JP7490546B2

JP7490546B2 - 緊急仮設橋及びその架設方法

Info

Publication number: JP7490546B2
Application number: JP2020205551A
Authority: JP
Inventors: 祐一村上; 邦男大河原; 圭仁中原
Original assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2024-05-27
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: JP2022092694A

Description

本発明は緊急仮設橋に係り、台風等による水害発生時に、人命救助、物資搬送等に供するために緊急に架設することができる緊急仮設橋及びその架設方法に関する。

台風等による風水害により既存橋梁が損壊、流失したような場合に、応急的に既存橋梁の機能を維持させるための仮設橋が種々実用化されている。これらの仮設橋は比較的供用期間が長く、既存橋梁の仕様、構造に近い規模の橋梁が求められるため、分割された橋梁部材をヤードで組み立てたり、大型クレーンによる架橋が行われている。

また、河川の氾濫に限らず、台風等による増水により道路等が冠水して寸断された状況において、たとえば人命救助、緊急物資の供給等、人の通行、人力による物資等の搬送が可能な程度の耐荷重を有した、緊急に架設する仮設橋も必要とされている（非特許文献１）。

このような緊急に架設が必要な橋梁（緊急仮設橋と称す。）では、橋梁部材を、ほぼ完成した状態で架設現場に搬入できること、対岸へのアクセスの困難性を考慮し、仮設橋を片側の岸から架設できること、仮設橋の桁端を支持する基台（橋台）の構築が容易であることが必要である。

このような要求に適合する橋梁部材として、非特許文献１にはアルミニウム部材や木材等の軽量部材を用いたトラス橋の開発例が紹介されている。非特許文献１に開示された緊急仮設橋としてのトラス橋は、アルミニウム合金製のＸ字形の部材の頂点がピン接合により連続してパンタグラフ状に連結されたシザース構造からなり、起点側の岸でＸ字形を折り畳んだ状態で組まれたトラス部材を油圧駆動システムによって対岸に向けて水平方向に伸長して所定あるいは規定の橋長の仮設橋を架設することができる。

また、非特許文献１には、軽量なエアビームをケーブルで補強したエアブリッジも提案されている（非特許文献２）。エアビームを桁材としたエアーブリッジは、エアビーム上に床版としての薄肉板を載せ、エアビームの長手方向の両端を定着端とする複数本の鋼線ケーブルをエアビーム外面に沿って螺旋をなすようにたすき掛けに巻き付けることで、エアビームを補強した構造からなる。エアビームの空気圧を利用してケーブルに引張力を与えるとともに、床版となる薄肉板にプレストレスを導入した超軽量の橋梁となっている。なお、特許文献１には、非特許文献２のエアブリッジに用いられる、エアビーム外面にケーブルを螺旋をなして巻回した構造体の発明が開示されている。

特許第３９０６０７９号公報

小野修一、"招待論文急速架設を実現するための構造を有する緊急仮設橋"、［online］、２０１６年３月、土木学会、構造工学論文集ｖｏｌ．６２Ａ、［令和２年１１月５日検索］、インターネット＜URL:https://www.jstage.jst.go.jp/article/structcivil/62A/0/62A_1272/_article/-char/ja/＞鈴木圭、「超軽量エアービームの災害復旧への活用」、橋梁と基礎、株式会社建設図書、２０１２年８月、ｐ．１１１－１１４

非特許文献１に開示されたシザース構造の緊急仮設橋は、Ｘ字形を構成する比較的重量のある多数枚のプレート部材からなり、両岸に接地するまで徐々に伸びるシザース構造の梁が片持ち梁構造となるため、片持ち梁の支点（支持）側において十分な質量のカウンターウエイトを準備する必要がある。また、シザース構造のトラス部材を伸長させるための油圧駆動システムの設備も大がかりなものとなる。

これに対して非特許文献２に開示されたエアビームを用いたエアブリッジでは、構造体であるエアビームを伸長させるための設備は圧縮空気送気手段のみでよい。しかし、このエアブリッジでは、エアビームを仮設橋の桁部材として確実に機能させるために、供用時にエアビーム外面にたすき掛けに巻回されたケーブルの引張緊張力及びエアビームのエア圧を常時管理する必要がある。

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、水害発生時等に仮設橋を、簡易な施工手順で、緊急かつ安全に架設することができる緊急仮設橋及びその架設方法を提供することにある。

