(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大梁、中間支点としての中央橋脚及び両端支点としての二つの補助橋脚を含む大スパンの組立型アーチ橋であり、
その組立型アーチ橋は、上に向かって凸となった二つのアーチ形のアーチ軸曲がり梁、及び、前記中央橋脚に設置され、その両端がそれぞれ前記二つのアーチ軸曲がり梁の内側端に端部結合により接続されたアーチ軸接続体をさらに含み、前記二つのアーチ軸曲がり梁の外側端それぞれが前記二つの補助橋脚に設置され、前記二つのアーチ軸曲がり梁と前記大梁との間が複数のケーブルにより接続されており、
前記アーチ軸接続体は、「Ｖ」字形を成すと共にその「Ｖ」字形の下端部が前記中央橋脚に固定された下アーチ軸、及び、下に向かって湾曲したアーチ形を成すと共に前記下アーチ軸の「Ｖ」字形の開口に位置しかつその両端がそれぞれ前記下アーチ軸の両端に接続された上アーチ軸を含むことを特徴とする大スパンの組立型アーチ橋。
【請求項２】
前記上アーチ軸の両端のそれぞれが前記下アーチ軸の両端と内接していると共に、前記上アーチ軸と前記二つのアーチ軸曲がり梁とが端部結合して滑らかな曲線を形成していることを特徴とする請求項１に記載の大スパンの組立型アーチ橋。
【請求項３】
前記アーチ軸曲がり梁の外側端が前記補助橋脚に接続される二つの曲がり梁支持脚として成形されていることを特徴とする請求項１に記載の大スパンの組立型アーチ橋。
【請求項４】
前記アーチ軸曲がり梁は、複数の曲がり梁のセグメントが順次端部結合されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の大スパンの組立型アーチ橋。
【請求項５】
中間に位置している前記中央橋脚及びそれぞれが両端に位置している前記二つの補助橋脚を含む橋脚を設置するステップＡと、
前記ステップＡの後、前記中央橋脚に対して前記アーチ軸接続体をセグメント毎に設置し、前記アーチ軸接続体の各セグメントの間を内管位置決め方式により仮接続するステップＢと、
前記ステップＢの後、前記二つのアーチ軸曲がり梁を設置するステップＣであって、前記ステップＢで設置された前記アーチ軸接続体の両端のそれぞれから、前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを内から外へ順次端部結合するステップＣｌ、及び、前記二つの補助橋脚のそれぞれから、前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを外から内へ順次端部結合するステップＣ２、の順番を問わない２つのステップを含むステップＣと、
前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖セグメントの両端を前記ステップＣｌ、Ｃ２で設置された前記二つのアーチ軸曲がり梁の節点部分にそれぞれ端部結合することで、前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖を実現し、隣接する各アーチ軸曲がり梁のセグメントに対して溶接を実施するステップＤと、
前記二つの補助橋脚のそれぞれから内へ向けて順次前記大梁のセグメントを設置すると共に、前記中央橋脚からその両側へ向けて順次大梁のセグメントを設置し、前記二つの補助橋脚のそれぞれから内へ向けて順次前記大梁のセグメントを設置するとき、設置された前記大梁のセグメントをケーブルによって前記二つのアーチ軸曲がり梁のそれぞれに接続するステップＥと、
前記大梁を閉鎖してから、隣接する前記大梁のセグメントを溶接するステップＦとを含むことを特徴とする請求項１に記載の大スパンの組立型アーチ橋の建築方法。
【請求項６】
前記ステップＡにおいて、設置された前記中央橋脚上及び前記二つの補助橋脚上にタワークレーンを設置し、
前記ステップＣ１において、前記中央橋脚上のタワークレーンにより前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを持ち上げ、前記二つのアーチ軸曲がり梁の複数のセグメントを前記アーチ軸接続体の両端を起端として一つずつ端部結合により組み付け、前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを一つ毎に組み付けてから、前記二つのアーチ軸曲がり梁の当該セグメントを前記中央橋脚上の前記タワークレーンに鋼線により仮接続し、
前記ステップＣ２において、前記二つの補助橋脚に前記二つのアーチ軸曲がり梁の外端部支持脚を起端として内へ向けて前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを一つずつ端部結合して設置すると共に、前記二つのアーチ軸曲がり梁の各セグメントを前記二つの補助橋脚上の前記タワークレーンに鋼線により仮接続する過程において、前記二つのアーチ軸曲がり梁の各セグメントを前記二つの補助橋脚上の前記タワークレーンによって組み付けることを特徴とする請求項５に記載の建築方法。
【請求項７】
