JP2015183370A

JP2015183370A - 超連続基礎を有する構造物の構築工法

Info

Publication number: JP2015183370A
Application number: JP2014058295A
Authority: JP
Inventors: 剛隆室野; Tsuyotaka Murono; 浩平田中; Kohei Tanaka; 舘山　勝; Masaru Tateyama; 勝舘山; 大岡本; Masaru Okamoto
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: JP6251096B2

Abstract

【課題】基礎上に構築される構造物への入力地震動の平準化及び隣接構造物間の直角方向の相対変位や角折れを低減する、超連続基礎を有する構造物の構築工法を提供する。
【解決手段】
超連続基礎を有する構造物の構築工法において、線状構造物に対し、十分な剛性を有するフーチング基礎により、１００〜１０００ｍ程度の超連続化を行うことにより、構造物を振動させようとする揺れ（有効入力動）を平準化し、その上に構築された線状構造物に入力する地震動の一様化を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道や道路等に用いる橋脚および高架橋などの構造物で、フーチング基礎を数百ｍにわたって超連続化することにより、基礎上に構築される構造物への入力地震動の平準化をして、地震動や地盤の変化に対して鈍感なものとして、耐震性能を向上させるとともに、隣接構造物間の線路直角方向の相対変位や角折れを低減し、列車の走行性を向上させるためのものである。

鉄道や道路で建設される高架橋には、桁式およびラーメン式があり、一般的には、これらは１ブロックずつが独立になっている。図５は従来の独立した桁式高架橋の模式図である。

この図において、１０１はフーチング基礎、１０２は柱、１０３は杭基礎、１０４は桁、１０５は桁式高架橋を示す。

図６は従来の１ブロックごとに独立したラーメン高架橋の模式図である。

この図において、２０１はフーチング基礎、２０２は柱、２０３は杭基礎、２０４は桁、２０５は１ブロックごとに独立したラーメン高架橋を示す。

これらを連続化させる先行技術は、桁式の高架橋において、桁を連続化させる方法や、ラーメン高架橋を数十ブロック連続化させる方法がある。

図７は従来の桁式高架橋の桁を連続化した高架橋の模式図である。この図において、３０１はフーチング基礎、３０２は柱、３０３は杭基礎、３０４は連続桁、３０５は連続桁式高架橋を示す。

連続桁式高架橋については多くの実績があり、一般的な技術となっている。

図８は従来のラーメン高架橋を連続化した高架橋の模式図である。この図において、４０１はフーチング基礎、４０２は柱、４０３は杭基礎、４０４は連続梁、４０５は連続ラーメン高架橋を示す。

連続ラーメン高架橋については、過去に５０径間連続ＲＣラーメン高架橋が施工された実績がある。なお、この時のラーメン高架橋は地上部で梁が連続化されており、地中梁は存在していない。

なし

地表面地震動はその地点における地盤構造によって大きく変化する。鉄道や道路などの線状構造物においては、このような地盤構造が地点ごとに変化し、その結果、各地点の構造物に入力する地震動も異なる。これに伴い、以下の課題が発生する。

（１）構造物設計の際には、地点ごとに地盤調査を行い、入力地震動を評価する必要がある。

（２）地点依存の設計を実施する必要がある。

（３）隣接構造物間で線路直角方向の相対変位や角折れが大きくなり、列車の走行安全性にとって悪影響をもたらす要因となる。

（４）基礎上に構築する構造物のプレキャスト化が困難である。

（５）付帯構造物の災害を防ぐためには、構造物の応答特性にも配慮する必要がある。よって、地点ごとに構造物が異なる場合には、それに合わせて付帯構造物の設計をする必要がある。

構造物を連続化する方法としては、図７、図８に示すように、連続桁式高架橋と連続ラーメン高架橋がある。連続桁式高架橋では桁、連続ラーメン高架橋では梁を連続しているので、入力地震動を平準化することは不可能であるとともに、温度変化および乾燥収縮により柱等に大きな力が作用し、ひび割れの発生等の問題が発生する。

