JP4739072B2

JP4739072B2 - 複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造および工法

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Publication number: JP4739072B2
Application number: JP2006070740A
Authority: JP
Inventors: 嘉満森田; 俊也井隼; 義顕中安; 明夫正司; 広松下
Original assignee: Oriental Shiraishi Corp
Current assignee: Oriental Shiraishi Corp
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: JP2007247225A

Description

本発明は、例えば小河川等に架設された既設の橋梁を、ＰＣ鋼材（例えば、ケーブル）を用いて補強し補修する、複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造および工法に関する。

従来、複数の単純桁からなる複数径間または多径間の既設橋梁における橋脚を耐震補強する場合には、橋脚の周囲に、コンクリートや鋼板、あるいは炭素補強繊維からなる繊維シート（ＣＦＲＰ）等を巻き付けて行う補修工法が採用されている。
特開平９−２８７１１１号公報

しかしながら、上記した従来の既設橋梁における補修工法では、特に、中・小河川における橋脚をコンクリートや鋼板で巻き付けた場合、河川阻害率を侵すことがある。また、橋脚に繊維シートを巻き付ける場合には、補強自体が困難であるばかりでなく、補修作業自体が、現場周辺の条件により、多大な費用を掛かるという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、複数径間または多径間の既設単純桁橋梁における中間橋脚の撤去を可能にすると共に前記単純桁よりも長尺の単純桁とすることを可能にし、橋梁の耐震性や耐荷力を高めるとともに、補修費用の削減化を図ることができる複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造および工法を提供することを目的とする。

前記の課題を有利に解決するために、第１発明の複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造においては、複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造であって、直列に配置され上面側に貫通孔に連通する案内溝を形成した複数の単純桁の下部および上部に渡って、下部のＰＣ鋼材と前記各貫通孔及び案内溝に渡って上部のＰＣ鋼材をそれぞれ配置すると共に、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、前記各ＰＣ鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入し、直列に隣り合う前記単純桁の対向端部の下側または上側のうち、少なくとも下側に跨って、鋼板または形鋼あるいはシート状補強繊維の補強部材を配設して、単純桁の端部に固定し、単純桁間の中間橋脚を撤去して、前記単純桁よりも長尺の単純桁としたことを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造において、硬化性充填材は、直列に隣り合う桁端部間を覆うように設けられた繊維補強コンクリートであることを特徴とする。
第３発明は複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする工法であって、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、かつ直列に配置され上面側に貫通孔に連通する案内溝を形成した複数の単純桁の下部および上部に渡って、下部のＰＣ鋼材と前記各貫通孔及び案内溝に渡って上部のＰＣ鋼材をそれぞれ配置した後、前記各ＰＣ鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入し、直列に隣り合う前記単純桁の対向端部の下側または上側のうち、少なくとも下側に跨って、鋼板または形鋼あるいはシート状補強繊維の補強部材を配設して、単純桁の端部に固定し、単純桁間の中間橋脚を撤去して、前記単純桁よりも長尺の単純桁とてしたことを特徴とする。

本発明によれば、単純桁間に硬化性充填材を充填して硬化してプレストレスを導入できる状態とし、各単純桁間の下部および上部に跨って連続的に配置したＰＣ鋼材の両端を桁端部にそれぞれ緊張状態で定着して、各単純桁に渡ってプレストレスを導入し、各中間橋脚を撤去可能にしてなるため、多大な費用を要する橋脚の補強を行う必要がないばかりか、河川阻害率を侵すことがなく、しかも、補修費用の削減化を図ることができるとともに、橋梁の上部構造を単純桁よりも長尺の単純桁とすることができる。
また第１発明のように、中間橋脚が撤去されていると、景観がよくなると共に、河川の有効幅を広げることができる。
また、第１発明のように、単純桁端部に跨るように補強部材が配置されていると、接合部を補強して、接合部のせん断抵抗を高めたり、接合部の剛性を高めることができ、耐震補強することができる。
第２発明によると、直列に隣り合う単純桁端部間を覆う繊維補強コンクリートであるので、簡単な構造で単純桁を結合桁とすることができると共に単純桁相互を結合することができる。
第３発明によると、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、かつ直列に配置された複数の単純桁の下部および上部に渡って、ＰＣ鋼材を配置した後、前記ＰＣ鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入して結合桁にするので、簡単に単純桁相互を利用してより長尺の単純桁としての結合桁とすることができる。また、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填・硬化させてプレストレスを導入できる状態にでき、また、ＰＣ鋼材によりプレストレスを導入して単純桁よりも長尺の単純桁とすることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図を参照して説明する。

