JP5064245B2

JP5064245B2 - Ｐｃ梁と鋼製梁との接合方法

Info

Publication number: JP5064245B2
Application number: JP2008003427A
Authority: JP
Inventors: 剛嵯峨山
Original assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-01-10
Also published as: JP2009167592A

Description

本発明は、既設のＰＣ梁に鋼製梁を接合する方法に関する。

高架橋タイプの道路として、地面に間隔を隔てて立設されたコンクリート製橋脚と、各橋脚の上部に夫々設けられ道路の幅方向に沿って形成されたＲＣ（鉄筋コンクリート）梁と、これらＲＣ梁の上に架け渡された橋桁と、橋桁の上に敷設された床版とを有するものが知られている。

この道路を拡幅する場合、ＲＣ梁の端部のコンクリートの一部をはつって内部の鉄筋（コンクリートを補強するための鉄筋）を露出させ、その露出した鉄筋に新たな鉄筋を溶接し、新たな鉄筋にコンクリートを打設することでＲＣ梁を延長し、延長されたＲＣ梁の上に拡幅用の橋桁及び床版を載置する工法等が用いられている（特許文献１参照）。

特開２００２−８１０１９号公報

近年、上記ＲＣ梁の代わりにＰＣ（プレストレストコンクリート）梁を用いた高架橋タイプの道路の拡幅工事が計画されている。

ＰＣ梁の場合、コンクリートに圧縮力を与えるため梁の一端から他端に亘って形成されたＰＣ鋼材が梁内に設置されているものの、このＰＣ鋼材とは別に、コンクリートを補強するための鉄筋が梁内に設置されていないので、鉄筋を継ぎ足す上記工法は不可能である。

詳しくは、ＰＣ梁内のＰＣ鋼材の両端部には、コンクリートに圧縮力を与えるための支圧板及び支圧用ナットが設けられており、ＰＣ梁の両端部には、これら支圧板及び支圧用ナットを覆う化粧コンクリートを保持するための鉄筋が設置されている。しかし、この鉄筋は、上記化粧コンクリートを保持する強度を有するに過ぎず、補強用ではないため、新たな鉄筋を継ぎ足してコンクリートを打設しても、必要な強度を得ることができず、上記工法は不可能である。

また、ＰＣ梁の場合、ＰＣ鋼材によってコンクリートに圧縮力を付与することで強度アップを図っているので、ＰＣ鋼材の周囲のコンクリートをはつってＰＣ鋼材の側部を露出させそのＰＣ鋼材に新たな鉄筋を溶接するという工法は、コンクリートの圧縮力が消失してしまい、採用できない。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、ＰＣ梁を有する高架橋タイプの道路の拡幅工事に用いる工法として、既設のＰＣ梁に鋼製梁を適切に接合することができる方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ＰＣ梁と鋼製梁とを接合する方法であって、上記ＰＣ梁の端部にアンカー孔を複数穿孔し、上記ＰＣ梁の端部に被せられる接合筒に、上記アンカー孔に対応する貫通孔を穿孔し、上記アンカー孔に接着剤を収容した状態で、上記ＰＣ梁の端部に上記接合筒を被せて上記アンカー孔と上記貫通孔との位置を合わせ、上記貫通孔から上記アンカー孔にアンカーロッドを差し込んで該アンカーロッドの先端を上記アンカー孔内の接着剤で固定し、上記貫通孔から突出した上記アンカーロッドのネジ部にナットを締め込んで上記接合筒を上記ＰＣ梁に固定した後、その接合筒に上記鋼製梁を連結するようにしたものである。

上記ＰＣ梁の端部に上記接合筒を被せて上記アンカー孔と上記貫通孔との位置合わせをするとき、上記接合筒の内面と上記ＰＣ梁の外面との隙間を、上記接合筒にその内外を貫通して装着されたネジジャッキにより調節するようにしてもよい。

上記ネジジャッキにより上記接合筒の内面と上記ＰＣ梁の外面との隙間を調節した後、上記隙間にモルタルを注入するようにしてもよい。

上記ＰＣ梁の端部に上記接合筒を被せる際、上記接合筒の一端に天秤梁を仮接続すると共に該天秤梁に上記接合筒との釣り合いを取るための錘を移動可能に取り付けてなる接合筒・天秤梁・錘ユニットを用意しておき、該接合筒・天秤梁・錘ユニットをクレーンのワイヤに吊り下げ、そのワイヤが上記ＰＣ梁の上部に配置された橋桁及び床版に接触しないようにして、上記接合筒・天秤梁・錘ユニットの接合筒を上記ＰＣ梁の端部に挿入して装着するようにしてもよい。

