JP2005139613A - ジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造力学的に有利でしかも施工性に優れたジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁を提供すること。
【解決手段】 連続桁１と橋脚２を剛結した多径間連続桁橋梁３において、該橋脚２は多数の鋼部材４を連結した骨組構造５を複数の鋼管杭６によって水底地盤７に固定した橋脚基礎８と、この橋脚基礎８の上端から橋軸方向に間隔を隔てて複数本の脚体９を立上げて構成されたジャケット橋脚２ａであって、該脚体９の上部を連続桁１の橋桁支持部１０に剛結合したことを特徴とするジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁。また、前記脚体９は、骨組構造５を固定する鋼管杭６を橋脚基礎８の上端から上方に延在させ橋桁支持部に固定する。また、前記脚体９の上部を橋桁支持部に固定する手段は、橋桁支持部１０に設けられた底面を開口した固定用空間部１３に脚体９の上部を差込み、コンクリート１２を充填して固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジャケット橋脚で支持した比較的大型の連続桁橋梁に関し、特に橋脚固定部構造に特徴のある連続桁橋梁に関する。

連続桁橋梁は構造上、単純桁に較べて伸縮継手部が少なくなるため、道路走行時の振動・騒音を低減でき、また、桁高を低くできるため経済的に有利になる特徴があり、構造力学上、単純桁が静定構造であるのに対して連続桁は不静定構造となり、中間支点部に負の曲げモーメントが生じる。

また、橋梁の上部工である橋桁を支持する橋脚は、一般的にはケーソン基礎や鋼管杭基礎または鋼管矢板基礎（多柱基礎）の頂部に、鉄筋コンクリート製のフーチングを設け、楕円または円形断面の橋脚を立ち上げ橋桁を支持するものが多いが、大型橋梁ではジャケット形式の橋脚を用いたものが増えてきている。

ジャケット橋脚は、鋼管や形鋼の鋼部材を連結した骨組構造体を工場や陸上のヤードで製作し、現地に輸送・設置した後、鋼管杭を打設して固定・支持するものであるため、構造体の品質管理を良好に行えると共に、現地工事の期間を短縮できる利点があり、構造的にも水平耐力、耐震性に優れている。

ジャケット橋脚の具体例としては、図１１に示すような水中基礎構造に適用したジャケット橋脚２０が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１１に示すジャケット橋脚２０は、筒状（鋼管）の複数のガイド部材２１を連結したジャケット構造体２２を水底地盤に設置し、前記ガイド部材２１内を通して杭２４を打ち込み、杭２４とガイド部材２１を結合して構成したジャケット形式の水中基礎２３の上部に設けた鋼板製のフーチング２５の上方に橋脚２６を立ち上げ、連続桁１を載置支持したものである。

また、連続桁１を支持するジャケット橋脚２０を含めた橋脚の支持構造は、通常はヒンジ支承、可動支承、または積層ゴムを使用した制振・免振支承とされているが、最近は剛結支持形式も出現してきている。

また、前記従来の支承構造の場合、図１０に示すように、連続桁１の中間支持部（橋桁支持部１０）には、大きな負曲げモーメント−Ｍ_２が生じるため、特に連続桁側の橋桁支持部の部材は板厚を厚くする等、高剛性の材料を配置する部材設計の必要が生る。このため、連続桁１の中間支持部は、一般に厚い板厚の高剛性材料で構成された大断面となることが多く、場合によっては、橋桁２７の高さを高く変化させて対応している。したがって、この部分をコンパクトで経済的な構造にするためには、中間支持部に生じる大きな負曲げモーメント−Ｍ_２を低減させることが望まれる。
特開２００２−３６４００４号公報

前記従来技術のジャケット形式の水中基礎２３を用いた橋脚２０は、複数のガイド部材２１を連結したジャケット構造体２２の上部に鋼板製のフーチング２５を設け、その上方に橋脚を立ち上げた構造であるため複雑な構成となっており、使用部材が多く、施工が煩雑である。

また、橋桁１を固定する橋脚部付近の連続桁１には、図１０に符号−Ｍ_２で示す大きな負の曲げモーメントが生じるという問題がある。
本発明は、構造力学的に有利でしかも施工性に優れたジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁を提供することを目的としたものである。

本発明は、前記目的を達成する手段として、以下の構成を要旨とする。
第１発明のジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁では、連続桁（１）と橋脚（２）を剛結した多径間連続桁橋梁（３）において、該橋脚（２）は多数の鋼部材（４）を連結した骨組構造（５）を複数の鋼管杭（６）によって水底地盤（７）に固定した橋脚基礎（８）と、この橋脚基礎（８）の上端から橋軸方向に間隔を隔てて複数本の脚体（９）を立上げて構成されたジャケット橋脚（２ａ）であって、該脚体（９）の上部を連続桁（１）の橋桁支持部（１０）に剛結合したことを特徴とする。

