円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法
【課題】容易に且つ経済的に施工することができるとともに、優れた耐候性と、軽量でありながら比較的高い強度を有する円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法を提供すること。
【解決手段】所定間隔をあけて地盤に打設された複数本の杭からなる橋脚と、各橋脚の上端部に固定された橋脚上部材と、隣り合う橋脚間に架設された床版とからなり、前記床版は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなるとともに、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋とする。
【解決手段】所定間隔をあけて地盤に打設された複数本の杭からなる橋脚と、各橋脚の上端部に固定された橋脚上部材と、隣り合う橋脚間に架設された床版とからなり、前記床版は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなるとともに、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法に関し、より詳しくは複数本の円形鋼管からなる床版を有する円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレキャストコンクリートからなるコンクリート床版橋や、形鋼とコンクリート床版とからなる合成床版橋が知られている。
しかし、コンクリート床版橋は、自重が大きいために、施工時に大型の重機が必要となり、また床版を支える下部工を大きくする必要があるため、施工コストが増大するという問題があった。
一方、合成床版橋は、コンクリート床版橋に比べて自重が小さいというメリットがあるが、床版の製作過程において多くの溶接が必要となるため、疲労強度（耐久性）や加工コストの面で問題があった。
【０００３】
上記したような問題点に鑑みて、下記特許文献１に記載の発明が提案されている。
この特許文献１に記載の発明は、橋軸方向に伸長する角形鋼管を橋軸直角方向に複数本平行に配設し、前記角形鋼管の側面に開口部を設け、該開口部に鋼管、棒鋼、鉄筋などの棒状部材を挿通して橋軸直角方向にせん断キーを構成し、前記角形鋼管相互を締結して床版を構成したものである。
【０００４】
特許文献１記載の発明は、角形鋼管を用いているために自重を小さくすることができ、しかも溶接やボルトを必要としないため耐久性や加工コストの面で従来の合成床版橋よりも有利である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の発明にも数多くの問題が存在していた。
先ず、角形鋼管の表面がコンクリートにより被覆されずに露出している構造であるために、防食処理を施したとしても充分な耐候性を得ることは困難であり、保守管理のための手間やコストがかかるという問題があった。
また、コンクリートは角形鋼管の長さ方向の一部分にのみ充填されているため、強度が充分には得られず、短スパンの施工に限定されるという問題があった。
また、床版を吊り上げて橋脚へと固定する作業には手間がかかり、施工性が悪いという問題があった。
更に、せん断キーにより多数本の角形鋼管を接続して床版全体を一体化しているため、コンクリート床版よりは軽量であるといえども全体として重量がある程度大きくなることは避けられず、施工時においては比較的大型の重機を必要とするという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８５８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、容易に且つ経済的に施工することができるとともに、優れた耐候性と、軽量でありながら比較的高い強度を有する円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、所定間隔をあけて地盤に打設された複数本の杭からなる橋脚と、各橋脚の上端部に固定された橋脚上部材と、隣り合う橋脚間に架設された床版とからなり、前記床版は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなるとともに、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋に関する。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記複数本の円形鋼管は箱体の内部に収容されており、該箱体の内部に前記コンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋に関する。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記複数本の円形鋼管は複数の箱体に分けて収容されており、該複数の箱体が一体化されていることを特徴とする請求項２記載の円形鋼管プレハブ橋に関する。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記複数本の円形鋼管は箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋に関する。
【００１２】
請求項５に係る発明は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなる鋼管ユニットを準備する鋼管ユニット準備工程と、該鋼管ユニットの一端部近傍の下部に、橋脚となる杭を挿通するための貫通孔を有する橋脚上部材を固定して橋桁ユニットを製作する橋桁ユニット製作工程と、該橋桁ユニットを吊り上げて、その他端部を、地盤に打設された杭の上端部に設置固定されている既設の橋桁ユニットの一端部に接続する橋桁ユニット接続工程と、該接続された橋桁ユニットの橋脚上部材の貫通孔に杭を挿通して地盤に打設する杭打設工程と、該打設された杭と該杭が挿通された橋脚上部材とを固定する橋桁ユニット固定工程と、前記円形鋼管の表面をコンクリートにより被覆するコンクリート被覆工程とを備えていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が箱体内部に収容されてなる鋼管ユニットからなり、前記コンクリート被覆工程が、前記橋桁ユニット固定工程において固定された橋桁ユニットに含まれる鋼管ユニットの箱体内部にコンクリートを充填して固化することにより行われることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１４】
請求項７に係る発明は、前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が複数の箱体内部に分けて収容されてなる複数の鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項６記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１５】
請求項８に係る発明は、前記コンクリート被覆工程が、前記鋼管ユニット準備工程において、複数本の円形鋼管を型枠内部に収容してコンクリートを充填して固化させた後、該型枠からコンクリートと一体化された複数本の円形鋼管を取り出すことにより行われ、
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、複数本の円形鋼管が箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されている鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１６】
請求項９に係る発明は、前記橋桁ユニット接続工程が、既設の橋桁ユニットの一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部を差し込む段階と、前記既設の橋桁ユニットと他の橋桁ユニットとをワイヤーで連結し、該ワイヤーに張力を加える段階とを備えていることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、前記鋼管ユニットを構成する鋼管の一端部に、該鋼管よりも小径の鋼管が突出しており、前記橋桁ユニット接続工程において、既設の橋桁ユニットの鋼管の一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部に突出した小径の鋼管を差し込むことを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、床版が互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなり、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることから、軽量でありながら比較的高い強度を有している。そのため、小型の重機により容易に施工することができるとともに、比較的長いスパンにも対応することができ、また橋脚を細くすることができるため設置面積を少なくすることが可能となる。更に、耐候性に優れておりメンテナンスが殆ど不要であり、保守管理の手間やコストを削減することができる。また、溶接を殆ど必要としないため、疲労強度の低下が無く、加工工数や加工コストを低減することができる。更に、円形鋼管を使用することにより、角形鋼管を使用する場合に比べて材料コストを低減することができる。
