(57)【要約】【課題】ＰＣ鋼材の径や本数を削減することが可能な橋梁上部構造を提供することを課題とする。【解決手段】下向きに開口する溝部ａを有する桁本体Ｋ１と、この桁本体Ｋ１の下端部に接合されて溝部ａの開口を塞ぐ底版Ｋ２とを備える橋梁上部構造であって、桁本体Ｋ１は、溝部ａを形成する逆Ｕ字状部１ａ，２ａを具備した桁セグメント１，２を橋軸方向に複数連設して構成したものであり、底版Ｋ２は、板状を呈する底セグメント３，４を橋軸方向に複数連設して構成したものであり、スパン中央からずれた位置であって桁セグメント１，２の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に、底セグメント３，４の継ぎ目が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2008285906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下向きに開口する溝部を有する桁本体と、前記桁本体の下端部に接合されて前記溝部の開口を塞ぐ底版とを備える橋梁上部構造であって、
前記桁本体は、前記溝部を形成する逆Ｕ字状部を具備した桁セグメントを橋軸方向に複数連設して構成したものであり、
前記底版は、板状を呈する底セグメントを橋軸方向に複数連設して構成したものであり、
スパン中央からずれた位置であって前記桁セグメント同士の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に、前記底セグメント同士の継ぎ目が設けられていることを特徴とする橋梁上部構造。
【請求項２】
スパン中央部に位置する前記底セグメントの橋軸方向の長さ寸法が、スパン中央部に位置する前記桁セグメントの橋軸方向の長さ寸法よりも大きく、
スパン中央部に位置する前記桁セグメントの隣りに位置する前記桁セグメントの下方に、スパン中央部に位置する前記底セグメントとその隣りに位置する前記底セグメントとの継ぎ目が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁上部構造。
【請求項３】
前記桁セグメントの前記逆Ｕ字状部には、橋軸直角方向に対向する一対のウェブが含まれており、
前記ウェブの下端面には、前記底セグメントに向かって突出する上接続部が形成されており、
前記底セグメントの上面には、前記上接続部に対応する位置に、凹部が形成されており、
前記底セグメントには、前記凹部の底から前記ウェブに向かって突出する下接続部が設けられており、
前記上接続部および前記下接続部が、前記凹部に充填された充填材に埋設されており、
当該充填材を介して、前記桁セグメントと前記底セグメントとが接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の橋梁上部構造。
【請求項４】
隣り合う前記底セグメント同士が隙間をあけて対向しており、かつ、前記底セグメントの橋軸方向の端面には、他の前記底セグメントに向かって突出する横接続部が形成されており、
前記横接続部が、前記隙間に充填された充填材に埋設されており、
当該充填材を介して、前記底セグメント同士が接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の橋梁上部構造。
【請求項５】
下向きに開口する逆Ｕ字状部を具備した桁セグメントを橋軸方向に複数連設するとともに、接着剤を介して隣り合う桁セグメント同士を接合して桁本体を製作する工程と、
橋軸方向に連設された複数の板状の底セグメントの上方に前記桁本体を位置させるとともに、前記桁セグメント同士の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に前記底セグメント同士の継ぎ目を位置させる工程と、
前記桁セグメントの下端部と前記底セグメントの上面との間に充填材を充填して、前記桁セグメントと前記底セグメントとを接合する工程と、
前記桁本体にプレストレスを付与する工程と、を具備することを特徴とする橋梁上部構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁上部構造および橋梁上部構造の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化と現場作業の省力化を実現可能な橋梁上部構造として、断面箱型の部位（以下、「箱型部」という。）を具備する特許文献１の橋梁上部構造が知られている。この橋梁上部構造は、上向きに開口する溝部を有する桁本体と、この桁本体の上端部に接合されて溝部の開口を塞ぐ床版とを備えるものであり、桁本体は、橋軸方向に連設された複数の桁セグメントによって形成されている。
【０００３】
ところで、橋梁上部構造が単純ばりとみなせる場合には、中立軸よりも上側に圧縮応力が発生し、中立軸よりも下側に引張応力が発生することになるので、使用限界状態において桁セグメント同士の継ぎ目に目開きが発生しないようにするためには、使用限界状態において中立軸よりも下側に発生する引張応力を打ち消すことができるだけのプレストレスを桁本体に導入する必要がある。通常は、箱型部の下端縁において引張応力が最大となるので、特許文献１の橋梁上部構造のように桁セグメント同士の継ぎ目が箱型部の下面に露出するような場合においては、箱型部の下端縁に発生する最大引張応力に対応したプレストレスを桁本体に導入する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３８０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、箱型部の下端縁に発生する引張応力を打ち消すことができるだけのプレストレスを桁本体に導入しようとすると、ＰＣ鋼材の径や本数が増大し、不経済になる虞がある。
