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技術 橋梁の施工方法

出願人 株式会社ピーエス三菱
発明者 西垣義彦桜田道博
出願日 2007年8月9日 (12年10ヶ月経過) 出願番号 2007-207951
公開日 2009年2月26日 (11年4ヶ月経過) 公開番号 2009-041272
状態 拒絶査定
技術分野 橋または陸橋
主要キーワード 短繊維補強材 高じん性 連結桁 作用荷重 継目部分 プレキャストコンクリート桁 支間長 鋼材同士
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年2月26日)のものです。
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図面 (13)

課題

解決手段

高強度繊維補強モルタルからなる2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚120上の支承部をそれぞれジャッキ200を用いてジャッキアップして、橋台110と橋脚120の支間架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート60を打設した後、上記支承部をジャッキダウンし、桁連続部上縁圧縮応力を付与して連続桁を形成する。

概要

背景

従来、コンクリート桁橋プレキャストコンクリート桁支間架設単純桁構造とするのが力学的に明快施工も容易であったため、数多くの橋梁が単純桁構造で建設されてきた。このような単純桁構造では1径間ごとに伸縮継手を必要とし、この伸縮継手が破損し易いという問題や、さらには走行性が悪いという問題や、地震時などに落橋のおそれがあるという問題等がある。このため、特に高速道路車輌高速走行時の走行性を高めることや、補修個所を減らして経済性を高めることや、耐震性を高めることなどの観点から、近年、連結桁構造の橋梁が増えてきている。

連続桁構造の橋梁としては、固定支保工張出し施工による連続桁構造の橋梁や、単純桁として支間に架設した通常の桁高のプレキャストコンクリート桁の各対向する端部同士を場所打ちコンクリートを用いて橋軸方向RC構造またはPC構造で連結してその連結部における作用荷重による負の曲げモーメント対処した連続桁構造の橋梁が知られている。プレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁は、固定支保工や張出し施工による連続桁構造の橋梁に比して適用支間長が制限されるものの、施工時の支保工などの制約を受けにくいため、施工が比較的簡単で、工期が短いといった利点を有する(例えば、非特許文献1参照。)。

また、近年、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、橋梁の桁高を低くしなければならない場合があり、種々の低桁高橋梁が開発されている。例えば、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超の低桁高の橋梁が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−270382号公報
「PC道路橋計画マニュアル」、社団法人プレストレストコンクリート建設業協会、平成9年3月、p.38−41

概要

低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供する。高強度繊維補強モルタルからなる2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚120上の支承部をそれぞれジャッキ200を用いてジャッキアップして、橋台110と橋脚120の支間に架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート60を打設した後、上記支承部をジャッキダウンし、桁連続部上縁圧縮応力を付与して連続桁を形成する。

目的

本発明は、上記事情に鑑み、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

桁高に対するスパンの比が25以上の複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を連続化するに当たり、該複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁の各対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚上の支承部をそれぞれジャッキアップして各桁を連続する支間架設し、各対向する桁端間にコンクリート打設した後ジャッキダウンし、桁連続部上縁圧縮応力を付与して連続桁を形成することを特徴とする橋梁施工方法

請求項2

前記プレキャストプレストレストコンクリート桁が超高強度モルタルからなるものであることを特徴とする請求項1記載の橋梁の施工方法。

請求項3

前記プレキャストプレストレストコンクリート桁の端部に鋼材突設しておき、ジャッキアップした状態で、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端の前記鋼材同士を連結した後にコンクリートを打設することを特徴とする請求項1または2記載の橋梁の施工方法。

請求項4

前記プレキャストプレストレストコンクリート桁が、継目部分接合面内に互いに対向する凹部を設けた複数のプレキャストセグメント橋軸方向に接合してなるものであることを特徴とする請求項1、2または3記載の橋梁の施工方法。

