(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の橋台と主桁とを備え、前記一対の橋台と前記主桁とを剛結合したポータルラーメン橋であって、
一方の橋台は、他方の橋台とは反対側に位置する外側表面が、上方に向かう程に前記他方の橋台から離れる方向へ傾いていることを特徴とするポータルラーメン橋。
【請求項２】
前記橋台の外側表面に沿って補強盛土を設けることを特徴とする請求項１に記載のポータルラーメン橋。
【請求項３】
前記補強盛土は、前記橋台の外側表面に近い側の端部が階段状となるように積層することで設けられ、
前記橋台の前記外側表面は平坦な傾斜面とされ、
前記平坦な傾斜面と前記補強盛土の階段状の端部との間の隙間に三角柱状のスペーサを設けたことを特徴とする請求項２に記載のポータルラーメン橋。
【請求項４】
前記橋台の外側表面における傾斜角度は、前記橋台に作用する鉛直荷重を受ける地盤の面積と、前記地盤における鉛直荷重の分散角度に基づいて定められていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のポータルラーメン橋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛直荷重の分散性を高めたポータル（門型）ラーメン橋に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３（ａ）に示すように、単純支持構造の桁橋（単純桁橋）１００では、支承１０１を有する一対の橋台１０２により、上部構造である主桁１０３の両端を支持し、支承１０１の滑り作用によって主桁１０３の変形を吸収している。また、単純桁橋１００では、荷重の大きさや地震等の要因によって橋台１０２も変形する。ここで、橋台１０２には橋の中央側に向けて土圧が加わっており、これに対抗するために大型のフーチング１０４を備えている。そして、この大型のフーチング１０４により、地盤Ｇの支持力も大きなものとなっている。
【０００３】
一方、図１３（ｂ）に示すように、橋台１１１と主桁１１２とを剛結合したポータルラーメン橋１１０の構造形式もある。ポータルラーメン橋１１０とすることにより、一対の橋台１１１が主桁１１２を介して一体化されるため、橋桁と橋台の取り合い部の構造を単純化でき、橋全体の剛性を高めることができるとともに、橋台１１１の変形を抑制できるので、橋台１１１の変形防止の目的では大型のフーチングが不要となる。しかし、このようなポータルラーメン橋１１０では、鉛直荷重が各橋台１１１の底部に集中することになり、長期間に亘る使用によって橋台１１１の過度な沈下が生じるおそれがある。
【０００４】
橋台１１１の過度な沈下を抑えるためには、図１３（ｃ）に示すように、各橋台１１１の底部に基礎杭１１３を埋設したりすることが一般的である（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２１４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、各橋台１１１の底部に基礎杭１１３を埋設したりすることは、その分だけラーメン橋１１０の全体構造が複雑になるので好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポータルラーメン橋の全体構造を簡素化しつつ鉛直荷重を分散させ、橋台の過度な沈下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、一対の橋台と主桁とを備え、前記一対の橋台と前記主桁とを剛結合したポータルラーメン橋であって、一方の橋台は、他方の橋台とは反対側に位置する外側表面が、上方に向かう程に前記他方の橋台から離れる方向へ傾いていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、橋台の外側表面がオーバーハングするように傾斜しているので、この傾斜面によって鉛直荷重を地盤や盛土に分散させることができる。これにより、基礎杭を埋設する等の対策が必要なくなり、全体構造を簡素化しつつ鉛直荷重を分散させることができ、橋台の過度な沈下を抑制できる。