【０００６】
このような観点から、本発明は、ＰＣ鋼材の径や本数を削減することが可能な橋梁上部構造およびその構築方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決する本発明は、下向きに開口する溝部を有する桁本体と、前記桁本体の下端部に接合されて前記溝部の開口を塞ぐ底版とを備える橋梁上部構造であって、前記桁本体は、前記溝部を形成する逆Ｕ字状部を具備した桁セグメントを橋軸方向に複数連設して構成したものであり、前記底版は、板状を呈する底セグメントを橋軸方向に複数連設して構成したものであり、スパン中央からずれた位置であって前記桁セグメント同士の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に、前記底セグメント同士の継ぎ目が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この橋梁上部構造においては、桁本体の溝部と底版とによって、断面箱型の部位（以下、「箱型部」という。）が形成されることになるが、桁セグメント同士の継ぎ目の直下に底セグメントの本体部分が位置することになるので、桁セグメント同士の継ぎ目が箱型部の下面に露出することがない。桁セグメント同士の継ぎ目が箱型部の下面に露出するような場合には、箱型部の下端縁に発生する引張応力を完全に打ち消すことができるだけのプレストレスＰ０を導入しなければ、桁セグメント同士の継ぎ目に目開きが発生することになるが、本発明によれば、桁セグメントの下端縁が箱型部の下端縁よりも上側に位置することになるので、プレストレスＰ０よりも小さなプレストレスＰ１であっても、桁セグメント同士の継ぎ目に目開きが発生することを防止することが可能となる。つまり、本発明においては、箱型部の下端縁（底版の下端縁）に発生する引張応力を打ち消すことができるプレストレスＰ０を付与する必要はなく、桁セグメントの下端縁に発生する引張応力を打ち消すことができるプレストレスＰ１（＜Ｐ０）を付与すればよいので、プレストレスＰ０を付与する場合に比べて、ＰＣ鋼材の径や本数を削減することが可能となる。
【０００９】
なお、本発明においては、底セグメント同士の継ぎ目が箱型部の下面に露出することになるが、大きな曲げモーメントが作用するスパン中央からずらしているので、底セグメント同士の継ぎ目が弱部となることはない。
【００１０】
本発明においては、スパン中央部に位置する前記底セグメントの橋軸方向の長さ寸法を、スパン中央部に位置する前記桁セグメントの橋軸方向の長さ寸法よりも大きくするとともに、スパン中央部に位置する前記桁セグメントの隣りに位置する前記桁セグメントの下方に、スパン中央部に位置する前記底セグメントとその隣りに位置する前記底セグメントとの継ぎ目を設けることが望ましい。このようにすると、スパン中央部に位置する桁セグメントの下方に、底セグメント同士の継ぎ目が一切存在しなくなるので、箱型部に付与するプレストレスの大きさをより一層低減することが可能となる。
【００１１】
前記桁セグメントの前記逆Ｕ字状部に、橋軸直角方向に対向する一対のウェブが含まれている場合には、前記底セグメントの上面に凹部を形成し、前記凹部に充填した充填材を介して前記桁セグメントと前記底セグメントとを接合することが望ましい。このようにすると、桁セグメントの逆Ｕ字状部と底セグメントとの接合部分において、ずれせん断力をより有効に伝達することが可能となる。なお、前記ウェブの下端面に、前記底セグメントに向かって突出する上接続部を設けておくとともに、前記底セグメントに、前記凹部の底から前記ウェブに向かって突出する下接続部を設けておき、前記上接続部および前記下接続部を前記充填材に埋設するとよい。このようにすると、桁セグメントの逆Ｕ字状部と底セグメントとの接合部分におけるずれせん断力の伝達性能がより一層向上するので、桁セグメントと底セグメントとを組み合わせて形成した箱型部が一体となって外力に抗することになる。
【００１２】
なお、上接続部および下接続部に、突起や透孔を形成しておけば、各接続部と充填材との付着強度が増大するので、桁セグメントと底セグメントとの接合強度がより一層高いものとなる。
【００１３】
底セグメント同士の接合構造に特に制限はないが、隣り合う前記底セグメント同士を隙間をあけて対向させ、当該隙間に充填した充填材を介して前記底セグメント同士を接合するとよい。この場合には、前記底セグメントの橋軸方向の端面に、他の前記底セグメントに向かって突出する横接続部を設けておき、前記横接続部を前記充填材に埋設するとよい。このようにしておけば、底セグメント同士の接合部分において引張力を伝達することが可能となるので、底セグメント同士の接合部分が弱部になることがない。
【００１４】
なお、前記した橋梁上部構造の構築方法に特に制限はないが、好適には、下向きに開口する逆Ｕ字状部を具備した桁セグメントを橋軸方向に複数連設するとともに、接着剤を介して隣り合う桁セグメント同士を接合して桁本体を製作する工程と、橋軸方向に連設された複数の板状の底セグメントの上方に前記桁本体を位置させるとともに、前記桁セグメント同士の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に前記底セグメント同士の継ぎ目を位置させる工程と、前記桁セグメントの下端部と前記底セグメントの上面との間に充填材を充填して、前記桁セグメントと前記底セグメントとを接合する工程と、前記桁本体にプレストレスを付与する工程と、を含むものとすることが望ましい。
【００１５】
