(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャスト化された複数の上床版ブロックと下床版ブロックとを、箱桁のウェブ部分に立面視でＸ字状に交差するように配置された複数の圧縮斜材と引張斜材とで連結するとともに、前記上床版ブロックどうしおよび下床版ブロックどうしを箱桁軸方向に連結してなり、前記引張斜材として実質的に引張力のみに抵抗するＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルまたは薄板状の鋼材を用いていることを特徴とする複合箱桁。
【請求項２】
前記上床版ブロックまたは下床版ブロックと、前記圧縮斜材または引張斜材との接合部をピン接合としてある請求項１記載の複合箱桁。
【請求項３】
請求項１または２記載の複合箱桁の施工方法であって、既設の下床版ブロックの箱桁方向前方に新設の下床版ブロックを連結するとともに、既設の上床版ブロックと前記新設の下床版ブロックを引張斜材で連結する工程と、続いて既設の上床版ブロックの箱桁軸方向前方に新設の上床版ブロックを連結するとともに、前記新設の下床版ブロックと前記新設の上床版ブロックを圧縮斜材で連結する工程とを繰り返すことで、張出し架設して行くことを特徴とする複合箱桁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、箱桁のウェブ部分に圧縮斜材と引張斜材を用いた複合箱桁の構造およびその施工方法に関するものであり、例えば橋梁上部構造などに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁の桁の形式として、ＰＣ箱桁橋や鋼箱桁橋などの箱桁構造を用いたものがある。
【０００３】
ＰＣ箱桁橋の場合、箱型断面の鉄筋コンクリート製またはプレストレストコンクリート製のプレキャストブロックを張出し架設などにより施工することで、比較的簡易な施工設備で、短い工期で橋梁を構築することができる。
【０００４】
また、箱桁の重量を軽量化して構造の合理化や施工性の向上を図るため、ＰＣ箱桁橋のウェブを波鋼板に置き換えたもの（例えば特開２００１−８１７２０号公報等参照）や、ウェブ部分をトラス構造とした鋼コンクリート複合トラス橋（例えば、特開平１１−２２２８１６号公報、特開２０００−１０４２１９号公報等参照）などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＣ箱桁橋の欠点として、せん断力に抵抗させるためにはウェブが厚くなり、橋梁上部工の重量が重くなることで、下部工の規模も大きなものが必要となっていた。
【０００６】
また、ウェブが厚くなると、ＰＣ鋼材等での緊張力が分散してしまい、所定の導入力を導入するためには大きな緊張力が必要となる。このため、ＰＣ鋼材等の量も多くなる。
【０００７】
さらに、張出し架設を行うためには、単一のプレキャストブロックの大きさに限度がある。
【０００８】
複合トラス橋について、トラス構造は、理論上、格点部がピン構造であるから軸力のみ負担するが、複合トラスは格点部が剛結もしくはそれに近い構造となるため曲げとせん断が作用する。また、それに耐える構造にするためには大きな格点部が必要となる。また、現場での組立て・コンクリート打設作業を伴うため、現場作業が煩雑になるといった課題がある。
【０００９】
本願発明は、上述のような従来の箱桁構造の課題を解決することを目的としたものであり、桁断面の縮小により軽量化が図れ、かつ箱桁を構成する各部材のプレキャスト化が容易で、施工性、経済性に優れた複合箱桁およびその施工方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る複合箱桁は、プレキャスト化された複数の上床版ブロックと下床版ブロックとを、箱桁のウェブ部分に立面視でＸ字状に交差するように配置された複数の圧縮斜材と引張斜材とで連結するとともに、前記上床版ブロックどうしおよび下床版ブロックどうしを箱桁軸方向に連結してなり、前記引張斜材として実質的に引張力のみに抵抗するＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルまたは薄板状の鋼材を用いていることを特徴とするものである。