本発明は、橋梁幅員に相当する離れを保持して並列配置されたトラス主構材と、前記トラス主構材の下弦材に両側辺が保持された床版とを有し、橋梁の支間長にわたり複数基を連結してトラス架構を構成するトラスユニットと、橋軸方向に連結された前記トラスユニットの各上端頂点間を連結するように延設されたエアチューブと、橋軸方向に連結され架設された前記トラス架構の支点となる支点部材と、を備えた緊急仮設橋であって、前記トラス架構は、あらかじめ連結された下弦材端の連結点回りに回動させてまとめられて架設起点位置に設置され、連結された前記トラスユニットが前記架設起点位置から、送気された圧縮空気による前記エアチューブの膨張、展開に伴って順次回動することで、前記トラス架構が展開、伸長し、先端部が到達側まで架設され、前記先端部が前記支点部材で支持されたことを特徴とする。

前記トラス主構材は、正面視して二等辺三角形形状であることが好ましい。

前記トラスユニットは、前記トラス主構材の上端頂点が近接するように回動させて、正面視して略多角形をなすように組み立てられることが好ましい。

前記トラスユニットは、前記下弦材端の連結点近傍に回動抑止手段を有することが好ましい。

前記トラス架構は、展開、伸長に伴い、前記トラスユニットの上端頂点間がつなぎ部材で連結されることが好ましい。

緊急仮設橋の架設方法として、橋梁の支間長にわたり複数基のトラスユニットを連結して構成されたトラス架構を、あらかじめ連結された下弦材端の連結点回りに回動してまとめて架設起点位置に設置して前記橋梁の一端の支点とし、前記トラスユニットの各上端頂点間を連結するように延設されたエアチューブを膨張、展開することで前記トラスユニットを順次回動させて前記トラス架構を展開、伸長し、前記トラス架構の先端部を到達側まで架設し、前記先端部を支点部材で支持することを特徴とする。

架設時に、前記トラス架構の展開、伸長に合わせて前記トラスユニットの上端頂点間をつなぎ部材で連結することが好ましい。

以上に述べたように、本発明によれば、台風等による水害発生時に、人命救助、物資搬送等に供する仮設橋の架設を緊急に行うことができるという効果を奏する。

本発明の緊急仮設橋を現場において架設した直後の状態を示した全体構成図。図１に示した緊急仮設橋に補剛部材を補った完成状態を示した全体構成図。図１に示した緊急仮設橋を構成するトラスユニット及びその連結状態を模式的に示した説明図。図１に示した緊急仮設橋を架設するためのトラスユニットの組立体を模式的に示した正面図。図５に示した組立体を運搬し、現場設置する作業状態を示した状態説明図。本発明の緊急仮設橋の組立体の現場における展開、架設状態の各過程を模式的に示した状態説明図。

以下、本発明の緊急仮設橋の一実施形態の構成及びその展開、架設状態の一例について、添付図面を参照して説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、トラスユニット２０の組立体Ｃ（図４）を、現場において展開、架設した直後の状態の緊急仮設橋を示している。図２（ａ），（ｂ）は図１各図に示した状態から、仮設橋梁として必要な補剛部材を各部に取り付けて完成させた状態を示している。この緊急仮設橋１０は、図１各図に示したように、架設直後の段階では、上弦材１２（図２（ａ））と並行してエアビーム１１が位置し、その後、図２各図に示したように、エアビーム１１が撤去され、上弦材１２、横構材等の補剛部材が取り付けられた完成時においてワーレントラス構造橋となる。

この架設直後の緊急仮設橋１０（以下、単に仮設橋１０と記す。）の構成について、図１（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この仮設橋１０は、既存橋梁が流失した河川あるいは増水による冠水で道路が寸断された地域等に架設されることを想定している。たとえば図１両図において、仮設橋１０は、後述するトラスユニット２０の組立体Ｃ（図４）が架設起点側１の岸に設置され、仮設橋１０の一端が架設起点側１に定置、固定された状態で、組立体Ｃのトラスユニット２０が片持ちトラス梁として順次展開、伸長し、最終的に仮設橋全長の他端（先端）が到達側２の岸に到達し、河川３あるいは冠水箇所を跨ぐように両岸に支持されたトラス橋となる（図４～図６各図参照）。本実施形態の仮設橋１０は、支間長が約１０ｍである。