一般的な設計では、地盤調査は１００〜２００ｍ間隔で実施されており、その範囲内では地盤構造が同一とみなされる。しかし、地盤構造を同一とみなした区間において局所的な地盤構造の変化がある場合には、設計で想定した地震動よりも大きな地震動が入力する可能性は否定できない。

本発明は、上記状況に鑑みて、基礎上に構築される構造物への入力地震動の平準化及び隣接構造物間の直角方向の相対変位や角折れを低減する、超連続基礎を有する構造物の構築工法を提供することを目的とする。また、超連続基礎は、地盤の中のフーチング基礎を連続化させるので、温度や乾燥の影響を受け難く、この問題に関しても解決しようとするものである。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超連続基礎を有する構造物の構築工法において、線状構造物に対し、十分な剛性を有するフーチング基礎により、１００〜１０００ｍ程度の超連続化を行うことにより、構造物を振動させようとする揺れ（有効入力動）を平準化し、その上に構築された線状構造物に入力する地震動の一様化を図ることを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物が橋脚形式であることを特徴とする。

〔３〕上記〔２〕記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物の橋脚は２０ｍ程度の桁を具備することを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物が背割式のラーメン高架橋であることを特徴とする。

〔５〕上記〔４〕記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物のラーメン高架橋は１ブロックあたり３０〜４０ｍ程度の単位となる複数のブロックを具備することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。

（１）地盤構造の変化による地表面地震動のばらつきが平準化されることにより、構造物の入力地震動が一様化される。

（２）設計される構造物としては、入力地震動が平準化されるために、個別の地盤条件を配慮した設計をする必要がなく、設計の手間が簡略化できる。また、上部工のプレキャスト化が容易となり、施工性及び品質の向上が期待できる。

（３）基礎上に設計される構造物に制限はなく、どのような構造物でも入力地震動の平準化効果が得られる。特に、背割り式高架橋を採用した場合には、支承部を減ずることができるため、設置工事費・維持管理費が削減できる。

（４）フーチング基礎を連続化することにより、基礎下面に支持力を確保できるため、杭の本数や長さの低減が可能である。また、杭配置の自由度も増す。

（５）現状の設計実務では、地盤調査が１００〜２００ｍ間隔で実施されており、その間で地盤構造が同一とみなされる区間においては、地盤調査が実施されている地点の設計地震動により設計を行う。しかしながら、地盤構造を同一とみなした区間においても、局所的に大きな地震動が入力する可能性は否定出来ない。一方で、本発明が提案する連続基礎を有する構造物の場合は、地層の変化程度にもよるが、フーチング基礎を連続化した区間における入力地震動が平準化されるため、局所的な地震動の影響を受け難い。なお、以上より、本発明の構造物は、設計で想定されていない地震動が入力した場合に甚大な被害が発生しないという「危機耐性」から優れている。

（６）地点依存のより詳細な入力地震動を評価する場合には、構造物の建設地点における綿密な地盤調査が必要となる。超連続化により、このような地点依存の入力地震動を考慮する必要がなくなるため、地盤調査のコストも削減できる。

（７）直角方向の振動の低減、地点間の相対変位が低減されるため、列車の走行安全性が向上できる。

（８）電化柱等の付帯構造物を設計する際には、その下の構造物の応答特性に配慮する必要がある。入力地震動の平準化により、上部構造物の設計が地点に依存せず実施できるのであれば、付帯構造物の設計を簡略化できる可能性がある。

本発明の実施例を示すフーチング基礎を連続化した桁式高架橋を示す模式図である。本発明の実施例を示すフーチング基礎を連続化したラーメン高架橋を示す模式図である。独立基礎と連続基礎の解析モデルを示す図である。独立基礎と連続基礎の解析モデルによる解析結果を示す図である。従来の独立した桁式高架橋の模式図である。従来の１ブロックごとに独立したラーメン高架橋の模式図である。従来の桁式高架橋の桁を連続化した高架橋の模式図である。従来のラーメン高架橋を連続化した高架橋の模式図である。