また、第２発明のように、前記脚体（９）は、骨組構造（５）を固定する鋼管杭（６）を橋脚基礎（８）の上端から上方に延在させ橋桁支持部に固定するのが望ましい。

また、第３発明のように、前記脚体（９）の上部を橋桁支持部に固定する手段は、橋桁支持部（１０）に設けられた底面を開口した固定用空間部（１３）に脚体（９）の上部を差込み、コンクリート（１２）を充填して固定した方が良い。

本発明によれば、構造力学的に有利な連続桁形式の橋梁構造の橋桁を支持する橋脚に品質管理に優れ、現地工期を短縮でき、且つ水平耐力、耐震性に優れているジャケット橋脚を採用し、しかも連続桁の橋脚支持部において、ジャケット形式の橋脚基礎の上端から橋軸方向に間隔を隔てて立ち上げた複数本の脚体で剛結合して支持することにより、橋脚部に発生する負の曲げモーメントの大きさを低減することができ、連続桁の橋脚支持部の断面をコンパクトにできる。この結果、橋梁上部工の重量を軽減することができる。
また、脚体と連続桁の橋脚支持部はコンクリートを充填した剛結合としているため、従来のような沓支持における負曲げモーメントに対する浮き上がり防止対策が不要で、また、沓を使用しないので、沓の維持管理が不要であり経済的な構造である。
また、本発明のジャケット橋脚と連続桁の橋脚支持部の固定手段は、ジャケット形式の橋脚基礎の上端から立ち上げた脚体の上部を、連続桁の橋脚支持部に設けた施工誤差を吸収可能な大きさとした固定用空間に差込み、コンクリートを充填して固定するようにしているため、設置したジャケット橋脚の脚体に連続桁を容易に固定することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態のジャケット橋脚で支持した３径間連続桁橋梁の全体側面図、図２はジャケット橋脚と連続桁支持部の一部を示す側面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視の平面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図（橋軸直角方向断面図）、図５は図４の脚体と連続桁結合部の一部を拡大して示す断面図、図６は連続桁支持部の内部構造と橋脚上部の脚体との固定構造を示す一部切り欠き斜視図、図７は図６の脚体固定用空間の部分拡大図、図８は図４のＣ−Ｃ矢視平面図である。

本発明は、図１に示すように、上面に床版２８を備える鈑桁や箱桁等の主桁からなる２径間以上の多径間（図示の形態では３径間）連続桁１を、ジャケット形式の橋脚基礎８上から橋軸方向に間隔をおいて立ち上げた複数本の脚体９で連続桁１の橋桁支持部１０を支持した構造の連続桁橋梁である。

多径間にわたる連続桁１を支持するジャケット橋脚２ａは、図２および図４あるいは図６に示すように、水平材４ａ、斜材４ｂおよび鋼管製のレグ４ｃ等多数の鋼部材４を連結した骨組構造（ジャケット）５のレグ４ｃ内を貫通して水底地盤７に打設した鋼管杭６によって支持した橋脚基礎８と、この橋脚基礎８の上端から橋軸方向に間隔を隔てて複数本の脚体９を立上げて構成されている。

なお、前記各鋼管杭６とレグ４ｃは一体化されて、前記骨組み構造５を鋼管杭６によって水底地盤７に固定した橋脚基礎８が構成されている。

前記脚体９は、橋脚基礎８の上端から橋軸方向に間隔をおいて複数箇所立ち上げたもので、骨組構造（ジャケット）５を構成する鋼管レグ４ｃを上方に延長したり（図示の場合）、別途、鋼管柱や角柱の下部を骨組構造（ジャケット）５の上端部に固定して立ち上げてもよい。また、骨組構造（ジャケット）５を支持する鋼管杭６をそのまま上方に延在させて、鋼管杭６の上部を脚体９にすると、構造が簡素化できると共に橋梁３の上部工荷重を直接鋼管杭６に伝達できる。

なお、鋼管杭６または鋼管柱を脚体９としたものは、図示の形態のようにコンクリート１２を中詰して剛性を増した方がよい。さらに説明すると、図５に示す図示の形態では、脚体９内部に配置された底型枠に支持させるようにコンクリート１２ａを中詰し、上部に鋼製蓋材を固着して閉塞している。

前記橋軸方向に間隔を隔てて立ち上げる複数本の脚体９の間隔は、発生する負の曲げモーメントを小さくするうえからはできるだけ広くした方がよいが、広くしすぎるとジャケット橋脚２ａを大型にする必要が生じる。

