(57)【要約】【課題】  工期を短くするとともに施工面積を小さくする鋼製橋脚構造体及びその施工方法を提供すること。【解決手段】  地中に埋設された基礎杭２に支持されて鋼製橋脚１が立設されたものであって、地盤を掘削して掘り込んだ杭穴に鉄筋かごを建て込み、コンクリートを打設して形成した場所打ち杭を基礎杭２とし、その上端から突設されたアンカーボルト３に橋脚基部２７を結合して鋼製橋脚１を当該基礎杭２上に立設させるものであり、基礎杭２の杭頭部には、そのコンクリート内に孔あき鋼板ジベル２１とアンカーボルト３を支持した支持部材２３，２４とが、鉄筋かごの縦筋１３，１４とともに円周方向に複数配置され、鋼製橋脚１からアンカーボルト３へ伝わる力が更に孔あき鋼板ジベル２１へ伝達するように、支持部材２３，２４と孔あき鋼板ジベル２１とが連結された鋼製橋脚構造体。【選択図】        図４
2006207124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された基礎杭に支持されて鋼製橋脚が立設された鋼製橋脚構造体において、
地盤を掘削して掘り込んだ杭穴に鉄筋かごを建て込み、コンクリートを打設して形成した場所打ち杭を基礎杭とし、その上端から突設されたアンカーボルトに橋脚基部を結合して鋼製橋脚を当該基礎杭上に立設させるものであり、
前記基礎杭の杭頭部には、そのコンクリート内に孔あき鋼板ジベルと前記アンカーボルトを支持した支持部材とが、前記鉄筋かごの縦筋とともに円周方向に複数配置され、前記鋼製橋脚からアンカーボルトへ伝わる力が更に孔あき鋼板ジベルへ伝達するように、支持部材と孔あき鋼板ジベルとが連結されたものであることを特徴とする鋼製橋脚構造体。
【請求項２】
請求項１に記載する鋼製橋脚構造体において、
前記基礎杭には、杭頭部に外周鋼管が被せられ、その外周鋼管に対して前記孔あき鋼板ジベルと前記支持部材とが固定されたものであることを特徴とする鋼製橋脚構造体。
【請求項３】
請求項２に記載する鋼製橋脚構造体において、
前記支持部材は、前記アンカーボルトを挿入して固定する支持管であって、当該支持管が、径方向に張り出して一体に形成された支持プレートによって前記外周鋼管の内周面に固定されたものであることを特徴とする鋼製橋脚構造体。
【請求項４】
請求項３に記載する鋼製橋脚構造体において、
前記支持部材の支持プレートは、前記支持管から更に基礎杭の中心軸方向に張り出し、その張り出し部分に孔が複数あけられジベルが形成されたものであることを特徴とする鋼製橋脚構造体。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載する鋼製橋脚構造体において、
前記外周鋼管の内周面には環状の位置決めプレートが固定され、その位置決めプレートには予め前記支持管が一体に固定され、位置決めプレートの前記外周鋼管に対する固定により、前記支持管の位置決めが行われるようにしたものであることを特徴とする鋼製橋脚構造体。
【請求項６】
地中に埋設された基礎杭に鋼製橋脚を結合してなる鋼製橋脚構造体の施工方法において、
チュービング装置によってケーシングを地中に回転圧入し、そのケーシング内の土を掘削する工程と、
ケーシング内に掘り込まれてできた杭穴内に鉄筋かごを建て込む工程と、
前記基礎杭の杭頭部となる杭穴上部に、孔あき鋼板ジベルとアンカーボルトを支持する支持部材とが、前記鉄筋かごの縦筋とともに円周方向に複数配置されるよう、その孔あき鋼板ジベルと支持部材とが一体的に固定された外周鋼管を配置する工程と、
杭穴内にコンクリートを流し込んでできる場所打ち杭によって基礎杭を造る工程と、