【００１９】
請求項２に係る発明によれば、複数本の円形鋼管が箱体の内部に収容されており、該箱体の内部にコンクリートが充填されているため、複数本の円形鋼管が精度良く一体化されたものとなり、高精度の施工を容易に行うことができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によれば、複数本の円形鋼管が複数の箱体に分けて収容されており、該複数の箱体が一体化されていることにより、個々の箱体を軽量化することが可能となり、小型の重機を用いて安全に施工することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、複数本の円形鋼管は箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されているため、箱体に円形鋼管を収容するための手間やコストを削減することができる。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなる鋼管ユニットを使用することにより、軽量化を図ることができ、小型の重機により容易に施工することができる。また、橋脚を細くすることができるため設置面積を少なくすることが可能となる。
また、橋桁ユニットを吊り上げて接続していくことができるため、橋下の交通を遮断することなく工事を進めることが可能となり、工期の短縮及び施工コストの低減を図ることができる。また、山間部等の狭隘な地域においても施工することができる。
更に、鋼管ユニットの一端部近傍の下部に橋脚上部材を固定して橋桁ユニットを製作することにより、予め橋脚の一部をなす橋脚上部材と鋼管ユニットが一体化される。そのため、従来に比べて床版を橋脚へと固定する作業が容易となり施工期間を短縮することができる。
しかも、円形鋼管の表面をコンクリートにより被覆することによって、優れた耐候性を有するものとなり、メンテナンスに要する手間や費用を大幅に削減することができる。また、円形鋼管の強度が外部からコンクリートにより補強されるため、重量を大きく増加させることなく強度を高めることができ、比較的長いスパンにも対応することができるようになる。
【００２３】
請求項６に係る発明によれば、鋼管ユニットが互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が箱体内部に収容されたものとなり、鋼管ユニットの箱体内部にコンクリートが充填されることにより、複数本の円形鋼管が箱体と共に精度良く一体化されたものとなり、高精度な施工を容易に行うことができる。また、コンクリートが充填されていない状態で鋼管ユニット（橋桁ユニット）を吊り上げて杭上に設置することになるため、小型の重機にて安全に施工することができる。
【００２４】
請求項７に係る発明によれば、鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が、複数の箱体内部に分けて収容されてなる複数の鋼管ユニットからなるため、個々の鋼管ユニットを軽量化することが可能となり、小型の重機を用いて安全に施工することができる。
【００２５】
請求項８に係る発明によれば、準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管がコンクリートにより一体化されてなるものであることにより、現場にてコンクリートを充填する作業を省略することができ、施工性に優れたものとなる。
【００２６】
請求項９に係る発明によれば、既設の橋桁ユニットの一端部に他の橋桁ユニットの他端部を差し込み、両方の橋桁ユニットをワイヤーで連結し、該ワイヤーに張力を加えることにより、橋桁ユニット同士の接続を確実に、しかも精度よく位置決めして行うことが可能となる。
【００２７】
請求項１０に係る発明によれば、鋼管ユニットを構成する鋼管の一端部に、該鋼管よりも小径の鋼管が突出しており、橋桁ユニット接続工程において、既設の橋桁ユニットの鋼管の一端部に、他の橋桁ユニットの他端部に突出した小径の鋼管を差し込むことにより、橋桁ユニット同士の接続を効率良く且つ高精度で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る円形鋼管プレハブ橋の一部を示す平面図、図２は正面図、図３は図２の要部拡大断面図、図４は側面図、図５は図４の要部拡大断面図である。
【００２９】
本発明に係る円形鋼管プレハブ橋は、所定間隔をあけて地盤に打設されて橋脚を構成する複数本の杭（１）と、夫々の杭（１）の上端部に固定された橋脚上部材（２）と、隣り合う橋脚（杭）の間に架設されて橋桁を構成する床版（３）とからなる。
【００３０】
杭（１）は円形の鋼管杭からなり、２本の杭が一対となって橋の幅方向に一定間隔（例えば４ｍ）をあけて配置されており（図４参照）、この２本の杭からなる対が橋の長さ方向に所定間隔（例えば１０ｍ）をあけて複数対打設されている（図２参照）。
【００３１】
橋脚上部材（２）は金属製の外形枠（図示略）に充填されたコンクリートから形成されている。但し、施工開始時には軽量化のために金属製の外形枠のみから形成されており、施工の最終工程において該外形枠内にコンクリートが充填されて固化される。
橋脚上部材（２）には、上下方向に延びる貫通孔（４）が幅方向に間隔をあけて２つ形成されており、これらの貫通孔（４）には杭（１）の上端部が挿入されている。
【００３２】
橋脚上部材（２）の上面は床版（３）を載置するための載置面となっており、該載置面の直下部にはＨ形鋼（５）が幅方向に延びるように設けられている（図５参照）。
Ｈ形鋼（５）は、幅方向において、右部分と中央部分と左部分の３つのパーツからなる。これら３つのパーツは連結一体化されており、中央部分のパーツの下部には長さ方向（幅方向と直角方向）に延びるＨ形鋼が一体化されており、右部分と左部分のパーツの下部には杭（１）の上端部を塞ぐ蓋（６）が一体化されている。尚、後述するように、３つのパーツのうち、中央部分のみが施工開始前に予め橋脚上部材（２）に組み込まれており、残りの左右部分は施工の途中工程において蓋（６）と共に橋脚上部材（２）に組み込まれる。
【００３３】
杭（１）の上端部には、杭（１）を形成する円形鋼管よりも一回り大きく上端部にフランジを備えたフランジ付き円形鋼管（１８）が外嵌固定されており、このフランジ付き円形鋼管（１８）のフランジ上面に対して円板状の蓋（６）がボルトにより固定されている。
【００３４】
Ｈ形鋼（５）は、図３に示すように、１つの蓋（６）に対して２つが固定されている。また、これら２つのＨ形鋼（５）は、アンカーボルト（１１）により橋脚上部材（２）の上部に載置されている円形鋼管（７）と固定されている。
【００３５】
床版（３）は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管（７）から構成されている。
複数本の円形鋼管（７）は、図６に示す如く、複数の箱体（８）の内部に数本ずつ分けて収容されている。図示例では、９本の円形鋼管（７）が３つの箱体（８）の内部に３本ずつ分けて収容された状態が示されている。
尚、全ての円形鋼管（７）は、後で説明するように、外管（７１）と内管（７２）とから構成されているが、図示の都合上、図６では内管（７２）を１本のみ示している。
【００３６】
箱体（８）は耐候性鋼材や軽量モルタル等から形成された略直方体状の箱体であって、上面と、円形鋼管（７）の長さ方向の一端部側と他端部側の２つの側面が開放されている。そして、３つの箱体（８）は、開放されていない側面同士が対面するように並べられている。
箱体（８）の他の箱体と対面する側面には段部（１９）が形成されており、３つの箱体（３）は段部同士が噛み合うように配置されている。このような段部を設けることにより、３つの箱体（８）を簡単に精度よく位置決めして設置することが可能となる。
【００３７】
また、１つの床版（３）を構成する複数本の円形鋼管（７）を複数の箱体（８）に分けて収容する構成を採用することにより、個々の箱体（８）が軽量となって、施工時に小型の重機で安全に作業を行うことが可能となる。
但し、本発明においては、１つの床版（３）を構成する複数本の円形鋼管（７）を１つの箱体（８）に収容する構成を採用することもできる。
