JP6375195B2 - 拡幅ｐｃ床版構造及び、既設ｐｃ床版の拡幅工法 - Google Patents

Description

本発明は、道路橋等の既存の橋桁を変更することなく、増線化等のためにその幅を拡幅するのに適用され、特に、ＰＣ床版を使用するコンクリート橋を拡幅することが可能な拡幅ＰＣ床版構造及び、既設ＰＣ床版の拡幅工法に関する。

例えば、下記特許文献１では、既存の橋桁を変更することなく、既存の橋桁に拡幅桁を接合することができる拡幅桁の接合構造及び方法に係る発明が提案されている。具体的には、既設桁から橋幅方向に張り出した床版の張り出し部分が、既設桁から橋幅方向に延びる既設ブラケットにより下方から片持ち支持され、既設桁に橋梁を拡幅するための拡幅桁を接合した接合構造に係る発明である。既設ブラケットの下方に既設桁から拡幅桁まで延びる拡幅ブラケットを設けるとともに、拡幅ブラケットを既設桁と、拡幅桁とにそれぞれ接合し、かつ、既設ブラケットとも接合して構成される。これにより、既存の橋桁を変更することをなく、橋梁の拡幅化を実現している。しかしながら、この技術は、拡幅桁を必須の構成とし、拡幅桁を設置するための土地の確保が必要となるので、土地の確保が非常に難しい大都市圏における橋梁の拡幅手法としては適用しがたいという問題がある。

また、拡幅桁を必要としない構造としてＰＣ床版を拡幅する場合、図７に示すように、既設床版１０に差し筋アンカー２０で拡幅部に鉄筋３０を配置し、既設床版１０下面にコンクリートを増厚することで床版を拡幅する方法が知られている。しかしながら、床版厚が厚くなるために、拡幅長が大きくなると死荷重が大きくなるという問題がある。さらに、新旧床版の接合部４０がＲＣ構造となるので、ＰＣ床版に比べて疲労耐久性に劣るという問題もあった。

特開２００９−１６１９４９号公報

上述のように、既存の橋桁を変更することなく、橋梁を拡幅することは実現されている。しかし、土地の確保が必要で大都市圏における橋梁の拡幅手法として適用し難いという問題のほか、土地の確保の必要がなくても、床版厚が厚くなって死荷重が大きくなる問題、ＲＣ構造部が発生して疲労耐久性に劣る等の問題等が依然、残されている。

本発明は、上記実情に鑑みて提案され、道路橋等の既存の橋桁を変更することなく、ＰＣ床版を使用するコンクリート橋における増線化等のための拡幅に適用することができ、新たな土地の確保の必要がなく、床版厚が厚くならず、かつＲＣ構造部も発生しない拡幅ＰＣ床版構造及び、既設ＰＣ床版の拡幅工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、車両が通過する路面を形成するためのコンクリート床版部と、このコンクリート床版部を支持する桁部とからなる既設主桁の前記コンクリート床版部を、幅方向に拡幅するのに用いる拡幅ＰＣ床版構造であって、前記桁部へ一端が接合されたときに他端部が前記コンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、内部をＰＣ鋼材が貫通しているプレキャスト構造体を備え、前記ＰＣ鋼材によって前記プレキャスト構造体が前記桁部へ接合され、前記プレキャスト構造体にプレストレスが導入されていることを特徴とする。

特に、上記拡幅ＰＣ床版構造において、前記プレキャスト構造体の前記他端部に載置される板材と、この板材と前記コンクリート床版部の幅方向の先端とで形成される空間にコンクリートが場所打ちされてなる張出し床版部と、を備え、前記プレキャスト構造体の内部を第二のＰＣ鋼材が貫通し、この第二のＰＣ鋼材によって、前記コンクリート床版部と前記張出し床版部との接合部にプレストレスが導入されていることを特徴とする。

また、本発明は、車両が通過する路面を形成するためのコンクリート床版部と、このコンクリート床版部を支持する桁部とからなる既設主桁の前記コンクリート床版部を、幅方向に拡幅するのに用いる既設ＰＣ床版の拡幅工法であって、前記コンクリート床版部の幅方向の先端の鉄筋をはつり出すとともに、前記桁部に複数の孔を形成し、前記桁部へ一端が接合されたときに他端部が前記コンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、ＰＣ鋼材及び第二のＰＣ鋼材が内部を貫通しているプレキャスト構造体を前記桁部へ、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより接合し、前記プレキャスト構造体にプレストレスを導入し、前記プレキャスト構造体の前記他端部に板材を載置し、前記板材と前記鉄筋とで形成される空間にコンクリートを場所打ちして張出し床版部を形成し、前記第二のＰＣ鋼材を挿入し緊張させることで、前記コンクリート床版部と前記張出し床版部との接合部にプレストレスを導入することを特徴とする。

