説明

橋梁構造

【課題】片持ち構造および引張構造を用いた吊り橋構造であって、軽量でありながら耐久性の高く、且つ、再生作業が容易な橋梁構造を提供する。
【解決手段】上部工と、橋脚および橋台からなる下部工とで構築される橋梁構造において、上部工は、主桁となる並行に複数本配置される高張力鋼のネジフシ鋼棒を引張して形成されたテンション構造部と、水平方向に延びる鋼製の片持ち桁と、水平方向に延びる両端変断面の片持ち箱桁とからなる対向する両岸に設けられた一対の片持ち箱桁部と、前記ネジフシ鋼棒を前記鋼コンクリート複合橋台に固定する定着部とからなるとともに、下部工が、鋼コンクリート複合橋台と、前記片持ち箱桁を支持する橋脚と、からなる構造である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は橋梁構造に関し、特に、片持ち構造および引張構造を用いた吊り橋であって、再生作業が容易で耐久性の高い橋梁構造に関する。
【背景技術】
【0002】
小規模橋梁における吊り橋構造では、歩行者が揺れを感じられるように橋梁の軽量化が求める声も多い。しかし、橋梁が大型になるにつれて、共振に対する安全性や、耐久性の向上に関する問題が増大し、橋梁の軽量化と大型化を両立させる為には設計が困難になるという問題があった。
【0003】
従来、大型の人道橋については、長い橋を比較的安価に建設できること等の理由からワイヤロープを使用した吊橋の使用例が多く、最近では両岸に設けたアンカー金物に張り渡したワイヤロープに直接歩行床板を結び付けて、ワイヤロープの懸垂曲線そのままの路面形状を有するものも実用化されている。
【0004】
しかし、ワイヤロープは錆の発生により劣化の影響を強く受けるので耐久性に不安があるという問題がある。また、特に、吊り橋における経年による撓みについては、補修作業を行う場合、現場周辺の環境条件によっては作業が困難であったり、多大な費用が掛かるという問題があった。
更に、観光地等、交通の利便が必要であるとともに、外観においても周辺環境に対する影響が重要な環境では、ワイヤーロープによる橋の存在感を与えることなく、外観と調和した構造の吊り橋であって大型化に適した橋梁構造が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−232297号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記問題を解決するために、片持ち構造および引張構造を用いた吊り橋構造であって、軽量でありながら耐久性の高く、且つ、再生作業が容易な橋梁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る橋梁構造は、主桁と、上部工と、橋脚および橋台からなる下部工とで構築される橋梁構造において、上部工は、主桁となる並行に複数本配置される高張力鋼のネジフシ鋼棒を引張して形成されたテンション構造部と、水平方向に延びる鋼製の片持ち桁と、水平方向に延びる両端変断面の片持ち箱桁とからなる対向する両岸に設けられた一対の片持ち箱桁部と、前記ネジフシ鋼棒を前記鋼コンクリート複合橋台に固定する定着部とからなるとともに、下部工が、鋼コンクリート複合橋台と、前記片持ち箱桁を支持する橋脚と、からなる橋梁構造である。
【0008】
また、前記橋梁構造は、橋梁の下部工が、鋼およびコンクリート複合構造による橋台と、壁式橋脚と、からなる構造である。
【0009】
更に、前記橋台は、上面を広く開口した円錐台状に形成されるとともに、円錐台底面及び円錐台側面に対して夫々垂直方向に支持する複数本の基礎杭により支持される構造である。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る橋梁構造は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果がある。
1.定着部によるテンション構造部の引張により撓みを最小限に抑えることができ、床版が薄く軽量であって耐久性の高い橋梁が実現できる。また、経年による橋梁の撓みを定着部においてテンション構造部に再張力導入する事によって容易に再生する事が可能である。更に、歩行者が吊り橋の揺れを体感できるとともに安全性の高い橋梁構造である。
テンション構造部および片持ち箱桁部による構造により、ケーブルの張力を用いる必要なく歩道用の大型吊り橋を形成することができ、橋梁建設の部材の加工性や組立性を向上し、建設コストを削減することができる。経済的で施工性と耐久性に優れた橋脚を得ることができる。
【0011】
2.下部工が複合構造であり、更に、橋脚を用いて片持ち梁構造を形成することにより、軽量でありながら強度が高く、耐久性の高い構造である。
3.基礎杭が垂直方向に加えて斜め方向に打たれているため水平方向力に対して強度が高い。橋台の形状が複雑であっても効率よく支持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係る橋梁構造の側断面図である。
