(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤上に立設された橋脚柱と、床版を含み前記橋脚柱の上に設けられる上部構造と、前記橋脚柱と上部構造を一体化する剛結部とからなり、
前記剛結部は、前記橋脚柱の頂部に橋軸と直交して一体に接合された張出し部と、上面にコンクリート充填穴を有し前記張出し部と直交して上面及び両側壁の一部を除く大部分が該張出し部に埋込まれた鋼管と、該鋼管に挿通された長尺の鋼桁とを有し、
コンクリートを打設して前記床版を造成することにより、前記鋼管内にコンクリートが充填されると共に該鋼管の上面及び両側壁の一部が床版内に取り込まれて該床版、前記鋼管及び鋼桁を一体化したことを特徴とする上下部一体構造の橋梁。
【請求項２】
橋脚柱を地盤に設置された杭に接合し、前記橋脚柱の頂部に橋軸と直交して、上面にコンクリート充填穴を有し橋軸方向に上面及び両側壁の一部を除く大部分が埋設された鋼管を有する張出し部を接合して前記鋼管内に長尺の鋼桁を挿通し、前記鋼桁上に床版を造成するためにコンクリートを打設することにより前記コンクリート充填穴から鋼管内にコンクリートを充填して前記鋼管の上面及び両側壁の一部を前記床版内に取込み、該コンクリートが硬化することにより前記鋼管、鋼桁及び床版を一体化したことを特徴とする上下部一体構造の橋梁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚と鋼桁とが一体に剛結合された上下部一体構造の橋梁及びその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、橋梁の低コスト化の目的で、橋梁の様々な構造形式が提案されている。この中で、鋼材で製作された橋梁の上部構造（橋桁部分）と、鉄筋コンクリートで製作された橋脚とを剛結合した構造の橋梁（以下、上下部一体構造の橋梁という）は、橋梁の支承及び伸縮継手装置を省略することにより、維持管理費用が低減できる構造であること、橋梁架設後に張出し架設工法が可能である構造上の優位性があることなどの特長を有する。
【０００３】
この種上下部一体構造の橋梁の一例として、特開平８−３０２６１９号公報に記載された発明がある。この発明に係る複合部材の接合方法は、鋼構造梁部材と鉄筋コンクリート構造柱脚とを接合した複合部材の接合構造において、鋼構造部材の接合端を形成する鋼製主桁と、鉄筋コンクリート構造柱脚の頂部から鋼製主桁内に延在するように設けた鉄筋コンクリート構造梁の接合端とを直接相互に一体的に接合したものである。
【０００４】
そして、このように構成したことにより、強固、安全な合成構造を得ることができ、常時荷重に対しても、また地震時荷重に対しても充分に耐え、鋼構造部材と鉄筋コンクリート構造梁部材間で円滑な力の伝達をはかることができるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成した複合部材の接合構造、すなわち、上下部一体構造の橋梁においては、鉄筋を配筋してコンクリートを打設した鉄筋コンクリート構造柱部の一部を建設したのち、その頂部に仮受け材を設置してさらにこの仮受け材上に鋼製主桁を設置し、仮受け材の下端より上方の部分に鉄筋を配筋し、コンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造柱脚を完成すると共に、この鉄筋コンクリート構造柱脚と鋼製主桁とを一体化しなければならない。
【０００６】
