JP5050228B2 - 方杖部材付きラーメン橋施工方法 - Google Patents
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Description
この場合、請求項2記載のように桁の下部に固定された連結台座に、方杖部材の上端部を剛結することで、桁を方杖部材の上に固定することも、請求項3記載のように方杖部材用の中空の金属管を橋脚と桁の間に設置した後に、その方杖部材用金属管内にコンクリートを充填してコンクリート充填管構造(CFT:Concrete Filed Steel Tube)の方杖部材を形成することも、請求項4記載のように、予め、コンクリート充填管構造の方杖部材の上部を桁に連結固定しておき、その桁を吊り上げてその方杖部材の下部を橋脚に剛結することも、請求項5記載のように、予め、方杖部材用の中空の金属管の上部を桁に連結しておき、その桁と共に方杖部材用金属管も吊り上げ、その方杖部材用金属管の下部を橋脚に剛結してから、方杖部材用金属管にコンクリートを充填して方杖部材を形成することもできる。
更に、請求項6記載のように、桁のウエブ両面に、それぞれ半割れの中空金属管を固定するとともに、その金属管内にコンクリートを充填して、桁にコンクリート充填管構造の補剛材を形成することもできる。
この場合、方杖部材を、又は方杖部材及び桁のウエブに形成される補剛材を、中空の金属管内にコンクリートを充填したコンクリート充填管構造(CFT)とした。
また、桁の下部に連結台座が固定されるとともに、その連結台座に方杖部材の上端部が剛結されることで、方杖部材が桁に固定されるものとすることもできる。
(1)桁の架設時に橋脚と桁の間に方杖部材を設けるので、方杖部材の設置作業も桁の設置作業も容易になる。
(2)ラーメン橋完成後も方杖部材を取り外すことなくラーメン橋の一部材として残すので、方杖部材取り外し作業が不要となり、ラーメン橋の施工が容易になる。
(3)方杖部材を桁の設置前に橋脚の前方斜め上方と後方斜め上方に突出させて形成し、その方杖部材の上に桁を設置固定するので、方杖部材への桁の設置固定、他の方杖部材との連結作業がし易くなる。
(4)橋脚と桁間に金属管を設け、その金属管にコンクリートを充填してコンクリート充填管構造(CFT)の方杖部材を形成すれば、プレキャストされているコンクリート充填管構造の方杖部材を設置する場合よりも金属管の配置作業が容易になる。また、金属管だけであるため軽量であり、その吊り上げや設置に大型クレーンを必要とせず、大型クレーンを搬入しにくい施工現場での施工が可能となる。
(5)予め、コンクリート充填管構造の方杖部材(プレキャスト方杖部材)の上部を桁に連結固定しておき、その桁を吊り上げてその方杖部材の下部を橋脚に連結固定すれば、桁の吊り上げと方杖部材の吊り上げを同時に行うことができ、作業性が良くなる。
(6)予め、方杖部材用金属管の上部を桁に連結しておき、その桁と共に方杖部材用金属管も吊り上げ、その方杖部材用金属管の下部を橋脚に連結してから、方杖部材用金属管にコンクリートを充填して方杖部材を形成すれば、桁の吊り上げと方杖部材用金属管の吊り上げを同時に行うことができ、作業性が良くなる。又、方杖部材用金属管は軽量であるため、金属管の吊り上げや設置に大型クレーンを必要としないので、施工現場に大型クレーンを搬入しにくい場所での施工も可能となる。
(7)桁に金属管を設け、その金属管内にコンクリートを充填して、桁にコンクリート充填管構造の補剛材を形成すれば、前記コンクリート充填を方杖部材用金属管へのコンクリート充填と同時に行うことができるので、補剛材の形成も容易である。
