(57)【要約】      （修正有）【課題】床版を複数のセグメントから構成した場合においてもＦＲＰ及びＵＦＣからなる合成桁の優位性を確保できる橋梁を提供する。【解決手段】橋梁１は、主桁３と、主桁３上に固定された床版５と、を有する。主桁３は、ＦＲＰからなるビーム７を有する。床版５は、主桁３の長手方向に配列された、ＵＦＣからなる複数のセグメント１５と、複数のセグメント１５間に充填されたセメント系のグラウト材と、を有し、腐食の恐れのないボルト及びナットにより固定されている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
主桁と、
前記主桁上に固定された床版と、
を有し、
前記主桁は、繊維強化プラスチックからなるビームを有し、
前記床版は、
前記主桁の長手方向に配列された、超高強度繊維補強コンクリートからなる複数のセグメントと、
前記複数のセグメント間に充填されたセメント系のグラウト材と、を有する
橋梁。
【請求項２】
前記グラウト材は、繊維を含む
請求項１に記載の橋梁。
【請求項３】
前記ビームと前記セグメントとは、腐食の恐れのないボルト及びナットにより固定されている
請求項１又は２に記載の橋梁。
【請求項４】
前記ボルトは、ボルト頭が前記セグメントに埋め込まれ、雄ねじが前記ビームに挿通されている
請求項３に記載の橋梁。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、渡橋や跨線橋等の橋梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
主としてＦＲＰ（繊維強化プラスチック：Fiber Reinforced Plastics）からなる主桁と、主としてＵＦＣ（超高強度繊維強化コンクリート：Ultra High Strength Fiber Reinforced Concrete）からなる床版とを有する橋梁が知られている（例えば非特許文献１）。
【０００３】
ＦＲＰは、高強度、軽量及び高耐久性等の長所を有している。しかし、ＦＲＰは、鋼等に比較して剛性が低いことから、ＦＲＰのみから橋桁を構成すると、橋梁の撓み制限等によってその長所を十分に生かすことができない。
【０００４】
そこで、ＦＲＰからなる主桁にＵＦＣからなる床版を組み合わせ、合成桁とすることにより、ＦＲＰの短所を補い、全体として好適な橋梁を得ることができる。すなわち、剛性、強度、耐食性及び軽量性に優れた橋梁を得ることができる。
【０００５】
上記のような合成桁において、床版の全体をＵＦＣにより一体に形成するのではなく、ＵＦＣからなる複数の板状のセグメントを橋梁の長手方向に配列して床版を構成したものも知られている。このようにすることにより、例えば、床版の製造及び運搬、並びに、橋梁の組立てを容易化し、ひいては、橋梁のコストを下げることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】白木健亮・睦良宏史・Nguyen Duc Hai・石濱達也、「ハイブリッドＦＲＰと超高強度繊維補強コンクリートから成る合成桁の曲げ性状」、コンクリート工学年次論文集、社団法人日本コンクリート工学会、２０１０年、第３２巻、第２号、p.1159-1164
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
床版を複数のセグメントから構成すると、その目地において床版の剛性が低下し、その結果、上述のＦＲＰの主桁にＵＦＣの床版を組み合わせた効果が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
本考案の目的は、床版を複数のセグメントから構成した場合においてもＦＲＰ及びＵＦＣからなる合成桁の優位性を確保できる橋梁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案の一態様に係る橋梁は、主桁と、前記主桁上に固定された床版と、を有し、前記主桁は、繊維強化プラスチックからなるビームを有し、前記床版は、前記主桁の長手方向に配列された、超高強度繊維補強コンクリートからなる複数のセグメントと、前記複数のセグメント間に充填されたセメント系のグラウト材と、を有する。
【００１０】
好適には、前記グラウト材は、繊維を含む。
【００１１】
