JPH1030236A - 地中梁等の基礎構造物の連結構造および連結工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地震時などのように水平力が加わったときでも
付加した構造体による慣性力が基礎工やフーチング、あ
るいは橋脚に致命的な影響を与えることなく、終局的な
荷重状態における構造体の耐力の増加を図ることができ
る連結構造およびその方法を開示する。 【解決手段】隣接するフーチングの間に地中梁などを非
接触で埋設し、このフーチングと地中梁などの間を互い
に可動できるよう連結する。継ぎ手としてはその先端は
フーチングの端面から突出して設け、地中梁等のフーチ
ングに対面する面に設けられた凹部にこの継ぎ手を嵌合
するという手段、あるいは継ぎ手を地中梁などの端面に
設けてフーチングの凹部に嵌合するという逆の構成を用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続した橋梁や高
架橋などにおいて、地震時などの水平方向の力に抵抗
し、上記橋などを安全に支持するための基礎構造物の連
結構造および連結工法に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来の橋などの基礎工
法は、数本から十数本の基礎杭の上部端を独立した１つ
のフーチングによって連結しており、地震などの水平力
が発生した場合にはこれらの基礎杭およびフーチングが
受け持つ構造としていた。しかし、大きい水平力に抵抗
しようとすれば基礎杭の本数が多くなり、必然的にフー
チングを大きくする必要がある。そして、大きくなった
フーチングを支えるために、必要以上に基礎杭の本数が
増加するという悪循環を繰り返すことになり、コストが
上昇するという課題があった。

【０００３】一方、フーチング同士を一体とした構造も
あったが、フーチングが剛体であるため橋脚自体が大き
い水平力を受け持つことになり、橋脚の断面を大きくし
なければならず、コストの上昇ばかりでなく景観上で好
ましくないという問題もあった。

【０００４】又、杭等の基礎構造物は外力と変形が比例
する構造であり、想定以上の外力が作用すると、材料の
限界を越えた途端に破壊することになる。そして、想定
以上の外力によって破壊すると同じ位置で修復すること
が困難になり、巨額の復旧費用が必要になる。いずれに
しても、既に完成している橋などにおいては、設計基準
などの変更によって補修しようとしても、上部工などの
下の空間は小さいものが多く、増し杭などを施工しよう
としても上空が上部工などによって閉塞されているた
め、何回もの継ぎ杭となったり、小さく分割して施工し
なければならず、杭の種類が限定されることとなり、補
修工事費の増加につながっていた。

【０００５】本発明は、上記現状を踏まえて完成したも
のであって、基礎杭の本数が必要以上に多くならず、地
震時などのように水平力が加わったときでも付加した構
造体による慣性力が基礎工やフーチング、あるいは橋脚
に致命的な影響を与えることなく、終局的な荷重状態に
おける構造体の耐力の増加を図ることができる連結構造
およびその方法を開示することを目的とする。さらに、
既に完成している橋などにおいては、上部工などの空間
が小さい場合であっても、支障なく施工することができ
る工法をも開示する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、隣接するフーチングの間に地中梁などを
非接触で埋設し、このフーチングと地中梁などの間を互
いに可動できるよう連結するという手段を用いた。ま
た、継ぎ手としてはその先端はフーチングの端面から突
出して設け、地中梁などのフーチングに対面する面に設
けられた凹部にこの継ぎ手を嵌合するという手段、ある
いは継ぎ手を地中梁などの端面に設けてフーチングの凹
部に嵌合するという逆の構成を用いた。一方、工法とし
ては、隣接するフーチングの間に地中梁などを位置さ
せ、それぞれのフーチングと地中梁などを継ぎ手で互い
に可動するように連結したうえで、これらフーチング及
び地中梁などを含めて土砂で埋設するという手段を用い
ることとした。