【００１１】
圧縮斜材としては、高強度コンクリート、短繊維補強コンクリート、コンクリート充填鋼管、またはＦＲＰなどの材料からなるものが考えられる。また、プレキャスト化することで、現場施工における工期短縮が図れる。
【００１２】
圧縮斜材は、主として圧縮抵抗力を期待したものであるが、交番荷重が作用するような設計条件では引張強度も高いものを用いることも考えられる。
【００１３】
引張斜材は、主として引張抵抗力を期待したものであり、部材の小型化、プレキャスト化した場合の取り扱いの良さからＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルなどが考えられるが、薄板状の鋼材でもよい。
【００１４】
また、圧縮斜材と引張斜材は、立面視で交差するように配置することで圧縮斜材および引張斜材としての機能を効率良く発揮することができるが、交番荷重が作用するような設計条件では、同じ断面で圧縮斜材と引張斜材を配置することも考えられる。
【００１５】
より具体的には、例えば、圧縮斜材を挟むように引張斜材を同方向に配置したり、あるいは、圧縮斜材としての鋼管の中に引張斜材としてのＰＣ鋼棒を通すなど、圧縮斜材の中に引張斜材を通す配置も考えられる。この場合、交番荷重の方向に応じて、その時々に実質的に圧縮斜材と引張斜材の一方が機能することになる。
【００１６】
また、圧縮斜材と引張斜材は、基本的にはＰＣ箱桁のウェブを置き換えた構造に相当し、ＰＣ箱桁のウェブ位置で箱桁軸方向に延びる形で配されるが、ねじり剛性等の確保を目的に、箱桁軸方向と直交する方向などにも配置することもできる。
【００１７】
上床版ブロックおよび下床版ブロックは、基本的にはＰＣ箱桁の上床版および下床版に相当するものであるが、高強度コンクリートまたは短繊維補強コンクリートからなる版状のプレキャスト部材を用いることで、断面積を抑え、高強度を維持しつつ軽量化が図れ、また現場における組立て・架設作業が容易となる。
【００２０】
また、本願発明の複合箱桁においては、前記圧縮斜材と引張斜材が立面視でＸ字状に交差するように配置されているため、圧縮抵抗力を発揮する圧縮斜材と引張抵抗力を発揮する引張斜材とをバランスさせることで効率的な応力伝達が図れる。
【００２１】
請求項２は、請求項１に係る複合箱桁において、前記上床版ブロックまたは下床版ブロックと、前記圧縮斜材または引張斜材との接合部をピン接合としてある場合を限定したものである。
【００２２】
本願発明では、圧縮斜材と引張斜材とを組み合わせ、斜材断面の縮小を図っているため、上下床版と圧縮斜材や引張斜材との接合部をピン接合とすることが比較的容易であり、それにより圧縮斜材や引張斜材が実質的に曲げもせん断も受けることなく軸方向の力にだけ抵抗すればよく、より合理的な構造として部材断面の縮小、軽量化を図ることができる。
【００２３】
特に、上下床版と圧縮斜材や引張斜材をそれぞれプレキャスト化し、かつ接合部をピン接合とすることで、現場作業を大幅に簡略化することができる。
【００２４】
本願の請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る複合箱桁の施工方法であって、既設の下床版ブロックの箱桁軸方向前方に新設の下床版ブロックを連結するとともに、既設の上床版ブロックと前記新設の下床版ブロックを引張斜材で連結する工程と、続いて既設の上床版ブロックの箱桁軸方向前方に新設の上床版ブロックを連結するとともに、前記新設の下床版ブロックと前記新設の上床版ブロックを圧縮斜材で連結する工程とを繰り返すことで、張出し架設して行くことを特徴とするものである。
【００２５】
まず、下床版ブロックを既設の下床版ブロックに連結して張出す作業では引張斜材を用いることで、既設の上床版ブロックから斜めに支持することができ、安定した状態で上床版ブロックの連結、圧縮斜材の取付けといった作業を行うことができる。これらの作業の繰り返しにより、効率良く複合箱桁の架設を行うことができる。
【００２６】
なお、下床版ブロックどうし、および上床版ブロックどうしを連結した状態では、適宜、ＰＣ鋼材などによる緊張を行うことで、張出し架設における既設部分を安定させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の複合箱桁の基本構造を示したもので、この例では図１(a) に示されるように、上床版ブロック１および下床版ブロック２がそれぞれ箱桁軸方向に連結され、上下の床版ブロック１，２を立面視でＸ字状に交差する圧縮斜材３と引張斜材４とで連結している。
