(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主塔構造物内に配置される内管と、
内管内を貫通して主塔構造物の外部に引き出される斜材ケーブルと、
内管と斜材ケーブルとの間に充填されるグラウトと、
内管に接続されるスライドパイプと、
スライドパイプに接続されて斜材ケーブルを覆う保護パイプとを具え、
前記スライドパイプは、保護パイプとの接続側が内管との接続側よりも薄肉に形成されたことを特徴とする斜材ケーブルのサドル出口部における構造。
【請求項２】
一端側が斜材ケーブルを覆う保護管と接続され、他端側がサドル内管と接続されるスライドパイプであって、
このスライドパイプの一端側が他端側よりも薄肉に形成されたことを特徴とするスライドパイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜張橋やエクストラドーズド橋などの主塔構造物におけるサドル部の出口構造と、この構造に用いるスライドパイプに関するものである。特に、斜材ケーブルの振幅荷重が局所的に集中することが軽減され、斜材ケーブルの耐久性を向上できるサドル部の出口構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エクストラドーズド橋などのサドル部は、主桁に両端部を定着した斜材ケーブルの中央部を主塔構造物内に保持するもので、主塔構造物内に埋設された外管内に内管が配置され、この内管内に複数本の斜材ケーブル（緊張材）が貫通して配置され、内管と緊張材との間にグラウトが充填された構造である（例えば特開平８−１７０３０６号公報）。
【０００３】
このサドル部において、主塔構造物内から斜材ケーブルが露出する出口付近では、内管にスライド管が接続され、さらに、このスライド管に斜材ケーブルの外周を覆う保護管が接続されている。従来、このスライド管の肉厚は長手方向にわたって一様に形成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなサドル部に保持される斜材ケーブルは、活荷重作用時や風雨などによって振動が起こり、曲げ荷重が発生する。しかし、従来のスライド管を用いたサドル構造では、その曲げ剛性が最適化されていないという問題があった。
【０００５】
スライドパイプの曲げ剛性は、高すぎる（鋼管が厚い）と保護管との嵌合部で角折れするため耐久性に問題がある。逆に低すぎる（鋼管が薄い）と内管端部においてスムーズに曲げ荷重が伝達されず、曲げ荷重によって斜材ケーブルに発生する軸方向振幅荷重が局所的に集中することがある。
【０００６】
そのため、斜材ケーブルに曲げ荷重が生じた際、スライドパイプには、▲１▼スライドパイプと保護管との接続部においては保護管に曲げ応力が集中しない構造（保護管が角折れしない構造）や、▲２▼サドル内の内管との接続部においては内管にスムーズに斜材ケーブルの曲げ荷重が伝達される構造が望まれていた。
【０００７】
従って、本発明の主目的は、保護管に曲げ応力が集中せず、かつ内管にスムーズに曲げ荷重が伝達される斜材ケーブルのサドル出口部における構造を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、保護管に曲げ応力が集中せず、かつ内管にスムーズに曲げ荷重を伝達できるスライドパイプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スライドパイプの厚みを長手方向に沿って変えることで上記の目的を達成する。
【００１０】
すなわち、本発明斜材ケーブルのサドル出口部における構造は、主塔構造物内に配置される内管と、内管内を貫通して主塔構造物の外部に引き出される斜材ケーブルと、内管と斜材ケーブルとの間に充填されるグラウトと、内管に接続されるスライドパイプと、スライドパイプに接続されて斜材ケーブルを覆う保護パイプとを具え、前記スライドパイプは、保護パイプとの接続側が内管との接続側よりも薄肉に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明スライドパイプは、一端側が斜材ケーブルを覆う保護管と接続され、他端側がサドル内管と接続されるスライドパイプであって、このスライドパイプの一端側が他端側よりも薄肉に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
このように、スライドパイプの肉厚を、保護パイプとの接続側が内管との接続側よりも薄肉になるように形成することで、スライドパイプの保護パイプ側が曲がりやすく、内管側が曲がり難い構造にできる。そのため、曲げ荷重はスライドパイプの片持ち梁効果により、弾性エネルギーとして大きく低減されて内管に伝達される。また、斜材ケーブルの曲げ振動により発生する軸方向振幅荷重が局所的に集中することが軽減され、斜材ケーブルの耐久性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明止水構造を用いたエクストラドーズド橋における主塔のサドル部の部分断面図である。
