(57)【要約】【課題】プレストレストコンクリート構造の橋梁は、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、桁高の低い橋梁を施工する必要性がある。【解決手段】プレストレストコンクリート構造の橋梁１において、超高強度モルタルとＰＣ鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が、３５超の低桁高の中央桁１０及び端部桁２０からなる橋梁１を提供する。この橋梁１はプレキャストセグメント部材とすれば好適である。また、壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式、アーチ式、又は別構造アーチ式のたわみ減少部材４０を併用するとよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレストレストコンクリート構造の橋梁において、超高強度モルタルとＰＣ鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が３５超であることを特徴とする低桁高の橋梁。
【請求項２】
プレキャストセグメント部材からなることを特徴とする請求項１記載の低桁高の橋梁。
【請求項３】
壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式、アーチ式、又は別構造アーチ式のたわみ減少部材を併用することを特徴とする請求項１又は２記載の低桁高の橋梁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低桁高の橋梁に関し、さらに詳しくは、プレストレストコンクリート構造の橋梁において、桁高を低くすることができる橋梁に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレストレストコンクリート構造の橋梁は、例えば、都市部における橋梁や、河川改修後に新たに架設する橋等は、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、桁高の低い橋梁を施工することが求められることが多い。このような種々の条件に対応するために、桁高の低い橋梁が種々開発されている。
【０００３】
桁高の低い橋梁では、主桁の圧縮域の圧縮応力が大きくなり、圧縮破壊に対する危険性が高くなる。そのため、従来から橋梁を低桁高にする技術がある。
【０００４】
例えば、ＰＣ橋の上縁にポストコンプレッションを与え、桁高スパン比を小さくする技術として、いわゆるバイプレ方式の桁が知られている。バイプレとは、バイプレストレッシング・システム（Ｂｉ−Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の略語で、「２つの」を意味する接頭語「Ｂｉ−」とプレストレッシング・システムとの合成語である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
この技術は、従来のポストテンション方式又はプレテンション方式と、コンクリート中のＰＣ鋼材を圧縮定着して、コンクリートに引張りプレストレスを与えるポストコンプレッション方式を組み合わせたプレストレッシング方式である。バイプレ方式の桁では、桁上下縁部の引張応力が小さくなるので、桁高を低くすることができる。
【０００６】
また、別の技術で、鋼桁の曲げ剛性を利用し、プレストレスを与えた合成桁で、桁高スパン比を小さくする技術として、プレビーム桁がある（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００７】
プレビーム桁は、鋼桁とコンクリートとの合理的な合成桁である。鋼桁は製作反りを付された組立溶接Ｉ桁で、下フランジにはブロックジベルが設けられ、上フランジにはスタッドジベルが設けられ、スラブコンクリートと合成されている。鋼桁の曲げ剛性を利用して下フランジコンクリートにプレストレスを導入する。プレビーム桁は、低い桁高を選択することが可能である。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２７９９８３５号特許公報（第２−４頁）
【非特許文献１】
「バイプレ工法」（バイプレストレッシング工法協会）カタログ（第１−５頁）：平成９年８月発行
【非特許文献２】
「ＰＲＥＢＥＡＭ」（プレビーム振興会発行）カタログ（第４−５頁）：Ｎｏ．１３，２０００
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような技術は、圧縮鋼材や、プレフレクション（予曲げ）を与える装置が必要となるため、コスト高となり、製作や架設作業も煩雑となるという欠点があった。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑み開発されてもので、格別の装置や、繁雑な作業を要することなく、低桁高の橋梁を実現すると共に、経済的で高耐久性を有する橋梁を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする低桁高の橋梁である。すなわち、本発明は、プレストレストコンクリート構造の橋梁において、超高強度モルタルとＰＣ鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が３５超であることを特徴とする低桁高の橋梁である。この橋梁はスパン５０ｍ程度以下の橋梁に適用される。