【００１０】
また、本発明に係るポータルラーメン橋において、前記橋台の外側表面に沿って補強盛土を設けた場合には、補強盛土によって地盤を自立させることにより、橋台構築の際の地盤側型枠設置作業を省力化することができる。
【００１１】
また、本発明に係るポータルラーメン橋において、前記橋台の外側表面に近い側の端部が階段状となるように積層することで、前記補強盛土が設けられ、前記橋台の平坦な傾斜面と前記補強盛土の階段状の端部との間の隙間に三角柱状のスペーサを設けた場合には、橋台からの鉛直荷重を効果的に地盤へ伝達することができる。
【００１２】
また、本発明に係るポータルラーメン橋において、前記橋台の外側表面における傾斜角度を、前記橋台に作用する鉛直荷重を受ける地盤の面積と、前記地盤における鉛直荷重の分散角度に基づいて定めるようにした場合には、橋台に作用する鉛直荷重を地盤で確実に支持できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ポータルラーメン橋において、全体構造を簡素化しつつ鉛直荷重を分散させることができ、橋台の過度な沈下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ポータルラーメン橋の概略を説明する図である。
【図２】左側橋台と地盤との境界部分を示す部分拡大図である。
【図３】ポータルラーメン橋の具体例を説明する図である。
【図４】橋台と改良盛土を説明する部分拡大図である。
【図５】図３に示すラーメン橋の構築手順を説明する図であり、地盤Ｇを掘削した状態を示す。
【図６】同じく構築の説明図であり、最下層の締固め層を設けた状態を示す。
【図７】同じく構築の説明図であり、２層目の締固め層を設けた状態を示す。
【図８】同じく構築の説明図であり、全ての締固め層を設けた状態を示す。
【図９】同じく構築の説明図であり、橋台を構築した状態を示す。
【図１０】同じく構築の説明図であり、主桁を構築した状態を示す。
【図１１】変形例を説明する図であり、（ａ）は地盤と橋台との空間を途中まで埋め戻した状態を示し、（ｂ）は地盤と橋台との空間を全部埋め戻した状態を示す。
【図１２】他の変形例を説明する図であり、（ａ）はポータルラーメン橋の片側半部と補強盛土とを示し、（ｂ）は橋台の外側表面近傍を拡大して示す。
【図１３】従来技術を説明する図であり、（ａ）は単純桁橋を示し、（ｂ）はポータルラーメン橋を示し、（ｃ）は基礎杭の上に構築されたポータルラーメン橋を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を参照して本発明におけるポータルラーメン橋１０の概略について説明する。
【００１６】
図１に示すポータルラーメン橋１０は、左右一対の橋台１１，１２と、これら橋台１１，１２同士の間に架け渡される主桁１３とを有している。そして、主桁１３と各橋台１１，１２とが剛結合されて門型になっている。便宜上、以下の説明では、図中左側に位置する橋台を左側橋台１１といい、図中右側に位置する橋台を右側橋台１２という。また、主桁１３における左側橋台１１と右側橋台１２との中間位置を橋の中央とし、左側橋台１１及び右側橋台１２から見て橋の中央側を内側といい、反対側を外側という。
【００１７】
図１３（ｂ）との対比から判るように、図１のポータルラーメン橋１０では、左側橋台１１の外側表面（すなわち左側部）１１ａ、及び、右側橋台１２の外側表面（すなわち右側部）１２ａが、それぞれ外側に向かってオーバーハングされ、ポータルラーメン橋１０の全体が地盤Ｇに対して楔状に構成されている点に特徴を有している。すなわち、左側橋台１１の外側表面１１ａは、上方に向かう程に左側へ向けて張り出すように傾斜（つまり右側橋台１２から離れる方向へ傾斜）されている。同様に、右側橋台１２の外側表面１２ａは、上方に向かう程に右側へ向けて張り出すように傾斜（つまり左側橋台１１から離れる方向へ傾斜）されている。
