橋梁の施工方法

【課題】低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供する。
【解決手段】高強度繊維補強モルタルからなる２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚１２０上の支承部をそれぞれジャッキ２００を用いてジャッキアップして、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート６０を打設した後、上記支承部をジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続桁構造の橋梁の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート桁橋はプレキャストコンクリート桁を支間に架設し単純桁構造とするのが力学的に明快で施工も容易であったため、数多くの橋梁が単純桁構造で建設されてきた。このような単純桁構造では１径間ごとに伸縮継手を必要とし、この伸縮継手が破損し易いという問題や、さらには走行性が悪いという問題や、地震時などに落橋のおそれがあるという問題等がある。このため、特に高速道路で車輌の高速走行時の走行性を高めることや、補修個所を減らして経済性を高めることや、耐震性を高めることなどの観点から、近年、連結桁構造の橋梁が増えてきている。
【０００３】
連続桁構造の橋梁としては、固定支保工や張出し施工による連続桁構造の橋梁や、単純桁として支間に架設した通常の桁高のプレキャストコンクリート桁の各対向する端部同士を場所打ちコンクリートを用いて橋軸方向にＲＣ構造またはＰＣ構造で連結してその連結部における作用荷重による負の曲げモーメントに対処した連続桁構造の橋梁が知られている。プレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁は、固定支保工や張出し施工による連続桁構造の橋梁に比して適用支間長が制限されるものの、施工時の支保工などの制約を受けにくいため、施工が比較的簡単で、工期が短いといった利点を有する（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
また、近年、例えば、土地の制限、河川条件、建築限界の条件等により、橋梁の桁高を低くしなければならない場合があり、種々の低桁高橋梁が開発されている。例えば、プレストレストコンクリート構造の橋梁において、超高強度モルタルとＰＣ鋼材とからなり、桁高に対するスパンの比が３５超の低桁高の橋梁が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２７０３８２号公報
【非特許文献１】「ＰＣ道路橋計画マニュアル」、社団法人プレストレスト・コンクリート建設業協会、平成９年３月、ｐ．３８−４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いて連続桁構造の橋梁を施工する場合には、上記連結部における作用荷重による負の曲げモーメントが、通常の桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁に比して大きく作用することから、その連結部において連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量を増やす必要がある。ところが、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いて連続桁構造の橋梁を施工する場合、その連結部において連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルを低桁高の限られたスペースに配設する必要があるため、その施工が困難となる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、低桁高のプレキャストコンクリート桁を用いた連続桁構造の橋梁の施工方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の橋梁の施工方法は、桁高に対するスパンの比が２５以上の複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を連続化するに当たり、この複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁の各対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚上の支承部をそれぞれジャッキアップして各桁を連続する支間に架設し、各対向する桁端間にコンクリートを打設した後ジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の橋梁の施工方法は、上記複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁の対向する端部の橋脚上の支承部をそれぞれジャッキアップして連続する支間に架設し、各対向する桁端間にコンクリートを打設した後ジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成する施工方法である。また、上記支承部をそれぞれジャッキアップした状態では、各桁の対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなす。従って、本発明の橋梁の施工方法によれば、各対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。
【０００９】
ここで、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁に高強度高じん性の超高強度モルタルを用いることが好ましい。
【００１０】
ここで、超高強度モルタルとは、例えば、水セメント比が約２５％以下の、シリカフュームをプレミックスした特殊ポルトランドセメントに、金属繊維や無機繊維や有機繊維などといった短繊維補強材を粒径５ｍｍ以下の細骨材と共に混入したセメント系超高強度材料である。このような超高強度モルタルは、１００ＭＰａ程度〜１８０ＭＰａ程度の圧縮強度、１５ＭＰａ程度〜２５ＭＰａ程度の曲げ強度、８ＭＰａ程度の引張強度を有するものであって、従来の、４０ＭＰａ程度〜６０ＭＰａ程度の圧縮強度、６．５ＭＰａ程度の曲げ強度、３．５ＭＰａ程度の引張強度を有する普通コンクリートに比して高強度で高じん性な材料である。
