複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法

【課題】狭隘な箇所でも短い期間で施工でき、かつ費用を低減して構築することができる、複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法を提供する。
【解決手段】複合高架橋の構築構造において、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱１２と、このＣＦＴ柱１２上に配置され水平方向に移動させて構築可能な上層梁鋼箱桁を含む上層梁鋼箱桁部材１３と、前記ＣＦＴ柱１２と前記上層梁鋼箱桁部材１３とを接合するＣＦＴ柱接合部１６と、前記上層梁鋼箱桁部材１３上に配置されるコンクリートからなる合成梁床版１４とを具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道、道路の複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高架橋の建設にあたって、鋼とコンクリートを用いた複合構造物の積極的活用は少なかった。また、都市内では、狭隘な箇所での施工が要求されるケースが増えてきている。
図１６は従来の高架橋の側面図、図１７はその正面図である。
これらの図において、１００は高架橋、１０１はＲＣ柱、１０２はＲＣ柱１０１上に構築されるＲＣ（鉄筋コンクリート）〔又はＰＣ（プレストレストコンクリート）〕梁、１０３は高架橋１００上を走行する車両である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８３７３９０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「橋梁と基礎」，株式会社建設図書，２００９年１１月号，第４３巻，第１１号（通巻第５１５号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の高架橋の施工・構築方法では、時間・費用がかかりすぎるという課題があった。特に、狭隘な箇所での施工には、時間・費用がさらに増大する傾向が強い。
本発明は、上記状況に鑑みて、短い期間で施工でき、かつ費用を低減して構築することができる、複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕複合高架橋の構築構造において、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱と、このＣＦＴ柱上に配置され水平方向に移動させて構築可能な上層梁鋼箱桁を含む上層梁鋼箱桁部材と、前記ＣＦＴ柱と前記上層梁鋼箱桁部材とを接合するＣＦＴ柱接合部と、前記上層梁鋼箱桁部材上に配置されるコンクリートからなる合成梁床版とを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の複合高架橋の構築構造において、前記上層梁鋼箱桁部材は、前記上層梁鋼箱桁と、この上層梁鋼箱桁内に配置されるコンクリートブロックと、このコンクリートブロックの上面に設置される上部アンカーフレームとからなり、前記ＣＦＴ柱接合部は、前記ＣＦＴ柱に設置されたアンカーフレームと前記上部アンカーフレームをアンカーボルトで固定することを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔２〕記載の複合高架橋の構築構造において、前記アンカーボルトにグラウトを施工することを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載の複合高架橋の構築構造において、前記グラウトを施工した後、前記上部アンカーフレームの上部にグラウトを施工することを特徴とする。
〔５〕複合高架橋の施工方法において、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱を建て込み、このＣＦＴ柱上に上層梁鋼箱桁を含む上層梁鋼箱桁部材を水平方向に移動させて配置し、前記ＣＦＴ柱と前記上層梁鋼箱桁部材とを接合し、前記上層梁鋼箱桁部材上にコンクリートからなる合成梁床版を配置することを特徴とする。
【０００９】
〔６〕上記〔５〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記ＣＦＴ柱の上部に設置されたアンカーフレームと前記上層梁鋼箱桁とを、この上層梁鋼箱桁を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記上層梁鋼箱桁内にコンクリートブロックと上部アンカーフレームを配置し、前記アンカーフレームと前記上部アンカーフレームとをアンカーボルトで固定することを特徴とする。
