(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造高架橋の既設柱に代えて新規の高架橋柱を設置する高架橋柱交換方法であって、
開口部を上に向けた断面Ｕ形状の補強部材を１本の柱の上部に結合させた全体Ｔ字状の交換用高架橋柱を、前記既設柱の径間の梁又は桁（以下「補強対象梁」という。）に前記補強部材を宛がって設置する施工ステップと、
前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定する固定ステップと、
前記施工ステップ及び前記固定ステップの後に、前記既設柱を撤去する撤去ステップと、
を含む高架橋柱交換方法。
【請求項２】
前記固定ステップは、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁に貫通ボルトを貫通させる貫通ステップと、前記補強部材の両側部外側からナットで緊結する緊結ステップとを含む、
請求項１に記載の高架橋柱交換方法。
【請求項３】
前記固定ステップは、前記補強対象梁の左右側部それぞれにアンカーボルトを埋設する埋設ステップと、前記補強部材を前記アンカーボルトに緊結する緊結ステップとを含む、
請求項１に記載の高架橋柱交換方法。
【請求項４】
前記固定ステップは、前記補強対象梁と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の高架橋柱交換方法。
【請求項５】
前記施工ステップの前工程として、前記補強部材の両側部の内面に、当該補強部材と前記補強対象梁との間隔に適合するシアコネクターを配置する配置ステップを更に含み、
前記固定ステップは、前記補強対象梁と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の高架橋柱交換方法。
【請求項６】
鉄筋コンクリート構造高架橋の撤去予定とされる既設柱の径間の梁又は桁（以下「補強対象梁」という。）に宛がう断面Ｕ形状の補強部材と、
１本の柱部であって、前記断面Ｕ形状の開口部を上に向けた前記補強部材が当該柱部の上部に結合された、前記既設柱に代わって新設される柱部と、
前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定するための固定手段と、
を備え、全体形状がＴ字状をなす交換用高架橋柱。
【請求項７】
前記固定手段は、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁を貫通する貫通ボルトと、前記補強部材の一側部を貫通して前記補強対象梁に埋め込まれるアンカーボルトとのうちの少なくとも何れか一方と、定着具とを有する、
請求項６に記載の交換用高架橋柱。
【請求項８】
前記固定手段は、前記補強部材の両側部の内面に設けられたシアコネクターを有してなり、
前記補強部材と前記補強対象梁との間の隙間に結合材が充填される請求項６又は７に記載の交換用高架橋柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造高架橋（ＲＣ高架橋）の既設柱に代えて新規の高架橋柱を設置する高架橋柱交換方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設のＲＣ高架橋は、適宜補修や補強が行われる。例えば、補強に関しては、橋脚の三面を補強鋼材で覆い、柱を挟んで対向する部分を橋柱ごと貫通する鋼棒で連結・固定し、鋼板と柱との間に充填材を充填して鋼板と柱を一体化する方法が知られるところである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９６２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＲＣ高架橋下の空間の有効利用が盛んに行われるようになった。例えば、駐輪場や駐車場、店舗などを高架橋下に設けるなどして、駅施設や近隣商業域の機能性・利便性の向上や活性化に利用されている。
【０００５】
高架橋下の空間利用にあたっては、隣接する既設の一対の柱（径間の両端の柱）を新規の１本の柱に代える「柱交換」をすることで、高架橋下の空間を利用し易いように広げる工事が行われる。現在行われている柱交換の工法の一例では、１）既設の柱の代わりに荷重を受ける仮設部材を設置し、２）既設柱を撤去し、３）受け替え柱を新設し、４）仮設部材を撤去する。こうした従来の工法では、既設柱に代わって荷重を受ける仮設部材の設置やその撤去も大がかりで工費も工期もかさみ易い。また、新設された受け替え柱は、既設構造（例えば、ＲＣ高架橋の梁・桁など）からの鉛直方向の荷重を受けるようには構成されているが、モーメントやねじれは伝えられない構成であった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、より工費が低く、また施工が簡単で、且つ強度的観点からもより有利な高架橋の柱交換を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の形態は、鉄筋コンクリート構造高架橋の既設柱に代えて新規の高架橋柱を設置する高架橋柱交換方法であって、断面Ｕ形状の補強部材と当該補強部材の底部に結合された柱とを備えた交換用高架橋柱の前記補強部材を、前記既存柱の径間の梁又は桁（補強対象梁）に宛がい、当該交換用高架橋柱を設置する施工ステップと、前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定する固定ステップと、前記既存柱を撤去する撤去ステップと、を含む高架橋柱交換方法である。
