JP5088650B2 - 既設パイルベント橋脚の補強工法及び補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、既設パイルベント橋脚の補強工法及び補強構造に関するものである。

パイルベント橋脚は、杭頭部を地上部やその付近まで突出させ、杭同士を横梁で結合した構造の橋脚であり、昭和３０年代から昭和４０年代に多く施工されたものであるが、当時の架橋技術からすれば妥当な施工方法であった。しかしながら、パイルベント橋脚は、所定の支持力が確保されず、今日の強化された耐震基準を満たすことができないようなケースが散見される。このような、耐震基準を満たさないパイルベント橋脚については、適宜、補強を行うことにより支持力不足を解消し、かつ、地震時水平耐力を向上させる必要がある。
又、パイルベント橋脚の補強工法として、既設パイルベント橋脚を円筒形の補強鋼板で覆い、既設パイルベント橋脚と補強鋼管との隙間にモルタルを充填することで、河積阻害率を大きく増加させることなく地震時水平耐力を向上させる手法が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−３３６９４６号公報

しかしながら、従来のパイルベント橋脚の補強工法は、橋脚の曲げ剛性の向上には効果的であるが、支持力不足を十分に解消するものではなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、支持力及び地震時水平耐力の不足が指摘された既設パイルベント橋脚に対し、施工中及び施工後のいずれにおいても、河積阻害率を大きく増加させることなく、支持力及び地震時水平耐力の向上を図ることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）河床に設置されたパイルベント橋脚の上流側近傍及び下流側近傍に、小口径鋼管杭を少なくとも一対設置し、該少なくとも一対の小口径鋼管杭に跨るようにして、前記パイルベント橋脚を避け得る形状に形成されたプレキャスト連結梁を設置し、前記パイルベント橋脚と、前記少なくとも一対の小口径鋼管杭、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結する既設パイルベント橋脚の補強工法。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、河床に設置されたパイルベント橋脚の上流側近傍及び下流側近傍に、小口径鋼管杭を少なくとも一対設置することで、仮締め切りを不要とし、施工中及び施工後のいずれにおいても、小口径鋼管杭を設置することに起因する河積阻害率の増大を、可能な限り小さく抑えるものである。又、少なくとも一対の小口径鋼管杭に跨るようにして、パイルベント橋脚を避け得る形状に形成されたプレキャスト連結梁を設置することで、プレキャスト連結梁の荷重を、全て小口径鋼管杭により受ける。これにより、施工中にパイルベント橋脚に対してプレキャスト連結梁の荷重が追加されることを回避する。そして、最終的にはパイルベント橋脚と、少なくとも一対の小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁とを連結することで、既設パイルベント橋脚に不足する支持力を、小口径鋼管杭と既設パイルベント橋脚とにより担持する。なお、小口径鋼管杭の設置数については、既設パイルベント橋脚によって確保されている支持力を考慮して、適宜決定するものである。

（２）上記（１）項において、前記少なくとも一対の小口径鋼管杭に跨るようにして、前記パイルベント橋脚を避け得る形状に形成されたプレキャストフーチングを設置し、前記パイルベント橋脚とプレキャストフーチングとを連結する既設パイルベント橋脚の補強工法。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、少なくとも一対の小口径鋼管杭とパイルベント橋脚とを、プレキャストフーチングによって連結し、小口径鋼管杭とプレキャストフーチングとにより、既設パイルベント橋脚に不足する支持力を確保するものである。しかも、少なくとも一対の小口径鋼管杭に跨るようにして、パイルベント橋脚を避け得る形状に形成されたプレキャストフーチングを設置することで、プレキャストフーチングの荷重を、全て小口径鋼管杭により受ける。これにより、施工中にパイルベント橋脚に対してプレキャストフーチングの荷重が追加されることを回避する。そして、最終的にはパイルベント橋脚とプレキャストフーチングとを連結することで、既設パイルベント橋脚に不足する支持力を、小口径鋼管杭と既設パイルベント橋脚との双方で担持する。

（３）上記（１）、（２）項において、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定する工程を含む既設パイルベント橋脚の補強工法（請求項１）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定することで、全体をラーメン構造化し、必要な地震時水平耐力を確保するものである。

