JP7635695B2 - 橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法 - Google Patents

Description

本発明は橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法に関し、既設コンクリート床版を取り替える際に好適に使用可能な、橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法に関する。本発明に係る橋梁構造物は、コンクリート床版を鋼桁に連結する構造を備えている。

橋梁の床版は、橋梁を通行する車両等の荷重を直接的に支持する部材であり、橋梁の高齢化に伴う経年劣化等によりその損傷が問題となっており、既設コンクリート床版を新設の床版に取り替える事例が増加している。

一方、既設コンクリート床版を取り替える際には橋面を一時交通規制する必要があり交通に影響を与えるため、交通規制期間の短縮が課題となっており、中でも主桁の上フランジに頭付きスタッド等のずれ止めが配置されて主桁の上フランジと既設コンクリート床版が接合している合成桁橋では、主桁と既設コンクリート床版を容易に剥離させることが困難で既設コンクリート床版の撤去に手間がかかるため、既設コンクリート床版を新設の床版に取り替える工事において、交通規制期間を短くすることを難しくしている。

これに対し、 特許文献１には、橋梁のコンクリート床版と鋼製の主桁との接合部を切断して該接合部に生じた隙間に空間保持材を設け、前記コンクリート床版にはあと施工アンカーを設け、前記主桁には締結材を設け、分離された前記コンクリート床版と前記主桁とを、前記あと施工アンカー及び前記締結材を介して合成治具により結合することにより、分離した鋼製の主桁とコンクリート床版とを再合成化する技術が記載されており、この技術によれば、接合部を切断する作業を実施しながら、その後方で分離したコンクリート床版と主桁の合成化構造を形成できることから、コンクリート床版を主桁から切断分離したのち撤去するまでの間に、橋梁上で交通解放期間を確保することが可能になる、と記載されている。

特開２０２１－２５２８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、鋼主桁に締結材を溶接または機械的な接合で固着する必要がある。溶接の場合には鋼主桁に溶接熱を加えて母材を一部溶かすため鋼主桁に損傷を与えることになり、また、機械的な接合の場合には鋼主桁のウェブに貫通孔を設けるためやはり鋼主桁に損傷を与えることになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、橋梁のコンクリート床版と鋼桁とを切断分離した後であっても、鋼桁に損傷を与えることなく両者を連結することにより、鋼桁から切断分離されたコンクリート床版を用いた供用を一定の期間可能にした橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決する発明であり、以下のような橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法である。

即ち、本発明に係る橋梁構造物の一態様は、コンクリート床版と、前記コンクリート床版を下方から支持する鋼桁と、前記コンクリート床版を前記鋼桁に対して連結する連続繊維と、を有する橋梁構造物であって、前記連続繊維は、前記鋼桁に対して接着により取り付けられていることを特徴とする橋梁構造物である。

ここで、「前記連続繊維は、前記鋼桁に対して接着により取り付けられている」とは、前記連続繊維は、前記鋼桁に対して接着のみにより連結固定されていることを意味し、前記連続繊維は、他の取り付け態様（例えば、ボルト接合等の機械的な接合や溶接接合等）で前記鋼桁に連結固定されている部位はないことを意味する。

前記連続繊維は、前記鋼桁の上フランジの下面に接着により取り付けられていてもよい。

前記連続繊維は、前記コンクリート床版に接着により取り付けられていてもよい。

前記連続繊維は、前記コンクリート床版にアンカーで固定されていてもよい。

前記コンクリート床版下面の一部は、ワイヤーソー又はウォールソーによって切断された切断面で形成されてもよい。

前記コンクリート床版下面と前記鋼桁の上フランジとの間の隙間には、前記コンクリート床版から前記鋼桁に鉛直荷重を伝達する鉛直荷重伝達部材が配置されていてもよい。

前記鉛直荷重伝達部材はグラウト材で構成されていてもよい。

前記連続繊維は、その長手方向が略一定の方向となるように引き並べられてシート状部材になっていてもよい。

前記連続繊維は、織物状に織られてシート状部材になっていてもよい。

前記シート状部材は、前記鋼桁の長手方向に詰めて隙間を空けずに配置されていてもよい。

前記シート状部材は、前記鋼桁の長手方向に所定の幅を有しており、所定の幅を有する前記シート状部材同士は、前記鋼桁の長手方向に所定の間隔を空けて配置されている、ように構成されていてもよい。

前記連続繊維は、長手方向中央部は束ねられて棒状になっており、長手方向両端部は束ねられておらず扇形状に開繊可能な開繊部位になっており、前記連続繊維の前記長手方向両端部の前記開繊部位それぞれは、前記コンクリート床版と前記鋼桁に接着により取り付けられている、ように構成されていてもよい。

前記連続繊維は、炭素繊維、アラミド繊維およびガラス繊維のうちの少なくともいずれかであってもよい。

前記連続繊維はアラミド繊維であり、該アラミド繊維は、長手方向の少なくとも一部の範囲において樹脂が含浸されておらず、長手方向両端部それぞれは、前記コンクリート床版と前記鋼桁に接着により取り付けられている、ように構成されていてもよい。

