橋梁構造

【課題】橋桁の断面性能を変更しなくても、また下部工への影響を低減しながら、支間中央の鉛直変位を抑制する。
【解決手段】橋桁10の両端が橋台20に支持された橋梁構造において、橋台に支持された橋桁10の両端部が橋台よりも外方に張り出すよう延長されており、その延長部分10Bの端部11が、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段30により拘束されている。延長部分10Bの長さである側径間長をL’、橋桁10の両端の支承間の距離である支間長をLとして、
L’=L/n
で表すとき、nが10〜3の範囲に設定されている。補助拘束手段として、延長部分10Bの端部11がアンカーボルト31でコンクリート路盤50に固定され、さらに同端部にカウンタウエイト35が配されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、橋桁の両端が支承を介して橋台に支持される単純桁構造となる橋梁構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
橋桁が単純桁である場合、径間中央における橋桁の鉛直変位が比較的大きくなる。しかしながら、一般的に橋梁の設計においては、道路橋示方書に準拠して、活荷重(自動車荷重)による鉛直変位をL/(20000/L)(L:支間長(m)、例えば30mの支間長の場合は45mm)程度以下とすることが定められている。
【0003】
単純桁構造の橋梁において径間中央の橋桁の鉛直変位を小さくする方策の一つとして、従来、単純桁として構成される橋梁上部工と橋台とを剛結構造にして、支間中央の断面力を低減することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、単純桁構造の橋梁における径間中央の橋桁の鉛直変位を小さくする他の方策として、橋梁上部工と橋台とを剛結構造とするのに代えて、上部工の断面性能(剛性・材料)を向上させる方法も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−107339号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
単純桁構造の橋梁における径間中央の橋桁の鉛直変位を小さくする前者の方策では、橋台の設計荷重が大きくなり、下部工が不経済になる可能性がある。また、下部工への影響が大きいため、既設の上部工を架け替える工事には適用不可能となる欠点をもつ。
一方、単純桁構造の橋梁における径間中央の橋桁の鉛直変位を小さくする後者の方策では、橋桁の断面性能を向上させるために構造高を増やしたり材料の剛性を高めるため部材の板厚を増したりすることが必要になることから、コスト高になるという問題がある。また、材料の板厚を厚くしたり構造高を増したりするのにもある程度の限界がある。
【0006】
本発明は、上記事情を考慮し、構造高を高くする等の橋桁の断面性能を変更しなくても、また下部工への影響を低減しながら、支間中央の鉛直変位を抑制することのできる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】
上記課題を解決するために、請求項1の発明の橋梁構造は、橋桁の両端が支承を介して橋台に支持された橋梁構造において、前記橋台に支持された橋桁の少なくとも片方の端部が、前記橋台よりも外方に張り出すよう延長されており、その張り出すように延長された部分の端部が、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段により拘束されていることを特徴としている。
【0008】
ここで、張り出すように延長された部分の端部とは、先端の意味に止まらず、ボルト等の補助拘束手段が容易に取り付けられる部分である、先端から中央側へ若干長(具体的には張り出し長の1/4程度)戻った位置までの部分を意味するものとする。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の橋梁構造において、前記張り出すように延長された部分の長さである側径間長をL’、前記橋桁の両端の支承間の距離である支間長をLとして、
L’=L/n
で表すとき、nが10〜3の範囲に設定されていることを特徴としている。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の橋梁構造において、前記橋台に支持された橋桁の両端部が、前記橋台よりも外方に張り出すよう延長されており、その張り出すように延長された部分の端部が、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段により拘束されていることを特徴としている。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の橋梁構造において、前記補助拘束手段の一つとして、前記張り出すように延長された部分の端部をボルトでコンクリート基礎に固定した構造が採用されていることを特徴としている。
【0012】