(1)桁の架設時に形成された方杖部材が、ラーメン橋完成後も取り外されることなく、ラーメン橋の一部材としてラーメン橋に残されているので桁、橋脚の荷重負担が方杖部材に分担されて軽減し、ラーメン橋の中間支点部に発生する曲げモーメントが低減する。
(2)方杖部材がCFTであるため強度に優れたものとなる。
(3)橋脚からの方杖部材の突出角度を45度前後、桁への方杖部材の取り付け位置を中央径間との支間長比率で0.15程度とすると、中間支点部に発生する曲げモーメントの低減効果は大きい。
(4)方杖部材を現場施工するので工場製作費のコストが低減する。
本願発明の方杖部材付きラーメン橋施工方法及び方杖部材付きラーメン橋の実施形態の一例を図1〜図3に示す。この実施形態は支間割75m+2@90m+75mの4径間連続鋼2主I桁の複合ラーメン橋(図12b)の場合であり、方杖部材がCFT構造の場合である。この施工方法は以下の手順で行われる。
(1)図1のように多数本の橋脚1を立設し、橋脚1の施工時に夫々の橋脚1の上部前面と上部後面にコンクリート製の台座2を斜め上向きに形成しておく。
(2)図1のように橋脚1の柱頭部に桁3をクレーン4で吊り上げて設置する。
(3)図2(a)のように方杖部材用金属管10をクレーン4で吊り上げて、その下部を前方の台座2に設置し、方杖部材用金属管10を橋脚1の前方斜め上方に突設する。
(4)図2(b)のように方杖部材用金属管10をクレーン4で吊り上げて、その下部を後方の台座2に設置し、方杖部材用金属管10を橋脚1の後方斜め上方に突設する。
(5)図2(c)のように前方の方杖部材用金属管10の上端部を、クレーン4で吊り上げた桁3に図3のように連結固定し、その桁3を橋脚1の柱頭部の上の桁3の前方に連結固定する。
(6)図2(d)のように後方の方杖部材用金属管10の上端部を、クレーン4で吊り上げた桁3に図3のように連結固定し、その桁3を橋脚1の柱頭部の上の桁3の後方に連結固定する。
(7)図2(d)の状態で、方杖部材用金属管10の上端寄りの充填孔28(図3)から金属管10内にコンクリートを充填して、CFT構造の方杖部材5とする。
(8)前記1〜7の工程を繰り返して、夫々の橋脚1の柱頭部の上の桁3と方杖部材5の上の桁3を連結固定し、これらの桁3の前後に他の桁を連結固定してラーメン橋を完成する。
(9)ラーメン橋が完成しても方杖部材5は取り外さず、そのまま残してラーメン橋の一部とする。
(10)前記方杖部材5の上の桁3の前後への他の桁3の連結(張出し架設)は、トラッククレーンとか他の機器を使用して、従来からの施工方法で行うことも、他の施工方法で行うこともできる。
本願発明では、予め、桁3に前記方杖部材用金属管10の上部を取り付けておき、桁3をクレーンで吊り上げると、方杖部材用金属管10も同時に吊り上げられるようにし、その方杖部材用金属管10の下端を橋脚1の台座2に連結固定し、図3のように台座2と桁3の間に配置された方杖部材用金属管10内にその充填孔28からコンクリートを充填してCFT構造の方杖部材5とし、その繰り返しにより橋脚1の柱頭部の上の桁3と方杖部材5の上の桁3を連結固定し、これらの桁3の前後に他の桁を連結固定してラーメン橋を完成することもできる。この場合も、方杖部材5は取り外さず、ラーメン橋の一部としてそのまま残す。
実施形態1、2はいずれも、CFT構造の方杖部材5を現場施工する方法であるが、本願発明では、CFT構造の方杖部材5を工場及び現場ヤード内等で予め製造しておき(プレキャスト製)、それを現場においてクレーン4で吊り上げて台座2に連結固定し、その方杖部材5の上に桁3を設置固定し、その繰り返しにより橋脚1の柱頭部の上の桁3と方杖部材5の上の桁3を連結固定し、これらの桁3の前後に他の桁を連結固定してラーメン橋を完成することもできる。この場合も、方杖部材5は取り外さず、ラーメン橋の一部としてそのまま残す。