前記連続繊維の接着には、エポキシ樹脂系接着剤またはアクリル樹脂系接着剤が用いられていてもよい。

本発明に係るコンクリート床版取り替え工法の一態様は、橋梁において既設コンクリート床版の鋼桁近傍部位を略水平方向に切断して、前記既設コンクリート床版を前記鋼桁から分離させる分離工程と、前記分離工程で分離した前記既設コンクリート床版を撤去して新たなコンクリート床版に交換する交換工程と、前記分離工程を行ってから前記交換工程を開始するまでの間に、前記分離工程で分離された前記既設コンクリート床版と前記鋼桁とを連結する連結工程と、を備え、前記連結工程では、前記既設コンクリート床版と前記鋼桁とは連続繊維で連結し、前記連続繊維は前記鋼桁に接着により取り付けることを特徴とするコンクリート床版取り替え工法である。

前記連結工程は、前記分離工程で形成された前記既設コンクリート床版の切断面と、前記鋼桁の上フランジ上面との間の隙間に鉛直荷重伝達部材を配置する鉛直荷重伝達部材配置工程を備えていてもよい。

前記鉛直荷重伝達部材はグラウト材で構成されていてもよい。

前記交換工程は、前記連結工程で行った前記既設コンクリート床版と前記鋼桁との連結を分断する分断工程を含んでいてもよい。

前記分断工程は、前記連結工程で前記鋼桁に接着された前記連続繊維を前記既設コンクリート床版または前記鋼桁から剥離させる工程であってもよい。

前記分断工程は、前記連結工程で連結した前記連続繊維を切断する工程であってもよい。

前記分離工程および前記連結工程は、前記橋梁の橋軸方向に所定の距離ずつ交互に実施してもよい。

前記橋梁の一の部位で前記分離工程を実施するのと同時に、前記一の部位と前記橋梁の橋軸方向に隣接する前記橋梁の他の部位で前記連結工程を実施してもよい。

ここで、「前記一の部位と前記橋梁の橋軸方向に隣接する前記橋梁の他の部位」とは、前記橋梁の前記一の部位における前記分離工程の実施に影響を与えない程度に、前記一の部位から前記橋梁の橋軸方向に一定の距離だけ離れた部位のことである。

前記連結工程後、前記交換工程前に、前記分離工程で分離した前記既設コンクリート床版上に車両を通行させる通行工程を備えていてもよい。

本発明によれば、橋梁のコンクリート床版と鋼桁とを切断分離した後であっても、鋼桁に損傷を与えることなく両者を連結することにより、鋼桁から切断分離されたコンクリート床版を用いた供用を一定の期間可能にした橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る橋梁構造物１０を橋軸方向から見た鉛直断面図 本発明の第１実施形態に係る橋梁構造物１０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面図） 本発明の第２実施形態に係る橋梁構造物２０を橋軸方向から見た鉛直断面図 本発明の第３実施形態に係る橋梁構造物３０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図） 本発明の第４実施形態に係る橋梁構造物４０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図） 本発明の第５実施形態に係る橋梁構造物５０を橋軸方向から見た鉛直断面図 本発明の第６実施形態に係る橋梁構造物６０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図） 連続繊維定着部材６２を模式的に示す拡大平面図 本発明の第６実施形態に係る橋梁構造物６０を橋軸方向から見た鉛直断面図 本発明の第７実施形態に係る橋梁構造物７０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図） 第１実施形態に係る橋梁構造物１０を用いたコンクリート床版取り替え工法の適用対象である橋梁１００の橋軸直角方向の鉛直断面図 ワイヤーソー２００を設置した状態における橋梁１００の橋軸直角方向の鉛直断面図 鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方の切断部位の切断中の鉛直断面図 鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方の切断部位の切断終了後の鉛直断面図 固定工程終了後の状態における橋梁１００の橋軸直角方向の鉛直断面図 固定工程終了後の分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップした状態における、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方部位の橋軸直角方向の鉛直断面図 固定工程終了後の分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップした状態における、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方部位の橋軸直角方向の鉛直断面図（アンカー止め機構２２による連続繊維シート１２の定着を行っていた場合） 新設コンクリート床版１５０に取り替えた後の状態における、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方部位の橋軸直角方向の鉛直断面図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態の適用対象とする橋梁１００は、鋼主桁の断面形状がＩ形である鈑桁橋であるが、本発明に係る橋梁構造物およびコンクリート床版取り替え工法の適用対象が、鈑桁橋に限定されるわけではなく、鋼製の桁を有する橋梁であれば適用可能であり、例えば鋼製の箱桁橋等にも適用可能である。

（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る橋梁構造物１０を橋軸方向から見た鉛直断面図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る橋梁構造物１０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面図）である。図２の水平断面図では、既設コンクリート床版１０４のハンチ部起端１０４Ａを２点鎖線で記載している（他の実施形態を示す図４、図５、図７、図１０においても同様である。）。また、図２では、既設コンクリート床版１０４の撤去時に既設コンクリート床版１０４を橋軸直角方向に切断をする箇所を破線で記載しており、撤去する際の既設コンクリート床版１０４の橋軸方向切断長さをａとして記載している（他の実施形態を示す図４、図５、図７、図１０においても同様である。）。撤去する際の既設コンクリート床版１０４の橋軸方向切断長さａは通常２ｍ程度である。

