(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎の上部に密集配置されるとともに、隣り合うものの少なくとも一面同士が互いに接触し、かつ、縦方向に順次接合される断面多角形状の中空のプレキャストコンクリート製の複数のコラムと、
前記各コラムの内部に建て込まれるとともに、縦方向に順次接合される中空鋼管と、
前記中空鋼管と前記コラムとの隙間に充填される外側中詰コンクリートと、
前記各中空鋼管の内部の前記各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに充填される内側中詰コンクリートと、
該内側中詰コンクリートを充填した部分を横方向に貫通して緊張状態に定着され、前記複数のコラムを断面方向に緊結する横締め用のＰＣ鋼材とからなることを特徴とする橋脚構造物。
【請求項２】
前記コラムの縦方向の接合位置と前記中空鋼管の縦方向接合位置とを縦方向にずらし、前記中空鋼管の上端を前記コラムの上端よりも上方に突出させたことを特徴とする請求項１に記載の橋脚構造物。
【請求項３】
前記各中空鋼管の中心には、縦方向接合用のＰＣ鋼材が緊張状態に定着され、該縦方向接合用のＰＣ鋼材により、各中空鋼管及び各コラムが縦方向に緊結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の橋脚構造物。
【請求項４】
前記コラムは、六角形状断面をなすことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の橋脚構造物。
【請求項５】
基礎の上部に複数の中空鋼管を密集した状態に建て込み、該各中空鋼管を縦方向に順次接合するとともに、前記各中空鋼管の周囲に断面多角形状の中空のプレキャストコンクリート製のコラムを建て込み、該コラムを縦方向に順次接合するとともに、隣接するコラムの少なくとも一面同士を互いに接触させ、
前記コラムと前記中空鋼管との隙間に外側中詰コンクリートを充填し、
前記各中空鋼管の内部の前記各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに内側中詰コンクリートを充填し、
該内側中詰コンクリートを充填した部分を横締め用のＰＣ鋼材により横方向に貫通し、該横締め用のＰＣ鋼材を緊張状態に定着し、前記複数のコラムを断面方向に緊結することを特徴とする橋脚構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚構造物及びその構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、土木建築構造物分野において、技術開発や、顧客ニーズなどにより、大型化、多様化、耐震性の向上などの観点から、高度化が進められている。例えば道路建設において、路線選定が、山間地となった場合、谷間や、河川部などにおいては、高橋脚構造形式が採用されている。
【０００３】
該種建設条件に好適な橋脚の構造形式や施工方法の従来技術として、先に本出願人は、特許第２９８２５５１号及び特許第２９７３７７５号工法に示す技術を開発した。この従来技術は、複数のプレキャストコンクリート製型枠エレメントを組合わせた型枠ブロックの中空内部に、コンクリートを打設する作業を、順次所定の高さになるまで交互に繰返すことで作られる橋脚構造であり、構造物の構築にあたっては、型枠ブロックが、構造物の外形を構成する型枠として用いられるため、従来工法のような、型枠の設置、撤去の手数が不要であるため、工期短縮に好適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この工法によって作られた橋脚構造物は、強度確保のために、中空内部に多数の主鉄筋や、横鉄筋、あるいは組立て鉄筋などが輻輳状態に配置しなければならないため、施工にあたっては、配筋作業が面倒で、手数が多くなり、作業時間に手間取っていた。また、このような構造では、特に高橋脚を構築する場合、荷重が大きくなるため、応答変位が大きくなり、地震力などの水平力を受けると、構造物の耐久性、耐震性を損うおそれがある。逆にこの種の変位に対してさらに耐久性、耐震性を向上するためには、これを上回る剛構造とする必要があり、構造物材料の重量と強度との間に構造的な悪循環を生ずる懸念があった。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、橋脚構造物の荷重を減少でき、軽量でありながら、所要の耐力を十分に確保できるようにした橋脚構造物及びその構築方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の橋脚構造物は、基礎の上部に密集配置されるとともに、隣り合うものの少なくとも一面同士が互いに接触し、かつ、縦方向に順次接合される断面多角形状の中空のプレキャストコンクリート製の複数のコラムと、前記各コラムの内部に建て込まれるとともに、縦方向に順次接合される中空鋼管と、前記中空鋼管と前記コラムとの隙間に充填される外側中詰コンクリートと、前記各中空鋼管の内部の前記各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに充填される内側中詰コンクリートと、該内側中詰コンクリートを充填した部分を横方向に貫通して緊張状態に定着され、前記複数のコラムを断面方向に緊結する横締め用のＰＣ鋼材とからなることを特徴とする。