以下、複数本の円形鋼管（７）を収容した箱体（８）を鋼管ユニット（１０）と称す。
【００３８】
３つの鋼管ユニット（１０）は、図１、図４及び図５に示すように、橋脚上部材（２）の上面に並べて載置されており、夫々の鋼管ユニットの幅は上述したＨ形鋼（５）の各パーツの幅と略等しく設定されている。また、鋼管ユニット（１０）と橋脚上部材（２）との間にはゴムシュー（１７）が介装されている。
また、並設された３つの鋼管ユニット（１０）は、幅方向を横断するようにボルト付きワイヤ（１６）を挿通して両端にナットを締め付けることにより一体化されている（図１参照）。
【００３９】
箱体（８）の内部にはコンクリート（９）が充填されており、これによって円形鋼管（７）の表面がコンクリート（９）により被覆された状態となっている。但し、施工開始時には軽量化のために箱体（８）は空の状態にあり、施工の最終工程において箱体（８）内にコンクリートが充填される。
コンクリートとしては、普通コンクリートを使用してもよいが、軽量化のために発泡コンクリートや軽量コンクリートが好適に使用される。
【００４０】
尚、本発明においては、箱体（８）を用いない鋼管ユニットを使用して床版（３）を構成することもできる。
以下、本明細書において、箱体（８）を用いない鋼管ユニットを鋼管ユニット（２０）と称する。
【００４１】
鋼管ユニット（２０）としては、図７に示すような、複数本の円形鋼管（７）が箱体（８）に収容されることなくコンクリート（９）で被覆されている状態のブロックが使用される。尚、図７においても、図６と同様に、内管（７２）は１本のみ示している。
このような鋼管ユニット（２０）は、工場において、型枠内に複数本の円形鋼管（７）を平行に並べて収容して、型枠内にコンクリートを流し込んで固めた後、型枠からコンクリートと一体化された複数本の円形鋼管を取り出すことにより製作される。
製作された鋼管ユニット（２０）の外形形状は、鋼管ユニット（１０）と同じとなる。
コンクリートとしては、普通コンクリートを使用してもよいが、軽量化のために発泡コンクリートや軽量コンクリートが好適に使用される。
【００４２】
本発明においては、１つの床版（３）を１つの鋼管ユニット（２０）から構成してもよいが、鋼管ユニット（１０）を用いる場合と同様に軽量化の観点から、１枚の床版（３）を複数（例えば３つ）の鋼管ユニット（２０）から構成することが好ましい。
この場合、複数の鋼管ユニット（２０）は、鋼管ユニット（１０）を使用する場合と同様に、橋脚上部材（２）の上面に並設されて一体化される。
【００４３】
図８は鋼管ユニットの別の実施形態を示す図であり、（ａ）は鋼管ユニットを橋脚上部材（２）の上面に載置した状態を示す図、（ｂ）は鋼管ユニットのみを示す図である。
この実施形態では、隣り合う３つの鋼管ユニットが、ボルトとナットを用いて連結されている。
具体的には、中央の鋼管ユニットの一方の側面（左側面）に段部が形成されており、該段部の下段上面からボルト（１８）が上向きに突出するように固定されている。そして、他方の側面（右側面）にはボルト（１８）を挿通することが可能な円筒（１９）が固定されており、円筒（１９）の下面は前記段部の下段上面と略同じ高さになっている。
また、右の鋼管ユニットの一方の側面（左側面）には段部が形成されており、該段部の下段上面からボルト（１８）が上向きに突出するように固定されている。更に、左の鋼管ユニットの他方の側面（右側面）にはボルト（１８）を挿通することが可能な円筒（１９）が固定されており、円筒（１９）の下面は前記段部の下段上面と略同じ高さになっている。
【００４４】
これら３つの鋼管ユニットは、段部同士を重ねてボルト（１８）を円筒（１９）に挿通してナット（２１）を締め付けることにより一体化されている。
各鋼管ユニットの鋼管（７）はコンクリート（９）により被覆されており、鋼管（７）の上部及び下部には鉄筋（２２）が鋼管と直交する方向に配設されている。
この実施形態の鋼管ユニットは、図６に示すような鋼管（７）が箱体（８）に収容されたものとしてもよいし、図７に示すような鋼管（７）が箱体に収容されていないものとしてもよい。
【００４５】
図８に示す実施形態を採用した場合、隣り合う鋼管ユニットがボルトとナットを用いて連結されるため、図１に示すような鋼管ユニットを貫通するボルト付きワイヤ（１６）を使用する必要がない。
【００４６】
鋼管ユニット（１０）（２０）を構成する円形鋼管（７）は、外管（７１）と、外管（７１）に対して溶接固定された内管（７２）とから構成されている。
外管（７１）の一端部と他端部のうち、他端部に内管（７２）の一部が挿入されている。具体的には、内管（７２）は、その長さ方向の半分程度が外管（７１）の他端部に挿入されており、残りの半分程度が外管（７１）の他端部から突出している。
これにより、鋼管ユニット（１０）（２０）において、外管（７１）はコンクリートにより被覆されているが、内管（７２）は被覆されていない状態にある（図６及び図７参照）。
【００４７】
鋼管ユニット（１０）（２０）同士は、当該鋼管ユニットを構成する円形鋼管（７）の外管（７１）の一端部に、他の鋼管ユニットを構成する円形鋼管（７）の他端部から突出した内管（７２）を差し込むことにより接続されている。
また、鋼管ユニット（１０）（２０）と橋脚上部材（２）とは、アンカーボルト（１１）により一体化されている。
【００４８】
以下、本発明に係る円形鋼管プレハブ橋の施工方法について、主に図９〜図１４を参照しながら説明する。尚、これらの図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
先ず、互いに平行に配置されて一体化された複数本（３本）の円形鋼管（７）からなる鋼管ユニット（１０）（鋼管ユニット（２０）でもよい。以下、施工方法の説明において同じ。）を工場にて製作して準備する（鋼管ユニット準備工程）。
このとき、円形鋼管（７）に、後工程で行われるＰＣ鋼線引っ張りのためのブラケット（１２）及びゴムシューを取り付けておく。
【００４９】
次いで、施工現場において、鋼管ユニット（１０）の一端部近傍の下部に橋脚上部材（２）をアンカーボルト（１１）により固定して、鋼管ユニット（１０）と橋脚上部材（２）とが一体化された橋桁ユニット（３０）を製作する（橋桁ユニット製作工程）（図９参照）。
このとき、１つの床版を構成する複数（３つ）の鋼管ユニットのうち、中央の１つの鋼管ユニットのみを橋脚上部材（２）に固定する。
【００５０】
続いて、製作された橋桁ユニット（３０）をクレーンにより吊り上げて、その他端部を地盤に打設された杭（１）の上端部に既に設置固定されている橋桁ユニット（以下、既設橋桁ユニット（３０’）と称す）の一端部に接続する（橋桁ユニット接続工程）（図１０参照）。
このとき、クレーンにより吊り上げられた橋桁ユニット（３０）の接続対象となる既設橋桁ユニット（３０’）の橋脚上部材（２）には、床版（３）を構成する全て（３つ）の鋼管ユニット（１０）が設置固定された状態にある。そして、橋桁ユニット（３０）は既設橋桁ユニット（３０’）の中央にある１つの鋼管ユニット（３本の円形鋼管からなる）と接続される。
【００５１】
この橋桁ユニット接続工程における接続作業は、具体的には次のように行う。
先ず、橋桁ユニット（３０）をクレーンにより吊り下げた状態で移動させ（図１０参照）、その円形鋼管の他端部から突出した内管を、既設橋桁ユニット（３０’）の円形鋼管の外管の一端部に所定位置まで差し込む。次いで、両方の橋桁ユニットに夫々設けられたブラケット（１２）の間にワイヤー（ＰＣ鋼線等）（１３）を張架して該ワイヤー（１３）に張力を加える（図１１参照）。これにより、橋桁ユニット（３０）は既に杭（１）に固定されている既設橋桁ユニット（３０’）の方向に引っ張られ、確実に精度良く位置決め固定される。
【００５２】
続いて、接続された橋桁ユニット（３０）の橋脚上部材（２）を上下に貫通する貫通孔に杭（１）を挿通して地盤に打設する（杭打設工程）。
具体的には、橋脚上部材（２）の貫通孔上部にエアー駆動ロータリーテーブルマシーン（１４）とダウンザホールハンマー（１５）を設置し、ダウンザホールハンマーにて削孔を行った後、根固めモルタルを打設し、杭（１）を橋脚上部材（２）の貫通孔を通して地盤（岩盤又は支持層まで）に打ち込む（図１２参照）。
【００５３】
その後、打設された杭（１）と橋桁ユニット（３０）の橋脚上部材（２）とを固定する（橋桁ユニット固定工程）。
具体的には、杭（１）の余分な上端部を切断した後、杭（１）の上端部を塞ぐように蓋（６）を被せてボルトにより固定する（図３及び図５参照）。そして、ワイヤー（１３）を引っ張ってブラケット（１２）を取り外す。（図１３参照）
蓋（６）には、上述したように、Ｈ形鋼（５）の右部分又は左部分のパーツが予め一定化されており、蓋（６）を杭（１）の上端部に固定することによってＨ形鋼（５）の右部分及び左部分のパーツも同時に固定される。そして、これらＨ形鋼（５）の左右部分のパーツは、予め橋脚上部材（２）に組み込まれている中央部分のＨ形鋼（５）とボルト等を用いて接続され、３つのパーツの上面が略面一とされる。（図３及び図５参照）
