JP4856484B2

JP4856484B2 - 落橋防止装置及びその工法

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Publication number: JP4856484B2
Application number: JP2006193245A
Authority: JP
Inventors: 正敏大倉
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Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP2008019651A

Description

本発明は、橋台や橋脚などの下部構造から橋桁や床版などの上部構造が落下しないように保持する落橋防止の技術に関する。

平成７年兵庫県南部地震で見られたように、高速道路等の橋梁が地震で倒壊すると、付近一帯に甚大な被害をもたらしてしまう。そこで、橋梁の落橋防止構造が見直され、桁座（橋座）を拡幅したり、上部構造（橋桁や床版の単位で呼ぶものとする）どうしを連結するといった落橋防止策が提案されている。

桁座拡幅による落橋防止は、橋台や橋脚の桁座に対し、コンクリートを打ち継いで拡幅したり、鋼鉄製ブラケットをアンカーボルトで取り付けて拡幅する構造である。また、上部構造間連結による落橋防止は、橋桁や床版の端部において橋幅方向へ貫通孔を設け、これにワイヤ等を通して向かい合った上部構造間を連結したり、上部構造の端部側面にチェーン等をかけて向かい合った上部構造間を連結する構造であり、たとえば特許文献１の図１３、図１４（段落００４８〜００５２参照）に示されたような構造が知られている。
特開平１０−１５９０２１号公報

上記従来の落橋防止構造において、桁座拡幅方式の場合、拡幅した部分の上面と橋桁との間には支承分の間隙が存在し、橋桁が支承から外れたときにその間隙分落下する上部構造の衝撃荷重を、拡幅部分で全面的に支えきれるかどうかに不安が残る。また、上部構造間連結方式の場合は、ワイヤやチェーンに余裕を持たせてたるませた状態にしてあるので、やはり橋桁が支承から外れたときに衝撃荷重がかかることになり、これに耐えきれるかどうかに不安が残る。

さらに、いずれの落橋防止構造においても、下部構造や上部構造のコンクリートにアンカ用などに削孔する必要があるが、橋梁のコンクリート内部にある鉄筋位置が不確定なため、孔を開けてみたところ鉄筋があって開け直しになったり、孔を開けるためのコアードリル等で知らないうちに鉄筋を損傷してしまう可能性もあり、あまり具合が良くない。

本発明はこのような技術背景に基づいたもので、橋脚や橋台、床版など重要部分に対する不確実な削孔が不要で、且ついっそう確実に落橋を防止できるような落橋防止装置とその落橋防止工法を提案するものである。

本発明に係る落橋防止装置は、橋幅方向の貫通孔をフィンガー部にもつフィンガージョイント型で、上部構造の継目に設置される伸縮継手と、その貫通孔内に遊挿状態で挿入されて橋幅方向へ差し渡された貫通棒体と、を含んで構成され、前記貫通棒体は、両端部を上部構造側方に係止させてあることを特徴とする。

また、本発明に係る落橋防止工法は、橋幅方向の貫通孔をフィンガー部にもつフィンガージョイント型の伸縮継手における互いに噛み合ったフィンガー部間に緩衝材を入れる工程と、その貫通孔に遊挿状態で貫通パイプを挿入して橋幅方向へ配管する工程と、該配管後の伸縮継手におけるフィンガー部間を施工現場の条件に合わせた遊間状態に維持しつつ、当該伸縮継手を上部構造施工部位に配置すると共に該伸縮継手のアンカーを床版鉄筋に固定する工程と、該上部構造施工部位にコンクリートを打設する工程と、貫通パイプに貫通棒体を通した後、上部構造側方に突出した当該貫通棒体の両端部を係止させる工程と、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、互いに噛み合ったフィンガー部の貫通孔に差し渡した貫通棒体が、上部構造の継目に設置された伸縮継手の離反を防止する、すなわち、フィンガー部間が最大遊間を大きく超えて離れていかないように繋ぎ止める連結装置の役割を担うので、地震等による想定外の力が作用した場合に、その外力を上部構造どうしで分担しあい、お互いが相手を繋ぎ止めるよう働かせることができる。つまり、伸縮継手に、上部構造間連結機能をもたせることによって、落橋防止能力を向上させている。

