橋梁

【課題】狭隘な用地でも施工することができる橋梁を提案する。
【解決手段】橋を架設すべき地点のそれぞれに打設した基礎工と、この基礎工の頭端に両端が剛結され、円弧が上向きに突出した姿勢で配置されたアーチ部材と、このアーチ部材の円弧部分から吊り下げられ、下端の位置が所定の位置に揃えられた複数本の吊材と、この複数本の吊材の下端に連結され、上記２地点を結ぶ線と平行して延長された吊床版と、この吊床版の一方の延長端部をこの延長端部が対向するアーチ部材の一方の端部に剛結する剛結手段と、吊床版の他方の延長端部を、この延長端部が対向するアーチ部材の他方の端部に対して吊床版の延長方向にのみ相対的に移動を許して連結する連結手段とを具備して構成した橋梁。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は２地点間に吊床版を差し渡して支持する架橋に関し、特に吊床版を支持する地点が狭隘地であり、充分な基礎工を施工することができない場合に適用して好適な橋梁の構造を提案しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
一般の橋梁においては、その地下部（下部工）を施工するために開削工事が必要である。この開削工事のために近隣する構造物への影響を小さくするには、施工時の仮設構造および対策工の肥大化が免れないものである。また、完成時に橋梁の地下部は必ず橋梁下空間に向かって変形することとなり、この空間に変形を許容しない構造物があった場合、地下部構造を強くし変形を抑制する必要から更なるコストが加算されることが通常である。
図７に一般的な橋梁の構造を示す。この例では橋台或は橋脚等と呼ばれる橋梁下部工１の上に支承２を介して橋梁上部工３を載置した構造の橋梁の場合を示す。
【０００３】
この構造の橋梁の場合、橋梁下部工１の下面位置で地盤の支持力等が不足する場合は、その橋梁下部工１の下に基礎工４（杭・深礎・ケーソン等）を施工する必要がある。またこの場合、橋梁下部工１は背面の土５の土圧Ｐにより橋梁の中心に向かって倒れ込む変形Ｍがある。橋梁を跨ぐ空間に河川の堤防等がある場合、この橋梁下部工１が護岸６を押し堤防に対して影響を及ぼすことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７に示した橋梁の構成によれば橋梁下部工１を施工するために掘削を大量に行なう必要がある。また狭隘な場所では施工が困難で護岸６の作り直しが発生する。更に、橋梁下部工１の重量のために、基礎工４の規模が増大する。
上部工と下部工を連結したポータルラーメンと呼ばれ図８に示すような構造の橋梁がある。このポータルラーメンでは縦壁部７は開削により施工する必要がある。また、この図８に示す構造は荷重Ｗ（車輌＋群衆）が作用した場合に、縦壁部７の壁頂部８が内側に変形Ｍ１し、その下部で外向きに変形Ｍ２する挙動を呈する。
【０００５】
このため、渡河橋では護岸６に影響が無いと言うことが困難であり、図７に示した橋梁下部工１の設置時よりも掘削量は少ないが、排土しなければ施工することはできない。
ラーメン橋でも橋梁が跨ぐ必要のある内側の空間に向かっての変形は回避できず、径間長を長くできない等の欠点がある。また、掘削が必要であるため、背後地が狭隘な場合、施工は困難である。
背後地が狭隘な場所でも施工が可能な橋梁の構造を図９に示す。この図９に示す橋梁はパイルベント形式と呼ばれ対岸に杭９を打設し、この杭９の頭端間に支承２を介して橋梁上部工３を載せた構造とされる。
【０００６】
この構造の場合、杭９の頭端に橋梁上部工３から、その延長方向に振れる伸縮力が与えられる。この伸縮力によって杭９が振れるため、堤防等にゆるみを発生させる欠点がある。このために河川構造令等では使用を禁止している。
この発明の目的は狭隘地でも施工が可能で然も堤防等に影響を与えることがない橋梁の構造を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の請求項１では橋を架設すべき地点のそれぞれに打設した基礎工と、この基礎工の頭端に両端が剛結され、円弧が上向きに突出した姿勢で配置されたアーチ部材と、このアーチ部材の円弧部分から吊り下げられ、下端の位置が所定の位置に揃えられた複数本の吊材と、この複数本の吊材の下端に連結され、上記２地点を結ぶ線と平行して延長された吊床版と、この吊床版の一方の延長端部をこの延長端部が対向する上記アーチ部材の一方の端部に剛結する剛結手段と、吊床版の他方の延長端部を、この延長端部が対向する上記アーチ部材の他方の端部に対して吊床版の延長方向にのみ相対的に移動を許して連結する連結手段とを具備して構成したことを特徴とする橋梁を提案する。
【０００８】
この発明の請求項２では請求項１記載の橋梁において、アーチ部材は２地点を結ぶ延長線と平行して少なくとも２本が配置され、これら２本のアーチ部材から吊り下げられた吊材によって上記吊床版の互に平行した２辺を支持し、吊床版を上記２地点の相互間に差し渡した姿勢に維持することを特徴とする橋梁を提案する。