桁本体と底版とを組み合わせて閉断面の箱型部を形成した後に桁本体にプレストレスを導入すれば、桁本体だけでなく底版にもプレストレスを導入することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る橋梁上部構造によれば、桁セグメント同士の継ぎ目が箱型部の下面に露出するような形式の橋梁上部構造に比べて、ＰＣ鋼材の径や本数を削減することが可能となる。また、本発明に係る橋梁上部構造の構築方法によれば、ＰＣ鋼材の径や本数を削減することが可能な橋梁上部構造を構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示すように、実施形態に係る橋梁上部構造Ｋは、断面箱型の部位（以下、「箱型部」という。）を具備する跨座式モノレールの軌道桁（走行桁）であり、桁本体Ｋ１と、この桁本体Ｋ１の下端部に接合された底版Ｋ２とを備えて構成されている。
【００１８】
なお、本実施形態では、橋軸方向に間隔をあけて配置された橋脚Ｐ，Ｐ間に架設される橋梁上部構造Ｋであって、単純梁として設計される橋梁上部構造Ｋを例示するが、本発明に係る橋梁上部構造の構造形式を限定する趣旨ではない。本発明は、例えば、三つ以上の橋脚（橋台）に架設され、連続梁として設計される橋梁上部構造に適用することもできる。また、本実施形態では、跨座式モノレールの軌道桁として使用される橋梁上部構造Ｋを例示するが、本発明に係る橋梁上部構造の用途を限定する趣旨ではない。
【００１９】
桁本体Ｋ１は、下向きに開口する開断面形状の溝部ａ（図１の（ｃ）および（ｄ）参照）と、閉断面形状の中空部ｂ（図１の（ｂ）参照）とを備えている。中空部ｂは、橋脚Ｐに設けられた支承（支点）Ｓに対応する位置に設けられていて、溝部ａの橋軸方向（図１の（ａ）において左右方向）の端部に連通している。
【００２０】
桁本体Ｋ１は、橋軸方向に連設された複数（本実施形態では三つ）の桁セグメント１，２からなる。桁本体Ｋ１には、その全長に及ぶ長さのＰＣ鋼材（図示略）が配置されており、当該ＰＣ鋼材を利用して橋軸方向にプレストレス（圧縮応力）が付与されている。また、橋軸方向に隣り合う桁セグメント１，２は、接着剤を介して接合されている。
【００２１】
なお、桁セグメント１，２を区別する場合には、スパン中央部に位置する桁セグメント１を「中央桁セグメント１」と称し、中央桁セグメント１の橋軸方向の両側に位置する桁セグメント２を「支承側桁セグメント２」と称する。
【００２２】
底版Ｋ２は、桁本体Ｋ１の溝部ａの開口を塞ぐものであり、橋軸方向に連設された複数の底セグメント３，４からなる。橋軸方向に隣り合う底セグメント３，４の継ぎ目は、スパン中央からずれた位置であって橋軸方向に隣り合う桁セグメント１，２の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に設けられている。底セグメント３，４は、充填材５を介して接合されており、桁本体Ｋ１（桁セグメント１，２）および床版Ｋ２（底セグメント３，４）は、充填材６を介して接合されている。
【００２３】
なお、底セグメント３，４を区別する場合には、スパン中央部に位置する底セグメント３を「中央底セグメント３」と称し、中央底セグメント３の橋軸方向の両側に位置する底セグメント４を「支承側底セグメント４」と称する。
【００２４】
以下、中央桁セグメント１、支承側桁セグメント２、中央底セグメント３、支承側底セグメント４および充填材５，６の構成を詳細に説明する。
【００２５】
中央桁セグメント１は、図２にも示すように、逆Ｕ字状部１ａを具備したコンクリート製のプレキャスト部材からなる。なお、本実施形態では、中央桁セグメント１の全部が逆Ｕ字状部１ａに相当する。
【００２６】
逆Ｕ字状部１ａは、溝部ａ（図１の（ｃ）および（ｄ）参照）を形成する断面逆Ｕ字状の部位であり、橋軸直角方向に対向する一対のウェブ１１，１１と、このウェブ１１，１１の上端部同士を繋ぐ床版部１２とを備えて構成されていて、中央桁セグメント１の橋軸方向の全長に亘って連続して形成されている。また、図３および図４に示すように、各ウェブ１１の下端面には、底セグメント３に向かって突出する上接続部１３，１３，…が形成されている。なお、ウェブ１１の下端面は、その外縁から内縁に向かって下向きに傾斜している。
【００２７】
ウェブ１１の外側面には、電車線（モノレール車両へ電力を供給するための架線）が取り付けられる断面台形状の取付溝１１ａが橋軸方向に連続して形成されている。ウェブ１１の外側面のうち、取付溝１１ａの上側に位置する外側面１１ｂは、モノレール車両の案内輪（図示略）が走行する案内面となり、取付溝１１ａの下側に位置する外側面１１ｃは、モノレール車両の安定輪（図示略）が走行する安定面となる。また、図示は省略するが、ウェブ１１の外側面には、桁本体Ｋ１を組み立てる際に使用する支持部材１０３（図７の（ｂ）参照）や引寄せ装置１０４（図７の（ｃ）参照）を取り付けるためのインサートナットが埋設されている。
【００２８】
ウェブ１１の橋軸方向の端面には、図５に示すように、接続凹部１１ｄ，１１ｅが形成されている。接続凹部１１ｄ，１１ｅは、マッチキャストにより成形されていて、隣接する他の桁セグメント２のウェブ２１に形成された接続凹部２１ｄ，２１ｅとともに、中空空間を形成する。なお、この中空空間には、せん断キーとなる充填材が充填される。
【００２９】
一方の接続凹部１１ｄは、取付溝１１ａの上側に形成されており、上下に並んだ二つの幅広部１１１，１１１と、中央桁セグメント１の外面から上側の幅広部１１１に至る注入溝部１１２と、二つの幅広部１１１，１１１を繋ぐ通路溝部１１３と、を備えて構成されている。注入溝部１１２は、充填材の注入口となる部位であり、本実施形態では、床版部１２の上面に通じている。
【００３０】
他方の接続凹部１１ｅは、取付溝１１ａの下側に形成されており、幅広部１１４と、中央桁セグメント１の外面から幅広部１１４に至る注入溝部１１５と、を備えて構成されている。注入溝部１１５は、本実施形態では、取付溝１１ａの下側の溝壁面１１６に通じている。
