WO2019239773A1 - ケーブルと一連の箱状構造物 - Google Patents

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WO2019239773A1
WO2019239773A1 PCT/JP2019/019139 JP2019019139W WO2019239773A1 WO 2019239773 A1 WO2019239773 A1 WO 2019239773A1 JP 2019019139 W JP2019019139 W JP 2019019139W WO 2019239773 A1 WO2019239773 A1 WO 2019239773A1
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box
structures
series
cable
shaped
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PCT/JP2019/019139
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English (en)
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矢内誠
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矢内誠
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D1/00Bridges in general
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D12/00Bridges characterised by a combination of structures not covered as a whole by a single one of groups E01D2/00 - E01D11/00
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32Arched structures; Vaulted structures; Folded structures

Definitions

  • the present invention constructs a series of box-like structures that constitute beams and girders such as large roofs of buildings, bridge girders and arch ribs that cross rivers and railways, and girders and arch ribs using the box-like structures. It is about how to do.
  • connection structure of beams and girders using a plurality of boxes and segments in a civil engineering structure.
  • a method of connecting boxes and segments side by side on a flat base or a construction girder is generally used.
  • the method of connecting after arranging a segment and a member on the support work formed in the arch shape is common.
  • a pair of arch beams are joined in series without adopting a support work, and moved horizontally so that both ends of the arch beam approach, and the joint point is lifted to build an arch shape There is a way to do it.
  • a suspended floor slab bridge which is a suspension bridge constructed by building a floorboard while being suspended by a cable.
  • the concrete bridge girder laying method of Patent Document 1 has the following problems and high construction costs.
  • the process of assembling the bridge girder is carried out on a support work such as a temporary girder.
  • a temporary girder When a temporary girder is used, that is, since it is necessary to build a temporary girder (bridge), a girder having a span of about 50 m is an economical application range. If the span becomes larger than that, the size of the temporary girder will increase and the cost will also increase significantly.
  • the construction method of the arch beam type roof structure of the said patent document 2 is as follows.
  • a series of box-like structures of the present invention are: A series of box-like structures 1a composed of two or more box-like structures 2 having suspension devices 5 to the cable 1b stretched, The facing surfaces of adjacent box-like structures are engaging shapes, Adjacent box-like structures have a vertical shift device 3 with respect to the mutual box-like structures, Each box-like structure 2 has a tensile material arranging device 4 for introducing a compressive force between a series of box-like structures, When suspended from a cable, a plane opened downward with one or more adjacent box-like structures facing each other with the upper edge in contact and the lower edge facing with a gap 2f Make a 2m corner, The tensile material 4a is arranged on the tensile material arranging device of the series of box-like structures 1a, When the tensile material is pulled to introduce a compressive force between a series of box-like structures, After eliminating the gap 2f, the series of box-like structures become a connected structure 1c connected by a
  • FIG. a series of box-like structures according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG.
  • a box-like structure in which the width of the lower surface in the direction of the stretched cable is shorter than the width of the upper surface
  • the total angle of the plane angle 2m opened downward between the adjacent box-like structures is The angle formed by the extension line of the cable that suspends the box-like structure 2j at both ends of the series of box-like structures suspended from the cable is larger than the angle 2n,
  • a tensile force is pulled to introduce a compressive force between a series of box-like structures, It is a series of box-like structures characterized in that it becomes a convex connection structure projecting upward.
  • FIG. 2 (E) is an explanatory diagram viewed in a plan view of a state in which a series of box-like structures of the present application are suspended from a cable.
  • a series of box-like structures according to the third embodiment of the present invention are shown in FIG.
  • the method of erection using the series of box-like structures of the present invention described above is as follows.
  • a step of stretching a cable a step of suspending a series of box-like structures on the cable, a step of placing a tensile material on the series of box-like structures, and a step of constructing a girder by pulling the tensile material
  • a method for installing the girder comprising the step of removing the girder from the cable and installing the girder on an abutment or the like.
  • the convex connection shape is a shape including an arch, a parabola, an ellipse, a square shape, a gate shape with rounded corners, and the like.
  • the girders and arch ribs of the present invention are assembled and constructed in a state of being suspended from a stretched cable. Therefore, the structure and load state at the time of construction are the same as those of a steel suspension bridge structure with a track record of about 1000 m. At the time of construction, it is the same as a concrete suspended floor slab bridge with a track record of 100 m or more. In the case of a long span exceeding 50 m, it is possible to construct a girder at a lower cost by using the suspension bridge structure of the present invention than a girder erection method.
  • a tensile material is arranged inside the cross section and on the side surface of a series of box-like structures. Since the opposing surfaces of the box-like structure are bonded by the compressive force of the tensile material, the connecting portion does not move irregularly as in the pin joint of Patent Document 2. Therefore, any number of beams and girders can be connected, and a complicated shape and a large arch can be constructed. Furthermore, the completed form (bridge) of the connection structure of the present invention is installed on an abutment or the like as a girder or an arch structure. Therefore, the vibration, deflection, and vibration of the bridge of the present invention are those of girders and arch structures.
  • the anchor facility and the cable are temporary facilities used in the construction stage. Therefore, there is no need for land for them and long-term maintenance. Therefore, those costs are also low compared with the permanent member of a suspended floor slab bridge. Moreover, a large value can be adopted as a temporary load for the allowable stress of the cable or the anchor member under construction.
  • the present invention utilizes the advantage of the suspension bridge structure during construction. At the time of completion, structural advantages of girder and arch bridges are adopted. The present invention provides a bridge construction method having both advantages.
  • connection structure of the present invention can be applied to roofs of gymnasiums and warehouses, covering beams and girders, arch structure members such as girders and girders.
  • the feature of the present invention which is different from the above PC girder manufacturing method, is that the material of the present box-like structure (hereinafter referred to as a box) is not limited to concrete.
  • the boxes must be joined in a state of being suspended by a temporary cable, that is, a series of boxes will hang in a parabolic shape in the direction of gravity until the tensile material is pulled.
  • the cable facility may be a cable crane used for bridge construction or a ropeway for sightseeing climbing.
  • the cable for suspending the series of box-like structures of the present application may be a rope of a new material such as a wire rope woven with steel wire or carbon fiber.
  • the steel wire may be a PC steel wire having a high tensile strength. Further, when the load of the series of box-like structures is small, nylon or natural manila hemp may be used.
  • the number of cables for a series of box-like structures may be one or more. Further, the cables may be arranged so that the series of box-shaped structures of the present application are positioned between a plurality of cables in a plan view, avoiding the top of the series of box-shaped structures of the present application.
  • the cable can be used as a temporary structure only during construction, and can be removed after the girders and arch ribs of the connection structure using the series of box-like structures of the present application are completed.
  • Cable anchors may use the foundation or abutment. Alternatively, a temporary steel tower or a temporary anchor may be used.
  • the suspension device included in each box of the present application may be a suspension device 5 in which the box is suspended from the cable with a cable penetrating the inside of the box.
  • This method is generally used for suspended floor bridges.
  • a method of hanging on the cable 1 b by a hanging device 5 protruding outside the box-like structure 2 may be used.
  • a method in which arms (members such as arms) protrude upward from each box and hang from a cable as in a so-called ropeway may be used.
  • the protruding arm may be a rigid one, or a method in which each box is hung from a cable with a non-rigid rope-like flexible one.
  • the present invention shown in FIG. 2 is suspended so that there are a plurality of parallel cables 1b and a series of box-like structures 1a to be suspended are positioned between the cables in a plan view.
  • the device 5 is a series of box-like structures arranged outside the box-like structure 2. In this way, when a series of box-like structures are positioned between cables in a plan view, when a tensile material is pulled to change the shape of the series of box-like structures into a convex connection structure, There is an advantage that the part and the cable do not interfere with each other.
  • the box-like structure can be moved between the cable and the suspension device using a cable by a sliding method or a wheel.
  • the moving method of the box-shaped structure suspended from the cable may be a method of pulling with a pulling wire or the like, a method of extruding the box-shaped structure from the end, or the like.
  • the method of suspending the box-shaped structure on the cable may be a method of suspending the box-shaped structure one by one with a crane or the like arranged near the cable.
  • the individual box-like structures may be moved to the vicinity of the center of the cable, and then the upper edges of the respective box-like structures may be arranged side by side.
  • it may be a method in which a series of box-like structures are arranged side by side and moved together near the center of the cable.
  • the stretched cable has a substantially parabolic shape convex downward due to the weight of the series of box-like structures.
  • a series of box-like structures are also arranged in the same shape as the cable (substantially parabolic shape protruding downward) when the length of the suspension device is constant.
  • the box structure It is also possible to arrange them in a state close to horizontal.
  • the shape of the cable deflection changes depending on the weight of the individual box-like structure. Therefore, matching the vertical positions of adjacent box-like structures is a difficult task when suspended by cables.
  • the box-like structure is suspended from the cable while functioning the vertical displacement prevention device of the present application described later.
  • the steel suspension bridge that suspends the structure on the cable has a track record of over 1000 m span, like the main four-way bridge.
  • the concrete suspended floor board has a track record of about 150 m, and it can be said that the construction method for hanging the box-like structure of the present application to the cable is possible to the same extent. However, we have never heard of a span exceeding 100m in the girder erection method.
  • the box shape in the present application refers to a so-called square box that does not include a bi-triangular pyramid or a pentagonal pyramid, and has six planes in which the shape of the cross section in the flat section, the cable section, and the cross section in the direction perpendicular to the cable is square or square.
  • the box-like structure of the present application is not necessarily a box having an outer surface, but may be a box-like frame structure.
  • a box-like structure having a substantially rectangular parallelepiped shape is easy to manufacture, and is easy and easy to handle in calculating loads and stresses.
  • the shape of the upper and lower surfaces of the box-like structure and the surface facing the adjacent box-like structure is preferably a square or trapezoid.
  • the surfaces facing the adjacent box-like structures should have shapes that engage with each other.
  • the upper and lower surfaces of the box-shaped structure do not necessarily have to be flat. There may be curved surfaces, irregularities and additives.
  • the angle formed between the upper surface or the lower surface and the surface facing the adjacent box-like structure is preferably within the range of right angle ⁇ static friction angle of the material. However, this is not necessary if the up / down detent device functions sufficiently.
  • the front and back surfaces of the box-shaped structure are not necessarily flat and may have irregularities and additives. There may be irregularities such as a tensile material arranging device as shown in FIG. 5 (B) and FIG. 5 (C).
  • the size of the individual box-like structures in the series of box-like structures of the present application varies depending on the purpose of use such as girders and arches to be constructed such as roofs and bridges. If it is about the size of a car body of a train from the size of a box that holds a beer bottle, it is suitable for manufacturing in a factory and transporting it to the site. A method may be used in which a larger box-like structure is assembled on the site and then suspended from the cable.
  • the size of each box-like structure in a series of box-like structures varies in size and thickness, such that the box-like structure at the end is large and the box-like structure at the center is small. However, there is no problem in implementing the present invention.
  • Adjacent box-like structures suspended from the cable are in the following state. Since the cable is convex downward, a general substantially rectangular parallelepiped box-shaped structure is in a state where the upper end portion is in contact with the adjacent box-shaped structure. Also, out of a series of box-shaped structures, the shape of some box-shaped structures is made into a shape (trapezoid) where the width of the lower surface is longer than the width of the upper surface, and the surface facing the adjacent box-shaped structure is entirely It may be in contact with. Further, as will be described below, when it is clear that the vertical displacement prevention device or the gap opening prevention device functions, the box-like structure and the box-like structure may be separated from each other. For example, it is a structure that is connected in the form of a hinge when a collision occurs like a train connection device.
