既設単純桁橋梁の補強構造及び補強方法
【課題】大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強する際において、特に施工労力、施工コストを低減する。
【解決手段】少なくとも橋台１１又は橋脚９２の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材１２を設け、拡張部材１２上に配設した支承８３により既設単純桁２９を支持させ、既設単純桁２９における支承８３による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材１４に定着ブラケット１５を添接し、定着ブラケット１５に挿通されたＰＣケーブル１６の下端を橋台１１又は橋脚９２に定着させるとともに、当該ＰＣケーブル１６が緊張されてなることにより、支間中央の最大曲げモーメントを低減させる。
【解決手段】少なくとも橋台１１又は橋脚９２の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材１２を設け、拡張部材１２上に配設した支承８３により既設単純桁２９を支持させ、既設単純桁２９における支承８３による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材１４に定着ブラケット１５を添接し、定着ブラケット１５に挿通されたＰＣケーブル１６の下端を橋台１１又は橋脚９２に定着させるとともに、当該ＰＣケーブル１６が緊張されてなることにより、支間中央の最大曲げモーメントを低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旧道路橋示方書（日本道路協会）により設計された橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁を、現行道路橋示方書（日本道路協会）に規定されている活荷重に対応できる既設単純桁橋梁の補強構造及び補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、橋脚等の支点間に単純桁を架け渡すことにより構成された単純桁橋梁は、この単純桁橋梁は、所定間隔で立設された橋台又は橋脚間に、床版の底面に設けられたＨ形鋼やＩ形断面による鋼からなる主桁を橋軸方向に架設することにより構成される。ちなみに、この主桁は、支承を介して橋脚等に対して支持されることになる。
【０００３】
このような単純桁橋梁においても、構造物の劣化が進展したり、或いは走行する車両により単純桁に負荷される活荷重が時代とともに変化する場合がある。かかる場合には、既存の単純桁橋梁を一度撤去した後に新たな橋梁を建造する、いわゆるスクラップアンドビルドを行うのが通常であったが、近年ではむしろ既存の単純桁橋梁について補修、補強を行うによる長寿命化を図る方針へとシフトしつつある。
【０００４】
ちなみに、走行する車両により単純桁に負荷される現在の活荷重が、設計時と比較して大きい場合には、単純桁に作用する応力自体も大きくなり、予め想定していた許容応力を超えてしまう場合もある。
【０００５】
図１３は、橋脚１７１間に架設された単純桁１７２において作用する曲げモーメント図である。この曲げモーメントは、支間中央１７３において最大となる。設計時においては、最も重量の大きいものと想定される走行車両による最大曲げモーメントＭａが支間中央１７３に負荷された場合においても、これに耐えられるように設計を行っていくことになる。この設計した単純桁橋梁７における支間中央１７３の許容曲げモーメントをＭｂとする。
【０００６】
しかしながら、時代の変遷とともに、走行車両の最大曲げモーメントがＭａを超えてしまい、図中点線で示すＭｃに至るまで増加してしまい、許容曲げモーメントＭｂに迫り、或いは超えてしまう可能性も否定できない。このため、交通の安全化を図る観点から、車両走行により負荷される最大曲げモーメントＭｃを図中矢印Ｄ方向に示す方向へ低減させる必要があった。
【０００７】
従来においては、例えば、外ケーブルとコンクリート躯体の歪みに一体的になって歪む関係を持たせることを目的とし、主桁の長手方向に架設されて該主桁にプレストレスを導入する外ケーブルを取り付ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の開示技術によれば、該外ケーブルの中間部付近を固定手段で主桁に固定することにより、外ケーブルの両端部ばかりでなく中間部付近でも外力が伝達され、当該外ケーブルのプレストレスが有効に作用するように構成されている。その結果、主桁の歪みとほぼ同じ歪みが該外ケーブルに生じるようになり、車両走行により負荷される最大曲げモーメントＭｃを低減させることができ、変動荷重や衝撃荷重に対して主桁の破壊耐力を向上させることが可能となる。
【０００８】
なお、外ケーブルへの導入張力によって桁に生じる抵抗モーメントを支間中央で上向きのモーメントへと押し上げる技術は、例えば特許文献２においても開示されている。
【０００９】
また、特許文献３の開示技術では、車両走行により曲げモーメントが大きくなる箇所に対して、フランジとカバープレートを万力を用いて摩擦接合することにより、フランジとカバープレートは合成一体化する技術が提案されている。この特許文献２の開示技術は、これらを合成一体化することにより、断面二次モーメントを向上させることによる耐荷力の向上を図るものである。
【００１０】
更に非特許文献１では、現在の床版の上に新たにコンクリートを打設し、床版のかさ上げをすることにより床版の補強を行う方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０７−２７９１２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１１３１号公報
【特許文献３】特開２００１−６４９１２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】岡田郁生監修 「道路橋補修の設計・施工」山海堂 Ｐ５９〜６１、昭和５７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した特許文献１、２の開示技術では、外ケーブルの固定部について補強が必要となり、施工労力の負担が増大し、また施工コストが向上してしまう。特に特許文献１の開示技術では、外ケーブルの端部が接合されるアンカープレートを既設桁に添接しなければならない。このため、既設桁にボルト用孔を数箇所に亘り穿設しなければならず、断面減少を引き起こし、機械的特性にも悪影響を及ぼすことにもなる。また、このアンカープレートの添接のためには、場合によっては支保工を用いなければならず、大掛かりな工事になり、施工労力がさらに増大してしまうという問題点もあった。
【００１４】
また、特許文献３の開示技術では、フランジとカバープレートを万力を用いて摩擦接合する作業を行わなければならず、仮設、本工事ともに大掛かりな作業となり、施工労力の負担を解消することができない。
【００１５】
さらに非特許文献１の開示技術では、床版の上に新たにコンクリートを打設するためには、橋梁全体に足場を仮設する必要があり、施工労力の負担を解消することができない。
【００１６】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁について、特に大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強する際において、特に施工労力、施工コストを低減することが可能な既設単純桁橋梁の補強構造及び補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、上述した課題を解決するために、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、拡張部材上に配設した支承により既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることにより、支間中央の最大曲げモーメントを低減できることを見出した。