【００３１】
図３等に示す床版部１２は、ウェブ１１，１１と一体打設により一体成形されている。床版部１２の上面は、モノレール車両の走行輪が走行する走行面となる。
【００３２】
上接続部１３は、中央桁セグメント１と中央底セグメント３との間に充填される充填材６（図３の（ｂ）参照）に埋設されるものであり、上半部がウェブ１１の下端部に埋設された鋼製の板材からなる。この板材の上半部および下半部には、コンクリートや充填材６との付着強度を増強させるための透孔１３ａ，１３ａ，…が形成されている。なお、本実施形態では、一つのウェブ１１に対して複数の上接続部１３，１３，…を橋軸方向に間隔をあけて配置した場合を例示したが（図４の（ａ）参照）、これに限定されることはなく、一つの上接続部を橋軸方向に連続させてもよい。また、上接続部１３となる板材に定着筋などを設けることで、ウェブ１１との付着強度を増強させてもよい。
【００３３】
なお、図示は省略するが、逆Ｕ字状部１ａの内空部に、ウェブ１１と交差するように仕切壁を設け、溝部ａに仕切りを形成してもよい。このようにすると、逆Ｕ字状部１ａのねじりに対する剛性と耐力が向上することになる。
【００３４】
以上のように構成された中央桁セグメント１に、超高強度繊維補強コンクリートを適用すると、主筋やせん断補強筋などの鉄筋補強が不要となるので、薄肉断面とすることが可能となり、ひいては、桁自重を低減することができる。
【００３５】
超高強度繊維補強コンクリートとしては、その硬化体の圧縮強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ２の範囲にあり、曲げ引張強度が２５〜４５Ｎ／ｍｍ２の範囲にあり、かつ、割裂引張強度が１０〜２５Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるものを用いることが望ましい。このような超高強度の超高強度繊維補強コンクリートは、通常の超高強度繊維補強コンクリートよりも弾性係数が高い（例えばＥ＝５０〜５５ｋＮ／ｍｍ２程度）。また、混入した繊維により引張力に対する引張抵抗力を期待できるので、鉄筋を省略してウェブ１１や床版部１２の厚さを小さくすることができる。
【００３６】
なお、前記したような強度を有する超高強度繊維補強コンクリートは、例えば、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含む紛体に高性能減水剤と水とを混入して得られるセメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで長さが１０〜３０ｍｍの形状を有する繊維を１〜４容積％混入することで得ることができる。ここで、ポゾラン系反応粒子とは、例えば、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグのほか、カオリンの誘導体から選定した化合物、沈降シリカ、火山灰、シリカゾル等からなる粒子のことである。また、繊維の材質に特に制限はないが、コンクリートとの付着性や材料調達の容易さなどを勘案すると、鋼製とすることが望ましい。
【００３７】
中央桁セグメント１を製造するには、まず、前記した各種材料を混練してなるフレッシュな状態の超高強度繊維補強コンクリートを、中央桁セグメント１（逆Ｕ字状部１ａ）の内側面を成形する内型枠と外側面を成形する外型枠との間に打設する。なお、上接続部１３は、超高強度繊維補強コンクリートを打設する際に埋設する。本実施形態においては、中央桁セグメント１に、閉断面になっている部位（中空部）が存在していないので、内型枠と外型枠との間に超高強度繊維補強コンクリートを打設しても、内型枠に浮力が発生することがない。つまり、中央桁セグメント１の全長に亘って下面を開口させているので、その内側面を成形する内型枠が浮き型枠になることはなく、したがって、中空部が全長に亘って形成されている場合に比べて、内型枠やこれを固定するための治具等を軽構造にすることが可能となる。
【００３８】
ちなみに、前記した超高強度繊維補強コンクリートは、自己充填性が高いので、バイブレータ等による締め固めを省略するか、あるいは、小規模なものにすることができる。バイブレータ等による締め固めが簡略化されれば、内型枠や外型枠にかかる負荷が小さなものになるので、中央桁セグメント１に高い寸法精度が要求される場合であっても、内型枠や外型枠を軽構造にすることができ、ひいては、その製造コストの上昇を抑えることが可能となる。
【００３９】
なお、支承側桁セグメント２が先に製作されている場合には、支承側桁セグメント２の端面を、中央桁セグメント１の端面を成形するための妻型枠として利用する。
【００４０】
内型枠と外型枠との間に打設した超高強度繊維補強コンクリートが脱型強度に達したら、内型枠と外型枠を脱型する。超高強度繊維補強コンクリートは、硬化する過程で自己収縮するので、中空部が全長に亘って形成されているような場合には、内型枠に作用する大きな拘束力によって、その脱型作業が困難なものになるが、本実施形態では、中央桁セグメント１の下面を開口させているので、内型枠の脱型作業が容易になり、ひいては、内型枠を容易に使い回すことが可能となる。
【００４１】
内型枠と外型枠を脱型したら、熱養生を行う。熱養生を行うと、セメント中の遊離石灰とポゾラン系反応粒子のシリカやアルミナが結合して安定的で硬い物質が早期に形成され、セメント系マトリックスの組織が緻密になるので、その後の乾燥収縮がなくなり、したがって、乾燥ひび割れ等が発生し難くなる。
【００４２】
