(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼桁とコンクリート床版とが一体となった鋼合成桁の既設コンクリート床版をプレキャスト床版に取り替える鋼合成桁の床版取替工法であって、
前記既設コンクリート床版を撤去する前に、非合成化するために追加して補強する補強部材を前記鋼桁に取り付ける補強部材取付工程と、
前記既設コンクリート床版を解体撤去する床版撤去工程と、
前記床版撤去工程後に、前記補強部材を締め付ける接合部材の全部又は一部を、緩めるか又は一旦撤去する緊結緩和工程と、を有し、
一旦緩め又は撤去した前記接合部材を再度締め付けた後、前記プレキャスト床版を前記鋼桁に載置すること
を特徴とする鋼合成桁の床版取替工法。
【請求項２】
前記床版撤去工程では、前記補強部材取付工程で前記補強部材を取り付けた前記鋼桁上にクレーンなどの揚重機を載置して前記既設コンクリート床版を撤去すること
を特徴とする請求項１に記載の鋼合成桁の床版取替工法。
【請求項３】
前記プレキャスト床版は、予めプレストレスが付与されたプレテンション方式のプレキャストＰＣ床版であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の鋼合成桁の床版取替工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼合成桁の床版取替工法に関し、詳しくは、鋼合成桁の床版をプレキャストＰＣ床版に取り替える鋼合成桁の床版取替工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような鋼合成桁の床版取替工法において、鋼合成桁の床版をプレキャストＰＣ床版等に取り替えることが行われている。例えば、特許文献１には、合成桁の床版をプレキャスト床版で取り替える場合、既設の合成桁の床版を撤去し、プレキャスト床版を架設する際の桁とプレキャスト床版を合成する前に生じる主桁の横倒れを防止するとともに既存の防止対策における欠点を除去することを目的として、プレキャスト床版に形成した箱抜き部を主桁の上フランジ上に位置させて載置し、主桁方向の箱抜き部間を固定点間距離とし、箱抜き部でプレキャスト床版と主桁とを仮固定し、プレキャスト床版の架設完了後に固定を解除して箱抜き部にコンクリートを打設する主桁横倒れ座屈の防止工法が開示されている（特許文献１の請求項１、明細書の段落［０００８］〜［００１０］、図面の図１、図９等参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載された主桁横倒れ座屈の防止工法のように、鋼合成桁の床版取替工法において、鋼合成桁の床版をプレキャストＰＣ床版に取り替える場合、鋼桁とプレキャストＰＣ床版とを一体化して合成する必要があるため、鋼桁とＰＣ床版を繋ぐスタッドジベル（以下、単にスタッドという。）が多数必要となっていた。このため、結果的に、そのスタッド用のＰＣ床版の孔が多くなり、図１０に示すように、プレストレスを付与するＰＣ鋼材の配置が困難となるという問題があった。
【０００４】
そこで、鋼桁に補強部材（鋼部材）を追加することで、鋼桁とＰＣ床版の非合成化を行って、スタッド本数を少なくし、前記問題を解決することも行われている。しかし、非合成化を床版撤去前に行うと、非合成化のために鋼桁に追加する補強部材に、床版が撤去されて軽くなる分撓んだ鋼桁が元に戻ろうとして鋼桁に応力が作用する（図６参照）。この応力は、本来取替作業完了時に有利な応力であるが、床版撤去前に補強部材を追加すると、追加する補強部材にもこの応力が作用して阻害されるだけでなく、その応力にも対抗できるようにするため必要以上に補強部材の寸法が大きくなってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鋼合成桁の床版取替の際に非合成化のために追加する補強部材の寸法を極力小さくすることができ、且つ、床版の撤去時の揚重作業にも支障のない鋼合成桁の床版取替工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る鋼合成桁の床版取替工法は、鋼桁とコンクリート床版とが一体となった鋼合成桁の既設コンクリート床版をプレキャスト床版に取り替える鋼合成桁の床版取替工法であって、前記既設コンクリート床版を撤去する前に、非合成化するために追加して補強する補強部材を前記鋼桁に取り付ける補強部材取付工