【図2】本発明に係る橋梁構造の図1A−A平面および図1B−B平面の断面図である。
【図3】本発明に係る橋梁構造の図1C−C平面および図1D−D平面の断面図である。
【図4】本発明に係る橋梁構造の図1D−D平面の断面図である。
【図5】本発明に係る橋梁構造の図1E−E平面の断面図である。
【図6】本発明に係る橋梁構造の主桁の分解斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明に係る橋梁構造を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明の橋梁構造10は、図1に示すように、主桁を含む上部工20と、橋脚および橋台からなる下部工60とで構築される構造である。
【0014】
上部工20は、主桁32を構成するテンション構造部30と、片持ち梁42と、片持ち箱桁44とからなる片持ち箱桁部40と、定着部50と、からなる構成である。
【0015】
テンション構造部30は、張力導入された鋼棒からなり主桁32を構成している。本発明は、テンション構造部30を並行に複数本配置されるネジフシ鋼棒34により構成されている。鋼棒34は張力が高いものを使用する事が好ましい。高張力の鋼棒使用することで、吊橋の揺れを体感しやすい構造とすることが出来る。
また、ネジフシ鋼棒34の本数は限定されるものではなく、必要な橋梁強度に合わせて複数本設置することが可能である。本実施例では、橋長81m、全幅7.1mの橋梁に対し、ネジフシ鋼棒34を全幅方向に沿って60本設置し、更に上下方向に2列並ぶように設置しており、計120本のネジフシ鋼棒34を使用している。全幅方向のみならず、上下方向に更に複数本の鋼棒を配置することで強度を高めることが可能である。
【0016】
本発明の橋梁構造はテンション構造を用いた高張力のネジフシ鋼棒34の上部にプレート36を設けて主桁32を構成することにより、歩道となる吊橋に適した構造となっている。本実施例では吊橋による揺れを体感し易くする為に、テンション構造部30は、図2のA−A断面部分に示すように、ネジフシ鋼棒34の上部にプレート36を設置する構造である。図2のB−B断面部分は、ネジフシ鋼棒のジョイント部で、上下方向および左右方向に隣接するネジフシ鋼棒34を夫々連結部材38により連結させて結合している。連結により隣り合うネジフシ鋼棒34が相互に連結されるとともに、上下のネジフシ鋼棒34も連結されて堅固に一体化する。また、上部工にも鋼棒を使用することで、水平方向力に対して強度が高く、軽量な橋梁構造とすることができる。
【0017】
片持ち箱桁部40は、図3で示すように片持ち梁42と、片持ち箱桁44とからなる。
片持ち梁42は、水平方向に延びる鋼製の梁からなり、本実施例では主桁32と同じ高張力の鋼製のネジフシ棒を使用している。また、本実施例ではネジフシ鋼棒を全幅方向に複数本並列し、更に上下方向に2本並列することで強度の高い構造となっている。
更に、本実施例では主桁の強度を高めるために、連結部材38を用いて隣り合う片持ち梁42を連結している。
【0018】
片持ち箱桁44は、図3のD−D断面図部分に示すように水平方向に延びる箱桁であり、上板45と、下板46と、上板および下板を連結する縦リブ48とからなる。片持ち箱桁44は、図3のC−C断面図の部分に示すように、上下方向に2段に並んだ片持ち梁42a、42bにおいて、片持ち箱桁44の上板45が上部の片持ち梁42aと下部の片持ち梁42bとの間に位置するように設けられる。
また、本発明の片持ち箱桁44は、図1および図3に示すように、水平方向に断面形状が変化する両端変断面により形成されている。本実施例では、片持ち箱桁44は橋梁中央方向から橋脚80のある橋端部方向へ断面が大きくなるように形成されており、片持ち箱桁44の縦リブ48の長さを水平方向へ変化させることで変断面を形成している。変断面とすることで、吊橋の揺れを損なうことなく必要な強度を確保することが可能となる。
【0019】
定着部50は、テンション構造部30と、片持ち箱桁部40とを定着する部位であり、橋台70上部に設けられる。片持ち箱桁部40端辺において、テンション構造部30のネジフシ鋼棒34は、片持ち箱桁部40の片持ち梁42とジョイントされて一体的に形成され、一体となったテンション構造部30および片持ち箱桁部40は、定着部50において橋台70と定着される構造である。
定着部50においてネジフシ鋼棒34を再引張することで、経年によるテンション構造部の中央における撓み量の増加を容易に再生することができ、メンテナンスのし易い吊橋構造となっている。
【0020】
本発明の橋梁構造10の下部工60は、橋台70と、橋脚80と、からなる。
橋台70は、鋼およびコンクリートによる複合構造によって構成される。橋台70は、基礎地盤に基礎杭72を打ち込み、または、埋め込み等をして施工される。橋台70の形状は特定されるものではなく、様々な形状を用いることができ、上部でテンション構造部30および片持ち箱桁部40を定着して支持できるものであればよい。