このように、伸縮継手に連結機能をもたせたことによって、ワイヤやチェーンによる上部構造間連結方式のような余裕（たるみ）が無用となり、たとえ一方の上部構造が支承から外れたとしても、他方の上部構造が伸縮継手の連結機能によりこれを支えて、支承から外れた上部構造が桁座まで急激に落下してしまわないように留めることができる。したがって、桁座に衝撃荷重が加わる可能性は、従来に比べ格段に低くなる。

また、本発明によれば、新築橋梁であれば、その上部構造継目の継手施工段階で落橋防止装置も一緒に設置することができるし、既存橋梁の場合は、その上部構造継目の継手交換段階で落橋防止装置を組み込むことができる。継手の交換工事で施工可能なので、橋脚や橋台、あるいは床版に対する削孔は不要で、知らない間に鉄筋を傷つけるような心配は排除される。

図１に、本発明を適用する橋梁について、一つの例（道路橋）を概略的に示している。

下部構造の要素である橋台１及び橋脚２の桁座１ａ，２ａに支承１ｂ，２ｂが設置されており、この支承１ｂ，２ｂに支えられて、複数の上部構造３が橋台１及び橋脚２の上に架け渡されている。そして、これら上部構造３の継目に、伸縮継手１０が設置されている。伸縮継手１０は、橋台１上では路盤Ｒと上部構造３との間、橋脚２上では上部構造３どうしの間を遊間をもって継ぐもので、フィンガーを交互に噛み合わせて組んだ一組のフィンガージョイント型のものが使用されている。本実施形態の落橋防止装置は、この伸縮継手１０を含んで構成されており、その詳細について平面概略を図２に示してある。

本実施形態に係る落橋防止装置は、上部構造３の継目（床版４、路盤Ｒの端部）に設置されたフィンガージョイント型の伸縮継手１０において互いに噛み合うフィンガー部１１に、橋幅方向の貫通孔１２（図４等参照）を設け、該貫通孔１２内に、貫通棒体１３を遊挿状態で挿入して橋幅方向へ差し渡すことで、基本的に構成されている。本実施形態における貫通棒体１３は、両端部１４がボルト状に形成され、該両端部１４が上部構造３の地覆５から側方へ突出する長さをもっており、この両端部１４にナット１５を螺合させることで、上部構造３の側方に係止させてある。本実施形態の場合、ナット１５は、パッキンとなる樹脂プレート１６及び角ワッシャ１７を地覆５との間に介在させて締め付けるようにしている。

このような落橋防止装置の工法について、図３〜図１３を参照して説明する。

まず、図３に示すように伸縮継手１０は、鋼鉄製のプレート１８の裏面に鉄筋のアンカー１９を溶接し、そして、該プレート１８の表面に、フィンガーとして断面“コ”字状の鋼材を溶接することで、フィンガー部１１を形成してある。プレート１８にはＩ型鋼材やＨ型鋼材を利用することができるし、各フィンガー用材には角パイプ型鋼材やＣ型鋼材、あるいは溝型鋼材、Ｌ型鋼材を利用することができる。

このように形成したフィンガー部１１を互いに噛み合わせることで伸縮継手１０が組み上げられる（図４）。すると、フィンガー部１１が断面“コ”字状で中空なので、一連のフィンガー部１１内には、橋幅方向へ貫通した貫通孔１２が形成されることになる。このように組み上がった伸縮継手１０を天地返しにし、その互いに噛み合ったフィンガー部１１の間に、緩衝材を入れる工程を実施する。