【００１４】
（サドル部の概略構造）
このサドル部は、主塔１００を構成するコンクリート１内に高密度ポリエチレン製の外管２が埋設され、外管２の外周には螺旋状の補強筋３が配置され、外管２の内部には内管４となる鋼管が挿入されている。外管２と内管４との間には内管スペーサ５が介在されて、外管内での内管４の位置を保持している。そして、内管の端部にはスライド管が、スライドパイプ８０の端部には保護管９０が接続されている。
【００１５】
上記の内管４は、内部に複数本の緊張材（斜材ケーブル）６が貫通されている。緊張材には、表面にエポキシ樹脂被覆を施したＰＣ鋼より線が好適である。図１では、緊張材６は１本のみ例示し、他は省略している。
【００１６】
内管４の両端部は、主塔のコンクリート１から露出し、この出口部において止水構造が形成され、内管内と緊張材６との間に形成される空間に充填される一次グラウトの漏れを防止する。そして、主塔１００を貫通した緊張材６の両端部は、主桁に定着具を介して固定される（図示せず）。
【００１７】
（サドル出口部）
サドルの出口部の拡大断面図を図２に示す。出口部は、内外管２、４と、それらの端部に接続されるスライド管とを具えている。外管２の外周にはサポートプレート１０が装着されている。サポートプレート１０は外管２の外側に溶接で固定された短筒部１１と、短筒部１１の一端にフランジ状に連続するプレート部１２とを具える。そして、このプレート部１２には、内管４の外周にねじ込まれたリングナット７がネジ止めされている。内管４には一次グラウトの注入パイプ１５が接続され、この注入パイプ１５が外管２を経て短筒部１１を貫通し、さらにプレート部１２を貫通して外部に引き出されている。
【００１８】
また、内管の出口部には、外側に向かって順次スペーサ２０、留め板３０、弾性材５０、押え板６０が設けられ、一次グラウトの止水構造を構成する。
【００１９】
スライドパイプ８０は、この止水構造を覆うようにリングナット７の表面にボルトで固定されている。
以下、各構成要素毎に詳しく説明する。
【００２０】
（外管２・内管４）
外管２は、主塔のコンクリート内に埋設される円弧状のパイプで、例えばポリエチレンなどで構成されている。内管４は、外管内に配置される円弧状のパイプで、例えば鋼管が用いられる。この内管４は、主塔部における斜材ケーブル６を保護し、内部に一次グラウトを充填させて斜材ケーブル６の防食を図ると共に、斜材ケーブル６を一体化させる。そのため、内管４の端部には、一次グラウトの止水構造が設けられている。そして、この内管４により、斜材ケーブル６の左右に生じるアンバランス荷重を摩擦によって受け持つ。
【００２１】
（スライドパイプ８０）
スライドパイプ８０は、主塔構造物と斜材ケーブル６を覆う保護管９０とを接続し、内部に二次グラウトを充填させるためのパイプである。通常、鋼管が利用される。このスライドパイプ８０の拡大断面図を図３に示す。この図に示すように、スライドパイプ８０は一端に保護管がねじ込まれる雌ネジ部８１を具え、他端にはプレート部１２に装着するためのフランジ８２が形成され、スライドパイプのフランジ８２に近接する外周面には二次グラウトの排出孔８３が形成されている。ここで、スライドパイプの雌ネジ側（保護管側）の厚みをフランジ側（内管側）の厚みをよりも薄くする。つまり、スライドパイプ８０の曲げ剛性を、主塔側においては内管４とほぼ同一、保護管９０との接続部においてはより低くなるようにする。本例では厚肉部８０Ａの厚みを４．５ｍｍ、薄肉部８０Ｂの厚みを３．８ｍｍとした。
【００２２】
このように、スライドパイプ８０の長手方向の厚みを変えることで、スライドパイプ８０の曲げ剛性が主塔側から自由長部へと段階的に減少する構造とできる。その結果、曲げ荷重はスライドパイプの片持ち梁効果により、弾性エネルギーとして大きく低減されて内管に伝達される。また、斜材ケーブル６の曲げ荷重により発生する軸方向振幅荷重が局所的に集中することが軽減され、斜材ケーブル６の耐久性が向上する。
【００２３】
スライドパイプ８０の肉厚を長手方向にわたって変える方法は、段階的に厚みを変えることと連続的に厚みを変化させることの両方が挙げられる。本例では、スライドパイプ８０の厚みを２段階に変えたが、この他、３段以上の他段階にわたって変えたり、連続的なテーパ状に厚みを変えることでも良い。
【００２４】
本例で用いたスライドパイプ８０の各寸法は次の通りである。
全長：９９６ｍｍ
厚肉部の外径：２１６．３ｍｍ
薄肉部の外径：２１４．９ｍｍ
フランジ径：３００ｍｍ
フランジの厚み：６ｍｍ