【００１８】
このように、左側橋台１１及び右側橋台１２の各外側表面１１ａ，１２ａを傾斜面とすることにより、各外側表面１１ａ，１２ａの全体で鉛直荷重を地盤Ｇに伝えることができる。例えば、図２に示すように、外側表面１１ａにおける或る点Ｐに作用した鉛直荷重は、荷重の分散角度θ１で拡がりながら地盤Ｇ内を伝わっていく。すなわち、傾斜した外側表面１１ａ，１２ａによって、各橋台１１，１２に加わる鉛直荷重を広範囲に分散させて地盤Ｇに伝えることができる。これにより、基礎杭を埋設する等の対策が必要なくなり、全体構造を簡素化しつつも各橋台１１，１２の過度な沈下を抑制できる。
【００１９】
なお、一般的な砂質地盤における分散角度θ１は約３０度である。そして、硬い地盤であれば分散角度θ１は３０度よりも小さくなり、反対に軟弱な地盤であれば分散角度θ１は３０度よりも大きくなる。
【００２０】
ここで、各橋台１１，１２における外側表面１１ａ，１２ａの傾斜角度について説明する。以下の説明は左側橋台１１についてのものであるが、右側橋台１２についても同様にあてはまる。
【００２１】
図１に示すように、左側橋台１１に作用する鉛直荷重は、符号Ｂで示す面積の地盤Ｇで受けることになる。具体的には、左側橋台１１の右下端（内側下端点）Ａ１を始点に水平方向へ引いた仮想線Ｘ１と、左側橋台１１の左上端（外側上端点）Ａ２を始点に分散角度θ１で左斜め下方に向けて引いた仮想線Ｘ２とが交差する交点Ａ３を定めたとき、点Ａ１から点Ａ３までの距離Ｌにポータルラーメン橋１０の幅（紙面奥行方向の寸法）を乗じて得られる面積Ｂの地盤Ｇが、左側橋台１１に作用する鉛直荷重を受けることになる。
【００２２】
面積Ｂで受ける荷重は等分布ではないが、この面積Ｂが大きくなる程、分布荷重の最大値は小さくなる。そして、分布荷重の最大値が地盤許容支持力度よりも小さければ、面積Ｂの地盤Ｇによって左側橋台１１を支持できる。このことから、左側橋台１１の外側表面１１ａにおける傾斜角度θ２は、左側橋台１１に作用する鉛直荷重を受ける地盤Ｇの面積Ｂと、地盤Ｇにおける鉛直荷重の分散角度θ１および荷重条件に基づいて定められることが判る。例えば、分布荷重の最大値が地盤許容支持力度よりも小さくなるように面積Ｂを定め、この面積Ｂから各点Ａ２，Ａ３を求める。また、点Ａ１から左側橋台１１における底面の分だけ外側の位置に点Ａ１´を定める。この場合、点Ａ１´と点Ａ２とを結ぶ仮想線Ｘ３の角度が、外側表面１１ａの傾斜角度θ２に相当する。
【００２３】
次に、ポータルラーメン橋の具体例について説明する。
【００２４】
図３に示す具体例のポータルラーメン橋２０もまた、左側橋台２１と、右側橋台２２と、主桁２３とを有しており、主桁２３と各橋台２１，２２とが剛結合されて門型になっている。図４に拡大して示すように、左側橋台２１の外側表面２１ａは、階段状傾斜面によって構成されている。すなわち、この外側表面２１ａは、上下方向に交互に並ぶ垂直面２１ｂと水平面２１ｃによって構成され、全体として傾斜面を構成している。なお、図３に示すように、右側橋台２２の外側表面２２ａについても同様に、垂直面２２ｂ及び水平面２２ｃを有する階段状傾斜面によって構成されている。
【００２５】
左側橋台２１の外側（左側）及び右側橋台２２の外側（右側）には、それぞれ補強盛土３０が設けられている。この補強盛土３０は、各橋台２１，２２に近い側の端部表面が補強シート３１で覆われた締固め層３２を、各端部が階段状となるように積層することで設けられている。そして、階段状傾斜面とされた左側橋台２１及び右側橋台２２の外側表面２１ａ，２２ａは、それぞれ、補強盛土３０の階段状端部に嵌っている。すなわち、各橋台２１，２２に接する補強盛土３０は、階段状傾斜面を構成する垂直面２１ｂ及び水平面２１ｃと隙間なく接している。
【００２６】