（４）前記（１）から（３）項において、前記パイルベント橋脚と、前記少なくとも一対の小口径鋼管杭、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結する工程において、前記パイルベント橋脚に形成された既設の横梁と、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結する既設パイルベント橋脚の補強工法（請求項２）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、パイルベント橋脚に形成された既設の横梁と、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを固定することにより、パイルベント橋脚と、少なくとも一対の小口径鋼管杭、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結することで、既設パイルベント橋脚に不足する支持力を、小口径鋼管杭と既設パイルベント橋脚との双方で担持する。

（５）前記（４）項において、前記橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定する工程の後に、前記パイルベント橋脚に形成された既設の横梁と、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁との隙間に無収縮グラウト材を充填し、一体化する既設パイルベント橋脚の補強工法（請求項３）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定することによって、全体をラーメン構造化した後に、パイルベント橋脚に形成された既設の横梁と、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁との隙間に無収縮グラウト材を充填し、一体化することで、施工中にパイルベント橋脚に対して連結トラス構造の梁の荷重が追加されることを回避し、かつ、最終的には既設パイルベント橋脚に不足する支持力を、小口径鋼管杭と既設パイルベント橋脚との双方で担持するものである。

（６）前記（１）から（５）項において、前記プレキャスト連結梁により、パイルベント橋脚の頭部及び小口径鋼管杭の頭部を連結する既設パイルベント橋脚の補強工法。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、パイルベント橋脚の頭部及び小口径鋼管杭の頭部を、プレキャスト連結梁により連結し、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置されたプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定することで、ラーメン構造化するものである。なお、橋軸方向に隣接する小口径鋼管杭の頭部を連結する連結トラス構造の梁は、渡橋（上部構造体）の拡幅や、渡橋上施設の設置スペースに用いることが可能である。

（７）上記（１）から（６）項において、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁に、前記パイルベント橋脚を避け得る形状として、予め、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔が形成され、かつ、少なくとも半割り状態に分割された、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いる既設パイルベント橋脚の補強工法（請求項４）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、少なくとも半割り状態に分割された、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いることで、少なくとも一対の小口径鋼管杭とパイルベント橋脚とを、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁で連結する際の施工作業を容易にするものである。又、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁に、パイルベント橋脚を避け得る形状として、予め、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔が形成されていることにより、少なくとも一対の小口径鋼管杭に跨るようにして、パイルベント橋脚を避け得る形状に形成されたプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を設置する際に、パイルベント橋脚に対してプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁の荷重が追加されることなく、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁の荷重を、全て小口径鋼管杭により受けるようにする。そして、最終的にはプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁と、パイルベント橋脚との隙間を埋めて一体化することで、パイルベント橋脚と、プレキャストフーチング、プレキャスト連結梁及び小口径鋼管杭とを確実に固定するものである。

（８）上記（７）項において、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁のパイルベント橋脚を挿通するための貫通孔に、予め、前記パイルベント橋脚を挿通するための、半割りの鋼管を貫通させて固定した、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いる既設パイルベント橋脚の補強工法（請求項５）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁のパイルベント橋脚を挿通するための貫通孔に予め固定した、パイルベント橋脚を挿通するための半割りの鋼管によって、パイルベント橋脚を挟み込むことで、既設パイルベント橋脚自体を補強するものである。

（９）上記（８）項において、前記半割りの鋼管を、同一のパイルベント橋脚に係る他のプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁と連結することを特徴とする既設パイルベント橋脚の補強工法（請求項６）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、半割りの鋼管を介して、同一のパイルベント橋脚に係る他のプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁同士を連結して一体化することにより、更なる支持力の向上及び曲げ剛性の向上を図るものである。

（１０）上記（７）から（９）項において、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁の小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔に、予め、小口径鋼管杭を挿通するための、半割りのガイド管を貫通させて固定した、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いる既設パイルベント橋脚の補強工法。（請求項７）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強工法は、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁の小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔に、予め固定した、小口径鋼管杭を挿通するための半割りのガイド管を用い、小口径鋼管杭を打設するものである。半割りのガイド管をガイドとして用いることで、小口径鋼管杭の打設作業を、水中のみならず、例えば台船を用いて水上から行うことも可能である。

