JP7144978B2 - 床版架設機 - Google Patents

Description

本発明は、既設橋梁の床版の取換工事において使用する床版架設機に関する。

従来、橋梁における床版の架設は、トラッククレーン、門型クレーン、及びジブクレーンなどといった大型重機を使用して行われてきた。
しかし、大型重機で架設工事する際、天井制限のあるトラス橋やトンネル内では、床版を架設場所まで搬送することは困難な場合がある。
また、床版の耐荷重力によっては、床版上に設置する大型重機の重量が制限を受ける場合もある。
そのため、昨今では大型重機を使用しなくても桁上の旧床版を容易に撤去でき、その後、新床版を容易に設置でき、さらに、どのような場所（例えば、トンネル内など）においても使用できる床版架設機が要望されており、このような要望を解決するために、例えば、特許文献１に記載の床版架設機が提案されている。

特開２００４－３００６８８号公報

しかしながら、特許文献１の床版架設機は、建築限界内に収まる大きさとなっており、微調整程度の横行（床版に対しての幅員方向の移動）は可能であるが、広範囲な横行が不可能であった。すなわち、床版を廃棄物運搬車へ撤去する例を挙げて説明すると、一般的に廃棄物運搬車は通常１０トン車であり、１０トンを超える重量物（床版）の場合は、床版を幅員方向の長さを略半分に切断し、重量を１０トン以下に抑える必要がある。そして、切断後は切断した一方の半分を撤去し、そして、残りの他方の半分を撤去しなければならない。
しかしながら、その際、床版架設機自体を他方の半分側へ移動させる必要がある。
さらに、上述の移動においては、構造上、幅員方向へ直接移動できないため、他方の半分側へ移動するには、移動時間及び移動後の床版架設機の移動不能に固定する固定時間などの工数が余分に発生する。そのため、廃棄物運搬車へ床版を撤去するには、相当な時間を有してしまう虞がある。

そこで、本発明の目的は、床版架設機自体を幅員方向へ移動させることなく、床版を廃棄物運搬車へ素早く撤去することが可能な床版架設機を提供することにある。

上記課題は、
左右一対の主桁と、各主桁間に主桁と垂直に、且つ、前後方向に一列に配置される複数の横梁とを有する平面構造体と、この平面構造体を左右一対の複数組で支持するとともに、夫々の下端に移動固定機構を装着する脚体と、平面構造体の下方に、前後方向に移動可能に設けられた走行機構と、走行機構の左右方向に伸縮可能に設けられた横行機構と、横行機構の下方に懸架され、架設用部材を吊上げる吊具ユニットとを備えることを特徴とする床版架設装置を提供することによって解決される。

本発明の床版架設装置における各主桁は、下部に前後方向に延在する走行レールを更に備えることを特徴とする。

また、本発明の床版架設装置における走行機構は、各走行レールに前後移動可能に取り付けられた前後一対の走行トロリーと、各走行レール間に走行レールと垂直に、且つ、前後方向に一列に配置されるように走行トロリーを介して走行レールに吊持された前後一対の走行梁とを備え、各走行梁同士は、一体に構成されており、それによって、走行機構は一体に走行レールに沿って前後方向に移動可能であることを特徴とする。

また、本発明の床版架設装置における横行機構は、各走行梁の下部に左右方向に連続して設けられたローラと、ローラを介して左右方向に伸縮可能な前後一対の横行梁と、各横行梁とでフレーム状を形成するように、各横行梁を連結する左右一対の連結材とを備え、各横行梁は、各連結材で一体化となっており、走行梁に設けられたローラを介して左右方向に伸縮可能であることを特徴とする。

また、本発明の床版架設装置における横行梁は、各横行梁間に横行梁と平行に設けられた前後一対の横行レールと、各横行レールとでフレーム状を形成するように、各横行レールと接続する左右一対の接続材と、横行レールと上下方向で一体化となるように設けられる束材とを備え、横行レールと一体となって、左右方向に伸縮可能であることを特徴とする。