その基礎杭の杭頭部から突設されたアンカーボルトに対し橋脚基部を結合させて鋼製橋脚を当該基礎杭上に立設させる工程とを有することを特徴とする鋼製橋脚構造体の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設した場所打ち杭を基礎として地上に鋼管柱を立設する鋼製橋脚構造体及びその施工方法に関し、特に基礎杭と鋼管橋脚との間に介在するフーチングを不要とした鋼製橋脚構造体及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製橋脚を立設する場合、地中に埋設された基礎杭に対しフーチングを介して鋼製橋脚を接合した鋼製橋脚構造体が構築される。その一従来例として特開平８−２６９９１２号公報に記載されたものを挙げることができる。図６は、当該公報に記載されたフーチングによる鋼製橋脚構造体の接合部分を示した断面図である。本従来例では、筒状の鋼製橋脚１００の下端部の内面にはＴ字型断面を有するスタッド１０１が複数取り付けられており、フーチング１０２からは複数の主筋１０３が上方に突出している。この鋼製橋脚１００は、下部がコンクリート１０４によって固められることにより、鋼製橋脚１００とフーチング１０２の結合が図られ、この部分は鋼板コンクリート構造となる。フーチング１０２は、比較的小口径の基礎杭１０５が地中に複数本埋設された群杭の上に構築されている。
【特許文献１】特開平８−２６９９１２号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の鋼製橋脚構造体及びその施工方法では、施工のために地盤を掘削するヤード範囲が大きくなってしまうことや、工期に時間がかかってしまう問題があった。前記従来例の鋼製橋脚構造体では、基礎杭１０５が多数埋設された群杭上にフーチング１０２を構築しているため、鋼管橋脚１００に比べて面積が大きくなってしまっているからである。そして、基礎杭１０５の打ち込み、その基礎杭１０５上のフーチング１０２の構築、更にそのフーチング１０２への鋼管橋脚１００を立設させる鋼製橋脚構造体では、施工工程が多くなってしまうからである。特にフーチング１０２は、例えばフーチング用鉄筋や主筋１０３の配置、そしてコンクリートの打設と、相当の時間を要する。そのため、中央分離帯上に鋼管橋脚を立設して高架道路を建設するような場合、ヤード範囲が大きいことで車線規制を行わなければならず、それによって交通渋滞を引き起こしてしまう。そして、工期が長くなることでそうした状況を長引かせ、周辺環境の悪化や経済的損失にも影響を与えることになる。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、工期を短くするとともに施工面積を小さくする鋼製橋脚構造体及びその施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る鋼製橋脚構造体は、地中に埋設された基礎杭に支持されて鋼製橋脚が立設されたものであって、地盤を掘削して掘り込んだ杭穴に鉄筋かごを建て込み、コンクリートを打設して形成した場所打ち杭を基礎杭とし、その上端から突設されたアンカーボルトに橋脚基部を結合して鋼製橋脚を当該基礎杭上に立設させるものであり、前記基礎杭の杭頭部には、そのコンクリート内に孔あき鋼板ジベルと前記アンカーボルトを支持した支持部材とが、前記鉄筋かごの縦筋とともに円周方向に複数配置され、前記鋼製橋脚からアンカーボルトへ伝わる力が更に孔あき鋼板ジベルへ伝達するように、支持部材と孔あき鋼板ジベルとが連結されたものであることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る鋼製橋脚構造体は、前記基礎杭には、杭頭部に外周鋼管が被せられ、その外周鋼管に対して前記孔あき鋼板ジベルと前記支持部材とが固定されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鋼製橋脚構造体は、前記支持部材が、前記アンカーボルトを挿入して固定する支持管であって、当該支持管が、径方向に張り出して一体に形成された支持プレートによって前記外周鋼管の内周面に固定されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鋼製橋脚構造体は、前記支持部材の支持プレートが、前記支持管から更に基礎杭の中心軸方向に張り出し、その張り出し部分に孔が複数あけられジベルが形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鋼製橋脚構造体は、前記外周鋼管の内周面には環状の位置決めプレートが固定され、その位置決めプレートには予め前記支持管が一体に固定され、位置決めプレートの前記外周鋼管に対する固定により、前記支持管の位置決めが行われるようにしたものであることが好ましい。