【０００７】地中梁などを継ぎ手等を介してフーチング
に連結することによって、地盤の仮想バネを活用する。
フーチングが上下動するときに、下向きの動きによって
継ぎ手を介して地中梁を押し下げようとするが、これに
よって仮想バネが作用して、上向きの地盤反力が発生す
る。この地盤反力は近辺に存在するフーチングにも作用
し、フーチング自身が下向きに動こうとする力を相殺す
る。また、フーチングの上向きの力は地中梁と土砂の総
重量によって押えられる。一方、地中梁はフーチングと
は縁が切られているので、地中梁自身に加速度が加えら
れてもフーチングには影響しない反面、大きい加速度が
加わったときにはこれらは一体の構造物として動作する
ことになり、安定した状態を維持する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付した図面に従って説明する。図１は本発明の連
結構造を採用した高架橋の一例を示した平面図であり、
１・１はそれぞれ地中に施工された地中梁、２は橋脚、
３はフーチング、４は基礎杭であり、５の位置に本実施
形態の連結構造の一例である継ぎ手が施工されている。
図２は本発明の連結構造を高架橋に採用したときの側面
図を示し、図１で示した番号以外の構成として、６は地
盤が本来的に持っている仮想バネ、７は地盤反力の大き
さを示す概念である。Ｓは地盤表面である。なお、例え
ば外力として地震が発生した場合、地震の方向が矢印Ａ
であれば、フーチング３・３に加わる力は、矢印Ｂのよ
うに転倒モーメントとして現れることになる。図３は橋
の構造断面図であり、地震の方向が図２とは９０度反対
方向に現れたときに地中梁１およびフーチング３に加わ
る応力を示している。

【０００９】ここで、地中梁１の本数は特に限定しない
が、隣り合うフーチング３・３の間を面で支えるほうが
捻れ応力への対抗力も強くなるので、本実施形態では間
隔をおいて２本設置した。ただし、１本の地中梁として
横幅をより広くすることも可能である。

【００１０】図４、および図５は継ぎ手の一例であっ
て、図４は横断面、図５は平面を示したものである。具
体的には、地中梁１とフーチング３とは直接の縁はな
く、わずかに間隙を設けて設置される。そして、地中梁
１の端面に設けられた凹部８に継ぎ手５を密に収容し、
この継ぎ手５の先端をフーチング３の側面に埋没させて
いる。即ち、構造的にはフーチング３の側面から継ぎ手
５が突出した状態で成形されており、この継ぎ手５が地
中梁１の凹部８に嵌合された状態である。ここで必要な
条件としては、地中梁１とフーチング３は直接接触して
いないが、継ぎ手５によって連結されていることであ
る。なお、捻れ方向に十分対抗するために、１つの地中
梁１についても両側に継ぎ手５・５を配置している。図
６は別の継ぎ手構造を示した平面図であって、横長の凹
部９に密に収容する程度の幅広継ぎ手１０を位置させ、
この先端をフーチング３の側面に埋没させたものであ
る。この構造においても継ぎ手１０はフーチング３に対
して平面方向に縁がつけられることになるので、捻れ応
力にも対応することができる。

【００１１】上述した実施形態において、例えば図２に
おいて地震による水平力が矢印Ａに発生した場合、フー
チング３・３にはそれぞれ矢印Ｂ方向の回転モーメント
が発生し、回転変位が生じる結果、フーチング３の端部
では鉛直方向に上下動が起こる。この上下動は継ぎ手５
を介して地中梁１に伝達されるが、下移動のときには地
中梁１の直下に存在する仮想バネ６を利用して地盤反力
７を発生させる。そして、この発生した地盤反力７が直
接フーチング３に影響して、その回転変位を抑制するこ
とになる。また、上移動が継ぎ手５を介して地中梁１に
伝達するときには、地中梁１とその上に被せられている
土砂の総重量がフーチング３の回転変位を抑制する。と
ころで、本実施形態では地中梁１の自重が地震等の慣性
力で直接フーチング３に伝達されることを回避するため
に、上述したように地中梁１とフーチング３の直接の縁
を切っており、この構成によって地中梁１が単独で水平
方向に移動できる構造としている。従って、ある程度ま
での加速度が加わっても、地中梁１の運動エネルギーが
フーチング３に悪影響を与えることはない。

