するのに連動して、設置装置８が橋軸直角方向の一方側にスライド移動するように、撤去装置７と設置装置８とを連係してもよい。

（３）上記実施形態では、本発明に係る「添接板」は、縦桁１の長手方向に並ぶ第一〜第四添接板３７Ａ〜３７Ｄによって構成されているが、同「添接板」は、縦桁１の長手方向において、二枚又は五枚以上であってもよい。

（４）上記実施形態では、本発明に係る「橋梁」の一例としてトラス橋を想定しているが、同「橋梁」は、トラス橋に限定されるものではない。また、同「橋梁」は、鉄道橋の他、道路橋であってもよい。

本発明は、縦桁の他、主桁や横桁を改修する桁改修装置及び当該桁改修装置を用いた桁改修方法に利用可能である。

１ 縦桁（桁）
２ 上フランジ
６ 桁改修装置
７ 撤去装置
８ 設置装置
９ 連係機構
３７Ａ 第一添接板
３７Ｂ 第二添接板
３７Ｃ 第三添接板
３７Ｄ 第四添接板
Ｎ 新設部材
Ｐｎ 非改修対象部分
Ｐｒ 改修対象部分
Ｙ１ 第一揺動軸心
Ｙ２ 第二揺動軸心

Claims (6)

1. 橋梁の桁を改修する桁改修装置であって、
   前記桁から改修対象部分を撤去する撤去装置と、
   前記改修対象部分が撤去された箇所に、前記改修対象部分に換わる新たな新設部材を設置する設置装置と、
   前記撤去装置による前記改修対象部分の撤去動作に連動して、前記設置装置による前記新設部材の設置動作が行われるように、前記撤去装置と前記設置装置とを連係する連係機構と、を備えている桁改修装置。
2. 前記撤去装置と前記設置装置とは、前記桁の幅方向において、前記桁を挟んで一方側と他方側とに振り分け配置されている請求項１に記載の桁改修装置。
3. 前記撤去装置は、前記桁の長手方向に延びる第一揺動軸心周りで揺動して、前記改修対象部分の撤去動作を行うように構成され、
   前記設置装置は、前記桁の長手方向に延びる第二揺動軸心周りで揺動して、前記新設部材の設置動作を行うように構成され、
   前記連係機構は、前記撤去装置が前記第一揺動軸心周りで揺動するのに連動して、前記設置装置が前記第二揺動軸心周りで揺動するように、前記撤去装置と前記設置装置とを連係する請求項１又は２に記載の桁改修装置。
4. 前記桁は、その上部に上フランジを有する断面形状の部材によって構成され、
   前記改修対象部分に、前記上フランジが含まれている請求項１から３の何れか一項に記載の桁改修装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の桁改修装置を用いた桁改修方法であって、
   前記桁を前記改修対象部分と非改修対象部分とに切断する切断工程と、
   前記桁が前記改修対象部分と前記非改修対象部分とに切断された状態で、前記桁から前記改修対象部分を前記撤去装置によって撤去する撤去工程と、
   前記改修対象部分が撤去された箇所に、前記新設部材を前記設置装置によって設置する設置工程と、を備え、
   前記撤去工程と前記設置工程とは、並行して行われる桁改修方法。
6. 前記切断工程が行われる前に、前記桁の長手方向に並ぶ複数の添接板を、前記桁に着脱可能に取り付ける取り付け工程を備え、
   前記切断工程において、前記複数の添接板のうち一の添接板を取り外した状態で、当該一の添接板が取り外された箇所において、前記桁を前記改修対象部分と前記非改修対象部分とに切断する請求項５に記載の桁改修方法。

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