雌ネジ部の軸方向長：１２６ｍｍ
【００２５】
（保護管９０）
保護管９０は自由長部における斜材ケーブル６を保護し、内部に二次グラウトを充填させるためのパイプである。一般に、保護管９０の材質には、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）や、高密度ポリエチレンなどの材料が利用される。保護管内への二次グラウトは、主桁の定着具側から注入を行い、スライドパイプ８０の排出孔８３からグラウトをあふれさせることで行う。
【００２６】
図４に示すように、保護管９０の端部には、スライドパイプの雌ネジ部８１に適合する雄ネジが形成されている。スライドパイプ８０の端部は保護管９０の外径に沿うようにテーパ状に形成されている。
【００２７】
（止水構造）
＜スペーサ２０＞
内管４の出口部には複数の緊張材６を所定の間隔で保持するスペーサ２０がはめ込まれている。このスペーサ２０は、図５に示すように、内管４の内径にほぼ対応する円柱状体で、軸方向に各緊張材６の貫通孔２１を具えている。また、スペーサ２０の一端には、フランジ状に形成されて鋼管端部に当接することでスペーサが鋼管内部に入り込むことを防止する止め部２２が形成されている。スペーサ２０は緊張材６を所定の間隔で保持できる構成であれば良く、緊張材６が挿入される際の摩擦で摩耗し難い材質で構成されることが好ましい。本例では、スペーサ２０の材質を高密度ポリエチレンとした。
【００２８】
＜留め板３０＞
このスペーサ２０の外側には留め板３０が配置されている。留め板３０は、図６に示すように、一端側に筒状部３１を、他端側に板状部３２を有する円盤状のものである。板状部３２には軸方向に緊張材の貫通孔３３を有し、筒状部３１には径方向に貫通する樹脂の充填孔３４を有する。充填孔３４は外周をほぼ４等分する位置に合計４箇所設けられている。
【００２９】
留め板３０の外径はほぼ内管４の外径に等しく長手方向に一定しているが、筒状部３１の内径は一端側が大きく、途中から段差部３５を経て小さく構成されている。鋼管端部への装着は、筒状部３１がスペーサ２０に対向する向きとして行う。この装着により、段差部３５にはスペーサの止め部２２がはめ込まれ、スペーサ２０と筒状部３１とで囲まれる空間が樹脂充填部となる。この充填部には、後述するように樹脂が充填される。
【００３０】
さらに、留め板３０の外周側には、軸方向に貫通するボルト用孔３６が合計６つ形成されている。このボルト用孔３６は後述する締付機構のボルト７０が貫通される孔である。本例では、留め板３０の材質を高密度ポリエチレンとした。
【００３１】
＜弾性材５０＞
留め板３０の外側に弾性材５０を配置する。この弾性材５０は、図７に示すように、緊張材の貫通孔５１を具える円盤状のものである。留め板３０と後述する押え板６０との間に挟まれて圧縮され、変形することで弾性材５０と緊張材６の間を封止して樹脂の漏れを抑制する。弾性材５０は適度に弾性変形し易く、かつ緊張材挿入時の摩擦に対して摩耗し難い材質で構成することが好ましい。通常のクロロプレンゴムやウレタンゴムでは耐摩耗性の点で不充分なことが多い。本例では、弾性材５０の材質を緊張材を挿入する際の耐摩耗性に優れたハネナイト（商品名）とした。
【００３２】
＜押え板６０＞
弾性材５０の外側には押え板６０が配置される。この押え板６０も、図８に示すように、緊張材６の貫通孔６１を有する円盤状のものである。押え板６０の一端側には、弾性材５０がはめ込まれる凹部６２が形成されている。
【００３３】
さらに、押え板６０の外周側には、軸方向に貫通するボルト用孔６３が合計６つ形成されている。このボルト用孔６３は後述する締付機構のボルト７０が貫通される孔である。
【００３４】
本例では、押え板６０のサイズを厚さ４５ｍｍ、外径１６０ｍｍ、材質を高密度ポリエチレンとした。
【００３５】
＜締付機構＞
弾性材５０を圧縮変形させるために締付機構を用いる。本例では、押え板６０、留め板３０を順次貫通して内管４の開口部端面にねじ込まれるボルト７０（図２参照）を用いる。すなわち、留め板３０と押え板６０のボルト用孔３６、６３にボルト７０を貫通し、このボルト７０を締め付けることで押え板６０をスペーサ側に押し付け、留め板３０との間に圧縮力を作用させる。この圧縮力により弾性材５０は変形され、弾性材５０と緊張材６の間を封止する。
【００３６】
＜樹脂＞
樹脂充填部に充填する樹脂は、短時間で硬化する速効性のものが好ましい。樹脂の充填により、留め板３０からのグラウトの漏れを確実に防止する。この樹脂は緊張材６とスペーサ２０との隙間ならびに留め板３０と緊張材６との隙間に速やかに充填され、かつ容易に流れ出ることのない程度の適度な粘性を有する樹脂が好ましい。本例では、粘度が２５℃において５０〜９０Ｐａ・ｓのエポキシ系樹脂を用いた。
【００３７】
＜止水構造の組み立て方＞
上記止水構造の組み立て方を説明する。
