(57)【要約】【課題】軽量化により作業性を向上できる橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法を提供する。【解決手段】底部１１と該底部１１の両側に対向して設ける一対の側部１２，１２よりなるプレキャストセグメントからなる桁１と、該桁１の底部上面に配設する下床版２と、前記プレキャストセグメントの側部１２，１２の上面に設ける上床版３とよりなる、橋梁桁の構造であり、また、底部１１と該底部１１の両側に対向して設ける一対の側部１２，１２よりなるプレキャストセグメントを複数接合して桁１を構成し、該桁１の底部１１上面に、桁１の内側空間を型枠として下床版２を作製し、前記桁１を支持台４，４間に架設し、前記桁１の側部１２，１２の上面に上床版３を設けて一体化することを特徴とする、橋梁桁の構築方法である。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントからなる桁と、
該桁の底部上面に配設する下床版と、
前記プレキャストセグメントの側部の上面に設ける上床版とよりなる、
橋梁桁の構造。
【請求項２】
請求項１に記載の橋梁桁の構造において、
前記下床版にプレキャストセグメントの繋ぎ目を亘るように補強材を配設することを特徴とする、
橋梁桁の構造。
【請求項３】
支持台間に橋梁桁を構築する方法であって、
底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントを複数接合して桁を構成し、
該桁の底部上面に、桁の内側空間を型枠として下床版を作製し、
前記桁を支持台間に架設し、
前記桁の側部の上面に上床版を設けて一体化することを特徴とする、
橋梁桁の構築方法。
【請求項４】
請求項２に記載の橋梁桁の構築方法において、
前記下床版には緊張材を配設し、
該緊張材を緊張することで、前記複数のプレキャストセグメントの集合体にプレストレスを導入することを特徴とする、
橋梁桁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁の上部工である橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、橋台や橋脚等の支持台間に支保工を組んで、型枠、鉄筋やＰＣシース管や緊張材等の配置、必要箇所へのコンクリートの打設、脱型、養生、プレストレス緊張のサイクルで場所打ＰＣ橋を構築する方法が知られている。
また、プレキャストセグメントを組み立てて橋梁の桁を構成するＰＣ橋が知られているが、このＰＣ橋は各部材が厚肉なため重量が大きい。
このため、プレキャストセグメントに替えて、より軽量な鋼桁より構成する橋梁が知られているが、鋼桁は耐久性の面でＰＣ桁に劣る。
前述したプレキャストセグメントを使用する方法としては、橋脚間に仮設用桁を掛け渡し、この仮設用桁を利用してプレキャストセグメントを橋脚間に架設することで、橋梁を構築する方法も知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、従来のプレキャストセグメント桁では、ＰＣ鋼材によりプレストレスを与え、セグメント繋ぎ目部で全圧縮状態となる構造としているため、場所打ＰＣ橋よりもＰＣ鋼材量が多くなる傾向にある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２９９５１５号公報（第２、３頁、第１図〜第８図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞　現場で支保工や型枠を組んで橋梁桁を構築する方法は、作業工程数が多く、作業自体が煩雑である。よって、施工期間が長くなる。
＜ロ＞　プレキャストセグメントは、厚く重量が大きいため、搬送や組み立て等の取り扱いが困難である。
このため、プレキャストセグメントは、取り扱いが容易な重量を呈する大きさに細かく分割している。これにより、組み立て作業が煩雑となり時間もかかる。
＜ハ＞　鋼桁は、プレキャストセグメントと比較すると軽量であるが、上部工の建設コストは一般にＰＣ橋よりも高い。また、経年により錆の発生が問題となる。従って、錆に対するメンテナンスが必要となり、経済的な負担が生じる。
＜ニ＞　仮設用桁を用いて橋梁桁を構築する方法は、特殊機材である大型の仮設用桁を準備する必要がある。
＜ホ＞　従来のプレキャストセグメント桁では、ＰＣ鋼材によりプレストレスを与え、セグメント繋ぎ目部で全圧縮状態となる構造としているため、場所打ＰＣ橋よりもＰＣ鋼材量が多くなる傾向にある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、軽量化により作業性を向上できる橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、構築後のメンテナンスを軽減できる橋梁桁の構造を提供することを目的とする。