本発明は、既設主桁の桁部へ一端が接合されたときに他端部が既設主桁のコンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、内部をＰＣ鋼材が貫通しているプレキャスト構造体を備える拡幅ＰＣ床版構造である。この構造により、例えば、コンクリートの圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ²程度の高強度のプレキャスト構造体を採用し、これを既設主桁の軸方向に直角にＰＣ鋼材で接合して一体化させることができる。したがって、後述する張出し床版部等を、既設主桁から軸方向に直角に突出するプレキャスト構造体で支えることで、張出し床版部をはじめとする床版全体の厚みを薄くすることができ、拡幅床版の軽量化を果たすことができる。また、ＰＣ鋼材によってプレキャスト構造体に多くのプレストレスを導入することができるので、プレキャスト構造体の部材断面の寸法の縮小化、軽量化を実現することができる。

さらに、本発明は、上記プレキャスト構造体の他端部に載置される板材と、この板材とコンクリート床版部の幅方向の先端とで形成される空間にコンクリートが場所打ちされてなる張出し床版部とを備えた構造である。プレキャスト構造体の内部には、第二のＰＣ鋼材が貫通している。したがって、プレキャスト構造体の他端部に板材を載置することで、この板材とコンクリート床版部とで形成される空間にコンクリートを場所打ちすることができ、張出し床版部を形成することが可能となる。さらに、第二のＰＣ鋼材によって、プレキャスト構造体の上面側に形成した張出し床版部と、コンクリート床版部との接合部に多くのプレストレスを導入することができ、接合部の耐荷力を向上させて疲労耐久性に優れた構造とすることができる。コンクリートの圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ²程度の高強度のプレキャスト構造体を採用し、部材断面を小さくしているので、コンクリート床版部と張出し床版部との接合部へ、第二のＰＣ鋼材によってプレストレスを効率的に導入することができる。ＲＣ構造部が発生することもない。

また、本発明に係る既設ＰＣ床版の拡幅工法では、コンクリート床版部の幅方向の先端の鉄筋をはつり出すとともに、桁部に複数の孔を形成する。桁部へ一端が接合されたときに他端部がコンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、内部をＰＣ鋼材及び第二のＰＣ鋼材が貫通しているプレキャスト構造体を桁部へ、ＰＣ鋼材を緊張させることにより接合し、プレキャスト構造体にプレストレスを導入する。プレキャスト構造体の他端部には板材を載置し、板材と鉄筋とで形成される空間にコンクリートを場所打ちして張出し床版部を形成する。第二のＰＣ鋼材を緊張させることで、コンクリート床版部と張出し床版部との接合部にプレストレスを導入するといった各種のステップを踏む。したがって、張出し床版部等を、既設主桁から軸方向に直角に突出するプレキャスト構造体で支えることで、張出し床版部をはじめとする床版全体の厚みを薄くすることができ、拡幅床版の軽量化を果たすことができる。また、ＰＣ鋼材によってプレキャスト構造体に多くのプレストレスを導入することができ、プレキャスト構造体の部材断面の寸法の縮小化、軽量化を実現することができる。コンクリート床版部と張出し床版部との接合部へ、プレストレスを第二のＰＣ鋼材で効率的に導入することで、接合部の耐荷力を向上させて疲労耐久性に優れた構造とすることができる。

（ａ）は、本発明に係る拡幅ＰＣ床版構造を概略で説明する概略斜視説明図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。 （ａ）は、本発明に係る拡幅ＰＣ床版構造を構成するプレキャストリブについて説明する概略正面説明図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 プレキャストリブに備えられる第１ケーブル及び第２ケーブルと、これらのケーブルによって導入されるプレストレスについて説明する概略断面説明図である。 図３を平面視し、導入されるプレストレスの分布について説明する概略平面説明図である。 本発明に係る拡幅ＰＣ床版構造における接合部の例を説明する説明図であって、（ａ）はその一の例を、（ｂ）はその他の例を説明する説明図である。 本発明に係る既設ＰＣ床版の拡幅工法の各工程を説明するフロー図である。 従来の拡幅ＰＣ床版構造を概略断面で説明する概略断面説明である。

以下、本発明に係る拡幅ＰＣ床版構造の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、下記の一実施形態は、本発明を具現化した例示に過ぎない。そして、本発明は特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更が可能である。

