(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスで膨張させるチューブと圧縮ストラットとテンションスリングを備え、前記圧縮ストラットを前記チューブの上側に配置し、前記テンションスリングで前記圧縮ストラットの端点同士を結合し、前記チューブを前記圧縮ストラットと前記テンションスリングの間に配置して、前記チューブを膨張させることにより剛性化した支持体を使って荷重を支持するようにした仮設橋を作業側岸と対岸の間に架設する方法であって、
前記圧縮ストラットの先端に第１支点チューブキャップを固定し、前記圧縮ストラットの終端に第２支点チューブキャップを配置し、前記第１支点チューブキャップを対岸に渡して対岸に固定すると共に前記第２支点チューブキャップを作業側岸に固定し、剛性化した前記支持体の上に床版パネルを配設することを特徴とする、
仮設橋の架設方法。
【請求項２】
作業側岸に送り出しジャッキを設置して、前記圧縮ストラットを根本側から継ぎ足しながら前記送り出しジャッキにより対岸に向けて繰り出させることを特徴とする請求項１記載の仮設橋の架設方法。
【請求項３】
前記チューブと前記テンションスリングを前記圧縮ストラットと一緒に繰り出し、少なくとも前記第１支点チューブキャップと前記第２支点チューブキャップのうちいずれか一方を地面に固定した後に前記チューブをガスで膨張させて前記支持体を剛性化することを特徴とする請求項２記載の仮設橋の架設方法。
【請求項４】
作業側岸に旋回台を設置して、作業側岸において剛性化させた前記支持体の先端に前記第１支点チューブキャップを固定し、終端に前記第２支点チューブキャップを固定し、前記第２支点チューブキャップを前記旋回台に支持して、該支持体を旋回させて前記第１支点チューブキャップを対岸に着地させ、作業側岸の旋回台を移動して前記第２支点チューブキャップを地面に降ろし、前記第１支点チューブキャップおよび前記第２支点チューブキャップをそれぞれ地面に固定することを特徴とする請求項１記載の仮設橋の架設方法。
【請求項５】
前記支持体は、前記テンションスリングが互いに前記チューブの周りを反対方向に螺旋を描いて緊縛するように対称的に配置された対として設置された、ほぼ円筒形をなす前記チューブで構成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の仮設橋の架設方法。
【請求項６】
前記支持体を２本以上平行に配置し、該２本以上の支持体の上に前記床版パネルを配設することを特徴とする、請求項５記載の仮設橋の架設方法。
【請求項７】
前記支持体は、前記圧縮ストラットの下側で端部の間に前記テンションスリングを渡して、両者の間に前記チューブが挟まった構成で、前記チューブを膨張させることにより中央部の高さが高く両端で低くなるアーチ形をなすことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の仮設橋の架設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、災害時や有事など必要な場合に、河川や濠に迅速に橋を渡して車両等の通行を可能にするための仮設橋の架設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
陸上自衛隊には、有事において部隊の移動の支障となる河川や堀、地峡に仮設橋を架けて車両や人員を対岸に渡すための架設用機材や架設用車両が配備されている。また、大震災や巨大な津波等により既設の橋梁が倒壊、流失した場合などには、初期の救助活動の移動経路を確保するために、架設用車両を用いて緊急に仮設橋を架設して利用する。
【０００３】
従来の仮設橋として、例えば特許文献１に応急橋及びその架設方法が開示されている。図１０に示すとおり、特許文献１に記載された応急橋は、架設ノーズ、橋梁主桁と道床からなる橋節を複数連結して架設するものである。橋梁の運搬、架設を担う架設車には、架設碗と支持装置が備わっている。
【０００４】
開示の方法では、架設碗が先ず架設ノーズを対岸まで順次接続しながら繰り出して対岸に到達させ、接地させる。続いて橋節を連結しながら、架設ノーズに支持させて対岸まで繰り出し、両端を着地させて応急橋を完成する。複数の架設車により架設ノーズと橋節の部材を輸送し、現地で連結しながら長大な仮設橋を構成できるようになっている。
【０００５】
