(57)【要約】【課題】施工期間が短くて静かで済み、かつ十分な剛性、強度を確保することのできる、柱の元位置建替え構造、及び柱の元位置建替え方法を提供すること。【解決手段】既存の柱３の元位置に柱が建て替えられた柱の元位置建替え構造１は、上部が切断された既存の柱の基部３Ａと、この基部３Ａの回りを囲むように設置され、互いに係合接合された複数の鋼管分割体４と、柱３の基部３Ａと複数の鋼管分割体４の隙間に充填されたモルタル９と、複数の鋼管分割体４の上部にはめ込まれる鋼管柱１０と、を備え、複数の鋼管分割体４のいずれかの鋼管分割体４には、既存の柱３が支持していた構造体を、建替え中に仮支持する仮受け部材を取り付けるブラケット４Ａが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の柱の元位置に柱が建て替えられた柱の元位置建替え構造であって、
上部が切断された前記既存の柱の基部と、
この基部の回りを囲むように設置され、互いに係合接合された複数の鋼管分割体と、
前記柱の基部と前記複数の鋼管分割体の隙間に充填されたモルタルと、
前記複数の鋼管分割体の上部にはめ込まれる鋼管柱と、
を備え、
前記複数の鋼管分割体のいずれかの鋼管分割体には、前記既存の柱が支持していた構造体を、建替え中に仮支持する仮受け部材を取り付けるブラケットが設けられていることを特徴とする柱の元位置建替え構造。
【請求項２】
請求項１に記載の柱の元位置建替え構造において、
前記鋼管分割体は、円周方向端縁の一方に係合部が形成され、他方に被係合部が形成され、上部に径方向に絞られた絞り部を有し、
前記複数の鋼管分割体の互いの連結は、隣接する鋼管分割体の係合部及び被係合部を係合させた継手構造により行われ、
前記鋼管柱は、前記絞り部にはめ込まれることを特徴とする柱の元位置建替え構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の柱の元位置建替え構造において、
前記基部の高さは、前記既存の柱の径の２倍以上であることを特徴とする柱の元位置建替え構造。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の柱の元位置建替え構造において、
近接して杭などの基礎構造を増設し、増設された基礎構造に当該柱の元位置建替え構造を固定するアンカーボルトを設けたことを特徴とする柱の元位置建替え構造。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の柱の元位置建替え構造において、
近接して存在する構造体に、当該柱の元位置建替え構造を支持する支持構造を設けたことを特徴とする柱の元位置建替え構造。
【請求項６】
既存の柱の元位置に柱を建て替える柱の元位置建て替え方法であって、
鋼管を軸方向に沿って複数に分割して形成された複数の鋼管分割体を、前記既存の柱の回りを囲むように設置する工程と、
設置された前記複数の鋼管分割体を互いに係合接合するとともに、基礎または前記既存の柱周囲の強固な構造に固定する工程と、
前記既存の柱と、前記複数の鋼管分割体との隙間にモルタルを充填して硬化させる工程と、
前記複数の鋼管分割体のいずれかの鋼管分割体に仮受け部材を設け、前記既存の柱が支持していた構造体を仮受け部材に支持させる工程と、
前記既存の柱を切断し、撤去する工程と、
前記複数の鋼管分割体の上部に鋼管柱をはめ込む工程と、
前記鋼管柱に前記構造体を支持させる工程と、
前記仮受け部材を撤去する工程と、
を実施することを特徴とする柱の元位置建替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱の元位置建替え構造、及び柱の元位置建替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線等の鉄道の架線構造は一般に、線路の両脇にコンクリート製、鋼製の架線柱を建て、両架線柱間にトラスビーム等を架設した構成である。線路方向に複数設けられた架線構造には、吊架線、トロリー等の架線が取り付けられる。
このような鉄道の架線柱は、風雨にさらされるため、経年等により老朽化することがあり、夜間に鉄道が休止している短時間の間に架線柱の建替えを行ったり、架線柱の補強を行わなければならないことがある。
特許文献１には、電力用の鉄筋コンクリート柱の元位置において、コンクリート柱を切断し、コンクリート柱の内側空間に、鋼管柱を挿入して柱の建替えを行う技術が開示されている。