仮設橋１０は、図１、２各図に示したように、複数基（本実施形態では５基）のトラスユニット２０が展開、伸長された、橋軸直角方向に所定の離れを保持して平行して伸びる２列のトラス架構Ｔを主構造とし、平行に延びる２列のトラス架構Ｔの下弦材２１間の面を塞ぐように、床版２２が橋軸方向に連続して敷設されている。また架設直後の仮設橋１０（たとえば図１（ａ））では、２本の膨張した細長円筒形状をなすエアビーム１１が、トラス架構Ｔの上端頂点を繋ぐように取り付けられた状態にあり、川３を跨ぐように架設されたトラス架構Ｔの橋軸方向の両端は、両岸に設置された仮設橋台としての支点部材１４，１５に支持されている。

図３は、トラスユニット２０及び複数基のトラスユニット２０を連結してトラス架構Ｔを構築する過程を模式的に示している。トラス架構Ｔは、図１、２各図、及び図３に示したように、各トラスユニット２０の各部材が橋軸方向、高さ方向に関し、起点側１から到達側２に向けて所定の縮尺でほぼ等比で縮小され、起点側１から徐々に寸法が橋軸方向に連続して小さくなるように各部の寸法が設定されている。たとえばトラス架構Ｔを構成する各トラスユニット２０の下弦材２１の長さは約２．３～１．７ｍに、トラス高さは約２．０～１．５ｍに変化するように設定されている。連結されるトラスユニット２０の数、各部材長、縮小比等は架設される仮設橋１０の支間長等によって適宜設計される。各トラスユニット２０は下弦材２１の一端に形成された連結点部２１ａ位置で連結ピン２６により回動可能に連結される。

［トラスユニットの構成］
図３に示したトラスユニット２０は、略二等辺三角形形状をなし、仮設橋１０の幅員に相当する幅だけ離隔する２面のトラス主構材２５と、各トラス主構材２５の下弦材２１に両側辺が固定支持された床版２２と、２面のトラス主構材２５の橋軸直角方向の間隔を保持するため横架材２４と、連結点部２１ａ及び床版２２の一部に一体的に固定保持された回動抑止パネル２７とを備えている。

本実施形態のトラス主構材２５は、軽量で設計強度が確保された所定幅を有する細幅のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）成型板材で、下弦材２１と二斜材２３，２３とが一体的に構成された略二等辺三角形の部材である。板材の他の材質としては、要求強度の面から適宜選択でき、一般構造用圧延鋼板、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アルミニウム合金板材、ステンレス鋼板材、集成木材等を使用することができる。また、板材に限らず中空丸パイプ、角パイプ、溝形鋼、山形鋼等の各種形鋼を採用することもできる。

床版２２もガラス繊維強化プラスチックパネルからなる。供用時に歩行者が通行する際のパネル強度を確保するために、床版２２下面側に適当なリブ材等を配置することも好ましい。床版２２の材質としてはトラス主構材２５と同様に、軽量な各種金属板材、集成板材等を使用することができる。面強度が確保できれば、パンチング等により所定割合で開口部を設けて軽量化を図ってもよい。

回動抑止パネル２７（図３）は、すでに展開されたトラスユニット２０と連結点部２１ａで連結された隣接するトラスユニット２０が連結点部２１ａのピン回りに回動する際に、回動したトラスユニット２０の下弦材２１端が回動抑止パネル２７上に乗ることにより、トラスユニット２０の回動が抑止され、隣接するトラスユニット２０の下弦材２１の直線形状、床版２２の平面形状が保持される。回動抑止パネル２７の材質もガラス繊維強化プラスチックパネルが好適であるが、回動してトラス架構Ｔの一要素を構成するトラスユニット２０の位置保持が可能な程度の強度を有する板材寸法、材質を設定することが好ましい。

支点部材１４，１５は、組立体Ｃ（図４）を構成する端部のトラスユニット２０の下弦材２１端部に、折り畳んだ状態で取り付けられたフレキシブルコンテナバッグ４，５内に、現地で調達した土嚢袋等を充満させて製作した仮設構造物で、図１（ａ）に示したように、起点側１、到達側２の岸の地盤上に構築された仮設橋台として機能する。支点部材１４，１５は、仮設橋台として適正な寸法となるような容積を有するフレキシブルコンテナバッグ４，５内に十分な質量の土砂等を充満させることで、供用時の仮設橋台として安定した質量と剛性とが確保される。

