(57)【要約】      （修正有）【課題】災害時に早期復旧のための急速施工が求められる場合などにおいて、限られた能力のクレーンでの架設できる橋梁の規模を大きくすることができる急速施工橋および施工方法を提供する。【解決手段】河川の片側から主桁ユニット２ａをラフタークレーンなどのクレーン１１で、架設していき、複数本の主桁ユニット２ａを横方向に連結することで、主桁２とする。主桁ユニット２ａどうしの連結は、上下フランジ間のウェブに溶接などにより取り付けた連結プレートをボルトで接合することで行う。連結プレートは架設前の主桁ユニット２ａにあらかじめ取り付けておく。次に、同じクレーン１１で、主桁２上に、これと交差する覆工板受桁３を順次設置し、ボルトあるいは挟締金具で主桁２と固定する。その後、クレーン１１で、覆工板受桁３上に、床版としての覆工板４を設置することで、急速施工橋が完成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支間長を与える対向する主桁受け部間に架設される並列する複数の主桁と、前記複数の主桁間に橋軸方向に間隔をおいて架設される複数の床版受桁と、前記床版受桁上に設置される床版とから構成される橋梁において、前記主桁を、クレーンによって前記主桁受け部間に個別に架設可能な複数の主桁ユニットで構成し、前記主桁ユニットどうしを橋軸直角方向に連結することで単一の主桁としての剛性および曲げ耐荷力を確保するようにしたことを特徴とする急速施工橋。
【請求項２】
請求項１記載の急速施工橋において、前記主桁ユニットがウェブの上下にフランジを有する組立てＩ形鋼であり、隣り合う主桁ユニットのウェブまたはフランジどうしまたはウェブどうしとフランジどうしの両方を連結することで、単一の主桁を構成するようにしたことを特徴とする急速施工橋。
【請求項３】
請求項１または２記載の急速施工橋において、前記主桁ユニットどうしのウェブ間隔がウェブ高さ以下であることを特徴とする急速施工橋。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の急速施工橋において、前記床版と前記主桁の間に高さ調整用の弾性緩衝材を介在させることを特徴とする急速施工橋。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載の急速施工橋において、前記床版は、前記床版受桁としての覆工板受桁上に敷設される多数の覆工板により構成されることを特徴とする急速施工橋。
【請求項６】
請求項５記載の急速施工橋において、前記覆工板の隙間に可圧縮性の物質を介在させることを特徴とした急速施工橋
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の急速施工橋を構築するための急速施工橋の施工方法であって、前記主桁が架設される一方の主桁受け部側からクレーンにより、前記主桁ユニットを、順次、架設していくとともに、主桁ユニットどうしを橋軸直角方向に連結することで、前記主桁受け部間に並列する複数の主桁を形成させ、さらに前記クレーンにより前記複数の床版受桁の全部または一部の架設および前記床版の全部または一部の設置を行うことを特徴とする急速施工橋の施工方法。
【請求項８】
請求項７記載の急速施工橋の施工方法において、前記クレーンのブーム長による制限を超える範囲については、既に設置した床版上から床版受桁の架設および床版の設置を行うことを特徴とする急速施工橋の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として災害早期復旧などを目的とし、限られた能力のクレーンにより架設できる橋梁の規模を大きくすることができる急速施工橋およびその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
津波や土砂災害などで、河川を横断する橋梁や海岸部、山岳部の橋梁が流されて、道路が分断される事態が発生している。その場合、橋梁を何らかの方法で復旧する必要がある。
【０００３】
通常は、橋梁の規模が小さい場合には、主桁としてのI桁、横桁（床版受桁）、床版などから構成される桁橋が架設される。桁橋は、クレーンによる一括架設、送り出し架設などの架設方法が一般的に採用される。
【０００４】
また、地震などの災害の場合、緊急で架設することができる代替的な応急組立橋がある。
【０００５】