【００１８】
即ち、請求項１記載の既設単純桁橋梁の補強構造は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の既設単純桁橋梁の補強構造は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに設けられた垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の既設単純桁橋梁の補強方法は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張することを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の既設単純桁橋梁の補強方法は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、上記既設単純桁における橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張し、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させることを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の既設単純桁橋梁の補強方法は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに垂直補剛材を設け、上記垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上述した構成からなる既設単純桁橋梁の補強構造並びに既設単純桁橋梁の補強方法によれば、単純桁橋梁を補強する際において、支持点を支間中央よりにシフトさせるとともに、橋軸方向端部の上側への曲げモーメントを抑制するために固定梁としている。その結果、支間中央の最大曲げモーメントを低く抑えることが可能となり、大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強することが可能となる。また、大掛かりな支保工を用いたり、或いは橋梁全体に足場を仮設する必要も無く、上述した施工を実現することができることから、極めて簡単に作業を行うことができ、施工労力、施工コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造の構成図である。
【図２】図１のＳ領域の拡大斜視図である。
【図３】図１のＳ領域の側断面図である。
【図４】本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造に用いられる支承の構成について説明するための図である。
【図５】定着ブラケットによる固定方法について説明するための図である。
【図６】ＰＣケーブルの上端に取り付けられるジャッキの構成について説明するための図である。
【図７】定着ブラケットによる他の固定例について説明するための図である。
【図８】既設単純桁橋梁の補強構造の実際の施工手順について説明するための図である。
【図９】既設単純桁橋梁の補強構造の他の施工手順について説明するための図である。
【図１０】本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造の効果について説明するための図である。
【図１１】既設単純桁における新たな支持点に、更に垂直補剛材を設ける例を示す図である。
【図１２】既設単純桁を橋軸方向に直列に接続して連続桁として構成する例を示す図である。
【図１３】従来技術の問題点について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、既設単純桁橋梁の補強構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造１の構成例を示している。この補強構造１は、支点間に既設単純桁２９を架け渡すことにより構成された単純桁橋梁１０について、特に大きな活荷重が負荷された場合においても、安全性を発揮させることを念頭において補強した後のものである。この図１に示す単純桁橋梁１０は、支点としての橋台１１間に単一の既設単純桁２９を架設する構成としている。
【００２７】
既設単純桁２９は、図１のＳ領域の拡大斜視図である図２に示すように、橋軸直角方向Ａに向けて所定間隔で主桁８が複数配設され、主桁８の上部には、コンクリート製の床版３０で一体化されている。また、それぞれの主桁８は、上フランジ３１、下フランジ３２、並びに上フランジ３１と下フランジ３２が連結されて一体化されたウェブ３３とを有する。即ち、この主桁８は、いわゆるＨ形鋼やＩ形断面による鋼として構成される。この既設単純桁２９には、垂直補剛材８６が予め設けられている。この垂直補剛材８６は、上フランジ３１、下フランジ３２、ウェブ３３とを有する主桁８の内側に溶接により取り付けられている。この垂直補剛材８６は、既設単純桁２９に対して剛性を補う役割を果たすことが可能となる。
【００２８】
このような既設単純桁２９を補強する補強構造１では、少なくとも橋台１１の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材１２が設けられ、拡張部材１２上に配設された支承１３により単純桁２９を支持させてなる。また、この補強構造１では、既設単純桁２９における支承１３による支持点１３ａより橋軸方向端部側Ｂに位置する既存の垂直補剛材１４に定着ブラケット１５が添接され、定着ブラケット１５に挿通されたＰＣケーブル１６の下端を橋台１１に定着させるとともに、当該ＰＣケーブル１６が緊張されている。
【００２９】
図３(a)は、図１のＳ領域の側断面図を示している。拡張部材１２は、所定形状の型枠にコンクリートを流し込み、これを固化させて所定形状の部材に仕上げたものである。この拡張部材１２には、鋼製の棒材３９が埋め込まれている。この棒材３９の先端３９ａは、拡張部材１２内に強固に固定させる観点から、折り曲げられてなる。また、拡張部材１２から突出された棒材３９の他端３９ｂは、橋台１１の桁かかり部前面１１ａに開削された穴３４に挿入され、当該穴３４にモルタル、樹脂等といった経時固化材３５が充填され、固定される。
【００３０】
なお、この拡張部材１２は、上述の如きコンクリート製に限定されるものではなく、例えば図３(b)に示すように鋼製のブラケット３６を用いるようにしてもよい。この鋼製のブラケット３６は、橋台１１に対して当接可能な当接板３７が取り付けられている。そして、この当接板３７を橋台１１に当接させた上で、アンカーボルト３８によりこれを固定するようにしてもよい。
【００３１】
支承１３は、図４の拡大図に示すように、複数の補強板４１とゴム部材４２とを交互に積層してなる弾性部材４０を有するいわゆる弾性支承である。支承１３における弾性部材４０の上端並びに下端には、それぞれ第１のフランジプレート４５がボルト４６により取り付けられ、またこの第１のフランジプレート４５から第２のフランジプレート４７に向けてボルト４８により固定されている。この第２のフランジプレート４７は、下端側が拡張部材１２にボルト４９により固定されるとともに、上端側は、主桁８の下フランジ３２にボルト４９により取り付けられる。ボルト４９は、ナット９１により固定される。その結果、主桁８を構成する下側のフランジ３２は、このナット９１と、第２のフランジプレート４７に狭持される形となる。実際にこの支承１３は、ボルトによる締結作業のみにより、拡張部材１２や主桁８に対して容易に取り付け可能とされている。仮に主桁８が図中矢印方向に振動した場合においても、これに応じて弾性部材４０が収縮することにより、かかる振動を吸収することが可能となる。
【００３２】