【０００７】
一方、本発明に係る鋼製橋脚構造体の施工方法は、地中に埋設された基礎杭に鋼製橋脚を結合してなる鋼製橋脚構造体を施工するための方法であって、チュービング装置によってケーシングを地中に回転圧入し、そのケーシング内の土を掘削する工程と、ケーシング内に掘り込まれてできた杭穴内に鉄筋かごを建て込む工程と、前記基礎杭の杭頭部となる杭穴上部に、孔あき鋼板ジベルとアンカーボルトを支持する支持部材とが、前記鉄筋かごの縦筋とともに円周方向に複数配置されるよう、その孔あき鋼板ジベルと支持部材とが一体的に固定された外周鋼管を配置する工程と、杭穴内にコンクリートを流し込んでできる場所打ち杭によって基礎杭を造る工程と、その基礎杭の杭頭部から突設されたアンカーボルトに対し橋脚基部を結合させて鋼製橋脚を当該基礎杭上に立設させる工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明に係る鋼製橋脚構造体及びその施工方法によれば、場所打ち杭を基礎杭として、その基礎杭に鋼製橋脚を直接結合して立設するので、複数の基礎杭を打ち込み、その上にフーチングを介して鋼製橋脚を立設する従来の構造に対し、複数本の基礎杭の打ち込みやフーチングの形成がなくなった点で工期を短縮することができる。そのため、交通渋滞による周辺環境の悪化や経済的損失を抑えることができる。更に、フーチングを必要としないため、施工面積を狭めることにより交通規制を行う範囲も狭くすることができる。
【０００９】
また、本発明に係る鋼製橋脚構造体によれば、基礎杭のコンクリート内に孔あき鋼板ジベルとアンカーボルトを支持した支持部材とを、鉄筋かごの縦筋とともに円周方向に複数配置し、鋼製橋脚からアンカーボルトへ伝わる力が更に孔あき鋼板ジベルへ伝達するように、支持部材と孔あき鋼板ジベルとを外周鋼管と一体とした。このため、基礎杭の杭頭にアンカーボルトを単純に埋め込むだけでは、コンクリートの引き抜きせん断に対する抵抗面積を確保することができないが、孔あき鋼板ジベルを介して力を伝達するようにしたので、コンクリートに対してズレ止めになってコンクリートの引き抜きせん断に対する抵抗面積を確保する必要がなくなった。更に、外周鋼管は基礎杭を形成するコンクリートを囲うことにより、コンクリートの強度を向上させて、孔あき鋼板ジベルのせん断耐力を上げることができるとともに、帯鉄筋を省略することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る鋼製橋脚構造体及びその施工方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の鋼製橋脚は、例えば一般道上に高架道路を通すために建設されるものである。それには、図１に示すように中央分離帯を挟んで両側に片側２車線の道路２００が通っており、その上を平行に通るようにして高架道路３００が建設される。この高架道路３００は、中央分離帯に所定間隔で鋼製橋脚１が立設され、その上を掛け渡すようにして高架橋３０１が連結される。高架橋３０１は、鋼床板箱桁ラーメン橋であり、４０ｍの間隔で配置された鋼製橋脚１間に掛け渡されている。
【００１１】
本実施形態では、そうした高架道路建設における鋼製橋脚構造体及びその施工方法について説明する。ここで、鋼製橋脚構造体とは、地中に埋設された基礎杭２部分と、その基礎杭２に対して立設された鋼製橋脚１部分とを含めた構成をいう。鋼製橋脚１は、地盤を掘削した杭穴内に鉄筋かごを建て込み、そこにコンクリートを流し込んで造った基礎杭２に結合される。