図２等に示す支承側桁セグメント２は、桁本体Ｋ１の溝部ａ（図１の（ｄ）参照）を形成する逆Ｕ字状部２ａと、桁本体Ｋ１の中空部ｂ（図１の（ｂ）参照）を形成するロ字状部２ｂと、中空部ｂの一方の開口を塞ぐ壁部２ｃとを具備したコンクリート製のプレキャスト部材からなる。
【００４３】
逆Ｕ字状部２ａは、一対のウェブ２１，２１と床版部２２とによって形成された断面逆Ｕ字状を呈する部位であり、中央桁セグメント１側の端部からロ字状部２ｂまで連続して形成されている。なお、ウェブ２１および床版部２２の構成は、中央桁セグメント１のウェブ１１および床版部１２と同様であるので、その詳細な説明は省略するが、中央桁セグメント１の逆Ｕ字状部１ａに支承側桁セグメント２の逆Ｕ字状部２ａを突き合せると、ウェブ１１，２１の外側面および下端面が面一になるとともに、床版部１２，２２の上面が面一になり、さらに、取付溝１１ａ，２１ａが連続することになる。
【００４４】
ロ字状部２ｂは、図１の（ａ）に示すように、断面ロ字状の部位であり、本実施形態では、逆Ｕ字状部２ａと壁部２ｃとの間に形成されている。本実施形態のロ字状部２ｂは、図２に示すように、逆Ｕ字状部２ａのウェブ２１，２１から延出したウェブ２４，２４と、逆Ｕ字状部２ａの床版部２２から延出した床版部２５と、ウェブ２４，２４の下端部同士を繋ぐ底部２６とを備えている。
【００４５】
ウェブ２４の外側面には、ウェブ２１の取付溝２１ａを延設してなる取付溝２４ａが形成されている。なお、ウェブ２４は、少なくとも底セグメント３，４の厚さ分だけ逆Ｕ字状部２ａのウェブ２１の下端面よりも下方に突出しており、これにより、桁本体Ｋ１の下端部に底版Ｋ２が入り込む凹状空間が形成されることになる。
【００４６】
壁部２ｃは、支承Ｓの直上に形成されていて、支承Ｓに載置される。壁部２ｃは、本実施形態では、中実な壁状を呈しており、支承側桁セグメント２の端部に形成されている。また、壁部２ｃの外側面には、ウェブ２４の取付溝２４ａから連続する取付溝２７ａが形成されている。なお、図示は省略するが、壁部２ｃには、中空部ｂに至る挿通孔が形成されており、かつ、当該挿通孔に挿通されたＰＣ鋼材を定着するための定着部が埋め込まれている。また、壁部２ｃの下面には、支承Ｓを受ける受部材が埋め込まれている。
【００４７】
以上のように構成された支承側桁セグメント２は、主筋やせん断補強筋などを必要としない超高強度繊維補強コンクリートからなり、逆Ｕ字状部２ａ、ロ字状部２ｂおよび壁部２ｃは、一体打設により一体成形される。なお、超高強度繊維補強コンクリートの配合は、中央桁セグメント１のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４８】
支承側桁セグメント２を製造する場合も、フレッシュな状態の超高強度繊維補強コンクリートを、内型枠と外型枠との間に打設し、超高強度繊維補強コンクリートが脱型強度に達した後に、内型枠と外型枠を脱型し、その後、熱養生を行えばよい。なお、支承側桁セグメント２には、閉断面になっているロ字状部２ｂが存在しているが、その長さが開断面になっている逆Ｕ字状部２ａよりも短いことから、支承側桁セグメント２の全長を閉断面とした場合に比べて、内型枠に作用する浮力は小さいものとなる。つまり、支承側桁セグメント２においても、内型枠やこれを固定するための治具等を軽構造にすることが可能となるとともに、内型枠の脱型作業が容易になり、ひいては、内型枠を容易に使い回すことが可能となる。
【００４９】
なお、中央桁セグメント１が先に製作されている場合には、中央桁セグメント１の端面を、支承側桁セグメント２の端面を成形するための妻型枠として利用する。
【００５０】
中央底セグメント３は、中央桁セグメント１とその両側に位置する支承側桁セグメント２，２に跨って配置されるものであり、図２に示すように、板状を呈するコンクリート製のプレキャスト部材からなる。中央底セグメント３の上面には、桁セグメント１，２のウェブ１１，２１に対応する位置に、橋軸方向に延びる一対の溝条３ｂ，３ｂが形成されており、さらに、図４にも示すように、桁セグメント１，２の上接続部１３，２３に対応する位置に、凹部３ａ，３ａ，…が形成されている。また、中央底セグメント３には、凹部３ａの底から桁セグメント１，２のウェブ１１，２１に向かって突出する下接続部３１，３１，…が設けられている。さらに、図６に示すように、中央底セグメント３の橋軸方向の端面には、他の底セグメント（支承側底セグメント）４に向かって突出する横接続部３２，３２が設けられている。
【００５１】
中央底セグメント３は、図１の（ａ）に示すように、その橋軸方向の長さ寸法が中央桁セグメント１の橋軸方向の長さ寸法よりも大きくなっていて、かつ、中央底セグメント３の橋軸方向の端部は、中央桁セグメント１の橋軸方向の端部よりも橋脚Ｐ側に張り出している。
【００５２】
図４等に示す凹部３ａは、溝条３ｂの底に凹設されていて、桁セグメント１，２の上接続部１３，２３を挿入可能な寸法・形状に成形されている。図３の（ａ）に示すように、凹部３ａの開口幅は、ウェブ１１の厚さ寸法よりも大きくなっていて、凹部３ａの内側の開口縁部がウェブ１１の内側面の直下に位置し、凹部３ａの外側の開口縁部がウェブ１１の外側面よりも外側に位置している。なお、本実施形態では、複数の凹部３ａ，３ａ，…を橋軸方向に間隔をあけて配置した場合を例示したが、これに限定されることはなく、橋軸方向に連続する凹溝を凹部としても差し支えない。
【００５３】
下接続部３１は、充填材６（図３の（ｂ）参照）に埋設されるものであり、横板部３１ａと縦板部３１ｂとを備える断面Ｌ字形の鋼製の形材からなる。横板部３１ａは、凹部３ａの底の下側において中央底セグメント３に埋設されており、縦板部３１ｂは、凹部３ａの底から突出していて、本実施形態では、ウェブ１１の外側面の直下に位置している。横板部３１ａおよび縦板部３１ｂには、コンクリートや充填材との付着強度を増強させるための透孔が形成されている。なお、本実施形態では、複数の下接続部３１，３１，…を橋軸方向に間隔をあけて配置した場合を例示したが（図４の（ｂ）参照）、これに限定されることはなく、一つの下接続部を橋軸方向に連続させてもよい。また、下接続部３１となる形材に定着筋などを設けることで、中央底セグメント３との付着強度を増強させてもよい。
