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技術 低桁高の橋梁

出願人 株式会社ピーエス三菱
発明者 渡辺浩良雨宮美子
出願日 2003年3月11日 (17年3ヶ月経過) 出願番号 2003-065442
公開日 2004年9月30日 (15年9ヶ月経過) 公開番号 2004-270382
状態 特許登録済
技術分野 橋または陸橋
主要キーワード 減少部材 キングポスト 圧縮域 プレストレッシング 剛性壁 アーチ式 端部桁 補剛部材
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年9月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

プレストレストコンクリート構造橋梁は、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、桁高の低い橋梁を施工する必要性がある。

解決手段

プレストレストコンクリート構造の橋梁1において、超高強度モルタルPC鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が、35超の低桁高の中央桁10及び端部桁20からなる橋梁1を提供する。この橋梁1はプレキャストセグメント部材とすれば好適である。また、壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式アーチ式、又は別構造アーチ式のたわみ減少部材40を併用するとよい。

概要

背景

プレストレストコンクリート構造橋梁は、例えば、都市部における橋梁や、河川改修後に新たに架設する橋等は、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、桁高の低い橋梁を施工することが求められることが多い。このような種々の条件に対応するために、桁高の低い橋梁が種々開発されている。

概要

プレストレストコンクリート構造の橋梁は、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、桁高の低い橋梁を施工する必要性がある。プレストレストコンクリート構造の橋梁1において、超高強度モルタルPC鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が、35超の低桁高の中央桁10及び端部桁20からなる橋梁1を提供する。この橋梁1はプレキャストセグメント部材とすれば好適である。また、壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式アーチ式、又は別構造アーチ式のたわみ減少部材40を併用するとよい。

目的

本発明は上記実情に鑑み開発されてもので、格別の装置や、繁雑な作業を要することなく、低桁高の橋梁を実現すると共に、経済的で高耐久性を有する橋梁を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
0件

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請求項1

プレストレストコンクリート構造橋梁において、超高強度モルタルPC鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が35超であることを特徴とする低桁高の橋梁。

請求項2

プレキャストセグメント部材からなることを特徴とする請求項1記載の低桁高の橋梁。

請求項3

壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式アーチ式、又は別構造アーチ式のたわみ減少部材を併用することを特徴とする請求項1又は2記載の低桁高の橋梁。

技術分野

0001

本発明は、低桁高橋梁に関し、さらに詳しくは、プレストレストコンクリート構造の橋梁において、桁高を低くすることができる橋梁に係るものである。

0002

プレストレストコンクリート構造の橋梁は、例えば、都市部における橋梁や、河川改修後に新たに架設する橋等は、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、桁高の低い橋梁を施工することが求められることが多い。このような種々の条件に対応するために、桁高の低い橋梁が種々開発されている。

0003

桁高の低い橋梁では、主桁圧縮域圧縮応力が大きくなり、圧縮破壊に対する危険性が高くなる。そのため、従来から橋梁を低桁高にする技術がある。

0004

例えば、PC橋上縁ポストコンプレッションを与え、桁高スパン比を小さくする技術として、いわゆるバイプレ方式の桁が知られている。バイプレとは、バイプレストレッシング・システム(Bi−Prestressing System)の略語で、「2つの」を意味する接頭語「Bi−」とプレストレッシング・システムとの合成語である(例えば、非特許文献1参照。)。

0005

この技術は、従来のポストテンション方式又はプレテンション方式と、コンクリート中のPC鋼材圧縮定着して、コンクリートに引張りプレストレスを与えるポストコンプレッション方式を組み合わせたプレストレッシング方式である。バイプレ方式の桁では、桁上下縁部の引張応力が小さくなるので、桁高を低くすることができる。

0006

また、別の技術で、鋼桁曲げ剛性を利用し、プレストレスを与えた合成桁で、桁高スパン比を小さくする技術として、プレビーム桁がある(例えば、非特許文献2参照。)。

0007

プレビーム桁は、鋼桁とコンクリートとの合理的な合成桁である。鋼桁は製作反りを付された組立溶接I桁で、下フランジにはブロクジベルが設けられ、上フランジにはスタッドジベルが設けられ、スラブコンクリートと合成されている。鋼桁の曲げ剛性を利用して下フランジコンクリートにプレストレスを導入する。プレビーム桁は、低い桁高を選択することが可能である。