また、本発明の床版架設装置における横行機構は、当該横行機構を人を介することなく、自動で駆動可能な横行駆動機構をさらに備えていることを特徴とする。

さらに、本発明の床版架設装置における吊具ユニットは、横行トロリーを介して横行レールに吊持されていることを特徴とする。

本発明によれば、床版架設機自体を幅員方向へ移動させることなく、床版を廃棄物運搬車へ素早く撤去することが可能な床版架設機を提供することができる。

本発明の一実施形態を示す床版架設機の側面図である。 図１の床版架設機の平面図である。 図１の床版架設機のＡ－Ａ矢視図である。 図２を前後方向に見たＤ部詳細拡大図である。 図４のＢ－Ｂ矢視図である。 図５の走行梁の詳細拡大図である。 床版の撤去時の横行動作を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

本発明の床版架設機の好適な実施形態について、図面を用いてより具体的に説明する。
なお、説明で方向を表す際、特に言及しない限り、床版架設機が床版を廃棄物運搬車に搬送する側を「前」、一方、その反対側を「後」とし、床版架設機の前後に延在する走行レールに沿って移動する方向を「前後方向」とする。また、走行レールに直交する方向を「左右方向」、「横行方向」、または「幅員方向」とする。また、吊具ユニットが床版を吊上げる方向、または、吊下げる方向を「上下方向」とする。

図１は、本発明の一実施形態を示す床版架設機の側面図、図２は図１の床版架設機の平面図、図３は図１の床版架設機のＡ－Ａ矢視図である。

本実施形態の床版架設機３は、既設の橋梁において路面を構成している架設用部材（以下、床版２という）の取換（旧床版の撤去とこれに換わる新床版の設置）を行う。

図１において、橋梁の橋桁１は、Ｈ形鋼などにより構成されて前後方向に延在し、その上部に所定サイズの床版２が配置される。また、橋桁１の左右方向のピッチ間隔は、一般的に３ｍ、または、６ｍの間隔となっている。

床版２は、鉄筋入りのプレキャストコンクリート製で、その長手方向（長辺）を前後方向に直交する左右方向に向け、前後方向に列をなして連続して並べられることで路面を構成している。

このような床版２は、長年の使用による腐食、剥離、或いは、ひび割れなどの経年劣化によって、取換（旧床版の撤去及び新床版の設置）が求められる場合がある。
そして、このような旧床版の撤去において、一般的に、旧床版を処理場まで運搬するには、１０トン車の廃棄物運搬車等によって行われる。
そのため、１０トン車に搬送できるように、通常、旧床版の前後方向の長さを２ｍサイズに切断し、更に左右方向の長さを２分割にすることで１０トン以下の重量にしている。

本実施形態の床版架設機３は、かかる場合に床版２の取換を行うものであって、図１に示すように、床版架設機３を取換場所まで移動した後に、移動不能に床版２上に配置し、吊具ユニット１１で旧床版を廃棄物運搬車等へ撤去（積込作業）する。

そして、その作業を複数回（本実施形態では１４回）繰り返した後、廃棄物運搬車等は、撤去された床版をまとめて処理場へ搬出する。その後、トレーラーで搬入された新床版を複数回（本実施形態では７回）設置することで、床版２の取換（旧床版の撤去と、これに換わる新床版の設置）が完了となる。

〈床版架設機の構造〉
床版架設機３は、主に、主桁４と横梁５等からなる平面構造体６、脚体７、移動固定機構８、走行機構９、横行機構１０、及び吊具ユニット１１などで構成されている。

主桁４は、角形管や鋼板などの部材からなり、前後方向に延在する左右一対の２本構成となっている。また、この各主桁４の下部には、後述の走行トロリー１５を前後移動可能にするための走行レール１４が夫々敷設されている。

各走行レール１４は、主桁４の前後端部より若干延在するように夫々設けられており、また、走行トロリー１５のケーブルを収納可能となっている。

横梁５は、角形管や鋼板などの部材からなり、各主桁４との間に垂直に設けられ、両端部は溶接によって連結されている。そして、前後方向に複数本（本実施形態では５本）が一列に設けられている。
すなわち、左右一対の主桁４と各主桁４に連結された横梁５とによって、一体構造物となるように平面構造体６が構成されている。