【００１２】
超高強度モルタルは、シリカヒューム等の超微粉を含有するセメントを用いたモルタルである。スチールファイバー等の補強繊維を混入し、じん性を向上させることも可能である。このモルタルは圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２〜１８０Ｎ／ｍｍ２程度であり、従来のコンクリートに比して著しく高い。
【００１３】
また、従来の桁高に対するスパンの比は、低桁高の橋梁でも３５程度が限度であったが、本発明では、超高強度モルタルとＰＣ鋼材を用いることによって、桁の圧縮側の圧縮応力の許容値を非常に高いレベルに上げることができ、桁高に対するスパンの比が３５を越え、例えば４０以上、４５以上、さらには５０以上にも及ぶ低桁高の部材を実現することができた。
【００１４】
また、この橋梁は、プレキャストセグメント部材から構成すると、高品質の製品を得ることができ、現物作業も容易となり、好適である。
【００１５】
また、本発明の橋梁は低桁高であるため、活荷重による撓みが大きくなる場合がある。その解決策として地覆、高欄、歩車道境界を兼用できる壁式、フィンバック方式、逆キングポスト方式、アーチ式、又は別構造アーチ式等のたわみ減少部材を併用し、活荷重による撓みを低減するようにすると好ましい。
【００１６】
ここでたわみ減少部材とは、橋梁に付帯させた部材であって、橋梁上の活荷重によってスパン中央部が撓むたわみを軽減する部材である。代表的な５種類のものは上に例示した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明では、圧縮部材の材料として超高強度材料のモルタルを使用し、引張弦材としてＰＣ鋼材を使用することによって、従来の低桁高の橋梁よりもさらに桁高を低くすることが可能な超低桁高の橋梁を実現した。この超低桁高の橋梁は桁高を従来の形式より低くすることができる。
【００１８】
また、本発明では超高強度の材料を使用しているため、部材断面積が小さくなり、軽量化することができる。すなわち、圧縮力に抵抗するため、圧縮力が非常に高い値をもつセメント系超高強度材料を使用し、引張力には大容量のＰＣ鋼材を使用している。この橋梁は従来の通常の橋梁とほぼ同じ考え方で設計することができ、また施工も格別な装置や手段をようすることなくできる。また、プレキャストセグメント工法で施工することとすれば、現場工期を短くすることができる。
【００１９】
なお、セメント系超高強度材料は非常に透水係数が低いので、中性化速度や塩分浸透度が大きく低下し、耐久性が向上するというメリットもある。さらに、主桁本数と桁高を増減させることにより、適切な桁高に対するスパンの比を選定することができる。
【００２０】
本発明に係る桁ではスチールファイバー等の補強繊維を使用することによって鉄筋の配筋を不要にし、又は少なくすることが可能となる。
【００２１】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図２は本発明の１実施例の低桁高の橋梁１を示す側面図で、両端の桁２と中央の桁３とを接合部４で接合して形成された橋梁である。この桁はプレキャストコンクリート製で、例えば、桁高１ｍ、端部の桁２は長さが約１１ｍ、中央の桁３は長さが約２４ｍで、橋梁１のスパンは４５ｍである。
【００２３】
図１はその断面図で、右半分は主桁中央部の断面、左半分は主桁端部の断面図である。この橋梁１の総幅員は１２ｍとなっており、１１本の桁が並列に並べられ、舗装３０によって道路面が被覆されている。隣接桁間にはコンクリートが打設され横締めＰＣ鋼材１２によって締めつけられている。また橋の幅員方向両側に高欄４０が設けられており、片側に歩道４１が形成されている。
【００２４】
中央部の主桁１０の断面図を図３に、端部の主桁２０の断面図を図４に示した。中央部の主桁１０は、幅狭の下フランジを持つＩ形断面のコンクリート桁であって、下フランジにＰＣ鋼材挿通シース１１を内蔵している。コンクリートは、圧縮力が非常に高い値をもつセメント系超高強度材料からなっている。特にスチールファイバーを包含するコンクリートとすると好ましい。また、引張力には大容量のＰＣ鋼材を使用している。
【００２５】
図４に示す端部の主桁２０の断面図は、ほぼ四角形の断面で、ＰＣ鋼材を挿通するシース２１は、断面を４等分した四角形のほぼ中央部にそれぞれ位置している。超高強度モルタルを使用したコンクリートはもちろん中央部の主桁１０と同様である。
【００２６】