更に、本発明は、構築作業に特殊機材を使用せず、作業工程数を減らすことができる橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の橋梁桁の構造は、底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントからなる桁と、該桁の底部上面に配設する下床版と、前記プレキャストセグメントの側部の上面に設ける上床版とよりなることを特徴とするものである。
ここで、「プレキャストセグメント」とは、工場等で予め作製したセグメントであり、本発明では特に超高強度コンクリートを使用したものを指す。超高強度コンクリートについては後述する。
【０００７】
また、本発明の橋梁桁の構造は、前記下床版にプレキャストセグメントの繋ぎ目を亘るように補強材を配設することを特徴とするものである。このように構成することで、プレキャストセグメントの繋ぎ目部の開きを許容値内に納めることができる。
ここで、「許容値内」とは、プレキャストセグメント間で許容される開きの大きさを指す。
【０００８】
本発明の橋梁の構築方法は、支持台間に橋梁桁を構築する方法であって、底部と該底部の両側に対向して設ける一対の側部よりなるプレキャストセグメントを複数接合して桁を構成し、該桁の底部上面に、桁の内側空間を型枠として下床版を作製し、前記桁を支持台間に架設し、前記桁の側部の上面に上床版を設けて一体化することを特徴とするものである。
ここで、「支持台」とは、例えば橋台、橋脚等の桁を支持するための公知構造を指す。
【０００９】
また、本発明の橋梁桁の構築方法は、前記下床版には緊張材を配設し、該緊張材を緊張することで、前記複数のプレキャストセグメントの集合体にプレストレスを導入することを特徴とするものである。
ここで、「緊張材」とは、コンクリート等へプレストレスを導入するために採用するＰＣ鋼材、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線等の公知の緊張材を指す。緊張材は、公知のシース管等を被覆することで、外周に打設するコンクリート等から絶縁できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１、２を参照しながら本発明の橋梁桁の構造について説明する。
なお、本例においては、一列の橋梁桁の構造を一例として説明してあるが、これに限らず、複数列配置して幅広の橋梁を構築するための橋梁桁とすることができることは勿論である。
【００１１】
＜イ＞橋梁桁の構造
本発明の橋梁桁の構造は、橋台や橋梁等の支持台４に掛け渡す桁１と、この桁１に設ける下床版２と、桁１の上部に配設する上床版３とより構成する。
ここで、桁１と上床版３は、工場等で予め製作された部材であり、下床版２は現場において作製する部材である。
即ち、本発明の橋梁桁の構造は、プレキャスト製の桁１と、現地で作製する下床版２と、プレキャスト床版である上床版３からなる複合構造体である。
以下、橋梁桁を構成する各部材について詳細に説明する。
【００１２】
＜ロ＞桁
桁１は、橋梁桁の全長を有する部材である。
桁１としては、全長が一体のものを採用することもできるが、現場の作業スペース或いは搬送性に鑑みて全長を複数に分割したプレキャストセグメント１０群を接合して構成することが好ましい。
桁１は、例えば、底部１１とその底部１１の両側に配設する一対の側部１２，１２とからなる、例えば断面略Ｕ型の部材を採用できる。
桁１を構成する素材としては、例えば、公知の超高強度コンクリートを採用できる。この際、超高強度コンクリートとしては、例えば、特殊な繊維で補強されたコンクリートで、鉄筋等による補強を一切必要とせず、圧縮強度が約２００ＭＰａ、曲げ強度が約４５ＭＰａ等の非常に高い強度特性を有し、高靱性、高耐久性当の特性を持つものを採用できる。この他にも、例えば、セメント、ポゾラン質微粉末と珪石の粉末、シリカフューム、粒径３ｍｍ以下の珪砂、高性能減水剤に水を単位水量（出来上がりコンクリート容積１ｍ３当たり）として１７５〜１８０ｋｇ程度（水／セメントの比率が２０〜２２％程度）を加えた高強度セメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで、長さが８〜１６ｍｍ、引張り降伏応力度が２６００〜２８００Ｎ／ｍｍ２の超高強度の鋼繊維を容積で２％程度混入して得られる圧縮強度２００〜２２０ＭＰａ、曲げ強度４０〜４５ＭＰａ、付着強度１５〜９０ＭＰａ、透気係数２．５×１０−１８ｍ２、吸水率０．０５ｋｇ／ｍ３、塩分拡散係数０．０２×１０−１２ｍ２／ｓｅｃ、弾性係数５５ＧＰａの特性を持つ繊維補強セメント系混合材料が使用できる。
このように高強度材料より作製することにより、桁１は、必要な強度を備えながら薄肉化を図ることができる。これにより、桁１の軽量化を図ることができ、取扱性が向上する。
また、この軽量化により、プレキャストセグメント１０の個々の寸法を、取扱性を考慮した最大寸法とすることができるため、桁１を構成する際の組み合わせ数を減少でき、接合作業性を良好とし、かつ作業時間を短縮することができる。