【００１０】
〔７〕上記〔６〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記アンカーボルトにグラウトを施工することを特徴とする。
〔８〕上記〔７〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記グラウトを施工した後、前記アンカーフレームの上部にグラウトを施工することを特徴とする。
〔９〕上記〔５〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記ＣＦＴ柱の建て込みおよび前記上層梁鋼箱桁の配置は、高架橋施工予定位置近傍に配置された作業機械により行うことを特徴とする。
【００１１】
〔１０〕上記〔９〕記載の複合高架橋の施工方法において、前記作業機械を移動させ、前記ＣＦＴ柱の建て込みと前記上層梁鋼箱桁の配置を順次行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、狭隘な箇所での施工でも、期間を短縮し、かつ費用を低減して構築することができる複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法を提供することができる。すなわち、剛性の高いＣＦＴ柱の活用により、柱・基礎の数を減少させることができるので、コストの低減を図ることができる。また、合成梁とＣＦＴ柱との接合構造により、狭隘な箇所での施工も可能であり、施工期間を短縮しコストを縮減することができる。
【００１３】
特に、本発明のＣＦＴ柱を用いた複合高架橋の施工方法では、コンクリートの固化を待たずにＣＦＴ柱に荷重をかけることができるので、柱建て込みからの作業時間を短縮することができ、急速施工が可能になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の複合高架橋の施工の第１工程を示す模式図である。
【図２】本発明の複合高架橋の施工の第２工程を示す模式図である。
【図３】本発明の複合高架橋の施工の第３工程を示す模式図である。
【図４】本発明の複合高架橋の施工の第４工程を示す模式図である。
【図５】本発明の複合高架橋の施工の第５工程を示す模式図である。
【図６】本発明の複合高架橋の施工の第６工程を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例を示す複合高架橋の側面図である。
【図８】本発明の実施例を示す複合高架橋の正面図である。
【図９】本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱の先端部の斜視図である。
【図１０】本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工の第１工程を示す図である。
【図１１】本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工の第２工程を示す図である。
【図１２】本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工の第３工程を示す図である。
【図１３】本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工の第４工程を示す図である。
【図１４】本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工の第５工程を示す図である。
【図１５】本発明の実施例を示す複合高架橋の施工時の模式図である。
【図１６】従来の高架橋を示す側面図である。
【図１７】従来の高架橋を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の複合高架橋の構築構造は、コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱と、このＣＦＴ柱上に配置され水平方向に移動させて構築可能な上層梁鋼箱桁を含む上層梁鋼箱桁部材と、前記ＣＦＴ柱と前記上層梁鋼箱桁部材とを接合するＣＦＴ柱接合部と、前記上層梁鋼箱桁部材上に配置されるコンクリートからなる合成梁床版とを具備する。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１〜図６は本発明の複合高架橋の施工の各工程を示す模式図であり、図１（ａ）〜図６（ａ）は正面図、図１（ｂ）〜図６（ｂ）は側面図である。
図１〜図６において、１は作業規制区域、２は車両、３は高架橋施工予定位置に設置されるＣＦＴ（ＣｏｎｃｒｅｔｅＦｉｌｌｅｄＴｕｂｕｌａｒ）柱、４はＣＦＴ柱３上に構築される合成梁である。
【００１７】
そこで、高架橋の施工は以下のような手順により行われる。