本発明の超連続基礎を有する構造物の構築工法は、線状構造物に対し、十分な剛性を有するフーチング基礎により、１００〜１０００ｍ程度の超連続化を行うことにより、構造物を振動させようとする揺れ（有効入力動）を平準化し、その上に構築された線状構造物に入力する地震動の一様化を図る。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示すフーチング基礎を連続化した桁式高架橋を示す模式図である。

この図において、１は杭基礎、２は連続したフーチング基礎、３は２０ｍ程度の複数の桁、４は柱を示す。

本発明の構造物は、２に示すフーチング基礎を連続化することで効果が得られ、４に示す杭基礎は必要に応じて設定される。

図２は本発明の実施例を示すフーチング基礎を連続化したラーメン高架橋を示す模式図である。

この図において、１１は杭基礎、１２は連続化したフーチング基礎、１３は３０ｍ〜４０ｍ程度の連続梁、１４は柱を示す。１１に示す杭基礎は必要に応じて設定される。

図３は独立基礎と連続基礎の解析モデルを示す図であり、図３（ａ）は独立基礎モデルの模式図、図３（ｂ）は連続基礎モデルの模式図、図４は独立基礎と連続基礎の解析モデルによる解析結果を示す図であり、図４（ａ）は独立基礎の場合の基礎番号に対する最大加速度（ｇａｌ）を示している。また、図４（ｂ）は連続基礎の場合の基礎番号に対する最大加速度（ｇａｌ）を示している。

図３（ａ）において、３１は表層地盤、３２は独立したフーチング基礎、３３は杭基礎、３４は基盤である。図３（ｂ）において、４１は表層地盤、４２は連続したフーチング基礎、４３は杭基礎、４４は基盤である。

これらに示すように、独立基礎を十分な剛性を有するフーチング基礎によって連続化することで、基礎上面における時刻歴波形の最大加速度が平準化できることが確認できた。

地中に存在するフーチング基礎を連続化することで、桁をつなげるより温度変化が小さく、コンクリートの収縮を妨げる。桁を連続化する工法では、施工後のコンクリートの乾燥収縮により、柱に残留応力が発生し、ひび割れが発生することが指摘されている。さらには、桁は外部環境にさらされており、温度変化によるコンクリートの収縮によるひび割れの影響を受けやすい。一方、フーチング基礎を連続化した場合には、常時は地盤中に埋められているため、桁よりも温度変化が小さく、ひび割れが発生しにくい。万が一ひび割れが発生した場合にも、外観上の問題が生じ難い。

基礎上に構築される形式としては、桁式構造、または、背割り式のラーメン高架橋とする。桁式構造の場合には桁を連続化させると、より効果が上がる。ラーメン高架橋の場合には、従来と同程度のスパンを有する背割り式のラーメン高架橋とする。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の超連続基礎を有する構造物の構築工法は、基礎上に構築される構造物への入力地震動の平準化及び隣接構造物間の直角方向の相対変位や角折れを低減する、超連続基礎を有する構造物の構築工法として利用可能である。

１，１１杭基礎
２，１２，４２連続したフーチング基礎
３２０ｍ程度の複数の桁
４，１４柱
１３３０ｍ〜４０ｍ程度の連続梁
３１，４１表層地盤
３２独立したフーチング基礎
３３，４３杭基礎
３４，４４基盤

Claims

線状構造物に対し、十分な剛性を有するフーチング連続基礎により、１００〜１０００ｍ程度の超連続化を行うことにより、構造物を振動させようとする揺れ（有効入力動）を平準化し、その上に構築された線状構造物に入力する地震動の一様化を図ることを特徴とする超連続基礎を有する構造物の構築工法。
請求項１記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物が橋脚形式であることを特徴とする超連続基礎を有する構造物の構築工法。
請求項２記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物の橋脚は、２０ｍ程度の桁を具備することを特徴とする超連続基礎を有する構造物の構築工法。
請求項１記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物が背割式のラーメン高架橋であることを特徴とする超連続基礎を有する構造物の構築工法。
請求項４記載の超連続基礎を有する構造物の構築工法において、前記線状構造物のラーメン高架橋は１ブロックあたり３０〜４０ｍ程度の単位となる複数のブロックを具備することを特徴とする超連続基礎を有する構造物の構築工法。