本第１実施形態に係る橋梁構造物１０は、連続繊維シート１２を有してなる橋梁構造物であり、既設コンクリート床版１０４の鋼主桁１０２近傍部位が略水平方向に切断されて、鋼主桁１０２から分離された分離既設コンクリート床版１０４を、連続繊維シート１２により鋼主桁１０２に連結してなる橋梁構造物である。なお、本明細書においては、橋梁１００の既設コンクリート床版に参照符号１０４を用いるが、既設コンクリート床版１０４の鋼主桁１０２近傍部位が略水平方向に切断されて、鋼主桁１０２から分離された後の状態のものについては「分離」という文言を付して「分離既設コンクリート床版１０４」と記すことがある。

連続繊維シート１２は、力学的な特性に優れた連続繊維がその長手方向が略一定の方向となるように引き並べられてシート状にされた部材である。連続繊維シート１２は、樹脂系の接着剤によって、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面を架け渡すように両者に接着されており、連続繊維シート１２を介した接着により、鋼主桁１０２と分離既設コンクリート床版１０４とは連結されている。連続繊維シート１２の接着には、具体的には例えば、エポキシ樹脂系接着剤またはアクリル樹脂系接着剤を用いることができる。

鋼主桁１０２から分離された分離既設コンクリート床版１０４を鋼主桁１０２に連結して、分離既設コンクリート床版１０４を車両の通行に安全に供用可能にできる連続繊維であれば、連続繊維シート１２の連続繊維として使用可能である（ただし、当該連続繊維と鋼主桁１０２との連結は接着による）。連続繊維シート１２の繊維として使用可能な連続繊維としては、具体的には例えば、炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維等を挙げることができる。

連続繊維シート１２を構成する連続繊維は、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して所定の角度で交差するように配置されており、本第１実施形態に係る橋梁構造物１０では、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置されている。また、本第１実施形態に係る橋梁構造物１０では、連続繊維シート１２は、図２に示すように、鋼主桁１０２の長手方向に詰めて隙間を空けずに配置されている。ここで、鋼主桁１０２の長手方向とは、鋼主桁１０２の延びる方向のことであり、通常の場合、橋梁１００の橋軸方向と一致する。

鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と連続繊維シート１２との接着長さ１２Ａ（鋼主桁１０２の長手方向と直交する方向の接着長さ（図１参照））は、標準的には１０～２０ｃｍ程度であり、最低でも１０ｃｍを確保するようにする。通常は、連続繊維シート１２を、鋼主桁１０２のウェブ１０２Ｂの際まで上フランジ１０２Ａの下面に貼り付ける。

また、分離既設コンクリート床版１０４の下面と連続繊維シート１２との接着長さ１２Ｂ（鋼主桁１０２の長手方向と直交する方向の接着長さ（図１参照））は、標準的には２０～４０ｃｍ程度であり、最低でも１０ｃｍを確保するようにする。通常は、連続繊維シート１２を、分離既設コンクリート床版１０４の下面のハンチ部起端１０４Ａまたはその近傍付近まで、分離既設コンクリート床版１０４の下面に貼り付ける。

そして、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面を架け渡すように貼り付けた連続繊維シート１２によって、供用する上で考慮する必要のある荷重、例えば地震時水平荷重、壁高欄衝突荷重（橋軸直角方向の外力）および車両制動荷重（橋軸方向の外力）等に抵抗できることを照査により確認する。また、主桁と床版の合成作用を確保する場合には、主桁と床版の合成に必要な力に抵抗できることを照査により確認する。

既設コンクリート床版１０４の鋼主桁１０２近傍部位を略水平方向に切断する方法は、特には限定されないが、通常、ワイヤーソーまたはウォールソーによって略水平方向に切断する。本第１実施形態においては、ワイヤーソーによって、既設コンクリート床版１０４の鋼主桁１０２近傍部位を略水平方向に切断するものとして説明する。

ワイヤーソー２００（図１２参照）の切断用ワイヤー２０２（図１３参照）の外径は１０～２０ｍｍ程度であり、また、鋼主桁１０２を傷つけないように切断するため、通常、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上面から２０～５０ｍｍ程度上の位置を狙って切断用ワイヤー２０２で切断する。このため、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上面には１０～４０ｍｍ程度の厚さの残存コンクリート１０４Ｘが上フランジ１０２Ａの上面に残るとともに、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上方には分離既設コンクリート床版１０４の下面との間に水平隙間１０４Ｙ（図２、図１４参照）が生じる。

水平隙間１０４Ｙには鉛直荷重伝達部材１４を配置する。鉛直荷重伝達部材１４は、分離既設コンクリート床版１０４等の自重および車両通行荷重を鋼主桁１０２に伝達する役割を有する。このような役割を果たすことができる機能を有する部材であれば鉛直荷重伝達部材１４として用いることができる。具体的には例えば、鉛直荷重伝達部材１４としては鋼板等の板状部材等を用いることができ、また、グラウト材を充填して鉛直荷重伝達部材１４を形成するようにしてもよい。グラウト材としては、セメント系グラウト材（セメントミルクやモルタル等）やエポキシ系接着剤等を用いることができる。グラウト材を充填して鉛直荷重伝達部材１４を形成した場合には、鉛直方向下向きの荷重だけでなく、水平方向の荷重や鉛直方向上向きの荷重もある程度伝達することが期待できるようになる点で好ましい。

