(57)【要約】【課題】架設中のアーチ部の重量を軽量化することが可能なアーチ橋を提供する。【解決手段】アーチ部２によって支持されるアーチ橋１であって、アーチ部２は、複数の型枠本体部２１を接合して形成されるアーチ外殻部２０と、アーチ外殻部２０の端部間を弦状に連結する連結材２２と、型枠本体部２１の内部のセメント系混合材料によって形成される充填部２４とを有している。【選択図】図１
2007262654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーチ部によって支持されるアーチ橋であって、前記アーチ部は、複数の型枠本体部を接合して形成されるアーチ外殻部と、前記アーチ外殻部の端部間を弦状に連結する連結材と、前記型枠本体部の内部のセメント系混合材料によって形成される充填部とを有することを特徴とするアーチ橋。
【請求項２】
前記アーチ外殻部から垂下させた鉛直材によって吊り下げられた主桁部の両端をアーチ外殻部の両端に接合させることを特徴とする請求項１に記載のアーチ橋。
【請求項３】
アーチ部によって支持されるアーチ橋の架設方法において、前記アーチ部の底板及び両側壁を形成する複数の型枠本体部を製作し、複数の型枠本体部をアーチ状に並べて接合してアーチ外殻部を組み立て、そのアーチ外殻部の端部間を連結材によって弦状に連結し、前記アーチ橋の架設位置に一体に組み立てられた前記アーチ外殻部を設置し、前記型枠本体部の内部にセメント系混合材料を充填することを特徴とするアーチ橋の架設方法。
【請求項４】
前記アーチ外殻部を前記アーチ橋の架設位置に設置した後に、前記アーチ外殻部から垂下させた鉛直材に主桁部を吊り下げてその上に床版部を構築することを特徴とする請求項３に記載のアーチ橋の架設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーチ部によって橋梁全体が支持されるアーチ橋及びアーチ橋の架設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーチ部によって支持されるアーチ橋は、アーチ部に垂直に作用する荷重を円弧方向の圧縮力に変換してアーチ部の端部で支持させる構造であり、このアーチ効果はアーチ形状が完成して初めて発揮されるものである。
【０００３】
このため、アーチ部が完成するまでは、特許文献１などに記載されているように、橋梁を架設する谷底から支保架台を組み上げて構築中のアーチ部を支持させる必要がある。
【０００４】
また、特許文献２に記載されているように、両端からワイヤで支えながらアーチを延ばしていく方法もある。
【特許文献１】特開平９−３２８７１９号公報
【特許文献２】特開２０００−４５２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、架設地点で支保架台を組み上げて下方からアーチ部を支持させる方法では、支保架台が高層となることが多く工期及び工費が嵩むうえに、高所作業が多くなるため作業能率が低下する傾向にある。
【０００６】
また、両岸からアーチを張り出させて架設する方法では、張出部を支持させるためのワイヤの反力部を両岸に構築しなければならず、工期及び工費が嵩むうえに反力部を構築する場所を狭い岸壁に確保することが難しいという問題がある。
【０００７】
さらに、予めアーチ状に組み立てられたアーチ部をクレーンで吊り上げて設置する方法も知られているが、スパンが長くなるに従ってアーチ部の重量は増加するため、揚重能力の制限から長スパンのアーチ橋には適用が難しいという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、架設中のアーチ部の重量を軽量化することが可能なアーチ橋及びアーチ橋の架設方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、アーチ部によって支持されるアーチ橋であって、前記アーチ部は、複数の型枠本体部を接合して形成されるアーチ外殻部と、前記アーチ外殻部の端部間を弦状に連結する連結材と、前記型枠本体部の内部のセメント系混合材料によって形成される充填部とを有することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記アーチ外殻部から垂下させた鉛直材によって吊り下げられた主桁部の両端をアーチ外殻部の両端に接合させることができる。
【００１１】
