(57)【要約】【課題】橋梁の伸縮時に、連結部の路面の隆起を抑制した橋梁伸縮連結装置を提供する。【解決手段】橋梁の接続箇所の遊間部に設置される伸縮連結装置であって、遊間部を介して橋軸方向に隣り合う各橋梁躯体１，２の両側から遊間部３側に向けて張出した１対の支持金属板４，５上に、中央部分を下方に湾曲させた高強度繊維シート６が支持され、前記シート６の上部に伸縮性と耐久性を備えた弾性樹脂７が被覆されており、前記シート６と支持金属板４，５の端部が橋梁躯体１，２の切り込み段差部８にアンカー材１６で固定され、前記支持金属板４，５として薄板を用い、且つ曲げ成形した先端部が橋梁躯体１，２の遊間部側の側面１２と離間状態で前記シート６の湾曲部付け根部１３を支持している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋梁の接続箇所の遊間部に設置される伸縮連結装置であって、遊間部を介して橋軸方向に隣り合う各橋梁躯体から遊間部側に向けて張出した１対の支持金属板上に、中央部分を下方に湾曲させた高強度繊維シートが支持され、前記シートの上部に伸縮性と耐久性を備えた弾性樹脂が被覆されており、前記シートと支持金属板の端部が橋梁躯体の切り込み段差部にアンカー材で固定され、前記支持金属板として薄板を用い、且つ曲げ成形した先端部が橋梁躯体の遊間部側の側面と離間状態で前記シートの湾曲部付け根部を支持していることを特徴とする橋梁の伸縮連結装置。
【請求項２】
前記支持金属板の先端部を円弧状に曲げ成形したことを特徴とする請求項１記載の橋梁の伸縮連結装置。
【請求項３】
高強度繊維シート上に被覆した前記弾性樹脂の橋軸方向の両端部を下方に向かって互いに離反するようなテーパ状の傾斜面としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の橋梁の伸縮連結装置。
【請求項４】
前記弾性樹脂の表面高さが隣接する路面と同一高さとされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の橋梁の伸縮連結装置。
【請求項５】
前記弾性樹脂の表面に滑動シートを設置し、その上に充填・転圧してアスファルトを設け、そのアスファルトの高さを隣接する路面高と同一高さとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の橋梁の伸縮連結装置。
【請求項６】
中央部を下方に湾曲させた高強度繊維シートと、前記シートの湾曲部付け根から外側を支持する１対の支持金属板と、前記シートの上部に被覆した弾性樹脂と、前記シートと支持金属板の端部を固定したアンカー材を一体的に工場製作した伸縮ブロックとし、該伸縮ブロックを遊間部の両側橋梁躯体に切り込み段差部を設けた橋梁の接続箇所に嵌め込み、前記アンカー材と橋梁躯体側アンカー材を結合し、隙間に充填材を充填して接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の橋梁の伸縮連結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁接続部にて、遊間部の両側に位置する主桁・床版からなる橋梁躯体の伸縮を吸収するための橋梁伸縮連結装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、橋梁の伸縮を吸収緩和するための橋梁伸縮連結装置として、幅員方向に凹凸状にした鋼製やゴム製の伸縮連結装置や、くし形伸縮連結装置が使用されている。
【０００３】
しかしながら、上記のような鋼製の橋梁伸縮連結装置は、車両の継続的な通行により、連結装置近傍の舗装材が破損したり、伸縮連結装置が損耗し、また、前後の橋梁躯体の高さに段差が生じたりすると、通行車両がこの装置の上を通行するたびに走行車両に衝撃を起こしたり大きな騒音を発生させる。