【００５４】
図６に示す横接続部３２は、充填材５に埋設されるものであり、一端側が中央底セグメント３に埋設された鋼製の板材からなる。この板材には、コンクリートや充填材との付着強度を増強させるための透孔が形成されている。なお、本実施形態では、中央底セグメント３の各端面に二つの横接続部３２を設けた場合を例示したが、横接続部３２の数を限定する趣旨ではない。また、横接続部３２となる板材に定着筋などを設けることで、中央底セグメント３との付着強度を増強させてもよい。
【００５５】
支承側底セグメント４は、図２等に示すように、支承側桁セグメント２の下方に配置されるものであり、板状を呈するコンクリート製のプレキャスト部材からなる。支承側底セグメント４の上面には、支承側桁セグメント２のウェブ２１に対応する位置に、橋軸方向に延びる一対の溝条４ｂ，４ｂが形成されており、さらに、支承側桁セグメント２の上接続部２３に対応する位置に、凹部４ａ，４ａ，…が形成されている。また、支承側底セグメント４には、凹部４ａの底から支承側桁セグメント２のウェブ２１に向かって突出する下接続部４１，４１，…が設けられており、さらに、支承側底セグメント４の橋軸方向の端面には、他の底セグメント（中央底セグメント）３に向かって突出する横接続部４２，４２が設けられている。
【００５６】
支承側底セグメント４は、その橋軸方向の長さ寸法が支承側桁セグメント２の橋軸方向の長さ寸法よりも小さくなっていて、中央底セグメント３と支承側桁セグメント２のロ字状部２ｂとの間に配置される。
【００５７】
凹部４ａ、溝条４ｂおよび下接続部４１の構成は、中央底セグメント３の凹部３ａ、溝条３ｂおよび下接続部３１の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５８】
横接続部４２は、中央底セグメント３の横接続部３２と同様に、一端側が支承側底セグメント４に埋設された鋼製の板材からなるが、支承側底セグメント４を中央底セグメント３に突き合わせた際に、中央底セグメント３の横接続部３２と上下に重なるように（図６の（ｂ）参照）、横接続部３２から上または下にずれた位置に配置されている。
【００５９】
以上のように構成された底セグメント３，４は、主筋やせん断補強筋などを必要としない超高強度繊維補強コンクリートからなる。なお、超高強度繊維補強コンクリートの配合は、中央桁セグメント１のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
底セグメント３，４を製造する場合は、フレッシュな状態の超高強度繊維補強コンクリートを所定形状の型枠に打設し、超高強度繊維補強コンクリートが脱型強度に達したら、型枠を脱型し、その後、熱養生を行えばよい。底セグメント３，４の形状が単純であるので、型枠費用や打設作業に要する費用などを低コストに抑えることができる。
【００６１】
図１の（ａ）に示すように、充填材５は、橋軸方向に隣り合う底セグメント３，４の間に充填されるものであり、充填材６は、桁本体Ｋ１（桁セグメント１，２）と床版Ｋ２（底セグメント３，４）との間に充填されるものである。充填材５，６の組成等に特に制限はなく、無収縮モルタルやエポキシ樹脂系材料などを充填材５，６としてもよいが、好適には、前記した超高強度繊維補強コンクリートを充填材５，６とすることが望ましい。引張抵抗力を期待できる超高強度繊維補強コンクリートを充填材５，６とすれば、底セグメント３，４の接合部分や桁本体Ｋ１と床版Ｋ２との接合部分に鉄筋等を配置する必要がなくなるので、前記した接合部分をコンパクトにすることが可能となる。
【００６２】
次に、橋梁上部構造Ｋの構築方法を、図７を主に参照して詳細に説明する。
橋梁上部構造Ｋは、工場や施工現場付近の作業ヤードなどにおいて製作してもよいが、本実施形態では、橋脚Ｐ，Ｐ間に構築された支保工の上で製作する場合を例示する。なお、図７に示す支保工は、橋脚Ｐ，Ｐ間に立設された支柱１０１，１０１，…と、この支柱１０１，１０１，…上に載置された架台１０２とを備えるものであるが、支保工の形態を限定する趣旨ではない。本実施形態に係る橋梁上部構造Ｋの構築方法には、少なくとも、底版位置決め工程と、桁セグメント接合工程と、桁本体位置決め工程と、接合工程と、プレストレス付与工程とが含まれている。
【００６３】
底版位置決め工程は、図７の（ａ）に示すように、複数の底セグメント３，４を橋軸方向に連設する工程である。具体的には、架台１０２上に底セグメント３，４を載置すればよい。本実施形態においては、図６に示すように、底セグメント３，４の横接続部３２，４２を上下に重ねた状態で、隣り合う底セグメント３，４の端面同士を、隙間をあけて対向させつつ位置を調整する。
【００６４】
桁セグメント接合工程は、図７の（ｂ）に示すように、複数の桁セグメント１，２を橋軸方向に連設するとともに、接着剤を介して隣り合う桁セグメント１，２を接合して桁本体Ｋ１を製作する工程である。具体的には、まず、桁セグメント１，２の外側面に固定した支持部材１０３を介して、桁セグメント１，２を底セグメント３，４の上方に位置させる。支持部材１０３は、ウェブ１１，２１に埋設された図示せぬインサートナットを利用して固定される支柱１０３ａと、支柱１０３ａの下端部に設けられた高さ調整ボルト１０３ｂとからなる。なお、桁セグメント１，２の端面にはエポキシ樹脂系等の接着剤を塗布しておく。次に、桁セグメント１，２の境界部分に設けた引寄せ装置１０４を用いて桁セグメント１，２を引き寄せ、桁セグメント１，２の端面同士を密着させる。引寄せ装置１０４は、桁セグメント１，２の境界部分を挟んで配置される治具１０４ａ，１０４ａと、この治具１０４ａ，１０４ａを貫通する棒材１０４ｂと、一方の治具１０４ａ側に配置されるセンターホールジャッキ１０４ｃとを備えて構成されている。治具１０４ａは、ウェブ１１，２１に埋設された図示せぬインサートナットを利用して固定される。棒材１０４ｂは、橋軸方向に沿って配置されており、その一端側がセンターホールジャッキ１０４ｃに挿通され、他端側が他方の治具１０４ａに掛止される。