また、本発明は、アーチ部によって支持されるアーチ橋の架設方法において、前記アーチ部の底板及び両側壁を形成する複数の型枠本体部を製作し、複数の型枠本体部をアーチ状に並べて接合してアーチ外殻部を組み立て、そのアーチ外殻部の端部間を連結材によって弦状に連結し、前記アーチ橋の架設位置に一体に組み立てられた前記アーチ外殻部を設置し、前記型枠本体部の内部にセメント系混合材料を充填することを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記アーチ外殻部を前記アーチ橋の架設位置に設置した後に、前記アーチ外殻部から垂下させた鉛直材に主桁部を吊り下げてその上に床版部を構築することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明は、アーチ橋のアーチ部がアーチ外殻部と充填部とに分かれており、アーチ外殻部の端部間は連結材によって連結されている。
【００１４】
そして、この連結材によってアーチ外殻部の形状が保持されるので、アーチ外殻部を架設位置に設置する前にアーチ状に組み立てて吊り上げることが可能になって、アーチ橋のスパンが長い場合であっても揚重重量を抑えることができる。
【００１５】
また、アーチ外殻部から吊り下げた主桁部の両端をアーチ外殻部の端部に接合することによって、アーチ部に発生する応力を主桁部に負担させることができるので、連結材の耐荷能力を主桁部が接合されるまでに発生する応力を負担する部材程度に抑えることができる。
【００１６】
さらに、型枠程度の軽量化されたアーチ外殻部を架設位置に設置した後に型枠本体部にセメント系混合材料を充填すればよいので、スパンが長い場合であっても揚重重量を抑えることができる。
【００１７】
また、アーチ状に形成されたアーチ外殻部を設置した後に主桁部及び床版部を構築すればよいので、アーチ外殻部を支保工として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施の形態で説明するアーチ橋１は、図３に示すようにアーチ部２に弦状に床版部３を形成した構造のものである。
【００２０】
このアーチ橋１は、アーチ部２によって橋梁全体が支持される構造であり、床版部３を設置する主桁部４は、アーチ部２の長手方向（橋軸方向）に間隔を置いて複数、垂下させた鋼ワイヤやＰＣ鋼材などの鉛直材５，・・・によって支持されている。
【００２１】
この鉛直材５を介してアーチ部２に作用した荷重は、アーチ部２の円弧方向に伝達されて両端に達し、アーチ部２の両端を固定したアーチアバット８，８を介して地盤で支持される。
【００２２】
このアーチ部２は、図１（ａ）に示すような複数の型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄを接合して形成されるアーチ外殻部２０と、アーチ外殻部２０の両端を弦状に連結する連結材２２と、図５に示すように型枠本体部２１の内部のセメント系混合材料によって形成される充填部２４とから主に構成されている。
【００２３】
この型枠本体部２１は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である図１（ｂ）に示すように、底板２１１とその両端に立設される側壁２１２，２１２とから断面視略Ｕ字型に形成される。
【００２４】
この型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄは、それぞれがアーチ部２の一部となるように円弧状に形成されており、両端に配置される型枠本体部２１Ａ，２１Ｄの端部は、アーチアバット８，８上に載置されて荷重を伝達させ易いようにブロック状に形成されている。
【００２５】
また、型枠本体部２１は、工場などでコンクリート等のセメント系混合材料や鋼材を使用して製作することができるが、可能な限り軽量化して一体に組み立てた後も容易に設置できるようにするのが好ましい。
【００２６】
例えば、セメント系混合材料として、超高強度の繊維補強セメント系混合材料を使用して型枠本体部２１を製作する。
【００２７】
この繊維補強セメント系混合材料は、セメントと、骨材粒子と、ポゾラン系反応粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント系マトリックスに、金属繊維を混入して製作する。
【００２８】
ここで、前記骨材粒子には、最大粒度径が3.0mm以下、好ましくは2.5mm以下の硅砂等の骨材材料を使用する。また、ポゾラン系反応粒子には、粒子径が15μｍ以下のものを使用する。例えば、粒子径が0.01〜0.5μｍの活性度の高いポゾラン系反応粒子としてシリカヒューム等を使用し、粒子径が0.1〜15μｍの活性度の低いポゾラン系反応粒子としてフライアッシュや高炉スラグ等を使用する。これらの活性度の異なるポゾラン系反応粒子は、混合したり、単独で使用したりすることができる。また、前記分散剤は、流動性を高めるために少なくとも1種類使用する。