このポータルラーメン橋２０では、各橋台２１，２２の外側表面２１ａ，２２ａに沿って補強盛土３０が設けられているので、各橋台２１，２２に対する支持力を高めることができる。また、各外側表面２１ａ，２２ａが階段状傾斜面で構成され、補強盛土３０の階段状端部に嵌っている。このため、鉛直荷重を分散できるとともに、各外側表面２１ａ，２２ａと補強盛土３０との間で生じる滑りを抑制できる。すなわち、鉛直荷重は、階段状傾斜面の各水平面２１ｃを下方向に押し下げる力となるので、各橋台２１，２２からの鉛直荷重を効果的に地盤Ｇへ伝達できるし、滑りを抑制しつつ荷重を分散できる。また、各水平面２１ｃが上下方向に位置をずらして設けられているので、水平方向だけでなく、垂直方向にも荷重を分散させることができる。
【００２７】
なお、図１で説明したポータルラーメン橋１０と比較した場合、鉛直荷重の分散が点Ｐで行われるか、水平面２１ｃ，２２ｃで行われるかの違いはあるが、分散角度θ１で鉛直荷重が分散されている点については同じである。このため、各外側表面２１ａ，２２ａの傾斜角度も、前述したように、面積Ｂ（図１参照）の地盤Ｇの大きさに基づいて定めることができる。
【００２８】
次に、具体例のポータルラーメン橋２０の構築手順について説明する。なお、以下の説明では、ポータルラーメン橋２０における左側半部の構築手順について説明するが、右側半部についても同様の手順で構築される。
【００２９】
この構築手順では、まず図５に示すように、左側橋台２１及び補強盛土３０が構築される範囲Ｙの地盤Ｇを掘削して除去する。地盤Ｇを除去したならば、図６に示すように、最下層の締固め層３２Ａを設ける。この締固め層３２Ａは、掘削で形成された法面Ｇａから左側橋台２１の構築予定位置まで一連に設けられる。また、締固め層３２Ａにおける左側橋台２１側の端部表面は、補強シート３１Ａで覆われている。この補強シート３１Ａは、締固め層３２Ａの端部が崩れないように保持するためのものであり、締固め層３２Ａの下面と端面と上面に沿ってコ字状に折り返されている。
【００３０】
最下層の締固め層３２Ａを設けたならば、２層目の締固め層３２Ｂを設ける。２層目の締固め層３２Ｂを設けるに際し、その端部は、最下層の締固め層３２Ａの端部よりも左側橋台２１から離れた位置に定められる。言い換えれば、階段状となるように各締固め層３２Ａ，３２Ｂの端部が位置をずらして設けられている。２層目の締固め層３２Ｂを設けることで、最下層の締固め層３２Ａの端部を覆う補強シート３１Ａが押圧状態で固定される。これにより、最下層の締固め層３２Ａについて端部の形状が保持され、自立する。また、２層目の締固め層３２Ｂを設けるに際しても、最下層の締固め層３２Ａと同様に、コ字状に折り返された補強シート３１Ｂが設けられる。
【００３１】
以後は、同様の手順で締固め層３２を下層側から順に設ける。図８に示すように、最上層の締固め層３２Ｊ及び補強シート３１Ｊを設けることで、補強盛土３０が完成する。この補強盛土３０の端部は階段状傾斜面として構成され、補強シート３１Ａ〜３１Ｊによって自立状態で保持される。
【００３２】
図９に示すように、補強盛土３０の完成後、左側橋台２１を構築する。左側橋台２１の構築は、例えば、型枠内に鉄筋を建て込み、コンクリートを打設することで行う。このとき、コンクリートは、補強シート３１の表面側に直接打設される。前述したように、補強盛土３０は自立しているので、コンクリートを打設する際の地盤側型枠の設置作業を省力化できる。また、コンクリートが補強シート３１の表面側に直接打設されるため、左側橋台２１の外側表面２１ａは、補強盛土３０の階段状傾斜面に倣った形状の階段状傾斜面として形成される。すなわち、左側橋台２１の階段状傾斜面２１ａと補強盛土３０の階段状傾斜面とが、隙間なく密着した状態で設けられる。
【００３３】
図１０に示すように、左側橋台２１の構築後、主桁２３を構築する。主桁２３は、左側橋台２１と、この左側橋台２１と同様に構築された右側橋台２２との間に構築される。例えば、鉄筋を配筋し、型枠を設け、コンクリートを打設することで構築される。主桁２３の構築により、ポータルラーメン橋２０の構築が完了する。
【００３４】