上記接合筒・天秤梁・錘ユニットの接合筒を上記ＰＣ梁の端部に挿入して装着した後、上記錘を上記天秤梁に沿って移動して、その錘の位置を、上記接合筒・天秤梁・錘ユニットから上記接合筒を切り離して得られる天秤梁・錘ユニットをワイヤで吊り下げたときに釣り合いが取れる位置とし、その後、上記接合筒と上記天秤梁との仮接続を解除して上記接合筒・天秤梁・錘ユニットから接合筒を切り離して天秤梁・錘ユニットを得、その天秤梁・錘ユニットをワイヤで吊り下げた状態で上記接合筒から離間させるようにしてもよい。

本発明によれば、既設のＰＣ梁に鋼製梁を適切に接合することができ、ＰＣ梁を有する高架橋タイプの道路の拡幅工事が可能となる。

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、既設の高架橋タイプの道路の断面図である。

この高架橋式道路１は、地面に設置された下部構造物２と、下部構造物２の上に載置された上部構造物３とから成る。

下部構造物２は、図１の図面裏表方向に間隔を隔てて立設されたコンクリート製橋脚４と、各橋脚４の上部に設けられ道路の幅方向に沿って形成されたＰＣ梁５と、各ＰＣ梁５の上面に設けられた支承（シュー）６とを有する。上部構造物３は、図１の図面裏表方向に間隔が隔てられた各ＰＣ梁５の支承６に架け渡された橋桁７と、橋桁７の上に敷設された床版８とを有する。床版８の上には舗装が施されてそこが実質的な道路となり、その上を自動車が走行する。

ＰＣ梁５の内部には、コンクリートに圧縮力を付与するためのＰＣ鋼材９が複数設置されている。ＰＣ鋼材９は、ＰＣ梁５内の一端から他端に亘ってロッド状に形成され、両端にコンクリートを押さえてコンクリートに圧縮力を付与するための支圧板１０および支圧用ナット１１が装着されている。すなわち、ＰＣ鋼材９の両端は支圧板１０に形成された孔に挿通され、それら両端部に支圧用ナット１１が装着されている。

支圧板１０および支圧用ナット１１は、ＰＣ梁５の両端部に設けられた化粧コンクリート１２によって覆われている。詳しくは、ＰＣ梁５の両端部には、化粧コンクリート１２を保持するための鉄筋１３が、支持板１０よりも外方に突出するように設置されていて、これら鉄筋１３に化粧コンクリート１２が打設されている。かかる鉄筋１３は、化粧コンクリート１２を保持する強度を有するに過ぎず、梁５を補強するものではない。

このＰＣ梁５を有する高架橋式道路の拡幅工事は次のようにしてなされる。

先ず、図１に示すように、ＰＣ梁５の延長側の端部に、内部のＰＣ鋼材９及び鉄筋１３を避けてアンカー孔１４を複数穿孔する。具体的には、Ｘ線センサや超音波センサ等を用いてをＰＣ梁５の内部のＰＣ鋼材９及び鉄筋１３を検出し、これらＰＣ鋼材９及び鉄筋１３を避ける位置に、ドリルでアンカー孔１４を穿孔する。アンカー孔１４は、ＰＣ梁５の端部の左右側面、下面及び上面の全て又は一部に、必要な接合強度に応じて穿孔される。

ＰＣ梁５の端部にアンカー孔１４を穿孔したならば、ＰＣ梁５の端部に被せられる図２に示す鋼製の接合筒１５に、上記アンカー孔１４に対応する貫通孔１６を穿孔する。具体的には、接合筒１５をワイヤ２０で吊下する前に、ＰＣ梁５の端部のアンカー孔１４の位置が転写されたフィルムを接合筒１５に貼付し、その上から上記アンカー孔１４に対応する貫通孔１６を接合筒１５に穿孔する。

次に、ＰＣ梁５の端部に接合筒１５を被せるのであるが、その前に、ＰＣ梁５の端部（接合筒１５が被せられる部分）の表面に目粗し加工を施しておく。ＰＣ梁５に接合筒１５を被せた後、それらの間に注入される樹脂モルタルの付着強度を高めるためである。また、ＰＣ梁５の端部の化粧コンクリート１２を除去しておく。化粧コンクリート１２は、強度部材ではないため、接続部材としての要をなさないからである。