【００６５】
桁本体位置決め工程は、底版Ｋ２の上方に桁本体Ｋ１を位置させるとともに、桁セグメント１，２の継ぎ目から橋軸方向に離間した位置に底セグメント３，４の継ぎ目を位置させる工程である。本実施形態では、前記した桁セグメント接合工程を底版Ｋ２の上で行なっているので、桁本体Ｋ１の位置を微調整するだけでよい。
【００６６】
接合工程は、桁セグメント１，２の下端部と底セグメント３，４の上面との間（本実施形態では、ウェブ１１，２１の下端面と溝条３ｂ，４ｂとの間の隙間、および、凹部３ａ，４ａの内部）に充填材６（図１の（ａ）および図３の（ｂ）参照）を充填すると同時に、底セグメント３，４の端面間に形成された隙間に充填材５を充填して、桁セグメント１，２と底セグメント３，４とを全ての方向に対して同時に接合する工程である。なお、桁セグメント１，２のウェブ１１，２１の下端面が、その外縁から内縁に向かって下向きに傾斜しているので、ウェブ１１，２１の下端面と底セグメント３，４の上面（溝条３ｂ，４ｂ）との間に形成される隙間は、逆Ｕ字状部１ａ，２ａの内空側よりも外側のほうが大きく、したがって、充填材６を簡易迅速に前記した隙間に充填することができる。また、底セグメント３，４は、充填材５に横接続部３２，４２が埋設された状態で接合されることになる。このようにすると、充填材５が横接続部３２，４２に設けた透孔に入り込んだ状態で硬化し、充填材５と横接続部３２，４２とが強固に結合することになるので、引張力やせん断力を伝達可能な状態で底セグメント３，４同士を接合することが可能となる。
【００６７】
また、接合工程では、逆Ｕ字状部１ａ，２ａの接続凹部１１ｄ，２１ｄ（図４の（ａ）および図５参照）により形成された中空空間に注入口から充填材（図示略）を充填するとともに、接続凹部１１ｅ，２１ｅ（図４の（ａ）および図５参照）により形成された中空空間に注入口から充填材（図示略）を充填する。なお、中空空間に充填する充填材に特に制限はないが、セメント系の無収縮グラウトなどが望ましい。
【００６８】
プレストレス付与工程は、桁本体Ｋ１にプレストレスを付与する工程である。桁本体Ｋ１にプレストレスを付与するには、桁本体Ｋ１の全長に及ぶ長さを具備する図示せぬＰＣ鋼材を橋軸方向に沿って配置し、センターホールジャッキなどのジャッキ装置を利用してＰＣ鋼材に引張力を導入したうえで、ＰＣ鋼材の両端部を桁本体Ｋ１の端面（桁セグメント２の壁部２ｃの端面）に定着すればよい。桁本体Ｋ１と底版Ｋ２とを組み合わせて閉断面の箱型部を形成した後に桁本体Ｋ１にプレストレスを導入するので、桁本体Ｋ１だけでなく底版Ｋ２にもプレストレスを導入することができる。なお、ＰＣ鋼材は、桁本体Ｋ１の溝部ａ（図１の（ｃ）および（ｄ）参照）および中空部ｂ（図１の（ｂ）参照）に配置してもよいし、桁セグメント１，２に埋設しておいたシースに挿通してもよい。
【００６９】
桁本体Ｋ１にプレストレスを付与したら、支柱１０１，１０１，…と架台１０２とを撤去し、支承Ｓ，Ｓに受け換える（図７の（ｄ）参照）。
【００７０】
以上説明した橋梁上部構造Ｋによれば、桁本体Ｋ１の溝部ａと底版Ｋ２とによって、断面箱型の部位（箱型部）が形成されることになるが、桁セグメント１，２の継ぎ目の直下に底セグメント３の本体部分が位置することになるので、桁セグメント１，２の継ぎ目が箱型部の下面に露出することがない。桁セグメント１，２の継ぎ目が箱型部の下面に露出するような場合には、箱型部の下端縁に発生する引張応力を完全に打ち消すことができるだけのプレストレスＰ０を導入しなければ、桁セグメント１，２の継ぎ目に目開きが発生することになるが、橋梁上部構造Ｋによれば、少なくともスパン中央部においては、桁セグメント１，２の下端縁が箱型部の下端縁（床版Ｋ２の下端縁）よりも上側に位置することになるので、プレストレスＰ０よりも小さなプレストレスＰ１であっても、桁セグメント１，２の継ぎ目に目開きが発生することを防止することが可能となる。つまり、本実施形態においては、箱型部の下端縁に発生する引張応力を打ち消すことができるプレストレスＰ０を付与する必要はなく、桁セグメント１，２の下端縁に発生する引張応力を打ち消すことができるプレストレスＰ１（＜Ｐ０）を付与すればよいので、プレストレスＰ０を付与する場合に比べて、ＰＣ鋼材の径や本数を削減することが可能となる。
【００７１】
なお、橋梁上部構造Ｋにおいては、底セグメント３，４の継ぎ目が箱型部の下面に露出することになるが、大きな曲げモーメントが作用するスパン中央からずらしているので、底セグメント３，４の継ぎ目が弱部となることはない。
【００７２】
また、本実施形態によれば、スパン中央部に位置する中央桁セグメント１の下方に、底セグメント３，４の継ぎ目が一切存在しなくなるので、箱型部に付与するプレストレスの大きさをより一層低減することが可能となる。
【００７３】
さらに、本実施形態においては、引張抵抗力を期待できる超高強度繊維補強コンクリートを底セグメント３，４の間に介在させる充填材５とし、かつ、充填材５に横接続部３２，４２を埋設したので、底セグメント３，４の接合部分において引張力を伝達することが可能となる。つまり、橋梁上部構造Ｋにおいては、底セグメント３，４同士の接合部分が弱部になることがない。