【００５４】
続いて、別の２つの鋼管ユニット（１０）を順次クレーンにより吊り上げ、その他端部を、既設橋桁ユニット（３０’）を構成する鋼管ユニットのうち未だ橋桁ユニット（３０）が接続されていない左右の鋼管ユニット（１０）に夫々差し込んで接続する（図１４参照）。
それから、３つの鋼管ユニット（１０）を幅方向に横断貫通するように、ボルト付きワイヤ（１６）を挿通して両端にナットを締め付けることにより、３つの鋼管ユニット（１０）を一体化する（図１参照）。尚、図８に示した鋼管ユニットを使用する場合には、隣り合う鋼管ユニットをボルト（１８）とナット（２１）を用いて相互に連結することができるので、ボルト付きワイヤ（１６）を挿通する作業が不要となり、鋼管にボルト付きワイヤ挿通用の孔を設ける必要もなくなる。
【００５５】
最後に、橋脚上部材（２）の内部及び鋼管ユニット（１０）の箱体（８）の内部にコンクリートを充填して固化し、円形鋼管（７）の表面をコンクリート（９）により被覆する（コンクリート被覆工程）（図４及び図５参照）。
尚、箱体（８）が無い鋼管ユニット（２０）を用いる場合には、予め円形鋼管（７）の表面がコンクリートにより覆われている、つまりコンクリート被覆工程が鋼管ユニット準備工程で行われているため、ここでのコンクリートの充填作業は不要である。
【００５６】
そして、上記工程を繰り返して、必要とされる橋の長さに合わせて所要数の橋桁ユニットを接続していく（図１５参照）。
その後、必要に応じて、防水処理、排水処理、継目処理、勾配を含む表面処理を行い、高欄を取り付けることにより、所要の円形鋼管プレハブ橋を得ることができる。
図１６は円形鋼管プレハブ橋の施工完了状態の一例を示す外観図であり、山間地を屈曲しながら延びる道路において、低地部分の道路と高地部分の道路とを短絡して接続するように円形鋼管プレハブ橋を施工した様子を示している。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、山間部等の狭隘な地域に構築される橋として特に好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る円形鋼管プレハブ橋を示す平面図である。
【図２】本発明に係る円形鋼管プレハブ橋を示す正面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る円形鋼管プレハブ橋を示す側面図である。
【図５】図４の要部拡大断面図である。
【図６】鋼管ユニットの一例を示す図である。
【図７】鋼管ユニットの他の例を示す図である。
【図８】鋼管ユニットの別の実施形態を示す図であり、（ａ）は鋼管ユニットを橋脚上部材の上面に載置した状態を示す図、（ｂ）は鋼管ユニットのみを示す図である。
【図９】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット製作工程を示す図である。
【図１０】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット接続工程の前半工程を示す図である。
【図１１】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット接続工程の後半工程を示す図である。
【図１２】本発明に係る施工方法の杭打設工程を示す図である。
【図１３】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット固定工程の完了状態を示す図である。
【図１４】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット固定工程により固定された鋼管ユニットに並べて他の鋼管ユニットを設置して床版を完成させた状態を示す図である。
【図１５】所要数の橋桁ユニットを接続していく様子を示す図である。
【図１６】円形鋼管プレハブ橋の施工完了状態の一例を示す外観図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 杭（橋脚）
２ 橋脚上部材
３ 床版（橋桁）
７ 円形鋼管
８ 箱体
９ コンクリート
１０ 鋼管ユニット
２０ 鋼管ユニット
１３ ワイヤー（ＰＣ鋼線）
３０ 橋桁ユニット
３０’ 既設橋桁ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法に関し、より詳しくは複数本の円形鋼管からなる床版を有する円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレキャストコンクリートからなるコンクリート床版橋や、形鋼とコンクリート床版とからなる合成床版橋が知られている。
しかし、コンクリート床版橋は、自重が大きいために、施工時に大型の重機が必要となり、また床版を支える下部工を大きくする必要があるため、施工コストが増大するという問題があった。
一方、合成床版橋は、コンクリート床版橋に比べて自重が小さいというメリットがあるが、床版の製作過程において多くの溶接が必要となるため、疲労強度（耐久性）や加工コストの面で問題があった。
【０００３】
上記したような問題点に鑑みて、下記特許文献１に記載の発明が提案されている。
この特許文献１に記載の発明は、橋軸方向に伸長する角形鋼管を橋軸直角方向に複数本平行に配設し、前記角形鋼管の側面に開口部を設け、該開口部に鋼管、棒鋼、鉄筋などの棒状部材を挿通して橋軸直角方向にせん断キーを構成し、前記角形鋼管相互を締結して床版を構成したものである。
【０００４】
特許文献１記載の発明は、角形鋼管を用いているために自重を小さくすることができ、しかも溶接やボルトを必要としないため耐久性や加工コストの面で従来の合成床版橋よりも有利である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の発明にも数多くの問題が存在していた。
先ず、角形鋼管の表面がコンクリートにより被覆されずに露出している構造であるために、防食処理を施したとしても充分な耐候性を得ることは困難であり、保守管理のための手間やコストがかかるという問題があった。
また、コンクリートは角形鋼管の長さ方向の一部分にのみ充填されているため、強度が充分には得られず、短スパンの施工に限定されるという問題があった。
また、床版を吊り上げて橋脚へと固定する作業には手間がかかり、施工性が悪いという問題があった。
更に、せん断キーにより多数本の角形鋼管を接続して床版全体を一体化しているため、コンクリート床版よりは軽量であるといえども全体として重量がある程度大きくなることは避けられず、施工時においては比較的大型の重機を必要とするという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８５８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、容易に且つ経済的に施工することができるとともに、優れた耐候性と、軽量でありながら比較的高い強度を有する円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、所定間隔をあけて地盤に打設された複数本の杭からなる橋脚と、各橋脚の上端部に固定された橋脚上部材と、隣り合う橋脚間に架設された床版とからなり、前記床版は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなるとともに、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋に関する。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記複数本の円形鋼管は箱体の内部に収容されており、該箱体の内部に前記コンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋に関する。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記複数本の円形鋼管は複数の箱体に分けて収容されており、該複数の箱体が一体化されていることを特徴とする請求項２記載の円形鋼管プレハブ橋に関する。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記複数本の円形鋼管は箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋に関する。
【００１２】
