(57)【要約】【課題】撓みに対する耐性を強めた集成材製橋桁を構成し、あるいはこの集成材製橋桁によってより長い支間木橋を実現する。【解決手段】集成材からなる長梁を主桁に用いる木橋において、該集成材製主桁にアングル方式定着金具や木製の定着ブロックを配設することによって外ケーブル方式によりプレストレスを導入する。また、内ケーブル方式によりプレストレスが導入された集成材製長梁を、橋脚上に順次その接合本数を増やしながら積み重ね、１段積み重ねる度ごとに上段に設置した接合梁に外ケーブルを配設してプレストレスを加えつつ上下の集成材製長梁を複数のずれ止め金具で固定して張り出し架設する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集成材からなる長梁を橋桁の主桁に用いて構成した木橋において、該集成材製主桁に外ケーブルが配設され、プレストレスが導入されてなることを特徴とする外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【請求項２】
前記外ケーブルが、集成材製主桁の両端部に巻着される鋼製の桁端補強材に被着又は溶着された鋼製の定着板と同定着板が前記桁端補強材から張り出した部分をプレストレス力に耐え得るように補強するリブとから構成されてなるアングル方式定着金具に定着されてなることを特徴とする請求項１に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【請求項３】
前記外ケーブルが、前記集成材製主桁の両端部付近の側面に固着された木製の定着ブロックに定着されてなることを特徴とする請求項１に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【請求項４】
前記集成材製主桁が、集成材製の長梁複数本が角筒形の接合補助具を介して接合された接合梁からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【請求項５】
前記集成材製主桁が、集成材製の長梁複数本が内部中央に仕切壁を有する角筒形の接合補助具を介して接合されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【請求項６】
前記集成材製主桁が、その長さ方向に貫通孔が穿設され、かつ前記貫通孔に貫挿されたＰＣ鋼材と、前記ＰＣ鋼材の両端に配設された定着具とにより、前記主桁にプレストレスが導入される内ケーブル方式を併用してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【請求項７】
内ケーブル方式によりプレストレスが導入された集成材製長梁を、橋脚上に順次その接合本数を増やしながら積み重ね、１段積み重ねる度ごとに上段に設置した前記内ケーブル方式によりプレストレスが導入された長梁を接合した接合梁に、外ケーブルを配設してプレストレスを加えつつ上下の集成材製長梁を複数のずれ止め金具等にて固定して木橋の橋桁を張り出し架設することを特徴とする外ケーブル方式を用いた木橋の橋桁の張り出し架設工法。
【請求項８】
内ケーブル方式によりプレストレスが導入された集成材製長梁を、橋脚上に順次その接合本数を増やしながら積み重ね、１段積み重ねる度ごとに上段に設置した前記内ケーブル方式によりプレストレスが導入された長梁を接合した接合梁に外ケーブルを配設してプレストレスを加えつつ上下の集成材製長梁を複数のずれ止め金具等にて固定して構成されてなることを特徴とする外ケーブル方式を用いた張り出し架設工法による木橋の橋桁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集成材からなる木橋の橋桁において、外ケーブル方式によってプレストレスを導入するための外ケーブル定着部の構造、及び外ケーブル方式によりプレストレスを導入しつつ木橋の橋桁を構築する張り出し架設工法並びに同張り出し架設工法による木橋の橋桁に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、橋梁は、道路、鉄道、水路等の輸送路において、輸送の障害となる河川、渓谷、湖沼、海峡、あるいは他の道路、鉄道、水路等の上方にこれらを横断するために建設される構造物であり、輸送路を直接支える、いわゆる橋桁の部分に使用される材料により、（１）鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、無筋コンクリート等を主要材料とするコンクリート橋、（２）鋼材を主要材料とする鋼橋、（３）石・煉瓦等を主要材料とする石工橋、（４）木材を主要材料とする木橋などに分類されている。