  • Box-shaped structures are made of materials such as concrete, ultra-high-strength concrete, metal, resin, and hard wood, and the box has a shape and structure that minimizes deformation and deflection as much as possible against compressive force.
  • a box-like structure is good. Since concrete is heavy, it is better to be hollow.
  • a light box-like structure can be made by using ultra high strength concrete partially.
  • the box-shaped structure which used said materials as structural members such as a beam of a box-shaped structure, a support
  • a box-like structure in which the outer surface of the structural member is covered with a steel plate, resin, paper plate or the like and the inside is hollow may be used.
  • It may be a mixed structure in which a tensile material is arranged and the portion where the compressive force acts strongly is made of concrete, and the other portion is a metal framework structure.
  • the box-like structure is filled with concrete after the series of box-like structures become girders or convex connected structures, reinforcing reinforcing bars, etc. are incorporated in the box-like structure in advance. There may be a thing.
  • FIG. 4 is a perspective view conceptually showing the box-shaped structure of the present invention.
  • the figure shows one of a series of box-like structures made of iron plates, and the pressure receiving portion 4f around the tension material placing device 4 is reinforced to withstand the compressive force received from the tension material. It is a structure.
  • the suspension device 5 is attached so that the arm protrudes upward from the box-like structure 2.
  • (B) is a diagram showing one of a series of box-like structures according to another embodiment of the present invention, and the lower part of the box-like structure is a pressure receiving portion 4f where a compressive force acts greatly by a tensile material. Yes, it is made of concrete.
  • Above the box-shaped structure is a mixed structure box-shaped structure made of metal (steel structure) and having a small compressive force.
  • FIG. 7 The figure is a perspective view (schematic diagram) of box-like structure 7 provided with the jack.
  • the jack 7a device can change the length of the upper surface width 2h and the lower surface width 2i of the box-like structure.
  • the facing surfaces of the adjacent box-like structures are configured to engage with each other.
  • Adjacent box-shaped structures have a vertical displacement prevention device 3 with respect to the mutual box-shaped structures.
  • Each box-like structure has a tensile material placement device 4 for introducing a compressive force through a series of box-like structures.
  • the convex connection structure which is a feature of the present invention can be produced.
  • each box-shaped structure is surfaces facing adjacent box-shaped structures.
  • the fact that the opposing surfaces of adjacent box-shaped structures are engaged with each other means that it acts on the position of the tension material arranging device 4 such as a through hole through which the tensile material 4a of the adjacent box-shaped structure passes and the bonding surface.
  • the position of the pressure receiving portion 4f that is rigid with respect to the compression force to be engaged is engaged. Further, when unevenness is provided on the opposing surface of the adjacent box-like structure, for example, the opposing surface of the adjacent box-like structure, the shape or position of the unevenness is engaged. .
  • the height of the box-shaped structure is the height of the box having a portion in which the compressive force acts when a tensile material is pulled or a load is applied and the box functions as a rigid body. Moreover, it can be said that the height of the surface which can transmit force and the surface which the box-shaped structure which adjoins faces. It is the height in the sense that the force acts and is different from the height of the external box.
  • the tensile material should be a flexible wire or rope with little elongation.
  • the material of the tensile material is preferably a material having high tensile strength such as PC steel wire, carbon fiber, or aramid fiber.
  • the length of the tensile material may be a single tensile material continuous through a series of box-like structures.
  • pulling material may be arrange
  • a plurality of tension members may be arranged in parallel or in a staggered arrangement.
  • the tension material placement device is preferably located below the box-like structure so that the tension material is located below the cable.
  • the tensile material placing device has a tensile material fixing device at a portion such as a hole for accommodating the tensile material and an end portion of the tensile material.
  • the tensile material fixing device may be a device that fixes a tensile material, and may additionally be a device that can tension the tensile material. A known device used for PC girder production or the like may be used. Both ends of the tension material are connected to the tension material fixing device.
  • the tension material also called tension
  • the tension material may be a technique used for a known PC bridge or the like.
  • the tension material is pulled on the scaffold, but may be finely managed by remote control or a computer.
  • the hole 4c through which the tensile material, which is a tensile material arranging device provided in the box-shaped structure, passes may be linear or curved.
  • a short tensile material may be disposed between adjacent box-shaped structures to introduce a compressive force between the box-shaped structures.
  • a tensile force may act on the structural member of the box-shaped structure.
  • a large compressive force acts on the structural member of the box-like structure.
  • the total tensile amount (length) of the tensile material is between the box-like structures of a series of box-like structures if the deformation amount of the member such as the elongation amount of the tensile material and the shrinkage amount of the box-like structure is ignored. Equal to the total length of the open space (at the position of the tensile material). Therefore, since the amount of tension is small compared to the length of the whole series of box-like structures, the tensioning work can be completed in a short time, and it can be said that the construction method is fast.
  • the tensile material arranging device is the hole 4c through which the tensile material is passed as shown in FIG. 5A, a method of inserting the tensile material from the end of one hole and arranging the tensile material is adopted. Further, the tensile material is not straight but is bent at the joint portion between adjacent box-like structures. In order to loosen the bending, it is possible to adopt a shape in which the end of the hole of the tension member arranging device has a trumpet shape and the hole opening is widened.
  • the tensile material arranging device may have a shape of a lateral groove 4d provided outside the box-like structure as shown in FIG.
  • the tensile material is arranged from the end of one of the grooves. It may be arranged by inserting in the groove and shifting the tensile material in the axial direction.
  • a lid or a stopper may be provided on a part or all of the groove so that the tensile material does not protrude from the groove.
  • positioning apparatus may be the shape of the shelf-like 4e arranged in the horizontal direction which protruded to the outer surface or inner surface of a box-shaped structure as shown to the (C) figure of FIG.
  • the shelf may be made of steel such as a bracket, or may be a concrete shelf protruding from the box-like structure when the box-like structure is concrete.
  • the shelf may be provided with a fastener so that the tensile material does not come off the shelf. The fastener does not restrict the movement of the tensile material in the axial direction, but needs to have a function of restricting the movement of the tensile material more than necessary in the direction perpendicular to the axis.
  • the tensile material fixing device since a large force is applied to the tensile material fixing device in the axial direction of the tensile material, it is necessary to form a strong shelf.
  • the tensile material is arrange
  • the series of box-like structures of the present application can be firmly joined to each other by the tensile force of the tensile material to form a firm girder or convex connection structure.
  • the vertical offset device for the adjacent box-like structures is such that the steel plate 3a is attached to the upper surface or the lower surface of the box-like structure with bolts 3d.
  • a so-called stopper may be used.
  • the plate may be a plate that is bent in consideration of the positional relationship between adjacent box-like structures.
  • FIG. 5B it is also possible to provide an anti-slip projection 3b that engages the surface of the opposing box-like structure.
  • a device such as a hinge structure (pin structure) 3c that does not allow vertical displacement but allows rotation between both box-like structures may be installed.
  • the vertical displacement prevention device may have a simple structure.
  • a short steel rod may be inserted into the dowel holes of both box-like structures, or a shape having small irregularities that engage with each other's box-like structures may be used.
  • a vertical displacement prevention device in which the hinge structure functions like a train coupler when the boxes are pulled together by a tensile material.
  • the vertical displacement prevention device shown in the figure is a device that secures its function by crafting the end of the tensile material placement device into irregularities. It is an example of an apparatus which functions after the mutual box is pulled by a tensile material.
  • FIG. 7 shows the gap 6d that has widened.
  • the point connecting any two points of the tensile material is the direction 6e of the tensile force, and the portion where the left and right box-shaped structures are in contact is the portion 6f where the compressive force acts.
  • the gap opening prevention device 6 when the position of the tensile force direction 6e is further from the position of the gap 6d than the portion 6f where the compressive force acts, a phenomenon in which the tensile force acts in the direction in which the gap 6d further expands. Occurs. If the gap opening prevention device 6 is installed, this phenomenon can be prevented. It is also possible to apply a tensile force by arranging a short tensile material between the box-like structures that tend to widen the interval. Alternatively, it is also possible to install a short tension material arrangement device between the box-shaped structures, set the tension order, and tension the whole with good balance. However, the gap opening preventing device as described below is cheaper and easier to install than the tensile material arranging device. As shown in FIG.
  • the opening prevention device for the gap is an iron plate opening prevention device 6 a installed on the upper surface of the box-shaped structure, an opening prevention device 6 b formed by making a long hole in the iron plate installed on the side surface of the box-like structure, It is possible to prevent a gap between the boxes from being widened with a simple device such as an anti-opening device 6c using an anchored steel rod installed inside the box-shaped structure. As long as it can prevent the space
  • the box-shaped structure at the end of the arched connection structure is installed on the abutment. Therefore, the box-like structure at the end may be manufactured in a shape that is referred to as an abutment.
  • the connection method with the abutment is preferably fixed or a hinge structure. It may be advantageous to change the height of the box of a series of box-like structures so that the height of the box-like box at the end is higher than the center. Also, when constructing a convex connection structure, the center of gravity position of the connection structure becomes higher during construction, so the center of gravity can be lowered by building the box-shaped structure at the end from the center. It is better to stabilize against overturning during construction.
  • another box-like structure can be connected to the outside of the box at the end of the series of box-like structures of the present application with a tensile material or the like. It is possible to increase the length of the girders and the convex connection structure as a completed shape. If the additional box has functions such as a support and a telescopic device, a more advantageous structure can be formed.
  • ⁇ Girder connection structure> A compressive force and a tensile force act on the inside of the girder by its own weight and load acting on the girder.
  • a series of connected structures in which a compressive force always acts inside can be constructed. That is, a series of box-like structures can be used as girders.
  • Girder bridges are structural bridges that have already been proven in the 1970s and have a 240m span, and are different in structure from suspension bridges and suspension floor bridges of the same scale, so they are overwhelmingly superior in terms of shaking, vibration and deflection.
  • the convex connection structure means the following structures (1) to (3).
  • FIG. 2E a series of box-shaped structures are located between the cables 1b in a plan view.
  • a large number of box-like structures can be used to form pseudo arches, arcs, parabolas, portals, and the like.
  • a series of box-like structures with a small number of box-like structures has an angular convex shape.
  • by adopting curved surfaces on the upper and lower surfaces of the box-like structure it is possible to create a convex shape with a smooth curve as a whole.
  • FIG. 2 (D) when the convex connection structure is constructed and installed on the abutment, the convex shape is substantially arched, and the box-shaped structure is formed by its own weight or external force.
  • the arch structure is obtained by restraining the box-like structures at both ends with the external force 20 in the horizontal direction. That is, even if the tensile force is removed from the tensile material, the convex shape is maintained by the arch effect. Alternatively, the shape is maintained even if the tensile material itself is removed.
  • FIG. 9A shows an angle opened downward by a gap 2f on the lower surface between the box-like structures of a series of box-like structures and the facing surfaces of adjacent box-like structures generated there. It is a figure explaining 2m.
  • Reference numerals 2 m 1, 2 m 2, 2 m 3 and so on represent angles opened downward at individual points having an angle 2 m opened downward.