［エアビームの構成］
各トラスユニット２０の各上端頂点には、トラスユニット２０の上端頂点を連結するように、扁平細長形状のエアチューブ１７が取付バンドを介して取り付けられている。このエアチューブ１７は空気が送気され膨張すると、所定の曲げ剛性を有する細長い円筒形状のエアビーム１１（図１（ａ））となる。本実施形態エアチューブ１７には、ポリアミド繊維織物からなる基布に塩化ビニル樹脂コーティングされた細長袋状のシートが使用されている。コーティング樹脂としてはシリコーン樹脂やウレタン樹脂等も好適である。

図２（ａ）、（ｂ）は、仮設橋１０を構築する際に、トラスユニット２０の組立体Ｃを回動、展開するために機能したエアビーム１１を撤去し、供用可能な橋梁構造とするために必要な補剛部材を取り付けた仮設橋１０の完成時を示している。同図内に示した橋軸方向の各トラスユニット２０の頂点間を連結する上弦材１２は、安定したトラス架構を構成するために、後述するトラスユニット２０の回動、展開に追従して隣接したトラスユニット２０の頂点間に順次連結される。また、トラス架構をなす仮設橋１０の上面には各トラス上端の頂点を連結するように、平面視してＸ字形をなす横構材１３が取り付けられ、トラス架構の安定が図られている。

［組立体の構成］
図４は、一例として図１他に示した仮設橋を構築するために組み立てられた５基のトラスユニット２０からなる組立体Ｃを示している。この組立体Ｃは、端に位置する最大寸法のトラスユニット２０を基準として、隣接するトラスユニット２０の連結点部２１ａを挟んで相対する斜辺部材同士がほぼ平行になって接するように、また各トラスユニット２０の上端頂点が略多角形の中心近傍に集まるように、各トラスユニット２０を連結点部２１ａ回りに回動させた、正面視して全体形状が略五角形をなすように組み立てられている。同図に示した各トラスユニット２０の二斜辺２３，２３の挟角の角度θは約７０°である。各トラスユニット２０の上端頂点に取り付けられたエアチューブ１７（図３参照）は組立体Ｃのほぼ中心位置に折り畳まれた状態で保持されている。さらに、架設された仮設橋１０の支点部材（仮設橋台）１４，１５となるトラスユニット２０の頂点にはフレキシブルコンテナバッグ４，５が折り畳まれた状態で取り付けられている。組立体Ｃを構成するトラスユニット２０の基数は５基に限られず、４基のトラスユニット２０で構成した場合（二斜辺の挟角θ＝約９０°）は正面視して略四角形に、６基のトラスユニット２０で構成した場合（二斜辺の挟角θ＝約６０°）は正面視して略六角形にすることができる。

図５（ａ）は、図４に示したトラスユニット２０の組立体Ｃを積載形トラッククレーンＴｒ（ユニック車）の荷台に積載して架設現場に乗り入れした状態を示している。積載された組立体Ｃは、図５（ｂ）に示したように、積載形トラッククレーンＴｒのクレーンを用いて荷下ろしされ、起点側１の仮設橋台１４が構築され、方杖６が取り付けられた状態で仮設橋の架設起点位置１に設置される。この方杖６は、伸縮可能な筒状体からなり、架設作業が進行していく際にその長さを調整することで、起点となるトラスユニット２０の水平状態を保持することができる。トラックＴｒには、エアチューブ１７に圧縮空気を供給するブロア３０が同載されて現地に搬入されており、組立体Ｃの据え付けと並行して起点位置１の近傍に設置される。このブロア３０と組立体Ｃに取り付けられたエアチューブ１７とがエアホース３１で接続されている。さらに、仮設橋１０の起点位置１のトラスユニット２０の上端頂点にはバックステー３２の一端が定着され、他端がトラックＴｒの荷台の固定部（図示せず）に定着されている。バックステー３２は、仮設橋１０の架設時に、組立体Ｃのトラスユニット２０が１基ずつ連結点部２１ａ回りに回動してトラス主構材２５が展開、伸長される際（図６にて後述する。）に、片持ち梁状態にある仮設橋１０の構造安定を図る役割を果たす。