既存の垂直補剛材１４の形成位置は、このような補強構造１を施工する以前において上述した支承１３が橋台１１上に設けられていた位置Ｐに対応している。図５(a)，(b)，(c)は、定着ブラケット１５が設けられている箇所における横断面図を示しており、図５(a)は、その橋幅方向全体に亘る横断面図を、また、図５(b)は、その部分拡大図を、さらに図５(c)は、その平面図を示している。この垂直補剛材１４は、鋼板により構成されてなり、上フランジ３１、下フランジ３２、ウェブ３３とを有する主桁８の内側に取り付けられている。この垂直補剛材１４は、上フランジ３１、下フランジ３２、ウェブ３３に対してそれぞれ溶接により固定されている。垂直補剛材１４は、ウェブ３３の両側においてそれぞれ設けられている。
【００３３】
定着ブラケット１５は、図５(b)，(c)に示すように、ウェブ５１の上端に上フランジ５２が、またその下端には下フランジ５３が形成されている。このうちウェブ５１は、垂直補剛材１４に対してボルト１０１により螺着固定されている。この定着ブラケット１５は、鋼板で構成されており、垂直補剛材１４への取り付け側が下側に拡幅された形状とされている。上フランジ５２は、垂直補剛材１４への取り付け側に至るまで延長されている。また下フランジ５３は、ウェブ５１における下端の拡幅位置に至るまで延長されている。ちなみに、この上フランジ５２並びに下フランジ５３は、それぞれウェブ５１に対して溶接により固着されている。
【００３４】
主桁８は、図５(a)に示すように、橋幅方向に所定間隔をおいて複数に亘り設けられているが、この主桁８の何れに対しても、定着ブラケット１５は、橋幅方向両側においてそれぞれ取り付けられている。
【００３５】
定着ブラケット１５には、ＰＣケーブル１６が挿通されている。具体的には、このＰＣケーブル１６は、上フランジ５２並びに下フランジ５３に開削された孔５２ａ、孔５２ｂに挿通されている。
【００３６】
ＰＣケーブル１６は、上端が上フランジ５２の上部から突出され、下端が橋台１１の内部において埋入されている。ＰＣケーブル１６は、ＰＣ鋼線（直径８ｍｍ以下の高強度鋼）、ＰＣ鋼棒（直径１０ｍｍ以上の高強度鋼）又は細いＰＣ線を捩り合わせた棒体等により構成されている。また、ＰＣケーブル１６は、少なくともその上端並びに下端においてねじ部が形成されている。
【００３７】
ＰＣケーブル１６の上端にはジャッキ６３が取り付けられている。このジャッキ６３は、ＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させるものである。このジャッキ６３は、図６に示すように、ＰＣケーブル１６の先端に緊張ロッド６５を接続し、この緊張ロッド６５にラムチェアー６６とセンターホールジャッキ６７を装着する。そして、このセンターホールジャッキ６７の後端部に緊張ロッド６５を係止させる。実際に緊張ロッド６５をセンターホールジャッキ６７に係止させるためには、緊張ロッド６５の先端部に螺着されたナット６０と支圧板６８とを介して行う。
【００３８】
緊張ロッド６５がセンターホールジャッキ６７の後端部に係止されると、センターホールジャッキ６７を駆動し、支圧板６８を介して定着ブラケット１５に反力を負荷することにより、ＰＣケーブル１６を定着ブラケット１５から引き出すように引張力を付与する。そして、ＰＣケーブル１６が定着ブラケット１５から引き出されるのにしたがって、ラムチェアー６６の側方からナット６９を回転させて締め込む。そして、このナット６９が締め込まれるにつれて、センターホールジャッキ６７の駆動を停止し、緊張ロッド６５の牽引を解除してナット６９を支圧板７０に係止する。これにより、ＰＣケーブル１６は引張力が導入された状態で定着され、ＰＣケーブル１６の反力が定着ブラケット１５に作用して緊張力が導入される。
【００３９】
ＰＣケーブル１６の下端には、テーパーナット７１が取り付けられる。このテーパーナット７１は、橋台１１内部に埋め込まれて構成されており、ねじ孔７２が中央に形成されている。そして、ＰＣケーブル１６の下端には図示しないスリーブが装着されており、その図示しないスリーブの外周に形成された雄ねじ部がこのテーパーナット７１におけるねじ孔７２に螺着固定される。このような橋台１１内部に埋め込まれたテーパーナット７１にＰＣケーブル１６を固定させることにより、上述した緊張力に対して抵抗することが可能となる。なお、このテーパーナット７１の代替として、例えばメカニカルアンカー又は樹脂アンカーにより固定するようにしてもよい。
【００４０】
更にこのＰＣケーブル１６の橋台１１表面近傍には偏向具７３が取り付けられている。この偏向具７３も同様にねじ孔７４が形成され、テーパーナット７１との間でＰＣケーブル１６下端を固定する際に利用される。
【００４１】
偏向具７３は、ポリエチレン製で構成され、ＰＣケーブル１６を挿通可能な貫通孔が上方に向けて拡径された状態で形成されてなり、この挿通させたＰＣケーブル１６の位置決めを自在に行うことが可能とされている。この偏向具７３は、ＰＣケーブル１６の位置を調整した後、橋台１１の表面に取り付け固定可能とされている。
【００４２】
なお、上述した定着ブラケット１５は、図５に示すように互いに主桁８間で隣接する定着ブラケット１５間で離間している場合に限定されるものではなく、例えば図７に示すように、定着ブラケット１５１を介して主桁８が連結されている構成を採用するようにしてもよい。これにより、橋幅方向の応力伝達性能を向上させることが可能となる。 このような構成からなる既設単純桁橋梁の補強構造１の実際の施工手順について、以下説明をする。
【００４３】
図８(a)に示すように、支点間に既設単純桁２９を架け渡すことにより構成された補強前の単純桁橋梁１０を実際に補強する場合について説明する。この補強前の既設単純桁２９は、橋台１１の位置Ｐにおいて支承８３により支持されている。また、この位置Ｐに対応する箇所において既存の垂直補剛材１４が形成されている。この状態では、図１０(a)に示すように、曲げモーメントが支間中央において非常に大きくなってしまうのが分かる。
【００４４】
このような状態から、実際に補強のための施工を開始する。先ず、図８(b)に示すように、橋台１１に拡張部材１２を取り付ける。この拡張部材１２の取り付けは、上述したように、橋台１１における桁かかり部前面１１ａにおいて開削された穴３４に拡張部材１２から突出された棒材３３を挿入し、経時固化材３５をその穴３４に充填することにより固定する。ちなみに、この段階において、既設単純桁２９は、まだ位置Ｐ上において設けられた支承８３により支持されている。
【００４５】
次に図８(b)に示すように、補剛材１４に対して定着ブラケット１５を設ける。このとき、定着ブラケット１５におけるウェブ５１に対して、ボルト５１により螺着固定を行う。ちなみに、この拡張部材１２の取り付けや、定着ブラケット１５の配設は、何れを先に実行するようにしてもよいし、同時に実行するようにしてもよい。
【００４６】
次に図８(c)に示すように、拡張部材１２における支持点１３ａにおいて、支承１３を設け、この支承１３を介して既設単純桁２９を支持させる。なお、最初に位置Ｐにおいて支持していた支承８３はそのままの状態で放置しておいてもよいし、撤去するようにしてもよい。
【００４７】
次に図８(d)に示すように、橋台１１における位置Ｐを削孔することにより、テーパーナット７１を埋め込み、更に定着ブラケット１５にＰＣケーブル１６を挿通させ、その下端を、雄ねじが外周の形成された図示しない装着用スリーブを介してテーパーナット７１に固定させる。また、ＰＣケーブル１６の上端には上述したジャッキ６３を取り付け、更に偏向具７３を取り付ける。そして、ＰＣケーブル１６の上端に取り付けられたジャッキ６３について、上述の如き操作を行うことにより、かかるＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させる。その結果、ＰＣケーブル１６の緊張による応力が、定着ブラケット１５、垂直補剛材１４へと伝達され、さらにはこの垂直補剛材１４に接続されている既設単純桁２９へと伝達され、当該既設単純桁２９の橋軸方向端部について下方向へ荷重を負荷することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強方法は、上述した順序で実行する場合に限定されるものではなく、例えば、下記に説明する順序に基づいて実行するようにしてもよい。