【００１１】
一般に、低桁高の橋梁では、作用荷重により桁上下縁に発生する応力度が、通常の桁高の橋梁に比して大きくなるため、より大きなプレストレスを導入する必要がある。そのため、本発明の橋梁の施工方法に、普通コンクリートからなるプレキャストプレストレストコンクリート桁を用いた場合には、プレストレス導入時の桁上下縁や、設計荷重時の桁上下縁の圧縮応力度が許容応力度を上回るおそれがある。これに対して、このような好ましい形態によれば、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁の材料である超高強度モルタル自体が大きな圧縮応力度に抵抗することとなるため、より一層の低桁高化が可能である。また、この超高強度モルタルは、粗骨材を使用しない材料であるため、流動性がよく、施工性に優れている。
【００１２】
ここで、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁の端部に鋼材を突設しておき、ジャッキアップした状態で、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端の前記鋼材同士を連結した後にコンクリートを打設することも好ましい形態である。
【００１３】
このような好ましい形態によれば、各対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に作用する正の曲げモーメントに加えて上記鋼材も作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量をより一層減らすことができる。
【００１４】
また、上記本発明の橋梁の施工方法は、上記プレキャストプレストレストコンクリート桁が、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設けた複数のプレキャストセグメントを橋軸方向に接合してなるものであることも好ましい形態である。
【００１５】
プレキャストセグメントの継目部分においては、プレストレス導入時および設計荷重時に引張応力度の発生を許容しないのが一般的であり、プレキャストセグメント工法で架設される橋梁ではプレキャストセグメントの継目部分でＰＣケーブル量が決定される場合が多い。そこで、このようにプレキャストセグメントの継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設け、プレキャストセグメントの継目部分の上下縁に発生するプレストレスを大きくすることで、継目部分の接合面内に凹部が設けられていない場合よりもＰＣケーブル量を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の橋梁の施工方法によれば、各対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣケーブルの量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態によって施工された低桁高橋梁１の側面図であり、図２は、図１に示す低桁高橋梁１の支間中央付近の横断面図である。また、図３は、図１に示す低桁高橋梁１の支間中央付近の主桁横断面詳細図であり、図４は、図１に示す低桁高橋梁１の端部の主桁横断面詳細図である。
【００１９】
図１〜図４に示す低桁高橋梁１は、高強度繊維補強モルタルからなる２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を連続化してなる２径間連続の連続橋である。また、プレキャストプレストレストコンクリート桁２は、図１に示すように、３つのプレキャストセグメント２１，２２，２３を橋軸方向に接合してなるものである。また、プレキャストプレストレストコンクリート桁３も、図１に示すように、３つのプレキャストセグメント３１，３２，３３を橋軸方向に接合してなるものである。尚、図１には、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を連続化してなる連続桁の他に、橋台１１０と橋脚１２０も示されている。
【００２０】
ここで、この高強度繊維補強モルタルは、短繊維補強材である鋼繊維を、水セメント比が約２０％以下のシリカフュームセメント（三菱マテリアル株式会社製）に、粒径が約５ｍｍ以下の細骨材と共に混入したセメント系超高強度材料である。この高強度繊維補強モルタルは、例えば、圧縮強度が１５０ＭＰａ程度、曲げ強度が２０ＭＰａ程度、引張強度が８ＭＰａ程度であり、従来の、圧縮強度が４０ＭＰａ程度〜６０ＭＰａ程度、曲げ強度が６．５ＭＰａ程度、引張強度が３．５ＭＰａ程度の普通コンクリートに比して高強度で高じん性な材料である。従って、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の材料である高強度繊維補強モルタル自体が、プレストレス導入時の桁上下縁や、設計荷重時の桁上下縁の大きな圧縮応力度に抵抗することとなるため、より一層の低桁高化が可能である。また、この高強度繊維補強モルタルは、粗骨材を使用しない材料であるため、流動性がよく、施工性に優れている。尚、ここに示した高強度繊維補強モルタルは、本発明にいう超高強度モルタルの一設計例であって、本発明にいう超高強度モルタルはこれに限られるものではない。
【００２１】
また、この低桁高橋梁１について一例を挙げると、例えば、橋長が６２．８ｍ、支間長が３０．９ｍ、桁高が１．０ｍの、低桁高ＰＣ（プレストレストコンクリート）橋である。また、この低桁高橋梁１の総幅員は、例えば８．２ｍとなっており、図２に示すように、例えば６本の主桁１０が並列に並べられ、舗装２０によって道路面が被覆されている。隣接主桁１０間は、図示しない横締めＰＣ鋼材によって締めつけられている。
【００２２】
支間中央付近の主桁１０は、図３に示すように、上下フランジを持つＩ形断面のコンクリート桁であって、下フランジに４つのＰＣ鋼材挿通シース１１を内蔵している。また、引張力には、例えば外径１５．２ｍｍのＰＣ鋼より線（７本よりのストランド）を１９本束ねてなる“１９Ｓ１５．２”のＰＣ鋼材を使用している。
【００２３】
端部の主桁１０は、図４に示すように、ほぼ四角形の断面で、４つのＰＣ鋼材挿通シース１１それぞれは、ＰＣ鋼材定着具に定められた所定の縁端距離および所定の中心間隔を満足するように配置している。ここでは、例えば、縁端距離が２３５ｍｍ以上とされ、中心間隔が３７５ｍｍ以上とされている。