（１１）河床に設置されたパイルベント橋脚の上流側近傍及び下流側近傍に設置された少なくとも一対の小口径鋼管杭と、前記パイルベント橋脚とが、プレキャスト連結梁で連結されている既設パイルベント橋脚の補強構造。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、少なくとも一対の小口径鋼管杭が、河床に設置されたパイルベント橋脚の上流側近傍及び下流側近傍に設置されることによって、仮締め切りが不要となり、施工中及び施工後のいずれにおいても、小口径鋼管杭を設置することに起因する河積阻害率の増大を、可能な限り小さく抑えるものである。そして、少なくとも一対の小口径鋼管杭とパイルベント橋脚とが、プレキャスト連結梁で連結されることで、既設パイルベント橋脚に不足する支持力が、小口径鋼管杭と既設パイルベント橋脚とにより担持される。なお、小口径鋼管杭の設置数については、既設パイルベント橋脚によって確保されている支持力を考慮して、適宜決定するものである。

（１２）上記（１１）項において、前記少なくとも一対の小口径鋼管杭と前記パイルベント橋脚とが、プレキャストフーチングで連結されている既設パイルベント橋脚の補強構造。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、少なくとも一対の小口径鋼管杭とパイルベント橋脚とが、プレキャストフーチングによって連結されることで、小口径鋼管杭とプレキャストフーチングとにより、既設パイルベント橋脚に不足する支持力が確保されるものである。

（１３）上記（１１）、（１２）項において、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士が、連結トラス構造の梁で一体に固定されてなる既設パイルベント橋脚の補強構造（請求項８）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士が、連結トラス構造の梁で一体に固定されることで、全体がラーメン構造化され、必要な地震時水平耐力が確保されるものである。

（１４）上記（１１）から（１３）項において、前記プレキャスト連結梁により、パイルベント橋脚の頭部及び小口径鋼管杭の頭部が連結されている既設パイルベント橋脚の補強構造。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、パイルベント橋脚の頭部及び小口径鋼管杭の頭部が、プレキャスト連結梁により連結され、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置されたプレキャスト連結梁同士が、連結トラス構造の梁で一体に固定されることで、ラーメン構造化されるものである。なお、橋軸方向に隣接する小口径鋼管杭の頭部を連結する連結トラス構造の梁は、渡橋（上部構造体）の拡幅や、渡橋上施設の設置スペースに用いることが可能である。

（１５）前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁に、予め、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔が形成され、かつ、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁が、少なくとも半割り状態に分割されている既設パイルベント橋脚の補強構造。（請求項９）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、少なくとも一対の小口径鋼管杭とパイルベント橋脚とが、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁で連結される際の施工作業が容易となる。そして、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁と、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭とが貫通孔によって係合することで、両者が確実に固定されるものである。

（１６）上記（１５）項において、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁の、パイルベント橋脚を挿通するための貫通孔に、予め、前記パイルベント橋脚を挿通するための、半割りの鋼管が貫通し固定されている既設パイルベント橋脚の補強構造。（請求項１０）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁のパイルベント橋脚を挿通するための貫通孔に予め固定された、パイルベント橋脚を挿通するための半割りの鋼管によって、パイルベント橋脚が挟み込まれることで、既設パイルベント橋脚が補強されるものである。

（１７）上記（１６）項において、前記半割りの鋼管が、同一のパイルベント橋脚に係る他のプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁と連結されている既設パイルベント橋脚の補強構造（請求項１１）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、半割りの鋼管を介して、同一のパイルベント橋脚に係る他のプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁同士が連結され一体化されることにより、支持力の向上及び曲げ剛性の向上が図られるものである。

（１８）上記（１５）から（１７）項において、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁の小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔に、小口径鋼管杭を挿通するためのガイド管が貫通している既設パイルベント橋脚の補強構造（請求項１２）。
本項に記載の既設パイルベント橋脚の補強構造は、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁の小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔に、予め固定された、小口径鋼管杭を挿通するための半割りのガイド管を用い、小口径鋼管杭を打設する事を可能としている。半割りのガイド管をガイドとして用いることで、小口径鋼管杭の打設作業を、水中のみならず、例えば台船を用いて水上から行うことも可能である。

本発明はこのように構成したので、支持力及び地震時水平耐力の不足が指摘された既設パイルベント橋脚に対し、施工中及び施工後のいずれにおいても、河積阻害率を大きく増加させることなく、支持力及び地震時水平耐力の向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る、既設パイルベント橋脚の補強構造１０は、図１に示されるように、河床に設置されたパイルベント橋脚１２の上流側近傍及び下流側近傍に設置された一対の小口径鋼管杭１４と、パイルベント橋脚１２とが、プレキャスト連結梁１６で連結されている。又、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚１２Ａ、１２Ｂに設置された小口径鋼管杭１４又はプレキャスト連結梁１６同士が、連結トラス構造の梁１８で一体に固定されたものである。