この緩衝材を入れる工程においては、まず、噛み合っているフィンガー部１１の間を最大遊間状態として、当該フィンガー部１１間の谷部分間隙２０に緩衝材を入れる工程を実施する（図５）。最大遊間は、橋梁の設置環境において想定される最低気温での継目間隔であり、本実施形態においては、貫通孔１２のサイズも考慮して計算される。緩衝材を入れる際には、まず、天地返しにしてある伸縮継手１０の谷部分間隙２０の底に０．５〜４．０ｍｍ厚の樹脂シート２１を敷き、そして、その上にシール剤２２を１０〜３０ｍｍ厚まで流し込んで硬化させる。当該シール剤２２は、硬化後も粘着性のある低弾性のものを選択するのがよい。継いで、シール剤２２を形成した上に、低弾性のスポンジ等の発泡材２３を充填する。この発泡材２３は、図６に示すように、切り込みを入れるか、あるいは一部を貼り合わせる等でスリット２４を形成しておくと好ましく、遊間が想定以上に広くなった場合の応力緩和につなげることができる。

このようにして樹脂シート２１、シール剤２２、発泡材２３からなる緩衝材を谷部分間隙２０に入れた後、当該伸縮継手１０のフィンガー部１１の間を今度は最小遊間状態として、フィンガー部１１間の残りの部分の間隙２０’（フィンガー側方）に緩衝材を入れる工程を実施する（図７）。最小遊間は、橋梁の設置環境において想定される最高気温での継目間隔である。この緩衝材工程も上記図５の工程と同様にして実施し、同じく樹脂シート２５、シール剤２６、発泡材２７からなる緩衝材を形成する。そして、緩衝材を入れ終わったところで、貫通孔１２に、貫通パイプ２８を挿入して遊挿状態で橋幅方向へ配管する。該貫通パイプ２８は、伸縮継手１０の橋幅方向の長さ、つまり一方の地覆５から他方の地覆５までの橋幅にほぼ等しい。

これによりフィンガー部１１間の間隙全域に緩衝材が入ると、フィンガー部１１間の間隔を平均気温の場合の遊間状態とし、そして図８に示すように、天地返しにしてある伸縮継手１０の上面（すなわち設置時の下面）に、ゴム製又は軟質のプラスチック製の遮水シート２９を接着するか、あるいはワッシャ＆ビス３０にて固定し、蓋をする。

継いで伸縮継手１０の天地を戻し、橋梁設置現場における施工時の気温に合わせた遊間状態に、アングルバー３１などの点溶接で仮固定する（図９）。伸縮継手１０の橋幅方向の長さは地覆５の外側面間の長さとし、横締めのゴムパッキンにて防水するとよい。また、目地はシール剤充填処理とする。これにて施工準備は整う。

このフィンガー部１１間を施工現場の条件に合わせた遊間状態に維持した配管後の伸縮継手１０を用いて、上部構造３の施工部位に配置すると共にそのアンカー１９を床版鉄筋７に溶接等で固定する工程を実施する（図１０）。その上部構造３の施工部位は、既存橋梁の継手を交換する工事であれば、その既存継手を撤去した跡である。

続いて、当該伸縮継手１０を配置した上部構造３の施工部位に、コンクリートを打設して路面レベルに仕上げ、また、地覆５及び高欄６を再現し、養生させる。養生後、貫通パイプ２８に貫通棒体１３を通し、上部構造３側方に突出した当該貫通棒体１３の両端部１４を係止させ、ズレ止め処理する。

貫通棒体１３は、一本の鋼鉄棒又は高せん断力をもつ棒からなるものとしてもよいが、施工性を考えると、両端をねじ切りした短い鋼鉄棒又は高せん断力棒１３ａを多数用意し、これを機械式継手１３ｂで連結しながら貫通パイプ２８に挿入していく工法の方が適している（図１１）。貫通棒体１３は、上部構造３の側面（地覆５）から両端部１４が突出する長さとし、該突出端部１４に、角形の樹脂パッキン１６を角形ワッシャ１７及びナット１５にて取り付ける（図１２及び図１３）。ナット１５は強固に締め付け過ぎないようトルクを調整し、遊間変化の妨げにならないように注意する。また、斜橋の場合は、パッキン１６の形状を角度に合わせた形状として、ワッシャ１７及びナット１５の収まりを調整する。なお、地覆目地は防水シールを施す。