本発明の橋梁は桁高が非常に低いので、活荷重による撓みが大きくなる場合がある。その解決策として地覆、高欄、歩車道境界を兼用できる（たわみ減少部材４０）の高さを高くし、橋全体の剛性を付与させるようにすると好ましい。例えば、高欄を背丈の高い壁とした壁式の橋梁１の例を図５に示した。また、図６に、桁の長手方向中央部における高さの高いたわみ減少部材５０を用いたフィンバック方式の橋梁１の例を示した。図７は、逆キングポスト方式のたわみ減少部材を示すもので、桁の長手方向中央部にキングポスト６１を設け、このキングポスト６１の頂部を結合部材６０を用いて桁の長手方向両端に結合した形式である。結合部材６０が斜材として橋全体の剛性を高める。この結合部材６０をアーチ形式の部材７０としたアーチ式橋梁１を図８に示した。この場合、アーチを支える複数のポスト７１を適宜設ける。図９は、ポスト８１を繋ぐアーチ８０の両端を両岸の地山８２に固定した別構造アーチ式のたわみ減少部材を示している。図５〜図９に示すような種々の形式のたわみ減少部材を併用し、活荷重による撓みを低減するようにすると好ましい。
【００２７】
次に活荷重によるたわみについて説明する。
【００２８】
活荷重によるたわみは、次の（１）式により求まる。また、支間長（スパン）に対し１／５００以下になるよう制限しなければならない。
【００２９】
δ＝（Ｍ・ｌ２）／（９．８Ｅ・Ｉ）      ……（１）
ここに、
Ｍ：活荷重による曲げモーメント（衝撃を含まず）  Ｎ・ｍｍ
ｌ：支間長（スパン）    ｍｍ
Ｅ：設計荷重作用時のコンクリートのヤング係数    Ｎ／ｍｍ２
Ｉ：主桁の断面２次モーメント（桁間床版換算断面）  ｍｍ４
である。低桁高橋のたわみは桁高が低いため、剛性が小さくなり、たわみ制限値を上回る場合がある。そこで解決策の１つとして、地覆兼用の壁式およびアーチ式補剛部材（たわみ防止部材）を設置し剛性を付与することにより、たわみ特性を改善した例について説明する。
【００３０】
支間：４５ｍ、桁高：１ｍ、主桁本数１１本の橋梁について、活荷重のたわみを計算する。
【００３１】
2004270382.tif 000003
である。
【００３２】
群集荷重ｗ：３．５ｋＮ／ｍ２×３．０ｍ＝１０．５ｋＮ／ｍ  ……（４）
活荷重によるモーメントＭは次の通りである。
【００３３】
2004270382.tif 000004
上式より求めた活荷重によるたわみと剛性壁の高さの関係を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004270382.tif 000005
【００３５】
表１から明らかなように、剛性壁を設置することにより、橋梁の剛性が向上し、たわみが改善された。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、バイプレ方式やプレビーム桁などのような、逆応力を付与した格別の部材を内蔵させたり、予め変形を与えて桁を製作する装置等を必要とせず、また、これらに伴う繁雑な作業を要することなく、超低桁高の橋梁を実現することが可能となった。従って、厳しい桁高制限を受ける条件下で、経済的で高耐久性を有する橋梁を構築することができ、寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の断面図である。
【図２】実施例の側面図である。
【図３】桁の中央部の断面図である。
【図４】桁の端部の断面図である。
【図５】壁式たわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
【図６】フィンバック方式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
【図７】逆キングポスト方式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
【図８】アーチ式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
【図９】別構造アーチ式のたわみ減少部材を併用した実施例の側面図である。
【符号の説明】
１    橋梁
２    端部部材
３    中央部部材
４    接合部
１０    桁中央部（中央部の主桁）
１１    シース
１２    ＰＣ鋼材
２０    端部桁（端部の主桁）
２１    シース
３０    床版舗装
４０    たわみ減少部材
４１    歩道
５０    たわみ減少部材
６０    たわみ減少部材
６１    キングポスト
７０    アーチ形式の部材
７１    ポスト
８０    アーチ
８１    ポスト
８２    地山
【図１】
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【図２】
2004270382.tif 000007
【図３】
2004270382.tif 000008
【図４】
2004270382.tif 000009
【図５】
2004270382.tif 000010
【図６】
2004270382.tif 000011
【図７】
2004270382.tif 000012
【図８】
2004270382.tif 000013
【図９】
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