  • FIG. 9A when the box-shaped structure is generally a rectangular parallelepiped, the angle 2n formed by the extension line of the cable at the position of the box-shaped structure at both ends and the adjacent box-shaped structure The total angle 2p of the angle 2m at which the structure opens downward is the same angle.
  • FIG. B is an explanatory view showing a state in which the angle 2m opened downward is partially eliminated by the tensile force of the tensile material.
  • the side of the box is perpendicular to the axis of the box, so of course, when the surface of the box-shaped structure is brought into close contact by applying a tensile force, it opens downward.
  • the angle 2m is eliminated and a linear connection structure as shown in FIG. In other words, this connecting structure is a girder containing compressive force.
  • the girder structure transmits its own weight and load in the form of bending moment and shear force inside the member.
  • the arch structure transmits its own weight and load in the form of compressive force inside the member.
  • the structure in which the compressive force always acts inside the member can be said to be a safe and efficient method of using the member in steel, concrete, or the like that is resistant to compression.
  • the series of box-like structures can be formed into a convex connection structure that is not linear but convex upward. That is, the part which suspends the box-shaped structure of the both ends of a series of box-shaped structures suspended by the cable for the total angle 2p of the planar angle 2m opened downward between adjacent box-shaped structures.
  • This is a method of making the angle larger than the angle 2n formed by the extension line of the cable.
  • This upwardly convex shape is a mechanically advantageous shape because it approaches an arch shape that is strong against a load from above.
  • the arch is not necessarily an arc shape, but it can be said that an arch structure is established if the arch length is 1/4 or more of the circumference even by analogy with the arc shape. That is, it can be considered that the length of the arc of the arch needs to be 1/4 or more of the circumference in order to ensure the arch rise and to always apply the compressive force to the inside of the member.
  • the arch is described with a simple circle in FIG. When the arch is 1/4 of the circumference, the angle formed by the box-like structures at both ends of the series of box-like structures is 90 degrees as shown in FIG.
  • an arched convex connection structure having a center angle of 90 degrees or more can be constructed. It can be said that this shape is advantageous in terms of utilization of space under the arch and stress of members.
  • the shape of the curve of the convex connection structure is not limited to an arc shape, and it is possible to form an ellipse, a curve such as a parabola or a hyperbola, or a broken line.
  • a series of box-like structures that take into account the shape of the box-like structure and the like are adopted so that only a compressive force acts on the series of box-like structures.
  • the series of box-like structures of the present invention shown in FIG. 1 is composed of two or more box-like structures 2 having suspension devices 5 for the cables 1b stretched. It is a series of box-shaped structures 1a. Further, the facing surfaces 2a of the adjacent box-shaped structures are engaged with each other, and the adjacent box-shaped structures are vertically deviated with respect to the mutual box-shaped structures 3 and each box-shaped structure 2.
  • this series of box-like structures is suspended from a cable, the facing surfaces of one or more adjacent box-like structures are in contact with the upper edge and the lower edge is facing each other with a gap 2f.
  • a plane angle of 2 m opened downward is formed.
  • the tensile material 4a is arranged in the tensile material arranging device 4 of the series of box-like structures 1a and the tensile material is pulled and a compressive force is introduced between the series of box-like structures, the gap 2f is eliminated.
  • the series of box-like structures become a connected structure 1c connected by a tensile material (see FIG. C), and the series of box-like structures 1a are connected by the suspension devices 5 of the box-like structures 2j at both ends.
  • a series of box-like structures characterized in that they can be suspended from cables see FIG. 3).
  • FIG. 2 shows a series of box-like structures according to the second aspect of the present invention.
  • the lower surface width 2i includes a box-like structure having a shape shorter than the upper surface width 2h, and the total angle of the plane angles 2m opened downward between adjacent box-like structures is 2.
  • FIG. 2E is an explanatory view in which a series of box-like structures suspended by cables are partially viewed in plan view (planar).
  • a plurality of stretched cables 1b are parallel and there are a plurality of suspended box-like structures 1a positioned between the cables 1b in a plan view.
  • the suspension device 5 is arranged outside the box-like structure 2 as a series of box-like structures.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for installing a girder.
  • FIG. 3 shows bridge girder construction, building girder and beam can be constructed in the same manner.
  • a cable 1b having a predetermined suspension capacity is stretched over the target girder installation position.
  • the cable stretching method may be a known method employed in a suspension bridge or a suspension floor slab bridge.
  • the suspension method may be that a box-like structure is suspended one by one on the cable using a crane or the like at the end of the cable, and is drawn or pushed out to the central portion of the cable at a time. Each box-like structure may be pulled out to the central portion of the cable.
  • the shape of the box-shaped structure 2 is a rectangular parallelepiped when viewed from the front, the total angle of the plane angle 2m opened downward between the adjacent box-shaped structures is as shown in FIG.
  • the angle is the same as the angle formed by the extension line of the cable at the part that suspends the box-like structure 2j at both ends of the series of box-like structures suspended from the cable. However, it is theoretically neglecting the error due to the position where the elongation or angle of the member is measured.
  • a series of box-like structures 1a are mounted so as to function as described above with respect to the vertical displacement prevention device 3 (such as a hinge), and measures to prevent vertical displacement between adjacent box-like structures are provided.
  • the vertical shift prevention device may cause the device to function in the step (2).
  • the opening preventing device as described above is attached to a series of box-like structures so as to function.
  • the tension material 4a is arrange
  • the arrangement of the tensile material may be performed simultaneously with the step (2). Or it may be before and after the procedure which makes the said vertical slip prevention apparatus function.
  • the tensile material arranging device 4 has the shape of the lateral groove 4d provided outside the box-like structure as shown in FIG. 5B, a method of pushing the tensile material into the groove from the side. Can be easily arranged. At this time, since the opposing surfaces of the adjacent box-shaped structures in the series of box-shaped structures are engaged, the up-and-down stopper device and the tensile material arranging device of the adjacent box-shaped structures are mutually appropriate. Can function in position.
  • the tension material fixing and fixing device and method may be a known method for tensioning (straining) prestressed concrete PC steel. The tension material may be pulled remotely.
  • the distance between the tensile material fixing devices 4b located at both ends of the tensile material is narrowed, and the reaction force of the tensile force that is pulled is transmitted from the tensile material fixing device as a compressive force between the box-like structures. Due to the compressive force, the gap 2f opened between the box-like structures is narrowed, and the surfaces of the adjacent box-like structures are brought closer. Eventually, the box-like structures that are suspended from the cable and lined up side by side are bonded to each other with the opposite faces of adjacent box-like structures changing the angle in the vertical direction.
  • FIG. 13 shows a series of box-like structures with adjacent planes of the box-like structure opening downward and having a plane angle of one place, which is a mixed structure of steel and high-strength concrete.
  • A The figure represents the state before arrange
  • B The figure represents a series of box-shaped structures after pulling a tension
  • step (4) With the girder described in step (4) formed, use two cranes as shown in Fig. 3B to lift up near both ends of the girder and remove it from the cable. A girder is placed on the foundation, abutment or pier 13 and the installation of the girder is completed.
  • the process (5) of suspending and moving both ends of the girders already in place with two cranes is an easy work without requiring a special large crane because the working radius of the crane is small.
  • girder construction is the work where the construction of the first girder requires the most cost and time. Therefore, a method of assembling the second and subsequent girders on the girders completed by the method of the present invention may be employed.
  • the periphery of the tensile material is solidified with a caulking material such as grout to improve the retention of tensile force and rust prevention performance, and the girder-like connected structure It is possible to improve the durability.
  • a box-like structure is adopted.
  • the convex connection structure is installed on the abutment etc. by using two cranes etc. in the same manner as the construction method of the girder, so that the convex structure of the bridge arch rib or the building cover is provided. It is possible to build objects.
  • the tensile force may be removed from the tensile material>
  • the shape of the constructed convex connection structure is a substantially arc shape
  • the length of the arc is 1 ⁇ 4 or more of the circumference, that is, a box-like structure at both ends.
  • the angle formed by the object is 90 degrees or more and 180 degrees or less, an arch-like structure in which a compressive force always acts between the box-like structures due to the weight of the box-like structure or a load from above is easily configured. be able to.
  • FIG. 11 is a perspective view of a box-shaped structure, which represents one of a series of embodiments of the box-shaped structure of the present invention.
  • the box-shaped structure of FIG. 11 is a conceptual diagram showing a mixed structure box-shaped structure in which the lower part is made of concrete and the upper part is made of resin.
  • the box-shaped structure of the resin part has a space 17 inside, and is a box-shaped structure provided with an injection hole 17a for injecting a consolidated material above the box-shaped structure.
  • the shielding material is suitably a material such as a plate, sheet, or net made of a material such as steel, resin, cloth, or paper.
  • binder known materials such as concrete, mortar, resin, foamed mortar, foamed urethane and foamed polystyrene can be used. Further, if reinforcing bars or reinforcing members for steel frames are arranged inside the girders and the convex connection structure before the consolidation material is injected, a stronger frame is obtained.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a box-like structure in which the inside of the box-like structure shown in FIG. 11 is divided into a plurality of parts using a partition material 18 in a direction parallel to the axial direction of the series of box-like structures. It is a perspective view.
  • a series of box-like structure girders and convex connection structures constructed by the tensile force of a tensile material are weak against compressive force due to external loads when there is a space inside the box-like structure.
  • the method of filling the internal space of the box-shaped structure with the caulking material has been described above.
  • the caulking material when cheap raw concrete or cement grout is used as the caulking material, it is solidified at once according to its weight.
  • the binder When the binder is injected, a large load acts on the girders and the convex connection structure, which may cause damage.
  • the consolidated material is divided by a partition material in a direction parallel to the axial direction of a series of box-shaped structures, and the consolidated material is injected stepwise into the divided portions. It is possible to construct a method in which the strength is increased by constructing spar and convex connection structures in layers. This is a method of strengthening the girders and the convex connection structure in stages by hardening the previously injected consolidated material.
  • the material of the partition material may be the same material as the shielding material.
  • each box-like structure of a series of box-like structures as a box-like structure having the same shape, it is possible to provide a partition material inside the box-like structure at a small cost.