程と、前記既設コンクリート床版を解体撤去する床版撤去工程と、前記床版撤去工程後に、前記補強部材を締め付ける接合部材の全部又は一部を、緩めるか又は一旦撤去する緊結緩和工程と、を有し、一旦緩め又は撤去した前記接合部材を再度締め付けた後、前記プレキャスト床版を前記鋼桁に載置することを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係る床版取替工法は、第１発明において、前記床版撤去工程では、前記補強部材取付工程で前記補強部材を取り付けた前記鋼桁上にクレーンなどの揚重機を載置して前記既設コンクリート床版を撤去することを特徴とする。
【０００９】
第３発明に係る床版取替工法は、第１発明又は第２発明において、前記プレキャスト床版は、予めプレストレスが付与されたプレテンション方式のプレキャストＰＣ床版であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明〜第３発明によれば、補強部材を締め付ける接合部材の全部又は一部を、緩めるか又は一旦撤去する緊結緩和工程を有するので、鋼合成桁の床版取替の際に非合成化のために追加する補強部材の寸法を極力小さくすることができ、床版の取替コストを低減することができる。また、既設コンクリート床版を撤去する前に、補強部材を鋼桁に取り付ける補強部材取付工程を行うので、床版の撤去時の揚重作業にも支障がない。
【００１１】
特に、第２発明によれば、補強部材を取り付けた鋼桁上に揚重機を設置して床版撤去工程を行うことができる。このため、安全に短時間で床版の撤去作業を行うことができるとともに、床版撤去作業に用いる揚重機のサイズを小さいものとすることができ、床版撤去作業のコストダウンを図ることができる。また、橋梁下に揚重機を設置できない環境下の橋梁でも床版の撤去作業を行うことができる。
【００１２】
特に、第３発明によれば、取り替える新設床版を大型のものとすることができ、床版の取替作業を短時間で行うことができ、さらに、床版撤去作業のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る床版取替工法の各工程を示すフローチャートである。
【図２】同上の床版取替工法で取替作業を行う前の既存の鋼合成桁を示す鉛直断面図である。
【図３】同上の床版取替工法の補強部材取付工程を示す工程説明図である。
【図４】補強部材の別の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図５】同上の床版取替工法の床版撤去工程を示す工程説明図である。
【図６】同上の床版撤去工程により既設コンクリート床版を撤去した際に鋼桁に発生する応力を模式的に表した応力説明図である。
【図７】同上の床版撤去前後で補強を行った場合の補強部材の寸法の違いを比較して示す図である。
【図８】同上の床版取替工法のＰＣ床版設置工程を示す工程説明図である。
【図９】同上のＰＣ床版設置工程により新設のＰＣ床版を設置した際に鋼桁に発生する応力を模式的に表した応力説明図である。
【図１０】従来のＰＣ床版の問題点を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る床版取替工法を実施するための一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図９を用いて、本発明の実施形態に係る床版取替工法について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る床版取替工法の各工程を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係る床版取替工法は、（１）〜（６）の各工程を行って、鋼桁とコンクリート床版とが一体となった鋼合成桁の既設コンクリート床版をプレキャスト床版に取り替える工法である。次に、実施形態に係る床版取替工法の各工程について説明する。
【００１６】
先ず、取替作業を行う前の既存の鋼合成桁について簡単に説明する。図２は、本実施形態に係る床版取替工法で取替作業を行う前の既存の鋼合成桁を橋軸方向に直交する鉛直断面で切断した状態を示す鉛直断面図である。図示する鋼合成桁１は、主桁である鋼桁Ｇ１と、鉄筋コンクリート製の既設コンクリート床版ＣＳと、から主に構成され、鋼桁Ｇ１の上面に溶植されたスタッド（スタッドジベル）ＳＪで鋼桁Ｇ１とコンクリート床版ＣＳとが一体となった鋼合成桁である。