【００１２】
そこで先ず、鋼製橋脚１を立設する位置に基礎杭２を構築するめの杭穴の掘り込みが行われる。図２は、基礎杭２の施工工程の概略を示した図である。基礎杭２の施工には全周回転式のチュービング装置６０が使用される。チュービング装置６０は、図２（ａ）に示すように、ケーシング７０を把持して回転させながら下降させることにより、先端の掘削ビットで地盤を掘削しながら地中にケーシング７０を回転圧入する。すなわち、チュービング装置６０は、ケーシングチューブ７０をチャック部材で把持し、そのチャック部材が一体に設けられた回転体に駆動モータの回転が与えられ、更に、その回転体を昇降シリンダによって下降させる。これによりケーシングチューブ７０は、回転しながら下降して地中に回転圧入される。
【００１３】
チュービング装置６０の駆動によって地中に回転圧入されたケーシングチューブ７０内には、例えばハンマグラブ８０が落とし込まれ、中の土砂がかき出されて杭穴が形成される。杭穴は、軟弱な地盤を超えて固い地盤の支持層に達するまで掘り込まれ、その支持層に支えられるように基礎杭２が打設される。すなわち、掘り込まれたその杭穴内には、図２（ｂ）に示すように、何本もの縦筋が上下複数の環状筋によって接続された鉄筋かごが建て込まれ、その後、杭穴内に挿入されたトレミー管９０によってコンクリートが流し込まれる。
【００１４】
その際、ケーシングチューブ７０は、図２（ｃ）に示すように、チュービング装置６０を引き上げることにより、杭穴からケーシングチューブ７０の抜き取りが行われる。こうしたケーシングチューブ７０の引抜き撤去は、鉄筋かごの共上がりに注意しなければならず、コンクリートの打設と平行して行われる。
【００１５】
次に、鋼製橋脚１は、図１に示すように基礎杭２上に接合して立設される。そのため、以上のようにして形成された基礎杭２からは、その上端にアンカーボルト３が突き立てられており、そのアンカーボルト３に対して橋脚基部がナットによって締め付け固定され接合される。基礎杭２に形成された鋼管橋脚１との接合構造は、そのアンカーボルト３を含む後述する構成をなし、高架道路３００を支える鋼製橋脚１に地震による横揺れが生じた場合、その横揺れによって生じる力を効果的に基礎杭２へ伝えようにしたものである。
【００１６】
図３は、鋼製橋脚構造体の鋼製橋脚１と基礎杭２との接合部分を示した斜視図である。また、図４及び図５は、同じく鋼製橋脚１と基礎杭２との接合部分を示した断面図であり、特に図４は、図５のＡ−Ａ断面を示し、図５は、図４のＢ−Ｂ断面を示している。
基礎杭２は、図４に示すように、内周と外周との二重に縦筋１１，１２が円周上に複数配置されコンクリートが打設されたＲＣ杭部２ａと、その上方に若干径を小さくしてコンクリートが打設され、その周りに外周鋼管２０が被せられた杭頭部２ｂが形成されている。杭頭部２ｂには、鋼管橋脚との接合構造によって部分的に長さの異なる長さの縦筋１３，１４がカップラー１５によって連結されている。
【００１７】
基礎杭２の杭頭部２ｂを構成する外周鋼管２０の内周面には、孔あき鋼板ジベル２１が径方向内側に張り出すようにして中心軸に沿って溶接固定されている。この孔あき鋼板ジベル２１には、長尺な短冊状の鋼板に、基礎杭２の径方向である横に２列、軸方向である縦に多くの孔２１ａが貫通して形成されている。基礎杭を構成するコンクリートの打設の際、この孔２１ａにコンクリートが充填され鋼材とコンクリートが一体化するようにしたものである。そして、この孔あき鋼板ジベル２１は、外周鋼管２０の内周面に、等間隔で複数が配置され、この孔あき鋼板ジベル２１の間に入るように縦筋１３，１４が配置されている。
【００１８】
次に、外周鋼管２０内には、アンカーボルト３を基礎杭２に固定させるための支持管２３が複数配置されている。この支持管２３は、径方向に張り出すようにして外周鋼管２０の内周面に溶接固定した支持プレート２４と一体になり、更には、支持管２３の上下には、やはり外周鋼管２０の内周面に溶接固定された環状の位置決めプレート２５が一体になっている。