図１は、本発明の複数の単純桁の橋梁における桁を長尺の単純桁とした桁構造の実施形態を示したもので、例えば、中・小河川において、両岸の裏込め土Ａ、Ａが背面に埋め戻しされた左右両橋台１、１間には、橋梁２が架設されている。この橋梁２は、橋軸方向（左右方向）に直列に配置されている左右一対の単純桁３、３を単純桁よりも長尺の単純桁としての結合桁３８とすると共に、後述する既設の橋梁２０における単純桁３を支承する中間橋脚２１を撤去して補修改善したものである。

この実施形態の橋梁２は、橋軸方向に直列に設置されている各単純桁３、３を結合桁３８とすると共に、その結合桁３８の橋台側端部３ａ、３ａを、各橋台１、１上にゴム支承材４、４を介して支承させることにより設置すると共に、各単純桁３、３間の下部には、左右両橋台１、１間の方向に沿って跨るように前記各単純桁３，３を結合した結合桁３８のほぼ全長に渡って、下部外ケーブル５等のＰＣ鋼材が、単純桁３の下部に渡って、偏向材６を介して連続的に配置されている。
同様に、各単純桁３、３を結合した結合桁３８の上部には、左右両橋台１、１間の方向に沿って跨るように結合桁３８の全長に渡って、上部外ケーブル７が連続的に配置され、これら下部外ケーブル５の両端部５ａ、５ａ及び上部外ケーブル７の両端部７ａ、７ａを、結合桁３８の橋台側端部３ａ、３ａにそれぞれ定着具８、８によって緊張状態で定着し、前記各単純桁３、３間に下部プレストレス及び上部プレストレスを、上下にバランスを持たせて導入し長尺の単純桁とするように架設されている。

前記各単純桁３、３の互いに隣接する接続端部３ｂ、３ｂ間の下部には、それらの間を跨ぐように、炭素繊維で補強された繊維シート９が添設され、その繊維シート９は、各単純桁３に接着剤により固着されて、剪断力に対する補強効果を高めている。
また、各単純桁３、３の互いに隣接する接続端部３ｂ、３ｂ間には、図２に示すように、無収縮モルタルからなる充填材１０が充填されている。

前記の繊維シート９に代えて、各単純桁３、３の互いに隣接する接続端部３ｂ、３ｂ間の上下両面に、図２（ａ）、（ｂ）に示す鋼板１１、１１を互いに跨るように配置して、単純桁３の端部に設けたアンカー孔にアンカーボルトを定着するようにして鋼板１１を取り付けるようにした定着具１３としたり、単純桁３の端部の厚み方向の貫通孔にねじ付きＰＣ鋼材を挿通配置してナットにより固定するようにした定着具１３としてもよく、図２（ｃ）に示すように、単純桁３の上面側に渡って鋼板１１を配置すると共に、下面側に渡ってアングル材１２を配置して、ボルトまたはアンカーボルトからなる定着具１３によりそれぞれ固定するか、あるいは、図２（ｄ）に示すように、一方の単純桁３の接続端部３ｂに凸部１４を突出させ、他方の単純桁３の端部との間に、鉄筋コンクリートまたは繊維補強コンクリート１５を打設することより、剪断力に対する補強効果を高めるようにしてもよい。
なお、前記図２（ｄ）の場合には、単純桁３の端部には、適宜、粗面またはずれ止め材が設けられて、繊維補強コンクリート等のコンクリートとの接合が容易にされている。

前記各単純桁３、３間の橋台側最端部３ａ、３ａと橋台１、１との間には、背面座コンクリートからなる硬化性充填材１６、１６が充填され、これら硬化性充填材１６、１６により、単純桁３相互を結合して長尺の単純桁としての結合桁３８とされて橋梁２の耐震性を高めている。