技術分野

0001

本発明は、連続桁構造橋梁施工方法に関する。

背景技術

0002

従来、コンクリート桁橋プレキャストコンクリート桁支間架設単純桁構造とするのが力学的に明快施工も容易であったため、数多くの橋梁が単純桁構造で建設されてきた。このような単純桁構造では1径間ごとに伸縮継手を必要とし、この伸縮継手が破損し易いという問題や、さらには走行性が悪いという問題や、地震時などに落橋のおそれがあるという問題等がある。このため、特に高速道路車輌高速走行時の走行性を高めることや、補修個所を減らして経済性を高めることや、耐震性を高めることなどの観点から、近年、連結桁構造の橋梁が増えてきている。

0003

連続桁構造の橋梁としては、固定支保工張出し施工による連続桁構造の橋梁や、単純桁として支間に架設した通常の桁高のプレキャストコンクリート桁の各対向する端部同士を場所打ちコンクリートを用いて橋軸方向RC構造またはPC構造で連結してその連結部における作用荷重による負の曲げモーメント対処した連続桁構造の橋梁が知られている。プレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁は、固定支保工や張出し施工による連続桁構造の橋梁に比して適用支間長が制限されるものの、施工時の支保工などの制約を受けにくいため、施工が比較的簡単で、工期が短いといった利点を有する(例えば、非特許文献1参照。)。

0004

また、近年、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、橋梁の桁高を低くしなければならない場合があり、種々の低桁高橋梁が開発されている。例えば、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超の低桁高の橋梁が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−270382号公報
「PC道路橋計画マニュアル」、社団法人プレストレストコンクリート建設業協会、平成9年3月、p.38−41

発明が解決しようとする課題

0005

ここで、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いて連続桁構造の橋梁を施工する場合には、上記連結部における作用荷重による負の曲げモーメントが、通常の桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁に比して大きく作用することから、その連結部において連続桁化のための鉄筋PCケーブルの量を増やす必要がある。ところが、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いて連続桁構造の橋梁を施工する場合、その連結部において連続桁化のための鉄筋やPCケーブルを低桁高の限られたスペースに配設する必要があるため、その施工が困難となる場合がある。

0006

本発明は、上記事情に鑑み、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成する本発明の橋梁の施工方法は、桁高に対するスパンの比が25以上の複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を連続化するに当たり、この複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁の各対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚上の支承部をそれぞれジャッキアップして各桁を連続する支間に架設し、各対向する桁端間にコンクリートを打設した後ジャッキダウンし、桁連続部上縁圧縮応力を付与して連続桁を形成することを特徴とする。

0008

本発明の橋梁の施工方法は、上記複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁の対向する端部の橋脚上の支承部をそれぞれジャッキアップして連続する支間に架設し、各対向する桁端間にコンクリートを打設した後ジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成する施工方法である。また、上記支承部をそれぞれジャッキアップした状態では、各桁の対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなす。従って、本発明の橋梁の施工方法によれば、各対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やPCケーブルの量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。

0009

ここで、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁に高強度高じん性の超高強度モルタルを用いることが好ましい。

0010

ここで、超高強度モルタルとは、例えば、水セメント比が約25%以下の、シリカフュームプレミックスした特殊ポルトランドセメントに、金属繊維無機繊維有機繊維などといった短繊維補強材粒径5mm以下の細骨材と共に混入したセメント超高強度材料である。このような超高強度モルタルは、100MPa程度〜180MPa程度の圧縮強度、15MPa程度〜25MPa程度の曲げ強度、8MPa程度の引張強度を有するものであって、従来の、40MPa程度〜60MPa程度の圧縮強度、6.5MPa程度の曲げ強度、3.5MPa程度の引張強度を有する普通コンクリートに比して高強度で高じん性な材料である。