このため、仮受け材及び鋼製主桁を回避して鉄筋を配筋するのがきわめて面倒であり、その上、鉄筋を現場で組み、かつ鉄筋コンクリート構造柱脚のコンクリート打設が２段階となるため、工期が長期化する。さらに、鋼製主桁に形鋼を用いる場合、桁高が低いため鋼製主桁と鉄筋コンクリート構造柱脚との間に作用するせん断力に抵抗するに足るずれ止部材を鋼製主桁に設置することができず、桁の合理化が困難になるなど、多くの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するめたになされたもので、橋脚柱と鋼桁との接合部近傍に発生する大きな断面力に抵抗でき、その上低コストで急速施工が可能な上下部一体構造の橋梁及びその施工方法を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る上下部一体構造の橋梁は、地盤上に立設された橋脚柱と、床版を含み前記橋脚柱の上に設けられる上部構造と、前記橋脚柱と上部構造を一体化する剛結部とからなり、前記剛結部は、前記橋脚柱の頂部に橋軸と直交して一体に接合された張出し部と、上面にコンクリート充填穴を有し前記張出し部と直交して上面及び両側壁の一部を除く大部分が該張出し部に埋込まれた鋼管と、該鋼管に挿通された長尺の鋼桁とを有し、コンクリートを打設して前記床版を造成することにより、前記鋼管内にコンクリートが充填されると共に該鋼管の上面及び両側壁の一部が床版内に取り込まれて該床版、前記鋼管及び鋼桁を一体化したものである。
【０００９】
また、本発明に係る上下部一体構造の橋梁の施工方法は、橋脚柱を地盤に設置された杭に接合し、前記橋脚柱の頂部に橋軸と直交して、上面にコンクリート充填穴を有し橋軸方向に上面及び両側壁の一部を除く大部分が埋設された鋼管を有する張出し部を接合して前記鋼管内に長尺の鋼桁を挿通し、前記鋼桁上に床版を造成するためにコンクリートを打設することにより前記コンクリート充填穴から鋼管内にコンクリートを充填して前記鋼管の上面および両側壁の一部を前記床版内に取込み、該コンクリートが硬化することにより前記鋼管、鋼桁及び床版を一体化したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る上下一体構造の橋梁の縦断面図、図２は図１の要部の斜視図、図３は図１の床版用コンクリートを打設する前のＡ−Ａ断面図、図４は本実施の形態に係る橋梁の全体構成を示す正面図である。
【００１１】
先ず、図４により本実施の形態に係る橋梁の全体構造について説明する。図４において、１は本実施の形態に係る上下部一体構造の橋梁で、地盤Ｇ上に立設された鋼管にコンクリートが充填された橋脚柱２と、この橋脚柱２上に設けられた橋梁１の上部構造２１とによって構成されており、橋脚柱２と上部構造２１とにより剛結部１１が形成されている。なお、４は橋脚柱２の上部に橋軸と直交して一体に結合された橋脚柱２の張出し部、１２は剛結部１１を構成する鋼管、１４は鋼管１２内を貫通して橋軸方向に設置された鋼桁、５は剛結部１１を構成する橋脚柱２以外の橋脚柱２ａと上部構造２１との間に介装された支承である。以下、各部の構造について説明する。
【００１２】
図１、図２及び図３において、橋脚柱２は鋼管内にコンクリート５を充填してなり、地盤Ｇに埋設された杭３の上部に建て込まれて一体に接合されている。
次に、剛結部１１において、４は橋脚柱２の頂部に一体に接合された橋脚の張出し部、１２はこの張出し部４の桁位置に、張出し部４と直交してその大部分が張出し部４に埋設され、かつ前後に突出した複数本の鋼管（図には２本の場合が示してある）で、図３に示すように、その上面には複数のコンクリート充填穴１３が設けられている。１４は鋼管１２内に挿通されて橋軸方向に設置された例えばＨ形鋼からなる長尺の鋼桁で、鋼管１２内には上部構造２１の床版２２と一体にコンクリート６が打設されている。
【００１３】
上部構造２１において、２２は鋼管１２内と一体に打設されたコンクリート６によって形成された床版、２３は橋面を形成する舗装、２４は地覆、２５は高欄である。
なお、図５は剛結部１１を設けた以外の区間における橋梁１の上部を示す断面図で、橋脚柱２の上部に設けた張出し部４と鋼桁１４との間には支承５が介装されており、上部構造２１の床版２２は鋼桁１４により支持されている。
【００１４】
次に、上記のように構成した本実施の形態に係る上下部一体構造の橋梁の施工手順について説明する。
先ず、あらかじめ工場等で、桁位置となる部分に、コンクリート充填穴１３を上面にして、鋼管１２の上面及び両側壁の一部を除く大部分が埋込まれた張出し部４を製作しておき、工事現場に輸送する。