応急組立橋に関する先行技術文献として、例えば特許文献１、２がある。
【０００６】
この他、非特許文献１には、「陸上自衛隊施設科部隊の災害派遣活動と架橋器材」、「応急橋の現状と災害に対する備え」と題して、種々の応急組立橋が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９‐００７７５２号公報
【特許文献２】特許第３０２８９０９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】橋梁と基礎２０１２年８月号、株式会社建設図書、６４−１０４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
災害復旧時には、人命救助が最優先となる。この場合、制限がある中で、短時間（数日以内）で架設する必要がある。
【００１０】
人力で実施するには、何十人もの作業者が必要であるが、非常時には人員を確保するのは難しい。
【００１１】
また、送り出し架設によって橋梁を架設するための送り出し装置は、セットするのに時間がかかる。
【００１２】
さらに、非常時において、応急橋を架設するだけの大型のクレーンを調達することは、極めて難しい。橋梁の規模が大きくなると、主桁の重量が増えるが、クレーンはアーム長を長くすると重量物が吊れなくなる。
【００１３】
従来の橋梁構造では、片側から架設しようとした場合、少なくとも主桁１本分を吊れるクレーンが必要となる。したがって、災害時に大きなクレーンがないということは、架設できる支間長に限界があるということであった。
【００１４】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、主として災害時に早期復旧のための急速施工が求められる場合などにおいて、同一のクレーンを使って、架設できる橋梁の規模を大きくする急速施工橋およびその施工方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る急速施工橋は、支間長を与える対向する主桁受け部間に架設される並列する複数の主桁と、この複数の主桁間に橋軸方向に間隔をおいて架設される複数の床版受桁と、床版受桁上に設置される床版とから構成される橋梁において、主桁を、クレーンによって主桁受け部間に個別に架設可能な複数の主桁ユニットで構成し、主桁ユニットどうしを橋軸直角方向に連結することで単一の主桁としての剛性を確保するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
主桁の機能は、車両が通行できるように、車両通行により発生する曲げ、せん断について抵抗する必要があり、一般的なＩ桁等の場合、主桁のフランジは曲げに、ウェブはせん断に抵抗するが、設計上は曲げがクリティカルとなる。
【００１７】
クレーンで架設できる重量および架設できる支間長はクレーンごと限られる。一方、経済性の面からだけでなく、急速施工が要求される緊急時などにおいて、利用可能なクレーンも限られる。
【００１８】
そのため、本発明では一つの主桁を２以上複数の主桁ユニットに分割して単一の部材の重量を軽量化しつつ、主桁ユニットの集合体としての主桁の剛性および曲げ耐荷力が確保できるようにした。その結果、同じ能力のクレーンであれば、より支間長の長い架設が可能となる。また、同じ支間長であれば、より小型のクレーンで架設が可能となる。
【００１９】
なお、１本の主桁の重量と比較すると、複数の主桁ユニットを足し合わせた全体では重量は増えるが、主桁ユニット１本あたりの重量は、主桁重量よりも小さくなるため、上述のように同じクレーンでも長い支間の橋梁を架設できる。
【００２０】
一例として、具体例を挙げると、２５ｔラフタークレーン１台で施工を行う場合、床版も含め、支間長２０ｍ程度まで施工可能となる。主桁ユニットは長手方向中央部の２か所に吊り点を設ける場合で、支間長３０ｍ程度まで架設可能であり、約２０ｍを超える範囲の床版受桁や床版は、先に設置した約２０ｍの範囲の床版上からバックホーなどを利用して施工することができる。
【００２１】
なお、主桁ユニットは、軽量化が求められるため、支間が長くなるほど、引張強度の高い鋼材が好ましい。
【００２２】
主桁ユニットどうしは橋軸直角方向に連結するが、主桁ユニットの集合体としての主桁どうしは直接結合せずに、主桁の上に設置する床版受桁で連結される。連結方法は、ボルト結合でもよいが、簡易的にブルマン（ブルマン株式会社の登録商標）などの挟締金具を用いてもよい。