特許文献２には、コンクリート製の柱の基部に分割された鋼管を装着し、断面を補強するとともに固有振動数を変化させることにより、耐震補強を図った技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９３５７号公報
【特許文献２】特開平８−２３２５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、既存の柱の撤去および新柱の建てこみ作業を実施する間、架線類を別のクレーンで支持しているが、鉄道の架線柱は、レール上を走行するクレーン車両で作業を行うため１基のクレーンのみしか使えない。また、支持すべき架線も多数あるため、架線柱の建替え時、クレーン等による機材運び込みのアクセス空間を確保することも困難であるという課題がある。また、建替えられた鋼管柱は、コンクリート柱よりも径が細くなってしまうため、十分な剛性を確保することができないという課題がある。
一方、特許文献２に開示された技術では、コンクリート製の柱の基部に分割された鋼管を装着しただけであり、柱の上部の劣化に対する補強や取り替えは考慮されていない。また、分割された鋼管は引張ボルトでお互いを固定しているが，夜間工事でボルトをインパクトレンチを用いて施工すると、騒音の問題が発生してしまうという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、施工期間が短く、騒音無しで済み、かつ十分な強度、剛性を確保することのできる、柱の元位置建替え構造、及び柱の元位置建替え方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る柱の元位置建替え構造は、
既存の柱の元位置に柱が建て替えられた柱の元位置建替え構造であって、
上部が切断された前記既存の柱の基部と、
この基部の回りを囲むように設置され、互いに係合接合された複数の鋼管分割体と、
前記柱の基部と前記複数の鋼管分割体の隙間に充填されたモルタルと、
前記複数の鋼管分割体の上部の外側にはめ込まれる鋼管柱と、
を備え、
前記複数の鋼管分割体のいずれかの鋼管分割体には、前記既存の柱が支持していた構造体を、建替え中に仮支持する仮受け部材を取り付けるブラケットが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、複数の鋼管分割体を既存の柱の基部の回りに設置しているので、簡単に柱の基部の元位置での建替えを行うことができる。
また、複数の鋼管分割体の上部の外側に鋼管柱をはめ込むことにより、既存の柱よりも径の大きな鋼管柱とすることができるため、柱の元位置建替え構造の剛性や強度を高めることができる。
さらに、複数の鋼管分割体のいずれかの鋼管分割体に、仮受け部材を取り付けるブラケットが設けられていることにより、このブラケットに仮受け部材を取り付け、建替え中に仮受け部材で構造体を支持することができるため、鉄道等の運行を継続しながら、柱の元位置建替えを行うことができる。なお、予めブラケットを設置した構造とするのは鋼管柱の防食はほとんどの場合、どぶ漬けめっきによるためである。ブラケットを溶接等で構造に後で設置すると、防食のためのめっき層を損傷させてしまうので、それを回避することができる。
【０００８】
本発明では、前記鋼管分割体は、円周方向端縁の一方に係合部が形成され、他方に被係合部が形成され、上部に径方向に絞られた絞り部を有し、
前記複数の鋼管分割体の互いの連結は、隣接する鋼管分割体の係合部及び被係合部を係合させた継手構造により行われ、
前記鋼管柱は、前記絞り部の外側にはめ込まれるのが好ましい。
この発明によれば、隣接する鋼管分割体の連結が、それぞれの係合部同士を係合させた継手構造により行われているので、ボルトナットによる連結のように、施工中にインパクトレンチ等を用いる必要がなく、静かに施工を行うことができる。
【０００９】
また、継手構造とすることにより、連結部分からの雨水の浸入を防止することができるため、耐久性も向上する。
さらに、複数の鋼管分割体の絞り部の外側に鋼管柱をはめ込むことにより、上部に付着した雨水が下部に流れ落ちてきても、鋼管柱の下端が傘のように機能して、内部に雨水が浸入することを確実に防止することができる。
【００１０】
本発明では、既存の柱の基部の高さ寸法は、前記既存の柱の径寸法の２倍以上であることが好ましい。