実施形態1〜3では方杖部材5の下部を橋脚1の台座2に連結固定する方法であるが、橋脚に連結固定できれば台座に限らず他の連結構造とすることができ、例えば、図7のようにソケット34へ連結固定することもできる。また、方杖部材5は桁3への連結固定と橋脚1への連結固定のどちらを先に行ってもよいが、橋脚1への連結固定を後にした方が方杖部材5の高さ誤差や長さ誤差を吸収し易くなる。
本願の方杖部材付きラーメン橋の実施形態を図3〜図6に基づいて説明する。これら図の橋脚1及び台座2はコンクリート製であり、台座2は橋脚1の施工時に同時に施工される。台座2は図4に示すように多数本の鉄筋6が格子状に配置され、数本のアンカーボルト7が図4(b)、(c)のように配置され、夫々のアンカーボルト7の下部外周に細径螺旋鉄筋8が配置され、それらの外側にコンクリート9を打設してそれらを内蔵し、アンカーボルト7の上部を台座2の上方に突出させてある。細径螺旋鉄筋8は主としてアンカーボルト7周辺のコンクリートのひび割れ等を防止するためのものである。
本願の方杖部材付きラーメン橋の第2の実施形態を図7〜図10に示す。これら図の方杖部材付きラーメン橋は橋脚1、桁3が実施形態1のそれらと同じであり、方杖部材5もCFT構造であることにおいて実施形態1のそれと同じである。異なるのは図7、図8に示すように桁3が斜めに接合されていること、鋼板製の補添接32が継ぎ目に沿って斜めに配置固定されていること、縦ウエブ11のうち二枚の補添接32の間にCFT構造の補剛材31が設けられていること、方杖部材5の上端と桁3との連結構造(桁側格点構造)が鋼管連続タイプ、方杖部材5の下端と台座2との連結構造(橋脚側格点構造)がソケット継ぎ手タイプであることである。
本願発明者らは、図12(b)に示す支間割75m+2@90m+75mの4径間連続鋼2主I桁複合ラーメン橋(CFT方杖部材付き)をモデルとし、その橋脚1からの方杖部材5の突出角度を30度、45度の2通りとし、桁3への方杖部材5の取り付け位置を中央径間(図12b:90000mm)との支間長比率で0.1、0.15、0.2の3通りとし、両者の6タイプの組み合わせ(突出角度30度と支間長比率0.1、0.15、0.2、突出角度45度と支間長比率0.1、0.15、0.2の組み合わせ)について骨組み解析をした。解析結果から曲げモーメントの低減効果に着目すると、取付け角度は30度よりも45度の方が優れ、取付け位置は0.15以上の支間長比率のものが優れており、45度と0.15以上の組み合わせタイプが有効であることが判明した。この解析結果に基づいて前記実施形態1、2では突出角度を45度前後、取り付け位置を中央径間との支間長比率で0.15程度とした。
前記モデルの複合ラーメン橋と方杖部材付きでない一般的な複合ラーメン橋の試設計及びコスト比較を行った。試設計でのCFT方杖部材は取付け角度45度、取付け位置0.15とし、方杖部材は金属管812.8φ×12.7(STK490)に設計基準強度40N/mm2のコンクリートを充填する断面構成とした。また,幅員構成は図11に示す主要幹線道路の地方部を想定した。試設計結果における主桁の曲げモーメントを図12(a)、(b)に示す。曲げモーメントの低減効果に着目すると、一般的な複合ラーメン橋はP1橋脚前面で最小値約−80000kN・mであるのに対して、本願のCFT方杖部材を用いた複合ラーメン橋では方杖部材取付け点で最小値約−40000kN・mであり、CFT方杖部材を設置することにより、曲げモーメントを約半減できることが明らかとなった。