請求項５に係る発明は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなる鋼管ユニットを準備する鋼管ユニット準備工程と、該鋼管ユニットの一端部近傍の下部に、橋脚となる杭を挿通するための貫通孔を有する橋脚上部材を固定して橋桁ユニットを製作する橋桁ユニット製作工程と、該橋桁ユニットを吊り上げて、その他端部を、地盤に打設された杭の上端部に設置固定されている既設の橋桁ユニットの一端部に接続する橋桁ユニット接続工程と、該接続された橋桁ユニットの橋脚上部材の貫通孔に杭を挿通して地盤に打設する杭打設工程と、該打設された杭と該杭が挿通された橋脚上部材とを固定する橋桁ユニット固定工程と、前記円形鋼管の表面をコンクリートにより被覆するコンクリート被覆工程とを備えていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が箱体内部に収容されてなる鋼管ユニットからなり、前記コンクリート被覆工程が、前記橋桁ユニット固定工程において固定された橋桁ユニットに含まれる鋼管ユニットの箱体内部にコンクリートを充填して固化することにより行われることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１４】
請求項７に係る発明は、前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が複数の箱体内部に分けて収容されてなる複数の鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項６記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１５】
請求項８に係る発明は、前記コンクリート被覆工程が、前記鋼管ユニット準備工程において、複数本の円形鋼管を型枠内部に収容してコンクリートを充填して固化させた後、該型枠からコンクリートと一体化された複数本の円形鋼管を取り出すことにより行われ、
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、複数本の円形鋼管が箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されている鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１６】
請求項９に係る発明は、前記橋桁ユニット接続工程が、既設の橋桁ユニットの一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部を差し込む段階と、前記既設の橋桁ユニットと他の橋桁ユニットとをワイヤーで連結し、該ワイヤーに張力を加える段階とを備えていることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、前記鋼管ユニットを構成する鋼管の一端部に、該鋼管よりも小径の鋼管が突出しており、前記橋桁ユニット接続工程において、既設の橋桁ユニットの鋼管の一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部に突出した小径の鋼管を差し込むことを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法に関する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、床版が互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなり、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることから、軽量でありながら比較的高い強度を有している。そのため、小型の重機により容易に施工することができるとともに、比較的長いスパンにも対応することができ、また橋脚を細くすることができるため設置面積を少なくすることが可能となる。更に、耐候性に優れておりメンテナンスが殆ど不要であり、保守管理の手間やコストを削減することができる。また、溶接を殆ど必要としないため、疲労強度の低下が無く、加工工数や加工コストを低減することができる。更に、円形鋼管を使用することにより、角形鋼管を使用する場合に比べて材料コストを低減することができる。
【００１９】
請求項２に係る発明によれば、複数本の円形鋼管が箱体の内部に収容されており、該箱体の内部にコンクリートが充填されているため、複数本の円形鋼管が精度良く一体化されたものとなり、高精度の施工を容易に行うことができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によれば、複数本の円形鋼管が複数の箱体に分けて収容されており、該複数の箱体が一体化されていることにより、個々の箱体を軽量化することが可能となり、小型の重機を用いて安全に施工することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、複数本の円形鋼管は箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されているため、箱体に円形鋼管を収容するための手間やコストを削減することができる。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなる鋼管ユニットを使用することにより、軽量化を図ることができ、小型の重機により容易に施工することができる。また、橋脚を細くすることができるため設置面積を少なくすることが可能となる。
また、橋桁ユニットを吊り上げて接続していくことができるため、橋下の交通を遮断することなく工事を進めることが可能となり、工期の短縮及び施工コストの低減を図ることができる。また、山間部等の狭隘な地域においても施工することができる。
更に、鋼管ユニットの一端部近傍の下部に橋脚上部材を固定して橋桁ユニットを製作することにより、予め橋脚の一部をなす橋脚上部材と鋼管ユニットが一体化される。そのため、従来に比べて床版を橋脚へと固定する作業が容易となり施工期間を短縮することができる。
しかも、円形鋼管の表面をコンクリートにより被覆することによって、優れた耐候性を有するものとなり、メンテナンスに要する手間や費用を大幅に削減することができる。また、円形鋼管の強度が外部からコンクリートにより補強されるため、重量を大きく増加させることなく強度を高めることができ、比較的長いスパンにも対応することができるようになる。
【００２３】
請求項６に係る発明によれば、鋼管ユニットが互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が箱体内部に収容されたものとなり、鋼管ユニットの箱体内部にコンクリートが充填されることにより、複数本の円形鋼管が箱体と共に精度良く一体化されたものとなり、高精度な施工を容易に行うことができる。また、コンクリートが充填されていない状態で鋼管ユニット（橋桁ユニット）を吊り上げて杭上に設置することになるため、小型の重機にて安全に施工することができる。
【００２４】
請求項７に係る発明によれば、鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が、複数の箱体内部に分けて収容されてなる複数の鋼管ユニットからなるため、個々の鋼管ユニットを軽量化することが可能となり、小型の重機を用いて安全に施工することができる。
【００２５】
請求項８に係る発明によれば、準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管がコンクリートにより一体化されてなるものであることにより、現場にてコンクリートを充填する作業を省略することができ、施工性に優れたものとなる。
【００２６】
請求項９に係る発明によれば、既設の橋桁ユニットの一端部に他の橋桁ユニットの他端部を差し込み、両方の橋桁ユニットをワイヤーで連結し、該ワイヤーに張力を加えることにより、橋桁ユニット同士の接続を確実に、しかも精度よく位置決めして行うことが可能となる。
【００２７】
請求項１０に係る発明によれば、鋼管ユニットを構成する鋼管の一端部に、該鋼管よりも小径の鋼管が突出しており、橋桁ユニット接続工程において、既設の橋桁ユニットの鋼管の一端部に、他の橋桁ユニットの他端部に突出した小径の鋼管を差し込むことにより、橋桁ユニット同士の接続を効率良く且つ高精度で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る円形鋼管プレハブ橋及びその施工方法の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る円形鋼管プレハブ橋の一部を示す平面図、図２は正面図、図３は図２の要部拡大断面図、図４は側面図、図５は図４の要部拡大断面図である。
【００２９】
本発明に係る円形鋼管プレハブ橋は、所定間隔をあけて地盤に打設されて橋脚を構成する複数本の杭（１）と、夫々の杭（１）の上端部に固定された橋脚上部材（２）と、隣り合う橋脚（杭）の間に架設されて橋桁を構成する床版（３）とからなる。