【００２８】
図１(b) は箱桁軸方向から見た図であり、この例では箱桁の両側のウェブ位置に加え、中央にも圧縮斜材３と引張斜材４を配置している。また、引張斜材４は各圧縮斜材３の両側に配置してある。ただし、圧縮斜材３と引張斜材４の配置は種々考えられ、複合箱桁の上下の床版ブロック１，２を安定的に連結できる構造であれば特に限定されない。
【００２９】
上下の床版ブロック１，２は版状のプレキャスト部材からなり、上床版ブロック１どうしおよび下床版ブロック２どうしを橋軸方向に連結する。橋軸方向のプレストレスの導入は、施工段階においても行うことができるが、一般的には施工時と完成時ではプレストレスの導入量は異なる。
【００３０】
圧縮斜材３は例えば高強度コンクリート、短繊維補強コンクリート、コンクリート充填鋼管など高い圧縮耐力を有するものが考えられ、一方、引張斜材４としては例えばＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルなど高い引張抵抗力を有し、かつ断面をできるだけ小さく抑え、軽量化が図れるものが考えられる。
【００３１】
さらに、これらの圧縮斜材３、引張斜材４についてもプレキャスト化することで、現場における作業が簡略化され、工期の短縮が図れる。
【００３２】
図２は、圧縮斜材３の上床版ブロック１へのピン接合部の一例を示したものである。なお、図示しないが下床版ブロックとの接合部についても同様に考えることができる。
【００３３】
この例では、圧縮斜材３の端部断面を円弧状に形成し、一方、上床版ブロック１の底面には圧縮斜材３の端部断面に対応する円弧状断面の溝（圧縮斜材３の端部が橋軸方向にのみ円弧状となる場合）あるいは球面状の凹部（圧縮斜材３の端部を球面状とする場合）を形成し、この溝または凹部に合成ゴムなどの緩衝材１４を介して圧縮斜材３の端部を受ける形でピン接合部１１を形成している。
【００３４】
また、その固定手段としては、圧縮斜材３の端部に予めボルト孔１２を形成しておき、上床版ブロック１の上面側から先端がボルト状の緊張用鋼材１３をボルト孔１２に螺合するようになっている。
【００３５】
なお、緊張用鋼材１３として必要な引張耐力を有するものを用いることで、小さな引張力に対して抵抗させることができる。
【００３６】
なお、ボルト孔１２については、内面にボルト孔を有するアンカー金具を埋め込むなどして形成することができ、また圧縮斜材３の端部の補強のため、部分的に補強用の短繊維などを混入したコンクリートを用いることもできる。
【００３７】
図３は、引張斜材４の上床版ブロックへ１のピン接合部の一例を示したものである。なお、図示しないが下床版ブロックとの接合部についても同様に考えることができる。
【００３８】
この例では、ＰＣケーブルなどからなる引張斜材４の定着端部が上床版ブロック１の断面内に位置するようにし、かつその定着端部が上床版ブロック１内に埋め込んだアンカー装置２２の円弧状の溝または球面状の凹部内で回動できるようにすることでピン接合部２１を形成している。
【００３９】
図４は、引張斜材４の上床版ブロック１へのピン接合部の他の例を示したものである。図示しないが下床版ブロックとの接合部についても同様に考えることができる。
【００４０】
この例では、引張斜材４として薄板状の鋼材を用い、その端部を上床版１内に埋め込んだアンカー装置３２のピン３３に取り付けることでピン接合部３１を形成している。
【００４１】
図５は、圧縮斜材３および引張斜材４の上床版ブロック１への接合構造のさらに他の例を示したものである。また、図６および図７は、その接合構造を複合箱桁橋に適用した場合の全景と桁内の概観を示したものである。
【００４２】
この例では上床版ブロック１の下面（下床版ブロック２の場合は上面）に圧縮斜材受け部４１を設け、端部を円弧状の断面とした鋼材などからなる圧縮斜材３の円弧状断面部分をこれに対応する溝部４３で受け、ピン接合としている。
【００４３】