本発明は、図１（ａ）に示すように、舗装等がされて車両が通過する路面を形成する既設コンクリート床版部１０Ａと、この既設コンクリート床版部１０Ａを支持する桁部１１Ａとからなる既設主桁Ａにおける既設コンクリート床版部１０Ａを、幅方向に拡幅するのに用いる拡幅ＰＣ床版構造１に係る。拡幅ＰＣ床版構造１は、桁部１１Ａへ一端２１が接合されたときに他端部２２が既設コンクリート床版部１０Ａよりも幅方向に突出する長さを有するプレキャスト構造体としてのプレキャストリブ２を備えて構成されている。プレキャストリブ２は、プレキャストにより適宜の形状の構造体として形成される。プレキャストリブ２は、その内部を、緊張材であるＰＣ鋼材として鋼製の第１ケーブル３が貫通している。また、その内部の第１ケーブル３よりも上方に、第２のＰＣ鋼材としての鋼製の第２ケーブル４も貫通している（図１（ｂ）及び（ｃ）も参照のこと）。

図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、プレキャストリブ２には、第１ケーブル３及び第２ケーブル４が内部を貫通するための孔が形成されている。プレキャストリブ２は、一対の第１ケーブル３によって一端２１が、既設主桁Ａの桁部１１Ａに接合される。特に、図１（ａ）に示すように、プレキャストリブ２は既設主桁Ａの軸方向に対して直角に接合される。拡幅ＰＣ床版構造１では、第１ケーブル３を緊張させることで、プレキャストリブ２に対してプレストレスが導入されている。

プレキャストリブ２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、既設主桁Ａの軸方向に３ｍ程度を標準間隔として、それ以下の範囲（≦３ｍ間隔）で配置される（図４も参照のこと）。プレキャストリブ２の、一端２１が既設主桁Ａの桁部１１Ａに接合されたときに既設コンクリート床版部１０Ａよりも幅方向に突出している他端部２２には、後述する張出し床版部６を場所打ちコンクリートで形成するための鉄筋の一種として、Ｕ型ジベル筋２３が配筋されている。なお、プレキャストリブ２という名称は、既設主桁Ａに対し肋骨が形成されるようにプレキャストリブ２が取り付けられることから名付けたものである。

拡幅ＰＣ床版構造１は、図１（ａ）に示すように、プレキャストリブ２の他端部２２に、上記間隔を橋渡すようにして板材が配置されて構成される。この板材は、プレキャストで板状に成型されたＰＣ板５である。拡幅ＰＣ床版構造１では、このＰＣ板５上に適宜の間隔で鉄筋が配筋されるとともに、既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端の鉄筋がはつり出され、ＰＣ板５上の鉄筋と連結される。その上で、ＰＣ板５と既設コンクリート床版部１０Ａとで形成される空間にコンクリートが場所打ちされることで、張出し床版部６がこれらの鉄筋及びＵ型ジベル筋２３を覆って形成される。また、拡幅ＰＣ床版構造１は、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６とが、既設コンクリート床版部１０Ａの鉄筋とＰＣ板５上の鉄筋とが連結されている接合部７で接続された構造である。

図３に示すように、本発明に係る拡幅ＰＣ床版構造１では、プレキャストリブ２の内部を貫通する一対の第１ケーブル３を既設主桁Ａの桁部１１Ａに形成された孔に挿入し、第１ケーブル３を緊張させることで、プレキャストリブ２に対してプレストレスを導入している。さらに、プレキャストリブ２の内部を第１ケーブル３よりも上方で貫通している一対の第２ケーブル４を既設主桁Ａの桁部１１Ａに形成された孔に挿入し、第２ケーブル４を緊張させることで、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６との接合部７に対してもプレストレスを導入することができる。

なお、第１ケーブル３及び第２ケーブル４はそれぞれ、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、２本１組の一対でプレキャストリブ２の内部を貫通させることが好ましい。一対のケーブルとすることで、プレキャストリブ２に対し、又は、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６との接合部７に対し、プレストレスを効率よく導入するのに好都合だからである。

本発明におけるプレストレスの分布は、図４に示すとおりである。すなわち、第２ケーブル４は、プレキャストリブ２を貫通する方向を軸としたときに、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６との接合部７へ向けて約３４°（約３４度）の角度でプレストレスを分布させることができる。このとき、プレキャストリブ２は、既設主桁Ａの軸方向に３ｍ程度を標準間隔として配置されているので、図４に示すように、接合部７のすべてに対し、プレストレスを分布させることが可能となる。