また、ＰＣ梁５の端部に接合筒１５を被せる前に、アンカー孔１４に、接着剤が収容されたカプセルを挿入しておく。このカプセルは、後の工程でアンカー孔１４に差し込まれるアンカーロッドによって破られ、流出する内部の接着剤によってアンカーロッドをアンカー孔１４に固定するものである（所謂ケミカルアンカー（登録商標）等の接着系アンカー）。

その後、図３に示すように、接合筒１５をＰＣ梁５の端部に被せ、接合筒１５の貫通孔１６の位置をＰＣ梁５のアンカー孔１４の位置に合わせる。ここで、接合筒１５を単体でクレーンのワイヤで吊下すると、接合筒１５をＰＣ梁５の端部に被せるとき、そのワイヤがＰＣ梁５の上部に配置された上部構造物３（橋桁７及び床版８）に接触してしまう。そこで、本実施形態では、図２に示すように、接合筒１５の一端に天秤梁１７をボルトナット等で仮接続すると共に天秤梁１７に接合筒１５との釣り合いを取るための錘１８を移動可能に取り付けてなる接合筒・天秤梁・錘ユニット１９を製作しておき、これをクレーンのワイヤ２０で吊下するようにした。

具体的には、接合筒・天秤梁・錘ユニット１９の接合筒１５と天秤梁１７とに夫々吊り金具２１を図２の図面裏表方向に２個ずつ取り付け、これら吊り金具２１にワイヤ２２の一端を取り付け、それらワイヤ２２の他端を纏めてクレーンから繰り出された１本のワイヤ２０に接続する。このワイヤ２０は、接合筒・天秤梁・錘ユニット１９の重心位置の略真上に位置することになるが、重心位置は天秤梁１７及び錘１８によって接合筒１５から離間した位置となる。よって、図３に示すように、ワイヤ２０が上部構造物３に接触することなく、接合筒１５をＰＣ梁５の端部に挿入できる。

図４は、ＰＣ梁５の端部に接合筒１５を被せた様子を示す斜視図である。なお、図４では、接合筒１５に穿孔された貫通孔１６及び後述するネジジャッキを省略している。

接合筒１５は、天井板２３と左右の側板２４と底板２５とから略角筒状に形成されている。詳しくは、天井板２３には、ＰＣ梁５の端部に接合筒１５を被せたとき、ＰＣ梁５の上面に設けられた支承６が収容される切欠２６が形成されている。側板２４は、ＰＣ梁５の端部が挿入される部分がＰＣ梁５の端部の側面形状に合わせて台形状に形成され、後の工程で連結される鋼製梁２７の端部が接続される部分が鋼製梁２７の端部の側面形状に合わせて矩形状に形成されている。底板２５は、ＰＣ梁５の端部が挿入される部分がＰＣ梁５の端部の底面形状に合わせて傾斜され、鋼製梁２７の端部が接続される部分が鋼製梁２７の端部の底面形状に合わせて水平に形成されている。

接合筒１５は、ＰＣ梁５の端部に被せたとき、接合筒１５の内面とＰＣ梁５の外面との間に所定の隙間（１５ｍｍ程度）が空くように、ＰＣ梁５の端部よりも一回り大きく形成されている。図５に示すように、この隙間２８は、接合筒１５にその内外を貫通して装着されたネジジャッキ２９を操作することで、上下左右で均等となるように調節される。ネジジャッキ２９は、接合筒１５の外面に溶接されたナット３０と、ナット３０に螺合されて接合筒１５に貫通形成された孔３１に挿通されたボルト３２とを有し、ボルト３２の頭部を回転させてボルト３２の軸部先端をＰＣ梁５に押し付けるものである。

ここで、接合筒１５の天井板２３に設けたネジジャッキ２９を操作することで、ＰＣ梁５に対する接合筒１５の上下方向位置を調節でき、ＰＣ梁５の側面のアンカー孔１４に対する接合筒１５の側面の貫通孔１６の上下方向位置が合わせられる。また、接合筒１５の左右の側板２４に設けたネジジャッキ２９を操作することで、ＰＣ梁５に対する接合筒１５の図５の左右方向位置（図３の裏表方向位置）を調節でき、ＰＣ梁５の天井面及び底面のアンカー孔１４に対する接合筒１５の天井面及び底面の貫通孔１６の道路長手方向位置が合わせられる。また、接合筒１５は、ＰＣ梁５に取り付けられたウインチやジャッキ等のアクチュエータ（図示せず）によって図３の左右方向の力が付与されて、ＰＣ梁５に対する挿入深さが調節される。これにより、各アンカー孔１４に対する各貫通孔１６の道路幅方向位置が合わせられる。