【００１３】
また、プレキャストセグメント１０の接合は、例えば、隣接したプレキャストセグメント１０，１０同士の接合部分に公知のウェットジョイント５を打設して行なうことができる。この際、ウェットジョイント５に使用する材料としては、前述した超高強度コンクリートと同等のものを採用することができる。これにより、複数のプレキャストセグメント１０間を屈強に接合することができる。
なお、桁１の底部１１には、後述する下床版２を形成するから、底部１１は側部１２と比較して更に薄肉に製作することができる。
さらに、桁１の両端部と、橋台或いは橋脚等の支持台４，４との間に、公知樹脂素材等より形成する緩衝材を設けることもできる。
【００１４】
＜ハ＞　下床版
下床版２は、前述した桁１の内側の底部１１に一体に形成する部材である。
下床版２は、補強材２０と、緊張材２１と、コンクリート２２とより構成する。
補強材２０は、コンクリート２２を補強するために用いられる公知の鉄筋等を採用できる。
緊張材２１は、桁１を構成する複数のプレキャストセグメント１０同士の間に亘って配設され、これらのプレキャストセグメント１０群を接合して一体とする際に緊張することで、プレキャストセグメント１０群の間にプレストレスを導入する際に用いられる部材である。緊張材２１は、コンクリート等へのプレストレス導入に使用されるＰＣ鋼材、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線等の公知の緊張材等を採用でき、コンクリート２２中に埋められる部分については公知のシース管等で被覆することでアンボンド状態にできる。
コンクリート２２には、普通コンクリート、高強度コンクリート、又は上述した超高強度コンクリート等を使用できる。
下床版２の作製は、先ず、桁１の内側の底部１１に補強材２０及び緊張材２１を配設し、ここへ桁１（プレキャストセグメント１０）の底部１１及び側部１２，１２を型枠としてコンクリート２２を打設し、これを養生して行なう。
なお、緊張材２１は、桁１の底部より上部に偏向するが、偏向部には例えば横桁２３を配置することができる（図１参照）。
【００１５】
＜ニ＞　上床版
上床版３は、橋梁桁の最上部に位置する部材であり、前述した桁１を構成するプレキャストセグメント１０と同様に工場等において予め製作された板体を採用できる。
上床版３の配設は、桁１の底部１１において作業員により行なわれる。作業員は、桁１の側部１２を支保工とし、上床版３をこの側部１２の上面に設置する。上床版３は、図示しないが、例えば、箱抜きを設け、その箇所にジベルを集中配置し、函抜き部を間詰めすることで桁１上に固定することができる。
なお、上床版３は、プレキャスト製に限らずコンクリートを現場打する施工法も採用可能である。
【００１６】
以下、図を参照しながら本発明における橋梁の構築方法の一例について説明する。
なお、本例においては、橋脚間に掛け渡す寸法のプレキャストセグメントを複数ブロックに分割し、これらの分割ブロックを接合して用いる一例について説明する。この他にも、一体で橋梁桁の全長を有するプレキャストセグメントを用いたり、プレキャストセグメントを並行に複数列並べて幅の広い橋梁としたりする等、様々な構築方法が可能であることは勿論である。
【００１７】
＜イ＞　プレキャストセグメントの接合（図３、４）
橋梁の構築現場の近くに設けられた作業ヤード６に桁１を構成する複数のプレキャストセグメント１０を搬入する。搬入したプレキャストセグメント１０は、橋台や橋脚等の支持台４，４間に掛け渡すことのできる長さに接合する。
桁１のプレキャストセグメント１０に別のプレキャストセグメント１０を接合する際、プレキャストセグメント１０，１０同士の夫々の接合間にセメント系混合材料からなるウェットジョイント５を打設する。
このように、必要な数のプレキャストセグメント１０を繋ぎ合わせることで、必要な長さの桁１を得ることができる。
なお、端部のプレキャストセグメント１０は、橋台や橋脚等の支持台４に架設する際に必要な形状を有するものを用いることができる。
【００１８】
＜ロ＞　下床版の形成（図５）
続いて、複数のプレキャストセグメント１０を接合して構成した桁１に下床版２を形成する。
下床版２は、補強材２０と、緊張材２１と、コンクリート２２より構成する。桁１の底部１１内側に補強材２０と共に緊張材２１を建て込んで配設する。この際、補強材２０は桁１を構成するプレキャストセグメント１０，１０同士を接合する繋ぎ目を亘るように配設する。
そして、補強材２０と緊張材２１を埋設するようにコンクリート２２を打設する。この際、桁１の底部１１及び両側部１２，１２が型枠として機能する。
なお、コンクリート２２の打設に際し、緊張材２１は公知のシース等により被覆し、コンクリート２２中に埋設されても緊張時の摺動が可能となるようにする。
【００１９】
＜ハ＞　プレキャストセグメント群へのプレストレスの付与（図５）
下床版２のコンクリート２２の養生が済んだ後に、下床版２を構成する緊張材２１にプレストレスを導入し、複数のプレキャストセグメント１０からなる桁１をより一体化させる。