支持管２３は、アンカーボルト３と僅かな隙間をつくる程度の径で形成された円筒体である。支持プレート２４は、支持管２３の長さに合わせて形成された大きさの鋼板であって、中心軸方向に突き出た部分には一列に孔があけられてジベルが構成されている。また、上下２枚の位置決めプレート２５は、アンカーボルト３の位置精度を出すため、そのアンカーボルト３が差し込まれる支持管２３の位置決めのためのものである。
【００１９】
位置決めプレート２５は、支持管２３と支持プレート２４が孔あき鋼板ジベル２１の間に位置するように一体に形成され、外周鋼管２０に溶接固定された外周側には、その孔あき鋼板ジベル２１が通るように切欠き２５ａが形成されている。そして、その切欠き２５ａを通って外側の縦筋１４が位置決めプレート２５を貫通し、内側の縦筋１４は、縦筋１４のために形成された貫通孔２５ｂによって位置決めプレート２５を貫通している。更に、支持管２３や支持プレート２４と重なる位置にある縦筋１３は、干渉しないよう図４に示すように短くなっている。
【００２０】
基礎杭２の打設は、図２を示して前述したように、先ず縦筋１１〜１４が円筒形状に一体になった鉄筋かごが組まれ、地盤に掘り込まれた杭穴内に二重に建て込まれる。その際、この接合部分を構成する上端部分では、杭穴の上部に孔あき鋼板ジベル２１や支持管２３、支持プレート２４及び位置決めプレート２５が一体に形成された外周鋼管２０が配置される。そして、支持管２３にはアンカーボルト３がナットによって締め付け固定され、外周鋼管２０と一体に形成される。こうした状態で、杭穴内にコンクリートが流し込まれて打設され、基礎杭２が構築される。
【００２１】
コンクリートが打設された基礎杭２からは、垂直に且つ円周方向に等間隔にアンカーボルト３が突設され、そのアンカーボルト３に対して橋脚基部２７が固定され、鋼製橋脚１が立設される。橋脚基部２７は、図３に示すように、上下にフランジ部２７ａ，２７ｂが形成され、その間には円周方向に所定の間隔で支持プレート２７ｃが複数連結されている。図面には、１つのアンカーボルト３しか示していないが、複数のアンカーボルト３がフランジ部２７ａ，２７ｂを貫通し、その上下におけるナットの締め付けによって結合している。こうした橋脚基部２７の結合により、鋼製橋脚１が基礎杭２上に立設する。
【００２２】
こうした本実施形態の鋼製橋脚構造体では、図６に示す従来例のように、フーチング１０２を介して鋼製橋脚１００を立設するようなことはせず、基礎杭２の上に鋼製橋脚１を直接立設させるようにしたので、フーチングのための施工期間を短縮することができた。
本実施形態の鋼製橋脚１は、例えば直径が１．８ｍで長さが５．８ｍ程であり、この構成橋脚１及び高架道路３００（図１参照）を支える基礎杭２の直径が３ｍ程度である。これに対し、図６に示すフーチング１０６上に鋼製橋脚１００を立設するような場合、例えば同じ鋼製橋脚１の高架道路３００を建設するのに、９本の基礎杭１０５が地盤に打ち込まれ、それに対して一辺が８．５ｍ四方のフーチング１０２が造られる。
【００２３】
従って、９本もの基礎杭１０５を打ち込むのに比べ、本実施形態では１本の基礎杭２を場所打ち杭として立て込むようにしたので、この点でも工期の短縮を図ることができた。そして、工期を短縮することにより、図１に示すように道路２００に挟まれた中央分離帯に鋼製橋脚１を建てる場合、車線規制を行わなければならない期間を短縮することになり、交通渋滞による周辺環境の悪化や経済的損失を抑えることができる。
【００２４】
更に、従来例のように複数の基礎杭１０５が広範囲にわたって打ち込まれ、同じく広範囲にわたってフーチング１０６が形成される場合、それだけ施工範囲が広がってしまい規制範囲が広がってしまう。これに対して本実施形態では、基礎杭２を大口径だが１本の場所打ち杭としたことにより、またフーチングを必要としないため、施工面積を狭めることにより交通規制を行う範囲も狭くすることができる
