JP5374130B2 - 桁剛性増加工法及び桁部材 - Google Patents

Description

本発明は、橋脚に横架された桁部材の剛性増加工法及び桁部材に関する。

鉄道や自動車等が通る橋梁は、複数の橋脚により桁が横架されて構成されている。通常、桁は鉄筋コンクリート構造により構成されており、桁の両側端部には、防音壁などの高欄の基礎となる地覆が設置されている（例えば、特許文献１参照）。この地覆は、鉄筋コンクリート構造により構成されており、桁と連結する鉄筋が埋設されている。このため、地覆は、桁と一体的に連結されており、桁と同じ挙動をする。
特開２００５−１５５１８２号公報

ところで、近年、鉄道や自動車等の走行速度の高速化や通行量の増加に伴い、桁に作用する荷重や振動が大幅に増加してきている。このため、新設の桁のみならず、既設の桁に対してもより高い剛性が求められるようになってきた。この場合、例えば、場所打ちコンクリートにより桁高を増加させることも考えられるが、既設の桁は十分な足場のスペースが確保できないため施工性が悪く、桁高制限のある場所では採用できず、また品質の確保も難しいという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題のある箇所でも既設の桁の剛性を向上させることができる桁剛性増加工法及び桁部材を提供することを目的とする。

本発明に係る桁剛性増加工法は、橋脚に横架された桁部材を掘削して有底の穴部を形成する掘削工程と、孔部が形成された高剛性板を、穴部と孔部とを連通させて桁部材に接合する接合工程と、穴部から孔部に至る高剛性芯材を穴部に配置する芯材配置工程と、接合工程及び芯材配置工程の後、穴部及び孔部に硬化型流動材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る桁剛性増加工法では、桁部材を掘削して有底の穴部を形成し、この桁部材に孔部が形成された高剛性板を接合させるとともに、穴部に高剛性芯材を配置し、穴部及び孔部に硬化型流動材を充填する。すると、硬化型流動材が硬化することにより、穴部及び孔部に高剛性芯材が埋設された状態で、桁部材と高剛性板とが一体的に連結される。このように、高剛性板を桁部材に一体的に連結することで、高剛性板を桁の剛性に寄与させることができるため、施工性の悪い環境においても既設の桁の剛性を向上させることができる。

この場合、接合工程の前に、高剛性板と接合する桁部材の第１接合面を凹凸状に削成する削成工程を更に有し、接合工程は、第１接合面の形状に適合する凹凸状の第２接合面が形成された高剛性板を、桁部材に接合することが好ましい。この桁剛性増加工法では、桁部材の第１接合面と高剛性板の第２接合面とが互いに適合する凹凸状に形成されている。このため、桁部材の第１接合面と高剛性板の第２接合面との摺動が規制されるため、桁部材に対する高剛性板の位置保持性を向上させることができ、桁部材と高剛性板との連結強度を向上させることができる。

また、第１接合面は、断面矩形波状に形成されていることが好ましい。この桁剛性増加工法によれば、第１接合面が断面矩形波状に形成されているため、この第１接合面の形状に適合する桁部材の第２接合面も同様に断面矩形状に削成される。これにより、高剛性板の第１接合面と桁部材の第２接合面とが噛み合わさるため、桁部材と高剛性板との連結強度を更に向上させることができる。

また、桁部材は、鉄筋が埋設されており、掘削工程は、桁部材を掘削して桁部材に埋設された鉄筋を露出させ、芯材配置工程は、高剛性芯材を、露出した鉄筋に重ね合わせて、穴部に配置することが好ましい。この桁剛性増加工法によれば、桁部材に埋設された鉄筋と高剛性芯材とが重ね合わされた状態で、桁部材と高剛性板とが一体的に連結されるため、桁部材と高剛性板との連結強度を更に向上させることができる。

また、桁部材は、桁に地覆が設置されて構成されており、削成工程は、地覆に第１接合面を削成することが好ましい。この桁剛性増加工法によれば、桁に地覆が設置されているため、高剛性板を地覆に接合させることで、高剛性板と桁部材とを連結することができる。このため、例えば、削成工程では、地覆のみを削ることで、第２接合面を凹凸状に削成することができる。