ここで、小口径鋼管杭１４は、φ３００ｍｍ以下の場所打ち杭や埋込み杭の総称であり、セメント系グラウト材を加圧注入して、付着性能の改善された鋼管と合成させるものであり、その施工方法については、本発明者らによって既に公開された工法（特開２００１−８１７７０号公報等参照）を用いることが可能である。そして、地盤の支持力はベース部（支持層）及びスキン部（中間層）のセメントグラウトで受け持ち、杭体応力は主として高強度で高靭性の鋼管が負担するものである。
又、プレキャスト連結梁１６は、予め、パイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４を挿通するための貫通孔が形成され、かつ、少なくとも半割り状態に分割されている（図７（ｂ）符号１６１、１６２参照）。又、プレキャスト連結梁１６は、コンクリート製又は鋼製のものであり、各分割片は、ボルトによって互いに確実に固定されるものである。

又、連結トラス構造の梁１８は、図３から図５にも示されるように、例えば、主材と称するトラスの上弦材２０、下弦材２２に鋼管が用いられ、梁１８の上下面も、ブレース材２４として、上下弦材２０、２２よりも細い鋼管が用いられたトラス構造となっている。又、梁１８の側面には、上下弦材２０、２２の鋼管を連結するための、長円形の窓２６ａが設けられた鋼板２６が用いられ、上下弦材２０が一体となり、立体トラスが形成されたものである。

なお、図３から図５に示された例では、パイルベント橋脚１２を挟むようにして一対の小口径鋼管杭１４が設置されており、上弦材２０に設けられた杭梁部連結金具２８と、下弦材２２に設けられた鋼管杭部連結金具３０を介して、ピン構造でプレキャスト連結梁１６及び小口径鋼管杭１４に対し結合されている。従って、連結トラス構造の梁１８には、曲げ変形が生じない構造となっているが、立体トラスとしては、４点でプレキャスト連結梁１６及び小口径鋼管杭１４に連結しているため、小口径鋼管杭１４の曲げ変形を拘束する構造となっている。

更に、図２に示されるように、パイルベント橋脚１２の下端部近傍において、必要に応じ一対の小口径鋼管杭１４とパイルベント橋脚１２とが、更にプレキャストフーチング３２で連結された構造を採用することも可能である。この場合、プレキャストフーチング３２についてもプレキャスト連結梁１６と同様に、予め、パイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４を挿通するための貫通孔が形成され、かつ、少なくとも半割り状態に分割されたものを用いる。又、プレキャストフーチング３２も、プレキャスト連結梁１６と同様にコンクリート製又は鋼製のものが用いられ、各分割片は、ボルトによって確実に固定されるものである。

又、図２の例では、プレキャストフーチング３２のパイルベント橋脚１２を挿通するための貫通孔に、予め、パイルベント橋脚を挿通するための、半割りの鋼管３４が貫通した状態で固定されている。同様に、プレキャストフーチング３２の小口径鋼管杭１４を挿通するための貫通孔に、小口径鋼管杭１４を挿通するためのガイド管３６が貫通している。このガイド管３６も、鋼管を半割りにしたものが用いられている。半割りの鋼管３４及び半割りのガイド管３６は、少なくとも半割りのプレキャストフーチング３２を一体に合わせることで、図２に示されるように、円筒状をなすものである。
そして、図２の例では、半割りの鋼管３４及びガイド管３６が、同一のパイルベント橋脚１２Ａに係る他のプレキャスト連結梁１６とも連結されている。なお、かかる半割りの鋼管３４及びガイド管３６を、予めプレキャスト連結梁１６側に固定しておくこととしても良い。