近年は、強度や耐久性の面から、鋼主桁と鉄筋コンクリート床版とを一体化させた合成桁や、Ｈ形鋼をコンクリートで包んで一体化させた桁など、鋼材やプレストレストコンクリートが主として使用されている。
しかし、最近は、地球環境、自然環境に対する社会的意識の高まりと相まって、木材を主要材料とする木橋が注目されている。
また、木橋が注目されてきている背景として、近年の集成材の製作・加工技術の向上、防腐技術の向上、また各種接合技術の向上などによって、主桁等の製造に必要な長さの角材が容易に供給されるようになったことがあげられる。
しかし橋梁には、その使用目的を満たすのに必要な強度と耐久性、環境への適合性、維持管理の容易性などが求められるので、必要とされる強度と耐久性を備えた木橋、特に支間の長い木橋を構築するのは非常に困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】上記従来技術に記述したように、最近は、地球環境、自然環境に対する社会的意識の高まりと相まって、地方自治体を中心に木橋が見直され、より大きい路面荷重に耐え得る木橋、又はより長い支間の木橋への要望も強まりつつある。しかし、路面荷重が大きくなり又は支間が長くなると路面荷重による主桁の撓みに対する耐性が問題になる。また、主桁に使用する集成材の長さには、製造や運送上からある程度の制限を受ける。したがって、必要な長さの集成材製主桁を得るためには複数本の集成材長梁を強固に接合する必要がある。
この問題の解決策の一つとして、木橋に使用する集成材製主桁にプレストレストコンクリート（ＰＣ）桁に倣ってプレストレスを導入して撓みに対する耐性を高めることが考えられる。また、本出願人は先に内ケーブル方式によって集成材の接合を強化する方式を考案した（特開２０００−２２６８１１「プレストレス木床版を採用した木橋」参照）。しかし、この内ケーブル方式では木橋の長支間化に伴って内ケーブルの本数が増加し、大容量のＰＣ鋼材を要するばかりでなく、施工に困難が伴うことにもなる。また、内ケーブルによりプレストレスが導入された複数の集成材同士の接合も容易でなく、さらにはメンテナンス面での困難性も伴う。
本発明が解決しようとしている課題は、上記内ケーブル方式によるプレストレス導入の問題点を、外ケーブル方式によるプレストレス導入によって解決し、撓みに対する耐性を高めた集成材製橋桁を構成し、あるいはこの集成材製橋桁を橋脚上に順次積み重ねて張り出すことによって、より長い支間木橋を実現することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結果、上記発明しようとしている課題を、下記に示す手段により解決した。
（１）集成材からなる長梁を橋桁の主桁に用いて構成した木橋において、該集成材製主桁に外ケーブルが配設され、プレストレスが導入されてなることを特徴とする外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
（２）前記外ケーブルが、集成材製主桁の両端部に巻着される鋼製の桁端補強材に被着又は溶着された鋼製の定着板と同定着板が前記桁端補強材から張り出した部分をプレストレス力に耐え得るように補強するリブとから構成されてなるアングル方式定着金具に定着されてなることを特徴とする前記（１）に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
（３）前記外ケーブルが、前記集成材製主桁の両端部付近の側面に固着された木製の定着ブロックに定着されてなることを特徴とする前記（１）に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【０００５】
（４）前記集成材製主桁が、集成材製の長梁複数本が角筒形の接合補助具を介して接合された接合梁からなることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
（５）前記集成材製主桁が、集成材製の長梁複数本が内部中央に仕切壁を有する角筒形の接合補助具を介して接合されてなることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
（６）前記集成材製主桁が、その長さ方向に貫通孔が穿設され、かつ前記貫通孔に貫挿されたＰＣ鋼材と、前記ＰＣ鋼材の両端に配設された定着具とにより、前記主桁にプレストレスが導入される内ケーブル方式を併用してなることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を採用してなる木橋。
【０００６】