また、高剛性芯材は、軸方向に貫通された導通孔が形成されており、充填工程は、高剛性芯材の導通孔から硬化型流動材を注入することで、穴部及び孔部に硬化型流動材を充填することが好ましい。この桁剛性増加工法によれば、穴部及び孔部に配置された高剛性芯材の導通孔に硬化型流動材を注入すると、この硬化型流動材は、孔部を伝って穴部の底部に導かれ、その後、穴部の底部から上方に押し出されるように、穴部及び孔部に充填される。このため、硬化型流動材を穴部及び孔部に充填する際、穴部及び孔部の空気を適切に排除することができるため、桁部材と高剛性板との連結強度を更に向上させることができる。

本発明に係る桁部材は、上記何れかの桁剛性増加工法により施工されたことを特徴とする。本発明に係る桁部材は、桁部材に掘削された穴部と高剛性板に形成された孔部とに高剛性芯材が配された状態で、桁部材と高剛性板とが硬化型流動材により一体的に連結されている。このため、高剛性板を桁の剛性に寄与させることができるため、桁の剛性を向上させることができる。

本発明によれば、桁剛性を増加させる必要のある箇所で容易に既設の桁の剛性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、本実施形態に係る桁剛性増加工法が施される橋梁の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る桁剛性増加工法が施される橋梁の一例を示す正面図、図２は、図１に示す橋梁のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、橋梁１は、車両や列車などが走行する構造物である。そして、橋梁り、一対の橋脚２が地面に立設されており、この一対の橋脚２に桁部材３が横架されて構成される。そして、桁部材３の上面には、車両が走行する道路や列車が走行する線路などが敷設される。

桁部材３は、主構成要素である上路桁４と、この上路桁４に設置される地覆５とにより構成される。

上路桁４は、車両や列車などを支持する鉄筋コンクリート構造の構造物である。上路桁４は、橋梁１に沿って延在しており、橋脚２に横架されている。この上路桁４は、一対の橋脚２に架け渡されるとともに上路桁４の延在方向に沿って並設される一対の主桁４ａと、一対の主桁４ａの間に位置する中間スラブ４ｂと、各主桁４ａからそれぞれ側方に張り出される一対の片持ちスラブ４ｃとにより構成される。

地覆５は、防音壁などの高欄の基礎となる鉄筋コンクリート構造の構造物である。地覆５は、上路桁４における片持ちスラブ４ｃの両側端部に設置されている。地覆５は、矩形断面を有して、上路桁４の延在方向に延在している。

そして、地覆５には、上路桁４から延びる鉄筋６が、上路桁４の延在方向に沿って複数本埋設されている。上路桁４と地覆５とは、上路桁４の延在方向に沿って複数本埋設された鉄筋６により連結されている。この各鉄筋６は、両端部が屈曲しており、上路桁４と地覆５とを一体化させている。

次に、本実施形態に係る桁剛性増加工法について説明する。本実施形態に係る桁剛性増加工法は、後述するように、削成工程（第１工程）、掘削工程（第２工程）、接合工程（第３工程）、芯材配置工程（第４工程）、充填工程（第５工程）により行われる。

図３は、桁剛性増加工法における削成工程を示す図である。図３に示すように、第１工程となる削成工程では、地覆５の上面７を、断面矩形波状に削成する。すなわち、地覆５を削り、所定深さの矩形の溝部８を延在方向に沿って所定間隔で複数形成する。このとき、溝部８は、地覆５に埋設されている鉄筋６が露出しない深さとするのが望ましいが、鉄筋６が露出する深さとしてもよい。なお、地覆５に、防音壁などの高欄が設置されている場合は、削成工程を行う前に、この高欄を除去しておく。

図４は、桁剛性増加工法における掘削工程を示す図である。図４に示すように、第２工程となる掘削工程では、地覆５の鉄筋６が埋設されている位置を掘削して、地覆５に穴部９を形成する。地覆５の掘削は、少なくとも穴部９に鉄筋６が露出する深さまで行い、好ましくは、鉄筋６のＵ字状に屈曲している先端が全て露出する深さまで行う。