0011

一般に、低桁高の橋梁では、作用荷重により桁上下縁に発生する応力度が、通常の桁高の橋梁に比して大きくなるため、より大きなプレストレスを導入する必要がある。そのため、本発明の橋梁の施工方法に、普通コンクリートからなるプレキャストプレストレストコンクリート桁を用いた場合には、プレストレス導入時の桁上下縁や、設計荷重時の桁上下縁の圧縮応力度許容応力度を上回るおそれがある。これに対して、このような好ましい形態によれば、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁の材料である超高強度モルタル自体が大きな圧縮応力度に抵抗することとなるため、より一層の低桁高化が可能である。また、この超高強度モルタルは、粗骨材を使用しない材料であるため、流動性がよく、施工性に優れている。

0012

ここで、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁の端部に鋼材突設しておき、ジャッキアップした状態で、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端の前記鋼材同士を連結した後にコンクリートを打設することも好ましい形態である。

0013

このような好ましい形態によれば、各対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に作用する正の曲げモーメントに加えて上記鋼材も作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やPCケーブルの量をより一層減らすことができる。

0014

また、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁が、継目部分接合面内に互いに対向する凹部を設けた複数のプレキャストセグメントを橋軸方向に接合してなるものであることも好ましい形態である。

0015

プレキャストセグメントの継目部分においては、プレストレス導入時および設計荷重時に引張応力度の発生を許容しないのが一般的であり、プレキャストセグメント工法で架設される橋梁ではプレキャストセグメントの継目部分でPCケーブル量が決定される場合が多い。そこで、このようにプレキャストセグメントの継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設け、プレキャストセグメントの継目部分の上下縁に発生するプレストレスを大きくすることで、継目部分の接合面内に凹部が設けられていない場合よりもPCケーブル量を減らすことができる。

発明の効果

0016

本発明の橋梁の施工方法によれば、各対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やPCケーブルの量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

0018

図1は、本発明の一実施形態によって施工された低桁高橋梁1の側面図であり、図2は、図1に示す低桁高橋梁1の支間中央付近横断面図である。また、図3は、図1に示す低桁高橋梁1の支間中央付近の主桁横断面詳細図であり、図4は、図1に示す低桁高橋梁1の端部の主桁横断面詳細図である。

0019

図1図4に示す低桁高橋梁1は、高強度繊維補強モルタルからなる2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を連続化してなる2径間連続の連続橋である。また、プレキャストプレストレストコンクリート桁2は、図1に示すように、3つのプレキャストセグメント21,22,23を橋軸方向に接合してなるものである。また、プレキャストプレストレストコンクリート桁3も、図1に示すように、3つのプレキャストセグメント31,32,33を橋軸方向に接合してなるものである。尚、図1には、2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を連続化してなる連続桁の他に、橋台110と橋脚120も示されている。

0020

ここで、この高強度繊維補強モルタルは、短繊維補強材である鋼繊維を、水セメント比が約20%以下のシリカフュームセメント(三菱マテリアル株式会社製)に、粒径が約5mm以下の細骨材と共に混入したセメント系超高強度材料である。この高強度繊維補強モルタルは、例えば、圧縮強度が150MPa程度、曲げ強度が20MPa程度、引張強度が8MPa程度であり、従来の、圧縮強度が40MPa程度〜60MPa程度、曲げ強度が6.5MPa程度、引張強度が3.5MPa程度の普通コンクリートに比して高強度で高じん性な材料である。従って、プレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の材料である高強度繊維補強モルタル自体が、プレストレス導入時の桁上下縁や、設計荷重時の桁上下縁の大きな圧縮応力度に抵抗することとなるため、より一層の低桁高化が可能である。また、この高強度繊維補強モルタルは、粗骨材を使用しない材料であるため、流動性がよく、施工性に優れている。尚、ここに示した高強度繊維補強モルタルは、本発明にいう超高強度モルタルの一設計例であって、本発明にいう超高強度モルタルはこれに限られるものではない。

0021

また、この低桁高橋梁1について一例を挙げると、例えば、橋長が62.8m、支間長が30.9m、桁高が1.0mの、低桁高PC(プレストレストコンクリート)橋である。また、この低桁高橋梁1の総幅員は、例えば8.2mとなっており、図2に示すように、例えば6本の主桁10が並列に並べられ、舗装20によって道路面被覆されている。隣接主桁10間は、図示しない横締めPC鋼材によって締めつけられている。