【００２４】
次に、本発明の橋梁の施工方法の第１実施形態である低桁高橋梁１の施工方法を説明する。
【００２５】
図５は、第１実施形態における第１の工程を示す説明図である。また、図６（ａ）は、図５に示すプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３におけるプレキャストセグメント継目部分を説明する説明図であり、図６（ｂ）は、従来のプレキャストセグメント継目部分を説明する説明図である。
【００２６】
まず、高強度繊維補強モルタルからなる３つのプレキャストセグメント２１，２２，２３を橋軸方向に接合してプレキャストプレストレストコンクリート桁２を地上で製作し、高強度繊維補強モルタルからなる３つのプレキャストセグメント３１，３２，３３を橋軸方向に接合してプレキャストプレストレストコンクリート桁３を地上で製作する。
【００２７】
次に、図５に示すように、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３それぞれの主桁１０に４つずつ設けられたＰＣ鋼材挿通シース１１内それぞれに、例えば“１９Ｓ１５．２”のＰＣ鋼材４０を挿通し、このＰＣ鋼材４０を緊張定着する。
【００２８】
ここで、プレキャストセグメントの継目部分においては、プレストレス導入時および設計荷重時に引張応力度の発生を許容しないのが一般的であり、プレキャストセグメント工法で架設される橋梁ではプレキャストセグメントの継目部分でＰＣ鋼材量が決定される場合が多い。本実施形態では、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３それぞれを構成するプレキャストセグメント２１，２２，２３，３１，３２，３３に、図６（ａ）に示すように、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部５０が設けられている。従って、プレキャストセグメント２１，２２，２３，３１，３２，３３の継目部分の上下縁に発生するプレストレスを大きくすることができるため、図６（ｂ）に示す従来のプレキャストセグメント継目部分のように継目部分の接合面内に凹部が設けられていない場合よりもＰＣ鋼材４０の量を減らすことができる。
【００２９】
図７は、第１実施形態における第２の工程を示す説明図である。
【００３０】
第１の工程で製作した２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、図７に示すように、このプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の対向する端部の橋脚１２０上の支承部をジャッキ２００を用いて例えば２００ｍｍジャッキアップして、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設する。このように上記支承部をジャッキアップした状態では、各桁の対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなす。その後、ジャッキアップした状態で、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間にコンクリート６０を打設する。
【００３１】
図８は、第１実施形態における第３の工程を示す説明図である。
【００３２】
第２の工程でジャッキアップした上記支承部を２００ｍｍジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成する。ここでは、その桁連続部上縁に１１ＭＰａの圧縮応力が付与される。
【００３３】
第１実施形態によれば、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間のコンクリート６０を打設した部分における、６本並列に並べられた主桁１０それぞれに１８２３ｋＮ・ｍの正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣ鋼材の量を減らすことができ、低桁高の限られたスペースを用いての連続桁化が容易に実現される。
【００３４】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３５】
尚、以下説明する第２実施形態では、上述した第１実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図９は、第２実施形態における鋼材突設工程を示す説明図である。
【００３７】
第１の工程で製作した２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、図９に示すように、このプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の対向する端部の橋脚１２０上の支承部をジャッキ２００を用いて例えば２００ｍｍジャッキアップして、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、この２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の対向する端部に鋼材７０を突設する。尚、この鋼材７０は、プレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を支間に架設する前に突設してもよい。
【００３８】
図１０は、第２実施形態における鋼材連結工程を示す説明図である。
【００３９】
次に、図１０に示すように、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端の鋼材７０同士を連結する。その後、図７を参照して説明した第２の工程と同様に、ジャッキアップした状態で、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間にコンクリート６０を打設する。
【００４０】
第２実施形態によれば、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間のコンクリート６０を打設した部分に作用する正の曲げモーメントに加えて連結した鋼材７０も作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗することとなるため、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３端間に配設する連続桁化のための鉄筋やＰＣ鋼材の量をより一層減らすことができる。