【０００４】
このため、不具合を生じた伸縮連結装置は、その都度、更新する必要があるが、鋼製の既設伸縮連結装置を取り替えるには撤去作業が困難であった。
又、ゴム製の既設伸縮連結装置は、ゴムの摩耗、剥離、損傷などが生じ易く、耐久性に欠けるという欠点があった。
【０００５】
近年、これら従来タイプの伸縮連結装置に替わってシート埋設型伸縮連結装置が開発され、高架橋に採用されてきている。この橋梁伸縮連結装置２５は、図７に示すように、橋梁の接続部において遊間部３の両側に位置する橋梁躯体１，２の表面にそれぞれ取付けられる支持金属板２０，２１と、この上面に伸縮可能な湾曲部２２を有する強化繊維複合材、高強度繊維シート（以下、両者を合せてシート２３という）を両側躯体１，２にアンカーし、前記シート２３の上にゴムアスファルトやＭＭＡ樹脂等の弾性樹脂２４を隣接する路面高さまで打設したものである（例えば、特許文献１または２参照）。
【０００６】
この橋梁伸縮連結装置は、弾性樹脂２４を支持する高強度、高弾性率の前記シート２３が有する優れた防振特性を利用することにより、発生する騒音、衝撃を低減することができ、しかも耐摩耗性に優れている。また、補修・更新も容易という特長を有している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２９８９０８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５２４０７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の橋梁伸縮連結装置２５は、橋梁躯体１，２間の伸縮量が少ない場合はあまり問題ないが、伸縮量が大きくなると橋梁接続部の路面２８が隆起する課題があった。
【０００９】
特に夏季において橋梁躯体１，２が膨張して橋梁接続部の遊間部間隔Ｌが狭まった場合に路面２８の隆起が顕著となり、走行車両に衝撃や騒音が生じて快適な走行の障害となる。
【００１０】
本発明者等は上記課題について、実験研究・解析を行った結果、この原因を突き止め解決手段を見出した。
【００１１】
すなわち、隆起の原因は、夏季においては橋梁躯体１，２が膨張するため遊間部間隔Ｌが狭まり、シート２３の湾曲部２２が曲げ変形し伸縮連結部２９の弾性樹脂２４が圧縮される際に、図８に示すように、弾性樹脂２４の下側の湾曲シート２３が橋梁躯体１，２の円弧状に削り取った角部３０に貼り付けた支持金属板２０，２１で変形を拘束して支持されているため、圧縮された弾性樹脂２４は、矢印Ｐで示すように、開放側（路面側）に向かって変形し大きな隆起３１が生じることになる。
【００１２】
また、橋梁躯体１，２が収縮した場合（冬季）は、橋梁躯体１，２が収縮して遊間部Ｌが広がり、シート２３の湾曲状態が平たくなるため、弾性樹脂２４を上方に持ち上げて、隆起３１を生じる。ただし、この場合は弾性樹脂２４が伸縮方向に伸ばされて相殺するため、橋梁躯体１，２が膨張する場合より隆起量は小さい。
【００１３】
本発明は、シート埋設型伸縮連結装置において、橋梁間に大きな伸縮があっても橋梁接続部の路面隆起を抑制することができる橋梁伸縮連結装置を提供することを目的としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の伸縮連結装置は、上記目的を達成するため以下の構成を要旨とする。橋梁の接続箇所の遊間部に設置される伸縮連結装置であって、遊間部を介して橋軸方向に隣り合う各橋梁躯体から遊間部側に向けて張出した１対の支持金属板上に、中央部分を下方に湾曲させた高強度繊維シートが支持され、前記シートの上部に伸縮性と耐久性を備えた弾性樹脂が被覆されており、前記シートと支持金属板の端部が橋梁躯体の切り込み段差部にアンカー材で固定され、前記支持金属板として薄板を用い、且つ曲げ成形した先端部が橋梁躯体の遊間部側の側面と離間状態で前記シートの湾曲部付け根部を支持していることを特徴とする橋梁の伸縮連結装置である。