【0021】
本実施例では、図1および図5に示すように、橋台70を上面を広く開口した円錐台状に形成している。橋台70円錐台形状にして内部に空間を設ける構造とすることで、上部工20および土圧の荷重支持に加えて、橋梁端部と橋台70と内部空間に遊園スペースを形設することを可能としている。橋台70の内部側面には階段を設けている。
【0022】
橋台70の基礎杭72は、円錐台の底面74に垂直に打たれるとともに、円錐台の側面76に対して斜め方向の基礎杭72aが垂直方向の基礎杭72を支持するように複数本打たれる。円錐台の底面74および側面76の夫々に対して垂直に基礎杭72を支持することで強度の高い支持構造とすることが出来る。特に、図1に示すように、引張作用の強い橋梁の中央側に位置する側面76に対して基礎杭72aを斜め方向に打つことで橋台70の水平方向力に対する強度を高めることができる。
橋台70を円錐台状に形成する場合、定着部50は橋梁の中央側に位置する橋台70の上部に設けられる。橋台70内部の遊戯スペース上方の橋梁を吊橋による揺れのない固定構造とすることで安全性を確保することが出来る。
【0023】
橋脚80は、片持ち梁42および片持ち箱桁44を堅固に支持する脚である。図4に示すように本実施例では壁式橋脚により支持しているが、これに限定されるものではない。片持ち箱桁44の変断面は、橋脚部で箱桁面積が最大となるように構成することが好ましい。
【0024】
更に、図1に示すように、主桁32には手摺部90を設ける構造とすることも可能である。本実施例では、手摺92と、手摺支柱94と、欄干パネル96とからなる手摺部90を備えた橋梁構造としている。手摺部90により歩行者の安全を確保することが出来る。
また、手摺部90の欄干パネル96に耐震壁を使用することで、吊り橋の揺れを制御することも可能である。本実施例では、強化ガラスを使用しており、耐震強度を保ちながら外観を向上させた構造となっている。
【0025】
更に、本発明では、テンション構造部の固有振動数と、手摺部を含む橋桁部の固有振動数から求められる橋の鉛直方向の固有振動数を共振領域から外すように設計し、共振を防ぐとともに、揺れを体感することの出来る吊り橋構造としている。
片持ち箱桁部とテンション構造部の複合構造に対して、張力および曲げ剛性を連成させた固有振動数解析により、歩行者の歩調との共振領域を回避し、且つ、揺れを体感できる構造である。
【符号の説明】
【0026】
10 橋梁構造
20 上部工
30 テンション構造部
32 主桁
34 ネジフシ鋼棒
36 プレート
38 連結部材
40 片持ち箱桁部
42 片持ち梁
44 片持ち箱桁
45 上板
46 下板
48 縦リブ
50 定着部
60 下部工
70 橋台
72 基礎杭
74 円錐台底面
76 円錐台側面
80 橋脚
90 手摺部
92 手摺
94 手摺支柱
96 欄干パネル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
主桁からなる上部工と、橋脚および橋台からなる下部工とで構築される橋梁構造において、
上部工は、主桁となる並行に複数本配置される高張力鋼のネジフシ鋼棒を引張して形成されたテンション構造部と、水平方向に延びる鋼製の片持ち桁と、水平方向に延びる両端変断面の片持ち箱桁とからなる対向する両岸に設けられた一対の片持ち箱桁部と、前記ネジフシ鋼棒を前記鋼コンクリート複合橋台に固定する定着部とからなるとともに、
下部工が、鋼コンクリート複合橋台と、前記片持ち箱桁を支持する橋脚と、からなることを特徴とする片持ち梁による橋梁構造。
【請求項2】
前記橋梁構造は、橋梁の下部工が、鋼およびコンクリート複合構造による橋台と、壁式橋脚と、からなることを特徴とする請求項1記載の橋梁構造。
【請求項3】
前記橋台は、上面を広く開口した円錐台状に形成されるとともに、円錐台底面及び円錐台側面に対して夫々垂直方向に支持する複数本の基礎杭により支持されることを特徴とする請求項1又は2記載の橋梁構造。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−6944(P2011−6944A)
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−152300(P2009−152300)
【出願日】平成21年6月26日(2009.6.26)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第3項適用申請有り 博覧会 平和大橋歩道橋デザイン提案競技 主催者 広島市平和大橋歩道橋デザイン提案競技選考委員会 開催日 2009年1月29日〜2月3日 2009年3月4日
【出願人】(000133663)株式会社TIS&PARTNERS (6)
【出願人】(393003505)復建調査設計株式会社 (13)
【Fターム(参考)】