脚体７は、鋼板などの部材からなり、平面構造体６を左右一対の複数組（本実施形態では前後２組）で溶接によって支持している。また、夫々の脚体７の下端には移動固定機構８が装着されている。

また、図２で示すように、前後の脚体７の間隔は、設置する新床版の床版回転範囲Ｒより大きく設けられていれば良い。
また、図示していないが、各脚体７には道路形状などに対応して、床版架設機３を水平レベルに維持可能に脚体の上下方向の長さを調整する伸縮構造が夫々設けられている。

移動固定機構８は、複数（本実施形態では２つ）の車輪１２とジャッキアップ装置１３とからなり、車輪１２を回転させる際は、ジャッキアップ装置１３をオフ（縮んだ）状態にし、一方、車輪１２を回転不能（移動不能）にする際は、ジャッキアップ装置１３をオン（伸びた）状態にすることで車輪１２を浮かして固定している。

ところで、床版２は、上述の橋桁１によって支えられているが、薄い床版２だけで床版架設機３を支えることは強度的に難しい。よって、一般的には、床版架設機３の荷重がかかる箇所は橋桁１の近傍に配置するようになっている。すなわち、本実施形態の左右一対の移動固定機構８は、橋桁１のピッチ間隔（本実施形態では６ｍ）と略同間隔となるように設けられており、固定する際は、橋桁１上で行うようにしている。

走行機構９は、平面構造体６の下方に前後方向移動可能に取り付けられている。
図４は、図２を前後方向に見たＤ部詳細拡大図であり、便宜上、走行機構９を説明する上で主桁４を省いた図としている。

〈走行機構の構造〉
図４に示すように、走行機構９は、主に、走行トロリー１５、走行梁１６などで構成されている。

走行トロリー１５は、各走行レール１４に前後移動可能に前後一対の２つが取り付けられている。また、前後一対の走行トロリー１５同士は、つなぎ材（図示せず）によって一体に移動可能に構成されている。ここで、つなぎ材の長さによって、走行トロリー１５間の距離は定まるが、後述する横行レール間の距離より長ければ良い。

図５は、図４のＢ－Ｂ矢視図、図６は、図５の走行梁の詳細拡大図である。
図５及び図６に示すように、走行梁１６は、鋼板組合せ構造からなり、断面凹状の形状をしている。そして、断面凹状の開口部を下にした状態で走行レール１４と垂直に、且つ、前後方向に一列に配置されるように各走行トロリー１５に取り付けられている。

それによって、前後一対の走行梁１６は、夫々走行トロリー１５を介することで、走行レール１４に吊持されている。
したがって、各走行梁１６は、前後一体に構成された各走行トロリー１５に夫々取り付けられていることより、各走行梁１６と各走行トロリー１５は一体となって前後方向に移動可能となっている。

すなわち、走行梁１６および走行トロリー１５などで構成されている走行機構９は、一体に走行レール１４に沿って前後方向に移動可能となっている。

横行機構１０は、平面構造体６の下方に平面構造体６に対して左右方向に伸縮可能に取り付けられている。

〈横行機構の構造〉
横行機構１０は、主に、上ローラ１７、下ローラ１８、横行梁１９、及び横行レール２０などで構成されている。

下ローラ１８は、円柱状の形状をしており、各走行梁１６の断面凹状の両内側面下側に、且つ、自身の中心周りに回転可能な状態で左右方向に連続して設けられている。

上ローラ１７は、下ローラ１８より径小な円柱状の形状をしており、横行梁１９を摺動可能に挟むように、各下ローラ１８の上側に対向して設けられている。

横行梁１９は、Ｈ形鋼などの梁で、走行梁１６に設けられた上下一対のローラ１７、１８間に摺動可能に支持されており、左右方向に伸縮（移動）可能となっている。
また、各横行梁１９同士は左右一対の連結材２１によって、一体にフレーム状を形成している。そして、この横行梁１９は、後述の横行駆動機構２２によって、左右方向に伸縮駆動が可能となっている。

横行レール２０は、Ｉ形鋼などの部材からなり、横行梁１９の上部、且つ、各横行梁１９間に横行梁１９と平行に所定の間隔を有して前後一対設けられている。
また、各横行レール２０同士は左右一対の接続材３２によって、一体にフレーム状を形成している。