なお、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上面に頭付きスタッド１０６（図１３参照）等のずれ止めが設けられていて合成桁が構成されている場合であっても、ワイヤーソー２００の切断用ワイヤー２０２によって、頭付きスタッド１０６等のずれ止めも同時に切断することができる。

鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面との間には最大で１００ｍｍ程度の段差が生じるので、図１に示すように、その段差を埋める段差緩衝部材１６を配置する。段差緩衝部材１６は、連続繊維シート１２を接着する接着剤が硬化するまでの一時的な形状保持をできる機能を有していればよく、具体的には例えば、面木や発泡スチロール等を用いることができる。また、パテやコーキング材を用いて段差を埋めて段差緩衝部材１６を形成するようにしてもよい。

（２）第２実施形態
図３は、本発明の第２実施形態に係る橋梁構造物２０を橋軸方向から見た鉛直断面図である。

第１実施形態に係る橋梁構造物１０においては、連続繊維シート１２を、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面および分離既設コンクリート床版１０４の下面のどちらに対しても樹脂系の接着剤によって接着しており、接着剤による接着のみで連続繊維シート１２を介して、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面とを連結していたが、本第２実施形態に係る橋梁構造物２０では、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４側の端部を、アンカー止め機構２２（あと施工アンカー２４、ナット２４ＡおよびＬ形鋼２６）により分離既設コンクリート床版１０４に固定した実施形態である。それ以外の点は、第１実施形態に係る橋梁構造物１０と同様であるので、第１実施形態に係る橋梁構造物１０と同様の構成要素には同一の符号を付して、説明は原則として省略する。

本第２実施形態に係る橋梁構造物２０では、図３に示すように、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４側の端部付近の位置を、アンカー止め機構２２により、分離既設コンクリート床版１０４の下面に固定している。

アンカー止め機構２２は、あと施工アンカー２４、ナット２４ＡおよびＬ形鋼２６を有してなる。アンカー止め機構２２による連続繊維シート１２の定着は、具体的には次のようにして行う。まず、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４側の端部付近の位置において、あと施工アンカー２４を分離既設コンクリート床版１０４の下面に取り付ける。そして、Ｌ形鋼２６の図示せぬ貫通孔をあと施工アンカー２４の軸部に外挿させつつＬ形鋼２６を下方から連続繊維シート１２に押し当てた状態で、あと施工アンカー２４に螺合させたナット２４Ａを締め込むことで、連続繊維シート１２を分離既設コンクリート床版１０４の下面にＬ形鋼２６で押し付けて、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４への固定を行う。なお、アンカー止め機構２２による連続繊維シート１２の定着においては、Ｌ形鋼２６を取り付ける前に、連続繊維シート１２を樹脂系接着剤で分離既設コンクリート床版１０４の下面に接着させて、その状態でＬ形鋼２６を下方から連続繊維シート１２に押し当てて取り付ける。

連続繊維シート１２の鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面への固定は、本第２実施形態に係る橋梁構造物２０においても、第１実施形態に係る橋梁構造物１０と同様に、接着剤による接着で行っている。

第１実施形態に係る橋梁構造物１０においては、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４への固定も接着剤による接着で行っていたが、接着剤による接着のみでは、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４への固定が十分に行えない場合等においても、本第２実施形態に係る橋梁構造物２０では、アンカー止め機構２２を用いることで十分な固定を図ることができる。

あと施工アンカー２４には、接着系アンカーおよび金属系アンカーのどちらも使用可能である。あと施工アンカー２４は、連続繊維シート１２の取り付け範囲に応じて、鋼主桁１０２の長手方向に沿って複数本配置する。あと施工アンカー２４の配置ピッチ、径および埋め込み深さは、想定される外力等に応じて適宜に設計で定めればよい。

Ｌ形鋼２６は、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４側の端部に、鋼主桁１０２の長手方向に沿って、原則として連続繊維シート１２の全配置領域に取り付ける。Ｌ形鋼２６の断面形状（幅、高さ、厚さ）は、想定される外力等に応じて適宜に設計で定めればよい。また、本第２実施形態に係る橋梁構造物２０では、アンカー止めに用いる鋼材としてＬ形鋼２６を用いたが、アンカー止めに使用可能な鋼材はＬ形鋼に限定されるわけではなく、フラットバー等の鋼材をアンカー止めに用いてもよい。

（３）第３実施形態
図４は、本発明の第３実施形態に係る橋梁構造物３０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図）である。

第１実施形態に係る橋梁構造物１０においては、連続繊維シート１２は、鋼主桁１０２の長手方向に詰めて隙間を空けずに配置されていたが、本第３実施形態に係る橋梁構造物３０では、所定の幅を有する連続繊維シート３２同士は、鋼主桁１０２の長手方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されている。それ以外の点は、第１実施形態に係る橋梁構造物１０と同様であるので、それ以外の点についての説明は、原則として、第１実施形態に係る橋梁構造物１０についての説明をもってその説明に替えることとする。