以上の伸縮継手連結構造による落橋防止装置／工法の他、上部構造３の下方において補助的に上部構造３を支える副次的支持機構を設けることができる。その例を次に示す。

まず、橋脚２に対し設ける橋脚部副支持機構は、図１４及び図１５に示すように、橋脚２の桁座２ａ上に橋軸方向へ差し渡された連結体４０と、該連結体４０の両端部に固定されることで、桁座２ａの橋軸方向両側方に配置され、支承２ｂに支持されている橋桁８の下面へ当接する当接体４１と、を含んで構成される。本例の当接体４１は、連結体４０から下方へ延びた下方延長部４２を有し、該下方延長部４２が橋脚２の側面に当接するようにしてある。このように下方延長部４２を有することにより、当接体４１で橋脚２を挟み込んで固定する状態を得られ、具合がよい。また、下方延長部４２が橋脚２に当接していることにより、支承２ｂから外れた上部構造３の荷重を受けたときに、下方延長部４２から橋脚２の側面へ荷重を分担支持させられるので、連結体４０の湾曲を防止する機能ももたせられる。

このような橋脚部副支持機構の施工法は、まず、橋桁８に当接するリブを有し、連結体４０を通すための連結孔を設けたブラケットからなる当接体４１を、樹脂パッキン４３を介して桁座２ａの橋軸方向両側方に仮留めする。このとき、当接体４１と橋桁８の下面との間に樹脂パッキン４４を介在させるとよい。そして、桁座２ａ上において、仮留めした当接体４１の連結孔部位に、橋軸方向へ挿通パイプ４５を差し渡す。この挿通パイプ４５は、鋼鉄製又はプラスチック製とすることができる。続いて、当接体４１の連結孔を通して挿通パイプ４５に、鋼鉄製又は高張力材の連結体４０を挿入し、該挿入した連結体４０と挿通パイプ４５との隙間にエポキシ樹脂やポリマーセメントなどの充填剤を防錆用に注入する。そして、支承２ｂに支持されている橋桁８の下面に樹脂パッキン４４を介して当接体４１を当接させつつ、連結体４０の突出した両端部についてワッシャ４６及びナット４７にて固定する。

これにより、伸縮継手１０の連結機能に加えて上部構造３を下から支え、より確実に落橋を防止する落橋防止装置とその工法が提供される。

橋脚部分だけではなく、橋台１に対しても、上部構造３を副次的に支える橋台部副支持機構を設けることが可能である。その例について図１６に示している。

橋台２に対し設ける橋台部副支持機構は、橋台１の桁座１ａ上に橋軸方向へ差し渡されると共にパラペット１ｃを貫通させて路盤Ｒ側に係止させた片持ち体５０と、該片持ち体５０の端部に固定されることで、桁座１ａの橋軸方向側方に配置され、支承１ｂに支持されている橋桁８の下面へ当接する当接体５１と、を含んで構成される。本例の当接体５１は、片持ち体５０から下方へ延びた下方延長部５２を有し、該下方延長部５２が橋台１の側面に当接するようにしてある。該下方延長部５２の機能は、上記の下方延長部４２と同じものである。

このような橋台部副支持機構の施工法は、まず、桁座１ａ上に橋軸方向へ挿通パイプ５３を差し渡すと共にパラペット１ｃを貫通させる。このとき、パラペット１ｃ反対側の路盤Ｒは、必要箇所をはつっておく。挿通パイプ５３は、鋼鉄製又はプラスチック製とすることができる。そして、橋桁８に当接するリブを有し、片持ち体５０を通すための連結孔を設けたブラケットからなる当接体５１を、樹脂パッキン５４を介して桁座１ａの橋軸方向側方に仮留めする。この際には、当接体５１と橋桁８の下面との間に樹脂パッキン５５を介在させておく。また、当接体５１は、挿通パイプ５３と連結孔とが連通するように位置決めする。続いて、当接体５１の連結孔を通して挿通パイプ５３に、鋼鉄製又は高張力材の片持ち体５０を挿入し、該挿入した片持ち体５０と挿通パイプ５３との隙間にエポキシ樹脂やポリマーセメントなどの充填剤を防錆用に注入する。そして、支承１ｂに支持されている橋桁８の下面に樹脂パッキン５５を介して当接体５１を当接させつつ、片持ち体５０の突出した端部についてワッシャ５６及びナット５７にて固定する。一方、片持ち体５０の他方の端部、すなわちパラペット１ｃの路盤Ｒ側に突出した端部は、ワッシャ５８及びナット５９にてパラペット１ｃに係止させる。