【００４９】
最初に図９(a)に示すように、補剛材１４に対して定着ブラケット１５を設ける。
【００５０】
次に図９(b)に示すように、橋台１１における位置Ｐを削孔することにより、テーパーナット７１を埋め込むとともに、更に定着ブラケット１５にＰＣケーブル１６を挿通させ、その下端をテーパーナット７１に固定させる。また、ＰＣケーブル１６の上端には上述したジャッキ６３を取り付け、ＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させる。
【００５１】
次に図９(c)に示すように、補剛材１４に対して定着ブラケット１５を設ける。このとき、定着ブラケット１５におけるウェブ５１に対して、ボルト５１により螺着固定を行う。次に橋台１１に拡張部材１２を取り付ける。
【００５２】
次に図９(d)に示すように、拡張部材１２における支持点１３ａにおいて、支承１３を設け、この支承１３を介して既設単純桁２９を支持させる。
【００５３】
図１０(b)は、既設単純桁橋梁の補強構造１の実際の施工後における、曲げモーメント図を示している。施工を通じて、支承１３による支持点１３ａを、当初の位置Ｐから支間中央側にシフトさせている。その結果、支間中央の最大曲げモーメントは、施工前と比較して小さく抑えることができる。しかしながら、この支持点１３ａを位置Ｐから支間中央側にシフトさせることにより、既設単純桁２９の橋軸方向端部は、図１０(b)に示すように上側に曲げモーメントが発生してしまう。この上側への曲げモーメントを抑えるために、ＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させる。その結果、既設単純桁２９の橋軸方向端部の上側への曲げモーメントが、図中点線で示される部分まで低減されることになる。また、いわゆる固定梁の状態となり、曲げモーメントを大幅に低減可能となる。実際に、この橋軸方向端部に発生した曲げモーメントをいかなる量に亘って低減させるかについては、ＰＣケーブル１６に導入する軸力を通じて自在に調整することが可能となる。
【００５４】
このように本発明によれば、単純桁橋梁１０を補強する際において、支持点１３ａを支間中央よりにシフトさせるとともに、橋軸方向端部の上側への曲げモーメントを抑制するために固定梁としている。その結果、支間中央の最大曲げモーメントを低く抑えることが可能となり、大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強することが可能となる。
【００５５】
また、本発明によれば、大掛かりな支保工を用いたり、或いは橋梁全体に足場を仮設する必要も無く、上述した施工を実現することができることから、極めて簡単に作業を行うことができ、施工労力、施工コストを低減することが可能となる。
【００５６】
また本発明は、図１１に示すように、既存の垂直補剛材１４に対して定着ブラケット１５を直接設ける場合に限定されるものではなく、この垂直補剛材１４の代替として新たな垂直補剛材９５を支持点１３ａより橋軸方向端部側において設けるようにしてもよい。この図１１の例では、この垂直補剛材９５の配設位置を垂直補剛材１４よりも支間中央方向にシフトさせている。これにより、実際に既設単純桁２９に対してＰＣケーブル１６により緊張する位置を自在に調整することが可能となり、所望の曲げモーメントの分布に容易に調整可能となる。
【００５７】
また上述した実施の形態では、あくまで支点としての橋台１１間に単一の既設単純桁２９を架設する単純桁橋梁１０を例に挙げて説明をしたが、図１２に示すように、既設単純桁２９を橋軸方向に直列に接続して連続桁９１として構成するようにしてもよい。この図１２において、上述した図１〜図１１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
【００５８】
単純桁橋梁１０が橋台１１間において、橋脚９２が１又は複数に亘って所定間隔で設けられている。そして、互いに隣接する橋台１１、橋脚９２間において、既設単純桁２９が跨るようにして架設され、それぞれの既設単純桁２９は互いに定着具９３を介して連結されている。
【００５９】
このような単純桁橋梁１０においても同様に、橋台１１に対しては拡張部材１２を設け、当該拡張部材１２において支承１３を介して既設単純桁２９を支持するとともに、橋脚９２に対しても同様に拡張部材１２を設け、当該拡張部材１２において支承１３を介して既設単純桁２９を支持する。また、この橋脚９２においても同様に、定着ブラケット１５に挿通させたＰＣケーブル１６の下端を固定する。これにより、連続桁９１として構成する場合においても、支間中央の最大曲げモーメントを低く抑えることが可能となり、大きな活荷重が負荷される場合においても安全性を発揮させるよう補強することが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 既設単純桁橋梁の補強構造
８ 主桁
１０ 単純桁橋梁
１１ 橋台
１２ 拡張部材
１３ 支承
１４ 垂直補剛材
１５ 定着ブラケット
１６ ＰＣケーブル
２９ 既設単純桁
３０ 床版
３１ 上フランジ
３２ 下フランジ
３３ ウェブ
３４ 穴
３５ 経時固化材
３６ ブラケット
３７ 当接板
３８ アンカーボルト
３９ 棒材
４０ 弾性部材
４１ 補強板
４２ ゴム部材
４５ 第１のフランジプレート
４６、４８、４９、１０１ ボルト
４７ 第２のフランジプレート
５１ ウェブ
５２ 上フランジ
５３ 下フランジ
６０ ナット
６１ ＰＣケーブル
６３ ジャッキ
６５ 緊張ロッド
６６ ラムチェアー
６７ センターホールジャッキ
６８ 支圧板
７１ テーパーナット
７２ ねじ孔
７３ 偏向具
８３ 支承
９２ 橋脚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旧道路橋示方書（日本道路協会）により設計された橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁を、現行道路橋示方書（日本道路協会）に規定されている活荷重に対応できる既設単純桁橋梁の補強構造及び補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、橋脚等の支点間に単純桁を架け渡すことにより構成された単純桁橋梁は、この単純桁橋梁は、所定間隔で立設された橋台又は橋脚間に、床版の底面に設けられたＨ形鋼やＩ形断面による鋼からなる主桁を橋軸方向に架設することにより構成される。ちなみに、この主桁は、支承を介して橋脚等に対して支持されることになる。
【０００３】
このような単純桁橋梁においても、構造物の劣化が進展したり、或いは走行する車両により単純桁に負荷される活荷重が時代とともに変化する場合がある。かかる場合には、既存の単純桁橋梁を一度撤去した後に新たな橋梁を建造する、いわゆるスクラップアンドビルドを行うのが通常であったが、近年ではむしろ既存の単純桁橋梁について補修、補強を行うによる長寿命化を図る方針へとシフトしつつある。
【０００４】
ちなみに、走行する車両により単純桁に負荷される現在の活荷重が、設計時と比較して大きい場合には、単純桁に作用する応力自体も大きくなり、予め想定していた許容応力を超えてしまう場合もある。
【０００５】
図１３は、橋脚１７１間に架設された単純桁１７２において作用する曲げモーメント図である。この曲げモーメントは、支間中央１７３において最大となる。設計時においては、最も重量の大きいものと想定される走行車両による最大曲げモーメントＭａが支間中央１７３に負荷された場合においても、これに耐えられるように設計を行っていくことになる。この設計した単純桁橋梁７における支間中央１７３の許容曲げモーメントをＭｂとする。
【０００６】