（１）まず、図１に示すように、車両２の走行領域等を含む作業規制区域１を避けるようにして作業領域を設定する。
（２）図２に示すように、作業機械（図示なし）により高架橋施工予定位置にＣＦＴ柱３の建て込みを一部行う。
【００１８】
（３）図３に示すように、ＣＦＴ柱３上に合成梁４を作業機械（図示なし）により構築する。
（４）次いで、図４に示すように、上記（２）でＣＦＴ柱３の建て込みを行っていない位置まで作業機械（図示なし）を移動させ、ＣＦＴ柱３の建て込みを行う。
（５）図５に示すように、上記（４）で建て込んだＣＦＴ柱３上に作業機械（図示なし）により合成梁４を構築する。
【００１９】
（６）図６に示すように、車両２の線路を構築した高架橋上に切り替える。
図７は本発明の実施例を示す複合高架橋の側面図、図８はその複合高架橋の正面図、図９は本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱の先端部の斜視図である。
これらの図において、１１は高架橋、１２はＣＦＴ柱であり、このＣＦＴ柱１２は、図９に示すように、コンクリート１２Ａを充填した鋼管１２Ｂからなり、高い剛性を持ち、急速施工が可能である。１３はＣＦＴ柱１２上に構築される上層梁鋼箱桁部材、１４は合成梁床版（ＲＣ）であり、この上層梁鋼箱桁部材１３と合成梁床版１４によって図６に示す合成梁４を形成している。１５は高架橋１１上を走行する車両、１６はＣＦＴ柱接合部である。
【００２０】
本発明に用いるＣＦＴ柱１２は、上記したように、コンクリート１２Ａを充填した鋼管１２Ｂからなり、高い剛性を有しており、かつ従来のＲＣ柱に比べて強度が高く、したがって、設置する本数を減少させることができる。例えば、従来のＲＣ柱を６本で構成していたところを、ＣＦＴ柱４本に代えることができる。
このように、ＣＦＴ柱を活用することにより、柱・基礎の数を減少させることができ、コストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、本発明のＣＦＴ柱を用いた複合高架橋の施工方法では、急速施工が可能である。すなわち、従来のＲＣ柱を用いた高架橋の施工方法では、ＲＣ柱を打設後コンクリートが固化するまでに１週間程度を要し、その間はＲＣ柱に荷重をかけることができないため、コンクリートが固化するまで作業を中断せざるを得なかった。一方、本発明のＣＦＴ柱を用いた複合高架橋の施工方法では、鋼管を使用し、その鋼管は溶接やボルトを使用して接合することができるため、コンクリートの固化を待たずにＣＦＴ柱に荷重をかけることができ、作業を中断する必要がない。そのため、柱建て込みからの大幅な作業時間の短縮が可能になる。
【００２２】
次に、上記図１〜６で説明した複合高架橋の施工方法における、ＣＦＴ柱とその上に構築される合成梁との接続について説明する。
図１０〜図１４は本発明の実施例を示す複合高架橋のＣＦＴ柱接合部の施工方法（アンカーフレーム方式）の説明図である。
（１）まず、図１０に示すように、ＣＦＴ柱２１の建て込みを行う。つまり、工場において、上端にアンカーフレーム２２を設けた鋼管を、現場に搬入し、コンクリートを打設する。
【００２３】
（２）図１１に示すように、ＣＦＴ柱２１のアンカーフレーム２２上に上層梁鋼箱桁２３Ａを載せる。この上層梁鋼箱桁２３Ａは、図１１（ａ）に示すような長尺状の鋼箱桁として形成されており、その断面は、図１１（ｂ）に示すように四角形状に形成されている。この上層梁鋼箱桁２３ＡをＣＦＴ柱２１のアンカーフレーム２２上で水平移動させ、アンカーフレーム２２と位置合わせする。
【００２４】
（３）図１２に示すように、上層梁鋼箱桁２３Ａ内にコンクリートブロック２４とその上に上部アンカーフレーム２５とを設置する。つまり、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、上層梁鋼箱桁２３Ａ内に配置した四角形状のコンクリートブロック２４の上面に、図１２（ｃ）に示すような等間隔に配置された孔２５Ａが形成されたリング状の上部アンカーフレーム２５を配置することにより、上層梁鋼箱桁部材２３とする。なお、上層梁鋼箱桁２３Ａの上面には開口部が設けられているため、上層梁鋼箱桁２３Ａの配置後にコンクリートブロック２４および上部アンカーフレーム２５を設置することが可能になっている。
【００２５】
（４）図１３に示すように、ＣＦＴ柱２１のアンカーフレーム２２とコンクリートブロック２４と上部アンカーフレーム２５とを貫通させてアンカーボルト２６を設置し、グラウト２７の施工を行い、上層梁鋼箱桁部材２３をＣＦＴ柱２１へ強固に固定する。
（５）そして、図１４に示すように、上層梁鋼箱桁部材２３にグラウト２８を施工し、その上層梁鋼箱桁部材２３上に合成梁床版２９を施工して、合成梁を完成させる。
【００２６】