この方法によれば、主桁より軽量な架設ノーズを対岸まで繰り出して仮の支持橋を架設するため、片岸から片持ちで架設する場合でも、架設車に掛かる反力を比較的小さくすることができる。また、安定化のため車両の重量を増したり、巨大なカウンターウエイトを用いたりしなくても架設作業を行うことができる。
【０００６】
なお、従来の応急橋梁では、橋脚を河床から立ち上げて橋梁を支持していたため、河床の地盤強度が不足する場合は架設できなかったり、河川の流速に影響されたりする問題があった。しかし、特許文献１に記載の応急橋では、橋脚が不要であるため、このような問題が生じない。
【０００７】
一方、橋梁の自重と橋梁を渡る車両の荷重を支持する必要から、橋梁主桁の重量や桁高が大きくなる問題があった。例えば、特許文献１に記載の技術を発展させて製品化した機動支援橋（陸上自衛隊保有）は、最大スパン６０ｍの橋梁を架設するために総重量２５トンの架設車が必要になっている。
【０００８】
特許文献２には、別の手法による非常用橋の架設方法が開示されている。図１１、図１２に示したとおり、河川の片岸に、送り出し架設用の補助橋および、駆動ピニオンを備えた送り出し装置を設置し、補助橋を支える転倒防止用支えを後方に固定する。送り出し装置により補助橋を対岸まで繰り出して接地させ、本橋架設用の仮設橋を確保する。
【０００９】
その後、転倒防止用支えを取り外して支え台に取り替えると共に、送り出し装置を対岸に移動して補助橋の先端に取り付ける。また、補助橋の末端に本橋を接続する。その後、送り出し装置により補助橋を対岸側に引き抜くと、それに伴って末端に接続された本橋が対岸側に繰り寄せられ、応急橋が河川上に架け渡される。本橋の両岸側に本橋脚と本橋スロープを取り付け、架設が完了する。
【００１０】
特許文献２に開示された技術によれば、特許文献１に開示された応急橋梁に比べ、より簡素な構造により橋梁を架設することができる。しかし、本橋の機械的強度で荷重を支持しなければならないことに変わりはなく、本橋の剛性を確保するために橋梁主桁の重量や桁高が大きくなる問題は解決されない。
【００１１】
そこで、本願発明者は、総重量が小さい仮設橋を形成する部材として、特許文献３に公開された空気的構造要素に着目した。
図１３に示したとおり、特許文献３に開示された空気的構造要素は、円筒形の空気チューブに１本の圧縮ストラットと少なくとも１対の張力ワイヤが配された形態である。圧縮ストラットは空気チューブとほぼ同長の棒体であり、空気チューブの上部表面に固定されている。１対の張力ワイヤは、両端の結節点で圧縮ストラットと接続され、それぞれ右回りと左回りで空気チューブを対称的に取り巻いている。
【００１２】
特許文献３に開示された空気的構造要素は、圧縮ストラットの圧縮力および張力ワイヤの張力とバランスさせて荷重を支持し座屈に抵抗する。例えば図１４に示すように、圧縮ストラットの中央に上方から荷重Ｆｍが掛かった場合、空気チューブが変形するため張力ワイヤが引張り力Ｆｚで引っ張られて圧縮力Ｆｓが結節から圧縮ストラットに加えられる。この圧縮力Ｆｓと引張り力Ｆｚ、および荷重Ｆｍと結節に掛かる支持力Ｆａのベクトル成分が常にゼロに釣り合うことから、空気的構造要素全体として、大きな剛性と座屈抵抗を備え、荷重を支持できる。
【００１３】
この構成により、圧縮ストラットが必要とする機械的剛性は、圧縮ストラットが単独で荷重に抗する場合に比べて著しく小さくなる。したがって、圧縮ストラットを例えばアルミ合金で組成するなど、軽量で小断面のものとすることができる。
【００１４】
その他の部材についても重量物を使用するものではないため、全体の重量は従来型の応急橋梁に比べて著しく小さくなる。さらに、空気チューブは圧縮空気を抜けば折り畳むことができるし、張力ワイヤも巻き取ることができるため、嵩張らず、保管・運搬コストを大幅に節約できる。
特許文献３開示の空気的構造要素を利用した橋梁では、図１５に表したように、複数の空気的構造要素を並置し結節部分にヨークと呼ばれる結節部材を配して横方向に連結し、上面に木製の板などの床版パネルを配設して橋梁とすることができる。
【００１５】
また、特許文献３開示の空気的構造要素を発展させたものとして、同発明者による特許文献４に流体力を使ったアーチ型支持体が開示されている。特許文献４開示のアーチ型支持体は、図１６に図示したとおり、中央で太く両端部に向かってテーパ状になった側面舟形の空気チューブの上面に道路構造体を、下面に引張要素を備えた形状になっている。
【００１６】
特許文献４開示のアーチ型支持体によれば、特許文献３に開示された空気的構造要素に比べて高い荷重支持能力を持つことに加え、圧縮ストラットの代わりに床版パネルなどの道路構成体を使ってそのまま車両走行路面とするなど、材料消費が少なく、重量、桁高を抑えるという面で有利である。