【０００８】
第１の形態によれば、交換用高架橋柱を、補強対象とする既存柱の径間の梁又は桁に宛がい、その補強対象に一体的に固定させることができる。よって、例えば２本の既設柱一対を撤去して新設する１本の柱に交換することにより、高架橋下の空間を再構成して空間の有効利用を促進できる。しかも、従来のように撤去する既設柱の代わりとなる仮設部材は設ける必要がないので、工費を縮減し、工期を短縮できる。また、交換用高架橋柱は補強部材と柱とが結合されてなり、その補強部材と補強対象梁とが一体的に固定される。このため、既設部分と新設部分とを合成構造とし、既設ＲＣ高架橋の剛性を有効に利用することができる。このことは、従来のように受け替え柱が既設構造と非合成である場合に比べて、交換用高架橋柱を構成する部材が少なくて済むことを意味し、より一層コストを低減できる。
【０００９】
尚、ここで言う「断面Ｕ形状」とは、補強対象梁の突出面に沿って覆う形状を示す意味であり、アルファベット文字「Ｕ」そのものの形状に限定されるものではなく、補強対象梁の断面形状に応じた自由度を含む。例えば、「Ｕ」の左右に相当する部位の長さが同長であるとは限らず異なる長さでも良い。また当該部位も直線に限らず弧状であるとしても良い。その場合、断面Ｃ字状とも言える。また、「Ｕ」の左右に相当する部位と底辺部位との接続部分を直角に形成し、例えば片仮名の「コ」の開口部を上向きにした形状であっても良いのは勿論である。
【００１０】
交換用高架橋柱の補強部材と補強対象梁との固定に関してより詳しくは、前記固定ステップが、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁に貫通ボルトを貫通させる貫通ステップと、前記補強部材の両側部外側からナットで緊結する緊結ステップとを含む、形態とすることができる（第２の形態）。
【００１１】
また、前記固定ステップが、前記補強対象梁の左右側部それぞれにアンカーボルトを埋設する埋設ステップと、前記補強部材を前記アンカーボルトに緊結する緊結ステップとを含む、形態とすることができる（第３の形態）。
【００１２】
また、前記固定ステップが、前記補強対象部材と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、形態とすることができる（第４の形態）。
【００１３】
更には、前記施工ステップの前工程として、前記補強部材の両側部の内面に、当該補強部材と前記補強対象梁との間隔に適合するシアコネクターを配置する配置ステップを更に含み、前記固定ステップが、前記補強対象部材と前記補強部材との隙間に結合材を充填する充填ステップを含む、形態とすることもできる（第５の形態）。
【００１４】
第６の形態は、鉄筋コンクリート構造高架橋の撤去予定とされる既存柱の径間の梁又は桁（以下「補強対象梁」という。）に宛がう断面Ｕ形状の補強部材と、前記既存柱に代わって新設される前記補強部材と結合された柱部と、前記補強部材を前記補強対象梁に一体的に固定するための固定手段とを備えた交換用高架橋柱である。第６の形態によれば、第１の形態と同様の効果が得られる。
【００１５】
そして、交換用高架橋柱の補強部材と補強対象梁との固定に関してより詳しくは、第７の形態として、前記固定手段は、前記補強部材の両側部及び前記補強対象梁を貫通する貫通ボルトと、前記補強部材の一側部を貫通して前記補強対象梁に埋め込まれるアンカーボルトとのうちの少なくとも何れか一方と、定着具とを有する形態とすることができる。定着具は、貫通ボルトやアンカーボルトを対象に定着させるための用具であり、例えばナットも含まれる。
【００１６】
また、第８の形態として、前記固定手段が、前記補強部材の両側部の内面に設けられたシアコネクターを有してなり、前記補強部材と前記補強対象梁との間の隙間に結合材が充填される形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した高架橋柱交換方法を説明するための概念図。
【図２】第１実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸直交方向から見た外観図。
【図３】第１実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面（図２のＡ−Ａ断面）から見た部分断面図。
【図４】第２実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
【図５】第３実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