ここで、本発明の実施の形態に係る既設パイルベント橋脚の補強工法について、図６から図８も参照しつつ説明する。
（工程１）先ず、既設パイルベント橋脚周辺の床堀、整地を行う。なお、洗掘により、掘削が不要となっている場合には、この工程は不要である。
（工程２）必要に応じ、図２に示されるように、プレキャストフーチング３２を河床に設置する。この際、プレキャストフーチング３２は、少なくとも二分割の構造であることから、二分割されたプレキャストフーチング３２でパイルベント橋脚１２を挟み込む。この際、パイルベント橋脚１２と、プレキャストフーチング３２に予め設けられたパイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４を挿通するための穴との間には、隙間が設けられる。そして、小口径鋼管杭１４と、プレキャストフーチング３２の小口径鋼管杭１４を挿通するための穴との隙間に、水中不分離充填剤を注入することにより、小口径鋼管杭１４とプレキャストフーチング３２とを互いに一体化させる。なお、パイルベント橋脚１２とプレキャストフーチング３２とは、この時点では一体化させない。
（工程３）図２に示された、半割りの鋼管３４及びガイド管３６を備えるプレキャストフーチング３２を用いる場合には、船台上から穿孔機械を用いて、小口径鋼管杭１４を河床に打設する。この際、ガイド管３６が小口径鋼管杭１４のガイドとなり、船台上からの作業であるにもかかわらず、正確な位置に小口径鋼管杭１４を打設することが可能である。
（工程４）小口径鋼管杭１４を河床に打設後、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、小口径鋼管杭１４をねじ継ぎ手により、小口径鋼管杭１４の頭部を既設の横梁４０とほぼ同じ高さとなるまで、上方へと延長する。そして、小口径鋼管杭１４の頭部近傍に、ブラケット３８を設置する。ブラケット３８は、プレキャスト連結梁１６を安定して支持するための取付け座を構成するものであり、所定の厚み、面積を有する支圧板３８ａと補鋼材（スティフナ）３８ｂとが、小口径鋼管杭１４に溶接により固定される。

（工程５）続いて、図７に示されるように、半割りのプレキャスト連結梁１６（１６１、１６２）により、パイルベント橋脚１２の既設の横梁４０を挟み込み、ブラケット３８上にプレキャスト連結梁１６を載置して固定する。この際、パイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４は、各々、プレキャスト連結梁１６に予め形成されたパイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４を挿通するための穴１６ａ、１６ｂに挿通される。そして、図７（ａ）に示されるように、小口径鋼管杭１４とプレキャスト連結梁１６との隙間に、無収縮グラウト材４２を充填して固定する。
（工程６）続いて、図８に示されるように、プレキャスト連結梁１６の、既設の横梁４０を覆うための凹部５０にコンクリート４６を打設し、パイルベント橋脚１２の既設の横梁４０を覆い隠すようにして、プレキャスト連結梁１６と、パイルベント橋脚１２及び既設の横梁４０とを、この時点で初めて一体化する。又、図２に示されるように、プレキャストフーチング３２を河床に設置する場合には、この時点で、パイルベント橋脚１２と、プレキャストフーチング３２のパイルベント橋脚１２を挿通する穴との隙間に、水中不分離充填剤を注入することにより、パイルベント橋脚１２とプレキャストフーチング３２とを互いに一体化させる。
（工程７）そして、図１、図２に示されるように、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚１２Ａ、１２Ｂに設置されたプレキャスト連結梁１６Ａ、１６Ｂ同士を、連結トラス構造の梁１８で一体に固定する。
（工程８）その後、図９に示されるように、パイルベント橋脚１２の既設の横梁４０と、プレキャスト連結梁１６との隙間に無収縮グラウト材４４を充填して、両者をより強固に固定し、既設パイルベント橋脚１２の補強を完了する。

ところで、図６から図９には、便宜上、上下方向中間部の既設の横梁４０Ｍに対しプレキャスト連結梁１６を設置する場合を例示して説明したが、パイルベント橋脚１２の頭部に設けられた既設の横梁４０Ｈに対しプレキャスト連結梁１６を設置する場合には、上記（工程４）において、小口径鋼管杭１４を、パイルベント橋脚１２の頭部に設けられた既設の横梁４０Ｈの高さまで延長し、上記と同様の手順によって頭部の既設の横梁４０Ｈに対しプレキャスト連結梁１６を設置することで、図１、図２に示されるような、既設パイルベント橋脚の補強構造となる。又、必要に応じ、頭部の既設の横梁４０Ｈに対してのみ、プレキャスト連結梁１６を設置して小口径鋼管杭１４と一体化することも可能である。更には、図６から図９の例では、既設の横梁４０とプレキャスト連結梁１６とを一体化する場合を例示したことから、プレキャスト連結梁１６の断面形状には、既設の横梁４０を覆うための凹部５０が形成されている。しかしながら、パイルベント橋脚１２とプレキャスト連結梁１６とを直接的に一体化することも可能であり、この場合には、プレキャスト連結梁１６の断面形状は、既設の横梁４０を囲む凹部は無く、パイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４の貫通孔１６ａ、１６ｂのみが設けられたものとなる。
又、プレキャスト連結梁１６又はプレキャストフーチング３２の貫通孔と、小口径鋼管杭１４との固定には、例えば、プレキャストフーチング３２の貫通孔１６ａ（図７）に、鋼材、セラミック、鋳鉄等からなる杭頭嵌装筒体を埋め込み、杭頭嵌装筒体内に小口径鋼管杭１４の頭部を嵌装した状態で、杭頭嵌装筒体内に、セメントグラウト材や無収縮グラウト材、膨張性高強度グラウト材、樹脂系グラウト材等の固結剤で充填することにより、両者を確実に固定することが可能である。