しかし、特許文献３、特許文献４のいずれにおいても、橋梁に適用するときの構造的技術について架設された状態は開示されているが、空気的構造要素ないしアーチ型支持体の特性を生かした効率的な架設方法および手順について開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平７−２５９０１３号公報
【特許文献２】特開平４−１６９６１１号公報
【特許文献３】特許第３９０６０７９号公報
【特許文献４】特表２００６−５２８２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、有事や災害時に利用する仮設橋について、軽量で運搬及び架設が容易な仮設橋の架設方法、特に、空気的構造要素の特性を活用した緊急の仮設橋の架設方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明の仮設橋の架設方法は、ガスで膨張させるチューブと圧縮ストラットとテンションスリングを備え、圧縮ストラットをチューブの上側に配置し、テンションスリングで圧縮ストラットの端点同士を結合し、チューブを圧縮ストラットとテンションスリングの間に配置して、チューブを膨張させることにより剛性化させた支持体を使って荷重を支持するようにした仮設橋を作業側岸と対岸の間に架設する方法であって、圧縮ストラットの先端に第１支点チューブキャップを固定し、圧縮ストラットの終端に第２支点チューブキャップを配置し、第１支点チューブキャップを対岸に渡して、第１支点チューブキャップを対岸に固定すると共に第２支点チューブキャップを作業側岸に固定し、剛性化した支持体の上に床版パネルを配設することを特徴とする。
【００２０】
ここで、テンションスリングは、２点間に張力を働かせるひも状のもので、幅のあるベルト状であっても、実質的に幅のないワイヤなどであってもよく、また、ひも状のものは弾性体でも剛性体でもよい。
さらに、支点チューブキャップは、仮設橋を構成する１個または複数のチューブの端部を固定して端部構造を保護しチューブ同士の一体化を図ると共に、剛性化した支持体を地面に固定するために使用される。
【００２１】
本発明の仮設橋の架設方法では、作業側岸に送り出しジャッキを設置して、圧縮ストラットを根本側から継ぎ足しながら送り出しジャッキにより繰り出すようにすることができる。
このとき、圧縮ストラットと一緒にチューブとテンションスリングを繰り出し、圧縮ストラットの先端に固定した第１支点チューブキャップを対岸に着地させて固定し、その後にガスでチューブを膨張させるようにしてもよい。
【００２２】
また、作業側岸に旋回台を設置して、作業側岸において架橋に必要な長さを有する変位及び座屈に対して耐性を持たせた支持体を形成し、支持体の先端に第１支点チューブキャップを固定し終端に第２支点チューブキャップを固定し、第２支点チューブキャップを旋回台に支持して、支持体を旋回させて第１支点チューブキャップを対岸に着地させ、第２支点チューブキャップを作業側岸の旋回台から地面に降ろして、第１支点チューブキャップと第２支点チューブキャップを地面に固定する手順であってもよい。
なお、架設橋の端における路面が地面から離れている場合には、人や車両が容易に利用できるように支点チューブキャップの外側にスロープを持った踏掛け板を設けたり、ステップを設けたりすることが好ましい。
【００２３】
本発明の仮設橋の架設方法に適用する支持体は、テンションスリングが互いにチューブの周りを反対方向に螺旋を描いて緊縛するように対称的に配置された対として設置された、ほぼ円筒形をなすチューブで構成される。また、支持体は、圧縮ストラットの下側で端部の間にテンションスリングを渡して、両者の間にチューブが挟まった構成で、ガスでチューブを膨張させることにより、中央部の高さが高く両端で低くなるアーチ形をなし、撓みと座屈に対して耐性を持ったアーチ型支持体を適用してもよい。
【００２４】
また、２本以上の支持体を平行に配置し、並置された支持体の上に床版パネルを配設して仮設橋としてもよい。この場合、支持体同士が分離しないように、支持体をあらかじめ連結するか、床版パネルが支持体同士を連結する機能を持つように構成するとよい。
【００２５】
本発明の架設方法により架設した仮設橋は、トラス構造によって負荷を圧縮ストラットへの圧縮力とテンションスリングへの引張力に変換して抗力を発生する。ガスで膨張させるチューブは圧縮ストラットに掛かる負荷をテンションスリングに伝える鉛直材の役割を果たす。