このように構成することにより、ＣＦＴ柱２１に対して上層梁鋼箱桁部材２３と合成梁床版２９とからなる合成梁を強固に固定することができる。
図１５は本発明の実施例を示す複合高架橋の施工時の模式図であり、図１５（ａ）はその平面図、図１５（ｂ）は上層梁鋼箱桁の右方の断面図、図１５（ｃ）は上層梁鋼箱桁の分岐部の断面の一例を示す図である。
【００２７】
図３に示すような先に構築した合成梁４に対して図５に示すような後から構築する合成梁４を接続する際には、添接継手を用いる。図１５に示すように、ＣＦＴ柱２１へアンカーボルト２６を用いて接合された上層梁鋼箱桁２３Ａは、添接板３２，３３およびボルト３４，３５からなる添接継手３１によって互いに接続される。また、上層梁鋼箱桁２３Ａの分岐部と、上層梁横桁２３Ｂとが添接板３６とボルト３７からなる添接継手によって接続される。
【００２８】
このように、本発明ではＣＦＴ柱と合成梁を強固に固定し、堅牢な複合高架橋を構築することができる。また、本発明は狭隘な箇所での施工が可能であり、施工期間の短縮とコストの縮減を図ることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の複合高架橋の構築構造およびその複合高架橋の施工方法は、狭隘な箇所でも短い期間で施工することができ、かつ費用を低減することができる複合高架橋の施工方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１作業規制区域
２，１５車両
３，１２，２１ＣＦＴ柱
４合成梁
１１高架橋
１２Ａコンクリート
１２Ｂ鋼管
１３，２３上層梁鋼箱桁部材
１４，２９合成梁床版
１６ＣＦＴ柱接合部
２２ＣＦＴ柱のアンカーフレーム
２３Ａ上層梁鋼箱桁
２３Ｂ上層梁横桁
２４コンクリートブロック
２５上部アンカーフレーム
２５Ａ孔
２６アンカーボルト
２７，２８グラウト
３１添接継手
３２，３３，３６添接板
３４，３５，３７ボルト

【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱と、
（ｂ）該ＣＦＴ柱上に配置され水平方向に移動させて構築可能な上層梁鋼箱桁を含む上層梁鋼箱桁部材と、
（ｃ）前記ＣＦＴ柱と前記上層梁鋼箱桁部材とを接合するＣＦＴ柱接合部と、
（ｄ）前記上層梁鋼箱桁部材上に配置されるコンクリートからなる合成梁床版とを具備することを特徴とする複合高架橋の構築構造。
【請求項２】
請求項１記載の複合高架橋の構築構造において、前記上層梁鋼箱桁部材は、前記上層梁鋼箱桁と、該上層梁鋼箱桁内に配置されるコンクリートブロックと、該コンクリートブロックの上面に設置される上部アンカーフレームとからなり、前記ＣＦＴ柱接合部は、前記ＣＦＴ柱に設置されたアンカーフレームと前記上部アンカーフレームをアンカーボルトで固定することを特徴とする複合高架橋の構築構造。
【請求項３】
請求項２記載の複合高架橋の構築構造において、前記アンカーボルトにグラウトを施工することを特徴とする複合高架橋の構築構造。
【請求項４】
請求項３記載の複合高架橋の構築構造において、前記グラウトを施工した後、前記上部アンカーフレームの上部にグラウトを施工することを特徴とする複合高架橋の構築構造。
【請求項５】
（ａ）コンクリートを充填した鋼管からなるＣＦＴ柱を建て込み、
（ｂ）該ＣＦＴ柱上に上層梁鋼箱桁を含む上層梁鋼箱桁部材を水平方向に移動させて配置し、
（ｃ）前記ＣＦＴ柱と前記上層梁鋼箱桁部材とを接合し、
（ｄ）前記上層梁鋼箱桁部材上にコンクリートからなる合成梁床版を配置することを特徴とする複合高架橋の施工方法。
【請求項６】
請求項５記載の複合高架橋の施工方法において、前記ＣＦＴ柱の上部に設置されたアンカーフレームと前記上層梁鋼箱桁とを、該上層梁鋼箱桁を水平方向に移動させることにより位置合わせし、前記上層梁鋼箱桁内にコンクリートブロックと上部アンカーフレームを配置し、前記アンカーフレームと前記上部アンカーフレームとをアンカーボルトで固定することを特徴とする複合高架橋の施工方法。
【請求項７】
請求項６記載の複合高架橋の施工方法において、前記アンカーボルトにグラウトを施工することを特徴とする複合高架橋の施工方法。
【請求項８】
請求項７記載の複合高架橋の施工方法において、前記グラウトを施工した後、前記上部アンカーフレームの上部にグラウトを施工することを特徴とする複合高架橋の施工方法。
【請求項９】
請求項５記載の複合高架橋の施工方法において、前記ＣＦＴ柱の建て込みおよび前記上層梁鋼箱桁の配置は、高架橋施工予定位置近傍に配置された作業機械により行うことを特徴とする複合高架橋の施工方法。
【請求項１０】
請求項９記載の複合高架橋の施工方法において、前記作業機械を移動させ、前記ＣＦＴ柱の建て込みと前記上層梁鋼箱桁の配置を順次行うことを特徴とする複合高架橋の施工方法。

【図１】