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の橋梁構造において、前記補助拘束手段の一つとして、前記張り出すように延長された部分にカウンタウエイトが取り付けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0013】
請求項1の発明によれば、橋桁の少なくとも片方の端部を橋台よりも外方に張り出すよう延長し、その延長した部分(以下、延長部分という)の先端または該先端に近い位置を、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段で拘束しているので、構造高を高くする等の橋桁の断面性能を変更しなくても、また、下部工への影響を低減しながら、低コストで支間中央の鉛直変位を抑制することができる。
【0014】
請求項2の発明によれば、前記延長した部分の長さである側径間長L’と支間長Lとの関係を規定する次式
L’=L/n
におけるnの値を10〜3の範囲に設定したので、橋梁区間の外側の土工区間の範囲内に短い橋桁の延長部分を設けるだけで、最大の効果を得ることができる。
なお、nの値が3より小さいと、延長部分を設けてその端部を下方へ押圧することによる、支間中央の鉛直変位の抑制量が小さくなり所望する効果が得られなくなる。延長部分の端部は跳ね上がらずに逆に下方へ垂れることとなり、延長部分の端部に補助拘束手段により下方への押圧力を加えたところで、支間中央の鉛直変位の抑制効果が得られない。
一方、nの値が10より大きいと、補助拘束手段に要求される下方への押圧力が過大になり、施工が面倒になる。
【0015】
請求項3の発明によれば、橋桁の両端部にそれぞれ延長部分を設けてそれらの端部を補助拘束手段で拘束したので、支間中央の鉛直変位をより有効に抑制することができる。
【0016】
請求項4の発明によれば、ボルトで延長部分の端部をコンクリート基礎に固定することで延長部分の端部の跳ね上がりを防止するようにしたので、強固な拘束力を発揮することができて、延長部分の長さの抑制に貢献することができる。
【0017】
請求項5の発明によれば、延長部分にカウンタウエイトを取り付けることにより、有効に延長部分の端部の跳ね上がりを防止することができ、それにより支間中央の鉛直変位を抑制することができる。また、補助拘束手段に要求される拘束力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態の橋梁構造の概略構成図で、(a)は全体構成を示す側面図、(b)は橋桁の延長部分の端部に設けた補助拘束構造を示す斜視断面図である。
【図2】橋桁の端部に橋台よりも延長した部分を設けた場合(補助拘束手段無しの場合)の計算による特性評価図で、(a)は計算対象の橋梁の全体構成を示す模式図、(b)は橋桁の断面図、(c)は性能評価の計算結果をまとめた表である。
【図3】図2(c)の表中のイ列のデータ、即ち、側径間長(延長部分の長さ)の違いによる、橋桁の支点部(支承で支持する中支点)に作用する曲げモーメントの変化をグラフにした図である。
【図4】図2(c)の表中のロ列のデータ、即ち、側径間長(延長部分の長さ)の違いによる、支間中央における撓みの変化をグラフにした図である。
【図5】実施形態の橋梁の支間中央の撓みを誇張して示す側面図である。
【図6】比較例としての橋梁構造における支間中央の撓みを誇張して示す側面図である。
【図7】実施形態の橋梁に現場継手がある場合の施工手順の説明図で、(a)は橋桁の一方の分割部分を吊り降ろして橋台と補助拘束手段とで支持している状態(ベント無しで支持した状態)を示す図、(b)は端桁のもう一方の分割部分を吊り降ろして、先に支持してある分割部分と現場継手を介して連結した状態を示す図である。
【図8】従来の橋梁に現場継手がある場合の施工手順の説明図で、(a)は橋桁の一方の分割部分を吊り降ろしてベント(仮設材で橋桁を受ける設備)と橋台とで支持している状態を示す図、(b)は端桁のもう一方の分割部分を吊り降ろして、先に支持してある分割部分と現場継手を介して連結した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は実施形態の橋梁構造の概略構成図で、(a)は全体構成を示す側面図、(b)は橋桁の延長部分の端部に設けた補助拘束構造を示す斜視断面図である。
【0020】
図1に示すように、本実施形態の橋梁構造は、橋桁10の両端を支承を介してピン結合構造により橋台20(支承と橋台を合わせて符号20で示す)に支持させたものであり、橋台20により支持させた橋桁10の本体部分10Aの両端部に、橋台20よりも外方に張り出すよう延長した延長部分10Bを設けている。そして、その張り出すように延長した延長部分10Bの各端部11(先端または、先端に近い位置でも可)に、該各端部11の上方への跳ね上がりを押さえる補助拘束手段30を設けている。
【0021】