また、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６との接合部７は、図５（ａ）又は図５（ｂ）に示すような各種の形態により、ＰＣ板５上で配筋された鉄筋５１と、既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端ではつり出された鉄筋１０ｂとが連結される。その上で、ＰＣ板５と既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端とで形成される空間にコンクリートが場所打ちされ、張出し床版部６が形成されることとなる。

例えば、図５（ａ）に示すように、既設コンクリート床版部１０Ａの先端のはつり出された既設主桁Ａ側の鉄筋１０ｂの端部と、ＰＣ板５上で配筋されている鉄筋５１とが突合せアーク溶接継ぎ手（エンクローズド溶接Ｘ）により連結される形態が例示される。エンクローズド溶接Ｘを施した上で、ＰＣ板５と既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端とで形成される空間にコンクリートを場所打ちし、張出し床版部６を形成することにより、エンクローズド溶接Ｘを含んだ接合部７が形成される。エンクローズド溶接Ｘは、突合せアーク溶接継ぎ手などと称されるものである。

また、図５（ｂ）に示すように、既設コンクリート床版部１０Ａの先端のはつり出された既設主桁Ａ側の鉄筋１０ｂの端部と、ＰＣ板５上で配筋されている鉄筋５１とがモルタル充てん式鉄筋継ぎ手（スプライススリーブＹ）により連結される形態が例示される。スプライススリーブＹを施した上で、ＰＣ板５と既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端とで形成される空間にコンクリートを場所打ちし、張出し床版部６を形成することにより、スプライススリーブＹを含んだ接合部７が形成される。スプライススリーブＹは、モルタル充てん式鉄筋継ぎ手などと称されるものである。

以下、本発明に係る既設ＰＣ床版の拡幅工法の各工程について、図６を使って簡単に説明していく。なお、下記の各工程も本発明を具現化した例示に過ぎず、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更が可能である。

まず、ＰＣ床版の拡幅準備工程Ｓ１として、道路規制のためのバリケードの設置や吊り足場、防護工の設置、既設床版の地覆、壁高欄等の除去等を行う。本発明では、道路規制を一車線で済ますことができる。その他、従来から実施されている方法を利用して準備に係る工程を行えばよい。そして、ＰＣ床版の拡幅準備工程Ｓ１において、既設主桁Ａにおける既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端の鉄筋１０ｂのはつり出しを行う。また、既設主桁Ａにおける桁部１１Ａに、軸方向に直角の向きでプレキャストリブ２の一端２１を接合可能とする孔を形成する。

次に、プレキャストリブ取付工程Ｓ２として、クレーン等を利用してプレキャストリブ２を、既設コンクリート床版部１０Ａの下面側に、他端部２２を既設コンクリート床版部１０Ａよりも幅方向に突出させて取り付ける。特に、プレキャストリブ２の内部に第１ケーブル３が貫通しているので、これを桁部１１Ａの孔に挿入し、プレキャストリブ２を既設主桁Ａの軸方向に直角の向きとしてその一端２１で接合するとともに、第１ケーブル３を緊張させてプレキャストリブ２にプレストレスを導入する。なお、プレキャストリブ２には、あらかじめＵ型ジベル筋２３が配筋されている。

ＰＣ板設置工程Ｓ３として、クレーン等を利用してプレキャストリブ２の他端部２２にＰＣ板５を設置し、ＰＣ板５上で配筋を行う。その後、はつり出した既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向の先端の鉄筋１０ｂと、ＰＣ板５上に配筋された鉄筋５１を、突合せアーク溶接継ぎ手（エンクローズド溶接Ｘ）又はモルタル充てん式鉄筋継ぎ手（スプライススリーブＹ）等を施して連結する。続いて、場所打ち床版形成工程Ｓ４として、これらの連結した鉄筋を含む既設コンクリート床版部１０Ａの幅方向先端と、ＰＣ板５とで形成される空間にコンクリートを場所打ちして張出し床版部６を形成する。すなわち、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６とが、既設コンクリート床版部１０Ａの鉄筋１０ｂとＰＣ板５上の鉄筋５１とが連結されている接合部７で接続される構造とする。

次に、第２ケーブル緊張工程Ｓ５として、プレキャストリブ２の内部に第２ケーブル４が貫通しているので、これを桁部１１Ａの孔に導入し、既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６との接合部７にもプレストレスを導入する。

最後に、仕上げ工程Ｓ６として、拡幅した床版部分について地覆、壁高欄等を施工し、その他必要な型枠、コンクリート打設を行い、防水工、アスファルト舗装などを行う。また、吊り足場、防護工を除去したり、バリケードを除去して道路規制を解除したりして既設ＰＣ床版の拡幅工法を終了する。仕上げ工程Ｓ６についても、従来から実施されている方法を利用して行うことができる。