0022

支間中央付近の主桁10は、図3に示すように、上下フランジを持つI形断面コンクリート桁であって、下フランジに4つのPC鋼材挿通シース11を内蔵している。また、引張力には、例えば外径15.2mmのPC鋼より線(7本よりのストランド)を19本束ねてなる“19S15.2”のPC鋼材を使用している。

0023

端部の主桁10は、図4に示すように、ほぼ四角形の断面で、4つのPC鋼材挿通シース11それぞれは、PC鋼材定着具に定められた所定の縁端距離および所定の中心間隔満足するように配置している。ここでは、例えば、縁端距離が235mm以上とされ、中心間隔が375mm以上とされている。

0024

次に、本発明の橋梁の施工方法の第1実施形態である低桁高橋梁1の施工方法を説明する。

0025

図5は、第1実施形態における第1の工程を示す説明図である。また、図6(a)は、図5に示すプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3におけるプレキャストセグメント継目部分を説明する説明図であり、図6(b)は、従来のプレキャストセグメント継目部分を説明する説明図である。

0026

まず、高強度繊維補強モルタルからなる3つのプレキャストセグメント21,22,23を橋軸方向に接合してプレキャストプレストレストコンクリート桁2を地上で製作し、高強度繊維補強モルタルからなる3つのプレキャストセグメント31,32,33を橋軸方向に接合してプレキャストプレストレストコンクリート桁3を地上で製作する。

0027

次に、図5に示すように、プレキャストプレストレストコンクリート桁2,3それぞれの主桁10に4つずつ設けられたPC鋼材挿通シース11内それぞれに、例えば“19S15.2”のPC鋼材40を挿通し、このPC鋼材40を緊張定着する。

0028

ここで、プレキャストセグメントの継目部分においては、プレストレス導入時および設計荷重時に引張応力度の発生を許容しないのが一般的であり、プレキャストセグメント工法で架設される橋梁ではプレキャストセグメントの継目部分でPC鋼材量が決定される場合が多い。本実施形態では、プレキャストプレストレストコンクリート桁2,3それぞれを構成するプレキャストセグメント21,22,23,31,32,33に、図6(a)に示すように、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部50が設けられている。従って、プレキャストセグメント21,22,23,31,32,33の継目部分の上下縁に発生するプレストレスを大きくすることができるため、図6(b)に示す従来のプレキャストセグメント継目部分のように継目部分の接合面内に凹部が設けられていない場合よりもPC鋼材40の量を減らすことができる。

0029

図7は、第1実施形態における第2の工程を示す説明図である。

0030

第1の工程で製作した2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を、図7に示すように、このプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の対向する端部の橋脚120上の支承部をジャッキ200を用いて例えば200mmジャッキアップして、橋台110と橋脚120の支間に架設する。このように上記支承部をジャッキアップした状態では、各桁の対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなす。その後、ジャッキアップした状態で、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端間にコンクリート60を打設する。

0031

図8は、第1実施形態における第3の工程を示す説明図である。

0032

第2の工程でジャッキアップした上記支承部を200mmジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成する。ここでは、その桁連続部上縁に11MPaの圧縮応力が付与される。

0033

第1実施形態によれば、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端間のコンクリート60を打設した部分における、6本並列に並べられた主桁10それぞれに1823kN・mの正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端間に配設する連続桁化のための鉄筋やPC鋼材の量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。

0034

以上で、本発明の第1実施形態の説明を終了し、本発明の第2実施形態について説明する。

0035

尚、以下説明する第2実施形態では、上述した第1実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。

0036

図9は、第2実施形態における鋼材突設工程を示す説明図である。

0037

第1の工程で製作した2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を、図9に示すように、このプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の対向する端部の橋脚120上の支承部をジャッキ200を用いて例えば200mmジャッキアップして、橋台110と橋脚120の支間に架設し、この2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の対向する端部に鋼材70を突設する。尚、この鋼材70は、プレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を支間に架設する前に突設してもよい。