【００２６】
圧縮ストラットはガスで膨張したチューブに支持されることで座屈抗力が降伏荷重より大きくなっているため、圧縮ストラットもしくはテンションスリングの降伏荷重が理論上の最大荷重となる。したがって、圧縮ストラットへの曲げ応力を考慮する必要が無く、圧縮ストラットの断面積を小さくすることができる。さらに素材に高い剛性を求める必要がないため、圧縮ストラットには軽量で安価な素材を用いることができる。
【００２７】
また、チューブがテンションスリングに緊縛されているため、チューブに封入する空気の超過圧が数１００ｍｂａｒ程度の低圧で十分になる。したがって、チューブを形成する布素材を薄くでき、チューブの重量を軽減できる。
本構成の支持体は、長さ２０ｍのものが１００〜２００ｋｇ程度と軽量であるにもかかわらず、数１０ｔの荷重を支持できる。
以上のように、本発明に適用する支持体は、圧縮ストラット、テンションスリング、チューブの３点の構成要素から、軽量、安価に屈強な橋梁を架設することができる。
【００２８】
本発明は、上記の支持体を河川や地峡の片岸から迅速に展開する架設方法を提供する。本発明の仮設橋の架設方法では、支持体、支点チューブキャップ、床版パネル、踏掛け板と空気ポンプ、送り出しジャッキをトラックや装甲車両で河岸に運搬し、組立および架橋をする。
【００２９】
第１の架設方法では、作業側岸で一方の支点チューブキャップに圧縮ストラット、テンションスリング、チューブを取り付けて、作業側岸に設置した送り出しジャッキにより部材を繰り出し、支点チューブキャップが対岸に到達したら、作業側岸の端部に別の支点チューブキャップを取り付け、両岸に着地させる。その後、ポンプやボンベを使ってガスでチューブを膨張させて支持体を剛性化し、床版パネルを配設し、必要があれば踏掛け板を両端部に設置して、仮設橋を完成する。圧縮ストラットは、短い数本の部材を継手で連結するものとし、順次継ぎ足しながら送り出して完成するものであってもよい。
【００３０】
支持体は、河川や地峡に十分に掛け渡せる長さのものを使用する。支持体の全長を展開して橋梁としてもよいが、空気チューブを河川の幅に合わせた適当な長さでクリッピングし、一部のみを膨張させて仮設橋としてもよい。その場合、圧縮ストラットをロッドあるいはパネルなどの部材を継手で連結するなどの形態とし、一部の部材だけを使用して圧縮ストラットの長さを調整し、さらに長さを調整したテンションスリングを両端に接続して組み立てるようにするとよい。
【００３１】
第２の架設方法では、送り出しジャッキの代わりに旋回台を用意する。作業側岸で河川に平行に圧縮ストラットを延展し、圧縮ストラットに沿ってガスで膨張するチューブを取り付け両端にテンションスリングを結接し、支点チューブキャップを接続する。片側の支点チューブキャップは旋回台に載置しておく。その後、チューブに空気などのガスを注入して支持体を剛性化する。ここまでを作業側岸で行った後、旋回台を作動させて支持体を９０°回転し、対岸に届いた先端の支点チューブキャップを着地させて固定する。さらに、作業側岸の旋回台を撤去して支点チューブキャップを地面に固定して、河川を跨いで固定された支持体に床版パネルを載置し、踏掛け板を配置して仮設橋を完成する。
【００３２】
以上のように、本発明の仮設橋の架設方法では、軽量の支持体を簡易、迅速に組み立てて仮設橋を架設することができる。架設作業に大型の重機類が必要ないため、有事や災害時でも必要な場所に速やかに仮設橋を架設することができる。
【００３３】
なお、複数の支持体を平行に並べ、互いを連結して一体の支持体としてもよい。例えば円筒形の支持体を使用する場合、支持体が１本では橋梁の幅が制限されるため、２〜５本程度の支持体を連接して使用することで橋梁の幅を確保するとよい。支持体は縫合や接着などで支持体同士を接続してもよいが、床版パネルに連結機能を持たせ、床版パネルを載置することで支持体が分離しないように固定されるようにしてもよい。
【００３４】
支持体に用いるチューブの材質は、ＰＶＣコーティングポリエステル等の安価な素材を使用できる。軍事用途に適用する場合、ＰＶＣコーティングポリエステルを用いると、火炎で燃焼することが懸念される。また、弾丸による穿孔で破裂することはないが、刃物による剪断で容易に破壊される。したがって、適用用途に応じてアラミド繊維や超高強力ポリエチレン繊維（商品名:ダイニーマ・東洋紡績株式会社製）等の剪断抵抗力が大きい素材を選択するとよい。
【００３５】