この際、桁１を構成するプレキャストセグメント１０，１０の接合部は、下床版２の補強材２０が連続して配置されているため、プレストレスのみで接合されるわけではない。このため、緊張材２１をフルプレストレスせず、ひびわれ幅を制御する構造としてもよい。また、緊張材２１のみで接合する場合と比較して緊張材２１の使用量の低減が可能となる。
ウェットジョイント５による接合に加え、緊張材２１によるプレストレスの導入により高い一体性を付与されたプレキャストセグメント１０群は、橋台や橋脚等の支持台４，４同士の間に架設する桁１としての十分な剛性及び靱性を得る。
【００２０】
＜ニ＞桁の架設（図６）
プレストレスを導入したプレキャストセグメント１０群からなる桁１を、橋台や橋脚等の支持台４，４間に架設する。
桁１の架設に当って、プレキャストセグメント１０群は超高強度コンクリートにより作製されていることから薄肉として軽量化を図っているため、特殊な楊重機等を用いずとも公知のガーター或いはクレーン等を使用することができる。
【００２１】
＜ホ＞　上床版の配設（図１）
橋台や橋脚等の支持台４，４間に架設した桁１上には、上床版３を配設する。上床版３の配設に際しては、桁１を支保工として、内側の底部（下床版２）１１上を足場として作業を行なうことができる。これにより、従来必要とされてきた地上部から組み立てるような支保工は不要となり、かつ断面略Ｕ型の内部で側部に囲まれての作業となるから作業員の安全性も確保できる。
上部版３と桁１であるプレキャストセグメント１０群との一体化は、例えば、上部桁３に箱抜き（図示せず）を設け、その箇所にジベル（図示せず）を集中配置し、箱抜き部を間詰めする等の公知の接合手段により行なえる。
【００２２】
＜ヘ＞　複数の橋梁桁を並列して構築する場合（図７）
前述したように、支持台４，４間に一列の橋梁桁を構築する他にも、幅の広い橋梁を構築するために支持台４，４間に複数の橋梁桁を並列して構築することもできる。
例えば、二本の橋梁桁を並列して構築する場合、前述した一列の場合と同様の橋梁の構築工程を二箇所で並行して行なえばよい。これにより、桁１，１に配設した上床版３，３を繋げて広い空間を構築することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の橋梁桁の構造及び橋梁桁の構築方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞　支保工を組み立てたり、仮設用桁を用いたりする橋梁桁の構築方法と比較して、全体の作業工程を減らすことができ、現場作業の省力化並びに施工期間の短縮が図れる。
＜ロ＞　本発明の橋梁桁を構成するプレキャストセグメントを、超高強度コンクリートで作製することにより、橋梁桁を軽量化できる。
これにより、橋梁桁の構築作業性を向上でき、作業時間も短縮できる。
＜ハ＞　橋梁桁の軽量化により、下部工の規模を従来よりも縮小でき、経済効果が期待できる。
＜ニ＞　本発明の橋梁桁は、プレキャストコンクリートと場所打コンクリートとの複合構造体であり、ほとんどの部材を工場で製作しており、超高強度コンクリートで製作された部分は通常のコンクリートと比較してはるかに優れた耐久性を有しているため、橋梁桁全体として通常のものよりも高耐久でメンテナンスフリーな構造となる。
さらに、鋼桁と比較すると錆等の発生による構築後のメンテナンスを軽減でき、経済的である。また、橋梁桁のライフサイクルコストの低減も図れる。
＜ホ＞　本発明の橋梁桁は、構築作業に当り支保工や仮設用桁等の大型機材等を使用せず、プレキャストセグメントを支保工及び型枠代わりに施工ができる。
＜ヘ＞　セグメントの繋ぎ目は、下床版に補強材が配置されているため、桁下縁部において、繋ぎ目部は補強材で、その他はセグメントの超高強度コンクリートで引張りに抵抗するため、引張応力度を許容する設計が可能となり、ＰＣ鋼材量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】橋梁桁の構築構造の説明図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ間の断面図
【図３】プレキャストセグメントを構成する分割ブロックの説明図
【図４】複数の分割ブロックを接合させた際の説明図
【図５】プレキャストブロックの底部に下床版を形成した際の説明図
【図６】プレキャストセグメントを架設した際の説明図
【図７】並列して配置した橋梁桁の構造の説明図
【符号の説明】
１　・・・プレキャストセグメント
１０・・・分割ブロック
１１・・・底部
１２・・・側部
２　・・・下床版
２０・・・補強材
２１・・・緊張材
２２・・・コンクリート
３　・・・上床版
４　・・・支持台
【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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