JP2008025221A - Ｐｃ構造脚柱と鋼製箱桁とを結合した高架構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 下部構造物としての脚柱と、上部構造物としての横梁との結合部の構造信頼性が高く、しかも、比較的短い工期で施工することが可能な高架構造物を提供する。
【解決手段】 鉄筋及びＰＣ鋼棒２２の挿通孔を有する筒状プレキャストブロック２１が積み重ねられ、鉄筋及びＰＣ鋼棒が挿通孔にそれぞれ挿通され、各挿通孔にグラウト材が注入されたプレストレスト構造の脚柱２０と、鋼製の箱桁１０とを備え、鋼製箱桁の下面に設けられた鋼製環状体１４ａが脚柱の上端に嵌合され、脚柱の上端からはＰＣ鋼棒が上方に突設されて鋼製箱桁の所定箇所に挿通され、ＰＣ鋼棒の上端が鋼製箱桁に定着具２６で定着されることにより、ＰＣ構造脚柱と鋼製箱桁とが結合されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高架構造物に関し、さらに詳細には、鋼製箱桁とＰＣ構造脚柱とを結合した高架構造物に関する。

都市圏の交通の円滑化を図るための施策として、また都市再生関連事業として、交差点の立体化が進められている。このような都市圏における高架構造物の工事では作業帯が狭く、急速施工が要求されるため、上部工を鋼製の床版箱桁等から構成し、下部工を１柱１脚構造（パイルシャフト構造）として、これらの上部工と下部工を結合する構造が多く提案されている。

例えば、特許文献１では、橋脚の下部工としての脚柱を鉄筋コンクリート構造または鉄骨鉄筋コンクリート構造とし、上部工として鋼製の横梁や桁を使用した複合橋脚が提案されており、これら上部工と下部工とを結合するために、脚柱の天端から主筋を突出させて鋼製の横梁に挿通し、鋼製横梁の上端面に突出した主筋をナットで定着している。

しかしながら、特許文献１のように、脚柱をコンクリート構造、横梁を鋼製というように異なる構造や材料から構成した場合には、その結合部において力が円滑に伝達されるように設計するのが難しく、ただ単に鋼製横梁に挿通した鉄筋をナットで定着する程度では充分な構造信頼性が得られるものではない。

また下部工としての脚柱及び地中基礎の工期を短縮化するために、脚柱と地中基礎を連続・一体施工する方法が特許文献２に記載されている。この方法では、基準ブロックに地中圧入刃口を取付け、基準ブロック上に筒状プレキャストブロックを積み重ねてＰＣ鋼棒で順次連結し、ブロック内の排土と筒状プレキャストブロックの積み重ねとを繰り返しながらブロック積重体を地中に圧入し、支持基盤まで到達させる。そして、さらに脚柱等の地上構造体を形成するために、筒状プレキャストブロックの積重を繰り返し、積重したブロックの鉄筋挿通孔に通し鉄筋を上方から挿通し、鉄筋挿通孔にグラウトを充填して固定するものである。

特許文献２は、脚柱及び地中基礎の工期短縮という点で効果的なものであるが、下部工としての脚柱に上部構造としての橋桁を結合する構造についての記載がなく、したがって、結合部における力の円滑な伝達を可能にするという課題を解決し得るものではない。
特開平５−７９０１７号公報 特開平８−４０２１号公報

以上のような現状を鑑みて本発明の課題は、下部構造物としての脚柱と、上部構造物としての横梁との結合部の構造信頼性が高く、しかも、比較的短い工期で施工することが可能な高架構造物を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明では、鉄筋及びＰＣ鋼棒の挿通孔を有する筒状プレキャストブロックの複数が積み重ねられ、挿通孔にそれぞれ挿通された鉄筋及びＰＣ鋼棒により一体に連結されたプレストレスト構造の脚柱と、鋼製の箱桁とを備え、前記鋼製箱桁の下面に設けられた鋼製環状体が前記脚柱の上端に嵌合され、前記脚柱の上端からはＰＣ鋼棒が上方に突設されて鋼製箱桁の所定箇所に挿通され、当該ＰＣ鋼棒の上端が鋼製箱桁に定着具で定着されることにより、ＰＣ構造脚柱と鋼製箱桁とが結合されたものである高架構造物が提供される。

本発明の高架構造物では、下部構造としてのプレストレスト鉄筋コンクリート構造の脚柱のＰＣ鋼棒を鋼製箱桁に挿通させて定着具で緊結するものであるため、脚柱と鋼製箱桁が確実に結合される。さらに、脚柱上端には鋼製箱桁の環状体を嵌合させたものであるため、鋼製箱桁からの力は環状体から脚柱上端に円滑に伝達され、結合部は構造信頼性が高いものになる。

以下、本発明の高架構造物の実施形態として高架道路を添付図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の高架道路１は、図１に示したような鋼製箱桁１０を脚柱２０に結合することにより構成されるものである。
鋼製箱桁１０は、上フランジ１１と両ウェブ１２と下フランジ１３と環状体１４とから主要部が構成され、これら主要部の全てが鋼材から形成されている。
上フランジ１１は、床版プレート１１ａの裏側に横リブ１１ｂと縦リブ１１ｃとが設けられたものであり、床版プレート１１ａの両側方に地覆１５と高欄１６が固定されている。両ウェブ１２は、床版プレート１１の裏側に垂直下方に延びるように一体に形成され、その下端に水平方向に下フランジ１３が設けられている。環状体１４は、下フランジ１３の下面に突出するフード１４ａと、下フランジ１３の上面に延長する上方部分１４ｂとを有するものである。また環状体１４の上方部分１４ｂの内側には、これよりも小径の鋼管１７が下フランジ１３上に一体に固定されている。