この発明の請求項３では請求項１又は２記載の橋梁の何れかにおいて、基礎工は杭で構成され、杭頭とアーチ部材の端部とを剛結して構成したことを特徴とする橋梁を提案する。
【０００９】
この発明の請求項４では請求項１乃至３記載の橋梁の何れかにおいて、アーチ部材の端部間を結合し、これら端部間に引締力を与える引締手段と、アーチ部材の少なくとも一方の端部に設けられ、引締手段の引締力を調整する調整手段とを備えることを特徴とする橋梁を提案する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、橋梁上部工と基礎工（杭等）のみで構成するから、掘削埋め戻しを行なう必要が無く、狭隘な用地内で施工を可能とする。更に、地盤の緩みを極力抑えることが可能となり、施工時の橋梁周辺への影響を最も少なくすることが可能となる。
また、アーチライズ（アーチ状部材の高さ）とアーチ下端を締結する調整可能な引締手段を付加することにより、完成時に地中部構造の変形を橋下空間より離れる方向に誘導を可能とし、その応力と絶対変形量を能動的に制御することを可能とする。
更に、地中部の変形量を従来型の橋梁よりも減少させることができるから、用地制限の解消及び周辺既存構造物への影響回避が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１にこの発明を実行するための最良の形態を示す。図１において、１１は杭等で構成した基礎工を示す。基礎工１１を例えば杭で構成することにより、杭は主に打込みにより施行することができるから、狭隘地でも充分施工が可能である。杭は打込みに限らず、深礎杭、連続地中壁、ケーソン等で構築した杭を用いることができる。図２に示す例では複数本の杭を一列に並べて打設した例を示している。尚、図１に示す例では基礎工１１を護岸６に施工した例を示すが、護岸６はのり面或いは擁壁等であってもよい。以下に示す図４、図５の実施例でも同様である。
【００１２】
基礎工１１は橋を架設すべき２地点のそれぞれに施工され、その頭端１１Ａにアーチ部材１２の両端を剛結（完全一体に結合）する。アーチ部材１２は例えば鋼管をアーチ状に曲げ加工する他に、Ｈ形鋼や箱型断面を持つ長尺部材をアーチ状に曲げ加工して構成することができる。アーチのスパンライズ比は一般値としては１／６〜１／７に採られるが、この発明ではスパンライズ比を１／２を含む１／２〜１／６に選定する点を特徴とするものである。ここでアーチのスパンライズ比とはアーチの（高さ／スパン長）を指す。例えばアーチの半径をＨとしたとき、半円状のアーチを用いる場合はスパン長が２Ｈとなる。このとき、スパンライズ比はＨ／２Ｈであり、１／２となる。
【００１３】
アーチ部材１２から基礎工１１の頭端１１Ａに伝わる力の方向はアーチ部材１２の端部の軸線がなす接線方向に作用する。従ってアーチ部材１２のスパンライズ比を１／２に近づけることにより、上部工として作用するアーチ部材１２から基礎工１１に伝わる力の方向は基礎工１１の軸線方向に近づく。つまり、基礎工１１の頭端１１Ａに掛る外向に向う反力Ｚ１を小さくすることができる。
外向に向う反力Ｚ１を小さくできることにより、周辺への影響を小さくすることができる作用効果が得られる。この点がこの発明の最も優れた作用効果である。
【００１４】
アーチ部材１２は２地点を結ぶ線と平行して図２に示すように２本用意され、２本のアーチ部材１２で挟まれた間の空間に吊床版１３を配置する。吊床版１３はアーチ部材１２の円弧部から吊り下げられた吊材１４によって支持される。吊材１４は上端がアーチ部材１２の円弧部分に連結され、下端が例えば基礎工１１の頭部間を結ぶ線の位置に揃えられ、各吊材１４の下端に吊床版１３の互に平行する２辺に連結し、吊床版１３を基礎工１１の頭部間を結ぶ線と平行する姿勢に支持する。
この発明では更に、吊床版１３の延長方向の一端側では基礎工１１とアーチ部材１２との剛結点に剛結手段１５（図３参照）で剛結するが、延長端の他端側では基礎工１１とアーチ部材１２の剛結点に対して吊床版１３の延長方向にのみ相対的に移動を許し、その方向と直交する方向には相対的に移動しない連結手段１６で連結する。
【００１５】
この構造とすることにより吊床版１３は２地点間を連結する連結部材として作用することがなく、一方の地点で基礎工１１の頭部が２地点を結ぶ軸線方向に変位しても、その変位が他方の基礎工１１に直接伝達することがない。この結果、例えば地震等の水平力を対岸に伝達することを低減でき、護岸６への影響を軽減することができる。
一方、この発明の請求項４では更に、アーチ部材１２の端部間にストランド結合手段と、このストランド結合手段の結合量を調整する調整手段とを設けた構成を提案する。