  • a series of box-like structures 1a of the invention of the present application a series of box-like structures 1b lined up suspended by cables: a cable 1c: a connecting structure 1d: a girder 1e: a convex connecting structure 2: an individual box Shaped structure 2a: Face 2b of adjacent box-shaped structures 2b: Upper surface 2c of the box-shaped structure: Lower surface 2d of the box-shaped structure: Box-shaped structure 2f having a shape in which the width of the lower surface is shorter than the width of the upper surface: Opening gap 2h: Width 2i of the upper surface of the box-shaped structure 2i: Width 2j of the lower surface of the box-shaped structure 2j: Box-shaped structure 2k at the end: Box-shaped structure 2l at the central portion: of the box-shaped structure Height 2m: Angle 2n opened downward from the facing surfaces of adjacent box-like structures 2n: Angle 2p formed by the extension lines of the cables that suspend the box-like structures at both ends: Total of 2m Angle 2

Abstract

ガーダー架設の橋梁工事では、長スパンの桁の場合は工費が高いこと。吊床版橋や吊橋の揺れや振動、永久アンカー構造などの弱点を解決する。 本発明の桁や凸状連結構造物の架設方法は、ガーターや支保工を採用せず、吊床版橋と同様にケーブルに懸下した状態で、引張材を引張し、桁やアーチ形状構造物を構築する。その後それらを橋台上に設置して永久構造物とする。さらに桁やアーチ構造物の内部に固結材を注入することでより強固な連結桁や凸状連結構造物を早期に構築することが可能である。

Description

ケーブルと一連の箱状構造物
 本発明は建造物の大屋根などの梁や桁や、河川や鉄道を跨ぐ橋梁の桁やアーチリブ等を構成する一連の箱状構造物と、その箱状構造物を用いた桁やアーチリブを架設する方法に関するものである。
 土木建築構造物において、複数の箱やセグメントを用いて梁や桁の連結構造物を構築する方法がある。それは、平坦な基盤上や架設桁上に箱やセグメントを並べて連結する方法が一般的である。
またアーチ構造物においては、アーチ状に形成した支保工の上でセグメントや部材を並べたのち連結する方法が一般的である。また以下で説明するように、支保工を採用せずに、一対のアーチ梁を直列に接合して、アーチ梁の両端部が近づくように水平移動させて、接合点を持上げてアーチ形状を構築する方法がある。あるいは、吊床版橋と言われるタイプの橋梁もあり、ケーブルに懸下された状態で床板を構築する工法の吊り橋である。
特許第3827111号公報 特開平10-184014号公報 特許第2979297号公報
前記特許文献1のコンクリート橋桁の架設方法にあっては次のような課題や工費が高い点がある。橋桁を組立てる工程が仮設のガーダー等の支保工の上で行われている。仮設のガーダーを用いる場合には、つまり仮設のガーダー(橋)を架けることが必要であるため、スパン50m程度までのガーダーが経済的な適用範囲である。それよりスパンが大きくなると仮設ガーダーの規模が大きくなり、費用も大幅に高くなる。前記特許文献2のアーチ梁型屋根構造の構築方法は次のようである。まず直列に並ぶ一対のアーチ梁の端部をピン接合して、次に両端部を土台ごと横移動させて近づける方法で、接合点を持上げてアーチ状の屋根を構築する方法である。この方法では、直列に並ぶアーチ梁が3本以上の場合には、2点のピン接合部が不規則に動くために、方向が定まらなくなる。つまりこの構築方法では、アーチ梁2本分以上の長さのアーチを構築することは困難である。
前記特許文献3の吊床版橋にあっては、橋長100m程度は十分な適用範囲である。しかし、床版でありかつ吊橋であるゆえに揺れやたわみ、振動などの課題がある。またメンテナンスにおいても、橋の前後の橋台やケーブルのアンカー設備も橋梁の重要な構成要素であって、欠陥が生じないように維持管理する必要がある。吊床版橋のケーブルやアンカーは永久構造物であり、部材の安全率や耐久性にも厳しい性能が求められる。
 上記のような課題を解決するために、本発明の一連の箱状構造物は以下ようである。
図1で表すように本願発明の一連の箱状構造物は、
張架されたケーブル1bへの懸下装置5を有する2個以上の箱状構造物2からなる一連の箱状構造物1aであって、
隣り合う箱状構造物の向い合う面は係合する形状であり、
隣り合う箱状構造物は相互の箱状構造物に対する上下方向へのずれ止め装置3を有し、
各箱状構造物2は一連の箱状構造物間に圧縮力を導入するための引張材配置装置4を有し、
ケーブルに懸下したとき、1カ所以上の隣り合う箱状構造物の向い合う面が、上縁付近が接して下縁付近は隙間2fをおいて対面する状態で、下に向かって開いた平面角2mをなし、
該一連の箱状構造物1aの引張材配置装置に引張材4aを配置して、
該引張材を引張して一連の箱状構造物間に圧縮力を導入したとき、
前記隙間2fを解消したのち、一連の箱状構造物は引張材で連結された連結構造物1cとなり、
両端部の箱状構造物2jの懸下装置で一連の箱状構造物をケーブル1bに懸下することができることを特徴とする一連の箱状構造物である。
また、本願発明の別な形態の一連の箱状構造物は、上記説明の形態に加えて図2で表すように、
張架されたケーブルの方向の下面の幅が上面の幅より短い箱状構造物を含んで、
ケーブルに懸下したとき、隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角2mの合計角度が、
ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物2jを懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度2nより大きく、
引張材を引張して一連の箱状構造物間に圧縮力を導入したとき、
上に凸の凸状連結構造物になることを特徴とする一連の箱状構造物である。
図2の(E)図は本願一連の箱状構造物がケーブルに懸下した状態を平視的に見た説明図である。本願発明の第三の形態の一連の箱状構造物は上記の説明に加えて、(E)図はで表すように、
張架されたケーブル1bが平行で複数本であって、
懸下される一連の箱状構造物1aが平視的にケーブルの間に位置するように
懸下装置5が箱状構造物2の外側に配置されていることを特徴とする一連の箱状構造物である。
 上記で説明した本発明の一連の箱状構造物を使って桁を架設する方法は以下のようである。
ケーブルを張架する工程と、一連の箱状構造物をケーブルに懸下する工程と、一連の箱状構造物に引張材を配置する工程と、該引張材を引張して桁を構築する工程と、該桁をケーブルから外して橋台等の上に設置する工程を有することを特徴とする桁の架設方法である。
また本発明の一連の箱状構造物を使ってアーチリブや凸状連結構造物を架設する方法は以下のようである。ここで、凸状連結形状とはアーチや放物線、楕円、への字形、角の丸い門型などを含む形状である。
平視的に張架されたケーブルの間に位置するように、懸下装置が箱状構造物の外側に配置されている一連の箱状構造物を使用して、ケーブルを張架する工程と、一連の箱状構造物をケーブルに懸下する工程と、一連の箱状構造物に引張材を配置する工程と、該引張材を引張して凸状連結構造物を構築する工程と、該凸状連結構造物をケーブルから外して橋台等の上に設置する工程を、有することを特徴とする凸状連結構造物の架設方法である。
 本発明では、次のような効果を得ることができる。
 本発明の桁やアーチリブは、張架されたケーブルに懸下した状態で組立、構築する。そのゆえ、施工時の構造や荷重状態は1000m程の実績がある鋼製の吊り橋構造と同様である。また施工時においては、100m以上の実績のあるコンクリート製の吊床版橋と同様である。50mを越える長いスパンであっては、ガーダー使った桁架設の方法よりも本発明の吊り橋構造を使った方が安価に桁架設することができる。
 また、本発明の桁やアーチリブの架設方法は、一連の箱状構造物の断面内部や側面部に引張材が配置されている。その引張材の圧縮力によって箱状構造物の向い合う面が接着するため、特許文献2のピン接合のように連結部が不規則に動くことはない。従って梁や桁をいくつでも連結することができ、複雑な形状や大きなアーチを構築することが可能である。
 さらに本発明の連結構造物の完成形(橋)は、桁やアーチ構造物となって橋台等の上に設置される。従って本願発明の橋の揺れ、たわみ、振動は桁やアーチ構造物のそれである。床版や吊構造のそれと比べてそれらによる弊害が小さいことは明らかである。また本発明では、アンカー設備及びケーブルは構築段階で用いる仮設設備である。従って、それらのための用地や長期間のメンテナンスは必要がない。それ故、それらの費用も吊床版橋の永久部材と比べて安価である。また、施工中のケーブルやアンカー部材の許容応力も一時的荷重として大きな値を採用することができる。
 言い換えると本願発明は、施工時は吊橋構造の有利性を利用している。そして完成時には桁橋やアーチ橋の構造的に有利性を採用している。本願発明はその両方の有利性を持った橋の架設方法を提供している。
 以下図面を参照にしながら本発明の一連の箱状構造物の実施の形態とそれを使用した連結構造物の架設方法を詳細に説明する。尚、本発明の連結構造物は体育館や倉庫の屋根や覆いの梁や桁、桁橋の桁やアーチ橋などのアーチ構造部材などに適用できる。
<橋梁のセグメント連結方式のPC桁の例>
本発明の一連の箱状構造物の桁に作用する力は、コンクリート製の橋梁で用いるPC桁の力の作用と同様である点から説明する。
長いPC桁を製作する場合には、工場や現場の近くで短く分割した桁のセグメントを製作して、現場で接合する。次に、接合されたセグメントにPC鋼線を貫通させて、PC鋼線に引張力を加えて、セグメント間に圧縮力を導入して、長い桁を完成させる方法がある。上記のPC桁製作方法と異なる本発明の特徴は、第一に本願箱状構造物(以下箱と称する)の素材はコンクリートに限らないこと。第二に箱の接合が仮設のケーブルに懸下された状態でなされること、つまり引張材を引張するまでは、一連の箱は重力の方向にほぼ放物線形状に垂れ下がって並んでいること。第三に箱を接合する直前まで、1カ所以上のセグメント間は上端部のみ接して下方に開いた隙間があることである。
<ケーブル>
ケーブル施設は架橋工事に用いるケーブルクレーンや観光登山用のロープウエイのようなものでよい。
本願の一連の箱状構造物を懸下するケーブルは鋼線を編んだワーヤーロープや炭素繊維等の新素材のロープ状のもので良い。鋼線は引張強度の大きいPC鋼線であってもよい。また、一連の箱状構造物の荷重が小さい時にはナイロンや自然素材のマニラ麻などであってもよい。
一連の箱状構造物に対するケーブルの本数は一本でも複数本でも良い。
また本願一連の箱状構造物の直上を避けて、平視的に複数のケーブルの間に本願一連の箱状構造物が位置するようにケーブルを配置してもよい。
ケーブルは施工時のみの仮設構築物として利用し、本願の一連の箱状構造物を用いた連結
構造物の桁やアーチリブが完成した後に撤去することができる。
<ケーブル端部の固定>