また、橋軸直角方向に単純桁３が並列配置される場合には、各単純桁３には、横締め用横孔が設けられ、前記各単純桁３、３内には、橋軸直角方向に複数本の横締めケーブル１７が、両橋台１、１間と直交する方向に挿入されており、これら各々の横締めケーブル１７の両端部は、各単純桁３、３の外側面で、緊張状態で定着することにより、橋梁２の耐荷力を高められる。

なお、前記各単純桁３、３間の上面には、直接または床版（図示せず）を介してアスファルト舗装１８が施されている。

次に、本実施形態における複数の単純桁の橋梁を長尺の単純桁とてしての結合桁にする工法を、図３〜図９に基づいて説明する。

図３は、単純桁３を橋軸方向に複数（図示の場合は２つ）設けた形態の既設の橋梁２０を示すもので、互いに隣接する左右一対の単純桁３、３の接続端部３ｂ、３ｂ間は、中間橋脚２１で支承されているとともに、各単純桁３、３の下面と中間橋脚２１の上面との間には、ゴム支承材２２が介在設置されている。

そして、前記既設の橋梁２０を補修する場合には、各単純桁３の橋台１側近傍に、上下方向に貫通する一つまたは複数の縦貫通孔２３と、必要に応じ、各単純桁３の側面に、両橋台１、１間と直交する方向に貫通する複数の横締めケーブル用貫通孔２４を削孔するとともに、各単純桁３、３の互いに隣接する接続端部３ｂ、３ｂ間に、モルタル等の硬化性充填材用間隙２５が確保されるように、桁端部を適宜、切断またははつる。さらに、舗装カッター（図示せず）により、橋梁２０上面のアスファルト舗装２６を切断して撤去し、各単純桁３における橋台側最端部３ａの背面側のパラペット部２７を撤去するとともに、各橋台１の背面側を掘削して、図４に示すように、ジャッキ設置用空間２８を形成する。

前記各ジャッキ設置用空間２８、２８には、一台または複数台の油圧式等のジャッキ２９、２９が設置され、これらのジャッキ２９、２９上には、各単純桁３、３の上面に、縦貫通孔２３、２３に挿入される固定用ねじ付きＰＣ鋼材３０、３０およびナットにて固定された横フレーム３１、３１の延出部３１ａ、３１ａが載置され、前記各ジャッキ２９、２９を伸長することにより、横フレーム３１を介して、単純桁３の橋台側端部をジャッキアップすることで、各単純桁３、３を橋台１から浮上させることにより、各単純桁３、３と各橋台１、１との間に介在設置されている既設のゴム支承材３２、３２を、図１に示すような支承容量の大きな新設のゴム支承材４、４に変更可能にしている。
支承容量の大きい新設のゴム支承４、４とする場合に、版桁等では、既設のゴム支承材３２に並列して新たに設置して支承容量を大きくしてもよく、新たに支承容量の大きい新設のゴム支承に取替えてもよい。

図示の形態では、各ジャッキ２９、２９による単純桁３の片端部のジャッキアップで、新規なゴム支承材４、４に取替え後、各ジャッキ２９，２９を短縮して、各単純桁３、３をジャッキダウンさせて新規なゴム支承材４に支承させるようにして元の位置に復帰させ、図５に示すように、ナットおよび固定用ねじ付きＰＣ鋼材３０を取外して、横フレーム３１を撤去すると共に、各ジャッキ２９、２９を撤去する。

その後、各単純桁３、３における橋台１側の下部に、橋軸方向端部に向って上向きに緩傾斜で傾斜する下部ケーブル用貫通孔３３、３３を削孔し、また、各単純桁３、３の橋台１側上部に、端部に向って下向きに緩傾斜で傾斜する上部ケーブル用貫通孔３４、３４を削孔する。各単純桁３、３の上面には、図６に示すように、上部ケーブル用貫通孔３４、３４に連通するように、上部ケーブル用案内溝３５、３５が形成され、一方、橋脚２１の上面とゴム支承材２２の下面との間等の橋脚２１上端部には、橋軸方向に延長する下部ケーブル用貫通孔３６が削孔される。