この発明によれば、既存柱の高さ寸法を柱の径寸法の２倍以上とすることにより、複数の鋼管分割体を組み合わせた突込接合構造における差し込み寸法を十分に確保できる。従って、地震等によって、鋼管柱の柱頭に水平力が作用しても、十分な耐荷重を確保して、鋼管柱の倒壊等を防止することができる。
【００１１】
本発明では、近接して杭などの基礎構造を増設し、増設された基礎構造に当該柱の元位置建替え構造を固定するアンカーボルトを設けることが考えられる。
この発明によれば、増設された基礎構造に、柱の元位置建替え構造をアンカーボルトで固定するため、柱の元位置建替え構造の剛性、強度をさらに向上することができる。
【００１２】
本発明では、近接して存在する構造体に、当該柱の元位置建替え構造を支持する支持構造を設けることが考えられる。
この発明によれば、近接して存在する構造体に、柱の元位置建替え構造を、支持構造により支持させることができるため、柱の元位置建替え構造の剛性、強度をさらに向上することができる。
【００１３】
本発明に係る柱の元位置建替え方法は、
既存の柱の元位置に柱を建替える柱の元位置建替え方法であって、
鋼管を軸方向に沿って複数に分割して形成された複数の鋼管分割体を、前記既存の柱の基部の回りを囲むように設置する工程と、
設置された前記複数の鋼管分割体を互いに係合接合するとともに、前記既存の柱の基礎または前記既存の柱周囲の強固な構造に固定する工程と、
前記既存の柱と、前記複数の鋼管分割体との隙間にモルタルを充填して硬化させる工程と、
前記複数の鋼管分割体のいずれかの鋼管分割体に仮受け部材を設け、前記既存の柱が支持していた構造体を仮受け部材に支持させる工程と、
前記既存の柱を切断し、撤去する工程と、
前記複数の鋼管分割体の上部の外側に鋼管柱をはめ込む工程と、
前記鋼管柱に前記構造体を支持させる工程と、
前記仮受け部材を撤去する工程と、
を実施することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、鋼管分割体に仮受け部材を設けているので、既存の柱が支持していた構造体を仮受け部材で支持させることができ、鉄道等の運行を継続しながら、柱の元位置建替えを行うことができる。
また、各工程に要する時間を短くすることができるため、鉄道等の架線柱の建替えにおいて、鉄道車両が走行しない夜間等に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る柱の元位置建替え構造を表す垂直方向断面図。
【図２】前記実施形態の柱の元位置建替え構造を表す水平方向断面図。
【図３】前記実施形態における鋼管分割体の円周方向端縁に設けられた継手構造を表す断面図。
【図４】前記実施形態における柱の元位置建替え方法を表す垂直断面図。
【図５】前記実施形態における柱の元位置建替え方法を表す垂直断面図。
【図６】前記実施形態における柱の元位置建替え方法を表す垂直断面図。
【図７】前記実施形態における柱の元位置建替え方法を表す垂直断面図。
【図８】前記実施形態における柱の元位置建替え方法を表す垂直断面図。
【図９】前記実施形態における柱の元位置建替え方法を表す垂直断面図。
【図１０】前記実施形態の変形となる元位置柱建替え構造を表す垂直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて、説明する。
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る柱の元位置建替え構造１が示されている。図１は垂直方向断面図であり、図２は水平方向断面図である。
柱の元位置建替え構造１は、鉄道の線路の両脇に立設する既存のコンクリート柱３を、新たな鋼管柱１０に建替えるための構造である。柱の元位置建替え構造１は、既存のコンクリート柱３の基部３Ａと、２つの鋼管分割体４と、充填用のモルタル９と、鋼管柱１０とを備える。
【００１７】
基礎２は、既存のコンクリート柱３を支持する鉄筋コンクリート製の構造物から構成され、土中に埋設された管状の構造を有している。なお、基礎としては、線路が敷設される路盤上に打設される鉄筋コンクリートであってもよい。
コンクリート柱３は、鉄筋コンクリート製の円筒状の柱として構成され、コンクリート柱３の基部３Ａが路盤の土中に埋設され、その回りを基礎２によって支持されて立設されている。
コンクリート柱３は、基部３Ａが埋設された状態でその上部が切断されている。残存する基部３Ａの高さ寸法は、コンクリート柱３の径の２倍以上とされている。
【００１８】