【００２３】
また、主桁ユニットが多数になる場合、床版受桁をほぼ均等に載せるために主桁ユニット上部の高さ調整が必要となる。それを解決するために、主桁と床版受桁の間にはゴムなどの弾性緩衝材を介在させてもよい。
【００２４】
また、本発明の急速施工橋において、主桁ユニットとしてウェブの上下にフランジを有する組立Ｉ形鋼などを用い、隣り合う主桁ユニットのウェブまたはフランジどうしを連結することで、単一の主桁を構成するようにするとよい。なお、各主桁ユニットは、支間長に合わせて、地組みの段階で橋軸方向に連結して用いることができる。
【００２５】
主桁ユニットどうしの結合は、フランジ、ウェブの両方を接合する従来の接続方法が確実であるが、主桁ユニットの間隔が狭いことから、ウェブまたはフランジだけ接合したものでも充分な性能を満足できる。
【００２６】
例えば、主桁の軸方向に数ｍ置きに設置した連結プレートを介してウェブどうしを接合する構造とすることができる。連結プレートの代表的な設置間隔は、１〜６ｍ間隔となる。接続方法は、例えばボルト結合やピンで接続することが望ましく、施工速度を考慮した接合方法がよい。
【００２７】
主桁ユニットどうしの接合は、クレーンで吊る前に、主桁ユニットに連結プレートなどの結合部材をあらかじめ取り付ける構造としておくとよい。そうすることにより、主桁ユニットをクレーンで設置し、ウェブまたはフランジどうしをボルトあるいはピンで結合することにより、単一の主桁となる。
【００２８】
主桁間隔は、従来構造の橋梁の主桁と同程度（例えば２〜３ｍ程度）でよい。本発明では、主桁ユニットどうしの間にボルト添接できる工具や人の手が入ればよいので、主桁ユニットの隣り合うフランジ端部の間隔は５０ｍｍ以上がよい。あまり遠すぎると主桁ユニットどうしの結合が弱くなることから、主桁ユニットのウェブ間隔はウェブ高さを超えないものが好ましい。
【００２９】
すなわち、主桁ユニットどうしの間隔は、連結が有効となる範囲としなければならず、せん断力の伝達を考えると距離があると好ましくない。ウェブ間隔をウェブ高さ以下というのは、下フランジと隣り合う上フランジ間の力の伝達が４５°の場合に相当し、これよりもウェブ間隔が開くと上フランジどうし、下フランジどうしの接合が必要となる。
【００３０】
また、本発明の急速施工橋の床版は、床版受桁としての覆工板受桁上に敷設される多数の覆工板により構成させることができる。
【００３１】
床版受桁の上に設ける床版は、ＲＣ床版やＰＣ床版を用いてもよいが、既製の覆工板を順次設置していくことによって床版を形成することができる。覆工板を用いると、ＲＣ床版やＰＣ床版よりも軽量であるため橋梁自重が減り、その分、橋梁自重を支える主桁の断面量を減らすことができる。その結果、主桁１本当たりの重量を減らすことができる。
【００３２】
支間が長い場合には、走行車により覆工板受桁が大きくたわむことが懸念される。この場合、覆工板どうしが接触しないように、覆工板に隙間を設けておくことが望ましい。
【００３３】
あるいは、覆工板間の隙間にあらかじめスポンジなど可圧縮性の物質を貼り付けておけば、設置時の位置決めが容易になり、覆工板の設置時間を短縮することができる。覆工板間に介在させる可圧縮性の物質の厚みは、橋桁の変形により決まるが、概ね５０ｍｍ以下程度であればよい。
【００３４】
本発明の急速施工橋を構築するための急速施工橋の施工方法は、主桁が架設される一方の主桁受け部側からクレーンにより、主桁ユニットを、順次、架設していくとともに、主桁ユニットどうしを橋軸直角方向に連結することで、主桁受け部間に並列する複数の主桁を形成させ、さらにクレーンにより複数の床版受桁の全部または一部の架設および床版の全部または一部の設置を行うものである。
【００３５】
片側からの施工において、クレーンのブーム長による制限を超える範囲については、既に設置した床版上から床版受桁の架設および床版の設置を行うようにするとよい。
【００３６】
例えば、バックホーを既に設置した部分の床版の上を走行させ、クレーンのブーム長による制限を超える範囲の床版受桁と床版を設置することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る急速施工橋およびその施工方法は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。