また、脚体９の橋軸方向の間隔はあまり狭くすると、発生する負の曲げモーメントを小さくする本発明の作用効果が得られなくなってしまう。

例えば、橋軸方向の脚体９の間隔は、連続桁１の支間長や橋脚２の設置水深や地盤等の条件にもよるが、支間長の約1割程度を目安にする。例えば、５０ｍ〜２００ｍの支間長の連続桁１において、脚体９の間隔は５ｍから２０ｍ程度、望ましくは約１０ｍ程度にするのがよい。

脚体９と連続桁１の橋桁支持部１０との固定は、図５〜図８に示すように、連続桁１の橋桁支持部１０の内部を空間部１３として、橋軸方向の主桁端部および横桁連結用主桁１ａとこれに直交方向の２つの横桁１ｂを格子状とし交点に脚体固定用空間部１３を設けた橋桁支持部ブロック１４を製作しておき、この橋桁支持部ブロック１４を先行して設置したジャケット橋脚２ａの脚体９上に吊下げて、橋桁支持部ブロック１４を吊り降ろして、脚体固定用空間部１３内に脚体９の上部を差し込む。次に脚体９回りの開口部１５の隙間に底型枠１５ａを取付け、脚体９の上部の回りにおける脚体固定用空間部１３にコンクリート１２を充填して固定する。

前記のようにするため、図５，図７，図８に示すように、橋桁支持部１０の下面側には、橋軸方向および橋軸直角方向の施工誤差を吸収可能な脚体差し込み用の矩形状の開口部１５が設けられ、また、脚体９の頂部は、上下方向の施工誤差を吸収可能なように脚体固定用空間部１３の高さに対してクリアランスを有するようにされている。

なお、橋軸方向に間隔をおいて設けられた各脚体９は、連続桁１の橋軸直角方向の巾に応じて、所定間隔毎に平行に多数の脚体９が設けられている。

また、連続桁１の橋桁支持部１０は、橋軸直角方向に間隔を置いて平行な橋軸方向の多数の主桁端部１ａを固定したこれと直交方向の鋼製箱状横桁１ｂの内部に、主桁端部１ａのウエブの延長線上に主桁端部１ａのウエブに接続するように縦鋼板１８を箱状横桁１ｂの側板１９に固定し、橋軸直角方向に間隔を置く２つ縦鋼板１８と箱状横桁１ｂの各側板１９ａおよび上下の面板１９ｂとにより、連続桁１の橋桁支持部１０の内部を鋼殻構造とし、この鋼殻構造内部を脚体固定用空間部１３としている。

前記のように脚体固定用空間部（空洞）１３は鋼殻構造とし、その内側の脚体固定用空間１３および開口部１５の大きさを、施工誤差を吸収して脚体９を差し込み可能なように、予想される三次元の施工誤差Δｘ（橋軸方向施工誤差）、Δｙ（橋軸直角方向施工誤差）、Δｈ（上下方向施工誤差）に対して余裕部をもって大きさを決める。

なお、前記固定部の固定用空間部１３の内壁および脚体９の外周には、スタッドジベル等のずれ止め１６を設けた方が一体化を高められるのでよい。また、脚体固定用空間部１３内へのコンクリート１２の充填時には、空洞底面側開口部１５と脚体９の隙間は、底型枠１５ａが設けられて閉塞される。また、脚体９の内部にはコンクリートを中詰めし、脚体９の頂部には鋼板蓋を設けた方がよい。

連続桁１の橋桁支持部１０と脚体９の固定（剛結合）が完了したら、図２に示すように、前記支持部ブロック１４の両側に、径間の中間部分の桁１７を端部主桁１ａに溶接またはボルト接合して連続桁１を構築する。

次に、ジャケット橋脚２ａの上部における橋軸方向に間隔をおいた複数の脚体９（複数箇所）で支持された本発明の連続桁橋梁３における連続桁１が、橋軸方向の１箇所で支持した従来の連続桁１の負曲げモーメントより小さくなる点について、２径間連続桁を例として、図９および図１０を参照して説明する。

図９は本発明の実施形態において、連続桁１を支持する中間橋脚上の脚体９を橋軸方向に距離Ｗ離して配置し、連続桁を剛結合したものに均等荷重（死荷重）作用させた連続桁の曲げモーメント図を示したものである。
中間橋脚の近傍では、負の曲げモーメントが生じ、左右の脚体９，９の間（Ｗ）では、負の最大曲げモーメント−Ｍ_１となり、支間（Ｌ）の中間では、正の最大曲げモーメント＋Ｍとなっている。
図１０は従来例において、中間橋脚で１点支持した連続桁の均等荷重における曲げモーメント図を示したもので、中間橋脚の支点部では、負の最大曲げモーメント−Ｍ_２、支間（Ｌ）では、正の曲げモーメント＋Ｍが生じている。