【００２９】
また、金属繊維には、例えば直径が0.1〜0.3mm程度で、長さが10〜30mm程度の形状の引張り降伏応力度が2600〜2800N／mm2の鋼繊維を使用する。さらに、この鋼繊維は、製作される繊維補強セメント系混合材料の全容積の1〜4％程度の量を混入させる。
【００３０】
このような配合で製作される前記繊維補強セメント系混合材料によって成形された部材は、圧縮強度が150〜200N／ｍｍ２、曲げ引張強度が25〜45N／ｍｍ２、割裂引張強度が10〜25N／ｍｍ２、透水係数が4.0×10-17cm/sec、塩分拡散係数が0.0019cｍ2／年、弾性係数が50〜55GPaの特性を有する。
【００３１】
このような材料によって工場で予め所定の強度となるように製作した複数の型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄは、接合ピン２３や嵌合継手などによって隣接する端面同士を接合してアーチ外殻部２０となるように組み立てられる。
【００３２】
この接合ピン２３や嵌合継手は、型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄをアーチ形状に組み立てる際のガイド機能を有するとともに、隣接する型枠本体部２１，２１間にせん断力を伝達させる機能を有している。
【００３３】
さらに、このアーチ外殻部２０の端部間は連結材２２によって連結し、クレーンで吊り上げられる設置時などに一時的に大きな外力が作用しても、アーチ外殻部２０の端部間の距離が広がってアーチ形状が分解しないようにする。
【００３４】
この連結材２２は、例えば図４に示すように複数の鋼ワイヤやＰＣ鋼線などの引張鋼材２２１，・・・によって構成する。
【００３５】
そして、この連結材２２の端部は、アーチ外殻部２０の両端に配置した型枠本体部２１Ａ，２１Ｄに定着させる。
【００３６】
また、アーチ外殻部２０には、図３，４に示すように長手方向に間隔を置いて複数の鉛直材５，・・・を垂下させて主桁部４を支持させる。
【００３７】
この主桁部４は、図４に示すように、断面略Ｉ字型をした鋼材によって構成され、橋軸方向と同一方向に例えば２本が平行するように架け渡される。なお、主桁部４の断面形状はＩ字型に限定されるものではなく、Ｈ字型又はＵ字型などであってもよい。
【００３８】
この平行に配設された２本の主桁部４，４は、図３，４に示すように橋軸方向に間隔を置いて複数配設された補剛横桁４１，・・・によって連結されている。
【００３９】
そして、この主桁部４，４間には、アーチ橋１の路面を形成する床版部３が架け渡される。
【００４０】
次に、本実施の形態のアーチ橋１の架設方法について説明する。
【００４１】
まず、工場において、例えばアーチスパンが50〜80m程度になるアーチ外殻部２０を複数に分割した形状の型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄを、上記した繊維補強セメント系混合材料によって製作する。
【００４２】
この繊維補強セメント系混合材料は、引張・圧縮強度が通常のコンクリートに比べて非常に大きいことから、底板２１１や側壁２１２，２１２を薄くして軽量な型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄとすることができる。
【００４３】
また、鋼板で型枠本体部を製作すると座屈を防止と剛性確保のために配置する補剛材などによって重量が増加して材料費も高くなるのに比べて、この繊維補強セメント系混合材料であれば吊り上げに耐え得る剛性を容易に確保することができる。
【００４４】
そして、所定の強度が発現した後に、架設現場近くの平らな作業ヤードに型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄの一方の側壁２１２が下になるようにしてアーチ状に並べ、隣接する型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄ間を接合ピン２３などで接合して一体化してアーチ外殻部２０を形成する。
【００４５】
また、アーチ外殻部２０の両端の内側面間には連結材２２を張って端部間を弦状に連結する。
【００４６】
このように横にした状態でアーチ外殻部２０を組み立てるようにすれば、支保工や高所足場などの設備が不要になるうえに、地上作業であるため施工効率を向上させることができる。