これにより、伸縮継手１０の連結機能に加えて上部構造３を下から支え、より確実に落橋を防止する落橋防止装置とその工法が提供される。はつった路盤Ｒは、施工後に再現する。

落橋に対する耐性をさらに向上させるために、上部構造３の下側にさらなる補助支持機構を設置することも可能である。これについて、図１７〜図１９に示している。

この例の補助支持機構は、上部構造３の下側を橋軸方向へ這うように、一方の橋台１と他方の橋台１との間に架設された２以上の高張力棒６０と、上部構造３の下側を橋幅方向へ這うように、高張力棒６０に架け渡された１以上の交差棒６１と、を含んで構成されている。本例の高張力棒６０は、機械式継手６２にて継ぎ足して形成してあり、その両端部をパラペット１ｃに貫通させて橋台１に固定し、各橋桁８の下面両脇に這わせて架設されている。この高張力棒６０の上に交差させる多数の鋼棒の交差棒６１は、直交クランプ６３を用いて固定してあり、橋桁８との当接部位にはゴム板等の緩衝材６４をかませている。交差棒６１も、機械式継手により継ぎ足し形成したものとすることができる。

その工法においては、まず、高張力棒６０を所定の間隔で橋台１間に架設し、上部構造３の下側に橋軸方向へ這わせ、そして、交差棒６１を、張り巡らされた高張力棒６０の上に架け渡し直交クランプ６３で止めることで、上部構造３の下側に橋幅方向へ這わせる工程を実施する。

このように、上部構造３の下側に、格子状の補助支持機構を張り巡らせることにより、伸縮継手１０の連結機能に加えて下からも上部構造３が支えられるので、より確実に落橋を防止することができる。

なお、上記に説明した本発明に係る工法においては、その各工程の順番を入れ替えて実施することも可能で、つまり本発明の落橋防止工法における各工程は、記述順にとらわれるものではない。施工現場の状況に応じ工程を前後させて適宜実施することが好ましい。

図２０及び図２１に、図２とは違う形態の伸縮継手を用いた落橋防止装置の例を示す。

図２０に示すのは、フィンガー内に補強用リブ７０が立設されたフィンガージョイント型の伸縮継手１０の例で、この場合、リブ７０を貫通して橋軸方向の貫通孔１２が形成される。そして、該貫通孔１２に、貫通パイプ２８及び貫通棒体１３が遊挿状態で橋軸方向へ挿入される。フィンガー部１１間には緩衝材７１が入れられ、下面はゴムシート７２で覆われている。

図２１に示すのは、変形ウエブ８０とコンクリート８１により形成されたフィンガージョイント型の伸縮継手１０の例で、この場合はフィンガー部１１において、ウエブ８０のフィンガー側壁とフィンガー内コンクリート８１とを貫通して橋軸方向へ貫通孔１２が形成される。そして、該貫通孔１２に、貫通パイプ２８及び貫通棒体１３が遊挿状態で橋軸方向へ挿入される。フィンガー部１１間には同様に緩衝材８２が入れられる。

図２２には、突き合わせ型伸縮継手１００の場合における落橋防止装置の例を示す。この伸縮継手１００の場合、上部構造３の継目に、防水材１０１を間に挟んで鋼鉄製プレート１０２が対向配置されている。そして、その対向した各プレート１０２の貫通孔１０３を通して橋軸方向にボルト１０４が遊挿されており、該ボルト１０４の両端部をそれぞれワッシャ及びナット１０５にてプレート１０２の裏面に係止してある。すなわち、対向するプレート１０２を通したボルト１０４＆ナット１０５にて伸縮継手１００を連結し、継目が最大遊間を超えて広がろうとするときには繋ぎ止めるようにしたものである。当該落橋防止装置も、上記フィンガージョイント型の場合と同じく上部構造３どうしの作用で落橋を防止することができ、また、上記橋脚部／橋台部副支持機構、補助支持機構を併用することも可能である。