しかしながら、時代の変遷とともに、走行車両の最大曲げモーメントがＭａを超えてしまい、図中点線で示すＭｃに至るまで増加してしまい、許容曲げモーメントＭｂに迫り、或いは超えてしまう可能性も否定できない。このため、交通の安全化を図る観点から、車両走行により負荷される最大曲げモーメントＭｃを図中矢印Ｄ方向に示す方向へ低減させる必要があった。
【０００７】
従来においては、例えば、外ケーブルとコンクリート躯体の歪みに一体的になって歪む関係を持たせることを目的とし、主桁の長手方向に架設されて該主桁にプレストレスを導入する外ケーブルを取り付ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の開示技術によれば、該外ケーブルの中間部付近を固定手段で主桁に固定することにより、外ケーブルの両端部ばかりでなく中間部付近でも外力が伝達され、当該外ケーブルのプレストレスが有効に作用するように構成されている。その結果、主桁の歪みとほぼ同じ歪みが該外ケーブルに生じるようになり、車両走行により負荷される最大曲げモーメントＭｃを低減させることができ、変動荷重や衝撃荷重に対して主桁の破壊耐力を向上させることが可能となる。
【０００８】
なお、外ケーブルへの導入張力によって桁に生じる抵抗モーメントを支間中央で上向きのモーメントへと押し上げる技術は、例えば特許文献２においても開示されている。
【０００９】
また、特許文献３の開示技術では、車両走行により曲げモーメントが大きくなる箇所に対して、フランジとカバープレートを万力を用いて摩擦接合することにより、フランジとカバープレートは合成一体化する技術が提案されている。この特許文献２の開示技術は、これらを合成一体化することにより、断面二次モーメントを向上させることによる耐荷力の向上を図るものである。
【００１０】
更に非特許文献１では、現在の床版の上に新たにコンクリートを打設し、床版のかさ上げをすることにより床版の補強を行う方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０７−２７９１２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１１３１号公報
【特許文献３】特開２００１−６４９１２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】岡田郁生監修 「道路橋補修の設計・施工」山海堂 Ｐ５９〜６１、昭和５７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した特許文献１、２の開示技術では、外ケーブルの固定部について補強が必要となり、施工労力の負担が増大し、また施工コストが向上してしまう。特に特許文献１の開示技術では、外ケーブルの端部が接合されるアンカープレートを既設桁に添接しなければならない。このため、既設桁にボルト用孔を数箇所に亘り穿設しなければならず、断面減少を引き起こし、機械的特性にも悪影響を及ぼすことにもなる。また、このアンカープレートの添接のためには、場合によっては支保工を用いなければならず、大掛かりな工事になり、施工労力がさらに増大してしまうという問題点もあった。
【００１４】
また、特許文献３の開示技術では、フランジとカバープレートを万力を用いて摩擦接合する作業を行わなければならず、仮設、本工事ともに大掛かりな作業となり、施工労力の負担を解消することができない。
【００１５】
さらに非特許文献１の開示技術では、床版の上に新たにコンクリートを打設するためには、橋梁全体に足場を仮設する必要があり、施工労力の負担を解消することができない。
【００１６】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁について、特に大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強する際において、特に施工労力、施工コストを低減することが可能な既設単純桁橋梁の補強構造及び補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、上述した課題を解決するために、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、拡張部材上に配設した支承により既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることにより、支間中央の最大曲げモーメントを低減できることを見出した。
【００１８】
即ち、請求項１記載の既設単純桁橋梁の補強構造は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の既設単純桁橋梁の補強構造は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに設けられた垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の既設単純桁橋梁の補強方法は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張することを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の既設単純桁橋梁の補強方法は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、上記既設単純桁における橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張し、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させることを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の既設単純桁橋梁の補強方法は、既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに垂直補剛材を設け、上記垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上述した構成からなる既設単純桁橋梁の補強構造並びに既設単純桁橋梁の補強方法によれば、単純桁橋梁を補強する際において、支持点を支間中央よりにシフトさせるとともに、橋軸方向端部の上側への曲げモーメントを抑制するために固定梁としている。その結果、支間中央の最大曲げモーメントを低く抑えることが可能となり、大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強することが可能となる。また、大掛かりな支保工を用いたり、或いは橋梁全体に足場を仮設する必要も無く、上述した施工を実現することができることから、極めて簡単に作業を行うことができ、施工労力、施工コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造の構成図である。
【図２】図１のＳ領域の拡大斜視図である。
【図３】図１のＳ領域の側断面図である。
【図４】本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造に用いられる支承の構成について説明するための図である。
【図５】定着ブラケットによる固定方法について説明するための図である。
【図６】ＰＣケーブルの上端に取り付けられるジャッキの構成について説明するための図である。
【図７】定着ブラケットによる他の固定例について説明するための図である。
【図８】既設単純桁橋梁の補強構造の実際の施工手順について説明するための図である。
【図９】既設単純桁橋梁の補強構造の他の施工手順について説明するための図である。
【図１０】本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造の効果について説明するための図である。
【図１１】既設単純桁における新たな支持点に、更に垂直補剛材を設ける例を示す図である。
【図１２】既設単純桁を橋軸方向に直列に接続して連続桁として構成する例を示す図である。