前記ステップＤにおいて、搬送船によって前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖セグメントを前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖位置の下に搬送してから、吊り具によって前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖セグメントを組み付けることを特徴とする請求項５に記載の建築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は橋梁技術領域に関し、具体的に大スパンの組立型アーチ橋及び組立型アーチ橋の建築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーチ橋の設計は従来の橋梁建築に多く利用されている。アーチ橋は、スパンが大きく、外観が美しく、材料の耐圧性能を十分に利用できるなどの長所を有している。しかし、従来の大スパンアーチ橋には、水平押し力が大きく、横方向の安定性制御が難しく、工事が困難などの欠陥も現れている。
【０００３】
米国特許ＵＳ７４６９４３８号に採用された拱線軸は、有効に前記欠陥を解決でき、アーチ橋の水平押し力を低下させ、横方向の安定性が良好であるが、以下の問題が依然として存在している。
１、アーチ軸線の調整のため、中間支点のところの主アーチ断面の曲げモーメントが大きく、主アーチ断面の材料コストも高い。
２、アーチ軸線がアーチの圧力線から離れるため、大きな曲げモーメントが発生し、アーチの腰部の範囲で縦方向の変位が大きく、大梁の変形も大きくなるので、正常に利用できる機能も達成しがたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術における問題に対し、本発明の目的の一つ目は、大スパンの組立型アーチ橋を提供することであり、双アーチ軸線方法によって有効に主アーチ断面の曲げモーメントを低下させると共に大梁の変形を小さくすることである。
【０００５】
本発明の目的の二つ目は、前記大スパンの組立型アーチ橋の建築方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的の一つ目を実現するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
大スパンの組立型アーチ橋は、大梁(main beam)、中間支点としての中央橋脚及び両端支点としての二つの補助橋脚を含み、その組立型アーチ橋は、上に向かって凸となった二つのアーチ形のアーチ軸曲がり梁、及び、前記中央橋脚に設置され、その両端がそれぞれ前記二つのアーチ軸曲がり梁の内側端に端部結合により接続されたアーチ軸接続体をさらに含み、前記二つのアーチ軸曲がり梁の外側端それぞれが前記二つの補助橋脚に設置され、前記二つのアーチ軸曲がり梁と前記大梁との間が複数のケーブルにより接続されている。
【０００７】
アーチ軸接続体は、「Ｖ」字形を成すと共にその「Ｖ」字形の下端部が前記中央橋脚に固定された下アーチ軸、及び、下に向かって湾曲したアーチ形を成すと共に前記下アーチ軸の「Ｖ」字形の開口に位置しかつその両端がそれぞれ前記下アーチ軸の両端に接続された上アーチ軸を含む。
【０００８】
上アーチ軸の両端のそれぞれが下アーチ軸の両端と内接していると共に、上アーチ軸と二つのアーチ軸曲がり梁とが端部結合して滑らかな曲線を形成している。
【０００９】
アーチ軸曲がり梁の外側端が補助橋脚に接続される二つの曲がり梁支持脚として成形されている。
【００１０】
アーチ軸曲がり梁は複数の曲がり梁のセグメントが順次端部結合されて形成されている。
【００１１】
前記目的の二つ目を実現するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
前記大スパンの組立型アーチ橋の建築方法は、以下のステップを含む。
ステップＡ：中間に位置している前記中央橋脚及びそれぞれが両端に位置している前記二つの補助橋脚を含む橋脚を設置する。
ステップＢ：前記ステップＡの後、前記中央橋脚に対して前記アーチ軸接続体をセグメント毎に設置し、前記アーチ軸接続体の各セグメントの間を内管位置決め方式により仮接続する。
ステップＣ：前記ステップＢの後、前記二つアーチ軸曲がり梁を設置する。
前記ステップＣは、下記の前後順位を問わずに行える二つのステップを含み、
ステップＣｌ：前記ステップＢで設置された前記アーチ軸接続体の両端のそれぞれから、前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを内から外へ順次端部結合する。
ステップＣ２：前記二つの補助橋脚のそれぞれから、前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを外から内へ順次端部結合する。