上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。まず、河床に設置されたパイルベント橋脚１２の上流側近傍及び下流側近傍に、小口径鋼管杭１４を少なくとも一対設置することで、仮締め切りを不要とし、施工中及び施工後のいずれにおいても、小口径鋼管杭１４を設置することに起因する河積阻害率の増大を、可能な限り小さく抑えることができる。又、少なくとも一対の小口径鋼管杭１４に跨るようにして、パイルベント橋脚１２を避け得る形状に形成されたプレキャスト連結梁１６を設置することで、プレキャスト連結梁１６の荷重を、全て小口径鋼管杭１４により受ける。これにより、施工中にパイルベント橋脚１２に対してプレキャスト連結梁１６の荷重が追加されることを回避する。そして、最終的にはパイルベント橋脚１２と、少なくとも一対の小口径鋼管杭１４又はプレキャスト連結梁１６とを連結することで、既設パイルベント橋脚１２のみでは支持力が不足しているような場合であっても、小口径鋼管杭１４と既設パイルベント橋脚１２とにより、必要な支持力を担持する。
なお、本発明の実施の形態では、パイルベント橋脚１２に形成された既設の横梁４０と、プレキャスト連結梁１６とを固定することにより、パイルベント橋脚１２と、少なくとも一対の小口径鋼管杭１４及びプレキャスト連結梁１６とを連結することで、既設パイルベント橋脚１２に不足する支持力を、小口径鋼管杭１４と既設パイルベント橋脚１２との双方でにより担持するものである。

又、必要に応じ、少なくとも一対の小口径鋼管杭１４とパイルベント橋脚１２とを、図２に示されるようにプレキャストフーチング３２によって連結することで、パイルベント橋脚１２とプレキャストフーチング３２とにより、既設のパイルベント橋脚１２に不足する支持力を確保することが可能となる。この場合においても、少なくとも一対の小口径鋼管杭１４に跨るようにして、パイルベント橋脚１２を避け得る形状に形成されたプレキャストフーチング３２を設置することで、プレキャストフーチング３２の荷重を、全て小口径鋼管杭１４により受ける。これにより、施工中にパイルベント橋脚１２に対してプレキャストフーチング３２の荷重が追加されることを回避する。そして、最終的にはパイルベント橋脚１２とプレキャストフーチング３２とを連結することで、既設パイルベント橋脚１２に不足する支持力を、小口径鋼管杭１４と既設パイルベント橋脚１２とにより担持するものである。

又、本実施の形態では、パイルベント橋脚１２に形成された既設の横梁４０と、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６とを固定することにより、パイルベント橋脚１２と、一対の小口径鋼管杭１４、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６とを連結することで、既設パイルベント橋脚１２に不足する支持力を、小口径鋼管杭１４と既設パイルベント橋脚１２との双方で担持している。

又、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚１２（１２Ａ、１２Ｂ）に設置された小口径鋼管杭１４（１４Ａ、１４Ｂ）又はプレキャスト連結梁１６（１６Ａ、１６Ｂ）同士を、連結トラス構造の梁１８で一体に固定することによって、全体をラーメン構造化した後に、パイルベント橋脚に形成された既設の横梁４０と、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６との隙間に無収縮グラウト材を充填し、一体化することで（図９参照）、施工中にパイルベント橋脚１２に対して連結トラス構造の梁１８の荷重が追加されることを回避し、かつ、最終的には既設パイルベント橋脚１２に不足する支持力を、小口径鋼管杭１４と既設パイルベント橋脚１２との双方で担持することが可能となる。