【図６】第４実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
【図７】第５実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
【図８】第６実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
【図９】第７実施形態における交換用高架橋柱の構成例を示すための橋軸方向断面から見た部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明を適用した高架橋柱交換方法を説明するための概念図である。
図１（１）に示すように、柱交換対象の鉄道用ＲＣ高架橋２は、複数の柱４を縦梁６と横梁８で連結してスラブ１０を支えている。スラブ１０の上面には、鉄道用の軌道１２や防音フェンス１４、図示されない信号等の各種設備が適宜設置される。
【００１９】
本実施形態では従来のように撤去する既設柱４の一時的な代替柱となる仮設部材を仮設せずに、図１（２）に示すように、撤去対象とする既設の柱４の径間に、交換用高架橋柱２０を設置する（施工ステップ）。
【００２０】
図２及び図３は、本実施形態における交換用高架橋柱２０の構成例を示す図であって、前者は橋軸直交方向から見た外観図、後者は橋軸方向断面（図２のＡ−Ａ断面）から見た部分断面図にあたる。
【００２１】
本実施形態の交換用高架橋柱２０は、鉄道用ＲＣ高架橋２の補強対象となる部分（本実施形態では縦梁６）を包む補強部材２２と、同部材の底部に結合された新設柱２４と、同柱を支持する基礎２６と、補強部材２２を補強対象となる縦梁６に一体的に固定させるための貫通ボルト２８及びナット３０とを備える。
【００２２】
補強部材２２は、撤去対象となる柱４の径間に渡る縦梁６を補強する断面Ｕ形状の部材であって、補強対象の縦梁６の外側を覆うように宛がわれる。補強部材２２は、例えば鋼板で作られる。具体的には、両側部と底部とを別々に用意しておいて、現場で鋼板を溶接して組み立てる。或いは、予め組み立てしておいて現場にて対象とする縦梁６の下からはめ込むとしても良い。尚、補強部材２２の外周部には、適宜強度確保のためのリブ２３を備えることができる。よって、補強部材２２の形状は、リブ２３を含まずに見た場合、概ね上向きに開口した「Ｕ形状」と言い表すことができる。
【００２３】
尚、ここで言う「Ｕ形状」とは、補強対象の縦梁６の突出面に沿って覆う形状を示す意味であり、アルファベット文字「Ｕ」そのものの形状に限定されるものではなく、補強対象の縦梁６の断面形状に応じた自由度を含む意味である。例えば、「Ｕ」の左右に相当する部位も直線に限らず弧状であるとしても良い。その場合、断面Ｃ字状とも言える。また、「Ｕ」の左右に相当する部位と底辺部位との接続部分を直角として、例えば片仮名の「コ」の開口部を上向きにした形状であっても良いのは勿論である。
【００２４】
新設柱２４は、例えば、ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管）により形成される。本実施形態では補強部材２２と新設柱２４とは剛結されているが、直接剛結ではなく適宜、一点鎖線で示すように梁柱結合部（支承部）を設けた結合構造としても良い。
【００２５】
貫通ボルト２８とナット３０は、梁を貫通する貫通体とその定着具の一例である。例えば、貫通ボルト２８をＰＣ鋼棒とし、ナット３０をＰＣ鋼棒用ナットなどの定着具とすることができる。縦梁６に補強部材２２が宛がわれると、両者を貫通ボルト２８とナット３０とを用いて一体に結合・固定させる（固定ステップ）。具体的には、補強部材２２の側面部には、予め貫通ボルト２８を挿通させるための複数の貫通孔が設けられており、これを目安として補強対象とされる縦梁６に、貫通ボルト２８を挿通させるための貫通孔を掘削する。そして、貫通ボルト２８で補強部材２２の両側部と縦梁６とを貫通させ（貫通ステップ）、同ボルトの両端をナット３０で締め上げる（締結ステップ）。
【００２６】
そして、縦梁６と補強部材２２の固定が完了したならば、図１（３）に示すように、撤去予定の既設の柱４を撤去して（撤去ステップ）、高架橋柱の交換を完了する。
【００２７】
以上、本実施形態の工法を用いて径間の既設柱一対を撤去して新設する柱に交換することにより、既設柱一対により３つの区画（第１区画〜第３区画）に分割されていた高架下空間を２つの区画（Ａ区画、Ｂ区画）に再構成することができる。一つ一つの区画に着目すれば、柱交換によって区画が拡張され、より利用しやすくなる。
しかも、従来のように撤去する既設柱４の代わりとなる仮設部材を設ける必要が無いので、工費を縮減できるとともに工期を短縮できる。また、補強部材２２と補強対象の縦梁６とが結合されてなるため既設部分と新設部分とを合成構造とすることができる。つまり、既設ＲＣ高架橋の剛性を有効に利用することができることとなる。このことは、従来のように受け替え柱が既設構造と非合成である場合に比べて、交換用高架橋柱２０を構成する部材が少なくて済むことを意味する。よって、仮設部材を設けない工期上のコスト低減に加えて、部材のコストをも低減することができる。
【００２８】