一方、工事現場では、地盤Ｇに杭３を打込んでその上部に橋脚柱２を建て込み、杭３の上部にコンクリート６を打設して、杭３と橋脚柱２を一体に接合する。そして、橋脚柱２の上部に、連結リング１５を利用して張出し部４を一体に接合する。
【００１５】
次に、張出し部４に埋め込まれた鋼管１２内に長尺の鋼桁１４を挿通し、床版２２のためのコンクリート６を打設する。これにより、床版２２が形成されると共に、鋼管１２の上面に設けたコンクリート充填穴１３から鋼桁１４が挿通された鋼管１２内にコンクリート６が流入し、充填される。
このとき、鋼管１２の上部は床版２２内に取り込まれ、鋼管１２内の鋼桁１４の上面は、床版２２の下面とほぼ同一平面上に位置する。したがって、剛結部１１が設けられていない区間は、前述のように、床版２２は鋼桁１４によって支持される。
コンクリート６が硬化したのちは、鋼管１２、鋼桁１４及び床版２２は一体化して剛結合１１が構成される。
【００１６】
［実施の形態２］
図６は本発明の実施の形態２に係る上下一体構造の橋梁の全体構成を示す正面図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、剛結部１１を例えば橋梁の橋軸方向のほぼ中央部に設け、その両側の区間には剛結部１１を設けずに、上部構造２１を張出し部４と鋼桁１４との間に介装された支承５によって支持するようにしたものである。
【００１７】
なお、本実施の形態においては、剛結部１１を、２本の橋脚柱２を近接して設け、両橋脚柱２の上部にそれぞれ設けた張出し部４を連通して鋼管１２を設置し、この鋼管１２に長尺の鋼桁１４を挿通した。
図６では、橋梁の橋軸方向の１か所に剛結部１１を設けた場合を示したが、２か所以上に剛結部１１を設けてもよい。
【００１８】
上記の説明では、橋脚柱２として、鋼管にコンクリートを充填した合成橋脚柱を用いた場合を示したが、鋼製橋脚を用いてもよい。
また、橋脚の張出し部４に２本の鋼管１２を設置した場合を示したが、３本以上であってもよい。
さらに、実施の形態１においては、連続して設置された複数本の橋脚柱２と上部構造２１との間にそれぞれ剛結部１１を設け、その間に剛結部１１が設けられていない区間を設けた場合を示し、実施の形態２においては、橋梁の橋軸方向のほぼ中間部に剛結部１１を設け、その他の区間には剛結部１１が設けられていない場合を示したが、現場の状況等に応じて、適宜剛結部１１を設け又は剛結部１１を省略することができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の実施の形態１の実施例について説明する。なお、具体的な諸元については、適用対象となる橋梁の種類、規模等に応じて種々な設計が可能であるが、寸法の一例を挙げれば、次の通りである。
先ず、外径２ｍ、長さ１５ｍ、板厚１４mmの翼付きねじ込み式鋼管杭３を地盤中に貫入し、杭頭部から３ｍ下方に仕切り板を設けた。
【００２０】
そして、この鋼管杭３の上部の空間部に、内径１．５ｍ、板厚２５mm、長さ１０ｍの鋼管内にコンクリート６を充填した橋脚柱２の下部を３ｍ挿入し、鋼管杭３の上部の空間部にコンクリート６を充填し、一体化した。
また、橋脚の張出し部４は、長さ（幅）４ｍ、最大高さ１．５ｍの鋼製のもので、その両側の桁位置に、内径０．８ｍ、板厚１２mm、長さ６ｍで、上面に直径１５０mmのコンクリート充填穴１３が４個設けられた角形鋼管１２を、橋脚の張出し部４内にその上面から１５cm露出させて接合したもので、これらはあらかじめ工場で製作した。そして、この張出し部４を工事現場に輸送し、連結リング１５を利用して橋脚柱２の上部に接合した。
【００２１】
ついで、この鋼管１２内に、ウェブ高さ０．５ｍ、フランジ幅０．３ｍ、長さ１０ｍのＨ形鋼からなる鋼桁１４を挿通した。このときの鋼桁１４の間隔は６ｍであった。