また、引張斜材４については、ＰＣ鋼棒あるいはＰＣケーブルなどを用い、上床版ブロック１の上面（下床版ブロック２の場合は下面）に、引張斜材受け部４２として溝状の凹部を形成し、溝内で引張斜材４の端部を定着プレート４４およびナット４５で定着させている。
【００４４】
図８は、本願発明の複合箱桁の施工方法を複合箱桁橋の施工に適用した場合の一実施形態を示したものであり、以下の手順で複合箱桁の張出し作業を行うことができる。
【００４５】
張出し架設により架設された既設部分の下床版ブロック２の箱桁軸方向前方に、新設の下床版ブロック２を連結し、これらをＰＣ鋼材などで緊張する（図８(a) 参照）。なお、図示しないが、新設の下床版ブロック２に予め引張斜材４の一端を取り付けた状態で架設してもよい。
【００４６】
次に、既設の上床版ブロック１と新設の下床版ブロック２との間をＰＣケーブルなどからなる引張斜材４で連結する（図８(b) 参照）。
【００４７】
続いて、下床版ブロック２上に圧縮斜材３を斜めにセットする（図８(c) 参照）。なお、図示しないが圧縮斜材３は適当な支持具または支保装置により支持しておくことができる。
【００４８】
既設の上床版ブロック１の箱桁軸方向前方に、新設の上床版ブロック１を連結するとともに、下床版ブロック２上にセットした圧縮斜材３の端部と連結する（図８(d) 参照）。その状態で、上床版ブロック１間をＰＣ鋼材などで緊張する。
【００４９】
以上の作業により、１ブロックに相当する張出し架設が完了し、この作業を所要回数繰り返すことで複合箱桁橋の張出し架設による施工を行うことができる。
【００５０】
【発明の効果】
箱桁のウェブに相当する位置に、圧縮力に抵抗する圧縮斜材と、引張力に抵抗する引張斜材としてのＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルまたは薄板状の鋼材を配置することで、桁の軽量化を図ることができる。
【００５１】
また、圧縮斜材および引張斜材と上下の床版ブロックとの接合部を、曲げモーメントを伝達しないピン接合とすることで、床版に導入されるプレストレスが斜材に分散することがなくなり、接合部の構造も小さくすることができる。
【００５２】
全ての部材をプレキャスト化することで、現場での作業を少なくし、納入された部品を組み合わせるのみで、張出し架設が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の複合箱桁の基本構造を示したもので、(a) は箱桁の軸方向と直交する方向から見た立面図、(b) は箱桁の軸方向から見た立面図である。
【図２】  圧縮斜材の上床版ブロックへの接合構造の一例を示す鉛直断面図である。
【図３】  引張斜材の上床版ブロックへの接合構造の一例を示す鉛直断面図である。
【図４】  引張斜材の上床版ブロックへの接合構造の他の例を示したもので、(a) は箱桁軸方向の鉛直断面図、(b) は箱桁軸方向と直交する方向の鉛直断面図、(c) は上床版ブロックを下方から見上げた図である。
【図５】  圧縮斜材および引張斜材の上床版ブロックへの接合構造のさらに他の例を示したもので、(a) は箱桁軸方向の鉛直断面図、(b) は箱桁軸方向と直交する方向の鉛直断面図、(c) は上床版ブロックを上方から見た図である。
【図６】  図５の接合構造を有する複合箱桁を複合箱桁橋に適用した場合の概観を示す斜視図である。
【図７】  図６に対応する桁内の概観を示す斜視図である。
【図８】  本願発明の複合箱桁の施工方法の一実施形態における施工手順を示す概念図である。
【符号の説明】
１…上部床版ブロック、２…下部床版ブロック、３…圧縮斜材、４…引張斜材、５…橋脚、１１…ピン接合部、１２…ボルト孔、１３…緊張用鋼材、１４…緩衝材、２１…ピン接合部、２２…アンカー装置、３１…ピン接合部、３２…アンカー装置、３３…ピン、４１…圧縮斜材受け部（ピン接合部）、４２…引張斜材受け部、４３…溝部、４４…定着プレート、４５…ナット
【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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【図８】
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