図2は橋桁10の本体部分10Aの端部に橋台20よりも延長した延長部分10Bを設けその端部を補助拘束手段30により拘束した場合の計算による特性評価図で、(a)は計算対象の橋桁10の全体構成を示す模式図、(b)は橋桁10の断面図、(c)は性能評価の計算結果をまとめた表である。また、図3は図2(c)の表中のイ列のデータ、即ち、側径間長(延長部分の長さ)L’の違いによる、橋桁10の支点部(支承で支持する中支点)に作用する曲げモーメントMの変化をグラフにした図、図4は図2(c)の表中のロ列のデータ、即ち、側径間長(延長部分の長さ)L’の違いによる、支間中央における撓みδ(図5参照)の変化をグラフにした図である。
【0022】
いま、図2(a)に示すように、計算の対象とする橋梁の橋桁10の本体部分10Aの長さ(支間長)Lは30m、橋桁10の断面形状は箱あるいは口型であり、その断面寸法は、上下フランジ幅が2000mm、フランジ厚が30mm、ウェブ高さが1000mm、ウェブ厚が12mm、荷重は1m当たり20KNとなっている。
【0023】
橋桁10の端部に張り出すように延長した延長部分10Bの長さ(側径間長)L’を、橋桁10の本体部分10Aの長さ(支間長)Lとの関係で、次式で表すとする。
L’=L/n
ここで、nの値が10〜3の範囲〔図2(c)の表中のQで示す範囲〕のときに、表中のハ列に示す端支点の反力(延長部分10Bの端部の荷重)がマイナスとなる。ここでは、上向き荷重をマイナス(−)、下向き荷重をプラス(+)で表している。なお、図2(c)において備考の「対単純」は単純梁に対する比率を表し、「対中央」は中央に対する比率を表す。
【0024】
そこで、本実施形態では、橋桁10の両端の延長部分10Bの長さL’を、延長部分10Bの端部11にマイナスの荷重である跳ね上がり力が生じる範囲内に設定し、その延長部分10Bの端部11に、跳ね上がりを押さえ込むための補助拘束手段30を設けている。この場合、橋梁の前後には土工区間があるので、土工区間の範囲内において橋桁10を延長する。
【0025】
このように橋桁10の本体部分10Aの長さ(支間長)に応じて延長部分10Bの長さ(側径間長)を設定することにより、支点部(橋台20の位置)の曲げモーメントを抑制することができるし、支間中央の撓みも抑制することができる。例えば、本体部分10Aの長さ(支間長)が30mの場合には、延長部分10Bの長さ(側径間長)を3m〜10mの範囲に設定することにより、図4に示すように、支点部の曲げモーメントを抑制することができると共に、支間中央の撓みを抑制することができるようになる。
【0026】
また、本実施形態の構造では、図5に示すように、橋桁10の延長部分10Bの端部11に、該端部11の跳ね上がりを押さえ込むための補助拘束手段30を設けるので、支間中央の撓みδをかなり小さく抑制することができる。
【0027】
ちなみに、図6の比較例に示すように、両端を橋台120で支持された橋桁110の端部に延長部分を設けない場合は、支間中央の撓みδがかなり大きくなる。
【0028】
補助拘束手段の一つとしては、図1(b)に示すように、延長部分10Bの端部11をアンカーボルト31でコンクリート路盤(コンクリート基礎)50に固定する構造を採用することができる。その際、ボルト31を止める橋桁10側のボルト挿通孔は、橋桁10の長手方向に長い長孔にして、橋桁10の温度伸縮に対応できるようにするのがよい。
なお、アンカーボルト31は、橋桁10の下面フランジを、ボルトにねじ合わせたナットで締結して固定する方法を採用することができる。
【0029】
また、補助拘束手段として、前記アンカーボルト31による固定と併用して、延長部分10Bにカウンタウエイト35を取り付ける構成を採用してもよい。橋桁10の断面が箱形をなしている場合は、カウンタウエイト35として、橋桁10の内部空間にコンクリートを充填してもよい。
このように、補助拘束手段としてカウンタウエイト35を取り付ける構成を併用すると、アンカーボルト31として要求される固定力(拘束力)を低減することができ、その分アンカーボルト31の本数を少なくしたり、アンカーボルト径を小さくすることができる。
【0030】
以上のように、本実施形態の橋梁構造は、橋桁10の両端部を橋台20よりも外方に張り出すよう延長し、その延長した部分(延長部分)10Bの端部11を、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段30で拘束しているので、構造高を高くする等の橋桁10の断面性能を変更しなくても、また、下部工(橋台20等)への影響を低減しながら、低コストで支間中央の鉛直変位(撓みδ)を小さく抑制することができ、許容値を満足させることが可能となる。また、延長部分の長さである側径間長L’と支間長Lとの関係を規定する次式
L’=L/n
におけるnの値を10〜3の範囲に設定したので、橋梁区間の外側の土工区間の範囲内に短い橋桁10の延長部分10Bを設けるだけで、最大の効果を得ることができ、支間中央の変位(撓みδ)を延長部分10Bを設けない場合の1/3程度に低減することができる。
【0031】
また、アンカーボルト31で延長部分10Bの端部11をコンクリート路盤50に固定することで延長部分10Bの端部11の跳ね上がりを防止しているので、強固な拘束力を発揮することができて、延長部分10Bの長さの抑制に貢献できる。さらに延長部分にカウンタウエイト35を配することにより、延長部分10Bの端部11の跳ね上がりをさらに有効に防止することができ、それにより支間中央の鉛直変位を一層低減することができる。