【図１３】従来技術の問題点について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、既設単純桁橋梁の補強構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強構造１の構成例を示している。この補強構造１は、支点間に既設単純桁２９を架け渡すことにより構成された単純桁橋梁１０について、特に大きな活荷重が負荷された場合においても、安全性を発揮させることを念頭において補強した後のものである。この図１に示す単純桁橋梁１０は、支点としての橋台１１間に単一の既設単純桁２９を架設する構成としている。
【００２７】
既設単純桁２９は、図１のＳ領域の拡大斜視図である図２に示すように、橋軸直角方向Ａに向けて所定間隔で主桁８が複数配設され、主桁８の上部には、コンクリート製の床版３０で一体化されている。また、それぞれの主桁８は、上フランジ３１、下フランジ３２、並びに上フランジ３１と下フランジ３２が連結されて一体化されたウェブ３３とを有する。即ち、この主桁８は、いわゆるＨ形鋼やＩ形断面による鋼として構成される。この既設単純桁２９には、垂直補剛材８６が予め設けられている。この垂直補剛材８６は、上フランジ３１、下フランジ３２、ウェブ３３とを有する主桁８の内側に溶接により取り付けられている。この垂直補剛材８６は、既設単純桁２９に対して剛性を補う役割を果たすことが可能となる。
【００２８】
このような既設単純桁２９を補強する補強構造１では、少なくとも橋台１１の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材１２が設けられ、拡張部材１２上に配設された支承１３により単純桁２９を支持させてなる。また、この補強構造１では、既設単純桁２９における支承１３による支持点１３ａより橋軸方向端部側Ｂに位置する既存の垂直補剛材１４に定着ブラケット１５が添接され、定着ブラケット１５に挿通されたＰＣケーブル１６の下端を橋台１１に定着させるとともに、当該ＰＣケーブル１６が緊張されている。
【００２９】
図３(a)は、図１のＳ領域の側断面図を示している。拡張部材１２は、所定形状の型枠にコンクリートを流し込み、これを固化させて所定形状の部材に仕上げたものである。この拡張部材１２には、鋼製の棒材３９が埋め込まれている。この棒材３９の先端３９ａは、拡張部材１２内に強固に固定させる観点から、折り曲げられてなる。また、拡張部材１２から突出された棒材３９の他端３９ｂは、橋台１１の桁かかり部前面１１ａに開削された穴３４に挿入され、当該穴３４にモルタル、樹脂等といった経時固化材３５が充填され、固定される。
【００３０】
なお、この拡張部材１２は、上述の如きコンクリート製に限定されるものではなく、例えば図３(b)に示すように鋼製のブラケット３６を用いるようにしてもよい。この鋼製のブラケット３６は、橋台１１に対して当接可能な当接板３７が取り付けられている。そして、この当接板３７を橋台１１に当接させた上で、アンカーボルト３８によりこれを固定するようにしてもよい。
【００３１】
支承１３は、図４の拡大図に示すように、複数の補強板４１とゴム部材４２とを交互に積層してなる弾性部材４０を有するいわゆる弾性支承である。支承１３における弾性部材４０の上端並びに下端には、それぞれ第１のフランジプレート４５がボルト４６により取り付けられ、またこの第１のフランジプレート４５から第２のフランジプレート４７に向けてボルト４８により固定されている。この第２のフランジプレート４７は、下端側が拡張部材１２にボルト４９により固定されるとともに、上端側は、主桁８の下フランジ３２にボルト４９により取り付けられる。ボルト４９は、ナット９１により固定される。その結果、主桁８を構成する下側のフランジ３２は、このナット９１と、第２のフランジプレート４７に狭持される形となる。実際にこの支承１３は、ボルトによる締結作業のみにより、拡張部材１２や主桁８に対して容易に取り付け可能とされている。仮に主桁８が図中矢印方向に振動した場合においても、これに応じて弾性部材４０が収縮することにより、かかる振動を吸収することが可能となる。
【００３２】
既存の垂直補剛材１４の形成位置は、このような補強構造１を施工する以前において上述した支承１３が橋台１１上に設けられていた位置Ｐに対応している。図５(a)，(b)，(c)は、定着ブラケット１５が設けられている箇所における横断面図を示しており、図５(a)は、その橋幅方向全体に亘る横断面図を、また、図５(b)は、その部分拡大図を、さらに図５(c)は、その平面図を示している。この垂直補剛材１４は、鋼板により構成されてなり、上フランジ３１、下フランジ３２、ウェブ３３とを有する主桁８の内側に取り付けられている。この垂直補剛材１４は、上フランジ３１、下フランジ３２、ウェブ３３に対してそれぞれ溶接により固定されている。垂直補剛材１４は、ウェブ３３の両側においてそれぞれ設けられている。
【００３３】
定着ブラケット１５は、図５(b)，(c)に示すように、ウェブ５１の上端に上フランジ５２が、またその下端には下フランジ５３が形成されている。このうちウェブ５１は、垂直補剛材１４に対してボルト１０１により螺着固定されている。この定着ブラケット１５は、鋼板で構成されており、垂直補剛材１４への取り付け側が下側に拡幅された形状とされている。上フランジ５２は、垂直補剛材１４への取り付け側に至るまで延長されている。また下フランジ５３は、ウェブ５１における下端の拡幅位置に至るまで延長されている。ちなみに、この上フランジ５２並びに下フランジ５３は、それぞれウェブ５１に対して溶接により固着されている。
【００３４】
主桁８は、図５(a)に示すように、橋幅方向に所定間隔をおいて複数に亘り設けられているが、この主桁８の何れに対しても、定着ブラケット１５は、橋幅方向両側においてそれぞれ取り付けられている。
【００３５】
定着ブラケット１５には、ＰＣケーブル１６が挿通されている。具体的には、このＰＣケーブル１６は、上フランジ５２並びに下フランジ５３に開削された孔５２ａ、孔５２ｂに挿通されている。
【００３６】
ＰＣケーブル１６は、上端が上フランジ５２の上部から突出され、下端が橋台１１の内部において埋入されている。ＰＣケーブル１６は、ＰＣ鋼線（直径８ｍｍ以下の高強度鋼）、ＰＣ鋼棒（直径１０ｍｍ以上の高強度鋼）又は細いＰＣ線を捩り合わせた棒体等により構成されている。また、ＰＣケーブル１６は、少なくともその上端並びに下端においてねじ部が形成されている。
【００３７】
ＰＣケーブル１６の上端にはジャッキ６３が取り付けられている。このジャッキ６３は、ＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させるものである。このジャッキ６３は、図６に示すように、ＰＣケーブル１６の先端に緊張ロッド６５を接続し、この緊張ロッド６５にラムチェアー６６とセンターホールジャッキ６７を装着する。そして、このセンターホールジャッキ６７の後端部に緊張ロッド６５を係止させる。実際に緊張ロッド６５をセンターホールジャッキ６７に係止させるためには、緊張ロッド６５の先端部に螺着されたナット６０と支圧板６８とを介して行う。
【００３８】
緊張ロッド６５がセンターホールジャッキ６７の後端部に係止されると、センターホールジャッキ６７を駆動し、支圧板６８を介して定着ブラケット１５に反力を負荷することにより、ＰＣケーブル１６を定着ブラケット１５から引き出すように引張力を付与する。そして、ＰＣケーブル１６が定着ブラケット１５から引き出されるのにしたがって、ラムチェアー６６の側方からナット６９を回転させて締め込む。そして、このナット６９が締め込まれるにつれて、センターホールジャッキ６７の駆動を停止し、緊張ロッド６５の牽引を解除してナット６９を支圧板７０に係止する。これにより、ＰＣケーブル１６は引張力が導入された状態で定着され、ＰＣケーブル１６の反力が定着ブラケット１５に作用して緊張力が導入される。
【００３９】