接合筒１５の貫通孔１６の位置をＰＣ梁５のアンカー孔１４に合わせたなら、図６に示すように、貫通孔１６からアンカー孔１４にアンカーロッド３３を差し込んで、アンカーロッド３３の先端でアンカー孔１４に収容されたカプセルを破損させ、カプセルから流出した接着剤３４によりアンカーロッド３３をアンカー孔１４に固定する。なお、アンカー孔１４は、既述のように、ＰＣ鋼材９及び化粧コンクリート保持用鉄筋１３を避けて設けられている。アンカーロッド３３をアンカー孔１４に固定した後、貫通孔１６から突出したアンカーロッド３３のネジ部に、ワッシャー３５を挿通させてナット３６を締め込み、ワッシャー３５を接合筒１５の外面に押し付けることで、接合筒１５をＰＣ梁５に固定する。

その後、ワッシャー３５の外縁を接合筒１５の外面に溶接する。３７は溶接部である。後の工程で接合筒１５とＰＣ梁５との隙間２８に樹脂モルタルを注入したとき、この樹脂モルタルが接合筒１５の貫通孔１６とワッシャー３５との間から漏れないようにするためである。なお、ナット３６をワッシャー３５に溶接して緩み止めとしてもよく、また、ワッシャー３５とナット３６とが一体となったワッシャー付きナットを用い、そのワッシャーの部分を接合筒１５の外面に溶接してもよい。

ワッシャー３５を接合筒１５の外面に溶接したならば、接合筒１５とＰＣ梁５との隙間２８に樹脂モルタルを注入する。注入は、接合筒１５にその内外を連通して設けられた図示しない注入孔から樹脂モルタルを注入し、接合筒１５にその内外を連通して設けられた図示しない空気抜き孔から内部の空気を抜きつつ行う。樹脂モルタルは、ＰＣ梁５の端部の表面に目粗し加工が施されているので、ＰＣ梁５に高い強度で付着する。なお、樹脂モルタルではなく、単なるモルタルを用いてもよい。

樹脂モルタルが硬化した後、図７に示すように、ＰＣ梁５の端部に固定された接合筒１５から天秤梁１７を切り離す。

詳しくは、図３、図７に示すように、接合筒・天秤梁・錘ユニット１９の錘１８を天秤梁１７に沿って中央側に移動させ、その錘１８の位置を、接合筒・天秤梁・錘ユニット１９から接合筒１５を切り離して得られる天秤梁・錘ユニット３８をワイヤ２０で吊り下げたときに釣り合いが取れる位置とする。その後、天秤梁１７の端部に図３、図７の図面裏表方向に間隔を隔てて設けた２個の吊り金具３９にワイヤ４０を取り付け、それらワイヤ４０を天秤梁１７の他端の吊り金具２１に取り付けたワイヤ２２と纏め、クレーンから繰り出された１本のワイヤ２０に接続する。

このワイヤ２０は、天秤梁・錘ユニット３８の重心位置の略真上に位置することになるが、重心位置は天秤梁１７及び錘１８によって天秤梁１７の略中央の位置となる。よって、ワイヤ２０が上部構造物３に接触することはない。その後、接合筒１７の吊り金具２１のワイヤ２２を取り外し、天秤梁１７を接合筒１５に仮接続していたボルトナットを緩めて外し、天秤梁１７を接合筒１５から切り離して、図７に示すように、天秤梁・錘ユニット３８を得、その天秤梁・錘ユニット３８をワイヤ２０で吊り下げた状態でクレーンを操作して接合筒１５から離間させる。

天秤梁１７を接合筒１５から取り外した後、図８に示すように、接合筒１５の端部に鋼製梁２７を連結する。具体的には、鋼製梁２７をクレーンのワイヤに吊り下げ、鋼製梁２７の一端を鋼製橋脚４１の上部に載置して固定し、鋼製梁２７の他端を接合筒１５の端部に突き合わせて添接板（継ぎ目板）４２によって連結する。添接板４２には、ボルトの挿通孔４３が複数形成され、添接板４２が配置される鋼製梁２７及び接合筒１５には、挿通孔４３の位置に合わせて貫通孔が形成され、ボルトが挿通孔４３及び貫通孔に差し込まれてナットによって固定される。なお、ボルトの代わりにリベットを用いてもよい。