（７）内ケーブル方式によりプレストレスが導入された集成材製長梁を、橋脚上に順次その接合本数を増やしながら積み重ね、１段積み重ねる度ごとに上段に設置した前記内ケーブル方式によりプレストレスが導入された長梁を接合した接合梁に、外ケーブルを配設してプレストレスを加えつつ上下の集成材製長梁を複数のずれ止め金具等にて固定して木橋の橋桁を張り出し架設することを特徴とする外ケーブル方式を用いた木橋の橋桁の張り出し架設工法。
（８）内ケーブル方式によりプレストレスが導入された集成材製長梁を、橋脚上に順次その接合本数を増やしながら積み重ね、１段積み重ねる度ごとに上段に設置した前記内ケーブル方式によりプレストレスが導入された長梁を接合した接合梁に外ケーブルを配設してプレストレスを加えつつ上下の集成材製長梁を複数のずれ止め金具等にて固定して構成されてなることを特徴とする外ケーブル方式を用いた張り出し架設工法による木橋の橋桁。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例の図によって説明する。
図１はプレストレスト集成材製橋桁の説明図、図２はアングル方式定着金具を使用した外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の定着部実施例の構造図、図３は定着ブロックを使用した外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の定着部実施例の構造図、図４は定着ブロック固着部分の拡大図、図５は張り出し架設工法による外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁実施例の構造図、図６は張り出し架設工法による外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の施工手順を示す図である。
図において、１は集成材製主桁、１ａ、１ｂは集成材製長梁、２は内ケーブル（ＰＣ鋼材）、３は外ケーブル（ＰＣ鋼材）、４、４’は桁端補強材（鋼製）、５はアングル方式定着金具、６は定着具、７ａ、７ｂは支圧板、８は床版、９は定着ブロック、１０は定着板、１１は堅結用ＰＣ鋼材、１２はナット、１３は接合補助具、１４は橋脚、１５はずれ止め金具、ＰＯは外ケーブル緊張力、Ｐｂは堅結用ＰＣ鋼材緊張力である。
【０００８】
集成材製主桁の長さ方向にプレストレスを導入する方法としては、現在コンクリート桁橋で採用されている内ケーブル方式と外ケーブル方式とが考えられる。
内ケーブル方式は、図１（ａ）、（ｂ）に実施例を示すように、集成材製主桁１の長さ方向に穿設された貫通孔にＰＣ鋼材（以後内ケーブルと記す）２が貫挿され、前記集成材製主桁１の両端部に前記内ケーブル２からのプレストレスを前記集成材製主桁１に伝達するための定着具６及び支圧板７ａが配設されてなるものであり、１本の集成材長梁では対応できない長い支間の木橋の場合には、２本の集成材を接合する接合部に後述の接合補助具１３が設けられる。また、集成材製主桁の両端に加わるプレストレス力によって前記集成材主桁端部が膨張するのを防止するため集成材製主桁の端部付近の外周に鋼製の桁端補強材４，４’が巻着されている。なお、図において８は床版を示す。
【０００９】
一方、外ケーブル方式は、図１（ａ）、（ｃ）に実施例を示すように、集成材製主桁１の両側面に沿って配設されたＰＣ鋼材（以後外ケーブルと記す）３と、前記集成材製主桁１の端部に配設された鋼製のアングル方式定着金具５（図２参照）、又は前記集成材製主桁１の端部付近の側面に固着された木製の定着ブロック９、及び前記外ケーブル３を前記アングル式定着金具５又は前記定着ブロック９に定着させる定着具６，支圧板７ａ、定着板１０等によって構成されてなるものである。
また、１本の集成材長梁では対応できない長い支間の木橋の場合に２本の集成材を接合する接合部に接合補助具１３が設けられ、集成材製主桁の両端に加わるプレストレス力によって前記集成材主桁端部が膨張するのを防止するために集成材製主桁の端部付近の外周に桁端補強材４，４’が巻着されるのは、内ケーブル方式の場合と同様である。
図１（ｄ）の実施例は、上記内ケーブル方式と外ケーブル方式とを併用した場合を示している。
【００１０】
ここで、集成材とは、ひき板又は小角材等をその繊維方向に互いに平行にして長さ、幅及び厚さの方向に接着されたものであり、任意の大断面材が得られ、単一材と同等あるいはそれ以上の強度が期待できる材料である。本発明では、主桁１に前記集成材製の長梁を用い、かつ、この主桁１にプレストレスを加えて木橋の使用目的を満たすのに必要な強度と耐久性、及び優れた自然景観性を備えた木橋構造を実現している。
【００１１】