【００４７】
次に、一体化したアーチ外殻部２０にクレーンの吊りワイヤ６，６を繋ぎ、図２に示すように一括して吊り上げて両岸のアーチアバット８，８上にアーチ外殻部２０を設置する。
【００４８】
この際、アーチ外殻部２０には吊りワイヤ６，６を介して上向きの力が作用することになるが、アーチ外殻部２０の両端間は連結材２２によって連結されているので、アーチ外殻部２０の両端間が広がって型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄ間の接合が解除されて分解してしまうようなことがない。
【００４９】
そして、このようにしてアーチ橋１の架設位置に設置されたアーチ外殻部２０は、支保工及び足場として利用することができる。
【００５０】
すなわち、このアーチ外殻部２０を足場として使用して円弧方向に所定の間隔を置いて鉛直材５，・・・を垂下させる。なお、この鉛直材５，・・・は、アーチ外殻部２０を作業ヤードで横向きに組み立てているときに取り付けておくこともできる。
【００５１】
この鉛直材５，・・・の下端には、クレーンなどで吊り上げた主桁部４，４を連結し、鉛直材５，・・・によって主桁部４，４を支持させる。
【００５２】
また、この主桁部４，４間は、橋軸方向に間隔を置いて複数の補剛横桁４１，・・・で連結して横方向の風外力などに対する主桁部４，４の剛性を高めておく。
【００５３】
さらに、主桁部４，４の橋軸方向の端部を、アーチ外殻部２０の両端に接合させると、主桁部４，４がアーチ橋１の支持構造としての水平な引張材としての機能を果たすことができるようになる。
【００５４】
そしてこのようにして設置した主桁部４，４上には、床版部３を架け渡してアーチ橋１の路面を構築する。
【００５５】
また、アーチ外殻部２０を構成する型枠本体部２１の内側には、図５に示すように普通コンクリートなどのセメント系混合材料を充填して充填部２４を形成する。
【００５６】
この充填部２４を形成することによってアーチ部２の断面積が増加し、供用後に付加される交通荷重や設備荷重などに抵抗できるような圧縮抵抗を確保することができる。
【００５７】
また、この充填部２４を形成する際も、型枠本体部２１が型枠となるため別途、型枠を設置する必要はなく、施工性に優れている。
【００５８】
このように構成された本実施の形態のアーチ橋１は、アーチ橋１のアーチ部２がアーチ外殻部２０と充填部２４とに分かれており、アーチ外殻部２０の端部間は連結材２２によって連結されている。
【００５９】
そして、この連結材２２によってアーチ外殻部２０の形状が保持されるので、アーチ外殻部２０を架設位置に設置する前にアーチ状に組み立てて吊り上げる際に作用する外力によってアーチ外殻部２０の両端が広がって分解することがなく、アーチ外殻部２０の一括設置が可能になって工期及び工費の削減ができる。
【００６０】
また、アーチ橋１のスパンが50〜80mと長くなっても、型枠程度に軽量化されたアーチ外殻部２０が吊り上げ部材となるだけなので揚重重量を抑えることができる。
【００６１】
さらに、アーチ外殻部２０から吊り下げた主桁部４の両端をアーチ外殻部２０の端部に接合することによって、アーチ部２の支持構造を主桁部４に負担させる構造とすることができるので、連結材２２は主桁部４を接合するまでの間に作用し得る外力に対してのみ抵抗できるように設定すればよく、連結材２２の使用量を合理的な数量にすることができる。
【００６２】
また、アーチ状に形成されたアーチ外殻部２０を設置した後に主桁部４及び床版部３を構築すればよいので、アーチ外殻部２０を支保工や足場として利用することができる。
【実施例】
【００６３】
以下、前記した実施の形態の実施例について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６４】
前記実施の形態では、図１（ａ）に示すように作業ヤードに横向きにした状態でアーチ外殻部２０を組み立てた場合について説明したが、この実施例では図６に示すように立てた状態でアーチ外殻部２０を組み立てる場合について説明する。
【００６５】
この実施例においても、型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄは工場などで繊維補強セメント系混合材料を使用して製作する。
【００６６】
また、この型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄの接合方向の両端面には、一端に凸部他端に凹部を形成した嵌合部２５を設けておき、凹部に凸部を嵌め合わせることによって型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄ間の接合をおこなう。