このように、既設のＰＣ梁５に鋼製梁２７を適切に接合した後、鋼製梁２７の上に支承４４を設け、その上に拡幅用の上部構造部４５を載置する。上部構造部４５は、図８の図面裏表方向に間隔が隔てられた各鋼製梁２７の支承４４に架け渡される橋桁４６と、橋桁４６の上に敷設された拡幅用の床版４７とを有する。橋桁４６は既設の橋桁７にボルト等で連結固定され、床版４７は既設の床版８に接続される。

こうして、ＰＣ梁５を有する高架橋タイプの道路の拡幅工事を適切に行うことができる。

既設の高架橋タイプの道路の断面図である。図１の高架橋式道路の拡幅工事の工程図である。図２の続きの工程図である。ＰＣ梁の端部に接合筒を被せた状態を示す斜視図である。図４の部分断面図であり、ネジジャッキの説明図である。図４の部分断面図であり、アンカー孔及びアンカーロッドの説明図である。図３の続きの工程図である。図７の続きの工程図である。

符号の説明

５ＰＣ梁
７橋桁
８床版
９ＰＣ鋼材
１４アンカー孔
１５接合筒
１６貫通孔
１７天秤梁
１８錘
１９接合筒・天秤梁・錘ユニット
２０ワイヤ
２７鋼製梁
２８隙間
２９ネジジャッキ
３３アンカーロッド
３６ナット
３８天秤梁・錘ユニット

Claims

ＰＣ梁と鋼製梁とを接合する方法であって、
上記ＰＣ梁の端部にアンカー孔を複数穿孔し、
上記ＰＣ梁の端部に被せられる接合筒に、上記アンカー孔に対応する貫通孔を穿孔し、
上記アンカー孔に接着剤を収容した状態で、上記ＰＣ梁の端部に上記接合筒を被せて上記アンカー孔と上記貫通孔との位置を合わせ、
上記貫通孔から上記アンカー孔にアンカーロッドを差し込んで該アンカーロッドの先端を上記アンカー孔内の接着剤で固定し、
上記貫通孔から突出した上記アンカーロッドのネジ部にナットを締め込んで上記接合筒を上記ＰＣ梁に固定した後、
その接合筒に上記鋼製梁を連結することを特徴とするＰＣ梁と鋼製梁との接合方法。
上記ＰＣ梁の端部に上記接合筒を被せて上記アンカー孔と上記貫通孔との位置合わせをするとき、
上記接合筒の内面と上記ＰＣ梁の外面との隙間を、上記接合筒にその内外を貫通して装着されたネジジャッキにより調節するようにした
請求項１に記載のＰＣ梁と鋼製梁との接合方法。
上記ネジジャッキにより上記接合筒の内面と上記ＰＣ梁の外面との隙間を調節した後、上記隙間にモルタルを注入するようにした
請求項２に記載のＰＣ梁と鋼製梁との接合方法。
上記ＰＣ梁の端部に上記接合筒を被せる際、
上記接合筒の一端に天秤梁を仮接続すると共に該天秤梁に上記接合筒との釣り合いを取るための錘を移動可能に取り付けてなる接合筒・天秤梁・錘ユニットを用意しておき、
該接合筒・天秤梁・錘ユニットをクレーンのワイヤに吊り下げ、そのワイヤが上記ＰＣ梁の上部に配置された橋桁及び床版に接触しないようにして、上記接合筒・天秤梁・錘ユニットの接合筒を上記ＰＣ梁の端部に挿入して装着するようにした
請求項１〜３いずれかに記載のＰＣ梁と鋼製梁との接合方法。
上記接合筒・天秤梁・錘ユニットの接合筒を上記ＰＣ梁の端部に挿入して装着した後、
上記錘を上記天秤梁に沿って移動して、その錘の位置を、上記接合筒・天秤梁・錘ユニットから上記接合筒を切り離して得られる天秤梁・錘ユニットをワイヤで吊り下げたときに釣り合いが取れる位置とし、
その後、上記接合筒と上記天秤梁との仮接続を解除して上記接合筒・天秤梁・錘ユニットから接合筒を切り離して天秤梁・錘ユニットを得、その天秤梁・錘ユニットをワイヤで吊り下げた状態で上記接合筒から離間させるようにした
請求項４に記載のＰＣ梁と鋼製梁との接合方法。