次に外ケーブル３の定着構造について説明する。外ケーブルの定着構造体としては、図２に示すアングル方式と、図３に示す定着ブロック方式とが考えられる。なお、図２、図３とも内ケーブルと外ケーブルを併用した場合の実施例を示してある。
（アングル方式）
アングル方式は、図２に示すように、集成材製主桁１の端末付近の外周に巻着される角筒形の桁端補強材４の幅より大きな幅を有する定着用鋼板５ａと、前記定着用鋼板５ａを前記桁端補強材４の一方の開口部に接合させた場合に桁端補強材４から左右に張り出す部分５ｂに溶着された複数の補強用リブ５ｃとで構成されたアングル方式定着金具５（図５参照）を使用して外ケーブル３を定着するものである。
このアングル方式定着金具５は、前記桁端補強材４が巻着された集成材製主桁１の両端に被着させて使用することにより複数の補強用リブ５ｃが前記桁端補強材４の側面に密着し、前記定着用鋼板の５ａの張り出し部分５ｂに穿設された貫通孔に外ケーブル３が挿通され、前記外ケーブル３への緊張力導入によって定着用鋼板５ａの張り出し部分５ｂを変形させようとする力に、前記リブ５ｃと桁端補強材４の側面とで対応して、前記集成材主桁１へのプレストレス導入を可能にしている。
また、前記桁端補強材４が鋼製の場合には、前記アングル方式定着金具５と前記桁端補強材４とを溶着により一体化しておき（図２（ｄ）参照）、集成材製主桁１の両端部に被着させて使用すれば、より堅牢な定着板となり有効である。
さらに、内ケーブル方式と外ケーブル方式を併用する場合には、アングル方式定着板５の集成材製主桁１の端面に接する部分に内ケーブル用の貫通孔を穿設すればアングル方式定着板５だけでＰＣ鋼材（内ケーブル）２とＰＣ鋼材（外ケーブル）３の両者を定着できる。
なお図において２は内ケーブル、６は定着具、７ａは支圧板、８は床版を示す。
【００１２】
（定着ブロック方式）
定着ブロック方式は、図３に示すように、集成材製主桁１の端末付近の側面に木製の定着ブロックを固着し、集成材製主桁１と定着ブロック９との摩擦により外ケーブル３の緊張力を集成材製主桁１にプレストレスとして伝達するものである。
なお、前記定着ブロック９は、主桁が多数の集成材製長梁を接合させてなる接合桁の場合には、必要に応じて主桁１の任意な場所の側面に配設固着して、前記接合桁をある間隔で分割し、端末付近に固着された定着ブロック及び集成材製主桁１の任意な場所に配設された定着ブロックの相互間に個別に外ケーブル３を配設して橋桁全体にプレストレスを導入することも可能である。
この木製定着ブロック９の集成材製主桁１への固着は、前記定着ブロック９の側面及び集成材製主桁１の側面に穿設された貫通孔に、定着ブロック９と集成材製主桁１とを固着するための堅結用ＰＣ鋼材１１を挿通し、前記堅結用ＰＣ鋼材１１の両端に配設された支圧板７ｂを介してナット１２によって締め付けることで行われる。
【００１３】
木製定着ブロック９と集成材製主桁１との固着部を拡大して図４に示す。図においてＰ０は外ケーブル３の緊張力（ｋＮ）、Ｐｂは堅結用ＰＣ鋼材１１の緊張力（ｋＮ）を示す。ここで堅結用ＰＣ鋼材１１の緊張力Ｐｂは、木製定着ブロック９と集成材製主桁１との摩擦係数をμとすると、次式により求められる。
Ｐｂ＝Ｐ０／μ
いま前記摩擦係数μを０．５程度とすると、上式から堅結用ＰＣ鋼材１１の緊張力Ｐｂは、外ケーブル３の緊張力の２倍程度必要となる。このため堅結用ＰＣ鋼材１１の緊張により、木製の定着ブロック９や集成材製主桁１に変形を起こすおそれがある。これを防止するには、木材の物理的な耐圧縮強度が繊維方向に大きいことを利用して、図３に示すように、木製定着ブロックの繊維方向が集成材主桁１との接合面に垂直になるように配置する必要がある。
なお、外ケーブル３のプレストレス力導入は、本出願人考案の木製定着板を介した定着構造（特開２０００−２２６８１１「プレストレス木床版を採用した木橋」参照）を用いて行う。
【００１４】
図５（ａ）に、橋脚１４の上に、内ケーブル方式によりプレストレスが導入された集成材製長梁を、順次長さ方向に外ケーブル方式により接合する本数を増やしながら積み重ねてゆき、３対の外ケーブル３よってプレストレスが導入された張り出し架設工法による橋桁の実施例の側面図を、図５（ｂ）に同橋桁の上面図を示す。
図５（ｂ）に見られるように、本実施例では橋桁の最上段に設置された集成材製長梁複数本を接合してなる接合主桁１を、同主桁の両端に配設されたアングル方式定着金具５と同主桁の途中に配設された２対の定着ブロック９とで３つの区画に分割し、それぞれの区画に１対の外ケーブルを配設してプレストレスを加えることにより、長尺の橋桁全体に効果的にプレストレスを導入している。これにより中央径間が１００ｍという木橋の架設も可能になる。
【００１５】