【００１５】
前記支持金属板は、遊間部側端部となる先端部を円弧状に曲げ成形した方がよい。
また、前記シート上に被覆した弾性樹脂の橋軸方向の両端部を、下方に向かって互いに離反するようなテーパ状の傾斜面（下広テーパ状）とし、隣接する路面材に接合した方がよい。
【００１６】
前記伸縮連結装置は、弾性樹脂の表面高さを隣接する路面と同一高さにした１層構造とするか、または、弾性樹脂の表面に滑動シートを設置し、その上に充填・転圧してアスファルトを設け、そのアスファルトの高さを隣接する路面高と同一高さとした２層構造のいずれにしてもよい。
【００１７】
更に、中央部を下方に湾曲させた高強度繊維シートと、前記シートの湾曲部付け根から外側を支持する１対の支持金属板と、前記シートの上部に被覆した弾性樹脂と、前記シートと支持金属板の端部を固定したアンカー材を一体的に工場製作した伸縮ブロックとし、該伸縮ブロックを遊間部の両側橋梁躯体に切り込み段差部を設けた橋梁の接続箇所に嵌め込み、前記アンカー材と橋梁躯体側アンカー材を結合し、隙間に充填材を充填して接合した橋梁の伸縮連結装置としてもよい。
【００１８】
【作用】
すなわち、以下の手段によって前述の隆起の原因を解消した。
【００１９】
従来技術において橋梁接続の路面隆起３１は、前述のとおり遊間部Ｌにおける湾曲状のシート２３の変形を拘束していることが原因と考えられるため、本発明では高強度繊維シートの変形を拘束しないようにするために、前記シートの湾曲部付け根部を支持する支持金属板として変形しやすいように曲げ剛性の弱い薄板を用い、且つ遊間部が狭まっても曲げ成形した先端部が遊間部の躯体の側面に接触しないように離間状態を保持した。
【００２０】
この結果、図６に示すように、橋梁躯体１，２が膨張して、遊間部３の幅ＬがＬ０からＬ１に狭まっても、支持金属板４，５で支持された高強度繊維シート６の湾曲部２２の変形抵抗が低いため、圧縮された弾性樹脂７は、遊間部３側にも自由に変形して路面側の隆起３１を抑制できた。なお、支持金属板４，５の遊間部３側の端部は円弧状に形成し高強度繊維シート６を傷つけないようにした方が望ましい。
【００２１】
また、シート６上に被覆した弾性樹脂７の橋軸方向の両端部を下方に向かって互いに離反するようなテーパ状の傾斜面（下広テーパ状）１９としたことにより、図６に示すように、橋梁躯体１，２が膨張して伸縮連結部２９の弾性樹脂７が圧縮される際に、弾性樹脂７には斜め下向きに圧縮力ｐが作用するため、路面側の隆起３１を抑制できた。このテーパ形状の傾斜面１９は底辺との角度θを小さくする程、作用力の方向をより下方側に向けることができ隆起の抑制効果が高くなる。
【００２２】
上記伸縮連結装置は、弾性樹脂の表面を隣接する路面と同じ高さとして路面に露出するタイプおよび弾性樹脂の上部にアスファルトを打設する埋め込みタイプのいずれにも適用できる。
【００２３】
また、上記伸縮連結装置は工場製作したブロック状伸縮装置を橋梁の接続箇所に設けた切込み段差部に嵌め込み、回りの隙間に樹脂モルタル等の充填材を充填して設置してもよい。
【００２４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施形態１に係る伸縮連結装置１８であって、工場でプレハブ製作した伸縮ブロック１７を用いて伸縮連結装置を設置した形態の断面図である。
【００２６】
本発明に係る伸縮連結装置１８は、橋梁の接続部において各部材を組立設置することができるが、予め工場製作した伸縮ブロック１７を用いると現地作業の工期を短縮でき、しかも品質管理面でも有利となる。
【００２７】