【００１７】
この鋼桁Ｇ１は、所定寸法の厚板鋼板同士を溶接して組み立てたＩ形断面鋼板であり、上フランジＧ１０と、下フランジＧ１１と、これらを繋ぐウェブＧ１２など、から構成されている。この上フランジＧ１０は、既設コンクリート床版ＣＳと一体として算定されるため、一般的には、下フランジＧ１１より幅が小さいものとなっている。
【００１８】
また、鋼桁Ｇ１と既設コンクリート床版ＣＳとを非合成化を図る際には、鋼桁Ｇ１は、上フランジＧ１０が既設コンクリート床版ＣＳと別体として算定されても鋼桁Ｇ１の撓みが所定値以下となるようにしなければならない。このため、鋼桁Ｇ１の上部には、剛性を上げる補剛材として追加・補強する後述の補強部材Ｌ１が取り付けられる。
【００１９】
（１）補強部材取付工程
図３は、本実施形態に係る床版取替工法の（１）補強部材取付工程を示す工程説明図であり、図２と同様の鉛直断面で示している。図３に示すように、本実施形態に係る床版取替工法では、先ず、非合成化するために追加・補強する補強部材Ｌ１，Ｌ１を鋼桁Ｇ１に取り付ける補強部材取付工程を行う。
【００２０】
具体的には、既存の鋼桁Ｇ１のウェブＧ１２の上部に、ボルト挿通用のボルト孔（例えば、直径２４ｍｍ）を穿孔する。その後、補強部材Ｌ１をウェブＧ１２の上部の取付位置にあてがって、上フランジＧ１０の下面と補強部材Ｌ１の上面とが所定距離離間した状態で、接合部材である図示しない高力ボルト（例えば、トルシア形高力ボルトＴＣＢ  Ｍ２２（Ｓ１０Ｔ））で補強部材Ｌ１をウェブＧ１２にボルト接合（摩擦接合）する。
【００２１】
上フランジＧ１０の下面と補強部材Ｌ１の上面とを所定距離離間させているのは、防錆塗装等を施すためである。このため、耐食性鋼板から補強部材を作成するなど、防錆処理上、間隔を空けておく必要がない場合は、上フランジＧ１０の下面と補強部材Ｌ１の上面とを接触させて設置しても何ら問題はない。
【００２２】
また、補強する補強部材Ｌ１の寸法等は、構造計算により算出、決定されるものであるが、図示形態は、ウェブＧ１２の左右両側に２条のＬ−２５０×２５０×２５の等辺山形鋼を取り付ける場合を例示している。
【００２３】
なお、構造計算の結果によっては、補強部材は、ウェブＧ１２の上部の左右両側に設ける補強部材Ｌ１に加え、図４に示すように、鋼桁Ｇ１のウェブＧ１２の下部の両側に補強部材Ｌ２，Ｌ２を設けても構わない。
【００２４】
（２）床版撤去工程
次に、本実施形態に係る床版取替工法では、既設コンクリート床版を解体撤去する床版撤去工程を行う。図５は、本実施形態に係る床版取替工法の（２）床版撤去工程を示す工程説明図であり、図２と同様の鉛直断面で示している。
【００２５】
具体的には、コールピックハンマーや油圧ブレーカーなどの斫り機等でスタッドＳＪの周りのコンクリートを斫り取ったり、スタッドＳＪを根本から切断したりして、鋼桁Ｇ１と既設コンクリート床版ＣＳとを切り離す。そして、ダイヤモンドカッターや斫り機等を用いて、既設コンクリート床版ＣＳを揚重可能な大きさに切断・分割して、撤去する搬出する。
【００２６】
このとき、本実施形態に係る床版取替工法では、本工程前に補強部材取付工程を実行して、既設コンクリート床版ＣＳと切り離した鋼桁Ｇ１を既に補強しているので、ラフタークレーン等の既設コンクリート床版ＣＳ上を自走可能な揚重装置により、既設コンクリート床版ＣＳの揚重・撤去作業を行うことができる。このため、既設コンクリート床版ＣＳの撤去時の揚重作業が容易で短時間に行うことができる。
【００２７】
これに対して、鋼桁Ｇ１を補強しないで、既設コンクリート床版ＣＳの撤去作業を行う場合、既設コンクリート床版ＣＳ上をクレーンなどの重機が走行すると、床版と切り離して非合成化した鋼桁Ｇ１の撓みが大きくなり過ぎて危険であるという問題がある。また、危険であるだけでなく、鋼桁Ｇ１の下に支保工を設置する作業を行うなど、鋼桁Ｇ１の撓み等の管理をしなければならず、床版の解体・撤去作業に手間が掛かり、費用が嵩むという問題も生じる。
【００２８】
図６は、鋼桁Ｇ１の橋軸方向に沿った鉛直断面で本工程により既設コンクリート床版ＣＳを撤去した際に発生する応力を示す応力説明図である。図６に示すように、本工程により既設コンクリート床版ＣＳを撤去すると、既設コンクリート床版ＣＳの荷重分下方に撓んでいた鋼桁Ｇ１が元の状態に戻ろうとする。このとき、鋼桁Ｇ１の上フランジＧ１０には、引張力が作用し、下フランジＧ１１には、圧縮力が作用することとなる。
【００２９】