次に、脚柱２０はＰＰＲＣ構造(Precast Prestressed Reinforced Concrete)により形成されるものである。ＰＰＲＣ構造は、プレキャスト鉄筋コンクリートからなる筒状ブロック２１を用いる在来構造であり、筒状ブロック２１がそれぞれ鉄筋挿通孔（図示せず）とＰＣ鋼棒挿通孔（図示せず）を有し、所定数の筒状ブロック２１を積み重ねてＰＣ鋼棒２２を挿通孔に挿通し、ＰＣ鋼棒２２に緊張力を導入して複数の筒状ブロック２１を一体化し、ＰＣ鋼棒挿通孔にグラウト材（図示せず）を注入する上記工程を繰り返すことにより、全ての筒状ブロック２１を積み重ねた後に、鉄筋（図示せず）を挿通孔に挿通してグラウト材（図示せず）を注入して構築されるものである。
在来構造では、ＰＣ鋼棒２２は筒状ブロック２１の上端に定着具により固定されるものであるが、本発明の高架道路１では、図１に示したように、ＰＣ鋼棒２２が筒状ブロック２１の上端よりも上方に突出され、鋼製箱桁１０との結合に用いられるものである。

図２は、鋼製箱桁１０と脚柱２０との結合部の断面図であり、この結合構造では、鋼製箱桁１０のフード１４ａが筒状ブロック２１の上端部２１ａの外周に嵌合され、ＰＣ鋼棒２２の上端部は下フランジ１３に設けられた貫通孔１３ａに挿通される。そして、ＰＣ鋼棒２２の上端部は、さらに上方に延長してシース管（図示せず）に通され、環状体１４の上方部分１４ｂと小径鋼管１７との上に設けられたリング状プレート１８に挿通される。筒状ブロック２１の上端部２１ａと下フランジ１３との隙間、及び筒状ブロック２１の上端部２１ａと鋼製箱桁１０のフード１４ａとの隙間には、それぞれ無収縮モルタルなどの充填材１９ａ，１９ｂが注入される。また環状体１４の上方部分１４ｂと小径鋼管１７との間にはコンクリート２５が充填される。充填材１９ａ，１９ｂやコンクリート２５が充分に硬化したら、ＰＣ鋼棒２２に緊張力が導入されて定着具２６で固定されることにより、鋼製箱桁１０と脚柱２０との結合構造が構成される。

以上のように、鋼製箱桁１０と脚柱２０とが結合され、道路の延長方向に所定数の鋼製箱桁ユニットが連結された後に、床版プレート１１ａ上にアスファルト舗装が施されて高架道路１が構築される。これにより、交差点のような狭い場所における道路の立体化工事を、広い作業帯を占用することなく、急速に施工することが可能なった。また脚柱のＰＣ鋼棒に導入される緊張力により、鋼製箱桁の残留変位を抑制する効果が得られる。さらに、脚柱上端には鋼製箱桁の環状体が嵌合されているので、鋼製箱桁からの力が環状体から脚柱上端に円滑に伝達され、結合部は構造信頼性が高いものになる。

＜実験結果＞
次に、本発明の高架構造物を構成するプレストレスト鉄筋コンクリートからなる脚柱と鋼製箱桁との結合部の耐力実験結果を下記に説明する。
実験では、脚柱と鋼製箱桁との結合部を実寸の1／4.5の縮尺で形成し、脚柱側から水平荷重を繰返し加えて変位を測定し、その結果を図３に荷重−変位曲線図として示した。脚柱の保有水平耐力程度までの水平荷重に対しては、鋼製フードとＰＣ鋼棒と鉄筋コンクリート脚柱とが一体として挙動し、脚柱の保有水平耐力を超える荷重を載荷し続けると、鋼製箱桁と脚柱の一体的挙動が困難になり、ＰＣ鋼棒への応力集中や、接合部コンクリートの破壊等が生じる。
実験結果から、鋼製箱桁と脚柱上端とがＰＣ鋼棒により緊結されると共に、鋼製箱桁のフードが脚柱上端に嵌合することにより、鋼製箱桁からの力はフードから脚柱上端に円滑に伝達され、鋼製箱桁と脚柱とが一体として挙動することが判った。

高架道路を構成する鋼製箱桁と脚柱とが結合される前の斜視図である。 鋼製箱桁と脚柱との結合部の断面図である。 鋼製箱桁と脚柱との結合部に対する耐力実験から得られた、荷重−変位曲線図である。

符号の説明

１ 高架道路（高架構造物）
１０ 鋼製箱桁
１４ａ フード（環状体）
２０ 脚柱
２１ 筒状ブロック
２２ ＰＣ鋼棒
２６ 定着具

Claims (1)

1. 鉄筋及びＰＣ鋼棒の挿通孔を有する筒状プレキャストブロックの複数が積み重ねられ、挿通孔にそれぞれ挿通された鉄筋及びＰＣ鋼棒により一体に連結されたプレストレスト構造の脚柱と、鋼製の箱桁とを備え、
   前記鋼製箱桁の下面に設けられた鋼製環状体が前記脚柱の上端に嵌合され、前記脚柱の上端からはＰＣ鋼棒が上方に突設されて鋼製箱桁の所定箇所に挿通され、当該ＰＣ鋼棒の上端が鋼製箱桁に定着具で定着されることにより、ＰＣ構造脚柱と鋼製箱桁とが結合されたものである高架構造物。

Images