本第３実施形態に係る橋梁構造物３０は、所定の幅を有する連続繊維シート３２同士が、鋼主桁１０２の長手方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されている実施形態であり、設計計算の結果、連続繊維シート１２を鋼主桁１０２の長手方向に詰めずに隙間を空けて配置しても安全が確保できる場合等に採用することが考えられる実施形態である。

本第３実施形態に係る橋梁構造物３０においても、第２実施形態に係る橋梁構造物２０のアンカー止め機構２２と同様のアンカー止め機構を用いて、連続繊維シート３２の分離既設コンクリート床版１０４側の端部付近の位置を、分離既設コンクリート床版１０４の下面に固定することもできる。

なお、本第３実施形態に係る橋梁構造物３０においても、連続繊維シート３２を構成する連続繊維は、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置されており、この点も、第１実施形態に係る橋梁構造物１０と同様である。

（４）第４実施形態
図５は、本発明の第４実施形態に係る橋梁構造物４０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図）である。

第３実施形態に係る橋梁構造物３０では、所定の幅を有する連続繊維シート３２同士は、鋼主桁１０２の長手方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されており、かつ、連続繊維シート３２を構成する連続繊維は、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置されていたが、本第４実施形態に係る橋梁構造物４０では、所定の幅（第３実施形態に係る橋梁構造物３０の連続繊維シート３２よりも狭い幅）を有する連続繊維シート４２同士が、鋼主桁１０２の長手方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されており、かつ、連続繊維シート４２を構成する連続繊維は、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略±４５°の角度で交差するように配置されている。それ以外の点は、第３実施形態に係る橋梁構造物３０と同様であるので、それ以外の点についての説明は、原則として、第３実施形態に係る橋梁構造物３０についての説明をもってその説明に替えることとする。

本第４実施形態に係る橋梁構造物４０では、連続繊維シート４２を構成する連続繊維は、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略±４５°の角度で交差するように配置されているので、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置した場合と比べて、幅の狭い連続繊維シートで構成することができる。

（５）第５実施形態
図６は、本発明の第５実施形態に係る橋梁構造物５０を橋軸方向から見た鉛直断面図である。

第１実施形態に係る橋梁構造物１０においては、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面との間の段差部には、その段差を埋める段差緩衝部材１６を配置していたが、本第５実施形態に係る橋梁構造物５０では、段差緩衝部材１６を配置しておらず、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面との間に段差がそのまま残っている。

本第５実施形態に係る橋梁構造物５０の連続繊維シート５２はアラミド繊維で構成されている。アラミド繊維は、靭性および柔軟性に優れる高強度繊維であり、樹脂等と複合化しなくても、単独で安定した力学的特性を発現する。また、樹脂含浸後の連続繊維シートは樹脂の硬化により形状を変化させることが困難であるが、樹脂含浸を行う前の連続繊維シートは柔軟であり、形状を容易に変形させることができる。このため、連続繊維シートの折れ点である５２Ｄのみ樹脂を含浸させず、その他の部位である５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃには樹脂を含浸硬化させ、複合化させた連続繊維シート部材として施工箇所に持込み、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面との接着部位５２Ａ、および分離既設コンクリート床版１０４の下面との接着部位５２Ｂのみを樹脂で接着すれば、中央部５２Ｃは段差緩衝材等に接着させなくても、アラミド繊維で構成されている連続繊維シート５２は十分な力学的特性を発現して、分離既設コンクリート床版１０４を鋼主桁１０２に連結することができるので、本第５実施形態に係る橋梁構造物５０においては段差緩衝部材１６を省略することが可能となっている。

以上説明した点以外は、本第５実施形態に係る橋梁構造物５０は、第１実施形態に係る橋梁構造物１０と同様であるので、以上説明した点以外についての説明は、第１実施形態に係る橋梁構造物１０についての説明をもってその説明に替えることとする。

（６）第６実施形態
図７は、本発明の第６実施形態に係る橋梁構造物６０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図）であり、図８は、連続繊維定着部材６２を模式的に示す拡大平面図であり、図９は、本発明の第６実施形態に係る橋梁構造物６０を橋軸方向から見た鉛直断面図である。

第１～５実施形態に係る橋梁構造物１０、２０、３０、４０、５０においては、分離既設コンクリート床版１０４を鋼主桁１０２に連結する連続繊維は連続繊維シートを構成しており、シート状の部材を構成していたが、本第６実施形態に係る橋梁構造物６０においては、分離既設コンクリート床版１０４を鋼主桁１０２に連結する連続繊維は、図８に模式的に示すような連続繊維定着部材６２を構成している。そして、本第６実施形態に係る橋梁構造物６０においては、連続繊維定着部材６２の軸部６２Ｂが、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置しており、また、連続繊維定着部材６２を橋軸方向に所定の間隔を空けて離散的に配置している。この点およびこれに関連した点以外の構成については、第１実施形態に係る橋梁構造物１０の構成と同様であるので、対応する構成については同一の符号を付して原則として説明は省略する。

連続繊維定着部材６２は、両端部の開繊部６２Ａと、中央部の軸部６２Ｂと、を有してなる。開繊部６２Ａは連続繊維が束ねられておらず、扇形状に開繊させることができるようになっており、中央部の軸部６２Ｂは連続繊維が束ねられて樹脂が含浸硬化していて棒状になっている。