又、図１、図２に示されるように、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚１２Ａ、１２Ｂに設置された小口径鋼管杭１４（１４Ａ、１４Ｂ）又はプレキャスト連結梁同士１６（１６Ａ、１６Ｂ）を、連結トラス構造の梁１８で一体に固定することで、既設パイルベント橋脚の補強構造１０全体をラーメン構造化し、必要な地震時水平耐力を確保することができる。

又、パイルベント橋脚１２の頭部及び小口径鋼管杭１４の頭部を、図１から図３に示されるように、プレキャスト連結梁１６により連結し、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置されたプレキャスト連結梁１６（１６Ａ、１６Ｂ）同士を、連結トラス構造の梁１８で一体に固定することで、既設パイルベント橋脚の補強構造１０全体をラーメン構造化するものである。しかも、パイルベント橋脚１２の頭部及び小口径鋼管杭１４の頭部を連結するプレキャスト連結梁３０は、橋の拡幅に用いることが可能であり、橋脚の補強工事と合わせて、車線の増設や橋上の設備の増設が可能となる。なお、橋軸方向に隣接する小口径鋼管杭１４の頭部を連結する、連結トラス構造の梁１８は、図３に示される渡橋１１（上部構造体）の拡幅や、渡橋上施設の設置スペースに用いることが可能である。

又、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６に、パイルベント橋脚１２を避け得る形状として、予め、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔（図７の貫通孔１６ａ、１６ｂ参照）が形成され、かつ、少なくとも半割り状態に分割された構造とすることで、小口径鋼管杭１４とパイルベント橋脚１２とを、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６で連結する際の施工作業を容易にするものである。又、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６に、パイルベント橋脚１２を避け得る形状として、予め、パイルベント橋脚１２及び小口径鋼管杭１４を挿通するための貫通孔１６ｂ、１６ａが形成されていることにより、少なくとも一対の小口径鋼管杭１４に跨るようにして、パイルベント橋脚１２を避け得る形状に形成されたプレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６を設置する際に、パイルベント橋脚１２に対してプレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６の荷重が追加されることなく、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁の荷重１６を、全て小口径鋼管杭１４により受けるようにする。そして、最終的にはプレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６と、パイルベント橋脚１２との隙間を埋めて一体化することで、パイルベント橋脚１２と、プレキャストフーチング３２、プレキャスト連結梁１６及び小口径鋼管杭１４とを確実に固定することが可能となる。
なお、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６の分割数は、設置環境やや輸送ルート等を考慮して、適宜決定するものである。

又、図２に例示されるように、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６の、パイルベント橋脚１２を挿通するための貫通孔に予め固定した、パイルベント橋脚を挿通するための半割りの鋼管３４によって、パイルベント橋脚１２を挟み込むことで、既設パイルベント橋脚１２自体を補強することができる。

又、図２に例示されるように、半割りの鋼管３４を介して、同一のパイルベント橋脚１２に係るプレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６同士を連結して一体化することにより、更なる支持力の向上及び曲げ剛性の向上を図ることができる。

又、図２に例示されるように、プレキャストフーチング３２又はプレキャスト連結梁１６の小口径鋼管杭１４を挿通するための貫通孔に、予め固定した、小口径鋼管杭１４を挿通するための半割りのガイド管３６をガイドとして用いることで、小口径鋼管杭１４の打設作業を、水中のみならず、例えば台船を用いて水上から行うことも可能となる。