本実施形態に係る床版取替工法では、床版撤去工程前に、前述の補強部材取付工程を行う。このため、補強部材Ｌ１にも図６に示す応力が作用することとなる。これらの応力は、新設の床版に取り替えた際には、本来、床版を支える上で有利な応力である。しかし、床版撤去工程前に補強部材取付工程を行った場合は、この有利な応力が補強部材Ｌ１により阻害されるだけでなく、補強部材Ｌ１は、この応力にも対抗し得る設計としなければならない。
【００３０】
したがって、床版撤去工程前に取り付ける補強部材Ｌ１は、床版撤去工程後に補強部材を取り付ける場合の設計よりかなり大きな寸法としなければならないという問題があった。図７は、床版撤去前後で補強を行った場合の補強部材の寸法の違いを比較して示す図である。勿論、補強部材は、橋梁の大きさや条件等で適宜定められるものであり、単純に比較することはできない。しかし、一例として、図７のａ）に示すように、床版撤去工程前に補強を行った場合は、補強部材は、５００×５０の組立鋼板である必要があるが、床版撤去工程後に補強を行った場合は、ｂ）に示すように、Ｌ−２５０×２５０×２５の等辺山形鋼で済むという計算結果もある。
【００３１】
このように、クレーン等の揚重装置を行うには、床版撤去工程前に補強を行うことが好ましいが、床版撤去工程前に補強を行うか否かで補強部材の必要寸法が大きく違うという二律背反の問題があった。しかし、本願の発明者らは、この問題を次の締付緩和工程を行うことにより解決した。
【００３２】
（３）締付緩和工程
次に、図１に示すように、本実施形態に係る床版取替工法では、補強部材Ｌ１を締め付ける接合部材の全部又は一部を緩めるか又は一旦撤去する緊結緩和工程を行う。具体的には、既設コンクリート床版ＣＳが全て撤去され、鋼桁Ｇ１に自重以外の荷重が掛かっていない状態で、鋼桁Ｇ１に補強部材Ｌ１を止め付けている接合部材の全部又は一部を緩める。
【００３３】
前述のように、本実施形態に係る床版取替工法では、接合部材としてトルシア形高力ボルトを使用しているため、緩めたものは再度使用できず廃棄することとなるが、本工程では、補強部材Ｌ１が離脱しないように緩めるか、若しくは、一旦、補強部材Ｌ１を撤去する。なお、緩めるか撤去する接合部材の範囲は、床版撤去の範囲や補強部材Ｌ１や鋼桁Ｇ１の長さなど、状況に応じて適宜定めるとよい。
【００３４】
本工程を行うことにより、図６に示す応力の作用を補強部材Ｌ１で阻害することなく、既設コンクリート床版ＣＳの荷重による鋼桁Ｇ１の撓みが解消され、新設床版載荷により鋼桁Ｇ１に発生する応力分布の際に有利に働く（図９参照）。
【００３５】
（４）再締付工程
次に、図１に示すように、本実施形態に係る床版取替工法では、前工程で緩めた接合部材を再度、締め付け直す再締付工程を行う。勿論、補強部材Ｌ１を撤去した場合や、接合部材としてトルシア形高力ボルトを使用して締め付け直すことができない場合は、新しい接合部材で補強部材Ｌ１をウェブＧ１２にボルト接合する。要するに、再締付とは、補強部材Ｌ１をウェブＧ１２にボルト接合するのに必要な所定の摩擦接合力を発生させるのに必要な締付力を再度発生させることを意味している。
【００３６】
（５）ＰＣ床版設置工程
次に、図８、図１に示すように、本実施形態に係る床版取替工法では、新設のコンクリート床版ＣＳ’を鋼桁Ｇ１に載置して所定の位置に据え付けるＰＣ床版設置工程を行う。図８は、本実施形態に係る床版取替工法のＰＣ床版設置工程を示す工程説明図であり、図２と同様の鉛直断面で示している。具体的には、ラフタークレーン等の揚重装置を用いて鋼桁Ｇ１の所定の位置に新設のコンクリート床版ＣＳ’を架け渡して設置する。
【００３７】
また、本工程で設置するコンクリート床版ＣＳ’は、予めプレストレスが付与されたプレテンション方式のプレキャストＰＣ床版である。よって、コンクリート床版ＣＳ’は、プレストレスの作用により、ＰＣ鋼材に沿った長手方向に大きなスパンをとった大判のプレキャスト床版とすることができる。このため、本工程で載置するコンクリート床版ＣＳ’の吊上げ吊り降ろし回数を削減して本工程の作業時間を短縮することができる。
【００３８】
勿論、新たに設置するコンクリート床版は、プレテンション、ポストテンション併用のプレキャストＰＣ床版やポストテンション方式のプレキャストＰＣ床版であってもよいことは云うまでもない。要するに、新たに設置するコンクリート床版は、予め工場等で打設されてプレストレスが付与されたプレキャストＰＣ床版であればよい。
【００３９】