好適には、前記ビームと前記セグメントとは、繊維強化プラスチックからなるボルト及び繊維強化プラスチックからなるナットにより固定されている。
【００１２】
好適には、前記ボルトは、ボルト頭が前記セグメントに埋め込まれ、雄ねじが前記ビームに挿通されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の実施形態に係る橋梁の要部を模式的に示す斜視図。
【図２】図１のII−II線における模式的な断面図。
【図３】図１のIII−III線における模式的な断面図。
【図４】図１乃至図３の橋梁の作用を示す概念図。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本考案の実施形態に係る橋梁１の要部を模式的に示す斜視図である。
【００１５】
橋梁１は、種々の用途に用いられるものであってよい。例えば、橋梁１は、陸と浮体との間若しくは浮体間に架け渡される渡橋であってもよいし、鉄道を跨ぐ跨線橋であってもよい。また、橋梁１は、人が歩いて渡るためのものであってもよいし、車等の車両が渡るためのものであってもよい。なお、図１では、人が歩いて渡るための、１〜２人分の幅を有する渡橋を例示している。
【００１６】
橋梁１は、並列配置された複数（本実施形態では２つ）の主桁３と、主桁３上に配置された床版５とを有している。なお、橋梁１は、この他、必要に応じて、縦桁、横桁、欄干及び／又は下部構造等を有していてよい。
【００１７】
主桁３のビーム７は、例えば、断面Ｉ形（若しくはＨ形）の長尺部材であり、板状のウェブ７ａと、ウェブ７ａの長辺にてウェブ７ａに直交する１対のフランジ７ｂとを有している。
【００１８】
ビーム７は、ＦＲＰからなる。ＦＲＰを構成する繊維の材料及び配置方法、並びに、ＦＲＰを構成する樹脂の材料は適宜に選択されてよい。また、ＦＲＰは、複数種の繊維が組み合わされたハイブリッドＦＲＰ（ＨＦＲＰ）であってもよい。
【００１９】
例えば、ウェブ７ａは、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）のみにより構成され、フランジ７ｂは、ガラス繊維と炭素繊維とが積層されたＨＦＲＰにより構成されている。なお、ウェブ７ａ及びフランジ７ｂは、ＦＲＰの引抜きによって一体的に形成されている。
【００２０】
大きな応力が生じるフランジ７ｂには、炭素繊維を含み、高強度・高剛性の高性能ＦＲＰ（ＨＦＲＰ）を用いる一方で、ウェブ７ａには安価なＧＦＲＰを用いることによって、全体として高強度・高剛性のビーム７を安価に形成することができるが、剛性向上には限界があることも事実である。
【００２１】
各主桁３は、例えば、ＦＲＰ工場から施工現場に運搬不可能な長い場合、運搬可能な長さのビーム７と、ビーム７同士を接合する接合構造９とにより構成されてよい。図１では、各主桁３において２つのビームが直列に配列された橋梁を示した。
【００２２】
接合構造９は、例えば、互いに突き合わされた２本のビーム７の端部に跨る接合板１１と、接合板１１及びビーム７に挿通されて、互いに固定されるボルト１３及び不図示のナット（並びに必要に応じてワッシャ）とを有している。
【００２３】
接合板１１は、例えば、ウェブ７ａ及びフランジ７ｂそれぞれの両面に設けられている。接合板１１は、例えば、ＦＲＰからなる。ＦＲＰを構成する繊維の材料及び配置方法、並びに、ＦＲＰを構成する樹脂の材料は適宜に選択されてよい。また、ＦＲＰは、ＨＦＲＰであってもよい。
【００２４】
ボルト１３及び不図示のナットの数及び配置は、適宜に設定されてよい。ボルト１３及びナットは、例えば、ＦＲＰからなる。ＦＲＰの具体的構成が適宜に選択されてよいことは、接合板１１のＦＲＰと同様である。
【００２５】
特に図示しないが、接合板１１、ウェブ７ａ若しくはフランジ７ｂ、ボルト１３及びナットの隙間には、接着剤が充填される。接着剤は、例えば、常温硬化型のエポキシ系樹脂である。
【００２６】
床版５は、橋梁１の長手方向に配列された複数のセグメント１５を有している。なお、ビーム７の継目とセグメント１５の目地とは、ずれていることが好ましい。
【００２７】
各セグメント１５は、例えば、橋梁１の幅方向を長手方向とする矩形の板状部材である。セグメント１５は、ＵＦＣからなる。ＵＦＣを構成する補強繊維の材料及び配置方法、並びに、ＵＦＣを構成するコンクリートの材料は適宜に選択されてよい。繊維は、例えば、鋼短繊維が挙げられる。