伸縮ブロック１７は、橋梁の接合部の路盤に切り込みを設けて設置されるため、切り込み段差部８に嵌め込み可能なサイズにする。また、既設の伸縮連結装置を切断撤去して更新する場合は、図２に示すように片側車線を通行規制して設置作業を行なうため、伸縮ブロック１７は道路の幅員方向に複数に分割した形状とする。この分割サイズはトラック輸送、作業性も考慮して決める。
【００２８】
前記路盤に切り込み段差部８を設けるために既設の伸縮装置を切断撤去する場合、本出願人等が特願２００１−０８３号で出願している「既設伸縮継手部の部分切断装置および部分切断方法」を利用すると、低騒音でしかも必要部分のみ凹状に正確に切断撤去できる。
【００２９】
伸縮ブロック１７は、中央部を下方に湾曲させた高強度繊維シート６と、前記シート６の湾曲部付け根１３から外側を支持する１対の支持金属板４，５と、前記シート６の上部に被覆した弾性樹脂７と、前記シート６と支持金属板４，５の端部を固定したアンカー材１６で構成され、これらの部材を工場にて一体的に組立製作される。
【００３０】
前記高強度繊維シート６は、ＰＢＯ繊維の他、ガラス繊維、アラミド，ナイロン，ポリエステルなどの有機繊維、ボロン，チタン，スチールなどの金属繊維等を一種、又は複数種混入したハイブリッドタイプの材料を用い、中央部を下方に湾曲させた形状とする。
【００３１】
前記シート６の中央部の湾曲形状はＵ字状にするのが好ましく、基端部（付け根部）の幅Ｗを設置する遊間部３が最小幅に狭まった状態の幅より狭くなるようにする。
【００３２】
前記シート６の湾曲部付け根１３から外側を支持する１対の支持金属板４，５は、変形しやすいように曲げ剛性を弱いものとし、先端部１１がシート６を傷付けないように滑らかに形成する必要がある。また、路面からの侵入水に対して防食性を有する材料を用いる。
【００３３】
これらの条件を満たすため、この実施形態では支持金属板４，５として端部を約１０〜２０ｍｍ半径の円弧状に曲げ加工した板厚約１ｍｍのステンレス製の薄板を用いた。
【００３４】
また、前記支持金属板４，５は、遊間部３が狭まっても曲げ成形した先端部１１が遊間部Ｌの幅Ｗが最小幅に狭まっても、躯体１，２の側面１２に接触しないようにして離間状態を保持する。因みに支間長２０ｍの橋梁では、伸縮連結装置が圧縮される時の設計伸縮量が１５ｍｍになるため、平常時（春・秋）と夏季（遊間部最小幅に収縮時）ではこれ以上の間隔になるようにする。
【００３５】
前記シート６の上に充填・被覆する弾性樹脂７は、ウレタン樹脂、ゴムアスファルト、ＭＭＡ樹脂等のような伸縮性と耐久性を備えた樹脂を完成後の高さが隣接する路面と同じ高さになるような所定の厚さ打設されている。また、この弾性樹脂７は収縮時に圧縮力が斜め下向きになるように、橋軸方向の両端部を下方に向かって互いに離反するように傾斜するテーパー状（下広テーパ状）の傾斜面１９とし、隣接する路盤と同等なコンクリートやモルタル材に接合されている。前記各傾斜面（下広テーパ面）１９の角度θは仰角をできるだけ小さくした方が収縮時の圧縮力をより下向きにでき上面への隆起抑制効果を高くすることができるが、各傾斜面（テーパ部）１９の上方が薄くなるため実用的には４５度〜６０度程度にするのが望ましい。
【００３６】
なお、前記弾性樹脂７中にＰＢＯ繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などで製作されたメッシュ状シートを埋め込んで亀裂の発生を防止してもよい。
【００３７】
伸縮ブロック１７の支持金属板４，５と高強度繊維シート６の端部は、遊間部の橋梁躯体に固定するためのＬ字形のアンカー材１６が設けられている。このアンカー材１６は躯体１，２の露出鉄筋等に溶接結合して固定される。また、伸縮連結装置１８を橋梁躯体１，２にアンカーする手段は，前記アンカー材１６を躯体１，２から露出した鉄筋３３に溶接固定する以外に、躯体に明けたボルト孔にホールインアンカーを用いて高強度繊維シート６と支持金属板４，５をボルトで固定することもできる。伸縮ブロック１７を使用してボルト固定する場合はアンカー部分を箱抜きして取り付ける。