▲１▼鋼管内に全緊張材を挿入完了後、スペーサ２０、留め板３０、弾性材５０、押え板６０をスライドさせてサドル側に引き寄せる。この引き寄せは、人力でも可能であるが、人力によるスライドが困難な場合、レバーブロックを用いても良い。たとえば、押え板６０の外側に環状の引き込み治具（図示せず）を配置し、引き込み治具とリングナット７との間をレバーブロックを装着した鎖でつなぎ、レバーブロックを操作することでスペーサ２０、留め板３０、弾性材５０、押え板６０をリングナット側にスライドする。
【００３８】
▲２▼スペーサ２０を鋼管内に差し込む。差し込み難い場合は、緊張材６を若干持ち上げて行えば良い。
【００３９】
▲３▼さらにスペーサ２０の外側に順次留め板３０、弾性材５０、押え板６０が互いに接するように配置する。
【００４０】
▲４▼押え板６０および留め板３０のボルト用孔６３、３６にボルト７０を差し込み、ボルト７０の先端を内管４の端面にねじ込んで押え板６０を締め付ける。ボルト頭部にはばね座金や平座金を介在させることで、ボルト頭部が押え板６０に食い込んで締め付けが不十分にならないようにする。この締め付けにより、弾性材５０の厚さが半分程度の厚さになるまで圧縮する。圧縮された弾性材５０は広がるように変形して、弾性材５０と緊張材６の間を封止する。
【００４１】
▲５▼緊張材６にジャッキを装着して所定の圧力まで緊張を行う。
【００４２】
▲６▼留め板の樹脂充填孔３４から樹脂を注入する。このとき、４つある樹脂充填孔３４のうち、最も下部に位置する充填孔から樹脂を注入し、残りの３つの充填孔からは樹脂をオーバーフローさせることで、十分に樹脂を充填させる。この作業により、留め板３０とスペーサ２０とで囲まれる空間内および留め板３０と緊張材６との隙間に樹脂が充填される。
【００４３】
▲７▼樹脂の硬化後（注入後約２４時間後）、注入パイプ１５からサドル鋼管内にグラウトを注入・充填する。
【００４４】
▲８▼鋼管内にグラウトの注入を行う。この注入は、サポートプレート１０から露出する注入パイプ１５を通して行う。このグラウト注入により、サドル内で緊張材６が滑動しないようにする。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明スライドパイプおよびそれを用いたサドル構造は、斜材ケーブルの曲げ荷重がスライドパイプの片持ち梁効果により、弾性エネルギーとして大きく低減されて内管に伝達される。すなわち、サドル内の内管との接続部においては内管にスムーズに斜材ケーブルの曲げ荷重を伝達することができる。また、スライドパイプと保護管との接続部においては保護管に曲げ応力が集中しない構造とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】主塔のサドル構造の概略図である。
【図２】本発明斜材ケーブルのサドル出口部における構造の断面図である。
【図３】本発明スライドパイプの断面図である。
【図４】スライドパイプと保護管との接続部を示す断面図である。
【図５】（Ａ）はスペーサの端面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図６】（Ａ）は留め板の端面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図７】（Ａ）は弾性材の端面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図８】（Ａ）は押え板の端面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【符号の説明】
１  コンクリート
２  外管
３  補強筋
４  内管
５  内管スペーサ
６  緊張材
７  リングナット
１０  サポートプレート
１１  短筒部
１２  プレート部
１５  注入パイプ
２０  スペーサ
２１  貫通孔
２２  止め部
３０  留め板
３１  筒状部
３２  板状部
３３  貫通孔
３４  樹脂充填孔
３５  段差部
３６  ボルト用孔
５０  弾性材
５１  貫通孔
６０  押え板
６１  貫通孔
６２  凹部
６３  ボルト用孔
７０  ボルト
８０  スライドパイプ
８１  雌ネジ部
８２  フランジ
８３  排出孔
９０  保護管
【図１】
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【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】
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【図８】
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