そして、各横行レール２０の両端部は、束材３３を介して横行梁１９の連結材２１と上下一体となるように夫々固定されている。

すなわち、横行梁１９と横行レール２０は、上下方向において一体に固定されており、一体となって、走行梁１６に設けられた上下一対のローラ１７、１８に沿って、左右方向に伸縮可能となっている。

また、各横行レール２０には、左右一対の横行トロリー３４が左右方向に移動可能に夫々取り付けられている。そして、この各横行トロリー３４を介してチェーンブロック３５が横行レール２０に吊下げられている。すなわち、この前後左右に設けられた４つのチェーンブロック３５で後述の吊具ユニット１１の吊上げ、または、吊下げを行っている。

その際、横行機構１０の横行駆動は、手動で行っても良いが、好ましくは横行駆動機構２２によって自動で行う方が良い。
以下、横行駆動機構２２について、図４～図６を用いて説明する。

〈横行駆動機構の構造〉
横行駆動機構２２は、主に、前軸受２３、後軸受２４、シャフト２５、チェーンスプロケット２６、第１ローラチェーン２７、モータ２８、駆動スプロケット２９、従動スプロケット３０、及び第２ローラチェーン３１などで構成されている。

シャフト２５は、走行梁１６の上端側を前後方向に貫通するように走行梁１６の左右両端近傍に一対設けられている。
この各シャフト２５の一方の前側となる走行梁１６の前側側面には、シャフト２５が回転可能に支持されるように前軸受２３が夫々嵌合されて取り付けられている。

一方、他方の後側となる走行梁１６の後側側面にも、シャフト２５が回転可能に支持されるように後軸受２４が夫々嵌合されて取り付けられている。
また、走行梁１６内の各シャフトの前後方向中央部には、チェーンスプロケット２６がシャフト２５と回転一体に夫々取り付けられている。

そして、この左右方向に設けられた各チェーンスプロケット２６を掛け渡すように第１ローラチェーン２７が夫々に係合されている。この第１ローラチェーン２７によって、一方のシャフト２５の回転が、他方のシャフト２５に伝達されるようになっている。また、このとき、第１ローラチェーン２７は、横行梁１９の上面と繋止されている。

また、左右両端近傍に設けられた一対のシャフト２５のうち、左側のシャフト２５の最後端（ここでは、後側の走行梁１６を例としていう。）である後軸受２４の後側には、従動スプロケット３０がシャフト２５と回転一体に取り付けられている。

ここで、走行梁１６の左側上端面にはモータ２８が固定されており、その回転主軸には、駆動スプロケット２９が回転一体に取り付けられている。そして、駆動スプロケット２９と従動スプロケット３０とを掛け渡すように第２ローラチェーン３１が夫々に係合されている。

したがって、横行駆動機構２２は、モータ２８の駆動によって、駆動スプロケット２９、従動スプロケット３０を介して、シャフト２５に伝達され、シャフト２５が回転することで、チェーンスプロケット２６を介して第１ローラチェーン２７が駆動するようになっている。この駆動力が横行梁１９に伝達されることで、横行機構１０が横行（左右方向）に駆動可能となっている。

吊具ユニット１１は、横行機構１０の下方に懸架され、床版の吊上げ、または、吊下げを行うものである。換言すると、吊具ユニット１１は、横行機構１０の横行トロリー３４を介して横行レール２０に吊持されている。

この吊具ユニット１１は、上下方向に吊具上部３６と吊具下部３７とで構成されており、吊具上部３６に４本のチェーンブロック３５が取り付けられており、吊具下部３７で床版２を固定するようになっている。

図７は、床版の撤去時の横行動作を示した図である。図７（ａ）は横行レール内で移動する図、図７（ｂ）は横行梁及び横行レールの移動する図、図７（ｃ）は旧床版を撤去する図を夫々示している。尚、動作説明をする上で便宜上、脚体など一部削除している。