【００６７】
さらに、アーチ外殻部２０を組み立てる作業ヤードには、アーチの高さに合わせた複数の組立用支保工７，・・・を間隔を置いて設けておき、クレーンで吊り上げた型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄを組立用支保工７，・・・上にそれぞれ設置する。
【００６８】
この型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄの設置は、例えば図６の左側の型枠本体部２１Ａから順におこない、嵌合部２５を嵌合させて型枠本体部２１Ａに型枠本体部２１Ｂを接合し、続いて型枠本体部２１Ｃ、型枠本体部２１Ｄと接合してアーチ状のアーチ外殻部２０を組み立てる。
【００６９】
そして、組み立てられてアーチ外殻部２０の両端間は連結材２２によって連結する。
【００７０】
このようにアーチ外殻部２０を立てた状態で組み立てれば、クレーンで吊り上げる際に捩れなどの余分な外力が作用せず、架設時とほぼ同じ状態で吊り上げることができる。
【００７１】
また、組み立てに使用する組立用支保工７もアーチの高さ程度のものでよいため、架設位置である谷部などに直接支保架台を組み立てる場合に比べて規模の小さいものにすることができる。
【００７２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【００７３】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７４】
例えば、前記実施の形態では主桁部４の両端をアーチ外殻部２０の端部と接合したが、これに限定されるものではなく、アーチ部２の端部を支持する地盤の支持力や連結材２２の耐力によって充分に橋梁全体が支持できる場合はアーチ部２両端を主桁部４によって連結させなくてもよい。
【００７５】
また、前記実施の形態では、アーチ外殻部２０を４分割した型枠本体部２１Ａ〜２１Ｄを製作した例について説明したが、これに限定されるものではなく、工場からの運搬のし易さや施工性などを考慮して適宜、分割数を決めればよい。
【００７６】
さらに、前記実施の形態では、断面視略Ｕ字型の型枠本体部２１について説明したが、これに限定されるものではなく、断面視略四角筒状などの中空の型枠本体部を使用し、その中空部にセメント系混合材料を充填するような構成であってもよい。
【００７７】
また、前記実施の形態では、アーチ部２に弦状に床版部３を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アーチ部の上方に床版部が設けられる構造や、アーチ部の中間に床版部が設けられる構造であってもよい。
【００７８】
例えばアーチ部の上方に床版部が設けられる構造とする場合は、Ｈ型鋼材などの鉛直材をアーチ外殻部に立設させて、その上に主桁部を架け渡して床版部を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は本発明の最良の実施の形態のアーチ外殻部の組み立て時の構成を説明する平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】一体に組み立てられたアーチ外殻部を架設位置に設置する状況を説明する側面図である。
【図３】本発明の最良の実施の形態のアーチ橋の構成を示した側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】型枠本体部の内部に充填部を形成したアーチ部の断面図である。
【図６】実施例のアーチ外殻部の組み立て時の構成を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１            アーチ橋
２            アーチ部
２０          アーチ外殻部
２１          型枠本体部
２２          連結材
２４          充填部
３            床版部
４            主桁部
５            鉛直材
【図１】
2007262654.tif 000003
【図２】
2007262654.tif 000004
【図３】
2007262654.tif 000005
【図４】
2007262654.tif 000006
【図５】
2007262654.tif 000007
【図６】
2007262654.tif 000008