ケーブルのアンカーは本設の基礎や橋台を利用することでもよい。また、仮設の鉄塔や、仮設のアンカーを利用することでもよい。
<懸下装置>
本願の各箱が有する懸下装置は、図1で表すように、箱の内部を貫通したケーブルで箱をケーブルに吊るす方法の懸下装置5であってもよい。この方法は吊床版橋で一般的に採用されている方法である。また図2で表すように、箱状構造物2の外側に突き出した懸下装置5によってケーブル1bに懸下する方法であっても良い。あるいは図3で表すように、いわゆるロープウエイのように各箱から上方に腕(腕のような部材)が突き出してケーブルから吊り下がる方法であってもよい。突き出す腕は剛性の硬いものであってもよい、また剛性のないロープ状のたわむものでケーブルから各箱が吊り下げられる方法でも良い。図2で表される本願発明は、張架されたケーブル1bが平行で複数本あって、懸下される一連の箱状構造物1aが平視的にケーブルの間に位置するように懸下装置5が箱状構造物2の外側に配置されている一連の箱状構造物である。このように平視的にケーブルの間に一連の箱状構造物が位置することで、引張材を引張して一連の箱状構造物が凸状連結構造物に形状を変化したときに、凸の部分とケーブルが干渉することがなくなるメリットがある。
いずれの懸下装置の方法であっても、ケーブルと懸下装置との間は、滑らせる方式や車輪などによって、箱状構造物がケーブルを利用して移動することができる必要がある。
なお、ケーブルに懸下された状態の箱状構造物の移動方法は、牽引ワイヤー等で引く方法や端部から箱状構造物を押出す方法等でよい。
<ケーブルに一連の箱状構造物を懸下する>
箱状構造物をケーブルに懸下する方法は、ケーブルの付近に配置したクレーン等によって、箱状構造物を一つひとつ懸下する方法でよい。
一つひとつの箱状構造物をケーブル中央付近に移動させてから、各々の箱状構造物の上縁部を横に接して並べることでよい。あるいは、一連の箱状構造物を横に接して並べた状態で、一括してケーブルの中央付近に移動させる方法であってもよい。
張架されたケーブルは一連の箱状構造物の重量によって、下に凸の略放物線状の形状になる。従って一連の箱状構造物も懸下装置の長さを一定とした場合には、ケーブルの形状と同じ形状(下に凸の略放物線状)で配置される。
あらかじめ懸下装置の腕の長さを、中央部の箱状構造物の腕の長さを短く、端部の箱状構造物の腕の長さを長くしておくことで、箱状構造物を水平に近い状態で並べることも可能である。しかしこの方法では、個々の箱状構造物の重量によってケーブルのたわみの形状が変化する。従って、隣り合う箱状構造物相互の上下方向の位置を一致させることは、ケーブルに懸下された状態では困難な作業となる。しかし、後記する本願の上下方向へのずれ止め装置を機能させながら箱状構造物をケーブルに懸下すれば可能である。
尚、ケーブルに構造物を懸下する鋼製の吊橋では、本四連絡橋のようにスパン1000mを越える実績がある。またコンクリートの吊床板橋においても150m程度の実績があり、本願の箱状構造物をケーブルに懸下する施工方法は同程度まで可能であると言える。しかし、ガーダーを使用した桁の架設方法でスパン100mを越えるような実績は聞いたことがない。
<箱状構造物の形状>
本願での箱状とは、双三角錐や五角錐などを含まない、いわゆる四角い箱をいい、平断面、ケーブル方向の断面、ケーブル直角方向の断面の形状が方形や四角形である六つの面で囲まれた形状の箱を言う。 
また、本願の箱状構造物は必ずしも外側が面で構成された箱でなく、箱状の骨組み構造でもあっても良い。
略直方体の形状の箱状構造物は製作し易く、荷重や応力計算をする上で容易であり扱い易い。箱状構造物の上面、下面および隣り合う箱状構造物と向かい合う面の形状は四角形や台形が良い。
隣の箱状構造物と向い合う面は相互に係合する形状が良い。箱状構造物の上面と下面は必ずしも平面でなくともよい。曲面や凹凸や添加物があっても良い。尚、上面または下面と隣り合う箱状構造物と向い合う面とのなす角度は直角±素材の静止摩擦角の範囲が良い。しかし上下ずれ止め装置が十分に機能している場合にはその必要がない。箱状構造物の前面と背面も必ずしも平面でなく凹凸や添加物が付いていても良い。図5の(B)図や(C)図で表すような引張材配置装置などの凹凸があってもよい。
本願の一連の箱状構造物の個々の箱状構造物の大きさは、屋根や橋梁など構築する桁やアーチ等の利用目的によって異なる。ビール瓶を入れる箱のサイズから電車の車体程の大きさ程度であれば、工場製作して現場へ運搬するに適している。現場でもっと大きな箱状構造物を組立ててからケーブルに懸下する方法でもよい。
また、一連の箱状構造物の個々の箱状構造物の大きさは端部の箱状構造物が大きく、中央部の箱状構造物が小さいというように、大きさや箱の厚みが異なっても、本願発明を実施するうえで支障はない。
<懸下状態での隣り合う箱状構造物>
ケーブルに懸下した隣り合う箱状構造物は以下のような状態となる。ケーブルは下に凸状であるため、一般的な略直方体の箱状構造物は上端部が隣の箱状構造物と接する状態となる。また一連の箱状構造物のうち、いくつかの箱状構造物の形状を下面の幅が上面の幅より長い形状(台形)に造って、隣の箱状構造物と向い合う面が全面的に接することであっても良い。また、以下で説明するように、上下方向のずれ止め装置や隙間の開き止め装置が機能することが明らかな場合には、箱状構造物と箱状構造物が離れていても良い。例えば、列車の連結装置のように衝突するとヒンジ形式で連結する構造等である。
<箱状構造物の素材>
箱状構造物はコンクリート、超高強度コンクリート、金属、樹脂や硬い木材などの素材で構成され、箱として圧縮力に対して変形が小さく、ひずみやたわみが極力小さくなるような形状や構造を採用した箱状構造物がよい。コンクリートは重いので中空である方が良い。部分的に超高強度コンクリートを用いることで軽い箱状構造物を造ることが出来る。
また上記の素材を箱状構造物の梁、支柱等の構造部材として用いた箱状構造物であっても良い。またその構造部材の外面を鋼板、樹脂あるいは紙板等で覆って、内部を中空とした箱状構造物であっても良い。
引張材を配置して圧縮力が強く作用する部分をコンクリート製、その他の部分を金属の骨組み構造とする混合構造であっても良い。
尚、一連の箱状構造物が桁や凸状連結構造物となった後に箱状構造物の内部にコンクリート等を充填する場合には、箱状構造物の内部にあらかじめ補強の鉄筋等を組込むことがあっても良い。
<箱状構造物の実施例>
図4は本願発明の箱状構造物を概念的に表した斜視図である。
(A)図は鉄板製の一連の箱状構造物の一つを表した図であり、引張材配置装置4の周辺の受圧部分4fは引張材から受ける圧縮力に耐えるように強化された箱状構造物である。懸下装置5は箱状構造物2から上方に腕を突き出したように取り付けられている。
(B)図は、本発明の別の形態の一連の箱状構造物の一つを表した図であり、箱状構造物の下方は、引張材によって圧縮力が大きく作用する受圧部分4fであり、コンクリート造である。箱状構造物の上方は圧縮力が小さい部分であり金属製(鉄骨構造)とした、混合構造の箱状構造物である。
<ジャッキ構造>
(C)図はジャッキを備えた箱状構造物7の斜視図(模式図)である。ジャッキ7a装置によって箱状構造物の上面の幅2hや下面の幅2iの長さを変えることが出来る構造である。
(A)図や(B)図で表すような、一連の箱状構造物の中の一つの箱状構造物にジャッキを備えた箱状構造物7を採用することで、その箱状構造物の上面幅や下面幅の長さを調整することが可能となって、より目的に近い直線や凸状の形状をした桁や凸状連結構造物を構築することが可能となる。
A、B、C図で表したいずれの箱状構造物も隣り合う箱状構造物の向い合う面は係合する形状に構成されている。また隣り合う箱状構造物は相互の箱状構造物に対する上下方向へのずれ止め装置3を有している。各箱状構造物は一連の箱状構造物を通じて圧縮力を導入するための引張材配置装置4を有している。
また一連の箱状構造物の中に、下面の幅2iが上面の幅2hより短い形状の箱状構造物を含むと、本発明の特徴である凸状連結構造物を造ることができる。
<隣り合う箱状構造物の向い合う面が係合する>
一連の箱状構造物の両端部を除いて、各箱状構造物の側面は隣り合う箱状構造物と向い合う面である。隣り合う箱状構造物の向い合う面が係合する形状であるということは、隣接する箱状構造物の引張材4aを通す貫通孔などの引張材配置装置4の位置や、接着面に作用する圧縮力に対して剛である受圧部分4fの位置などが係合することである。また、隣り合う箱状構造物に対する上下方向のずれ止め装置3、例えば隣り合う箱状構造物の向い合う面に凹凸を設ける場合には、その凹凸の形状や位置などが係合することである。
<向い合う箱状構造物の面が接着するとは>
向い合う面が接着するとは、面と面との全面が接着することではなく、面の中の少なくとも3箇所が接着することでよい。面は3点(3箇所)支持の状態となって安定する。その3箇所は圧縮力に耐える圧縮強度が必要である。箱状構造物は略長方形であるため4隅付近の4箇所が接着することが望ましい。向い合う面のその他の領域は強度が無くともよい、あるいはその部分は接触していなくとも構わない。
箱状構造物の高さとは、引張材を引張したときや荷重が作用したときに圧縮力が作用して、箱が剛体として機能する部分をもって、箱の高さである。また、隣り合う箱状構造物の向い合う面と力を伝達することが可能な面の高さということができる。力の作用する意味での高さであり外観的な箱の高さとは異なる。
<引張材>
引張材はたわみ性のあるワイヤーやロープ状のもので伸びの少ないものがよい。また引張材の素材はPC鋼線や炭素繊維、アラミド繊維等の引張耐力の大きい素材がよい。しかし、採用する箱状構造物が軽量である場合には引張耐力の小さいロープや針金であっても良い。
引張材の長さは一連の箱状構造物を通じて連続する一本の引張材であっても良い。また、複数の引張材定着装置を用いて、不連続に引張材を配置して、全体として一連の箱状構造物間に圧縮力が作用する方法であっても良い。並列や千鳥配置に複数本の引張材が配置されることであっても良い。
<引張材配置装置>
引張材配置装置は引張材がケーブルより下に配置されるように、箱状構造物の下方に位置するのがよい。
引張材配置装置は引張材を収納する孔などの部分と、引張材の端部に引張材定着装置を有する。引張材定着装置は、引張材を定着する装置であって、加えて引張材を引張することが可能な装置であってもよい。PC桁製作等に用いられる公知の装置でよい。
引張材は両端部を引張材定着装置と連結する。引張材を引張(緊張とも呼ばれる)することにより、一連の箱状構造物の間隔を狭め、離れていた各箱状構造物の向い合う面を接着し、さらに一連の箱状構造物間に圧縮力を導入することができる。引張材の引張は引張材の一方または両方の端部から行う。引張材、定着装置や引張作業(緊張作業)については公知のPC橋梁等に用いる技術で良い。また、引張材の引張は足場上で行われるが、遠隔操作やコンピューターによって微細な管理をしてもよい。
箱状構造物に設ける引張材配置装置である引張材を通す孔4cは、図5の(A)図に表すように直線状であっても良いし、曲線状であっても良い。一連の箱状構造物を通して1本の引張材を通す場合には、隣り合う箱状構造物相互の孔の位置にずれがないことが重要である。
また、隣り合う箱状構造物間に短い引張材を配置して箱状構造物間に圧縮力を導入することであっても良い。その場合、箱状構造物の構造部材に引張力が作用する場合がある。また引張材がオーバーラップしている場合には箱状構造物の構造部材により大きな圧縮力が作用する。本願発明では、一連の箱状構造物間に圧縮力が導入されることが肝要ある。
尚、引張材の合計引張量(長さ)は、引張材の伸び量や箱状構造物の収縮量などの部材の変形量を無視すれば、一連の箱状構造物の箱状構造物間の開いた空間(引張材の位置の)の合計長さに等しい。従って一連の箱状構造物全体の長さと比べて、引張量はわずかであるため引張作業は短時間で終了することが出来、施工が早い工法と言える。
引張材配置装置が図5の(A)図のように引張材を通す孔4cである場合には、一方の孔の端から引張材を挿入して引張材を配置する方法が採用される。
また、引張材は隣り合う箱状構造物との接合部分で直線とならずに折れ曲りが生じる。その折れ曲がりを緩やかにするために引張材配置装置の孔の端部はラッパ管状にして孔口を広げた形状を採用することも出来る。