次に、鋼管１２の上部を含めて、幅８ｍの範囲にコンクリート６を打設して床版２２を形成した。このとき、コンクリート充填穴１３から鋼管１２内にコンクリート６が流入し、床版２２、鋼管１２及び鋼桁１４が一体化され、コンクリート６の硬化により剛結部１１が構成された。なお、床版２２の表面に厚み５cmの舗装を施した。完成した橋梁の径間長は２０ｍ、有効幅員は７ｍであった。
【００２２】
上記のように構成した本発明によれば、橋脚柱２と鋼桁１４とを上下部一体構造としたので、地震時に橋脚柱２の基部及び頂部だけでなく、橋脚柱２の近傍の鋼桁１４にも過大な断面力が作用する。しかしながら、橋脚柱２の近傍の鋼桁１４の断面を、鋼管１２及び鋼管１２内に充填したコンクリート６により増加しているので、過大な断面力にも耐えることができる。
また、橋脚柱２と鋼桁１４とを上下部一体構造としたので、橋脚柱２の基部に発生する曲げモーメントを鋼桁１４が分担するため、橋脚柱２の基部の断面を縮小することができる。
【００２３】
さらに、鋼管１２が設置された張出し部４等の主部材は、あらかじめ工場等で製作できるため、現場作業工数を減らすことができ、これにより、工期を短縮することができる。
また、橋脚柱２に鉄筋を配筋する必要がないので、現場作業工数を低減することができる。
さらに、鋼材どうしの接合にコンクリート６を用いたので、接合部の設計が容易であり、その上多少の鋼材の製造誤差を許容することができる。
また、鋼桁１４にＨ形鋼の如き形鋼を用いたので、経済性が高い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る上下部一体構造の橋梁は、地盤上に立設された橋脚柱と、床版を含み前記橋脚柱の上に設けられる上部構造と、前記橋脚柱と上部構造を一体化する剛結部とからなり、前記剛結部は、前記橋脚柱の頂部に橋軸と直交して一体に接合された張り出し部と、上面にコンクリート充填穴を有し前記張出し部と直交して上面及び両側壁の一部を除く大部分が該張出し部に埋込まれた鋼管と、該鋼管に挿通された長尺の鋼桁とを有し、コンクリートを打設して前記床版を造成することにより、前記鋼管内にコンクリートが充填されると共に該鋼管の上面および両側壁の一部が床版内に取り込まれて該床版、前記鋼管及び鋼桁を一体化して剛結部を構成したので、橋脚柱と鋼桁との接合部近傍に発生する大きな断面力に抵抗でき、その上低コストで工期を短縮することができる。
【００２５】
また、本発明に係る上下部一体構造の橋梁の施工方法は、橋脚柱を地盤に設置された杭に接合し、前記橋脚柱の頂部に橋軸と直交して、上面にコンクリート充填穴を有し橋軸方向に上面及び両側壁の一部を除く大部分が埋設された鋼管を有する張出し部を接合して前記鋼管内に長尺の鋼桁を挿通し、前記鋼桁上に床版を造成するためにコンクリートを打設することにより前記コンクリート充填穴から鋼管内にコンクリートを充填して前記鋼管の上面及び両側壁の一部を前記床版内に取込み、該コンクリートが硬化することにより前記鋼管、鋼桁及び床版を一体化するようにしたので、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の縦断面図である。
【図２】図１の要部の斜視図である。
【図３】図１の床版用のコンクリートを打設する前のＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施の形態１の全体構成を示す正面図である。
【図５】図４の剛結部が設けられていない部分の縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２の全体構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１  上下部一体構造の橋梁
２，２ａ  橋脚柱
３  杭
４  橋脚の張出し部
５  支承
６  コンクリート
１１  剛結部
１２  鋼管
１３  コンクリート充填穴
１４  鋼桁
２１  上部構造
２２  床版
【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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