圧縮ストラットは、アルミ合金やジュラルミン、ＦＲＰ等の軽量素材を用いるとよい。また、木の板を薄い鉄板で挟んだサンドイッチ構造の軽いデッキパネルを使うこともできる。テンションスリングについても、スチールワイヤー等の一般的な素材を用いて構成してよい。また、ポリアミド系合成樹脂などでベルト状に形成した張力部材であってもよい。
【００３６】
圧縮ストラットをチューブに取り付ける方法として、接着剤を用いて接着したり、固定テープで固定したり、チューブに設けた固定袋に挿入して固定したりする形態など、多様な形態を採用することができる。圧縮ストラットとテンションスリングを接続する方法についても、公知の多様な接続方法を適用することができる。
【００３７】
支持体は、円筒形の他、例えば中央部の高さが高く両端で低くなるアーチ形のものを使用することができる。ガスで膨張させるとアーチ形になるチューブの稜線に沿って圧縮ストラットを密着させ、底部にテンションスリングを張り渡す形態で支持体を形成する。また、支持体を扁平の舟形とし、上面に板状の圧縮ストラットを底面に幅広のテンションスリングを配す形態としてもよい。本形態では、一体の幅広支持体を用いて橋梁としてもよいし、数体の支持体を平行に並べて橋梁を形成してもよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の仮設橋の架設方法では、軽量の仮設橋を簡易な作業で展開することができるため、有事や災害時など、条件の悪い作業環境でも河川や濠に迅速に架設して車両等の通行を可能にするための仮設橋を架設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例に係る送り出し工法による仮設橋の架設方法の手順を示す説明図である。
【図２】第１実施例に係る仮設橋の架設方法を説明する手順図である。
【図３】第１実施例の支持体および床版パネルの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面における側面図である。
【図５】本発明に適用した支持体における断面力図である。
【図６】従来のケーブルトラス桁における断面力図である。
【図７】圧縮ストラットが連続的なバネに支持されている状態を示す概念図である。
【図８】本発明の第２実施例に係る旋回工法による仮設橋の架設方法の手順を示す説明図である。
【図９】第２実施例に係る仮設橋の架設方法を説明する手順図である。
【図１０】従来の応急橋及びその架設方法を表す概要図である。
【図１１】従来の非常用橋の架設方法を表す流れ図である。
【図１２】従来の非常用橋の架設方法を表す流れ図である。
【図１３】従来の空気的構造要素の側面図である。
【図１４】従来の空気的構造要素の断面力を示す概念図である。
【図１５】従来の空気的構造要素の使用形態を示す一部概略図である。
【図１６】従来のアーチ型支持体の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は第１実施例の送り出し工法における方法の作業手順を示す説明図、図２はその手順を説明する流れ図である。
仮設橋の架設は、作業側岸にトラックで架橋に用いる資材を集積するところから始まる（Ｓ１１）。図１に示すように、作業側岸１に、作業側岸用と対岸用の支点チューブキャップ３、空気チューブ４、テンションスリング５、送り出しジャッキ６、圧縮ストラット７を搬入する。本実施例ではチューブを膨張させるガスとして空気ポンプで送入する空気を使っている。このため、ガスで膨張させるチューブを空気チューブと呼ぶ。
【００４２】
空気チューブ４とテンションスリング５は一体として解き易いコイルの形に巻き取られており、圧縮ストラット７は分割された短いロッド状の部材になっている。１本の空気チューブ４、２本のテンションスリング５、１連の圧縮ストラット７で形成される空気的構造要素あるいは流体力を利用する円柱型支持体が３組準備されており、支点チューブキャップ３は３組の支持体を水平方向に並べて相互に固定するよう形成されている。なお、本実施例では、代表して円柱形の支持体を用いた場合について表示しているが、円柱型支持体に限らず他の形態を有する、たとえば図１６に示したようなアーチ型支持体なども、同じように利用することができる。以下、支持体という場合は、これら流体力を利用する支持体を含めて表すものとする。
また、図には３組の支持体で構成された場合が表示されているが、支持体は１組以上、幾組を用いて構成してもよい。
【００４３】