【００２８】
なお、本願において、ＵＦＣの「超高強度」は、例えば、日本建築学会で示されているように、設計基準強度で６０Ｎ／ｍｍ２を超える強度を指すものとする。また、セグメント１５を構成するＵＦＣの設計基準強度は、好ましくは１５０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは１８０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００２９】
セグメント１５をＵＦＣにより構成するのは、既述のように、ＦＲＰのみにより橋桁を構成した場合に比較して、剛性を向上させて撓みを抑制するためである。従って、セグメント１５を構成するＵＦＣの剛性（ヤング係数）は、例えば、ビーム７のウェブ７ａを構成するＦＲＰ（別の観点ではＧＦＲＰ）の剛性よりも高いことが好ましく、より好ましくは、フランジ７ｂを構成するＦＲＰ（別の観点ではＨＦＲＰ）の剛性と同程度又はそれ以上であることが好ましい。
【００３０】
フランジ７ｂ、ウェブ７ａ及びセグメント１５の材料特性値の一例を以下に示す。
圧縮強度          引張強度      ヤング係数
（Ｎ／ｍｍ２）    （Ｎ／ｍｍ２）  （ｋＮ／ｍｍ２）
フランジ  ：  ３００〜４００  ８５０〜９００  ４５〜５５
ウェブ    ：  ２００〜３００  １５０〜２００  １５〜２０
セグメント：  １７０〜１８０    １４〜１５    ４５〜５０
【００３１】
図２は、図１のII−II線における模式的な断面図であり、図３は、図１のIII−III線における模式的な断面図である。
【００３２】
セグメント１５とビーム７とは、接合ボルト１７及びナット１９（必要に応じて不図示のワッシャ）により固定されている。
【００３３】
具体的には、ボルト１７は、そのボルト頭１７ｂがセグメント１５に埋め込まれており、雄ねじ部１７ａがビーム７の上方のフランジ７ｂに挿通されている。そして、ナット１９は、フランジ７ｂの下面に係合しつつ雄ねじ部１７ａに螺合している。なお、ボルト１７及びナット１９の数及び配置は、適宜に設定されてよい。ボルト１７は、全面ねじを切った（寸切り）ボルトであってもよい。この場合、図２のボルト頭１７ｂは不要となる。
【００３４】
ボルト１７及びナット１９は、例えば、ＦＲＰからなる。ＦＲＰを構成する繊維の材料及び配置方法、並びに、ＦＲＰを構成する樹脂の材料は適宜に選択されてよい。また、ＦＲＰは、ＨＦＲＰであってもよい。
【００３５】
なお、セグメント１５及びビーム７は、ボルト１７及びナット１９に加えて、セグメント１５とビーム７（フランジ７ｂ）との間に介在する接着剤によって固定されていてもよい。接着剤は、例えば、エポキシ系樹脂である。
【００３６】
図３に示すように、セグメント１５同士の隙間（目地）にはグラウト材２１が充填されている。図３は、ビーム７とセグメント１５とが重なっている部分の断面図であるが、グラウト材２１は、ビーム７とセグメント１５とが重なっていない部分にも広がっており、セグメント１５同士の隙間全体に充填されている。
【００３７】
グラウト材２１は、例えば、セメント系のものである。また、好ましくは、グラウト材２１は、短繊維を含むものである。グラウト材２１を構成するセメント及び繊維の材料は適宜に選択されてよい。繊維は、例えば、ビニロン、ポリプロピレン、アラミドなどが挙げられる。
【００３８】
（硬化後の）グラウト材２１は、超高強度（設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ２超）であることが好ましい。より好ましくは、グラウト材２１の設計基準強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００３９】
また、グラウト材２１は、セグメント１５とビーム７との熱膨張差を吸収可能であることが好ましい。例えば、グラウト材２１は、弾性係数が比較的小さい（例えばセグメント１５よりも弾性係数が小さい）ことが好ましい。また、例えば、一般には、ＵＦＣ（セグメント１５）は、ＦＲＰ（ビーム７）よりも熱膨張係数が小さいから、グラウト材２１の熱膨張係数は比較的大きい（例えばセグメント１５よりも大きい）ことが好ましい。
【００４０】