引張材配置装置は図5の(B)図に表すような箱状構造物外側に設けた横方向の溝4dの形状であっても良い。箱状構造物外側に設けた横方向の溝の形状の引張材配置装置に引張材を配置する方法は、前記引張材を通す孔である場合と同様に、一方の溝の端から引張材を溝に挿入して、引張材を軸方向にずらす方法で配置することでもよい。
しかし、一連の箱状構造物がケーブルに懸下された後に引張材を溝に沿って配置して、引張材を引張材の軸と直角方向に移動させて溝の中に配置する方法が可能であり、引張材の配置作業が極めて容易となる。引張材を溝に配置した後に、溝の一部または全部に蓋や止め具をして、引張材が溝からはみ出ないようにすると良い。
また、引張材配置装置は図5の(C)図に表すような箱状構造物外面または内面に突き出した横方向に並ぶ棚状4eの形状であっても良い。棚はブラケットのような鋼製であっても良いし、箱状構造物がコンクリートの場合には箱状構造物から突き出したコンクリート製の棚であっても良い。
棚には、棚から引張材が外れないように留め具を設けると良い。留め具は引張材が軸方向に動くことは拘束せずに、軸直角方向に必要以上に動くことを拘束するような機能が必要である。ただし、引張材定着装置の部分は引張材の軸方向に大きな力がかかるので強固な棚とする必要がある。
尚、一連の箱状構造物の断面の内部に引張材は配置されている。図5の(C)図では上下方向において箱の高さの内部に引張材は配置されている。そのため、特許文献2で記した、直列に並ぶ梁の接合点をピン構造とした構造体のように、列の並びの方向が定まらないようなことはない。本願の一連の箱状構造物は引張材の引張力によって、係合する面がしっかりと接着して、しっかりとした桁状や凸状の連結構造物を構成することができる。
<上下方向へのずれ止め装置>
隣り合う相互の箱状構造物に対する上下方向へのずれ止め装置は、図6の(A)図で表すように、箱状構造物の上面または下面に鋼材プレート3aをボルトで3d取付けるような、いわゆるストッパーであっても良い。プレートはあらかじめ隣り合う箱状構造物の位置関係を考慮して折り曲げたプレートであるとよい。
あるいは(B)図で表すように相対する箱状構造物の面に係合するずれ止めの凹凸3bを設けることでもよい。あるいはさらに(C)図で表すように、双方の箱状構造物の間に上下のずれは許さないが回転は許すヒンジ構造(ピン構造)3cのような装置を設置することでもよい。
また隣り合う箱状構造物間の隙間が小さい場合は上下方向へのずれ止め装置は、簡易な構造でよい。たとえば短い鋼棒を双方の箱状構造物のダボ穴に挿し込むような物であってもよいし、相互の箱状構造物に係合する小さな凹凸を設けた形状でもよい。
尚、隣り合う箱が離れた位置にあっても、引張材によって相互の箱が引き寄せられたときに、列車の連結器のようにヒンジ構造が機能するような上下方向へのずれ止め装置でもよい。(D)図で表す上下方向へのずれ止め装置は引張材配置装置の端部を凹凸に細工して、その機能を確保した装置である。引張材によって相互の箱が引寄せられてから機能が発揮される装置の一例である。
<隙間の開き止め装置>
図7で表すように、引張材4aを引張して一連の箱状構造物の箱状構造物間の隙間を狭くするときに、引張材による引張力と箱状構造物の自重とのバランスの関係で、一時的に一カ所の間隔が広がる場合がある。図7は広がってしまった隙間6dを表している。引張材の任意の2点を結ぶ点が引張力の方向6eであり、左右の箱状構造物が接する部分が圧縮力の作用する部位6fである。ここで隙間6dの位置に対して、引張力の方向6eの位置が圧縮力の作用する部位6fよりも遠方になった場合には、隙間6dがさらに広がる方向に引張力が作用してしまう現象が発生する。隙間の開き止め装置6を設置するとその現象を防ぐことができる。
間隔が広がってしまう傾向にある箱状構造物間に短い引張材を配置して引張力を作用させることでも良い。あるいは箱状構造物間毎に短い引張材配置装置を設置して、引張順序を設定して、バランス良く全体を引張する方法も可能である。しかし以下に説明するような隙間開き止め装置は引張材配置装置より安価で設置も簡便である。
隙間の開き止め装置は図8で表すように、箱状構造物の上面に設置された鉄板の開き止め装置6a、箱状構造物の側面に設置された鉄板に長穴あけた開き止め装置6b、箱状構造物の内部に設置されたアンカー付の鋼棒による開き止め装置6cなどの簡単な装置で箱間の隙間が広がることを防ぐことが可能である。隙間の開き止め装置6は一列に並べられた隣り合う箱状構造物の下部の間隔が広がることを防ぐことができれば、他の方法によるものであっても良い。箱状構造物の自重が軽い場合には、隣り合う箱状構造物の下部を、伸びには抵抗し縮小にはたわむワイヤーや針金等で繋ぐことでも良い。
<端部の箱状構造物>
一連の箱状構造物の引張材を引張した場合に、一連の箱状構造物はケーブルに懸下された状態で連結構造物となる。このとき、両端部の箱状構造物の懸下装置で連結構造物を懸下する状態になるため、端部の箱状構造物の懸下装置は中央部のそれと比較して強固な構造とする必要がる。また、ケーブルもこのとき端部の箱状構造物から最大の集中した荷重を受けることになる。
図1の(D)図で表すよう、桁状となった連結構造物の端部の箱状構造物2jは橋台の上に設置される。そのため、支承構造を備えることができる構造が良い。
また、図2の(D)図で表すように、アーチ状となった連結構造物の端部の箱状構造物は橋台上に設置される。そのため、端部の箱状構造物は橋台と符号するような形状に製作するとよい。この場合、橋台との連結方法は固定、またはヒンジ構造等がよい。
一連の箱状構造物の箱の高さを変化させて、中央部より端部の箱状構造物の箱の高さが高くなるようにすると有利な場合がある。また、凸状連結構造物を構築する場合には、施工中に連結構造物の重心位置が高くなるため、中央部より端部の箱状構造物を重く造ることで、重心の位置を下げて施工中の転倒に対する安定を図ると良い。
尚、本願一連の箱状構造物の端部の箱の外側に、さらに別の箱状構造物を引張材等で連結することもできる。完成形としての桁や凸状連結構造物の長さを長くすることが可能である。追加の箱が支承や伸縮装置等の機能を備えているとさらに有利な構造物を構成することが出来る。
<桁状連結構造物>
桁に作用する自重や荷重によって、桁の内部には圧縮力と引張力が作用する。本願の一連の箱状構造物には図1で表すように引張材4aを配置して引張材に引張力をあたえ、その反力として一連の箱状構造物間に圧縮力を作用させるため、内部に常に圧縮力が作用する一連の連結構造物を構築することができる。つまり一連の箱状構造物を桁として利用することが可能である。
桁橋は1970年代に既に240mスパンの実績のある構造形式の橋であり、同規模長の吊橋や吊床版橋と構造が異なるため、揺れ、振動やたわみ等において、圧倒的に優位である。
<凸状連結構造物>
図2を参照して説明する。凸状連結構造物とは以下の(1)から(3)の構造物を言う。(1)上面の幅2hより下面の幅2iが短い箱状構造物を一つ以上採用している一連の箱状構造物である。(2)ケーブル1bで懸下された一連の箱が、引張材の引張力によって隣り合う箱相互に圧縮力が作用して、隣り合う面が接着する。その後、上の方向に凸状になり、かつ箱間に圧縮力が作用した状態で連結された構造物のことをいう。
尚ここで図2の(E)図で表すように、一連の箱状構造物が平視的にケーブル1bの間に位置している。このケーブル配置であると、一連の箱状構造物が盛り上がって凸状に変形するときに、ケーブルは追随して凸状にならずに、両端部の箱状構造物の間で、直線状になることができる構造的メリットがある。
もし、ケーブルが一連の箱状構造物に追随して凸状に形状を変える構造の場合には、以下の(1)、(2)のデメリットが発生する。
(1)ケーブルが上から、引張材が下から凸状連結構造物を押し合って、力の損失が発生する。
(2)ケーブルが凸状の形状に遠回りする線形となるため、ケーブルの全体の長さが一定である場合には、懸下された一連の構造物は上方に吊上げられることになり、より大きな水平力がケーブルに作用することになる。
本発明では多くの箱状構造物を使って、擬似アーチや円弧形、放物線の形状、門型の形状等をなすことができる。また、箱状構造物の数が少ない一連の箱状構造物では角張った凸状になる。しかし、箱状構造物の上面と下面に曲面を採用することで、外観的に全体としてなめらかな曲線の凸状を造りだすことも可能である。
尚、図2の(D)図で表すように、凸状連結構造物が構成されて橋台上に設置されたとき、凸状の形状が略アーチ形状で、自重や外力によって箱状構造物間に圧縮力が作用する形状の場合には、両端部の箱状構造物を水平方向の外力20で拘束することによって、アーチ構造となる。つまり、引張材から引張力を抜いてもアーチ効果で凸状の形状が保たれる。あるいは、引張材そのものを除去しても形状は保たれる。
<隣り合う箱状構造物との間の下に開いた空間の説明>
図1の(A)図を参照にして説明する。
ケーブル1bに懸下して並べる2個以上の箱状構造物2からなる一連の箱状構造物1aの個々の箱状構造物が略直方形である場合には、一般的にケーブル1bのたわみに沿って並ぶ。そのとき隣り合う箱状構造物相互は上縁付近のみで接して、下縁付近は隙間をおいて対面する状態で、隣り合う箱状構造物との間に下に向かって開いた空間2fができる。またそのとき、隣り合う箱状構造物の向い合う面が下に向かって開いた平面角度2mができる。
<角度の変化>
図9の(A)図は一連の箱状構造物の箱状構造物間の下面にある隙間2fと、そこに生じる隣り合う箱状構造物の向い合う面とで下に向かって開いた角度2mについて説明する図である。符号2m1、2m2、2m3~は下に向かって開いた角度2mの個々の箇所における下に向かって開いた角度を表している。
引張材4aに引張力を導入すると両端部の引張材定着装置4bが引き寄せられ、一連の箱状構造物の隣り合う箱状構造物が接着する。このことで次のようなことが言える。つまり一連の箱状構造物は、一方の端部の箱状構造物2jに対して他方の端部の箱状構造物2jは、下に向かって開いた角度2m毎の角度の変化が累計されて、最終的に下に向かって開いた角度2mの合計角度2pまで方向を変えることになる。
<直線状と凸状の形状>
図9のA図で表すように、一般的に箱状構造物が直方体形である場合には、両端部の箱状構造物の位置のケーブルの延長線のなす角度2nと、隣り合う箱状構造物が下に向かって開いた角度2mの合計角度2pは同じ角度となる。B図は引張材の引張力によって、一部の下に向かって開いた角度2mが解消された状態を表す説明図である。直方体形の箱状構造物の場合は、箱の側面が箱の軸に対して直角であるため、当然であるが引張力を加えて箱状構造物の面が密着すると、下に向かって開いた角度2mが解消されて、C図で表すような直線形状の連結構造物となる。つまり、この連結構造物は圧縮力の入った桁である。
ここで、桁構造は自重や荷重を部材の内部で曲げモーメントとせん断力の形で伝える。一方アーチ構造は自重や荷重を部材の内部で圧縮力の形で伝えている。部材内部に常に圧縮力が作用する構造は、圧縮に強い鋼やコンクリート等においては、安全で効率の良い部材の利用方法と言うことが出来る。
本願発明ではいくつかの箱状構造物の形状を変えることで、一連の箱状構造物は直線状ではない、上に凸の凸状連結構造物にすることができる。つまり隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角2mの合計角度2pを、ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物を懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度2nより大きくする方法である。この上に凸の形状は、上からの荷重に強いアーチ形状に近づくため力学的に有利な形状である。また連結構造物の下の空間を広く確保できる有利さがある。
現存するアーチ橋梁の形状を見ると、アーチは必ずしも円弧形状ではないが、円弧形状と類推してもアーチ長さが円周の1/4以上であれば、アーチ構造として成立することが言える。つまり、アーチライズの確保と部材の内部に常に圧縮力を作用させるために、アーチの円弧の長さが円周の1/4以上が必要な長さと考えることができる。