【００７４】
また、本実施形態によれば、桁セグメント１，２と底セグメント３，４との間に充填材６を介在させ、かつ、桁セグメント１，２の上接続部１３，２３および底セグメント３，４の下接続部３１，４１を充填材６に埋設したので、桁セグメント１，２の逆Ｕ字状部１ａ，２ａと底セグメント３，４との接合部分におけるずれせん断力の伝達性能が高く、したがって、桁セグメント１，２と底セグメント３，４とを組み合わせて形成した箱型部が一体となって外力に抗することになる。加えて、本実施形態においては、底セグメント３，４の上面に複数の凹部３ａ，４ａを形成し、この凹部３ａ，４ａに充填材６を入り込ませているので、充填材６が橋軸方向にずれることはなく、したがって、桁セグメント１，２と底セグメント３，４間に作用するずれせん断力を確実に伝達することが可能となる。特に本実施形態においては、引張抵抗力を期待できる超高強度繊維補強コンクリートを充填材６としているので、ずれせん断力の伝達性能が極めて高いものとなる。
【００７５】
また、本実施形態においては、上接続部１３，２３および下接続部３１，４１に透孔を形成したので、充填材６に対する引抜抵抗力も高く、したがって、橋軸直角方向に作用した水平力等によって横断面内に発生した曲げモーメントに対しても、高い抵抗力を発揮することになる。
【００７６】
また、本実施形態では、桁セグメント１，２および底セグメント３，４を、引張抵抗を期待できる超高強度の超高強度繊維補強コンクリート製としたので、鉄筋を省略することが可能となる。鉄筋を省略すると、桁セグメント１，２および底セグメント３，４の薄肉化を図ることが可能となり、ひいては、橋梁上部構造Ｋの重量を通常のコンクリートを用いた場合の４０〜６０％に抑えることが可能となる。橋梁上部構造Ｋの重量が軽量になれば、橋梁上部構造Ｋに作用する地震力も小さくなり、その結果、橋脚Ｐなどの橋梁下部構造に作用する荷重も小さくなるので、橋梁下部構造の規模を縮小することが可能となり、ひいては、橋梁工事の総工事費を削減することが可能となる。
【００７７】
さらに、桁セグメント１，２等を超高強度の超高強度繊維補強コンクリート製とすれば、緻密な組織が形成されるので、塩害などが懸念される過酷な自然条件下においても、１００年のオーダーで維持管理が不要となる。
【００７８】
跨座式モノレールの軌道桁においては、モノレール車両の走行輪が走行する走行面だけでなく、案内輪が走行する案内面や安定輪が走行する安定面に対しても、高い寸法精度と平滑度が要求されるところ、本実施形態においては、一体打設により一体成形される桁セグメント１，２の逆Ｕ字状部１ａ，２ａの外面に、走行面、案内面および安定面が形成されることになるので、型枠の寸法精度よび平滑度を高めるだけで、走行面等の寸法精度および平滑度を高めることが可能となる。
【００７９】
加えて、本実施形態においては、超高強度繊維補強コンクリートからなる床版部１２の上面が走行面となるので、その摩擦係数を０．６以上にすることができ、したがって、モノレール車両のスリップに対する安全性が高いものとなる。
【００８０】
ちなみに、橋梁上部構造Ｋを跨座式モノレールの軌道桁として使用した場合には、その支点間距離を４０〜５０（ｍ）とすることも可能となる。
【００８１】
なお、本実施形態では、一つの中央桁セグメント１と二つ支承側桁セグメント２，２とで桁本体Ｋ１を構築した場合を例示したが、支点間距離が大きい場合には、中央桁セグメント１と支承側桁セグメント２との間に、中央桁セグメント１と同様の構成を具備する桁セグメントを介設すればよい。
【００８２】
また、輸送車両やクレーンの能力によって現場に搬入可能な桁セグメントの大きさが制限されている場合などにおいては、桁セグメントの数を増やし、桁セグメント一つ当たりの長さや重量を小さくすればよい。底セグメントについても同様である。
【００８３】
なお、本実施形態では、跨座式モノレールの軌道桁として使用される橋梁上部構造Ｋを例示したが、一般的な鉄道橋や道路橋などに本発明に係る橋梁上部構造を適用しても勿論差し支えない。また、逆Ｕ字状部に加えて、その側方に張り出す張出床版等を具備する桁セグメントにおいても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（ａ）は本実施形態に係る橋梁上部構造の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】本実施形態に係る橋梁上部構造の分解斜視図である。
【図３】（ａ）は本実施形態に係る橋梁上部構造の分解断面図、（ｂ）は同じく断面図である。
【図４】（ａ）は本実施形態に係る橋梁上部構造の拡大側面図、（ｂ）は図３の（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５】桁セグメントの拡大斜視図である。
【図６】（ａ）は底セグメントの拡大上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本実施形態に係る橋梁上部構造の構築方法を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００８５】
Ｋ      橋梁上部構造
Ｋ１    桁本体
ａ      溝部
Ｋ２    底版
１，２    桁セグメント
１ａ，２ａ  逆Ｕ字状部
１１，２１  ウェブ
１３，２３  上接続部
３，４    底セグメント
３ａ，４ａ  凹部
３１，４１  下接続部
３２，４２  横接続部
５，６  充填材
【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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