従って、本発明では、多数の鉄筋に替えて単体の中空鋼管を接合した構造であり、コラム及び中空鋼管同士の横方向の接合強度を十分に確保できるため、コンクリート量が少なく、軽量化を達成できる割に十分な耐力を確保できる。
また、中空鋼管の内部の各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに内側中詰コンクリートが充填され、しかも、この位置には横締め用のＰＣ鋼材が横方向に貫通して緊張した状態に定着されているので、複数のコラムを断面方向に緊結することができる。従って、軽量化を図りつつ、横方向の接合強度を十分に確保でき、地震作用時におけるせん断耐力及び耐震性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、前記コラムの縦方向の接合位置と前記中空鋼管の縦方向接合位置とを縦方向にずらし、前記中空鋼管の上端を前記コラムの上端よりも上方に突出させたことにより、コラム及び鋼管の縦方向の接合位置の脆弱性を回避できる。
また、請求項３に記載の発明では、前記各中空鋼管の中心には、縦方向接合用のＰＣ鋼材が緊張状態に定着され、該縦方向接合用のＰＣ鋼材により、各中空鋼管及び各コラムが縦方向に緊結されていることにより、縦方向の強度も十分に確保できる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、前記コラムは、六角形状断面をなすことにより、橋脚規模、高さなどに応じた計画強度に応じて、これをセグメント単位として、自由に組合わせることができ、各種バリエーションに応じた設計の多様化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明方法では、基礎の上部に複数の中空鋼管を密集した状態に建て込み、該各中空鋼管を縦方向に順次接合するとともに、前記各中空鋼管の周囲に断面多角形状の中空のプレキャストコンクリート製のコラムを建て込み、該コラムを縦方向に順次接合するとともに、隣接するコラムの少なくとも一面同士を互いに接触させ、前記コラムと前記中空鋼管との隙間に外側中詰コンクリートを充填し、前記各中空鋼管の内部の前記各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに内側中詰コンクリートを充填し、該内側中詰コンクリートを充填した部分を横締め用のＰＣ鋼材により横方向に貫通し、該横締め用のＰＣ鋼材を緊張状態に定着し、前記複数のコラムを断面方向に緊結することを特徴とする。
従って、本発明方法では、打設コンクリート量が少なく、従来の鉄筋に替えて中空鋼管を順次高さ方向に接合する作業であるため、作業が良好で、作業の省力化と、急速施工性を得ることができる。
また、鋼管の内部の各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに内側中詰コンクリートを充填し、しかも、この位置には横締め用のＰＣ鋼材が横方向に貫通し、緊張した状態に定着されているので、複数のコラムを断面方向に緊結することができる。従って、軽量化を図りつつ、横方向の接合強度を十分に確保でき、地震作用時におけるせん断耐力及び耐震性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図５は、本発明に係る橋脚構造物の構築手順を示す。まず、図１は、基礎部分の構築状況を示すものであり、地中に横設されたＨ型鋼１の上部には複数のリブ付鋼管２が配置され、その外周にコンクリートを打設することで、基礎３が構成される。そして、フーチング天端部の上部において、リブ付鋼管２の上部に中空鋼管４が接合され、さらに各鋼管４の外周部にＰＣ部材からなるコラム５が配置される。
【００１１】
各コラム５は、捨て型枠として、構造物外観を形成するものであり、図２に示すように、例えば断面正六角形状のプレキャストコンクリート部材であり、補強筋として、エポキシ鉄筋、あるいは炭素繊維などを一体に埋設した軽量高強度素材からなっている。なお、図例では、構造物中心を六角形に開口させた状態の所定断面のハニカム形状をなし、密集配置して隣接するコラム５の少なくとも一面同士を互いに接触させている。この配置間隔は、橋脚の計画断面に応じた配置であって、図例のほか、規模や橋脚の高さに応じて各コラム５をセグメントとして複数密集配置できる。
【００１２】
そして、最初の鋼管４及びコラム５が建て込まれた状態で、鋼管４とコラム５との隙間には、コンクリート打設工により、外側中詰コンクリートである中詰コンクリート６が打設され、一体化が図られる。なお、各コラム５の縦方向接合面と、鋼管４との接合面のピッチはずらしておき、図３、図４に示すように、鋼管４がコラム５の天端より突出する配置とすることで接合部における脆弱性を回避できる。