ステップＤ：前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖セグメントの両端を、前記ステップＣｌ、Ｃ２で設置された前記二つのアーチ軸曲がり梁の節点部分にそれぞれ端部結合することで、前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖を実現し、隣接する各アーチ軸曲がり梁のセグメントに対して溶接を実施する。
ステップＥ：前記二つの補助橋脚のそれぞれから内へ向けて順次前記大梁のセグメントを設置すると共に、前記中央橋脚からその両側へ向けて順次大梁のセグメントを設置し、前記二つの補助橋脚のそれぞれから内へ向けて順次前記大梁のセグメントを設置するとき、設置された前記大梁のセグメントをケーブルによって前記二つのアーチ軸曲がり梁のそれぞれに接続する。
ステップＦ：前記大梁を閉鎖してから、隣接する前記大梁のセグメントを溶接する。
【００１２】
前記ステップＡにおいて、設置された前記中央橋脚上及び前記二つの補助橋脚上にタワークレーンを設置し、
前記ステップＣ１において、前記中央橋脚上のタワークレーンにより前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを持ち上げ、前記二つのアーチ軸曲がり梁の複数のセグメントを前記アーチ軸接続体の両端を起端として一つずつ端部結合により組み付け、前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを一つ毎に組み付けてから、前記二つのアーチ軸曲がり梁の当該セグメントを前記中央橋脚上の前記タワークレーンに鋼線により仮接続し、
前記ステップＣ２において、前記二つの補助橋脚に前記二つのアーチ軸曲がり梁の外端部支持脚を起端として内へ向けて前記二つのアーチ軸曲がり梁のセグメントを一つずつ端部結合して設置すると共に、前記二つのアーチ軸曲がり梁の各セグメントを前記二つの補助橋脚上の前記タワークレーンに鋼線により仮接続する過程において、前記二つのアーチ軸曲がり梁の各セグメントを前記二つの補助橋脚上の前記タワークレーンによって組み付ける。
【００１３】
前記ステップＤにおいて、搬送船によって前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖セグメントを前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖位置の下に搬送してから、吊り具によって前記二つのアーチ軸曲がり梁の閉鎖セグメントを組み付ける。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有効な効果は以下のとおりである。
本発明は、二つのアーチ軸曲がり梁の双アーチ軸線により、大幅に橋アーチの断面曲げ強さ（sectional-flexural strength）を向上させ、中間支点のところのアーチ断面曲げモーメントを低下させ、アーチの腰部（waist-section）における縦方向の変位が小さく、大梁の変形も小さくなるので、橋全体の受ける力が均衡する。また、本発明の方法によれば、有効に実施コストを低下させ、工期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る大スパンの組立型アーチ橋の構成概略図である。
【図２】図１におけるアーチ軸接続体の構成概略図である。
【図３】図１におけるＡのところの拡大図である。
【図４】本発明に係る他の大スパンの組立型アーチ橋の構成概略図である。
【図５】本発明における建築方法の概略図であり、橋脚及びタワークレーンによる設置を示している。
【図６】本発明における建築方法の概略図であり、アーチ軸接続体の設置を示している。
【図７】本発明における建築方法の概略図であり、アーチ軸曲がり梁の設置を示している。
【図８】本発明における建築方法の概略図であり、大梁の設置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面及び具体的な実施形態を参照しながら本発明をさらに説明する。
図１に示されているように、本発明に係る大スパンの組立型アーチ橋であり、大梁２、中央橋脚１１、及び二つの補助橋脚１２、１３が含まれ、中央橋脚１１が組立型アーチ橋全体の中間支点とし、二つの補助橋脚１２が両端の支点として、中央橋脚１１にアーチ軸接続体３が固定設置され、中央橋脚１１と二つの補助橋脚１２との間にそれぞれ一つのアーチ軸曲がり梁４、５が接続されているため、アーチ軸曲がり梁４、５はそれぞれに一つのアーチ軸線を有し、アーチ軸曲がり梁４、５が対称に設置され、両者とも上に凸となったアーチ形を成しており、そして、複数のアーチ軸曲がり梁のセグメントが順次端部結合されることによって形成されている。                                 
【００１７】