次に、支点チューブキャップを支持体の先端部にセットする（Ｓ１２）。ここでは、作業側岸用の支点チューブキャップ３の孔にそれぞれ、空気を入れていない空気チューブ４、テンションスリング５、圧縮ストラット７を一緒に通し、さらに各組の先端部を並べて対岸用の支点チューブキャップ３に固定する。先端部では、圧縮ストラット７先端の結節部にテンションスリング５が固結されている。
【００４４】
その後、送り出し装置を用いて、先端に支点チューブキャップが固接された未膨張の支持体を対岸１３に向かって延伸させる（Ｓ１３）。
ここで、送り出しジャッキ６で圧縮ストラット７を送り出す。圧縮ストラット７が繰り出されると支点チューブキャップ３が対岸１３に向かって移動し、空気チューブ４とテンションスリング５も圧縮ストラット７と共に延伸する。圧縮ストラット７は作業ヤードが狭い場合にも対応できるように短いロッドに分割されているため、順次継ぎながら延伸させる。
【００４５】
未膨張の支持体が両岸を跨いだら、先端部の支点チューブキャップを両岸それぞれの地面に固定する（Ｓ１４）。
このステップにおける手順例について詳しく説明すると、対岸用の支点チューブキャップ３が対岸１３に到達したら、作業側岸側の先端部で圧縮ストラット７の結節部にテンションスリング５を固結し、空気チューブ４と共に支点チューブキャップ３に接続する。その後、送り出しジャッキ６を撤去し、両岸の支点チューブキャップ３を降ろして地面に固定する。
【００４６】
続いて、空気チューブを膨らまして支持体を剛性化する（Ｓ１５）。
ここでは、作業側岸１で空気チューブ４に空気ポンプ８を接続して空気を送入し、空気チューブ４を膨張させる。空気チューブ４が膨張すると、空気チューブ４がテンションスリング５を緊張させるとともに、空気チューブ４の上面が圧縮ストラット７に密着し、剛性のある支持体９が成形される。２本のテンションスリング５は両端がそれぞれ圧縮ストラット７に固結されており、左右対称の螺旋状に空気チューブ４を緊縛する。なお、圧縮ストラット７は、支持体９の延伸方向に移動するようになっていても差し支えない。
【００４７】
さらに、支持体の上に床版パネルを配設して橋梁を形成する（Ｓ１６）。
支持体９が硬く形成されたのち、支持体９の上面に床版パネル１０を作業側岸から順に並べて配設し、必要に応じて両端に踏掛け板１１や欄干１２を設置して仮設橋が完成する。
【００４８】
図３は床版パネルを配設して形成した橋梁を橋軸方向に見た断面図、図４は図３のＡ−Ａ断面における側面図である。
本実施例の支持体９は、３本の支持体９が平行に並べて配置されている。床版パネル１０の下面には３個の接合金具２０が着設されており、それぞれ圧縮ストラット７と咬合して支持体９を固定する。なお、床版パネル１０には、防弾のため、支持体９の側部を覆う防弾パネル２１を取り付けてもよい。
【００４９】
本実施例の仮設橋の架設方法に使用する支持体９は、床版パネル１０に掛かる荷重を、圧縮ストラット７の圧縮力とテンションスリング５の引張力に変換して支持する。
図５，６に、本発明により架設する仮設橋に使用する支持体と、一般的なケーブルトラス桁をモデル的に比較する断面力図を示した。図５は本発明に適用した支持体の断面力図、図６は比較のために示したケーブルトラス桁モデルの断面力図である。
【００５０】
共に、長さＬの圧縮ストラットの両端にテンションスリングが接続されている。支持体では２本のテンションスリングが高さＤの空気チューブに螺旋状に巻き付けられている。ケーブルトラス桁では、多数の鉛直ストラットの先端にテンションスリングが接続され、吊下されている。
【００５１】
橋長Ｌに対して桁高Ｄが十分に小さい場合（γ＝Ｌ／Ｄ＞＞１）、支持体とケーブルトラス桁において、荷重ｑが載荷された場合のテンションスリングにかかる引張力Ｔは共に以下の式で近似できる。
Ｔ＝１／８・ｑＬγ              ・・・（１）
【００５２】
テンションスリングは両端で圧縮ストラットに接続しているため、引張力Ｔにより、圧縮ストラットに圧縮力Ｐが発生する。圧縮力Ｐが座屈抗力を超えると圧縮ストラットが座屈する。ケーブルトラス桁において、座屈抗力Ｐbは以下のように示される。
Ｐb＝（ｎ＋１）２π２ＥＩ／Ｌ２        ・・・（２）
【００５３】
ここで、Ｉは圧縮ストラットの断面２次モーメント、Ｅは弾性係数、ｎは鉛直ストラットの本数である。式２に表されるように、座屈抗力は鉛直ストラットの設置間隔Ｌ／（ｎ＋１）の２乗に反比例する。したがって、座屈抗力を増強するためには鉛直ストラットの本数を増やさなくてはならない。しかし、鉛直ストラットの本数を増すと橋梁の自重が大きくなり、荷重に抗する余力が小さくなるジレンマがある。