【００１２】一方、基礎に対して終局的な大きい変形を
受けたとき、即ち非常に大きい加速度が加わった場合に
は、隣接するフーチング３・３と地中梁１は継ぎ手５・
５によって連結した１個の地下構造物として捉えること
ができるが、この場合には基礎全体の移動を規制する作
用も行う。移動を規制できる幅は、地中梁１とフーチン
グ３の間隙の大きさや継ぎ手の長さなど、設計時点であ
る程度自由に設定することができる。又、継ぎ手５を介
して終局的な変形が地中梁１に伝わったときには、地中
梁１と土砂との摩擦によって、フーチング３の動きを抑
制することになり、フーチング３や基礎杭４の変形を制
限することができる。なお、地中梁１の構造として図７
に示したように下面からＴ字状に突起部１１を設けた場
合には、水平方向の移動はさらに確実に規制されること
になり、フーチング３をより安定した状態に維持するこ
とができる。従って、本実施形態を採用すれば、非常に
大きい加速度が構造物に与えられた場合でも、フーチン
グ３や基礎杭４などの基礎は変形および変位しにくく、
安定している。この場合、上部構造は水平力で慣性運動
を行うので、最悪の場合には上部構造が倒壊することに
なるが、基礎が安定状態を維持している限り、事後の復
旧などは容易である。即ち、復旧などにおいても基礎は
そのまま、あるいは一部を改修して利用することができ
る可能性が非常に高いので、復旧時期を短縮することが
できると同時に、コストも大幅に抑制することができ
る。

【００１３】ここで、予期できない程大きい加速度が加
わった場合には、構造物は必然的に一番弱い個所で破壊
されることになるが、本実施形態では地下構造物の破壊
を極力回避しようとする点において実益がある。

【００１４】なお、本実施形態では高架橋に施工する場
合を示したが、これに限らず、地下構造物が存在し、か
つフーチングに脚を施工するような場合には広く適用す
ることができる。また、地中梁に代えて版を用いること
もこの発明の範囲に包含されることはいうまでもない。
さらに、本発明では地中梁などとフーチングを互いに可
動できる構造で連結することによって、上述した作用を
行なわしめることを要旨とするものであるから、継ぎ手
は地中梁側に立設し、フーチングに設けた凹部に可動自
在に嵌合する構成とすることも、技術的には等価であ
る。また、この構成を達成するためには本実施形態に示
した継ぎ手の構造に限る必要がないこともいうまでもな
い。

【００１５】

【発明の効果】本発明では、フーチングに発生する回転
変位を継ぎ手を介して地中梁などの上下の変位として伝
達し、地盤の仮想バネによる地盤反力や、地中梁および
上載土の総重量によってフーチングの回転変位を抑制す
ることができ、基礎の安定性を向上させることができ
る。また、仮想バネの硬軟に対しては継ぎ手を適切に配
置したり、地中梁などの幅および本数を変えることによ
って対応することができ、橋脚や基礎杭などの既設部材
を増すことなく施工することができる。一方、既に完成
している構造物に対しては、補修が非常に容易である。

【００１６】さらに予期できない程の終局的な力が作用
した場合でも、連結部がヒンジとして作用し、フーチン
グと地中梁などを連結して、地中梁などの自重や底面の
摩擦力などによって変形あるいは変位を制限することが
でき、極めて有効な構造および工法を提供することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の継ぎ手構造を採用した高架橋の一例を
示した平面図

【図２】同、側面図

【図３】同、橋の構造断面図

【図４】継ぎ手の一例を示す横断面図

【図５】同、平面図

【図６】継ぎ手の別例を示す平面図

【図７】地中梁の別の実施形態を示す側面図

【符号の説明】

１ 地中梁 ２ 橋脚 ３ フーチング ４ 基礎杭 ５ 継ぎ手 ６ 仮想バネ ８ 凹部 ９ 凹部 １０ 継ぎ手

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隣接するフーチングの間に地中梁などを非
   接触で埋設し、このフーチングと地中梁などの間を互い
   に可動できるよう連結したことを特徴とする地中梁等の
   基礎構造物の連結構造。
2. 【請求項２】フーチングの端面から継ぎ手を突出して設
   け、地中梁などのフーチングに対面する面に設けられた
   凹部にこの継ぎ手を嵌合した請求項１記載の地中梁等の
   基礎構造物の連結構造。
3. 【請求項３】地中梁などの端面から継ぎ手を突出して設
   け、フーチングの地中梁などに対面する面に設けられた
   凹部にこの継ぎ手を嵌合した請求項１記載の地中梁等の
   基礎構造物の連結構造。
4. 【請求項４】隣接するフーチングの間に地中梁などを位
   置させ、それぞれのフーチングと地中梁などを継ぎ手で
   互いに可動するように連結したうえで、これらフーチン
   グおよび地中梁などを含めて土砂で埋設することを特徴
   とする地中梁等の基礎構造物の連結工法。