橋梁の下部構造、上部構造を示す概略図。本発明に係る落橋防止装置の伸縮継手を説明する要部平面図。図２の伸縮継手の施工手順を説明する図。図３の伸縮継手を要部断面で見て説明する図。図４の後続工程を説明する図。図５の工程で使用する発泡材の例を示す図。図５の後続工程を説明する図。図７の後続工程を説明する図。図８の後続工程を説明する図。図９の後の上部構造への施工状態を説明する要部断面図（断面線省略）。機械式継手を使用した貫通棒体の例を示す図。貫通棒体の係止状態を説明する地覆部分の橋軸方向から見た図。貫通棒体の係止状態を説明する地覆部分の橋幅方向から見た図。本発明に係る落橋防止装置の橋脚部副支持機構を説明する要部断面図。図１４の橋脚部副支持機構を橋軸方向から見た図。本発明に係る落橋防止装置の橋台部副支持機構を説明する要部断面図。本発明に係る落橋防止装置の補助支持機構を説明する図。図１７の補助支持機構を橋軸方向から見た図。橋台間に架け渡された補助支持機構を説明する図。本発明に係る落橋防止装置の伸縮継手について他の形態を示す図。本発明に係る落橋防止装置の伸縮継手について他の形態を示す図。突き合わせ型伸縮継手の場合の落橋防止装置の例を示す図。

符号の説明

１橋台
１ａ桁座
１ｂ支承
１ｃパラペット
２橋脚
２ａ桁座
２ｂ支承
３上部構造
４床版
５地覆
６高欄
７鉄筋（床版中の）
８橋桁
１０伸縮継手
１１フィンガー部
１２貫通孔
１３貫通棒体
１４端部（貫通棒体）
１５ナット
１６樹脂プレート
１７角ワッシャ
２０谷部分間隙
２０’ 谷部分以外の間隙
２１，２５樹脂シート（緩衝材）
２２，２６シール剤（緩衝材）
２３，２７発泡材（緩衝材）
２８貫通パイプ

Claims

橋幅方向の貫通孔をフィンガー部にもつフィンガージョイント型で、上部構造の継目に設置される伸縮継手と、
前記貫通孔内に遊挿状態で挿入されて橋幅方向へ差し渡され、両端部を上部構造側方に係止させた貫通棒体と、
を含んで構成されることを特徴とする落橋防止装置。
上部構造の下側を橋軸方向へ這うように橋台間に架設された２以上の高張力棒と、
上部構造の下側を橋幅方向へ這うように前記高張力棒に架け渡された交差棒と、
を含んで構成される補助支持機構をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の落橋防止装置。
橋幅方向の貫通孔をフィンガー部にもつフィンガージョイント型の伸縮継手における互いに噛み合った前記フィンガー部間に緩衝材を入れる工程と、
前記貫通孔内に遊挿状態で貫通パイプを挿入して橋幅方向へ配管する工程と、
該配管後の伸縮継手におけるフィンガー部間を施工現場の条件に合わせた遊間状態に維持しつつ、当該伸縮継手を上部構造施工部位に配置すると共に該伸縮継手のアンカーを床版鉄筋に固定する工程と、
該上部構造施工部位にコンクリートを打設する工程と、
前記貫通パイプに貫通棒体を通した後、上部構造側方に突出した当該貫通棒体の両端部を係止させる工程と、
を含むことを特徴とする落橋防止工法。
前記フィンガー部間に緩衝材を入れる工程において、
前記フィンガー部間を最大遊間状態として、該フィンガー部間の谷部分間隙に緩衝材を入れる工程と、
該谷部分間隙に緩衝材を入れたフィンガー部間を最小遊間状態として、該フィンガー部間の残りの部分の間隙に緩衝材を入れる工程と、
を実施することを特徴とする請求項３記載の落橋防止工法。
２以上の高張力棒を、所定の間隔で橋台間に架設し、上部構造の下側に橋軸方向へ這わせる工程と、
１以上の交差棒を、前記高張力棒に架け渡し、上部構造の下側に橋幅方向へ這わせる工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の落橋防止工法。