図５は、桁剛性増加工法における接合工程を示す図である。図５に示すように、第３工程となる接合工程では、地覆５にプレキャスト板１０を接合する。図６は、プレキャスト板の斜視図である。図６に示すように、プレキャスト板１０は、コンクリート構造の構造物であり、分厚い板状に形成されている。プレキャスト板１０の底部は、地覆５の溝部８に嵌め合わされる凸部１１が形成されており、プレキャスト板１０の底面１２が、地覆５の上面７の形状に適合する形状となっている。また、プレキャスト板１０には、地覆５に接合されたときに、地覆５の穴部９と挿通する貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、プレキャスト板１０を上下に貫通する穴であり、後述する鉄筋が挿入可能な大きさに形成されている。そして、このように形成された複数のプレキャスト板１０を、地覆５の上面７を延在方向に沿って敷き詰めるように、地覆５に接合する。プレキャスト板１０と地覆５との接合は、プレキャスト板１０の凸部１１を地覆５の溝部８に嵌め込むことで行う。これにより、凸部１１と溝部８とで噛み合うため、地覆５に対するプレキャスト板１０の延在方向へのずれを防止することができる。なお、接合工程においては、地覆５とプレキャスト板１０との間、及び、隣接するプレキャスト板１０の間に、モルタルや樹脂などを接着剤として塗布しておく。これにより、地覆５とプレキャスト板１０との接合、及び、隣接するプレキャスト板１０の接合がより強固になる。

図７は、桁剛性増加工法における芯材配置工程を示す図である。図７に示すように、第４工程となる芯材配置工程では、鉄筋１４を、地覆５の穴部９及びプレキャスト板１０の貫通孔１３に挿入する。この鉄筋１４は、両端部がＵ字状に屈曲しており、穴部９の底面から貫通孔１３の上部付近に至る長さに形成されている。そして、このように形成された鉄筋１４を、各貫通孔１３の上部開口から貫通孔１３及び穴部９に挿入し、穴部９の底面まで降下させる。このとき、穴部９に露出した鉄筋６と貫通孔１３から挿入した鉄筋１４とは、上下方向において一部が重なり合っており、鉄筋６のＵ字状端部と鉄筋１４のＵ字状端部とが対向している。

図８は、桁剛性増加工法における充填工程を示す図である。図８に示すように、第５工程となる充填工程では、各貫通孔１３の上部開口から穴部９及び貫通孔１３にモルタル１５を打設する。すると、穴部９及び貫通孔１３に打設したモルタル１５が硬化して、プレキャスト板１０が桁部材３に一体的に連結される。

図９は、桁剛性増加工法により桁の剛性を増加した橋梁の正面図である。図９に示すように、橋梁１は、上述した桁剛性増加工法が施されると、各プレキャスト板１０の凸部１１が地覆５の溝部８に嵌め込まれた状態で、地覆５と各プレキャスト板１０とが一体的に連結される。この連結は、地覆５の上面７とプレキャスト板１０の底面との間に塗布したモルタルや樹脂などの接着剤に加え、穴部９及び貫通孔１３に打設されたモルタル１５と、穴部９及び貫通孔１３に挿入されてモルタル１５に埋設された鉄筋１４とにより行われている。

このように、本実施形態に係る桁剛性増加工法では、桁部材３の地覆５を掘削して穴部９を形成し、この地覆５に、貫通孔１３が形成されたプレキャスト板１０を接合させるとともに、穴部９及び貫通孔１３に鉄筋１４を挿入し、穴部９及び貫通孔１３にモルタル１５を打設する。すると、モルタル１５が硬化することにより、穴部９及び貫通孔１３に鉄筋１４が埋設された状態で、桁部材３の地覆５と各プレキャスト板１０とが一体的に連結される。このように、プレキャスト板１０を桁部材３の地覆５に一体的に連結することで、プレキャスト板１０を上路桁４の剛性に寄与させることができるため、桁剛性を増加させる必要のある箇所で容易に既設の上路桁４の剛性を向上させることができる。

また、この桁剛性増加工法では、プレキャスト板１０の底面１２と地覆５の上面７とが互いに適合する凹凸状に形成されている。このため、プレキャスト板１０の底面１２と地覆５の上面７との摺動が規制されるため、地覆５に対するプレキャスト板１０の位置保持性を向上させることができ、桁部材３とプレキャスト板１０との連結強度を向上させることができる。

また、この桁剛性増加工法では、プレキャスト板１０に凸部１１が形成されるとともに、地覆５に凸部１１が嵌め込まれる溝部８が形成されており、地覆５の上面７及びプレキャスト板１０の底面１２が断面矩形波状に形成されている。これにより、地覆５とプレキャスト板１０とが噛み合わされるため、桁部材３とプレキャスト板１０との連結強度を更に向上させることができる。