【００２５】
ところで、高架道路３００を支える鋼製橋脚１に地震による横揺れが生じたような場合には、その横揺れは鋼製橋脚１と基礎杭２との接合部分を介して基礎杭２にモーメントとして作用する。そして、基礎杭２に作用するモーメントは、基礎杭２を支える地盤によりバネ支持されたような状態で受け止められることとなる。本実施形態の鋼製橋脚構造体では、こうして鋼製橋脚１に生じる横揺れによる力を効果的に基礎杭２へ伝えように構成されている。
【００２６】
鋼製橋脚１に横揺れが生じた場合、その力は橋脚基部２７が固定されたアンカーボルト３を介して伝達される。アンカーボルト３は、基礎杭２側において支持管２３に差し込まれて一体になっているため、そのアンカーボルト３を介して伝えられた力は支持管２３から、支持プレート２４を介して外周鋼管２０へと伝えられる。そして、その外周管２０は、複数の孔あき鋼板ジベル２１によって基礎杭２のコンクリートに対してズレ止めになって一体化しているため、その外周鋼管２０へ伝えられた横揺れの力は、更に孔あき鋼板ジベル２１から基礎杭２０、特に縦筋１１〜１４へと伝えられる。
【００２７】
つまり、本実施形態の鋼製橋脚構造体では、こうして鋼製橋脚１での横揺れをフーチングを介することなく基礎杭２へと直接伝える接合部分の構成がとられている。この場合、基礎杭２の杭頭にアンカーボルト３を単純に埋め込むだけでは、コンクリートの引き抜きせん断に対する抵抗面積を確保することができないが、孔あき鋼板ジベル２１を介して力を伝達するようにしたので、コンクリートに対してズレ止めになってコンクリートの引き抜きせん断に対する抵抗面積を確保することができるようになった。また、外周鋼管２０は基礎杭２を形成するコンクリートを囲うことにより、コンクリートの強度を向上させて、孔あき鋼板ジベルのせん断耐力を上げることができるとともに、帯鉄筋を省略することが可能になった。
【００２８】
以上、本発明に係る鋼製橋脚構造体及びその施工方法について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、アンカーボルト３に伝えられた鋼製橋脚１の揺れは、支持管２３から支持プレート２４へ、そして外周鋼管２０を介して孔あき鋼板ジベル２１へと伝わるように構成されているが、例えば、外周鋼管２０を介さず、支持管２３から孔あき鋼板ジベル２１へと直接伝わるように、その両者を接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】高架道路を通すため中央分離帯に施工された鋼製橋脚構造体を示した図である。
【図２】鋼製橋脚構造体を構成する基礎杭部分について、その施工工程の概略を示した図である。
【図３】鋼製橋脚構造体を構成する鋼製橋脚と基礎杭との接合部分を示した斜視図である。
【図４】鋼製橋脚構造体を構成する鋼製橋脚と基礎杭との接合部分について、図５のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図５】鋼製橋脚構造体を構成する鋼製橋脚と基礎杭との接合部分について、図４のＢ−Ｂ断面を示した図である。
【図６】フーチングを用いた鋼製橋脚構造体の接合部分を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    鋼製橋脚
２    基礎杭
３    アンカーボルト
１１〜１４  縦筋
２０  外周鋼管
２１  孔あき鋼板ジベル
２３  支持管
２４  支持プレート
２５  位置決めプレート
２７  橋脚基部
【図１】
2006207124.tif 000003
【図２】
2006207124.tif 000004
【図３】
2006207124.tif 000005
【図４】
2006207124.tif 000006
【図５】
2006207124.tif 000007
【図６】
2006207124.tif 000008