２つの鋼管分割体４のそれぞれは、平面視でコンクリート柱３の径よりも大きな円弧状の形状を有し、２つの鋼管分割体４が組み合わされて、突込接合構造として機能する。
鋼管分割体４を組み合わせた突込接合構造とコンクリート柱３との間には、２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の隙間が形成され、施工時この隙間には、モルタル９が充填される。コンクリート柱３の残存した基部３Ａの高さ寸法は、突込接合構造の差し込み寸法となる。
【００１９】
コンクリート柱３の基部３Ａの高さ寸法をコンクリート柱３の径の２倍以上としたのは、地震等により柱頭に水平方向に荷重が作用した際、突込接合構造の差し込み寸法が少ないと、柱の元位置建替え構造１が倒壊する可能性があるからである。
具体的には、差し込み寸法がコンクリート柱３の径の１．０倍の場合と、差し込み寸法がコンクリート柱３の２．０倍の場合とを比較すると、差し込み寸法がコンクリート柱３の１．０倍の耐荷重性能に対して、差し込み寸法がコンクリート柱３の２．０倍の場合、耐荷重性能が約２倍異なる。このため、柱の元位置建替え構造１に十分な剛性を持たせるには、差し込み寸法をコンクリート柱３の径の２．０倍以上とするのがよい。
なお、この考え方の詳細は、「コンクリート充填鋼管ソケット接合部の耐力評価」（野沢伸一郎他  土木学会論文集No.606/V-41,31-42,1998.11）に記載されている。
【００２０】
鋼管分割体４は、下端に円弧の径方向外側に延出するベースプレート５と、上端に縮径した絞り部６と備える。鋼管分割体４は、鋼管を切断して製造することができ、耐久性を向上させるために、亜鉛メッキ等の防食が施されている。また、一方の鋼管分割体４の外周面には、後述する仮受け部材１３（図６参照）の固定用の孔が形成された鋼製ブラケット４Ａが、溶接等によって接合されている。
なお、ベースプレート５、仮受のための鋼製ブラケット４Ａには、補強のために補剛リブを適宜、設計的に備えることができる。
【００２１】
ベースプレート５は、水平方向に延出する矩形板状体から形成され、鋼管分割体４の下端に溶接等により接合されている。ベースプレート５には、複数の孔が形成されており、各孔には、基礎２などに打ち込まれたアンカーボルト７が挿通され、ナット８によって基礎２上に固定される。
絞り部６は、上部に向かって径が縮径しており、後述する鋼管柱１０が挿通される。
図３に示されるように、鋼管分割体４の円弧の円周方向端縁の一方の端縁には、係合部としての凸部１１が形成され、他方の端縁には、被係合部としての凹部１２が形成されている。凸部１１及び凹部１２は、鋼管分割体４の軸方向に沿って連続して形成され、鋼管分割体４を組み合わせて接合ソケットを形成する際、互いに係合して継手構造を形成する。
【００２２】
鋼管柱１０は、鋼管分割体４を組み合わせた接合ソケットよりも外径が大きく、内径は鋼管分割体４を組み合わせた接合ソケットよりも小さくなっていて、
絞り部６よりもわずかに大きな寸法となっている。
鋼管柱１０の下端は、次第に拡径する形状となっており、拡径した部分が絞り部６にはめ込まれ、鋼管分割体４を組み合わせた突込接合構造に結合される。
なお、鋼管柱１０と絞り部６との挿入長は、例えば、鋼管柱１０の径の略２倍以上とするのが好ましい。
【００２３】
次に、本実施形態に係る柱の元位置建替え構造１の施工手順について、図４乃至図９に基づいて、説明する。
(1)図４に示されるように、既存のコンクリート柱３の基礎２の部分に所定ピッチでアンカーボルト７を複数施工する。アンカーボルト７は、基礎２にドリル等で穴を開け、その穴にアンカーボルト７を挿通し固定することにより、基礎２上に設置される。
既存の基礎２の強度が十分ではない場合、小径杭などを基礎２の周囲に増設し、そこにアンカーボルトを複数施工することができる。また、柱の元位置建替え構造１に近接して、十分な強度を持つ擁壁等の構造体が存在する場合は、その部材と柱の元位置建替え構造１を接合することもできる。
【００２４】
(2)図５に示されるように、鋼管分割体４を基礎２上に設置し、ベースプレート５に形成された孔にアンカーボルト７を挿通するとともに、それぞれの鋼管分割体４の凸部１１及び凹部１２を係合させる。次に、アンカーボルト７にナット８を螺合して、鋼管分割体４を基礎２上に固定する。