以下、旧床版の撤去動作の一例を説明する。
旧床版は前後方向の長さをおよそ２ｍ間隔でワイヤーソー等を用いて切断する。その切断作業を計７回、すなわち、前後方向の長さ１４ｍ分を行う。その後、ジャッキ装置等で橋桁１より夫々剥離され、床版架設機３で吊上げ、人力により旋回して、搬出位置に運び、廃棄物運搬車に積み込んで処理場へ運送される。

このとき、廃棄物運搬車の積載重量は１０トンであるため、床版が１０トンを超える場合は、さらに左右（長手）方向中央で切断し、２分割にして重量を１０トン以下に押さえることで、廃棄物運搬車に積み込んでいる。
すなわち、計１４回、廃棄物運搬車に積み込むこととなる。

その際、２分割された床版のうち、右側の床版は、床版架設機３の吊具ユニット１１の重心の左右方向の位置と、床版の重心の左右方向の位置がずれているため、吊上げることができない。

そこで、本発明の横行駆動機構２２と横行機構１０とを組合わせることによって、床版架設機３自身を右側に移動させることなく、右側の床版を素早く安全に吊上げることが可能となる。

以下、横行機構１０と横行駆動機構２２とを用いた撤去例を、図７を用いて説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、４本のチェーンブロック３５で懸架された吊具ユニット１１を横行トロリー３４による電動駆動によって横行レール２０に沿って所定の位置へ移動させる。

次に、図７（ｂ）に示すように、横行駆動機構２２を駆動させて、人の手を介さずに自動で横行機構１０を走行梁１６に沿って右方向に移動させる。このとき、吊具ユニット１１の重心と撤去する床版２の重心の左右方向の位置が概ね揃うように移動させる。
その後、図７（ｃ）に示すように、チェーンブロック３５を作動させて、吊具ユニット１１に撤去する床版２を取り付けてから吊上げる。

そして、図７（ｂ）、図７（ａ）の逆の動きとなるように、横行駆動機構２２を駆動させて横行機構１０の横行梁１９を走行梁１６内に移動（格納）させる。
次に、横行トロリー３４による電動駆動によって吊具ユニット１１を左右一対の脚体７間に移動させる（戻す）。

その状態で、床版を人の手を介して手動で９０度旋回させて、左右の脚体７同士の間をそれぞれの脚体７に干渉しないように、走行機構９の走行レール１４に沿って、走行トロリー１５による電動駆動によって前方向に移動させ、廃棄物運搬車に積み込むことで床版の撤去となる。

次に、新床版の設置動作の一例を説明する。
撤去した旧床版のかわりに新床版を設置する。このとき、一般的な床版は、長さ１０～１１ｍ、重量１４トン程度であり、トレーラーで搬送されてくる。

搬送された新床版は、旧床版の２分割の長さよりも長い。よって、新床版を旋回するために、事前に前後の脚体７の間隔を広く延長しておく。また、新床版の長さが長いため、安定して搬送するために事前に吊具下部３７の長手方向の長さも延長しておく。
尚、この延長は、詳細は省略するが、ボルト接続により、簡単に素早く延長することが可能となっている。

その状態で、トレーラーに積み込まれている床版２を吊上ユニット１１で吊上げ、その後、走行トロリー１５による電動駆動によって前後方向の脚体７同士の間（床版回転範囲）内に移動させる。そして、人の力を介して手動で床版２を９０度旋回させる。次に、４本のチェーンブロック３５で懸架された吊具ユニット１１を横行トロリー３４、または、走行トロリー１５の少なくとも一方による電動駆動によって、設置する所定の位置へ移動させて、チェーンブロック３５を作動させて設置する。

尚、一般的な床版の設置は、横行機構１０を右方向に作動させることなく、吊具ユニット１１を横行レール２０内で移動させることで設置可能な構成としているが、床版または状況に応じて、横行機構を作動させるなど適宜設置することが好ましい。