背景技術

0008

【特許文献1】
特許第32799835号特許公報(第2−4頁)
【非特許文献1】
「バイプレ工法」(バイプレストレッシング工法協会)カタログ(第1−5頁):平成9年8月発行
【非特許文献2】
「PREBEAM」(プレビーム振興会発行)カタログ(第4−5頁):No.13,2000

0009

しかし、このような技術は、圧縮鋼材や、プレフレクション(予曲げ)を与える装置が必要となるため、コスト高となり、製作や架設作業も煩雑となるという欠点があった。

発明が解決しようとする課題

0010

本発明は上記実情に鑑み開発されてもので、格別の装置や、繁雑な作業を要することなく、低桁高の橋梁を実現すると共に、経済的で高耐久性を有する橋梁を提供することを目的とする。

0011

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする低桁高の橋梁である。すなわち、本発明は、プレストレストコンクリート構造の橋梁において、超高強度モルタルとPC鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が35超であることを特徴とする低桁高の橋梁である。この橋梁はスパン50m程度以下の橋梁に適用される。

0012

超高強度モルタルは、シリカヒューム等の超微粉を含有するセメントを用いたモルタルである。スチールファイバー等の補強繊維混入し、じん性を向上させることも可能である。このモルタルは圧縮強度が100N/mm2〜180N/mm2程度であり、従来のコンクリートに比して著しく高い。

0013

また、従来の桁高に対するスパンの比は、低桁高の橋梁でも35程度が限度であったが、本発明では、超高強度モルタルとPC鋼材を用いることによって、桁の圧縮側の圧縮応力の許容値を非常に高いレベルに上げることができ、桁高に対するスパンの比が35を越え、例えば40以上、45以上、さらには50以上にも及ぶ低桁高の部材を実現することができた。

0014

また、この橋梁は、プレキャストセグメント部材から構成すると、高品質製品を得ることができ、現物作業も容易となり、好適である。

0015

また、本発明の橋梁は低桁高であるため、活荷重による撓みが大きくなる場合がある。その解決策として地覆高欄歩車道境界を兼用できる壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式アーチ式、又は別構造アーチ式等のたわみ減少部材を併用し、活荷重による撓みを低減するようにすると好ましい。

課題を解決するための手段

0016

ここでたわみ減少部材とは、橋梁に付帯させた部材であって、橋梁上の活荷重によってスパン中央部が撓むたわみを軽減する部材である。代表的な5種類のものは上に例示した。

0017

本発明では、圧縮部材の材料として超高強度材料のモルタルを使用し、引張弦材としてPC鋼材を使用することによって、従来の低桁高の橋梁よりもさらに桁高を低くすることが可能な超低桁高の橋梁を実現した。この超低桁高の橋梁は桁高を従来の形式より低くすることができる。

0018

また、本発明では超高強度の材料を使用しているため、部材断面積が小さくなり、軽量化することができる。すなわち、圧縮力抵抗するため、圧縮力が非常に高い値をもつセメント系超高強度材料を使用し、引張力には大容量のPC鋼材を使用している。この橋梁は従来の通常の橋梁とほぼ同じ考え方で設計することができ、また施工も格別な装置や手段をようすることなくできる。また、プレキャストセグメント工法で施工することとすれば、現場工期を短くすることができる。

0019

なお、セメント系超高強度材料は非常に透水係数が低いので、中性化速度や塩分浸透度が大きく低下し、耐久性が向上するというメリットもある。さらに、主桁本数と桁高を増減させることにより、適切な桁高に対するスパンの比を選定することができる。

0020

本発明に係る桁ではスチールファイバー等の補強繊維を使用することによって鉄筋配筋を不要にし、又は少なくすることが可能となる。

0021

下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

0022

図2は本発明の1実施例の低桁高の橋梁1を示す側面図で、両端の桁2と中央の桁3とを接合部4で接合して形成された橋梁である。この桁はプレキャストコンクリート製で、例えば、桁高1m、端部の桁2は長さが約11m、中央の桁3は長さが約24mで、橋梁1のスパンは45mである。

0023

図1はその断面図で、右半分は主桁中央部の断面、左半分は主桁端部の断面図である。この橋梁1の総幅員は12mとなっており、11本の桁が並列に並べられ、舗装30によって道路面被覆されている。隣接桁間にはコンクリートが打設され横締めPC鋼材12によって締めつけられている。また橋の幅員方向両側に高欄40が設けられており、片側に歩道41が形成されている。