【００３８】
(1) 数日以内といった短時間で架設する必要がある急速施工橋を、クレーンを利用して片側から架設する条件において、同じクレーンでより長い支間の橋梁を架設することが可能となる。また、主桁に比べ重量の軽い主桁ユニットを用いるため、作業人員の削減も可能である。
【００３９】
(2) したがって、災害復旧時など、人員や大型のクレーンの調達が困難な場合でも、急速施工橋の適用可能範囲が大幅に広がる。
【００４０】
(3) 主桁をユニット化することで、単一の部材の重量が軽量化されるため、保管や移動時の取り扱いも容易となり、さらに床版として覆工板を用いれば、災害などの緊急時における供給もスムーズとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る急速施工橋の一実施形態を施工手順を追って示した概略斜視図である。
【図２】図１の実施形態における急速施工橋の部材構成を示す斜視図である。
【図３】図１の実施形態における主桁ユニットどうしの連結構造の一例を示す橋軸直角方向の断面図である。
【図４】連結プレートをあらかじめ取り付けた主桁ユニットをクレーンで吊り上げた様子を示す斜視図である。
【図５】覆工板の大きさと配置の関係を例示的に示した斜視図である。
【図６】シミュレーションとしての実施例１における重機と施工される急速施工橋の位置関係を示す平面図である。
【図７】実施例１における工程図である。
【図８】シミュレーションとしての実施例２における重機と施工される急速施工橋の位置関係を示す平面図である。
【図９】実施例３における工程図である。
【図１０】シミュレーションとしての実施例３における重機と施工される急速施工橋の位置関係を示す平面図である。
【図１１】実施例３における工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
図１は、本発明に係る急速施工橋の一実施形態を施工手順を追って示したもので、図２はその部材構成、図３は主桁ユニットどうしの連結構造の一例を示したものである。
【００４４】
この例では、河川の両側に設置された主桁受け部１となる敷桁間に急速施工橋を設置する場合であり、敷桁の間隔が支間長を与えることになる。対岸の敷桁の敷設については、状況に応じてクレーンや、バックホー、人力などを活用する。また、橋梁本体が流された橋台、橋脚などが健全な状態で残っている場合には、それらを活用することもできる。
【００４５】
施工手順としては、まず、河川の片側から主桁ユニット２ａをラフタークレーンなどのクレーン１１で、架設していき、この例では３本の主桁ユニット２ａを横方向に連結することで、主桁２を構成させていく（図１(a)参照）。
【００４６】
主桁ユニット２ａどうしの連結は、例えば図３に示すように上下フランジ間のウェブに溶接などにより取り付けた連結プレート５をボルト６で接合することで行うことができる。なお、この例で、連結プレート５は主桁ユニット２ａのウェブのみではなく上下フランジとも接合されている。
【００４７】
なお、連結プレート５については、架設前の主桁ユニット２ａにあらかじめ取り付けておき、その状態で図４に示すように、クレーン１１で主桁ユニット２ａを吊り上げ、主桁受け部１に設置するようにすることで、施工効率を上げることができる。
【００４８】
次に、同じクレーン１１で、主桁２上に、これと交差する床版受桁としての覆工板受桁３を順次、設置し、ボルトあるいは挟締金具で主桁２と固定する（図１(b)参照）。
【００４９】
その後、同じクレーン１１で、覆工板受桁３上に、床版としての覆工板４を設置することで、本発明の急速施工橋が完成する（図１(c)参照）。
【００５０】
図５は覆工板の大きさと配置の関係を例示的に示したものである。
【００５１】
覆工板４の大きさは施工機械から制限される場合があるが、施工時間の短縮のためには、図５(a)に示される一般的な１ｍ×２ｍよりも大きいものが好ましい。
【００５２】
図５(b)は幅員方向に長くとった覆工板を使用する場合であり、例えば幅員４ｍに対し、２ｍ×２ｍの覆工板４ａを使用した場合である。その他、覆工板の大きさの制約が少ない場合は、例えば幅員いっぱいの４ｍ×２ｍ、幅員６ｍに対し、３ｍ×２ｍを幅員方向に２枚など、種々の設計が考えられる。
【００５３】