本第６実施形態に係る橋梁構造物６０においては、図７および図９に示すように、連続繊維定着部材６２の両端部の開繊部６２Ａが、それぞれ鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面および分離既設コンクリート床版１０４の下面に接着で取り付けられており、中央部の軸部６２Ｂは、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面との間の段差部に配置されている。連続繊維定着部材６２の中央部の軸部６２Ｂは樹脂が含浸硬化していてすでに繊維強化複合材料の状態になっているので、その状態で十分な力学的特性を発現する。このため、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面との接着部位である一方の開繊部６２Ａ、および分離既設コンクリート床版１０４の下面との接着部位である他方の開繊部６２Ａのみを樹脂で接着すれば、分離既設コンクリート床版１０４を鋼主桁１０２に連結することができるので、本第６実施形態に係る橋梁構造物６０においては段差緩衝部材１６を省略することが可能となっている。

連続繊維定着部材６２に使用可能な連続繊維としては、具体的には例えば、炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維等を挙げることができる。

また、連続繊維定着部材６２の両端部の開繊部６２Ａの接着には、具体的には例えば、エポキシ樹脂系接着剤またはアクリル樹脂系接着剤を用いることができる。

また、本第６実施形態に係る橋梁構造物６０においても、第２実施形態に係る橋梁構造物２０のアンカー止め機構２２と同様のアンカー止め機構を用いて、連続繊維定着部材６２の分離既設コンクリート床版１０４側の開繊部６２Ａを、分離既設コンクリート床版１０４の下面に固定することもできる。

（７）第７実施形態
図１０は、本発明の第７実施形態に係る橋梁構造物７０を下方から見た水平断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面と同様の位置の断面を下方から見た水平断面図）である。

第６実施形態に係る橋梁構造物６０では、連続繊維定着部材６２同士は、鋼主桁１０２の長手方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されており、かつ、連続繊維定着部材６２の軸部６２Ｂは、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置されていたが、本第７実施形態に係る橋梁構造物７０では、連続繊維定着部材６２同士が、鋼主桁１０２の長手方向に所定の間隔を空けて離散的に配置されており、かつ、連続繊維定着部材６２の軸部６２Ｂは、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略±４５°の角度で交差するように配置されている。それ以外の点は、第６実施形態に係る橋梁構造物６０と同様であるので、それ以外の点についての説明は、原則として、第６実施形態に係る橋梁構造物６０についての説明をもってその説明に替えることとする。

本第７実施形態に係る橋梁構造物７０では、連続繊維定着部材６２の軸部６２Ｂは、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略±４５°の角度で交差するように配置されているので、下方から見て鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置した場合と比べて、車両制動荷重等の橋軸方向の外力に強く抵抗できるようになっている。

（８）コンクリート床版取り替え工法の施工手順
第１実施形態に係る橋梁構造物１０を用いて、橋梁１００の既設コンクリート床版１０４を新設コンクリート床版１５０に取り替える工法の施工手順を、図１１～図１８を参照しつつ説明する。

図１１は、第１実施形態に係る橋梁構造物１０を用いたコンクリート床版取り替え工法の適用対象である橋梁１００の橋軸直角方向の鉛直断面図である。図１１に示すように、橋梁１００は鋼主桁１０２を４つ有する鈑桁橋である。鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上面には頭付きスタッド１０６が設けられており、合成桁構造になっているが、本工法は非合成桁構造に対しても同様に適用可能である。

（ステップＳ１（分離工程））
図１２はワイヤーソー２００を設置した状態における橋梁１００の橋軸直角方向の鉛直断面図であり、図１３は鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方の切断部位の切断中の鉛直断面図であり、図１４は鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方の切断部位の切断終了後の鉛直断面図である。なお、図１３ではワイヤーソー２００の本体部の記載は省略し、切断用ワイヤー２０２のみを記載している。

図１２に示すように、ワイヤーソー２００を既設コンクリート床版１０４の下方に設置して、既設コンクリート床版１０４のハンチ部の鋼主桁１０２近傍部位を略水平方向に切断する。ワイヤーソー２００の切断用ワイヤー２０２の径は１０～２０ｍｍ程度であり、また、鋼主桁１０２を傷つけないように切断するため、通常、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上面から２０～５０ｍｍ程度上の位置を狙って切断用ワイヤー２０２で切断する。このため、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上面には１０～４０ｍｍ程度の厚さの残存コンクリート１０４Ｘが上フランジ１０２Ａの上面に残るとともに、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの上方には分離既設コンクリート床版１０４の下面との間に水平隙間１０４Ｙ（図２、図１４参照）が生じる。

このステップＳ１（分離工程）における作業は、既設コンクリート床版１０４の下方での作業であり、この既設コンクリート床版１０４の上方の橋面を車両通行に供用したままの状態でステップＳ１（分離工程）における作業を行うことができる。

（ステップＳ２（固定工程））
図１５は固定工程終了後の状態における橋梁１００の橋軸直角方向の鉛直断面図である。

ステップＳ１（分離工程）で生じた水平隙間１０４Ｙには、鉛直荷重伝達部材１４として鋼板等のスペーサを挿入して、分離既設コンクリート床版１０４の上方の橋面を車両が通行しても、この分離既設コンクリート床版１０４に過大な曲げモーメントが生じないようにする。鉛直荷重伝達部材としての鋼板等のスペーサの挿入は、水平隙間１０４Ｙの橋軸方向の長さが一定の長さになる都度行うのがよい。