図２、３を参照し、アーチ軸接続体３は、下アーチ軸３１と上アーチ軸３２を含み、下アーチ軸３１は「Ｖ」字形を成しており、その底端が中央橋脚１１ｂに固定され、「Ｖ」字形の開口が上に向かっている。上アーチ軸３２は下へ凹のアーチ形を成しており、下アーチ軸３１の「Ｖ」字形の開口内に位置され、その両端がそれぞれに下アーチ軸３１の「Ｖ」開口の両端と内接接続されている。アーチ軸曲がり梁５の内側端とアーチ軸接続体３の対応する端部とが結合され、アーチ軸曲がり梁５の外側端が分岐して二つの曲がり梁支持脚５１、５２を形成し，その二つの曲がり梁支持脚５１、５２が安定性を補強するように補助橋脚１２に接続されている。上記アーチ軸曲がり梁４とアーチ軸曲がり梁５の構成は同じであり、それと補助橋脚１３との接続方式も上記と同様であるため、ここでは重複した説明を省略する。
【００１８】
上記のアーチ軸曲がり梁４、５と上アーチ軸３２の結合点が円滑に過渡するように、滑らかな曲線が形成される。アーチ軸曲がり梁４、５がそれぞれに複数のケーブルにより大梁２と接続されている。アーチ軸曲がり梁４、５のいずれも複数のセグメントにより順次端部結合されることで形成されている。
【００１９】
本発明の別実施形態に係る組立アーチ橋は、上記の中央橋脚が中間位置に位置している構成以外、図４に示されているように、中央橋脚が中央に位置にしておらず、対応する二つのアーチ軸曲がり梁のスパンも異なる。
【００２０】
上記組立アーチ橋は、以下の方法で建築すればよい。
Ａ  図５に示されているように、中央橋脚１１及び二つの補助橋脚１２、１３を設置し、実際の要望に合わせて中央橋脚を二つの補助橋脚の間に位置させると共に、その三者が同一線上にあることを担保する。そして、中央橋脚上及び二つの補助橋脚上にはそれぞれタワークレーン６１、６２、６３を設置する。
Ｂ  図６に示されているように、中央橋脚１１に、アーチ軸接続体３の形状に合わせた形状を有する支持体（フルフレーミング）１１１を設置する。そして、支持体１１１によりアーチ軸接続体３の各セグメントを一つずつ順次設置し、アーチ軸接続体３の隣接する二つのセグメントを内管位置決め方式により仮接続する。
Ｃ、上に向かって凸となったアーチ形のアーチ軸曲がり梁４、５を設置し、そのステップを下記の二つのサブステップに分けて同時に行ってもよく、前後順位を問わず二つのサブステップを行ってもよい。
ステップＣ１において、図７に示されているように、中央橋脚１１上のタワークレーン６１によりアーチ軸曲がり梁４、５のセグメント４３、５３を持ち上げ、アーチ軸曲がり梁４、５の複数のセグメント４３、５３を、アーチ軸接続体３の外側端部を起端として一つずつ端部結合により組み付ける。アーチ軸曲がり梁４、５のセグメント４３、５３を一つ毎に組み付けてから、アーチ軸曲がり梁４、５の当該セグメント４３、５３を中央橋脚１１上のタワークレーン６１に鋼線７１により仮接続する。
ステップＣ２において、図７に示されているように、補助橋脚１２、１３にアーチ軸曲がり梁４、５の外端部支持脚を起端として内へ向けてアーチ軸曲がり梁４、５のセグメント４３、５３を一つずつ端部結合して設置する。アーチ軸曲がり梁の各セグメント４３、５３を補助橋脚１２、１３のタワークレーン６２、６３に鋼線７２により仮接続する。そして、その過程において、アーチ軸曲がり梁４、５の各セグメント４３、５３を補助橋脚１２、１３上のタワークレーン６２、６３によって組み付ける。
【００２１】
Ｄ  また、図７に示されているように、搬送船８１によってアーチ軸曲がり梁４、５の閉鎖セグメント４４，５４をステップＣｌ、Ｃ２において設置されたアーチ軸曲がり梁４、５の節点部分の真下に搬送してから、予めアーチ軸曲がり梁４、５の節点に設置されている吊具８２によって閉鎖セグメント４４、５４を適切な高度まで吊り上げ、そして、閉鎖セグメント４４、５４をアーチ軸曲がり梁４、５の予め設置された両端節点に端部結合して閉鎖する。最後に、アーチ軸曲がり梁４、５の隣接するセグメントの結合端に対して溶接を実施することでアーチ軸曲がり梁４、５の設置が完了する。
Ｅ  図８に示されているように、二つの補助橋脚１２、１３から内に向けて順次大梁２のセグメント２１を設置すると共に、中央橋脚１１からその両側に向けて順次大梁２のセグメント２１を設置する。二つの補助橋脚１２、１３から内に向けて順次大梁２のセグメント２１を設置すると共に、設置された大梁２の各セグメント２１をケーブル６によってアーチ軸曲がり梁４、５に接続する。中央橋脚１１または補助橋脚１２、１３から離れた位置の大梁２のセグメント２１については、事前に搬送船８１によって当該セグメント２１を仮組み付け位置の真下に搬送し、さらに予めアーチ軸曲がり梁４、５に掛けた綱によりセグメント２１を吊り上げ，適切な高度に達してから端部結合を行う。
Ｆ  大梁を閉鎖してから、隣接する大梁のセグメントを溶接する。
【００２２】
当業者にとっては、以上に記載の技術的解決手段及び設計に基づき、その他の相応する各種の変更及び変形を作り出すことが可能であり、そのすべての変更及び変形は本発明の特許保護範囲に含まれると理解されるべきであろう。
【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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