図９，図１０の曲げモーメント図を比較すると、本発明を適用した連続桁橋梁における橋脚２と連続桁１の支持構造では、支間長Ｌの連続桁１に対して、橋脚２上において、支間境界中心線Ｃを中心とした両側の橋軸方向に間隔Ｗ（Ｗ＝０．１Ｌ、片側０．０５Ｌ）を隔てた２箇所の脚体９で連続桁１を固定支持したものの中間橋脚の橋桁支持部１０に発生する負の曲げモーメント−Ｍ_１は、従来方式の連続桁１の負の曲げモーメント−Ｍ_２より、約２２％程度小さくなる。従って、本発明の連続桁橋梁によれば、橋桁支持部の橋桁構造をコンパクトにでき、経済的なものとすることができる。なお、径間中央の曲げモーメントの大きさは、本発明と従来例に大きな差はない。

以上説明したように、本発明は、構造力学的に有利な連続桁形式の橋梁構造とし、連続桁１を支持する橋脚２に、品質管理に優れ、現地工期を短縮でき、且つ水平耐力、耐震性に優れているジャケット橋脚２ａを採用し、しかも連続桁１の橋桁支持部１０において、ジャケット形式の橋脚基礎８の上端から橋軸方向に間隔を隔てて立ち上げた複数本の脚体９に連続桁１を固定することにより、橋脚部２の連続桁１に発生する負の曲げモーメントの大きさを低減した連続桁橋梁とすることができる。

また、本発明におけるジャケット橋脚２ａと連続桁１の橋桁支持部１０の固定手段は、ジャケット形式の橋脚基礎８の上端から立ち上げた脚体９の上部を、連続桁の橋桁支持部１０に設けた固定用空間部１３に差込み、コンクリート１２を充填して固定したものである。そして、前記固定用空間部１３および開口部１５は、脚体９の施工誤差（水平ずれΔｘ、Δｙ、鉛直ずれΔｈ）を吸収可能なため、設置したジャケット橋脚２ａの脚体９に連続桁１を容易に固定可能としたものである。

本発明の一実施形態に係るジャケット橋脚で支持した３径間連続桁橋梁の全体側面図である。 図１に示す橋脚と連続桁支持部の一部を示す側面図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 図３のＢ−Ｂ矢視断面図（橋軸直角方向断面図）である。 図４の一部（脚体と橋桁支持部の結合状態）を拡大して示す断面図である。 連続桁支持部の内部構造と橋脚上部の脚体との固定構造を示す一部切り欠き斜視図である。 図６の一部（固定用空間部と脚体）を拡大して示す斜視図である。 図４のＣ−Ｃ矢視平面図である。 本発明における２径間連続桁に死荷重が作用した場合の曲げモーメント図である。 従来方式の２径間連続桁の曲げモーメント図である。 従来例のジャケット橋脚構造を用いた橋梁を示す斜視図である。

符号の説明

１ 連続桁
１ａ 端部主桁または横桁連結用主桁
１ｂ 箱状横桁
２ 橋脚
２ａ ジャケット橋脚
３ 連続桁橋梁
４ 鋼部材
４ａ 水平材
４ｂ 斜材
４ｃ レグ
５ 骨組構造（ジャケット）
６ 鋼管杭
７ 水底地盤
８ 橋脚基礎
９ 脚体
１０ 橋桁支持部
１２ コンクリート
１２ａ コンクリート
１３ 脚体固定用空間部
１４ 橋桁支持ブロック
１５ 開口部
１５ａ 底型枠
１６ ずれ止め
１７ 中間部分の桁
１８ 縦鋼板
１９ａ 側板
１９ｂ 上面板または下面板
２０ ジャケット橋脚
２１ ガイド部材
２２ ジャケット構造体
２３ 水中基礎
２４ 杭
２５ フーチング
２６ 橋脚
２７ 連続桁の橋桁
２８ 床版

Claims (3)

1. 連続桁と橋脚を剛結した多径間連続桁橋梁において、該橋脚は多数の鋼部材を連結した骨組構造を複数の鋼管杭によって水底地盤に固定した橋脚基礎と、この橋脚基礎の上端から橋軸方向に間隔を隔てて複数本の脚体を立上げて構成されたジャケット橋脚であって、前記脚体の上部を連続桁の橋桁支持部に剛結合したことを特徴とするジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁。
   
2. 前記脚体は、骨組構造を固定する鋼管杭を橋脚基礎の上端から上方に延在させ橋桁支持部に固定したことを特徴とする請求項１記載のジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁。
   
3. 前記脚体の上部を橋桁支持部に固定する手段は、橋桁支持部に設けられた底面を開口した固定用空間部に脚体の上部を差込み、前記固定用空間部にコンクリートを充填して固定したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のジャケット橋脚で支持した連続桁橋梁。

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