水平隙間１０４Ｙに鉛直荷重伝達部材として鋼板等のスペーサを挿入することに替えて、水平隙間１０４Ｙにグラウト材を充填して鉛直荷重伝達部材１４を形成してもよい。この場合には、鉛直方向下向きの荷重だけでなく、水平方向の荷重や鉛直方向上向きの荷重もある程度伝達することが期待できるようになる点で好ましい。

水平隙間１０４Ｙに鉛直荷重伝達部材１４を設け、さらに、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面との間の段差部に段差緩衝部材１６を配置した後、連続繊維シート１２を、樹脂系の接着剤によって、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面と分離既設コンクリート床版１０４の下面を架け渡すように両者に接着して、鋼主桁１０２と分離既設コンクリート床版１０４とを連結する。連続繊維シート１２は、その連続繊維が鋼主桁１０２の長手方向に対して略９０°の角度で交差するように配置する。

連続繊維シート１２の取り付けに際しては、まずディスクサンダー等で鋼主桁１０２の接着面（上フランジ１０２Ａの下面）の塗装を剥がす。また、分離既設コンクリート床版１０４の下面の接着面もディスクサンダー等で汚れ等を落とす。そして、両方の接着面にプライマーを塗布して乾燥させた後、樹脂系接着材を塗布して連続繊維シート１２を接着させる。接着させた連続繊維シート１２の表面にも樹脂系接着材を塗布して、連続繊維シート１２の全断面を複合材料化する。

鉛直荷重伝達部材１４だけでは、橋軸直角方向の外力である地震時水平力、壁高欄衝突荷重および橋軸方向の外力である車両制動荷重等に対応することは困難なので、連続繊維シート１２で固定されていない領域の水平隙間１０４Ｙの橋軸方向の長さが一定以上の長さにならないように、ステップＳ１（分離工程）およびステップＳ２（固定工程）は、橋梁１００の橋軸方向に所定の距離ずつ交互に実施していくのがよい。あるいは、ステップＳ２（固定工程）を、ステップＳ１（分離工程）の後追いの同時進行で行うのがよい。

また、ステップＳ２（固定工程）においては、連続繊維シート１２の分離既設コンクリート床版１０４側の端部付近の位置を、アンカー止め機構２２（図３参照）により、分離既設コンクリート床版１０４の下面に固定してもよい。

なお、取り替えの対象となる既設コンクリート床版１０４の上方の橋面の交通規制を行う場合は、交通規制を行った状態で橋軸方向に長い距離の切断（ワイヤーソー２００による既設コンクリート床版１０４のハンチ部の鋼主桁１０２近傍部位の切断）（ステップＳ１の分離工程）を一気に行い、切断を行った範囲について橋梁構造物１０の施工（ステップＳ２（固定工程））を行った後、交通規制を解除するという施工を行うことも可能である。

（ステップＳ３（コンクリート床版取り替え工程））
図１６および図１７は、固定工程終了後の分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップした状態における、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方部位の橋軸直角方向の鉛直断面図であり、図１７はアンカー止め機構２２による連続繊維シート１２の定着を行っていた場合である。図１８は、新設コンクリート床版１５０に取り替えた後の状態における、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａ上方部位の橋軸直角方向の鉛直断面図である。

本ステップＳ３（コンクリート床版取り替え工程）では、ステップ２で固定された分離既設コンクリート床版１０４を撤去して新設コンクリート床版１５０に置き換えるため、交通規制を行わざるを得ないので、まず交通規制を行う。取り替え対象の分離既設コンクリート床版１０４が橋梁１００の横断方向（橋軸直角方向）の全断面にわたっているときは、橋梁１００の全車線を通行止めにする必要があるが、例えば取り替え対象の分離既設コンクリート床版１０４が橋梁１００の横断方向（橋軸直角方向）の半断面（上下線のうちの一方のみ）の場合には、該当する車線のみを通行止めにして施工を行うことも可能である。

必要な交通規制をした後、固定工程終了後の分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップする。ジャッキアップ自体は、コンクリート床版の取り替え工事において一般的に用いられている方法を採用することができる。分離既設コンクリート床版１０４の撤去をする際の具体的な方法としては、例えば、連続繊維シート１２と分離既設コンクリート床版１０４の接着部を加熱（例えばアイロン等で１００℃程度の熱を接着部分に加える）して連続繊維シート１２を剥がした後に、ジャッキアップにより分離既設コンクリート床版１０４を撤去する方法（図１６参照）と、連続繊維シート１２と上フランジ１０２Ａ下面の接着部を加熱（例えばアイロン等で１００℃程度の熱を接着部分に加える）して連続繊維シート１２を剥がした後に、ジャッキアップにより分離既設コンクリート床版１０４を撤去する方法と、連続繊維シート１２をディスクグラインダー等の工具を用いて切断した後に分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップして分離既設コンクリート床版１０４を撤去する方法がある。アンカー止め機構２２（図３参照）による連続繊維シート１２の定着を行っていた場合には、あと施工アンカー２４からナット２４ＡとＬ形鋼２６を撤去した後に連続繊維シート１２を剥離または切断し、ジャッキアップを行い、図１７に示すように分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップする。図１７は、あと施工アンカー２４からナット２４ＡとＬ形鋼２６を撤去した後に連続繊維シート１２と分離既設コンクリート床版１０４の接着部を加熱して連続繊維シート１２を剥がし、その後に、ジャッキアップにより分離既設コンクリート床版１０４を撤去している状況を示している。