図10でアーチを単純円で説明する。アーチが円周の1/4のとき一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物のなす角度は(A)図で表すように、90度となる。つまり、前記隣り合う箱状構造物のなす平面角2mの合計角度2pが2nプラス90度以上であれば、円の中心角が90度以上のアーチ構造の凸状連結構造物が構築できる。この形状はアーチ下の
空間利用や部材の応力的に有利な形状であると言える。
凸状連結構造物の曲線の形状は円弧状に限らず、楕円形、放物線や双曲線等の曲線や折れ線を形成することが可能である。
図2の(D)図で表すように、一連の箱状構造物に圧縮力だけが作用するように、箱状構造物の形状等に考慮した一連の箱状構造物を採用して、両端部の箱状構造物2jを水平方向の外力20で拘束することで、引張材配置装置の引張材から引張力を抜いても、凸状連結構造物は形状を保ち、アーチ構造物としての機能を保つことができる構造物を構築することができる。
この形状は、曲げやせん断力が作用しないため鉄筋等による補強も必要とせず有利な形状である。水平方向の力20には強固な地盤や橋台、岩盤、タイドケーブルなどが利用できる。
前記で詳細を説明したように図1で表される本願発明の一連の箱状構造物は、張架されたケーブル1bへの懸下装置5を有する2個以上の箱状構造物2からなる一連の箱状構造物1aである。また、隣り合う箱状構造物の向い合う面2aは係合する形状であり、隣り合う箱状構造物は相互の箱状構造物に対する上下方向へのずれ止め装置3と各箱状構造物2は一連の箱状構造物間に圧縮力を導入するための引張材配置装置4を有している(A図を参照)。
この一連の箱状構造物をケーブルに懸下したとき、1カ所以上の隣り合う箱状構造物の向い合う面は、上縁付近が接して下縁付近は隙間2fをおいて対面する状態で、下に向かって開いた平面角2mをなしている。
この一連の箱状構造物1aの引張材配置装置4に引張材4aを配置して、該引張材を引張して一連の箱状構造物間に圧縮力を導入したとき、前記隙間2fを解消したのち、一連の箱状構造物は引張材で連結された連結構造物1cとなり(C図を参照)、両端部の箱状構造物2jの懸下装置5で一連の箱状構造物1aをケーブルに懸下することができることを特徴とする一連の箱状構造物である(図3を参照)。
また図2は本願第二の発明の一連の箱状構造物を表している。前記特徴に加えて、下面の幅2iが上面の幅2hより短い形状の箱状構造物を含んでいて、隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角2mの合計角度が、ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物を懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度2nより大きいことを特徴とする請求項1記載の一連の箱状構造物である。
図2のE図はケーブルに懸下された一連の箱状構造物を平視的(平面的)に部分的に見た説明図である。本願第三の発明は前記の特徴に加えて、張架されたケーブル1bが平行で複数本あって、懸下される一連の箱状構造物1aが平視的にケーブル1bの間に位置するように懸下装置5が箱状構造物2の外側に配置されていることを特徴とする一連の箱状構造物である。
<桁を架設方法>
次に前記で説明した一連の箱状構造物を使って桁を構築して架設する方法を図3と下記の(1)~(5)の手順にそって説明する。図3は桁の架設方法の説明図ある。尚、図3は橋梁の桁架設を表しているが、建築物の桁や梁も同様に架設することができる。
(1)まず(A)図で表すように、目的とする桁架設位置付近の上空に、所定の吊能力を有するケーブル1bを張架する。ケーブル張架の方法は吊橋や吊床版橋などで採用されている公知の方法で良い。
(2)次に、ケーブル1bに、前記で説明した本発明の一連の箱状構造物1aを一列に懸下する。懸下の方法はケーブルの端部においてクレーン等を使って箱状構造物を一つずつケーブルに懸下して、一度にケーブル中央部分に引き出すまたは押出すことであっても良い。一つひとつの箱状構造物をケーブルの中央部分に引き出すことであってもよい。
このとき、箱状構造物2の形状は、正面からみて直方体であれば、図9で説明するように、隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角2mの合計角度が、ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物2jを懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度と同じ角度となる。ただし、部材の伸びや角度を測定する位置による誤差を無視した理論上である。
(3)次に、一連の箱状構造物1aに前記で説明したような上下ずれ止め装置3(ヒンジ等)を機能するように取付け、隣り合う箱状構造物との上下のずれを防ぐ措置を施す。上下ずれ止め装置は前記(2)の段階で装置を機能させても良い。
また必要に応じて、一連の箱状構造物に前記で説明したような開き止め装置を機能するように取付ける。
そして各箱状構造物の引張材配置装置4に引張材4aを配置する。引張材の配置は、前記(2)の工程と同時にしてもよい。あるいは前記上下ずれ止め装置を機能させる手順の前後であってもよい。ここで、引張材配置装置4が図5のB図に表すような箱状構造物外側に設けた横方向の溝4dの形状である場合には、引張材を横から溝の中に押し込む方法で容易に配置することが出来る。このとき、一連の箱状構造物の隣り合う箱状構造物の向い合う面は係合する形状であるため、隣り合う箱状構造物の上下ずれ止め装置や引張材配置装置は相互に適正な位置で機能することができる。
(4)その後、引張材の端部を引張材配置装置4の引張材定着装置4b(一般に引張材を定着する装置は引張材を引張することも可能である)に取付けて、引張材の一方の端または両方の端から徐々に引張材4aを引張する。引張材の引張と定着の装置と方法はプレストレストコンクリートのPC鋼材を引張(緊張)するような公知の方法であってよい。引張材の引張は遠隔操作であっても良い。
引張材を引張することによって引張材の両端部に在った引張材定着装置4bの間隔が狭まり、引張した引張力の反力が引張材定着装置から箱状構造物間に圧縮力として伝わる。該圧縮力によって箱状構造物間にあった下に開いた隙間2fが狭まり、隣り合う箱状構造物の面が近づく。やがてケーブルに懸下されて横に並んでいた箱状構造物が、隣り合う箱状構造物の向かい合う面が上下方向の角度を変えて接着する。 並べられた箱状構造物の中央部が両端部に支えられて上昇して、一連の箱状構造物1aは圧縮力の入った直線状の桁(桁状連結構造物)となる。このとき一連の箱状構造物は両端部の懸下装置のみで懸下された状態といえる。
この過程を図13で説明する。図13は隣り合う箱状構造物の向い合う面が下に向かって開いて平面角が1カ所の一連の箱状構造物であって、鋼と高強度コンクリートの混合構造物である。(A)図は引張材を配置する前の状態を表し、(B)図は引張材を引張した後の一連の箱状構造物を表している。
(5)工程(4)で説明した桁が形成された状態で、図3のB図で表すように2台のクレーンを使って、桁の両端部近くを吊上げてケーブルから外し、あらかじめ構築された基礎、橋台又は橋脚等13の上に桁を設置して、桁の架設が終了する。
 ここで橋梁架設において、長い桁を架設する場合は桁を架け渡すことが最も困難な作業である。しかし既にほぼ定位置にある桁の両端部を2台のクレーンで吊って移動する(5)の工程は、クレーンの作業半径が小さいため特別大きなクレーンを必要とせず、容易な作業であると言える。(2)から(5)の作業を繰り返すことで、一つのケーブルセットとで、複数の桁を架設することが出来る。
 あるいは、桁架設は最初の桁の架設が最大の費用と時間を要する作業である。従って本願発明の方法で完成した桁の上で、2本目以降の桁を組み立てる方法を採用しても良い。
その後、従来からポストテンションPC桁で行われているように、引張材の周辺をグラウト等の固結材で固めることで、引張力の保持と防錆性能を向上させて、桁状連結構造物の耐久性を向上させることが可能である。
<凸状連結構造物の架設方法>
次に前記で説明した一連の箱状構造物を使ってアーチリブを含む凸状連結構造物を構築して架設する方法を下記の(1)~(5)の手順にそって説明する。
前記桁を架設する方法に加えて図2で表すように、張架されたケーブル1bが平行で複数本であって、懸下される一連の箱状構造物1aが平視的にケーブルの間に位置するように懸下装置5が箱状構造物2の外側に配置されている箱状構造物を用いる。また、箱状構造物の形状が、正面からみて下面の幅2iが上面の幅2hより短い形状の箱状構造物を含んでいて、隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角2mの合計角度2pが、ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物を懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度2nより大きい角度となる一連の箱状構造物を採用する。
このように構成されたケーブルと一連の箱状構造物を採用することで、
(1)前記桁の架設方法と同様にケーブルを張架する。
(2)前記桁の架設方法と同様に一連の箱状構造物をケーブルに懸下する。ただし、ここで隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角の合計角度が、ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物を懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度より大きい角度となる。
(3)前記桁の架設方法と同様に一連の箱状構造物に引張材を配置する。
(4)前記桁の架設方法と同様に一連の箱状構造物に引張材を引張すると、箱状構造物の形状に起因して、(C)図で表されるような上に凸の凸状連結構造物が構築される。このとき、凸状連結構造物の中央部分はケーブルよりも上方に突出した凸状となることも想定される。
ケーブルより大きく上方に突出する凸状連結構造物を構築する場合には、一連の箱状構造物の端部の箱状構造物の重量を重くし、中央部の箱状構造物の重量を軽く構成することで、全体の重心を低くして、凸状連結構造物が転倒することを防ぐことができる。他の方法として、重心を下げるためのバランスウエイトを用いたり、クレーンの吊り位置を選定することで安定を保つことも可能である。
(5)次に、前記桁の架設方法と同様に2台のクレーン等を使って凸状連結構造物を橋台等の上に設置することで、橋梁のアーチリブや建造物の覆いの凸状構造物を架設することが可能である。
<引張材から引張力を抜く場合がある>
図2の(D)図で表すように、構築された凸状連結構造物の形状が略円弧状の場合には、円弧の長さが円周の1/4以上つまり両端部の箱状構造物のなす角度が90度以上で180度以下の場合には、箱状構造物の自重や上方からの荷重によって箱状構造物間に常に圧縮力が作用するアーチ状構造物を容易に構成することができる。
このように一連の箱状構造物の箱間に、常に圧縮力が作用する形状の凸状が形成された場合には、前記凸状連結構造物を構築する方法の(1)~(5)の手順の後に、水平方向の外力20で、両端部の箱状構造物の水平方向の動きを拘束する方法で、引張材から引張力を消去しても圧縮力が作用し続ける安定的な凸状連結構造物(いわゆるアーチ構造で崩れない)を維持することが出来る。
<連結構造物を複数列並べる>
ケーブルに懸下されて構築された桁状連結構造物や凸状連結構造物を橋台等の上に設置するとき、ケーブル位置より横にずらして橋台等の上に設置することで、同じケーブルを使って複数の桁状連結構造物や凸状連結構造物を構築することが可能であり、経済的である。
複数、並列の本願連結構造物の上に、橋梁上部工や建築物の屋根を構築することで、大きなスパンでも安定した強固な構造物を構築することができる。
<箱状構造物の内部に固結材を注入する>
図11は本発明の一連の箱状構造物の実施例の一つを表す箱状構造物の透視の斜視図である。この図では上下ずれ止め装置や開き止め装置等は表示を省略している。