［仮設橋の架設作業］
図６各図は、図５（ｂ）に示した組立体Ｃの状態から仮設橋１０の架設完了までの架設作業の各過程を模式的に示している。なお、図６各図では、トラスユニット２０を区別するために、３桁番号を付与している。図６（ａ）に示した準備状態の組立体Ｃに取り付けられているエアチューブ１７にブロア３０（図５（ｂ））から圧縮空気を送気する。エアチューブ１７が膨張して伸長し、所定の剛性を有するエアビーム１１となることにより、起点側１のトラスユニット２０１と連結点部２１ａでピン接合されたトラスユニット２０２の頂点が離れるように矢印方向に回動する（図６（ｂ））。トラスユニット２０２の下弦材２１が回動抑止パネル２７によってほぼ水平位置となった状態でトラスユニット２０の回動が抑止される。この段階でトラスユニット２０の上端間をつなぎ部材（上弦材１２）で連結する。これにより、下弦材２１の２スパン分からなるトラス架構Ｔが構築される。引き続き図６（ｃ）に示したように、エアチューブ１７に圧縮空気を供給し続け、エアビーム１１が構築されることでトラスユニット２０が矢印方向に回動する。以後、図６（ｄ）～（ｅ）と同様の動作が繰り返されることにより、橋長が延びたトラス架構Ｔは最終的に到達側２まで伸長する（図６（ｅ））。先端のトラスユニット２０が対岸に到達した段階では、トラス架構Ｔの先端を仮設架台（図示せず）で仮支持しておき、トラスユニット２０先端頂点に取り付けられていたフレキシブルコンテナバッグ５内に土砂等を詰めた土嚢袋を充満させて先端側の仮設橋台１５を構築する。そして仮設橋１０の支点を、仮設架台から仮設橋台１５に盛り替える。さらに、図６（ｅ）に示した架設完了状態（図１（ｂ）と同じ）から、供用時の仮設橋１０の設計仕様に合致するように、橋梁の各部に補剛部材を付加する（図２各図）。これにより、仮設橋１０は供用できる状態となる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１０緊急仮設橋（仮設橋）
１１エアビーム
１２上弦材
１４，１５支点部材（仮設橋台）
１７エアチューブ
２０トラスユニット
２１下弦材
２２床版
２３斜材
２５トラス主構材
２７回動抑止パネル
３０ブロア
３２バックステー
Ｃ組立体
Ｔトラス架構

Claims

橋梁幅員に相当する離れを保持して並列配置されたトラス主構材と、
前記トラス主構材の下弦材に両側辺が保持された床版と
を有し、橋梁の支間長にわたり複数基を連結してトラス架構を構成するトラスユニットと、
橋軸方向に連結された前記トラスユニットの各上端頂点間を連結するように延設されたエアチューブと、
橋軸方向に連結され架設された前記トラス架構の支点となる支点部材と、
を備えた緊急仮設橋であって、
前記トラス架構は、あらかじめ連結された下弦材端の連結点回りに回動させてまとめられて架設起点位置に設置され、連結された前記トラスユニットが前記架設起点位置から、送気された圧縮空気による前記エアチューブの膨張、展開に伴って順次回動することで、前記トラス架構が展開、伸長し、先端部が到達側まで架設され、前記先端部が前記支点部材で支持されたことを特徴とする緊急仮設橋。
前記トラス主構材は、正面視して二等辺三角形形状である請求項１に記載の緊急仮設橋。
前記トラスユニットは、前記トラス主構材の上端頂点が近接するように回動させて、正面視して略多角形をなすように組み立てられる請求項１記載の緊急仮設橋。
前記トラスユニットは、前記下弦材端の連結点近傍に回動抑止手段を有する請求項１に記載の緊急仮設橋。
前記トラス架構は、展開、伸長に伴い、前記トラスユニットの上端頂点間がつなぎ部材で連結される請求項１に記載の緊急仮設橋。
橋梁の支間長にわたり複数基のトラスユニットを連結して構成されたトラス架構を、あらかじめ連結された下弦材端の連結点回りに回動してまとめて架設起点位置に設置して前記橋梁の一端の支点とし、前記トラスユニットの各上端頂点間を連結するように延設されたエアチューブを膨張、展開することで前記トラスユニットを順次回動させて前記トラス架構を展開、伸長し、前記トラス架構の先端部を到達側まで架設し、前記先端部を支点部材で支持することを特徴とする緊急仮設橋の架設方法。
前記トラス架構の展開、伸長に合わせて前記トラスユニットの上端頂点間をつなぎ部材で連結する請求項６に記載の緊急仮設橋の架設方法。