【００５４】
反面、流体力を利用した支持体では圧縮ストラットが空気チューブに密着して保持されているため、無数の鉛直ストラットに支持されていると考えることができ、鉛直ストラットの本数ｎへの依存から解放される。したがって、軽量の空気チューブを配することで、鉛直ストラットが不要になり、橋梁の自重を著しく軽量にすることができる。
【００５５】
支持体では、図７に示すように、圧縮ストラットが連続的なバネに支持されていると仮定すると、バネ定数ｋを用いて。
Ｐb＝２√（ｋＥＩ）      ・・・（３）
と表すことができる。すなわち、空気チューブが全長に渡って圧縮ストラットを支持するため、圧縮ストラットの座屈抗力は橋長Ｌにも影響されない。
【００５６】
支持体では、仮想バネのバネ定数ｋは空気チューブの空気圧に依存している。バネ定数ｋを空気チューブの空気与圧ｐを用いてｋ＝πｐとすると、
Ｐb＝２√（πｐＥＩ）      ・・・（４）
となる。
断面２次モーメントＩと空気与圧ｐを適切に選択すると、座屈抗力Ｐbは圧縮ストラットの降伏荷重より大きくなる。したがって、圧縮ストラットに関して、座屈抗力を考慮せず、降伏荷重まで圧縮力をかけることが可能になるため、長手の圧縮ストラットにおいても、材質・形状の自由度が大きくなる。すなわち、圧縮ストラットに掛かる横方向の応力を考慮する必要が無いため、圧縮ストラットの断面積を小さくすることができ、非常に軽量に構成することができる。
【００５７】
流体力を利用した支持体では、空気チューブの空気与圧が重要なパラメータとなる。
圧縮ストラットおよびテンションスリングを装着しない単純な円筒形空気チューブの場合、応力（面積当たりの荷重）ｑａに対して必要となる空気与圧ｐは以下の通りとなる。
ｐ＝２／π・ｑａγ２        ・・・（５）
【００５８】
γは空気チューブの太さに対する長さの比を表す（γ＝Ｌ／Ｄ）。空気チューブに必要となる空気与圧ｐは空気チューブの形状γに強く依存し、橋梁に使用する細長形状においては、空気与圧ｐを相当程度高くしなければならない。例えば、γ＝３０の空気チューブにおいては、ｑａ＝１ｋＮ／ｍ２の応力に耐えるために、約５７０ｋＮ／ｍ２の空気与圧が必要になる。
【００５９】
一方、本発明で適用する支持体に使用した空気チューブでは、応力ｑａに抗するために必要な空気与圧ｐは以下の式で与えられる。
ｐ＝π２／２・ｑａ        ・・・（６）
【００６０】
例えば、ｑａ＝１ｋＮ／ｍ２の応力に耐えるために必要な空気与圧ｐは約５ｋＮ／ｍ２（５０ｍｂａｒ）である。このように、支持体に適用した空気チューブは、スパンによらず、低い空気圧で荷重に抗することができる。流体力を利用した支持体では、荷重に対する抗力を圧縮ストラットとテンションスリングが担っており、空気圧はテンションスリングにプレテンションを与える作用と、圧縮ストラットを固定する作用を担っているため、細長い空気チューブでも低い空気圧で十分に実用に耐えうる。
【００６１】
必要な空気圧が数１００ｍｂａｒと小さいため、空気チューブ布素材に機密性が特に高いものを使用する必要が無く、安価に入手できる材質のものでよい。また、空気チューブが損傷した場合も、破裂のおそれが無く、損傷部位から空気が漏れるだけである。そのため、空気チューブは特殊な素材を使用する必要がなく、薄く、軽量、安価に作成することができる。また、損傷した場合も、損傷部分をパッチで塞ぐか、漏れ出す空気量以上の空気を空気ポンプで加給することで対処できる。そのため、安全性が高く、維持が容易である。
なお、本実施例では最も容易に利用できる空気ポンプを使ってチューブを膨張させているが、圧縮空気を利用することもできる。また、窒素やアルゴン、炭酸ガスなど他のガスを利用して膨張させてもよいことはいうまでもない。
【００６２】
本実施例に用いた支持体は、アルミ合金の圧縮ストラットと、鋼製ワイヤーロープのテンションスリングと、ＰＶＣコーティングポリエステルの空気チューブで形成することができる。本実施例の方法で架設する仮設橋は、例えば２０ｍのもので数１０〜１００ｔ程度の荷重に耐えることができる。それにもかかわらず、１本の支持体が２０ｍで１３０ｋｇ程度と非常に軽量であり、３本の支持体と床版パネル等を含む橋梁全体の自重も５００〜７００ｋｇである。同様の最大荷重を持つ従来のトラス橋に比べて１０分の１以下の重量である。
【００６３】