図11の箱状構造物は下部がコンクリート製で上部が樹脂製の箱状構造物で構成された混合構造の箱状構造物を表した概念図である。樹脂製部分の箱状構造物は内部に空間17があり、箱状構造物の上方に固結材を注入する注入孔17aを備えた箱状構造物である。一連の箱状構造物として図11で表すような箱状構造物を採用することで、桁や凸状連結構造物を構築するまでは箱の内部に空間があり、軽くて扱い易い箱状構造物である。箱状構造物や桁や凸状連結構造物の前面、背面と下面を固結材が漏れないように遮蔽材19で覆って、桁や凸状連結構造物の内部空間に注入孔17aから固結材を注入、充填することで、圧縮力に強い凸状連結構造物を構築することが可能である。遮蔽材は鋼、樹脂、布、紙などの素材の板、シート、網などの材料が適当である。支保工が不要で施工が速く、軽い桁や凸状連結構造物を構築後、内部空間に固結材を注入して強固で耐久性のある桁や凸状連結構造物にすることが出来るため、優位性のある架設方法と言うことができる。
尚、固結材としてはコンクリート、モルタル、樹脂、発泡モルタル、発泡ウレタンや発泡スチロールなどの公知の材料を使用することができる。また、固結材の注入前に桁や凸状連結構造物の内部に鉄筋や鉄骨の補強材を配置しておくと更に強固な躯体となる。
<列方向に仕切り材によって仕切られた箱状構造物の一部の列に固結材を注入する>
図12は、図11で表された箱状構造物の内部を一連の箱状構造物の軸方向と平行な方向に仕切り材18を用いて複数に分割した箱状構造物を表した透視の斜視図である。
引張材の引張力で構築された一連の箱状構造物の桁や凸状連結構造物は、箱状構造物の内部に空間がある場合は外部からの荷重による圧縮力に対して弱い。その対策として、箱状構造物の内部空間に固結材を充填する方法を前記で説明したが、固結材に安価な生コンクリートやセメントグラウトを採用した場合には、その重量によって一度に固結材を注入すると、桁や凸状連結構造物に大きな荷重が作用して、破損するおそれも生じる。そのようなことを防ぐために、固結材を一連の箱状構造物の軸方向と平行な方向に仕切り材で区分けして、区分けした部分に段階的に固結材を注入して、段階的に層状に桁や凸状連結構造物を構築して、強度を増していく構築方法が可能である。先行して注入した固結材が硬化することで桁や凸状連結構造物を段階的に強化する工法である。
仕切り材の材料は前記遮蔽材と同様の材料で良い。
尚、一連の箱状構造物の各箱状構造物を、同形の箱状構造物として工業生産することで、箱状構造物の内部に仕切り材を設けることはわずかな費用で可能である。
本願発明の一連の箱状構造物の形状の変化を概念的に説明する図である。 本願発明の別な一連の箱状構造物の形状の変化を概念的に説明する図である。 本願発明の桁の架設方法の施工手順説明図である。 本願発明の一連の箱状構造物の個々の箱状構造物を説明する実施例の斜視図である。 本願発明の一連の箱状構造物に装備する引張材配置装置の例を説明する図である。 本願発明の一連の箱状構造物に装備する上下方向へのずれ止め装置の例を説明する図である。 一連の箱状構造物の引張材に作用する力の方向について説明する図である。 本願発明の一連の箱状構造物に装備する隙間の開き止め装置の例を説明する図である。 ケーブルに懸下された一連の箱の角度の説明図である。 円弧状のアーチと一連の箱状構造物の両端部のなす角度を説明する図である。 本願発明の一連の箱状構造物に採用する、内部に固結材を注入できる箱状構造物の例を表した斜視図である。 本願発明の一連の箱状構造物に採用する、内部が仕切られた空間に固結材を注入できる箱状構造物の例を表した斜視図である。 本願発明の別の実施例であり、下に向かって開いた平面角が1カ所の一連の箱状構造物の例である。
1:本願発明の一連の箱状構造物
1a:ケーブルに懸下されて並んだ一連の箱状構造物
1b:ケーブル
1c:連結構造物
1d:桁
1e:凸状連結構造物
2:個々の箱状構造物
2a:隣り合う箱状構造物の向い合う面
2b:箱状構造物の上面
2c:箱状構造物の下面
2d:下面の幅が上面の幅より短い形状の箱状構造物
2f:下に開いた隙間
2h:箱状構造物の上面の幅
2i:箱状構造物の下面の幅
2j:端部の箱状構造物
2k:中央部の箱状構造物
2l:箱状構造物の高さ
2m:隣り合う箱状構造物の向い合う面とで下に向かって開いた角度
2n:両端部の箱状構造物を懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度
2p:2mの合計角度
2q:右端部の箱状構造物位置のケーブルの延長線
2r:左端部の箱状構造物位置のケーブルの延長線
3:上下方向へのずれ止め装置
3a:プレート
3b:ずれ止めの凹凸
3c:ヒンジ構造
3d:ボルト
3e:ボルト用穴(ずれ止め装置や開き止め装置用)
3f:ヒンジ構造の心棒を通す孔
3g:引張材配置装置の端部を細工した上下方向へのずれ止め装置
4:引張材配置装置
4a:引張材
4b:引張材定着装置
4c:引張材を通す孔
4d:箱状構造物外側に設けた横方向の溝 
4e:箱状構造物外側に突き出した横方向に並ぶ棚状
4f:受圧部分
5:懸下装置
6:開き止め装置
6a:箱状構造物上面に鋼材をボルト止めした開き止め装置
6b:長穴を開けた鉄板を双方の箱状構造物の留め金具に通した開き止め装置
6c:鋼棒の両端部に鉄板を付けてスリーブに通した開き止め装置
6d:広がってしまった隙間
6e:引張力の方向
6f:圧縮力の作用する部位
7:ジャッキを備えた箱状構造物
7a:ジャッキ
8b:中心角が90度
8c:アーチスパン
8d:アーチライズ
8e:円周の1/4
8f:半径
10:コンクリート
10a:鋼材
11:PC桁 
13:基礎、橋台または橋脚等
16:樹脂とコンクリートの混合構造の箱状構造物
17:箱状構造物の内部空間
17a:箱状構造物の内部に固結材を注入する注入孔
18:仕切り材
18a:第一列の仕切られた内部空間
18b:第二列の仕切られた内部空間
18c:第三列の仕切られた内部空間
19:遮蔽材
20:水平方向の外力
21:アーチ構造
22:説明のための円形

Claims (5)

  1. 張架されたケーブルへの懸下装置を有する2個以上の箱状構造物からなる一連の箱状構造物であって、
    隣り合う箱状構造物の向い合う面は係合する形状であり、
    隣り合う箱状構造物は相互の箱状構造物に対する上下方向へのずれ止め装置を有し、
    各箱状構造物は一連の箱状構造物間に圧縮力を導入するための引張材配置装置を有し、
    ケーブルに懸下したとき、1カ所以上の隣り合う箱状構造物の向い合う面が、上縁付近が
    接して下縁付近は隙間をおいて対面する状態で、下に向かって開いた平面角をなし、
    該一連の箱状構造物の引張材配置装置に引張材を配置して、
    該引張材を引張して一連の箱状構造物間に圧縮力を導入したとき、
    前記隙間を解消したのち、一連の箱状構造物は引張材で連結された連結構造物となり、
    両端部の箱状構造物の懸下装置で一連の箱状構造物をケーブルに懸下することができる
    ことを特徴とする一連の箱状構造物。
  2. 張架されたケーブルの方向の下面の幅が上面の幅より短い箱状構造物を含んで、
    ケーブルに懸下したとき、
    隣り合う箱状構造物間の前記下に向かって開いた平面角の合計角度が、
    ケーブルに懸下された一連の箱状構造物の両端部の箱状構造物を懸下する部分のケーブルの延長線がなす角度より大きく、
    引張材を引張して一連の箱状構造物間に圧縮力を導入したとき、
    上に凸の凸状連結構造物になる
    ことを特徴とする請求項1記載の一連の箱状構造物。
  3. 張架されたケーブルが平行で複数本あって、
    懸下される一連の箱状構造物が平視的にケーブルの間に位置するように
    懸下装置が箱状構造物の外側に配置されている
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の一連の箱状構造物。
  4. 請求項1、2又は3記載の一連の箱状構造物を使用して、
    ケーブルを張架する工程と
    一連の箱状構造物をケーブルに懸下する工程と
    一連の箱状構造物に引張材を配置する工程と
    該引張材を引張して桁を構築する工程と
    該桁をケーブルから外して橋台等の上に設置する工程を
    有することを特徴とする桁の架設方法。
  5. 請求項3記載の一連の箱状構造物を使用して、
    ケーブルを張架する工程と
    一連の箱状構造物をケーブルに懸下する工程と
    一連の箱状構造物に引張材を配置する工程と
    該引張材を引張して凸状連結構造物を構築する工程と
    該凸状連結構造物をケーブルから外して橋台等の上に設置する工程を
    有することを特徴とする凸状連結構造物の架設方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111501423A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 中铁二院工程集团有限责任公司 400km/h及以上高铁强膨胀岩深路堑整体支挡结构及施工方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112323634B (zh) * 2020-10-28 2022-03-25 安徽省交通建设股份有限公司 上跨航道钢拱桥安装体系及施工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2979297B2 (ja) * 1996-11-15 1999-11-15 オリエンタル建設株式会社 外ケーブルを併用した吊床版橋及びその構築方法
JPH11323841A (ja) * 1998-05-08 1999-11-26 Sumitomo Constr Co Ltd 上路式吊構造橋の架設方法
JP2000054320A (ja) * 1998-08-01 2000-02-22 Sumitomo Constr Co Ltd コンクリート部材の懸垂支持構造及び吊床版の架設方法
JP2016509882A (ja) * 2013-02-28 2016-04-04 ザ ブリガム アンド ウィメンズ ホスピタル インコーポレイテッドThe Brigham and Women’s Hospital, Inc. 多関節シースの機械構造
JP2017099429A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 正毅 千葉 誘電エラストマー動作装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2979297B2 (ja) * 1996-11-15 1999-11-15 オリエンタル建設株式会社 外ケーブルを併用した吊床版橋及びその構築方法
JPH11323841A (ja) * 1998-05-08 1999-11-26 Sumitomo Constr Co Ltd 上路式吊構造橋の架設方法
JP2000054320A (ja) * 1998-08-01 2000-02-22 Sumitomo Constr Co Ltd コンクリート部材の懸垂支持構造及び吊床版の架設方法
JP2016509882A (ja) * 2013-02-28 2016-04-04 ザ ブリガム アンド ウィメンズ ホスピタル インコーポレイテッドThe Brigham and Women’s Hospital, Inc. 多関節シースの機械構造
JP2017099429A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 正毅 千葉 誘電エラストマー動作装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111501423A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 中铁二院工程集团有限责任公司 400km/h及以上高铁强膨胀岩深路堑整体支挡结构及施工方法

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