ＰＣケーブル１６の下端には、テーパーナット７１が取り付けられる。このテーパーナット７１は、橋台１１内部に埋め込まれて構成されており、ねじ孔７２が中央に形成されている。そして、ＰＣケーブル１６の下端には図示しないスリーブが装着されており、その図示しないスリーブの外周に形成された雄ねじ部がこのテーパーナット７１におけるねじ孔７２に螺着固定される。このような橋台１１内部に埋め込まれたテーパーナット７１にＰＣケーブル１６を固定させることにより、上述した緊張力に対して抵抗することが可能となる。なお、このテーパーナット７１の代替として、例えばメカニカルアンカー又は樹脂アンカーにより固定するようにしてもよい。
【００４０】
更にこのＰＣケーブル１６の橋台１１表面近傍には偏向具７３が取り付けられている。この偏向具７３も同様にねじ孔７４が形成され、テーパーナット７１との間でＰＣケーブル１６下端を固定する際に利用される。
【００４１】
偏向具７３は、ポリエチレン製で構成され、ＰＣケーブル１６を挿通可能な貫通孔が上方に向けて拡径された状態で形成されてなり、この挿通させたＰＣケーブル１６の位置決めを自在に行うことが可能とされている。この偏向具７３は、ＰＣケーブル１６の位置を調整した後、橋台１１の表面に取り付け固定可能とされている。
【００４２】
なお、上述した定着ブラケット１５は、図５に示すように互いに主桁８間で隣接する定着ブラケット１５間で離間している場合に限定されるものではなく、例えば図７に示すように、定着ブラケット１５１を介して主桁８が連結されている構成を採用するようにしてもよい。これにより、橋幅方向の応力伝達性能を向上させることが可能となる。 このような構成からなる既設単純桁橋梁の補強構造１の実際の施工手順について、以下説明をする。
【００４３】
図８(a)に示すように、支点間に既設単純桁２９を架け渡すことにより構成された補強前の単純桁橋梁１０を実際に補強する場合について説明する。この補強前の既設単純桁２９は、橋台１１の位置Ｐにおいて支承８３により支持されている。また、この位置Ｐに対応する箇所において既存の垂直補剛材１４が形成されている。この状態では、図１０(a)に示すように、曲げモーメントが支間中央において非常に大きくなってしまうのが分かる。
【００４４】
このような状態から、実際に補強のための施工を開始する。先ず、図８(b)に示すように、橋台１１に拡張部材１２を取り付ける。この拡張部材１２の取り付けは、上述したように、橋台１１における桁かかり部前面１１ａにおいて開削された穴３４に拡張部材１２から突出された棒材３３を挿入し、経時固化材３５をその穴３４に充填することにより固定する。ちなみに、この段階において、既設単純桁２９は、まだ位置Ｐ上において設けられた支承８３により支持されている。
【００４５】
次に図８(b)に示すように、補剛材１４に対して定着ブラケット１５を設ける。このとき、定着ブラケット１５におけるウェブ５１に対して、ボルト５１により螺着固定を行う。ちなみに、この拡張部材１２の取り付けや、定着ブラケット１５の配設は、何れを先に実行するようにしてもよいし、同時に実行するようにしてもよい。
【００４６】
次に図８(c)に示すように、拡張部材１２における支持点１３ａにおいて、支承１３を設け、この支承１３を介して既設単純桁２９を支持させる。なお、最初に位置Ｐにおいて支持していた支承８３はそのままの状態で放置しておいてもよいし、撤去するようにしてもよい。
【００４７】
次に図８(d)に示すように、橋台１１における位置Ｐを削孔することにより、テーパーナット７１を埋め込み、更に定着ブラケット１５にＰＣケーブル１６を挿通させ、その下端を、雄ねじが外周の形成された図示しない装着用スリーブを介してテーパーナット７１に固定させる。また、ＰＣケーブル１６の上端には上述したジャッキ６３を取り付け、更に偏向具７３を取り付ける。そして、ＰＣケーブル１６の上端に取り付けられたジャッキ６３について、上述の如き操作を行うことにより、かかるＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させる。その結果、ＰＣケーブル１６の緊張による応力が、定着ブラケット１５、垂直補剛材１４へと伝達され、さらにはこの垂直補剛材１４に接続されている既設単純桁２９へと伝達され、当該既設単純桁２９の橋軸方向端部について下方向へ荷重を負荷することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明を適用した既設単純桁橋梁の補強方法は、上述した順序で実行する場合に限定されるものではなく、例えば、下記に説明する順序に基づいて実行するようにしてもよい。
【００４９】
最初に図９(a)に示すように、補剛材１４に対して定着ブラケット１５を設ける。
【００５０】
次に図９(b)に示すように、橋台１１における位置Ｐを削孔することにより、テーパーナット７１を埋め込むとともに、更に定着ブラケット１５にＰＣケーブル１６を挿通させ、その下端をテーパーナット７１に固定させる。また、ＰＣケーブル１６の上端には上述したジャッキ６３を取り付け、ＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させる。
【００５１】
次に図９(c)に示すように、補剛材１４に対して定着ブラケット１５を設ける。このとき、定着ブラケット１５におけるウェブ５１に対して、ボルト５１により螺着固定を行う。次に橋台１１に拡張部材１２を取り付ける。
【００５２】
次に図９(d)に示すように、拡張部材１２における支持点１３ａにおいて、支承１３を設け、この支承１３を介して既設単純桁２９を支持させる。
【００５３】
図１０(b)は、既設単純桁橋梁の補強構造１の実際の施工後における、曲げモーメント図を示している。施工を通じて、支承１３による支持点１３ａを、当初の位置Ｐから支間中央側にシフトさせている。その結果、支間中央の最大曲げモーメントは、施工前と比較して小さく抑えることができる。しかしながら、この支持点１３ａを位置Ｐから支間中央側にシフトさせることにより、既設単純桁２９の橋軸方向端部は、図１０(b)に示すように上側に曲げモーメントが発生してしまう。この上側への曲げモーメントを抑えるために、ＰＣケーブル１６に軸力を導入することにより緊張させる。その結果、既設単純桁２９の橋軸方向端部の上側への曲げモーメントが、図中点線で示される部分まで低減されることになる。また、いわゆる固定梁の状態となり、曲げモーメントを大幅に低減可能となる。実際に、この橋軸方向端部に発生した曲げモーメントをいかなる量に亘って低減させるかについては、ＰＣケーブル１６に導入する軸力を通じて自在に調整することが可能となる。
【００５４】
このように本発明によれば、単純桁橋梁１０を補強する際において、支持点１３ａを支間中央よりにシフトさせるとともに、橋軸方向端部の上側への曲げモーメントを抑制するために固定梁としている。その結果、支間中央の最大曲げモーメントを低く抑えることが可能となり、大きな活荷重が負荷される場合においても耐久性を発揮させるよう補強することが可能となる。
【００５５】
また、本発明によれば、大掛かりな支保工を用いたり、或いは橋梁全体に足場を仮設する必要も無く、上述した施工を実現することができることから、極めて簡単に作業を行うことができ、施工労力、施工コストを低減することが可能となる。
【００５６】
また本発明は、図１１に示すように、既存の垂直補剛材１４に対して定着ブラケット１５を直接設ける場合に限定されるものではなく、この垂直補剛材１４の代替として新たな垂直補剛材９５を支持点１３ａより橋軸方向端部側において設けるようにしてもよい。この図１１の例では、この垂直補剛材９５の配設位置を垂直補剛材１４よりも支間中央方向にシフトさせている。これにより、実際に既設単純桁２９に対してＰＣケーブル１６により緊張する位置を自在に調整することが可能となり、所望の曲げモーメントの分布に容易に調整可能となる。
【００５７】
また上述した実施の形態では、あくまで支点としての橋台１１間に単一の既設単純桁２９を架設する単純桁橋梁１０を例に挙げて説明をしたが、図１２に示すように、既設単純桁２９を橋軸方向に直列に接続して連続桁９１として構成するようにしてもよい。この図１２において、上述した図１〜図１１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