以上のように、本実施形態によれば、横行機構１０を設けることで、吊具ユニット１１を、横行レール２０内の限られた範囲での移動から、さらに左右方向へ移動させることができる。
それによって、床版架設機３自体を幅員方向へ移動させることなく、或いは、分割前の床版を一旦吊上げ、９０度旋回させた後に分割するという手間をかける必要もなく、その場で１０トン以下に分割された床版を廃棄物運搬車へ素早く撤去することが可能となる。
また、横行駆動機構を設けることで、人の手を介することなく自動で左右方向移動させることができる。
また、横行梁１９の上部に横行レール２０を設けることで、機高を４．５ｍ以下に押さえることができる。それによって、トンネル内での作業、または道路標識に干渉することなく、移動や床版の取換工事が行うことができる。

なお、本発明にかかる床版架設機は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、駆動スプロケット２９と従動スプロケット３０とに夫々係合する第２ローラチェーン３１は、タイミングベルトでも良く、または、中間伝達部材を用いず、直接駆動スプロケット２９と従動スプロケット３０、または、他のギア同士が噛合うことで伝達しても良い。
また、第１ローラチェーン２７の代わりにラックアンドピニオン方式によって横行梁１９を左右方向に移動させても良い。
また、吊上げとしてチェーンブロック３５を用いているが、これに限らず、ウインチやホイスト等であっても構わない。
また、横行トロリー３４及び走行トロリー１５は電動駆動としているが、無線駆動や手動駆動であっても良い。
また、横行機構１０の駆動は、横行駆動機構２２によって行われているが、これに限らず、手動で行っても良いし、シリンダーを用いる等、他の機構で行っても良い。
さらに、移動固定機構は、車輪１２を用いているが、車輪の代わりにローラ、チルタンク、或いは、無限軌道等各種の移動手段を適用することもできる。

２ 床版
３ 床版架設機
４ 主桁
５ 横梁
６ 平面構造体
７ 脚体
８ 移動固定機構
９ 走行機構
１０ 横行機構
１１ 吊具ユニット
１４ 走行レール
１５ 走行トロリー
１６ 走行梁
１７ 上ローラ
１８ 下ローラ
１９ 横行梁
２０ 横行レール
２１ 連結材
２２ 横行駆動機構
３２ 接続材
３３ 束材
３４ 横行トロリー

Claims (3)

1. 左右一対からなり下方に前後方向に延在する走行レールを備える主桁と、
   各主桁間に主桁と垂直に、且つ、前後方向に一列に配置される複数の横梁と、
   を有する平面構造体と、
   該平面構造体を左右一対の複数組で支持するとともに、夫々の下端に移動固定機構を装着する、脚体と、
   前記平面構造体の下方に設けられた走行機構と、
   前記走行機構の左右方向に伸縮可能に設けられた横行機構と、
   前記横行機構の下方に懸架され、架設用部材を吊上げる吊具ユニットと、
   を備え、
   前記走行機構は、前記各走行レールに対して前後方向に移動可能に取り付けられた前後一対の走行トロリーと、
   前記各走行レール間に走行レールと垂直に、且つ、前後方向に一列に配置されるように前記走行トロリーを介して前記走行レールに吊持された前後一対の走行梁と、を備え、
   前記各走行梁同士は、一体に構成されており、それによって、前記走行機構は一体に走行レールに沿って前後方向に移動可能であり、
   前記横行機構は、前記各走行梁の下方に左右方向に連続して設けられたローラと、
   前記ローラを介して左右方向に伸縮可能な前後一対の横行梁と、
   前記各横行梁とでフレーム状を形成するように、前記各横行梁を連結する左右一対の連結材と、を備え、
   前記各横行梁は、各連結材で一体化となっており、走行梁に設けられたローラを介して左右方向に伸縮可能であり、
   前記横行梁は、各横行梁間に横行梁と平行に設けられた前後一対の横行レールと、
   前記各横行レールとでフレーム状を形成するように、前記各横行レールと接続する左右一対の接続材と、
   前記横行レールと上下方向で一体化となるように設けられる束材と、を備え、
   前記横行レールと一体となって、左右方向に伸縮可能であることを特徴とする床版架設装置。
2. 前記横行機構は、当該横行機構を人を介することなく、自動で駆動可能な横行駆動機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の床版架設装置。
3. 前記吊具ユニットは、横行トロリーを介して横行レールに吊持されていることを特徴とする請求項１に記載の床版架設装置。

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