0038

図10は、第2実施形態における鋼材連結工程を示す説明図である。

0039

次に、図10に示すように、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端の鋼材70同士を連結する。その後、図7を参照して説明した第2の工程と同様に、ジャッキアップした状態で、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端間にコンクリート60を打設する。

0040

第2実施形態によれば、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端間のコンクリート60を打設した部分に作用する正の曲げモーメントに加えて連結した鋼材70も作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3端間に配設する連続桁化のための鉄筋やPC鋼材の量をより一層減らすことができる。

0041

以上で、本発明の第2実施形態の説明を終了し、本発明の第3実施形態および第4実施形態について説明する。

0042

尚、以下説明する第3実施形態および第4実施形態でも、上述した第1実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。

0043

図11は、第3実施形態における第2の工程を示す説明図である。

0044

図11に示すように、第3実施形態は、橋台110および橋脚120それぞれの上面の高さが異なる、傾斜した低桁高橋梁の施工方法である。このような場合であっても、第1実施形態における第2の工程と同様に、2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚120上の支承部をそれぞれジャッキ200を用いてジャッキアップして、橋台110と橋脚120の支間に架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート60を打設する。

0045

図12は、第4実施形態における第2の工程を示す説明図である。

0046

図11に示すように、第3実施形態は、3つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3,4を連続化してなる3径間連続の連続橋の施工方法である。このような場合であっても、3つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3,4を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3の各対向する端部の軸直交面が上に開いたV字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚120上の支承部をそれぞれジャッキ200を用いて例えば200mmジャッキアップして、橋台110と橋脚120の支間に架設し、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート60を打設する。

0047

第3実施形態および第4実施形態によっても、上述した第1実施形態と同様に、架設時にジャッキアップした上記支承部をコンクリート打設後にジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成することにより、対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗する。

0048

尚、上述した各実施形態では、プレキャストプレストレストコンクリート桁が高強度繊維補強モルタルからなるものである例を挙げて説明したが、プレキャストプレストレストコンクリート桁はこれに限られるものではなく、桁高に対するスパンの比が25以上のコンクリート桁に適用される。

0049

また、上述した各実施形態では、2つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3を連続化してなる2径間連続の連続橋、および3つのプレキャストプレストレストコンクリート桁2,3,4を連続化してなる3径間連続の連続橋の施工方法について説明したが、本発明の橋梁の施工方法はこれに限られるものではなく、4径間以上の橋梁の施工方法にも適用することができる。

図面の簡単な説明

0050

本発明の一実施形態によって施工された低桁高橋梁の側面図である。
図1に示す低桁高橋梁の支間中央付近の横断面図である。
図1に示す低桁高橋梁の支間中央付近の主桁横断面詳細図である。
図1に示す低桁高橋梁の端部の主桁横断面詳細図である。
第1実施形態における第1の工程を示す説明図である。
図5に示すプレキャストプレストレストコンクリート桁におけるプレキャストセグメント継目部分と、従来のプレキャストセグメント継目部分との比較図である。
第1実施形態における第2の工程を示す説明図である。
第1実施形態における第3の工程を示す説明図である。
第2実施形態における鋼材突設工程を示す説明図である。
第2実施形態における鋼材連結工程を示す説明図である。
第3実施形態における第2の工程を示す説明図である。
第4実施形態における第2の工程を示す説明図である。

符号の説明

0051

1低桁高橋梁
110橋台
111パラペット
120橋脚
2,3,4プレキャストプレストレストコンクリート桁
21,22,23,31,32,33プレキャストセグメント
10主桁
11PC鋼材挿通シース
20舗装
40 PC鋼材
50 凹部
60コンクリート
70鋼材
200 ジャッキ

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