したがって、張出し床版部６等を、既設主桁Ａから軸方向に直角に突出するプレキャストリブ２で支える構造とし、張出し床版部６をはじめとする床版全体の厚みを薄くすることができ、拡幅床版の軽量化を果たすことができる。また、ＰＣ鋼材の第１ケーブル３によってプレキャストリブ２に多くのプレストレスを導入することができ、プレキャストリブ２の部材断面の寸法の縮小化、軽量化を実現することができる。既設コンクリート床版部１０Ａと張出し床版部６との接合部７へ、プレストレスを第２ケーブル４で効率的に導入することができるので、接合部７の耐荷力を向上させて疲労耐久性に優れた構造とすることができる。そして、接合部７がＲＣ構造部となることもない。

以上、本発明について一実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。

上記実施形態において、プレキャスト構造体は、既設主桁の桁部へ一端が接合されたときに他端部が既設主桁のコンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、内部をＰＣ鋼材が貫通している形状であれば、図示したものをはじめ、有効な各種の形状を採用することができる。そして、プレキャスト構造体は、部材断面の寸法の縮小化、軽量化が実現されるものとすることが好ましい。また、コンクリート床版部と張出し床版部との接合部における耐荷力を向上させて疲労耐久性に優れた構造とするため、プレキャスト構造体を、その内部を貫通させた第二のＰＣ鋼材でプレストレスを接合部に効率的に導入することが実現される形状とすることが、さらに好ましい形態となる。

１・・・拡幅ＰＣ床版構造（本発明）
２・・・プレキャストリブ（プレキャスト構造体）
２１・・一端
２２・・他端部
２３・・Ｕ型ジベル筋
３・・・第１ケーブル（ＰＣ鋼材）
４・・・第２ケーブル（第二のＰＣ鋼材）
５・・・ＰＣ板（板材）
５１・・ＰＣ板上の鉄筋
６・・・張出し床版部
７・・・接合部
Ａ・・・既設主桁
１０・・既設床版
１０Ａ・既設コンクリート床版部
１０ｂ・既設コンクリート床版部の先端のはつり出された鉄筋
１１Ａ・桁部
２０・・差し筋アンカー
３０・・拡幅部
４０・・新旧床版の接合部
Ｘ・・・エンクローズド溶接
Ｙ・・・スプライススリーブ

Claims (3)

1. 車両が通過する路面を形成するためのコンクリート床版部と、このコンクリート床版部を支持する桁部とからなり、前記コンクリート床版部が前記桁部よりも幅方向に張り出した既設主桁において、前記コンクリート床版部を、幅方向に拡幅するのに用いる拡幅ＰＣ床版構造であって、
   前記桁部へ一端が接合されたときに他端部が前記コンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、内部をＰＣ鋼材が貫通しているプレキャスト構造体を備え、
   前記ＰＣ鋼材によって前記プレキャスト構造体が前記桁部へ接合され、前記プレキャスト構造体にプレストレスが導入されている、
   ことを特徴とする拡幅ＰＣ床版構造。
2. 前記プレキャスト構造体の前記他端部に載置される板材と、
   この板材と前記コンクリート床版部の幅方向の先端とで形成される空間にコンクリートが場所打ちされてなる張出し床版部と、を備え、
   前記プレキャスト構造体の内部を第二のＰＣ鋼材が貫通し、
   この第二のＰＣ鋼材によって、前記コンクリート床版部と前記張出し床版部との接合部にプレストレスが導入されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の拡幅ＰＣ床版構造。
3. 車両が通過する路面を形成するためのコンクリート床版部と、このコンクリート床版部を支持する桁部とからなる既設主桁の前記コンクリート床版部を、幅方向に拡幅するのに用いる既設ＰＣ床版の拡幅工法であって、
   前記コンクリート床版部の幅方向の先端の鉄筋をはつり出すとともに、前記桁部に複数の孔を形成し、
   前記桁部へ一端が接合されたときに他端部が前記コンクリート床版部よりも幅方向に突出する長さを有し、かつ、ＰＣ鋼材及び第二のＰＣ鋼材が内部を貫通しているプレキャスト構造体を前記桁部へ、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより接合し、前記プレキャスト構造体にプレストレスを導入し、
   前記プレキャスト構造体の前記他端部に板材を載置し、
   前記板材と前記鉄筋とで形成される空間にコンクリートを場所打ちして張出し床版部を形成し、
   前記第二のＰＣ鋼材を緊張させることで、前記コンクリート床版部と前記張出し床版部との接合部にプレストレスを導入する、
   ことを特徴とする既設ＰＣ床版の拡幅工法。