図５に示した張り出し架設工法による外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の施工手順を図６により説明する。
（ａ）まず橋脚１４の上に、内ケーブル２によってプレストレスが導入された集成材製長梁１ａを設置固定する。
（ｂ）上記集成材製長梁１ａの上に、同じ形状の集成材製長梁１ｂ、１ｃを接合補助具１３（図１参照）で接合して積み重ねる。
（ｃ）上記集成材製長梁１ｂ、１ｃの結合梁の両端末にアングル方式定着金具を装着し、その間に外ケーブル３を配設して緊張する。
（ｄ）上記集成材製長梁１ｂ、１ｃの結合梁に外ケーブルの緊張力によってプレストレスを与えた状態で集成材製長梁１ａと１ｂ、１ａと１ｃをそれぞれずれ止め金具１５を使って固着する。
（ｅ）上記集成材製長梁１ｂ、１ｃの結合梁の上に、上記集成材製長梁１ａと同じ形状の集成材製長梁１ｄ、１ｅ、１ｆを接合補助具１３（図１参照）で接合して重ね、前記集成材製長梁１ｄ、１ｅ、１ｆの結合梁の両端末に、上記（ｃ）で記述したのと同様にアングル方式定着金具を装着し、その間に外ケーブルを配設してプレストレスを導入しつつ、上記（ｄ）で記述したのと同様にずれ止め金具により１ｂ、１ｃの結合梁と１ｄ、１ｅ、１ｆの結合梁を固定する。
（ｆ）以後この操作を必要回数繰り返して集成材製長梁による張り出しを完了させる。
（ｇ）前記集成材製長梁による張り出し部間を、橋長と等しい長さ分集成材製主桁１を並べることにより閉合し、該主桁１の側面に定着ブロックを固着するなどして外ケーブルを配設緊張するとともに、前記集成材主桁１とその直下に位置する集成材製の結合梁とをずれ止め金具１５によって固定して外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁を用いた張り出し架設工法による橋桁を完成させる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば次のような効果が実現できる。
▲１▼　従来２５ｍ程度であった木橋の径間を１００ｍ程度にまで拡げられるので、広い川幅の河川でも橋脚の少ない木橋が架設でき、洪水による木橋の流失の機会を減らすことができる。
▲２▼　プレストレスを導入するＰＣ鋼材が橋桁の側面に沿って配設されるため、、維持管理及び補修が容易になる。
▲３▼　架設工法の拡大（張り出し架設工法）が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレストレスト集成材橋桁の説明図。
【図２】アングル方式定着金具を使用した外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の定着部実施例の構造図。
【図３】定着ブロックを使用した外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の定着部実施例の構造図。
【図４】定着ブロック固着部分の拡大図。
【図５】張り出し架設工法による外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁実施例の構造図。
【図６】張り出し架設工法による外ケーブル方式プレストレスト集成材製橋桁の施工手順の説明図。
【符号の説明】
１：集成材製橋桁　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１ａ〜１ｆ：集成材製長梁
２：内ケーブルＰＣ鋼材　　　　　　　　　　　　　　３：外ケーブルＰＣ鋼材
４：桁端補強材　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５：アングル方式定着金具
５ａ：定着用鋼板　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５ｂ：定着板の張り出し部
５ｃ：定着板のリブ　　　　　　　　　　　　　　　　　　６：定着具
７ａ、７ｂ：支圧板　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８：床版
９：定着ブロック　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０：定着板
１１：堅結用ＰＣ鋼材　　　　　　　　　　　　　　　　１２：ナット
１３：接合補助具　　　　　　　　　　　　　　　１４：橋脚
１５：ずれ止め金具
Ｐｏ：外ケーブル緊張力　　　　　　　　　　　　　　　Ｐｂ：堅結用ＰＣ鋼材緊張力
【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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