まず、互いに隣接する各単純桁３、３の接続端部３ｂ、３ｂ間のモルタル充填用間隙２５に、無収縮モルタルからなる硬化性充填材１０を充填し、硬化させる。また、横締めが必要な場合には、各単純桁３、３の側面における各横締めケーブル用貫通孔２４に、横締めケーブル１７を両橋台１、１間と直交する方向に挿入して、緊張状態で定着する（図７参照）。

この状態で、各単純桁３、３の下部に、下部ケーブル５を、下部ケーブル用貫通孔３３、３３及び３６に通して連続的に配置するとともに、偏向部位に偏向材６を介在させる（図７参照）。図７にケーブルの定着状態を示すと共に図８に拡大して示すように、下部ケーブル５の端部５ａを定着具８により緊張状態で定着し、各単純桁３、３間に主に下部に渡って下に凸に配置された外ケーブル５により、プレストレスを導入して桁の長尺化を図る。

次いで、各単純桁３、３間の上部に渡って、上部ケーブル７を、上部ケーブル用貫通孔３４、３４及び案内溝３５を通して連続的に配置するとともに、図８に示すように、上部ケーブル７の端部７ａを定着具８により緊張状態で定着し、各単純桁３、３間の上部プレストレスを、下部プレストレスとバランスを取らせて導入して、安定した桁の長尺化を図る。

このような外ケーブルの定着後、図９に示すように、橋梁２０における単純桁３の端部を支承する中間橋脚２１を撤去し、各単純桁３における橋台側最端部３ａの背面側のパラペット部２７に、定着保護コンクリート３７を打設し、各橋台１の背面側におけるジャッキ設置用空間２８にコンクリートからなる硬化性充填材１６を打設するとともに、再度、アスファルト舗装１８を施すようにし、また、結合桁３８における前記各単純桁３、３の互いに隣接する接続端部３ｂ、３ｂ間の下部には、それらの間を跨ぐように、炭素繊維で補強されたメッシュ状の補強繊維シート９が添設されて適宜接着剤により固着され、剪断力に対する補強効果を高めている。図１に示すような橋梁２の長尺化されて更新された補強／補修が行なわれる。なお、前記のアスファルト舗装１８を行う前に、結合桁３８における前記各単純桁３、３の互いに隣接する接続端部３ｂ、３ｂ間の上部に、それらの間を跨ぐように、炭素繊維で補強されたメッシュ状の補強繊維シート９を添設すると共に、適宜接着剤により単純桁３部分に固着して補強するようにしてもよい。

前記実施形態によれば、各単純桁間の下部に跨って連続的に配置した外ケーブルの両端を、各単純桁間の橋台側の端部にそれぞれ緊張状態で定着して、各単純桁間の少なくとも下部にプレストレスを導入し、各中間橋脚を撤去可能にしてなるため、多大な費用を要する橋脚の補強を行う必要がないばかりか、河川阻害率を侵すことがなく、しかも、補修費用の削減化を図ることができるとともに、複数の単純桁を長尺の単純桁とすることができる。

また、各単純桁の互いに隣接する結合端部間に、無収縮モルタルなどの硬化性充填材を充填し、かつ、互いに跨る補強部材を設けているため、剪断力に対する補強効果を高めることができるとともに、各単純桁の橋台側の端部と橋台との間に、コンクリート等の硬化性充填材を充填しているため、結合桁３８が橋軸方向にずれ移動するのを防止して、橋梁の耐震性を高めることができ、単純桁橋梁の長尺の単純桁化と相俟って、各単純桁間の上部に、後工程で敷設される床版やアスファルト舗装面のひび割れを確実に防止することができる。

さらに、各単純桁内に、両橋台間と直交する方向に挿入して緊張状態で定着可能な横締めプレストレス鋼材を配設しているため、橋梁の耐荷力を高めることができる。

なお、本実施形態においては、左右一対の単純桁３、３により構成し、各単純桁３、３の２径間を中間橋脚２１にて支承される既設の橋梁２０を例にして説明したが、３径間以上の桁橋にも適用できる。