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明の構成がこれに限定されるものではなく、適宜構成要素の変更・追加・省略をすることができる。
【００２９】
〔第２実施形態〕
例えば、上記実施形態では補強対象の縦梁６と補強部材２２とを貫通ボルト２８にて固定する構成を示したがこれに限らない。具体的には、図４に示す交換用高架橋柱２０Ｂのように、貫通ボルト２８に代えてアンカーボルト３２を用いることができる。すなわち、縦梁６と補強部材２２とを一体に結合・固定させる固定ステップにおいて、貫通ボルト２８を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップに代えて、補強対象の梁（上記実施形態及び図４の例では縦梁６）の左右側部それぞれにアンカーボルト３２を埋設する埋設ステップと、補強部材２２をアンカーボルト３２に緊結する緊結ステップとに置き換えることができる。
【００３０】
〔第３実施形態〕
また、図５に示す交換用高架橋柱２０Ｃのように、固定ステップにおいて、補強対象部材（上記実施形態及び図５の例では縦梁６）と補強部材２２との隙間に結合材３４（グラウト；例えば、高流動性コンクリートなど）を充填する充填ステップを追加することもできる。
【００３１】
〔第４実施形態〕
更には、図５の構成を元にして、図６に示す交換用高架橋柱２０Ｄのように貫通ボルト２８やアンカーボルト３２による固定を省略することもできる。
より具体的には、貫通ボルト２８を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップの２ステップ、或いはアンカーボルト３２を埋設する埋設ステップ及び緊結ステップの２ステップを省略する。その一方で、施工ステップの前工程として、補強部材２２の両側部の内面に、当該補強部材２２と補強対象梁（上記実施形態及び図６の例では縦梁６）との間隔に適合するシアコネクター３６を配置する配置ステップを設定し、固定ステップでは補強部材２２とと補強対象梁との隙間に結合材３４を充填する充填ステップを設ける。尚、シアコネクター３６として、例えば頭付スタッドを用いるとズレ止め効果が高く好適である。また、補強対象梁側にズレ止めアンカー３７を突設すると更に好適である。
【００３２】
〔第５実施形態〕
或いは、図７に示す交換用高架橋柱２０Ｅのように、図５の構成にシアコネクター３６を追加する構成も可能である。より具体的には、固定ステップにおいて、シアコネクター３６の配置ステップの後に、貫通ボルト２８を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップを実行し、その後に結合材３４を充填する充填ステップを設定する。
【００３３】
〔第６実施形態〕
勿論、図８に示す交換用高架橋柱２０Ｆのように、貫通ボルト２８とアンカーボルト３２の両方を用いることもできる。その場合、固定ステップにおいて、貫通ボルト２８を貫通させる貫通ステップ及び締結ステップの２ステップと、アンカーボルト３２を埋設する埋設ステップ及び緊結ステップの２ステップとを設けると良い。
【００３４】
〔第７実施形態〕
また、図９に示すように、補強部材２２を分割構造（図９の例では、上部第１補強部材２２ａ、上部第２補強部材２２ｂ、下部補強部材２２ｃ）とし、溶接やボルト・ナット３３等により現場で一体化して使用する構成とすることもできる。分割数は特に限られるものではなく、ウェブとフランジの分割の仕方に応じて適宜設定できる。
【００３５】
〔その他の実施形態〕
また、上述した各実施形態では、補強対象部材を縦梁６として例示したが、横梁８とすることもできる。また梁に限らず、桁に適用することもできる。また、ＲＣ高架橋は鉄道用に限らず、自動車用の高架橋などにも適用することができる。また、既設柱２本に対して交換用高架橋柱１本を置き代えるのはなく、既設柱１本に対して交換用高架橋柱１本を置き代えるとしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、貫通体と定着具とを用いて補強部材２２と補強対象梁とを一体化する定着構造を例示したが、補強対象梁の構造に応じて溶接やコンクリートを介しての一体化などその他の定着構造も適宜利用可能である。
尚、上述した各実施形態で示した要素は、相互に交換或いは追加適用可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
２…ＲＣ高架橋
４…柱（既設）
６…縦梁
８…横梁
１０…スラブ
１２…軌道
１４…防音フェンス
２０…交換用高架橋柱
２２…補強部材
２３…リブ
２４…新設柱
２６…基礎
２８…貫通ボルト（貫通体）
３０…ナット（定着具）
３２…アンカーボルト
３４…結合材
３６…シアコネクター
【図１】
0005961000.tif 000002
【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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【図９】
0005961000.tif 000010