表1に前記モデルの複合ラーメン橋と方杖部材の付いていない一般的な複合ラーメン橋の上部工の製作重量と工場製作費の比較を示す。主桁断面設計において、一般的な複合ラーメン橋は中間支点部に水平継手を有する上下2分割の断面構成(図12a)であるのに対し、本願発明のCFT方杖部材付き複合ラーメン橋は主桁高を3m以下の1断面で設計できる(図12b)点や高強度の鋼材料(例えばSM570材)の使用範囲が少なくなっている点などで、工場製作費が約2割低減しており、本願発明のCFT方杖部材がコスト縮減に非常に効果があることが明らかとなった。
レベル2−タイプIIのI種地盤の代表3波形を用いた時刻歴応答解析のうち、橋軸方向加震時の解析結果を表2に示す。CFT方杖部材の影響は、本願発明のCFT方杖部材を用いた複合ラーメン橋と一般的な複合ラーメン橋の応答値を比較する限り、小さいことがわかった。また、CFT方杖部材の発生軸力は許容軸圧縮力を満足することが確認できた。
2 台座
3 桁
4 クレーン
5 方杖部材
6 鉄筋
7 アンカーボルト
8 細径螺旋鉄筋
9 コンクリート
10 方杖部材用金属管
11 縦ウエブ
12 継ぎ目添接材
13 補剛材
14 上フランジ
15 上添接材
16 下フランジ
17 下添接材
18 連結台座
19 横板
20 縦板
21 コンクリート
22 上フランジ
23 台座フランジ
24 ボルト
25 下フランジ
26 調整モルタル
27 リブ
28 充填孔
31 補剛材
32 添接材
33 方杖部材用金属管
34 ソケット
35 連結治具
36 連通孔
37 充填孔
38 充填孔
39 コンクリート
40 フランジ
41 連結材
42 流入孔
43 帯鉄筋用貫通孔
45 隙間
46 付着強度向上用の鉄筋
47 コンクリート
48 ケイ砂
Claims (6)
- 橋脚上に桁を設置固定し、その桁の前後に他の桁を連結して連続架設するラーメン橋施工方法において、
前記橋脚の橋軸方向における前面及び後面に、橋脚と桁の間に配置される方杖部材を設置するための台座又はソケットを形成し、
前記方杖部材の下端部を前記台座又はソケットに剛結して、方杖部材を前記橋脚に固定し、
前記方杖部材の上に設置した桁を当該方杖部材に固定し、その桁とその前後の桁を連結して連続架設し、
ラーメン橋完成後も前記方杖部材を取り外すことなくラーメン橋の一部材として残すことを特徴とする方杖部材付きラーメン橋施工方法。 - 請求項1記載の方杖部材付きラーメン橋施工方法において、
桁の下部に固定された連結台座に、方杖部材の上端部を剛結することで、桁を方杖部材の上に固定することを特徴とする方杖部材付きラーメン橋施工方法。 - 請求項1又は請求項2記載の方杖部材付きラーメン橋施工方法において、
方杖部材用の中空の金属管を橋脚と桁の間に設置した後に、その方杖部材用金属管内にコンクリートを充填してコンクリート充填管構造の方杖部材を形成することを特徴とする方杖部材付きラーメン橋施工方法。 - 請求項1又は請求項2記載の方杖部材付きラーメン橋施工方法において、
コンクリート充填管構造の方杖部材の上部が連結固定された桁を吊り上げ、その方杖部材の下部を橋脚に剛結することを特徴とする方杖部材付きラーメン橋施工方法。 - 請求項1又は請求項2記載の方杖部材付きラーメン橋施工方法において、
方杖部材用の中空の金属管の上部が連結された桁を吊り上げ、その方杖部材用金属管の下部を橋脚に剛結してから、方杖部材用金属管内にコンクリートを充填して方杖部材を形成することを特徴とする方杖部材付きラーメン橋施工方法。 - 請求項1乃至請求項5記載の方杖部材付きラーメン橋施工方法において、
桁のウエブ両面に、それぞれ半割れの中空金属管を固定するとともに、その金属管内にコンクリートを充填して、
桁のウエブに、コンクリート充填管構造の補剛材を形成することを特徴とする方杖部材付きラーメン橋施工方法。
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