但し、プレストレスの有無は必須ではなく、設計に応じて、新設するコンクリート床版をプレキャストコンクリート製のＰＣａ床版とすることも可能である。
【００４０】
（６）充填材充填工程
次に、図１に示すように、本実施形態に係る床版取替工法では、コンクリート床版ＣＳ’のスタッド用の孔であるコッター（図示せず）内に新たなスタッドＳＪ’を溶植するとともに、その周りをコンクリートや無収縮モルタルなどの充填材を充填する充填材充填工程を行う。
【００４１】
但し、鋼桁Ｇ１とコンクリート床版ＣＳ’とは、非合成の設計であるため、コッター及びスタッドの数は、既設コンクリート床版ＣＳと比べて極めて少ないものである。
【００４２】
その後、図１に示すように、充填材が硬化するまでの養生期間をとって、コンクリート床版ＣＳ’上にアスファルト舗装を施すなど、その他の必要な作業を行って本実施形態に係る床版取替工法の床版取替作業が終了する。
【００４３】
以上説明した本実施形態に係る床版取替工法によれば、補強部材Ｌ１を締め付ける接合部材の全部又は一部を緩めるか又は一旦撤去する緊結緩和工程を有するので、補強部材Ｌ１の寸法を極力小さくすることができ、補強部材Ｌ１の製造コストを削減して床版の取替コストを低減することができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る床版取替工法によれば、既設コンクリート床版ＣＳを撤去する前に、補強部材Ｌ１を鋼桁Ｇ１に取り付けるので、床版の撤去時の揚重作業にも支障がない。つまり、本実施形態に係る床版取替工法によれば、既設コンクリート床版ＣＳ上を自走可能なラフタークレーン等の揚重装置で既設コンクリート床版ＣＳの撤去作業を行うことができる。このため、既設コンクリート床版ＣＳの撤去時の揚重作業が安全且つ容易に短時間で行うことができ、この点でも、床版取替のコストを低減することができる。
【００４５】
その上、本実施形態に係る床版取替工法によれば、撤去する既設コンクリート床版ＣＳ上を走行して撤去する床版の至近距離まで接近できるので、床版撤去作業に用いる揚重機のサイズを小さいものとすることができ、床版撤去作業のコストダウンを図ることができる。また、橋梁下に揚重機を設置できない環境下の橋梁でも床版の撤去作業を行うことができる。
【００４６】
それに加え、本実施形態に係る床版取替工法によれば、プレテンション方式のプレキャストＰＣ床版を用いることにより、取り替える新設床版を大型のものとすることができ、床版の取替作業を短時間で行うことができる。これにより、さらに、床版撤去作業のコストダウンを図ることができる。
【００４７】
以上、本実施形態に係る床版取替工法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【００４８】
Ｇ１                    ：鋼桁（主桁）
Ｇ１０                  ：上フランジ
Ｇ１１                  ：下フランジ
Ｇ１２                  ：ウェブ
ＣＳ                    ：既設コンクリート床版
ＣＳ’                  ：新設コンクリート床版
ＳＪ，ＳＪ’            ：スタッド
Ｌ１，Ｌ２              ：補強部材
【要約】
【課題】鋼合成桁の床版取替の際に非合成化のために追加する補強部材の寸法を極力小さくすることができ、且つ、床版の撤去時のクレーン設置作業にも支障のない鋼合成桁の床版取替工法を提供する。
【解決手段】鋼桁Ｇ１とコンクート床版ＣＳとが一体となった鋼合成桁の既設コンクート床版ＣＳをプレキャスト床版ＣＳ’に取り替える鋼合成桁の床版取替工法において、既設コンクリート床版ＣＳを撤去する前に、非合成化するために追加して補強する補強部材Ｌ１を鋼桁Ｇ１に取り付ける補強部材取付工程と、既設コンクリート床版ＣＳを解体撤去する床版撤去工程と、床版撤去工程後に、補強部材Ｌ１を締め付けるボルトなどの接合部材の全部又は一部を、緩めるか又は一旦撤去する締付緩和工程と、を行い、一旦緩め又は撤去した前記接合部材を再度締め付けた後、プレキャスト床版ＣＳ’を鋼桁Ｇ１に載置する。
【選択図】図１【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図７】
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