なお、本発明を実施する場合、図示を省略するが、鉄筋コンクリート製床版（版桁）からなる単純桁を結合桁とする場合にも適用するようにしてもよく、この場合に、床版の巾方向両側縁部の張出し床版部をはつって、床版鉄筋を露出させて連結鉄筋とし、その外側に新たに下路主桁を並設して、前記床版側の連結鉄筋と下路主桁側の連結用張り出し鉄筋とを重ねて、これらの鉄筋を埋め込むように連結部コンクリートを充填するようにしてもよい。なお、前記下路主桁の橋軸方向の両端部は下部構造物に支持され、下路主桁上にアーチ構造等が構築される。

本発明に係る橋梁の補修構造の一実施形態を示す既設橋梁の補修後の断面図である。互いに隣接する単純桁間の補強状態を示す図１の中央部における要部拡大断面図である。橋梁の補修工程を示し、既設橋梁の補修前の断面図である。同じくジャッキアップによる支承部材の取替え状態を示す断面図である。同じく単純桁及び橋脚へのケーブル貫通孔及び案内溝の加工状態を示す断面図である。図５のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。同じくケーブルの定着状態を示す断面図である。図７の定着部における拡大断面図である。同じく橋脚の撤去状態を示す断面図である。

符号の説明

Ａ裏込め土
１橋台
２橋梁
３単純桁
３ａ橋台側最端部
３ｂ接続端部
４ゴム支承材
５下部ケーブル
５ａ端部
６偏向材
７上部ケーブル
７ａ端部
８定着具
９繊維シート
１０充填材
１１鋼板
１２アングル材
１３締着具
１４突部
１５繊維補強コンクリート
１６硬化性充填材
１７横締めケーブル
１８アスファルト舗装
２０既設橋梁
２１橋脚
２２ゴム支承材
２３縦貫通孔
２４横締めケーブル用貫通孔
２５モルタル充填用間隙
２６アスファルト舗装
２７パラペット部
２８ジャッキ設置用空間
２９ジャッキ
３０固定用ＰＣ鋼材
３１縦フレーム
３１ａ延出部
３２ゴム支承材
３３下部ケーブル用貫通孔
３４上部ケーブル用貫通孔
３５上部ケーブル用案内溝
３６下部ケーブル用貫通孔
３７定着保護コンクリート
３８結合桁

Claims

複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造であって、直列に配置され上面側に貫通孔に連通する案内溝を形成した複数の単純桁の下部および上部に渡って、下部のＰＣ鋼材と前記各貫通孔及び案内溝に渡って上部のＰＣ鋼材をそれぞれ配置すると共に、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、前記各ＰＣ鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入し、直列に隣り合う前記単純桁の対向端部の下側または上側のうち、少なくとも下側に跨って、鋼板または形鋼あるいはシート状補強繊維の補強部材を配設して、単純桁の端部に固定し、単純桁間の中間橋脚を撤去して、前記単純桁よりも長尺の単純桁としたことを特徴とする複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造。
硬化性充填材は、直列に隣り合う桁端部間を覆うように設けられた繊維補強コンクリートであることを特徴とする請求項１に記載の複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の桁構造。
複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする場合の工法であって、直列に隣り合う単純桁間に硬化性充填材を充填し、かつ直列に配置され上面側に貫通孔に連通する案内溝を形成した複数の単純桁の下部および上部に渡って、下部のＰＣ鋼材と前記各貫通孔及び案内溝に渡って上部のＰＣ鋼材をそれぞれ配置した後、前記各ＰＣ鋼材を緊張・定着しプレストレスを導入し、直列に隣り合う前記単純桁の対向端部の下側または上側のうち、少なくとも下側に跨って、鋼板または形鋼あるいはシート状補強繊維の補強部材を配設して、単純桁の端部に固定し、単純桁間の中間橋脚を撤去して、前記単純桁よりも長尺の単純桁としたことを特徴とする複数の単純桁の橋梁を一つの単純桁の橋梁とする工法。