分離既設コンクリート床版１０４をジャッキアップして撤去した後、新設コンクリート床版１５０を設置する。新設コンクリート床版１５０の設置は、コンクリート床版の取り替え工事において一般的に用いられている方法を採用することができる。

新設コンクリート床版１５０を設置した後、鋼主桁１０２の上フランジ１０２Ａの下面に付着した連続繊維シート１２や接着剤を撤去し、鋼主桁１０２の塗装を行う。より具体的に言えば、連続繊維シート１２を撤去する際には、例えば、アイロン等で１００℃程度の熱を接着部分に加え、連続繊維シート１２を撤去し、残った接着剤をサンダー等で除去した後、鋼主桁１０２の塗装を行う。これらの作業は全て新設コンクリート床版１５０の下で行うため、車両通行に供用を再開した状態でも施工を行うことができる。

（９）補足
以上説明した実施形態で用いた連続繊維シート１２は、力学的な特性に優れた連続繊維が、その長手方向が略一定の方向となるように引き並べられてシート状にされた部材であったが、本発明においては、連続繊維が織物状に織られてシート状にされた部材を用いることもできる。

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０…橋梁構造物
１２、３２、４２、５２…連続繊維シート
１２Ａ…連続繊維シート１２と上フランジ１０２Ａ下面との接着長さ
１２Ｂ…連続繊維シート１２と既設コンクリート床版１０４下面との接着長さ
１４…鉛直荷重伝達部材
１６…段差緩衝部材
２２…アンカー止め機構
２４…あと施工アンカー
２４Ａ…ナット
２６…Ｌ形鋼
５２Ａ…連続繊維シート５２と上フランジ１０２Ａ下面との接着部位
５２Ｂ…連続繊維シート５２と既設コンクリート床版１０４下面との接着部位
５２Ｃ…中央部
５２Ｄ…折れ点
６２…連続繊維定着部材
６２Ａ…開繊部
６２Ｂ…軸部
１００…橋梁
１０２…鋼主桁
１０２Ａ…上フランジ
１０２Ｂ…ウェブ
１０４…既設コンクリート床版、分離既設コンクリート床版
１０４Ａ…ハンチ部起端
１０４Ｘ…残存コンクリート
１０４Ｙ…水平隙間
１０６…頭付きスタッド
１５０…新設コンクリート床版
２００…ワイヤーソー
２０２…切断用ワイヤー
ａ…橋軸方向切断長さ

Claims (9)

1. 橋梁において既設コンクリート床版の鋼桁近傍部位を略水平方向に切断して、前記既設コンクリート床版を前記鋼桁から分離させる分離工程と、
   前記分離工程で分離した前記既設コンクリート床版を撤去して新たなコンクリート床版に交換する交換工程と、
   前記分離工程を行ってから前記交換工程を開始するまでの間に、前記分離工程で分離された前記既設コンクリート床版と前記鋼桁とを連結する連結工程と、
   を備え、
   前記連結工程では、前記既設コンクリート床版と前記鋼桁とは連続繊維で連結し、前記連続繊維は前記鋼桁に接着により取り付けることを特徴とするコンクリート床版取り替え工法。
2. 前記連結工程は、前記分離工程で形成された前記既設コンクリート床版の切断面と、前記鋼桁の上フランジ上面との間の隙間に鉛直荷重伝達部材を配置する鉛直荷重伝達部材配置工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート床版取り替え工法。
3. 前記鉛直荷重伝達部材はグラウト材で構成されていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート床版取り替え工法。
4. 前記交換工程は、前記連結工程で行った前記既設コンクリート床版と前記鋼桁との連結を分断する分断工程を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のコンクリート床版取り替え工法。
5. 前記分断工程は、前記連結工程で前記鋼桁に接着された前記連続繊維を前記既設コンクリート床版または前記鋼桁から剥離させる工程であることを特徴とする請求項４に記載のコンクリート床版取り替え工法。
6. 前記分断工程は、前記連結工程で連結した前記連続繊維を切断する工程であることを特徴とする請求項４に記載のコンクリート床版取り替え工法。
7. 前記分離工程および前記連結工程は、前記橋梁の橋軸方向に所定の距離ずつ交互に実施していくことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のコンクリート床版取り替え工法。
8. 前記橋梁の一の部位で前記分離工程を実施するのと同時に、前記一の部位と前記橋梁の橋軸方向に隣接する前記橋梁の他の部位で前記連結工程を実施していくことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のコンクリート床版取り替え工法。
9. 前記連結工程後、前記交換工程前に、前記分離工程で分離した前記既設コンクリート床版上に車両を通行させる通行工程を備えることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載のコンクリート床版取り替え工法。

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