本発明の実施の形態に係る、既設パイルベント橋脚の補強構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る、既設パイルベント橋脚の補強構造の別例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の既設パイルベント橋脚の補強構造に用いられる、連結トラス構造の梁を示す図であり、図４のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態の既設パイルベント橋脚の補強構造に用いられる、連結トラス構造の梁を示す図であり、図３のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態の既設パイルベント橋脚の補強構造に用いられる、連結トラス構造の梁を示す図であり、図３のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施の形態に係る既設パイルベント橋脚の補強工法における、小口径鋼管杭の頭部近傍にブラケットを設置する工程を示すものであり、（ａ）は、既設パイルベント橋脚を橋軸方向に見た図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。 半割りのプレキャスト連結梁により、パイルベント橋脚の既設の横梁を挟み込み、ブラケット上にプレキャスト連結梁を載置して固定する工程を示すものであり、（ａ）は、既設パイルベント橋脚を橋軸方向に見た図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図であってプレキャスト連結梁の固定前、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図であってプレキャスト連結梁の固定後を示す図である。 パイルベント橋脚１既設の横梁を覆い隠すようにしてコンクリートを打設し、プレキャスト連結梁と、パイルベント橋脚及び既設の横梁とを固定する工程を示すものであり、（ａ）は、既設パイルベント橋脚を橋軸方向に見た図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 パイルベント橋脚の既設の横梁と、プレキャスト連結梁との隙間に、無収縮グラウト材を充填して一体化する工程を示すものであり、（ａ）は、既設パイルベント橋脚を橋軸方向に見た図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。

符号の説明

１０：既設パイルベント橋脚の補強構造、１２：パイルベント橋脚、１４：小口径鋼管杭、１６：プレキャスト連結梁、１８：連結トラス構造の梁、３２：プレキャストフーチング、３４：半割りの鋼管、３６：ガイド管

Claims (12)

1. 河床に設置されたパイルベント橋脚の上流側近傍及び下流側近傍に、小口径鋼管杭を少なくとも一対設置し、
   該少なくとも一対の小口径鋼管杭に跨るようにして、前記パイルベント橋脚を避け得る形状に形成されたプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を設置し、
   前記パイルベント橋脚と、前記少なくとも一対の小口径鋼管杭、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結し、
   橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定する工程を含むことを特徴とする既設パイルベント橋脚の補強工法。
2. 前記パイルベント橋脚と、前記少なくとも一対の小口径鋼管杭、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結する工程において、前記パイルベント橋脚に形成された既設の横梁と、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁とを連結することを特徴とする請求項１記載の既設パイルベント橋脚の補強工法。
3. 前記橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士を、連結トラス構造の梁で一体に固定する工程の後に、前記パイルベント橋脚に形成された既設の横梁と、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁との隙間に無収縮グラウト材を充填し、一体化することを特徴とする請求項２記載の既設パイルベント橋脚の補強工法。
4. 前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁に、前記パイルベント橋脚を避け得る形状として、予め、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔が形成され、かつ、少なくとも半割り状態に分割された、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の既設パイルベント橋脚の補強工法。
5. 前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁のパイルベント橋脚を挿通するための貫通孔に、予め、前記パイルベント橋脚を挿通するための、半割りの鋼管を貫通させて固定した、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いることを特徴とする請求項４記載の既設パイルベント橋脚の補強工法。
6. 前記半割りの鋼管を、同一のパイルベント橋脚に係る他のプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁と連結することを特徴とする請求項５記載の既設パイルベント橋脚の補強工法。
7. 前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁の小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔に、予め、小口径鋼管杭を挿通するための、半割りのガイド管を貫通させて固定した、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁を用いることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項記載の既設パイルベント橋脚の補強工法。
8. 河床に設置されたパイルベント橋脚の上流側近傍及び下流側近傍に設置された少なくとも一対の小口径鋼管杭と、前記パイルベント橋脚とが、プレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁で連結され、橋軸方向に隣接するパイルベント橋脚に設置された小口径鋼管杭又はプレキャスト連結梁同士が、連結トラス構造の梁で一体に固定されてなることを特徴とする既設パイルベント橋脚の補強構造。
9. 前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁に、予め、パイルベント橋脚及び小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔が形成され、かつ、前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁が、少なくとも半割り状態に分割されていることを特徴とする請求項８記載の既設パイルベント橋脚の補強構造。
10. 前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁の、パイルベント橋脚を挿通するための貫通孔に、予め、前記パイルベント橋脚を挿通するための、半割りの鋼管が貫通し固定されていることを特徴とする請求項９記載の既設パイルベント橋脚の補強構造。
11. 前記半割りの鋼管が、同一のパイルベント橋脚に係る他のプレキャストフーチング又はプレキャスト連結梁と連結されていることを特徴とする請求項９記載の既設パイルベント橋脚の補強構造。
12. 前記プレキャストフーチング又は前記プレキャスト連結梁の小口径鋼管杭を挿通するための貫通孔に、小口径鋼管杭を挿通するためのガイド管が貫通していることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項記載の既設パイルベント橋脚の補強構造。

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