【００４１】
以上で、本発明の第２実施形態の説明を終了し、本発明の第３実施形態および第４実施形態について説明する。
【００４２】
尚、以下説明する第３実施形態および第４実施形態でも、上述した第１実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図１１は、第３実施形態における第２の工程を示す説明図である。
【００４４】
図１１に示すように、第３実施形態は、橋台１１０および橋脚１２０それぞれの上面の高さが異なる、傾斜した低桁高橋梁の施工方法である。このような場合であっても、第１実施形態における第２の工程と同様に、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚１２０上の支承部をそれぞれジャッキ２００を用いてジャッキアップして、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート６０を打設する。
【００４５】
図１２は、第４実施形態における第２の工程を示す説明図である。
【００４６】
図１１に示すように、第３実施形態は、３つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３，４を連続化してなる３径間連続の連続橋の施工方法である。このような場合であっても、３つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３，４を、このプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３の各対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚１２０上の支承部をそれぞれジャッキ２００を用いて例えば２００ｍｍジャッキアップして、橋台１１０と橋脚１２０の支間に架設し、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端間にコンクリート６０を打設する。
【００４７】
第３実施形態および第４実施形態によっても、上述した第１実施形態と同様に、架設時にジャッキアップした上記支承部をコンクリート打設後にジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成することにより、対向する桁端間のコンクリートを打設した部分に正の曲げモーメントが作用し、これが作用荷重による負の曲げモーメントに対して抵抗する。
【００４８】
尚、上述した各実施形態では、プレキャストプレストレストコンクリート桁が高強度繊維補強モルタルからなるものである例を挙げて説明したが、プレキャストプレストレストコンクリート桁はこれに限られるものではなく、桁高に対するスパンの比が２５以上のコンクリート桁に適用される。
【００４９】
また、上述した各実施形態では、２つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３を連続化してなる２径間連続の連続橋、および３つのプレキャストプレストレストコンクリート桁２，３，４を連続化してなる３径間連続の連続橋の施工方法について説明したが、本発明の橋梁の施工方法はこれに限られるものではなく、４径間以上の橋梁の施工方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態によって施工された低桁高橋梁の側面図である。
【図２】図１に示す低桁高橋梁の支間中央付近の横断面図である。
【図３】図１に示す低桁高橋梁の支間中央付近の主桁横断面詳細図である。
【図４】図１に示す低桁高橋梁の端部の主桁横断面詳細図である。
【図５】第１実施形態における第１の工程を示す説明図である。
【図６】図５に示すプレキャストプレストレストコンクリート桁におけるプレキャストセグメント継目部分と、従来のプレキャストセグメント継目部分との比較図である。
【図７】第１実施形態における第２の工程を示す説明図である。
【図８】第１実施形態における第３の工程を示す説明図である。
【図９】第２実施形態における鋼材突設工程を示す説明図である。
【図１０】第２実施形態における鋼材連結工程を示す説明図である。
【図１１】第３実施形態における第２の工程を示す説明図である。
【図１２】第４実施形態における第２の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１低桁高橋梁
１１０橋台
１１１パラペット
１２０橋脚
２，３，４プレキャストプレストレストコンクリート桁
２１，２２，２３，３１，３２，３３プレキャストセグメント
１０主桁
１１ＰＣ鋼材挿通シース
２０舗装
４０ＰＣ鋼材
５０凹部
６０コンクリート
７０鋼材
２００ジャッキ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
桁高に対するスパンの比が２５以上の複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁を連続化するに当たり、該複数のプレキャストプレストレストコンクリート桁の各対向する端部の軸直交面が上に開いたＶ字形状をなすように、各桁の対向する端部の橋脚上の支承部をそれぞれジャッキアップして各桁を連続する支間に架設し、各対向する桁端間にコンクリートを打設した後ジャッキダウンし、桁連続部上縁に圧縮応力を付与して連続桁を形成することを特徴とする橋梁の施工方法。
【請求項２】
前記プレキャストプレストレストコンクリート桁が超高強度モルタルからなるものであることを特徴とする請求項１記載の橋梁の施工方法。
【請求項３】
前記プレキャストプレストレストコンクリート桁の端部に鋼材を突設しておき、ジャッキアップした状態で、各対向するプレキャストプレストレストコンクリート桁端の前記鋼材同士を連結した後にコンクリートを打設することを特徴とする請求項１または２記載の橋梁の施工方法。
【請求項４】
前記プレキャストプレストレストコンクリート桁が、継目部分の接合面内に互いに対向する凹部を設けた複数のプレキャストセグメントを橋軸方向に接合してなるものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の橋梁の施工方法。

【図１】