以上の構築手順では、端部が補強シート３１Ａ〜３１Ｊによってコ字状に覆われた締固め層３２Ａ〜３２Ｊを、各端部が階段形状となるように積層することで補強盛土３０を構築し、補強盛土３０の端部にコンクリートを打設することで各橋台２１，２２を構築している。このため、各外側表面２１ａ，２２ａが補強盛土３０の階段状端部に嵌る階段状傾斜面とされた橋台１１，１２を容易に構築できる。
【００３５】
以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。
【００３６】
前述の実施形態では、階段状端部を有する補強盛土３０を設けた後に各橋台２１，２２を構築していたが、図１１（ａ），（ｂ）に示すポータルラーメン橋４０のように、掘削部分に予め橋台４１や主桁４２等を構築しておき、その後に掘削部分を土Ｚで埋め戻すようにしてもよい。
【００３７】
また、各橋台の外側表面に関し、図３の外側表面２１ａ，２２ａのように階段状傾斜面にしてもよいし、図１１の外側表面４１ａのように、フラットな傾斜面にしてもよい。階段状傾斜面にすることで、橋台２１と地盤Ｇの間の滑りを抑制できる。また、平坦傾斜面にすることで、橋台４１の構築を容易に行うことができる。
【００３８】
また、各橋台の形状に関し、図３や図１１の橋台２１，４１のように楔状としてもよいし、図１２の橋台５１のように一定厚さの部材を傾斜させてもよい。
【００３９】
また、図１２（ａ）に示すように、階段状端部を有する補強盛土３０と平坦傾斜面を有する橋台５１とを組み合わせる場合、図１２（ｂ）に示すように、三角柱状のスペーサＳＰを、補強盛土３０と橋台５１との隙間に設けてもよい。これにより、施工の容易化が図れる。
【００４０】
また、各外側表面の傾斜角度θ２は、各橋台が構築される地盤Ｇの状態や荷重等の設計条件に応じて個別に定められる。すなわち、その地盤Ｇにおける荷重の分散角度θ１、地盤Ｇが持つ地耐力、橋梁の上載荷重、橋梁の自重、設計震度等を考慮して定めることになる。
【００４１】
また、前述の実施形態では、左側橋台と右側橋台のそれぞれについて、外側表面を傾斜面で構成した。ここで、片側の橋台が構築される地盤Ｇに十分な支持力があれば、反対側の橋台についてのみ、外側表面を傾斜面にしてもよい。
【００４２】
さらに、各実施形態の技術を組み合わせることも可能である。例えば、図３の階段状傾斜面に代えて図１１のフラットな傾斜面としてもよい。同様に、図１２の傾斜状橋台５１に代えて図１１の楔状橋台４１を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０…ポータルラーメン橋，１１…左側橋台，１１ａ…左側橋台の外側表面，１２…右側橋台，１２ａ…右側橋台の外側表面，１３…主桁，２０…ポータルラーメン橋，２１…左側橋台，２１ａ…左側橋台の外側表面（２１ｂ…垂直面，２１ｃ…水平面），２２…右側橋台，２２ａ…右側橋台の外側表面（２２ｂ…垂直面，２２ｃ…水平面），２３…主桁，３０…補強盛土，３１（３１Ａ〜３１Ｊ）…補強シート，３２（３２Ａ〜３２Ｊ）…締固め層，４０…ポータルラーメン橋，４１…橋台，４２…主桁，５１…橋台，１００…単純桁橋，１０１…支承，１０２…橋台，１０３…主桁，１０４…フーチング，１１０…ラーメン橋，１１１…橋台，１１２…主桁，１１３…基礎杭，Ｇ…地盤，Ｇａ…法面，Ｚ…土，ＳＰ…スペーサ
【図１】
0006055588.tif 000002
【図２】
0006055588.tif 000003
【図３】
0006055588.tif 000004
【図４】
0006055588.tif 000005
【図５】
0006055588.tif 000006
【図６】
0006055588.tif 000007
【図７】
0006055588.tif 000008
【図８】
0006055588.tif 000009
【図９】
0006055588.tif 000010
【図１０】
0006055588.tif 000011
【図１１】
0006055588.tif 000012
【図１２】
0006055588.tif 000013
【図１３】
0006055588.tif 000014