また、この桁剛性増加工法によれば、地覆５及びプレキャスト板１０に挿入された鉄筋１４が上路桁４及び地覆５に埋設された鉄筋６に重ね合わされた状態で、地覆５とプレキャスト板１０とが一体的に連結されるため、桁部材３とプレキャスト板１０との連結強度を更に向上させることができる。

また、この桁剛性増加工法によれば、上路桁４に地覆５が設置されているため、プレキャスト板１０を地覆５に接合させることで、プレキャスト板１０と桁部材３とを連結することができる。これにより、地覆５のみを削ることで、プレキャスト板１０の凸部１１が嵌め合わされる溝部８を形成することができる。

また、この桁剛性増加工法によれば、鉄筋６及び鉄筋１４の端部がＵ字状に屈曲しているため、鉄筋６のＵ字状端部と鉄筋１４のＵ字状端部とが対向する。これにより、硬化したモルタル１５がこれらのＵ字状端部に挟み込まれるため、桁部材３とプレキャスト板１０との連結強度を更に向上させることができる。

そして、この桁剛性増加工法により施工された桁部材３は、地覆５に掘削された穴部９とプレキャスト板１０に形成された貫通孔１３とに鉄筋１４が挿入された状態で、地覆５とプレキャスト板１０とがモルタル１５により一体的に連結されている。このため、プレキャスト板１０を上路桁４の剛性に寄与させることができるため、上路桁４の剛性を向上させることができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第３工程として接合工程を行い、第４工程として芯材配置工程を行うように説明したが、第３工程として芯材配置工程を行い、第４工程として接合工程を行ってもよい。すなわち、第３工程として、図１０に示すように、地覆５の穴部９に鉄筋１４を挿入し、この鉄筋１４を保持する。鉄筋１４の保持は、針金を巻きつけたり、モルタルを穴部９に打設したりすることで行うことができる。その後、第４工程として、図１１に示すように、プレキャスト板１０の貫通孔１３を穴部９に保持された鉄筋１４に挿入して、プレキャスト板１０を下降させて地覆５に接合させる。このようにすることでも、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、第２工程として削成工程を行うものとして説明したが、桁部材３とプレキャスト板１０との連結強度が十分である範囲において、削成工程を行わなくてもよい。この場合、地覆５の上面７は平面状であるため、プレキャスト板１０の底面１２も平面状となる。

また、上記実施形態において、鉄筋１４は、一般的な棒状の棒鋼を用いて説明したが、例えば、図１２に示すように、筒状の棒鋼１６を用いてもよい、この棒鋼１６は、軸方向に貫通された導通孔１７が形成されている。そして、棒鋼１６を穴部９及び貫通孔１３に挿入した状態で、棒鋼１６の導通孔１７からモルタルを打設すると、モルタルは、矢印Ａに示すように、まず、導通孔１７を伝って下降して穴部９の底面まで導かれ、その後、モルタルは、穴部９の底面から上方に押し出されるように、穴部９及び貫通孔１３に充填される。このように、導通孔１７が形成された棒鋼１６を用いることで、モルタルを穴部９及び貫通孔１３に充填する際、穴部９及び貫通孔１３の空気を適切に排除することができるため、桁部材３とプレキャスト板１０との連結強度を更に向上させることができる。

また、上記実施形態において、溝部８及び穴部９は、地覆５のみを削ることで形成するものとして説明したが、地覆５と上路桁４の双方を削ることで形成してもよい。また、上記実施形態では、桁部材の一例として、上路桁４に地覆５が設置された桁部材３を用いて説明したが、地覆が設置されていなくてもよい。この場合、プレキャスト板１０に接合する面は、上路桁４の上面となるため、削成工程では、上路桁４を削ることで、溝部を形成し、掘削工程では、上路桁４を掘削することで、穴部を形成する。

また、桁部材３に形成する穴部９は、有底であるものとして説明したが、桁部材３を貫通するものとしてもよい。この場合、穴部９と貫通孔１３に貫通させた鉄筋を、張力を与えた状態で、桁部材３の下面とプレキャスト板１０の上面とに支持させる。これにより、桁部材３とプレキャスト板１０とが鉄筋の復元力による締め付け力により、桁部材３とプレキャスト板１０との接触圧力が増加するため、桁部材３とプレキャスト板１０との接合強度を増加させることができる。