【００３８】
また、伸縮ブロック１７の端部に固定された突片３４とボルト３５は、切り込み段差部８を設けた路盤に伸縮ブロック１７を設置する場合に高さを調整するための調整冶具３６である。
【００３９】
以上、説明した伸縮ブロック１７は、橋梁接続部の躯体１，２に設けた切込み段差部８に嵌め込まれ、橋梁躯体１，２から露出させた鉄筋等にアンカー材１６を溶接固定し、隙間に樹脂モルタル等の充填材３２を充填して伸縮連結装置１８を完成する。
【００４０】
図３は本発明の実施形態２を示すものであって、前記実施形態１と同様な伸縮ブロック１７を用いて設置した伸縮連結装置１８の弾性樹脂７の上に粘着材やゴムシート等の滑動シート３７を設置し、その上に隣接路面と同一高さに連続するようにアスファルト３８を充填・転圧した埋め込みタイプの伸縮連結装置１８である。
【００４１】
前記滑動シート３７、伸縮連結装置１８の伸縮時に生じるせん断力を逃がし、また表層アスファルト３８と弾性樹脂７間の熱膨張特性の差異によって生じる熱ひずみを逃がすスリップレイヤーの役割を担う。また、前記滑動材３７は止水性を有するため雨水の浸入を阻止して伸縮連結装置１８の耐久性を向上する。
【００４２】
なお、表層アスファルト３８は伸縮連結装置１８の弾性樹脂７に比べて変形性能が劣るため、図示を省略するが、アスファルト表面３８に幅３ミリ程度のスリットを複数本入れておくと伸縮装置の伸縮変形に追従しやすくなる。
【００４３】
この実施形態２では、上部の表層アスファルト３８の上方拘束力によって伸縮時の隆起をさらに抑制することができる。
【００４４】
【実験例】
本発明の橋梁伸縮連結装置の効果を確認するために本発明に係る試験体と比較のため従来技術の試験体を製作し確認試験した．
【００４５】
＜試験体＞
本発明に係る試験体は図４に示すように、遊間部幅１３０ｍｍ、両側に橋梁躯体１，２に相当する厚鋼板３９を配置し、この厚鋼板３９の上面に板厚１ｍｍのステンレス板を使用した支持金属板４，５とＵ字状に湾曲する高強度繊維シート（ＰＢＯ繊維）６をアンカー間隔２５０ｍｍで固定した。前記シート６上に被覆した弾性樹脂７には厚さ５０ｍｍのＭＭＡ樹脂を使用し、前記弾性樹脂７における橋軸方向両端部の傾斜面１９の仰角θを６０度にした断面で下広がりテーパ形状とし、テーパ状傾斜面１９の外側にはモルタル４０を打設した。
【００４６】
前記シート６の中央部湾曲の基部幅は６５ｍｍとし、支持金属板４，５の先端は半径１４ｍｍの円弧状に形成し、厚鋼板３９端とは２０ｍｍ離間させた。
【００４７】
上記試験体の両側モルタル部４０の一方は反力体４１に固定したボルト４２で固定し、他方に軸方向載荷試験機４３にボルト４２で連結して試験体に圧縮力を作用できるようにした。
【００４８】
従来技術に係る試験体は図５に示すように、６ｍｍ厚さの支持金属板２０，２１を用い、かつ弾性樹脂７の橋軸方向両端面を垂直とした以外は本発明と同様の構成とした。
【００４９】
＜試験結果＞
上記各試験体に、支間長２０ｍの橋梁の伸縮連結装置が圧縮される時の設計伸縮量に相当するΔ＝１５ｍｍの遊間部収縮量を生じるように圧縮力を載荷し、弾性樹脂７の表面の隆起量を計測した。
【００５０】
その結果、本発明の試験体では隆起量が３ｍｍであったが、従来技術の試験体では本発明の４倍にあたる約１２ｍｍ隆起した。なお、引張り力を載荷した結果は両者とも２ｍｍ程度の低い隆起が認められた。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の橋梁伸縮連結装置は、弾性樹脂とこれを支持する高強度繊維シートが有する優れた防振特性を利用することにより、橋梁伸縮接続部を走行する車両から発生する騒音、衝撃を低減することができ、しかも耐摩耗性に優れている。