【００１３】
以上のコラム５の上部周囲には、同図３に示すように、自昇式の仮設足場７が配置され、高さ方向の工事進捗に応じて、順次上昇する。なお、図３中符号８は、前記仮設足場７に近接して配置された仮設エレベータ構造物、符号９はクレーン足場１０上に配置される資材揚重用のタワークレーンであり、いずれも工事進捗に応じて上方に継足される。
【００１４】
前記タワークレーン９は、上部鋼管４の建て込みと、建て込み作業完了後の下部鋼管４に対する溶接作業を終了した後、コラム５の建て込みとを交互になす。以上のコラム５の建て込み後は、前記と同様に中詰コンクリート６が打設充填され、この作業を設計高さまで交互に繰返すことで高橋脚が完成し、その上部に橋１１が配置される。
【００１５】
また、場合によっては、図５に断面して示すように、その中心に縦方向接合用のＰＣ鋼材１２を配置し、このＰＣ鋼材１２の上下を緊張させることで、地震後の残留変位を極小化することもできる。
【００１６】
さらに、一般部においては、図５（ａ）に示すように、鋼管４の内部は中空状態に保持されている一方で、各コラム５同士の縦方向接合位置近傍においては、図５（ｂ）に示すように、鋼管４の内部にも内側中詰コンクリートである中詰コンクリート６が充填さている。そして、この位置には横締用のＰＣ鋼材１４がそれぞれの横方向を貫通して緊張状態に配置されている。図示の集合例では、構造物の中心部が開口しその上下に直線配列された形状であるため、ＰＣ鋼材１４はその周囲のコラム５及び鋼管４を貫通して円状に配置されているとともに、各コラム５及び鋼管４の横並び位置では、それぞれ直線状に貫通され、その両端を緊張状態に定着し、構造物全体をその断面に沿って緊結し、横方向接合強度を十分に確保しており、この補強効果によって地震作用時におけるせん断耐力及び耐震性を向上している。
【００１７】
図６（ａ）、（ｂ）は、コラム５の集合パターンの他の例を示し、（ａ）では構造物の中心となるコラム５の四面に周囲のコラム５が配置され、かつ周囲の隣接するコラム５の一面同士が接触するように密集配置された構造である。また、（ｂ）では、構造物中心を六角形状に開口した状態で、その開口の周囲に開口を囲むように６つのコラム５を密集配置し、周方向に隣接するコラム５の一面同士を接触させたものである。
【００１８】
以上のほか、橋脚規模、高さなどに応じた計画強度に応じて、コラムをセグメント単位として、種々の断面に組合わせることができ、各種バリエーションに応じた設計の多様化を図ることができる。なお、コラム５の断面は、六角形状にのみ限定されるものでないが、断面方向に対する適合性、密集配置状態における接合性などにおいて、六角形状が最も推奨される。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による橋脚構造物及び構築方法にあっては、橋脚構造物の荷重を減少でき、軽量でありながら、所要の耐力、耐久性及び耐震性を十分に確保でき、さらには工期短縮にも好適である。またコラムを断面六角形状とすることにより、橋脚規模、高さなどに応じた計画強度に応じて、これをセグメント単位として、自由に組合わせることができ、各種バリエーションに応じた設計の多様化を図ることができる。
また、各コラム及び中空鋼管の縦方向の接合位置の脆弱性を回避できる。さらに、各中空鋼管の内部の各コラムの縦方向接合位置近傍に対応する部分のみに内側中詰コンクリートを充填し、しかも、この位置には横締め用のＰＣ鋼材が横方向に貫通し、緊張した状態に定着されているので、複数のコラムを断面方向に緊結することができる。従って、軽量化を図りつつ、横方向の接合強度を十分に確保でき、地震作用時におけるせん断耐力及び耐震性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による施工手順のうち、基礎構築段階を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】同上下方向の打継ぎ手順を示す側面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は同打継ぎ手順を示す斜視図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線及びｃ−ｃ線における平断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）はセグメントの組合わせ例の変更例を示す平断面図である。
【符号の説明】
４  中空鋼管
５  コラム
６  中詰コンクリート
１２  縦方向ＰＣ鋼材
１４  横締用ＰＣ鋼材
【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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