また、上記実施形態では、高剛性板の一例として、コンクリート構造のプレキャスト板１０を用いて説明したが、高剛性板であれば、如何なる材質により構成してもよい。また、高剛性芯材の一例として、鉄筋１４を用いて説明したが、高剛性の芯材であれば如何なるものでもよく、例えば、ＰＣ棒鋼、鋼線、樹脂系の補強芯材でもよい。樹脂系の補強芯材を用いると、高剛性芯材に錆びが発生しないため、耐久性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、桁の一例として、上路桁４を用いて説明したが、下路桁や、箱桁など、他の桁であってもよい。

また、上記実施形態では、プレキャスト板１０に、鉄筋１４を挿入してモルタル１５を充填するために貫通孔１３を形成するものとして説明したが、プレキャスト板１０に、一方が閉ざされて貫通しない孔部を形成するものとしてもよい。この場合、孔部の深さは、桁部材３とプレキャスト板１０との接合強度や鉄筋１４の長さなどに応じて、適宜選択される。そして、例えば、現場において、孔部にモルタルを充填する充填孔を設けることで、孔部にモルタルを打設することができる。

本実施形態に係る桁剛性増加工法が施される橋梁の一例を示す正面図である。 図２は、図１に示す橋梁のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 桁剛性増加工法における削成工程を示す図である。 桁剛性増加工法における掘削工程を示す図である。 桁剛性増加工法における接合工程を示す図である。 プレキャスト板の斜視図である。 桁剛性増加工法における芯材配置工程を示す図である。 桁剛性増加工法における充填工程を示す図である。 桁剛性増加工法により桁の剛性を増加した桁部材の正面図である。 他の桁剛性増加工法における芯材配置工程を示す図である。 他の桁剛性増加工法における接合工程を示す図である。 他の棒鋼を用いた芯材配置工程を示す図である。

符号の説明

１…橋梁、２…橋脚、３…桁部材、４…上路桁、５…地覆、６…鉄筋（高剛性芯材）、７…地覆の上面（第１接合面）、８…溝部、９…穴部、１０…プレキャスト板（高剛性板）、１１…凸部、１２…プレキャスト板の底面（第２接合面）、１３…貫通孔（孔部）、１４…鉄筋（高剛性芯材）、１５…モルタル（硬化型流動材）、１６…棒鋼、１７…導通孔。

Claims (7)

1. 橋脚に横架された桁部材を掘削して有底の穴部を形成する掘削工程と、
   孔部が形成された高剛性板を、前記穴部と前記孔部とを連通させて前記桁部材に接合する接合工程と、
   前記穴部から前記孔部に至る高剛性芯材を前記穴部に配置する芯材配置工程と、
   前記接合工程及び前記芯材配置工程の後、前記穴部及び前記孔部に硬化型流動材を充填する充填工程と、
   を有することを特徴とする桁剛性増加工法。
2. 前記接合工程の前に、前記高剛性板と接合する前記桁部材の第１接合面を凹凸状に削成する削成工程を更に有し、
   前記接合工程は、前記第１接合面の形状に適合する凹凸状の第２接合面が形成された前記高剛性板を、前記桁部材に接合することを特徴とする請求項１に記載の桁剛性増加工法。
3. 前記第１接合面は、断面矩形波状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の桁剛性増加工法。
4. 前記桁部材は、鉄筋が埋設されており、
   前記掘削工程は、前記桁部材を掘削して前記桁部材に埋設された前記鉄筋を露出させ、
   前記芯材配置工程は、前記高剛性芯材を、前記露出した前記鉄筋に重ね合わせて、前記穴部に配置することを特徴とする請求項１〜３に記載の桁剛性増加工法。
5. 前記桁部材は、桁に地覆が設置されて構成されており、
   前記削成工程は、前記地覆に前記第１接合面を削成することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の桁剛性増加工法。
6. 前記高剛性芯材は、軸方向に貫通された導通孔が形成されており、
   前記充填工程は、前記高剛性芯材の前記導通孔から前記硬化型流動材を注入することで、前記穴部及び前記孔部に硬化型流動材を充填することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の桁剛性増加工法。
7. 請求項１〜６の何れかに記載された桁剛性増加工法により施工されたことを特徴とする桁部材。

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