図４にその実施例を示す。尚、図４では吊床版１３を省略して示している。図４に示す１７は引締手段、１８は調節手段を示す。引締手段１７は例えばワイヤ或いは鋼棒等によって構成することができる。ワイヤ或いは鋼棒等をアーチ部材１２の端部間に架設し、アーチ部材１２の端部間に、アーチ部材１２の円弧を引き締める方向の引締力を与える。従ってこの引締手段１７の引締力によって、基礎工１１の頭端１１Ａの相互には内向の力Ｚ２を発生させることができる。これによってアーチ部材１２から与えられる外向きの力Ｚ１を相殺することができる。調節手段１８は例えばアーチ部材１２をその軸線と直交する向に貫通し、一端側に引締手段１７を連結したボルトと、このボルトに螺合したナットを組み合わせた、張力調整機構で構成することができる。この調整手段１８で引締手段１７の結合量（引締力）を調整することにより基礎工１１の頭端１１Ａに与える内向の力を加減することができる。つまり、引締手段１７の引締力を調整することにより、アーチ部材１２と基礎工１１の変位と任意点で発生する曲モーメント、剪断力、圧縮力、張力等の断面力を調整できることになる。
【００１６】
この結果、完成後でも任意に基礎工１１に与える内向の力を加減することができるから、常時、アーチ部材１２から基礎工１１の頭端１１Ａに与えられる外向きの力Ｚ１を適正に相殺した状態に調整することができ、長期にわたって適正な状態に維持することができる。
【実施例１】
【００１７】
図５に実施例１を示す。この実施例では基礎工１１を対岸毎に複数列（図では２列）構築した場合を示す。このように複数列構築した場合も、各基礎工１１の相互の頭端同士を剛結し、その剛結部分にアーチ部材１２の端部する。
このように、基礎工１１を複数列構築する構造とした場合には基礎工１１の抗力が増強され、周辺に与える影響を更にいっそう軽減することができる利点が得られる。
【実施例２】
【００１８】
図６に実施例２を示す。この実施例では引締手段１７と吊床版１３の側辺との間を更にストランド１９で連結した構造とした場合を示す。この構造とすることにより、吊床版１３の横揺れを抑制することができる。特に、ストランド１９の長さを各連結位置毎に変えることにより、共振の発生を抑制し、横揺れの抑制効果を更に一層高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明による橋梁は対岸の条件が悪い地点でも施工することができるため、狭隘な都市部或いは山岳地帯、或いは河川沿い、或は湿地等に架設する橋梁に活用される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明を実施するための最良の形態を説明するための側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１に示した最良の形態で用いる吊床版の連結構造を説明するための平面図。
【図４】この発明の請求項４で提案する引締手段を説明するための側面図。
【図５】この発明に適用することができる基礎工の実施例を説明するための側面図。
【図６】この発明で提案した引締手段の変形実施例を説明するための平面図。
【図７】従来技術を説明するための側面図。
【図８】同様に従来技術を説明するための側面図。
【図９】同様に従来技術を説明するための側面図。
【符号の説明】
【００２１】
６護岸Ｚ１外向の力
１１基礎工Ｚ２内向の力
１１Ａ基礎工の頭端１５剛結手段
１２アーチ部材１６連結手段
１３吊床版１７引締手段
１４吊材１８調整手段

【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋を架設すべき地点のそれぞれに施工した基礎工と、
この基礎工の頭端に両端が剛結され、円弧が上向きに突出した姿勢で配置されたアーチ部材と、
このアーチ部材の円弧部分から吊り下げられ、下端の位置が所定の位置に揃えられた複数本の吊材と、
この複数本の吊材の下端に連結され、上記２地点を結ぶ線と平行して延長された吊床版と、
この吊床版の一方の延長端部をこの延長端部が対向する上記アーチ部材の一方の端部に剛結する剛結手段と、
上記吊床版の他方の延長端部を、この延長端部が対向する上記アーチ部材の他方の端部に対して上記吊床版の延長方向にのみ相対的に移動を許して連結する連結手段と、
を具備して構成したことを特徴とする橋梁。
【請求項２】
請求項１記載の橋梁において、上記アーチ部材は上記２地点を結ぶ延長線と平行して少なくとも２本が配置され、これら２本のアーチ部材から吊り下げられた吊材によって上記吊床版の互に平行した２辺を支持し、吊床版を上記２地点の相互間に差し渡した姿勢に維持することを特徴とする橋梁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の橋梁の何れかにおいて、上記基礎工は杭で構成され、杭頭と上記アーチ部材の端部とを剛結して構成したことを特徴とする橋梁。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の橋梁の何れかにおいて、上記アーチ部材の端部間を結合し、これら端部間に引締力を与える引締手段と、上記アーチ部材の少なくとも一方の端部に設けられ、上記引締手段の引締力を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする橋梁。

【図１】