したがって、本実施例の仮設橋の架設方法は、橋梁の展開を簡単、スムーズに行うことができ、作業環境が劣悪な状況でも速やかに仮設橋を架設することができる。また、使用する部材が軽量であり、必要とする空気圧も低いため、架設機材としての送り出しジャッキや空気ポンプなども小型のもので十分である。したがって、架設に必要な部材、工具の総重量が小さく、運搬が非常に容易であるうえ、複数の橋梁に亘る資材を搬送することも苦にならない。
【実施例２】
【００６４】
図８は本発明の第２実施例の旋回工法による仮設橋の架設方法の作業手順を示す説明図、図９はその方法を説明する手順図である。本実施例は、橋梁構造体が軽量なことを利用し、作業側岸で橋梁構造体を形成した上で旋回台を用いて先端を対岸に渡すようにして、簡易に架設する方法であり、図には第１実施例と異なる部分について分かり易く表示している。
【００６５】
本実施例の仮設橋の架設は、作業側岸にトラックで仮設橋の架設に用いる資材を集積するところから始まる（Ｓ２１）。
図８に示すように、作業側岸１に、作業側岸用と対岸用の支点チューブキャップ３、空気チューブ４、テンションスリング５、圧縮ストラット７、床版パネル１０、旋回台３１、さらに必要に応じて踏掛け板１１や防弾パネルなどを搬入する。
【００６６】
次に、作業側岸１で支持体を形成する（Ｓ２２）。
作業側岸１において、空気チューブ４を必要数並設し、空気チューブ４の上側表面上に圧縮ストラット７を掛け継いで一体化するように配設し、テンションスリング５の端部を圧縮ストラット７の端部に結合して、図示しない空気ポンプで空気チューブ４を膨張させて剛性を持った１体あるいは複数体の支持体９を形成する。さらに、支点チューブキャップ３を並設された支持体９の端部に接続して仮設橋の構造体１４とする。
【００６７】
作業側岸に設置した旋回台３１に仮設橋の構造体１４の支点チューブキャップ３の部分を載置し、旋回台３１を旋回して構造体１４の先方端を対岸１３に到達させ（Ｓ２３）、両端の支点チューブキャップ３を地面に固定して橋梁を完成させる（Ｓ２４）。
ここでは、構造体１４の作業側岸用の支点チューブキャップ３を旋回台３１に載置し、旋回台３１をほぼ９０°旋回して構造体１４の先方端を対岸に届かせて、両端の支点チューブキャップ３を地面に下ろして固定し、旋回台３１を撤去して構造体１４を両岸に渡し、さらに、床版パネル１０を構造体１４の上に設置し、さらに必要に応じて踏掛け板１１や防弾パネル２１、欄干などを設置して仮設橋を完成させる。
【００６８】
なお、本実施例では、構造体１４を架設した後に床版パネル１０などを配設しているが、事前に作業側岸１において床版パネル１０類を構造体１４にセットしてから、旋回台３１に構造体１４を取り付けて旋回させて対岸に渡すようにしてもよい。構造体１４自体が軽量なので、床版パネル１０をセットした構造体１４でも簡略な旋回台３１で十分片持ち状態で旋回させることができる場合がある。
予め作業側岸１で組立を完了させることができれば、作業能率が大いに向上することになり、さらに有利である。
【００６９】
なお、上記実施例ではいずれも、円柱状の支持体を使用して仮設橋を架設する態様について説明したが、図１６に示したような扁平舟形のアーチ型支持体を使用することもできる。アーチ型支持体は、円柱型の支持体より耐荷重性能が高く、例えば２０ｍの橋梁で数１００ｔの荷重に耐えることができる。したがって、大型重機や主力戦車を渡すための仮設橋にも適用することができ、利用範囲が広い。
なお、アーチ型支持体を使用する場合は、圧縮部材として圧縮床版パネルを直接利用して圧縮ストラットを省略することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の仮設橋の架設方法は、軽量の空気チューブ橋を簡易、迅速に展開することができるため、災害時や有事の時などに河川や濠に架設して車両等の通行を可能にするための仮設橋の架設方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  作業側岸
２  トラック
３  支点チューブキャップ
４  空気チューブ
５  テンションスリング
６  送り出しジャッキ
７  圧縮ストラット
８  空気ポンプ
９  支持体
１０  床版パネル
１１  踏掛け板
１２  欄干
１３  対岸
１４  構造体
２０  接合金具
２１  防弾パネル
３１  旋回台
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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