(3)図６に示されるように、鋼管分割体４と、コンクリート柱３の隙間にモルタル９を充填し、１日〜２日養生する。また、鋼製ブラケット４Ａに仮受け部材１３をボルトナット１４によって取り付け固定する。なお、仮受け部材１３は、鋼管や形鋼等で形成され、基端部にボルト挿通用の孔が形成されている。このとき、ボルトナット１４は、人力で締結できるように配置する。この状態が工事期間を通じて最も構造全体の重量が大きくなっており、特に増設したアンカーボルト７はこの時点での必要な耐力を確保できるように決められる。
【００２５】
(4)モルタル９が硬化して強度が確保できたら、コンクリート柱３の柱頭に取り付けられているハイビーム等の構造体を取り外し、仮受け部材１３に取り付ける。仮受け部材１３で構造体を支持したら、ダイアモンドカッター等でコンクリート柱３の上部を切断し、クレーン等でコンクリート柱３を撤去して図７に示されるような状態とする。
(5)図８に示されるように、クレーン等で鋼管柱１０を運び込み、鋼管柱１０を鋼管分割体４の絞り部６にはめ込む。
(6)鋼管柱１０がはめ込まれたら、仮受け部材１３で支持していた構造体を、鋼管柱１０に取り付け、図９に示されるように、仮受け部材１３を撤去して、施工を完了する。仮受け部材１３の撤去は、次の日以降でも良い。
【００２６】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
２つの鋼管分割体４を既存のコンクリート柱３の基部３Ａの回りに設置しているので、簡単にコンクリート柱３の基部３Ａの元位置での建替えを行うことができる。
また、鋼管分割体４に仮受け部材１３を設けているので、コンクリート柱３が支持していた構造体を仮受け部材１３で支持させて、コンクリート柱３を切断することができるので、鉄道運行等を継続しながら、建替え施工を行うことができる。
さらに、複数の鋼管分割体４の上に鋼管柱１０をはめ込むことにより、コンクリート柱３よりも径の大きな鋼管柱１０とすることができるため、支持構造の強度、剛性を高めることができる。
各工程に要する時間を短くすることができるため、鉄道等の架線柱の建替えにおいて、鉄道車両が走行しない夜間等に施工することができる。
【００２７】
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前述した実施形態では、既存のコンクリート柱３を支持する環状の基礎２にアンカーボルト７を、打ち込んでいたが、本発明はこれに限られない。
図１０に示されるように、既存のコンクリート柱３の基礎２の回りに、小径杭７Ａを複数本打設し、それぞれの小径杭７Ａ内に、先付けアンカーボルト７Ｂを挿入し、小径杭７Ａ内にコンクリート７Ｃを打設してもよい。
【００２８】
前述した実施形態では、２つの鋼管分割体４でコンクリート柱３を囲んでいたが、本発明はこれに限られず、鋼管を３つに分割したものや、４つに分割したものを鋼管分割体として利用してもよい。
前述した実施形態では、絞り部６に鋼管柱１０をはめ込む構成としていたが、本発明はこれに限られない。すなわち、鋼管分割体で構成される円形環状体の外周に雄ねじを形成しておき、この円形環状体よりも径の大きな鋼管柱の下部内面に雌ねじを形成しておき、円形環状体の雄ねじに鋼管柱の雌ねじを螺合させる構造としてもよい。
【００２９】
前述した実施形態では、鉄道の線路の両脇に立設するコンクリート柱３を、新たな鋼管柱１０とした元位置建替え構造１であったが、本発明はこれに限らず、例えば、道路脇に立設する電信柱の元位置建替え構造に本発明を適用してもよい。
その他、本発明は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…柱の元位置建替え構造、２…基礎、３…コンクリート柱、３Ａ…基部、４…鋼管分割体、４Ａ…鋼製ブラケット、５…ベースプレート、６…絞り部、７…アンカーボルト、８…ナット、７Ａ…小径杭、７Ｂ…アンカーボルト、７Ｃ…コンクリート、８…ナット、９…モルタル、１０…鋼管柱、１１…凸部、１２…凹部、１３…仮受け部材、１４…ボルトナット
【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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【図９】
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【図１０】
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