【００５８】
単純桁橋梁１０が橋台１１間において、橋脚９２が１又は複数に亘って所定間隔で設けられている。そして、互いに隣接する橋台１１、橋脚９２間において、既設単純桁２９が跨るようにして架設され、それぞれの既設単純桁２９は互いに定着具９３を介して連結されている。
【００５９】
このような単純桁橋梁１０においても同様に、橋台１１に対しては拡張部材１２を設け、当該拡張部材１２において支承１３を介して既設単純桁２９を支持するとともに、橋脚９２に対しても同様に拡張部材１２を設け、当該拡張部材１２において支承１３を介して既設単純桁２９を支持する。また、この橋脚９２においても同様に、定着ブラケット１５に挿通させたＰＣケーブル１６の下端を固定する。これにより、連続桁９１として構成する場合においても、支間中央の最大曲げモーメントを低く抑えることが可能となり、大きな活荷重が負荷される場合においても安全性を発揮させるよう補強することが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 既設単純桁橋梁の補強構造
８ 主桁
１０ 単純桁橋梁
１１ 橋台
１２ 拡張部材
１３ 支承
１４ 垂直補剛材
１５ 定着ブラケット
１６ ＰＣケーブル
２９ 既設単純桁
３０ 床版
３１ 上フランジ
３２ 下フランジ
３３ ウェブ
３４ 穴
３５ 経時固化材
３６ ブラケット
３７ 当接板
３８ アンカーボルト
３９ 棒材
４０ 弾性部材
４１ 補強板
４２ ゴム部材
４５ 第１のフランジプレート
４６、４８、４９、１０１ ボルト
４７ 第２のフランジプレート
５１ ウェブ
５２ 上フランジ
５３ 下フランジ
６０ ナット
６１ ＰＣケーブル
６３ ジャッキ
６５ 緊張ロッド
６６ ラムチェアー
６７ センターホールジャッキ
６８ 支圧板
７１ テーパーナット
７２ ねじ孔
７３ 偏向具
８３ 支承
９２ 橋脚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、
上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、
上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強構造。
【請求項２】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、
上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、
上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに設けられた垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強構造。
【請求項３】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、
上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、
上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張すること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強方法。
【請求項４】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、
上記既設単純桁における橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張し、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、
上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強方法。
【請求項５】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、
上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、
上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに垂直補剛材を設け、
上記垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強方法。
【請求項１】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、
上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、
上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強構造。
【請求項２】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強構造において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材が設けられ、
上記拡張部材上に配設された支承により上記既設単純桁を支持させ、上記支承による支持点には、垂直補剛材が設けられ、
上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに設けられた垂直補剛材に定着ブラケットが添接され、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強構造。
【請求項３】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、
上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、
上記既設単純桁における上記支承による新たな支持点より橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張すること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強方法。
【請求項４】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、
上記既設単純桁における橋軸方向端部側に位置する既存の垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルを緊張し、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、
上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強方法。
【請求項５】
既設単純桁が橋台又は橋脚間に架設された既設単純桁橋梁の補強方法において、
少なくとも上記橋台又は上記橋脚の縁端から支間中央へ張り出すように拡張部材を設け、
上記拡張部材上に配設した支承により上記既設単純桁を支持させ、
上記既設単純桁における上記支承による支持点より橋軸方向端部側に新たに垂直補剛材を設け、
上記垂直補剛材に定着ブラケットを添接し、
上記定着ブラケットに挿通されたＰＣケーブルの下端を上記橋台又は上記橋脚に定着させるとともに、当該ＰＣケーブルが緊張されてなること
を特徴とする既設単純桁橋梁の補強方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１５９５６８（Ｐ２０１０−１５９５６８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４５（Ｐ２００９−１９４５）
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
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