0024

中央部の主桁10の断面図を図3に、端部の主桁20の断面図を図4に示した。中央部の主桁10は、幅狭の下フランジを持つI形断面コンクリート桁であって、下フランジにPC鋼材挿通シース11を内蔵している。コンクリートは、圧縮力が非常に高い値をもつセメント系超高強度材料からなっている。特にスチールファイバーを包含するコンクリートとすると好ましい。また、引張力には大容量のPC鋼材を使用している。

0025

図4に示す端部の主桁20の断面図は、ほぼ四角形の断面で、PC鋼材を挿通するシース21は、断面を4等分した四角形のほぼ中央部にそれぞれ位置している。超高強度モルタルを使用したコンクリートはもちろん中央部の主桁10と同様である。

0026

本発明の橋梁は桁高が非常に低いので、活荷重による撓みが大きくなる場合がある。その解決策として地覆、高欄、歩車道境界を兼用できる(たわみ減少部材40)の高さを高くし、橋全体の剛性を付与させるようにすると好ましい。例えば、高欄を背丈の高い壁とした壁式の橋梁1の例を図5に示した。また、図6に、桁の長手方向中央部における高さの高いたわみ減少部材50を用いたフィンバック方式の橋梁1の例を示した。図7は、逆キングポスト方式のたわみ減少部材を示すもので、桁の長手方向中央部にキングポスト61を設け、このキングポスト61の頂部を結合部材60を用いて桁の長手方向両端に結合した形式である。結合部材60が斜材として橋全体の剛性を高める。この結合部材60をアーチ形式の部材70としたアーチ式橋梁1を図8に示した。この場合、アーチ支える複数のポスト71を適宜設ける。図9は、ポスト81を繋ぐアーチ80の両端を両地山82に固定した別構造アーチ式のたわみ減少部材を示している。図5図9に示すような種々の形式のたわみ減少部材を併用し、活荷重による撓みを低減するようにすると好ましい。

0027

次に活荷重によるたわみについて説明する。

0028

活荷重によるたわみは、次の(1)式により求まる。また、支間長(スパン)に対し1/500以下になるよう制限しなければならない。

0029

δ=(M・l2)/(9.8E・I) ……(1)
ここに、
M:活荷重による曲げモーメント(衝撃を含まず) N・mm
l:支間長(スパン) mm
E:設計荷重作用時のコンクリートのヤング係数N/mm2
I:主桁の断面2次モーメント(桁間床版換算断面) mm4
である。低桁高橋のたわみは桁高が低いため、剛性が小さくなり、たわみ制限値を上回る場合がある。そこで解決策の1つとして、地覆兼用の壁式およびアーチ式補剛部材(たわみ防止部材)を設置し剛性を付与することにより、たわみ特性を改善した例について説明する。

0030

支間:45m、桁高:1m、主桁本数11本の橋梁について、活荷重のたわみを計算する。

0031

である。

0032

群集荷重w:3.5kN/m2×3.0m=10.5kN/m ……(4)
活荷重によるモーメントMは次の通りである。

0033

上式より求めた活荷重によるたわみと剛性壁の高さの関係を表1に示す。

0034

【表1】

発明を実施するための最良の形態

0035

表1から明らかなように、剛性壁を設置することにより、橋梁の剛性が向上し、たわみが改善された。

図面の簡単な説明

0036

本発明によれば、バイプレ方式やプレビーム桁などのような、逆応力を付与した格別の部材を内蔵させたり、予め変形を与えて桁を製作する装置等を必要とせず、また、これらに伴う繁雑な作業を要することなく、超低桁高の橋梁を実現することが可能となった。従って、厳しい桁高制限を受ける条件下で、経済的で高耐久性を有する橋梁を構築することができ、寄与するところが大である。

図1
実施例の断面図である。
図2
実施例の側面図である。
図3
桁の中央部の断面図である。
図4
桁の端部の断面図である。
図5
壁式たわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
図6
フィンバック方式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
図7
逆キングポスト方式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
図8
アーチ式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
図9
別構造アーチ式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
【符号の説明】
1 橋梁
端部部材
3 中央部部材
4接合部
10 桁中央部(中央部の主桁)
11シース
12PC鋼材
20端部桁(端部の主桁)
21 シース
30床版舗装
40 たわみ減少部材
41歩道
50 たわみ減少部材
60 たわみ減少部材
61キングポスト
70アーチ形式の部材
71ポスト
80アーチ
81 ポスト
82 地山

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