【００５２】
また、橋梁の接続箇所の遊間部に設置される伸縮連結装置であって、接続部躯体の両側から遊間部側に向けて張出した１対の支持金属板上に、中央部分を下方に湾曲させた高強度繊維シートが支持され、前記シートの上部に伸縮性と耐久性を備えた弾性樹脂が被覆されており、前記シートと支持金属板の端部が橋梁躯体の切り込み段差部にアンカー材で固定され、前記支持金属板として薄板を用い、且つ曲げ成形した先端部が遊間部躯体の側面と離間状態で前記シートの湾曲部付け根部を支持していることにより、遊間部が収縮する際に圧縮される弾性樹脂を遊間部側に変形させるため、路面の隆起を抑制でき橋梁伸縮接続部を走行する車両から発生する騒音、衝撃を低減するため快適な走行ができる。
【００５３】
なお、前記弾性樹脂の橋軸方向の両端部を下方に向かって互いに離反するように傾斜するテーパー状の傾斜面（下広テーパ状）にすると、遊間部が収縮する際に弾性樹脂に生じる圧縮力を下向きするため更に路面の隆起を抑制できる。
【００５４】
また、中央部を下方に湾曲させた高強度繊維シートと、前記シートの湾曲部付け根から外側を支持する１対の支持金属板と、前記シートの上部に被覆した弾性樹脂と、前記シートと支持金属板の端部を固定したアンカー材を一体的に工場製作した伸縮ブロックを用い、該伸縮ブロックを遊間部の両側橋梁躯体に切り込み段差部を設けた橋梁の接続箇所に嵌め込み、前記アンカー材と橋梁躯体側アンカー材を結合し、隙間に充填材を充填して接合するようにすると、現地作業を短工期にできるため、既設道路における伸縮連結装置の更新時には交通規制の期間を短くできる。また、前記伸縮ブロックは工場製作のため品質管理が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の橋梁の伸縮連結装置の実施形態１を示す断面図。
【図２】本発明の伸縮連結装置の分割施工配置する平面図。
【図３】本発明の伸縮連結装置の実施形態１を示す断面図。
【図４】本発明の伸縮連結装置の効果を説明するための試験体と試験装置。
【図５】同上、従来の伸縮連結装置の試験体。
【図６】本発明の伸縮連結装置の隆起抑制作用を説明する断面図。
【図７】従来の橋梁の伸縮連結装置の断面図。
【図８】従来の伸縮連結装置の隆起発生を説明する断面図。
【符号の説明】
１  橋梁躯体
２  橋梁躯体
３  遊間部
４  支持金属板
５  支持金属板
６  高強度繊維シート
７  弾性樹脂
８  切り込み段差部
１１  先端部
１２  側面
１３  湾曲部付け根部
１６  アンカー材
１７  伸縮ブロック
１８  伸縮連結装置
１９  傾斜面
２０  支持金属板
２１  支持金属板
２２  湾曲部
２３  シート
２４  弾性樹脂
２５  橋梁伸縮連結装置
２８  路面
２９  伸縮連結部
３０  角部
３１  隆起
３２  充填材
３３  鉄筋
３４  突片
３５  ボルト
３６  調整冶具
３７  滑動シート（滑動材）
３８  アスファルト
３９  厚鋼板
４０  モルタル
４１  反力体
４２  ボルト
４３  軸方向載荷試験機
【図１】
2004316170.tif 000003
【図２】
2004316170.tif 000004
【図３】
2004316170.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004316170.tif 000007
【図６】
2004316170.tif 000008
【図７】
2004316170.tif 000009
【図８】
2004316170.tif 000010