【0032】
また、一般的には、輸送長さや重量制限などにより、橋桁10に現場継手を設けることが多いが、橋桁10の端部に延長部分10Bを設けた場合は、以下に示す施工上のメリットも得ることができる。
【0033】
例えば、橋桁を2分割して現場に設置する場合を考えると、延長部分を持たない橋桁の場合、図8(a)に示すように、現場継手部140に近い位置にベント(仮設材で橋桁を支持する設備)130を設置して、橋桁110の一方の分割部分110−1を吊り降ろして、ベント130と橋台120で支持して架設する。次に、もう一方の分割部分110−2を吊り降ろして、先に架設してある分割部分110−1と現場継手部140を介して連結することで施工する。
【0034】
これに対し、図7に示すように、橋桁10の端部に延長部分10Bを設けた場合は、ベント130(図8参照)を設置しなくとも、バランスをとることができるので、橋桁10の分割部分10−1を橋台20から張り出して架設することができる。例えば、最初に橋桁10の一方の分割部分10−1を吊り降ろして、橋台20と補助拘束手段30で支持することにより、橋桁10の分割部分10−1を橋台20から張り出して架設することができる。次に、もう一方の分割部分10−2を吊り降ろして、先に支持してある分割部分10ー1と現場継手部40を介して連結することで、施工することができる。従って、ベントの設置が不要であり、その分、作業効率をよくすることができる。
【0035】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
前記実施形態では、橋桁10の本体部分10Aの長さLを30mの場合を例に挙げて本発明を説明したが、これはあくまで例示であり、橋桁10の本体部分10Aの長さLは勿論必要に応じて適宜設定変更可能である。
【0036】
また、前記実施形態では、橋桁10の本体部分10Aの左右両端に延長部分10Bを設け、その端部11に補助拘束手段30を設けたが、これに限られることなく、橋桁10の本体部分10Aの左右両端のうちの片方に延長部分10Bを設け、その端部11に補助拘束手段30を設ける構成であってもよい。
また、補助拘束手段30としてアンカーボルトの例を挙げて説明したがこれに限られることなく、橋桁10の本体部分10Aの延長部分10Bの端部をゴム材等の弾性部材を介して下方のコンクリート路盤に押圧する構成であってもよい。
【符号の説明】
【0037】
10 橋桁
10A 本体部分
10B 延長部分
11 端部
20 橋台(支承)
30 補助拘束手段
31 アンカーボルト(補助拘束手段)
35 カウンタウエイト(補助拘束手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
橋桁の両端が支承を介して橋台に支持された橋梁構造において、
前記橋台に支持された橋桁の少なくとも片方の端部が、前記橋台よりも外方に張り出すよう延長されており、
その張り出すように延長された部分の端部が、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段により拘束されていることを特徴とする橋梁構造。
【請求項2】
前記張り出すように延長された部分の長さである側径間長をL’、前記橋桁の両端の支承間の距離である支間長をLとして、
L’=L/n
で表すとき、nが10〜3の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の橋梁構造。
【請求項3】
前記橋台に支持された橋桁の両端部が、前記橋台よりも外方に張り出すよう延長されており、
その張り出すように延長された部分の端部が、上方への跳ね上がりを押える補助拘束手段により拘束されていることを特徴とする請求項1または2に記載の橋梁構造。
【請求項4】
前記補助拘束手段の一つとして、前記張り出すように延長された部分の端部をボルトでコンクリート基礎に固定した構造が採用されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の橋梁構造。
【請求項5】
前記補助拘束手段の一つとして、前記張り出すように延長された部分にカウンタウエイトが取り付けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の橋梁構造。

【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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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−172402(P2012−172402A)
【公開日】平成24年9月10日(2012.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−35701(P2011−35701)
【出願日】平成23年2月22日(2011.2.22)
【出願人】(307018542)日鉄トピーブリッジ株式会社 (10)
【Fターム(参考)】