図５(c)は覆工板受桁間隔方向に長くとった覆工板を使用する場合であり、３本の覆工板受桁に跨る１ｍ×４ｍの覆工板４ａを使用した場合である。その他、例えば覆工板受桁間隔が３ｍであれば、３ｍ×１ｍ、３ｍ×２ｍなどの覆工板の使用が考えられる。
【実施例１】
【００５４】
図６はシミュレーションとしての実施例１における重機と施工される急速施工橋の位置関係を示したものであり、図７はその工程図である。
【００５５】
実施例１は、支間２０ｍ、幅員４ｍの急速施工橋としての連結主桁橋を２５ｔラフタークレーン１１で２日以内に施工することを施工条件としている。
【００５６】
主桁ユニット２ａとしては、４４０×１５０×９×１４のＳＭ５７０製の組立Ｉ形鋼を用いることとした。
【００５７】
なお、従来の単一の主桁の場合と比較すると、従来の３主桁の場合で、主桁１本３５５７９Ｎという設計に対し、主桁ユニット３本からなる連結主桁３本の場合、主桁ユニット１本１５２９４Ｎとなり、全体重量は重くなるが、クレーン１１の吊り対象である従来の主桁１本と本発明における主桁ユニット１本では、大幅な重量低減となり、より大きな支間長に対応できる。
【００５８】
図７の工程表では、
作業員派遣、
作業場確保・測量・位置決め、
機材・部材搬送、
主桁ユニット地組み用桁設置、
荷下ろし
主桁ユニット地組み、
主桁ユニット設置
主桁ユニット連結
覆工板受桁・覆工板設置、
アプローチ部造成
までが、２８時間、
手摺り設置、
その他
までで、３４時間で急速施工橋の施工が完了する。
【実施例２】
【００５９】
図８はシミュレーションとしての実施例２における重機と施工される急速施工橋の位置関係を示したものであり、図９はその工程図である。
【００６０】
実施例１は、支間２５ｍ、幅員４ｍの急速施工橋としての連結主桁橋を２５ｔラフタークレーン１１と、０．５ｍ2のバックホーで２日以内に施工することを施工条件としている。
【００６１】
主桁ユニット２ａとしては、４４０×１５０×９×１６のＳＭ５７０製の組立Ｉ形鋼を用いることとした。
【００６２】
クレーン１１の能力の制約から、対岸側の約５ｍの区間については、既に設置した床版としての覆工板上を、バックホー１２を走行させ覆工板受桁３の架設および覆工板４の設置を行うこととした。
【００６３】
図９の工程表では、
作業員派遣、
作業場確保・測量・位置決め、
機材・部材搬送、
主桁ユニット地組み用桁設置、
荷下ろし
主桁ユニット地組み、
主桁ユニット設置
主桁ユニット連結
覆工板受桁・覆工板設置、
アプローチ部造成
までが、３０時間、
手摺り設置、
その他
までで、３６時間で急速施工橋の施工が完了する。
【実施例３】
【００６４】
図１０はシミュレーションとしての実施例３における重機と施工される急速施工橋の位置関係を示したものであり、図１１はその工程図である。
【００６５】
実施例１は、支間３０ｍ、幅員６ｍの急速施工橋としての連結主桁橋を２５ｔラフタークレーン１１と、０．５ｍ2のバックホーで２日以内に施工することを施工条件としている。
【００６６】
主桁ユニット２ａとしては、４３０×１５０×９×９のＳＢＨＳ７００製あるいはＨＩＴＥＮ７８０製の組立Ｉ形鋼を用いることとした。
【００６７】
クレーン１１の能力の制約から、対岸側の約１０ｍの区間については、既に設置した床版としての覆工板上を、バックホー１２を走行させ覆工板受桁３の架設および覆工板４の設置を行うこととした。
【００６８】
図１１の工程表では、
作業員派遣、
作業場確保・測量・位置決め、
機材・部材搬送、
主桁ユニット地組み用桁設置、
荷下ろし
主桁ユニット地組み、
主桁ユニット設置
主桁ユニット連結
覆工板受桁・覆工板設置、
アプローチ部造成
までが、３６時間、
手摺り設置、
その他
までで、４２時間で急速施工橋の施工が完了する。
【符号の説明】
【００６９】
１…主桁受け部、２…主桁、２ａ…主桁ユニット、３…覆工板受桁、４…覆工板、５…連結プレート、６…ボルト、
１１…クレーン、１２…バックホー
【図１】
2014105457.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014105457.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014105457.tif 000011
【図１０】
2014105457.tif 000012
【図１１】
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