【００３０】
杭（１）は円形の鋼管杭からなり、２本の杭が一対となって橋の幅方向に一定間隔（例えば４ｍ）をあけて配置されており（図４参照）、この２本の杭からなる対が橋の長さ方向に所定間隔（例えば１０ｍ）をあけて複数対打設されている（図２参照）。
【００３１】
橋脚上部材（２）は金属製の外形枠（図示略）に充填されたコンクリートから形成されている。但し、施工開始時には軽量化のために金属製の外形枠のみから形成されており、施工の最終工程において該外形枠内にコンクリートが充填されて固化される。
橋脚上部材（２）には、上下方向に延びる貫通孔（４）が幅方向に間隔をあけて２つ形成されており、これらの貫通孔（４）には杭（１）の上端部が挿入されている。
【００３２】
橋脚上部材（２）の上面は床版（３）を載置するための載置面となっており、該載置面の直下部にはＨ形鋼（５）が幅方向に延びるように設けられている（図５参照）。
Ｈ形鋼（５）は、幅方向において、右部分と中央部分と左部分の３つのパーツからなる。これら３つのパーツは連結一体化されており、中央部分のパーツの下部には長さ方向（幅方向と直角方向）に延びるＨ形鋼が一体化されており、右部分と左部分のパーツの下部には杭（１）の上端部を塞ぐ蓋（６）が一体化されている。尚、後述するように、３つのパーツのうち、中央部分のみが施工開始前に予め橋脚上部材（２）に組み込まれており、残りの左右部分は施工の途中工程において蓋（６）と共に橋脚上部材（２）に組み込まれる。
【００３３】
杭（１）の上端部には、杭（１）を形成する円形鋼管よりも一回り大きく上端部にフランジを備えたフランジ付き円形鋼管（１８）が外嵌固定されており、このフランジ付き円形鋼管（１８）のフランジ上面に対して円板状の蓋（６）がボルトにより固定されている。
【００３４】
Ｈ形鋼（５）は、図３に示すように、１つの蓋（６）に対して２つが固定されている。また、これら２つのＨ形鋼（５）は、アンカーボルト（１１）により橋脚上部材（２）の上部に載置されている円形鋼管（７）と固定されている。
【００３５】
床版（３）は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管（７）から構成されている。
複数本の円形鋼管（７）は、図６に示す如く、複数の箱体（８）の内部に数本ずつ分けて収容されている。図示例では、９本の円形鋼管（７）が３つの箱体（８）の内部に３本ずつ分けて収容された状態が示されている。
尚、全ての円形鋼管（７）は、後で説明するように、外管（７１）と内管（７２）とから構成されているが、図示の都合上、図６では内管（７２）を１本のみ示している。
【００３６】
箱体（８）は耐候性鋼材や軽量モルタル等から形成された略直方体状の箱体であって、上面と、円形鋼管（７）の長さ方向の一端部側と他端部側の２つの側面が開放されている。そして、３つの箱体（８）は、開放されていない側面同士が対面するように並べられている。
箱体（８）の他の箱体と対面する側面には段部（１９）が形成されており、３つの箱体（３）は段部同士が噛み合うように配置されている。このような段部を設けることにより、３つの箱体（８）を簡単に精度よく位置決めして設置することが可能となる。
【００３７】
また、１つの床版（３）を構成する複数本の円形鋼管（７）を複数の箱体（８）に分けて収容する構成を採用することにより、個々の箱体（８）が軽量となって、施工時に小型の重機で安全に作業を行うことが可能となる。
但し、本発明においては、１つの床版（３）を構成する複数本の円形鋼管（７）を１つの箱体（８）に収容する構成を採用することもできる。
以下、複数本の円形鋼管（７）を収容した箱体（８）を鋼管ユニット（１０）と称す。
【００３８】
３つの鋼管ユニット（１０）は、図１、図４及び図５に示すように、橋脚上部材（２）の上面に並べて載置されており、夫々の鋼管ユニットの幅は上述したＨ形鋼（５）の各パーツの幅と略等しく設定されている。また、鋼管ユニット（１０）と橋脚上部材（２）との間にはゴムシュー（１７）が介装されている。
また、並設された３つの鋼管ユニット（１０）は、幅方向を横断するようにボルト付きワイヤ（１６）を挿通して両端にナットを締め付けることにより一体化されている（図１参照）。
【００３９】
箱体（８）の内部にはコンクリート（９）が充填されており、これによって円形鋼管（７）の表面がコンクリート（９）により被覆された状態となっている。但し、施工開始時には軽量化のために箱体（８）は空の状態にあり、施工の最終工程において箱体（８）内にコンクリートが充填される。
コンクリートとしては、普通コンクリートを使用してもよいが、軽量化のために発泡コンクリートや軽量コンクリートが好適に使用される。
【００４０】
尚、本発明においては、箱体（８）を用いない鋼管ユニットを使用して床版（３）を構成することもできる。
以下、本明細書において、箱体（８）を用いない鋼管ユニットを鋼管ユニット（２０）と称する。
【００４１】
鋼管ユニット（２０）としては、図７に示すような、複数本の円形鋼管（７）が箱体（８）に収容されることなくコンクリート（９）で被覆されている状態のブロックが使用される。尚、図７においても、図６と同様に、内管（７２）は１本のみ示している。
このような鋼管ユニット（２０）は、工場において、型枠内に複数本の円形鋼管（７）を平行に並べて収容して、型枠内にコンクリートを流し込んで固めた後、型枠からコンクリートと一体化された複数本の円形鋼管を取り出すことにより製作される。
製作された鋼管ユニット（２０）の外形形状は、鋼管ユニット（１０）と同じとなる。
コンクリートとしては、普通コンクリートを使用してもよいが、軽量化のために発泡コンクリートや軽量コンクリートが好適に使用される。
【００４２】
本発明においては、１つの床版（３）を１つの鋼管ユニット（２０）から構成してもよいが、鋼管ユニット（１０）を用いる場合と同様に軽量化の観点から、１枚の床版（３）を複数（例えば３つ）の鋼管ユニット（２０）から構成することが好ましい。
この場合、複数の鋼管ユニット（２０）は、鋼管ユニット（１０）を使用する場合と同様に、橋脚上部材（２）の上面に並設されて一体化される。
【００４３】
図８は鋼管ユニットの別の実施形態を示す図であり、（ａ）は鋼管ユニットを橋脚上部材（２）の上面に載置した状態を示す図、（ｂ）は鋼管ユニットのみを示す図である。
この実施形態では、隣り合う３つの鋼管ユニットが、ボルトとナットを用いて連結されている。
具体的には、中央の鋼管ユニットの一方の側面（左側面）に段部が形成されており、該段部の下段上面からボルト（１８）が上向きに突出するように固定されている。そして、他方の側面（右側面）にはボルト（１８）を挿通することが可能な円筒（１９）が固定されており、円筒（１９）の下面は前記段部の下段上面と略同じ高さになっている。
また、右の鋼管ユニットの一方の側面（左側面）には段部が形成されており、該段部の下段上面からボルト（１８）が上向きに突出するように固定されている。更に、左の鋼管ユニットの他方の側面（右側面）にはボルト（１８）を挿通することが可能な円筒（１９）が固定されており、円筒（１９）の下面は前記段部の下段上面と略同じ高さになっている。
【００４４】
これら３つの鋼管ユニットは、段部同士を重ねてボルト（１８）を円筒（１９）に挿通してナット（２１）を締め付けることにより一体化されている。
各鋼管ユニットの鋼管（７）はコンクリート（９）により被覆されており、鋼管（７）の上部及び下部には鉄筋（２２）が鋼管と直交する方向に配設されている。
この実施形態の鋼管ユニットは、図６に示すような鋼管（７）が箱体（８）に収容されたものとしてもよいし、図７に示すような鋼管（７）が箱体に収容されていないものとしてもよい。
【００４５】
図８に示す実施形態を採用した場合、隣り合う鋼管ユニットがボルトとナットを用いて連結されるため、図１に示すような鋼管ユニットを貫通するボルト付きワイヤ（１６）を使用する必要がない。
【００４６】
鋼管ユニット（１０）（２０）を構成する円形鋼管（７）は、外管（７１）と、外管（７１）に対して溶接固定された内管（７２）とから構成されている。
外管（７１）の一端部と他端部のうち、他端部に内管（７２）の一部が挿入されている。具体的には、内管（７２）は、その長さ方向の半分程度が外管（７１）の他端部に挿入されており、残りの半分程度が外管（７１）の他端部から突出している。
これにより、鋼管ユニット（１０）（２０）において、外管（７１）はコンクリートにより被覆されているが、内管（７２）は被覆されていない状態にある（図６及び図７参照）。
【００４７】
鋼管ユニット（１０）（２０）同士は、当該鋼管ユニットを構成する円形鋼管（７）の外管（７１）の一端部に、他の鋼管ユニットを構成する円形鋼管（７）の他端部から突出した内管（７２）を差し込むことにより接続されている。
また、鋼管ユニット（１０）（２０）と橋脚上部材（２）とは、アンカーボルト（１１）により一体化されている。
【００４８】