なお、グラウト材２１に含まれる繊維は、上記の弾性係数を小さくする観点からは、比較的弾性係数が小さいものであることが好ましい。例えば、グラウト材２１の繊維は、グラウト材２１に繊維を含まない場合のグラウト材よりも弾性係数が小さいことが好ましい。
【００４１】
グラウト材２１の充填は、例えば、ビーム７に複数のセグメント１５を固定した後に、セグメント１５間の隙間を下方及び側方において塞ぐように、セグメント１５の下面及び側面にガムテープを貼り付け、上方からセグメント１５間の隙間に未硬化のグラウト材２１を流し込むことにより行われる。
【００４２】
以上のとおり、本実施形態では、橋梁１は、主桁３と、主桁３上に固定された床版５と、を有する。主桁３は、ＦＲＰからなるビーム７を有する。床版５は、主桁３の長手方向に配列された、ＵＦＣからなる複数のセグメント１５と、複数のセグメント１５間に充填されたセメント系のグラウト材２１と、を有する。
【００４３】
グラウト材２１は、セメント系であることから、ＵＦＣとの接着性が良く、圧縮弾性率及び圧縮強度が高い。従って、複数のセグメント１５の目地における剛性低下・強度低下に起因して、ＦＲＰの主桁３にＵＦＣの床版５を組み合わせる効果が低減されることが抑制される。すなわち、高剛性、高強度、高耐食性及び軽量の橋梁が得られる。
【００４４】
図４は、その作用を説明する概念図である。図中、横軸は橋桁に生じる変位（撓み）を示し、縦軸は橋桁に生じる応力を示している。点線Ｌ１は、ＵＦＣのセグメント１５が設けられない場合を示し、破線Ｌ２は、ＵＦＣのセグメント１５間にセメント系のグラウト材２１が充填されない場合を示し、実線Ｌ３は、本実施形態の場合を示し、１点鎖線Ｌ４は、床版全体がＵＦＣにより一体形成された場合を示している。
【００４５】
この図に示すように、グラウト材を用いない若しくはセメント系のグラウト材２１に代えてゴム系のグラウト材を用いた場合（Ｌ２）においては、ＵＦＣのセグメント１５を主桁３に固定しても、目地における剛性低下・強度低下に起因して、ＵＦＣのセグメント１５を設けない場合（Ｌ１）に比較して、撓み抑制効果があまり得られないおそれがある。
【００４６】
しかし、セメント系のグラウト材２１をＵＦＣのセグメント１５間に充填することにより（Ｌ３）、撓み抑制効果は向上し、床版全体をＵＦＣにより一体に形成した場合（Ｌ４）に近い撓み抑制効果が得られることが期待される。
【００４７】
本実施形態では、グラウト材２１は、繊維を含んでいることから、上述した効果が更に向上する。具体的には、例えば、グラウト材２１の繊維とセグメント１５（ＵＦＣ）との繊維とが絡んで接着力が強化される。これは、ＵＦＣから繊維が突出する短所を逆に利用するものである。また、例えば、グラウト材２１の含む繊維として、弾性係数が比較的小さいものを選択した場合においては、ＦＲＰのビーム７とＵＦＣのセグメント１５との熱膨張差を吸収できる。
【００４８】
また、本実施形態では、ビーム７とセグメント１５とは、ＦＲＰからなるボルト１７及びＦＲＰからなるナット１９により固定されている。換言すれば、ビーム７、セグメント１５、グラウト材２１、ボルト１７及びナット１９は、その全体が耐食性や強度に優れた材料により構成されることになり、橋桁全体として耐食性や強度に優れた橋梁が得られる。このような橋梁１は、特に、渡橋などの耐食性が要求される橋梁に有効であり、東日本大震災後の漁港の復興に大いに役立つものと期待される。
【００４９】
本考案は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００５０】
ビーム同士を連結するボルト及びナット、又は、セグメントとビームとを固定するボルト及びナットは、腐食が全く起こらないＦＲＰが望ましい。もちろん、、高耐食性金属がＦＲＰ若しくは樹脂によって被覆されて構成されたものであってもよい。
【００５１】
実施形態では、ＨＦＲＰをビームの少なくとも一部に利用する例を示したが、ビームは、その全体がＧＦＲＰから構成されるなど単一のＦＲＰから構成されてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…橋梁、３…主桁、９…ビーム、１５…接合板、１７…ボルト、１９…ナット。
【図１】
0003181380.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003181380.tif 000005
【図４】
0003181380.tif 000006