以下、本発明に係る円形鋼管プレハブ橋の施工方法について、主に図９〜図１４を参照しながら説明する。尚、これらの図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
先ず、互いに平行に配置されて一体化された複数本（３本）の円形鋼管（７）からなる鋼管ユニット（１０）（鋼管ユニット（２０）でもよい。以下、施工方法の説明において同じ。）を工場にて製作して準備する（鋼管ユニット準備工程）。
このとき、円形鋼管（７）に、後工程で行われるＰＣ鋼線引っ張りのためのブラケット（１２）及びゴムシューを取り付けておく。
【００４９】
次いで、施工現場において、鋼管ユニット（１０）の一端部近傍の下部に橋脚上部材（２）をアンカーボルト（１１）により固定して、鋼管ユニット（１０）と橋脚上部材（２）とが一体化された橋桁ユニット（３０）を製作する（橋桁ユニット製作工程）（図９参照）。
このとき、１つの床版を構成する複数（３つ）の鋼管ユニットのうち、中央の１つの鋼管ユニットのみを橋脚上部材（２）に固定する。
【００５０】
続いて、製作された橋桁ユニット（３０）をクレーンにより吊り上げて、その他端部を地盤に打設された杭（１）の上端部に既に設置固定されている橋桁ユニット（以下、既設橋桁ユニット（３０’）と称す）の一端部に接続する（橋桁ユニット接続工程）（図１０参照）。
このとき、クレーンにより吊り上げられた橋桁ユニット（３０）の接続対象となる既設橋桁ユニット（３０’）の橋脚上部材（２）には、床版（３）を構成する全て（３つ）の鋼管ユニット（１０）が設置固定された状態にある。そして、橋桁ユニット（３０）は既設橋桁ユニット（３０’）の中央にある１つの鋼管ユニット（３本の円形鋼管からなる）と接続される。
【００５１】
この橋桁ユニット接続工程における接続作業は、具体的には次のように行う。
先ず、橋桁ユニット（３０）をクレーンにより吊り下げた状態で移動させ（図１０参照）、その円形鋼管の他端部から突出した内管を、既設橋桁ユニット（３０’）の円形鋼管の外管の一端部に所定位置まで差し込む。次いで、両方の橋桁ユニットに夫々設けられたブラケット（１２）の間にワイヤー（ＰＣ鋼線等）（１３）を張架して該ワイヤー（１３）に張力を加える（図１１参照）。これにより、橋桁ユニット（３０）は既に杭（１）に固定されている既設橋桁ユニット（３０’）の方向に引っ張られ、確実に精度良く位置決め固定される。
【００５２】
続いて、接続された橋桁ユニット（３０）の橋脚上部材（２）を上下に貫通する貫通孔に杭（１）を挿通して地盤に打設する（杭打設工程）。
具体的には、橋脚上部材（２）の貫通孔上部にエアー駆動ロータリーテーブルマシーン（１４）とダウンザホールハンマー（１５）を設置し、ダウンザホールハンマーにて削孔を行った後、根固めモルタルを打設し、杭（１）を橋脚上部材（２）の貫通孔を通して地盤（岩盤又は支持層まで）に打ち込む（図１２参照）。
【００５３】
その後、打設された杭（１）と橋桁ユニット（３０）の橋脚上部材（２）とを固定する（橋桁ユニット固定工程）。
具体的には、杭（１）の余分な上端部を切断した後、杭（１）の上端部を塞ぐように蓋（６）を被せてボルトにより固定する（図３及び図５参照）。そして、ワイヤー（１３）を引っ張ってブラケット（１２）を取り外す。（図１３参照）
蓋（６）には、上述したように、Ｈ形鋼（５）の右部分又は左部分のパーツが予め一定化されており、蓋（６）を杭（１）の上端部に固定することによってＨ形鋼（５）の右部分及び左部分のパーツも同時に固定される。そして、これらＨ形鋼（５）の左右部分のパーツは、予め橋脚上部材（２）に組み込まれている中央部分のＨ形鋼（５）とボルト等を用いて接続され、３つのパーツの上面が略面一とされる。（図３及び図５参照）
【００５４】
続いて、別の２つの鋼管ユニット（１０）を順次クレーンにより吊り上げ、その他端部を、既設橋桁ユニット（３０’）を構成する鋼管ユニットのうち未だ橋桁ユニット（３０）が接続されていない左右の鋼管ユニット（１０）に夫々差し込んで接続する（図１４参照）。
それから、３つの鋼管ユニット（１０）を幅方向に横断貫通するように、ボルト付きワイヤ（１６）を挿通して両端にナットを締め付けることにより、３つの鋼管ユニット（１０）を一体化する（図１参照）。尚、図８に示した鋼管ユニットを使用する場合には、隣り合う鋼管ユニットをボルト（１８）とナット（２１）を用いて相互に連結することができるので、ボルト付きワイヤ（１６）を挿通する作業が不要となり、鋼管にボルト付きワイヤ挿通用の孔を設ける必要もなくなる。
【００５５】
最後に、橋脚上部材（２）の内部及び鋼管ユニット（１０）の箱体（８）の内部にコンクリートを充填して固化し、円形鋼管（７）の表面をコンクリート（９）により被覆する（コンクリート被覆工程）（図４及び図５参照）。
尚、箱体（８）が無い鋼管ユニット（２０）を用いる場合には、予め円形鋼管（７）の表面がコンクリートにより覆われている、つまりコンクリート被覆工程が鋼管ユニット準備工程で行われているため、ここでのコンクリートの充填作業は不要である。
【００５６】
そして、上記工程を繰り返して、必要とされる橋の長さに合わせて所要数の橋桁ユニットを接続していく（図１５参照）。
その後、必要に応じて、防水処理、排水処理、継目処理、勾配を含む表面処理を行い、高欄を取り付けることにより、所要の円形鋼管プレハブ橋を得ることができる。
図１６は円形鋼管プレハブ橋の施工完了状態の一例を示す外観図であり、山間地を屈曲しながら延びる道路において、低地部分の道路と高地部分の道路とを短絡して接続するように円形鋼管プレハブ橋を施工した様子を示している。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、山間部等の狭隘な地域に構築される橋として特に好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る円形鋼管プレハブ橋を示す平面図である。
【図２】本発明に係る円形鋼管プレハブ橋を示す正面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る円形鋼管プレハブ橋を示す側面図である。
【図５】図４の要部拡大断面図である。
【図６】鋼管ユニットの一例を示す図である。
【図７】鋼管ユニットの他の例を示す図である。
【図８】鋼管ユニットの別の実施形態を示す図であり、（ａ）は鋼管ユニットを橋脚上部材の上面に載置した状態を示す図、（ｂ）は鋼管ユニットのみを示す図である。
【図９】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット製作工程を示す図である。
【図１０】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット接続工程の前半工程を示す図である。
【図１１】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット接続工程の後半工程を示す図である。
【図１２】本発明に係る施工方法の杭打設工程を示す図である。
【図１３】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット固定工程の完了状態を示す図である。
【図１４】本発明に係る施工方法の橋桁ユニット固定工程により固定された鋼管ユニットに並べて他の鋼管ユニットを設置して床版を完成させた状態を示す図である。
【図１５】所要数の橋桁ユニットを接続していく様子を示す図である。
【図１６】円形鋼管プレハブ橋の施工完了状態の一例を示す外観図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 杭（橋脚）
２ 橋脚上部材
３ 床版（橋桁）
７ 円形鋼管
８ 箱体
９ コンクリート
１０ 鋼管ユニット
２０ 鋼管ユニット
１３ ワイヤー（ＰＣ鋼線）
３０ 橋桁ユニット
３０’ 既設橋桁ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔をあけて地盤に打設された複数本の杭からなる橋脚と、
各橋脚の上端部に固定された橋脚上部材と、
隣り合う橋脚間に架設された床版とからなり、
前記床版は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなるとともに、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋。
【請求項２】
前記複数本の円形鋼管は箱体の内部に収容されており、該箱体の内部に前記コンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋。
【請求項３】
前記複数本の円形鋼管は複数の箱体に分けて収容されており、該複数の箱体が一体化されていることを特徴とする請求項２記載の円形鋼管プレハブ橋。
【請求項４】
前記複数本の円形鋼管は箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋。
【請求項５】
互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなる鋼管ユニットを準備する鋼管ユニット準備工程と、
該鋼管ユニットの一端部近傍の下部に、橋脚となる杭を挿通するための貫通孔を有する橋脚上部材を固定して橋桁ユニットを製作する橋桁ユニット製作工程と、
該橋桁ユニットを吊り上げて、その他端部を、地盤に打設された杭の上端部に設置固定されている既設の橋桁ユニットの一端部に接続する橋桁ユニット接続工程と、
該接続された橋桁ユニットの橋脚上部材の貫通孔に杭を挿通して地盤に打設する杭打設工程と、
該打設された杭と該杭が挿通された橋脚上部材とを固定する橋桁ユニット固定工程と、
前記円形鋼管の表面をコンクリートにより被覆するコンクリート被覆工程とを備えていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項６】
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が箱体内部に収容されてなる鋼管ユニットからなり、
前記コンクリート被覆工程が、前記橋桁ユニット固定工程において固定された橋桁ユニットに含まれる鋼管ユニットの箱体内部にコンクリートを充填して固化することにより行われることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項７】
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が複数の箱体内部に分けて収容されてなる複数の鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項６記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項８】
前記コンクリート被覆工程が、前記鋼管ユニット準備工程において、複数本の円形鋼管を型枠内部に収容してコンクリートを充填して固化させた後、該型枠からコンクリートと一体化された複数本の円形鋼管を取り出すことにより行われ、
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、複数本の円形鋼管が箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されている鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項９】
前記橋桁ユニット接続工程が、
既設の橋桁ユニットの一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部を差し込む段階と、
前記既設の橋桁ユニットと他の橋桁ユニットとをワイヤーで連結し、該ワイヤーに張力を加える段階とを備えていることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項１０】
前記鋼管ユニットを構成する鋼管の一端部に、該鋼管よりも小径の鋼管が突出しており、
前記橋桁ユニット接続工程において、既設の橋桁ユニットの鋼管の一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部に突出した小径の鋼管を差し込むことを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項１】
所定間隔をあけて地盤に打設された複数本の杭からなる橋脚と、
各橋脚の上端部に固定された橋脚上部材と、
隣り合う橋脚間に架設された床版とからなり、
前記床版は、互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなるとともに、該円形鋼管の表面はコンクリートにより被覆されていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋。
【請求項２】
前記複数本の円形鋼管は箱体の内部に収容されており、該箱体の内部に前記コンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋。
【請求項３】
前記複数本の円形鋼管は複数の箱体に分けて収容されており、該複数の箱体が一体化されていることを特徴とする請求項２記載の円形鋼管プレハブ橋。
【請求項４】
前記複数本の円形鋼管は箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されていることを特徴とする請求項１記載の円形鋼管プレハブ橋。
【請求項５】
互いに平行に配置されて一体化された複数本の円形鋼管からなる鋼管ユニットを準備する鋼管ユニット準備工程と、
該鋼管ユニットの一端部近傍の下部に、橋脚となる杭を挿通するための貫通孔を有する橋脚上部材を固定して橋桁ユニットを製作する橋桁ユニット製作工程と、
該橋桁ユニットを吊り上げて、その他端部を、地盤に打設された杭の上端部に設置固定されている既設の橋桁ユニットの一端部に接続する橋桁ユニット接続工程と、
該接続された橋桁ユニットの橋脚上部材の貫通孔に杭を挿通して地盤に打設する杭打設工程と、
該打設された杭と該杭が挿通された橋脚上部材とを固定する橋桁ユニット固定工程と、
前記円形鋼管の表面をコンクリートにより被覆するコンクリート被覆工程とを備えていることを特徴とする円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項６】
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が箱体内部に収容されてなる鋼管ユニットからなり、
前記コンクリート被覆工程が、前記橋桁ユニット固定工程において固定された橋桁ユニットに含まれる鋼管ユニットの箱体内部にコンクリートを充填して固化することにより行われることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項７】
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、互いに平行に配置された複数本の円形鋼管が複数の箱体内部に分けて収容されてなる複数の鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項６記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項８】
前記コンクリート被覆工程が、前記鋼管ユニット準備工程において、複数本の円形鋼管を型枠内部に収容してコンクリートを充填して固化させた後、該型枠からコンクリートと一体化された複数本の円形鋼管を取り出すことにより行われ、
前記鋼管ユニット準備工程において準備される鋼管ユニットが、複数本の円形鋼管が箱体に収容されることなくコンクリートにより被覆されている鋼管ユニットからなることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項９】
前記橋桁ユニット接続工程が、
既設の橋桁ユニットの一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部を差し込む段階と、
前記既設の橋桁ユニットと他の橋桁ユニットとをワイヤーで連結し、該ワイヤーに張力を加える段階とを備えていることを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【請求項１０】
前記鋼管ユニットを構成する鋼管の一端部に、該鋼管よりも小径の鋼管が突出しており、
前記橋桁ユニット接続工程において、既設の橋桁ユニットの鋼管の一端部に、吊り上げられた他の橋桁ユニットの他端部に突出した小径の鋼管を差し込むことを特徴とする請求項５記載の円形鋼管プレハブ橋の施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−２７４５６７（Ｐ２００８−２７４５６７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１６１８１（Ｐ２００７−１１６１８１）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（５９６１０９２７３）株式会社高知丸高 (17)
【出願人】（５９７１５４９６６）学校法人高知工科大学 (141)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（５９６１０９２７３）株式会社高知丸高 (17)
【出願人】（５９７１５４９６６）学校法人高知工科大学 (141)
【Ｆターム（参考）】
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