JP4944679B2

JP4944679B2 - トラス構造の施工方法

Info

Publication number: JP4944679B2
Application number: JP2007159655A
Authority: JP
Inventors: 秀人森田; 義明今井
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-06-18
Also published as: JP2008308935A

Description

本発明は、主に橋梁に用いられるトラス構造の施工方法に関する。

トラス構造を用いた橋梁としては、コンクリート製の上床版及び下床版と、各床版に両端部がそれぞれ接合された斜材と、を備えた複合トラス構造の橋梁がある。このような橋梁では、斜材に挿通させたＰＣ鋼線に緊張力を付与して、斜材に軸方向の圧縮力を作用させることで、斜材の引張応力を減少させているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２１３０１７号公報（段落００３３〜００３４、図１）

前記した従来のトラス構造の施工方法では、ＰＣ鋼線の上端部を上床版内に定着させるとともに、ＰＣ鋼線を挿通させた斜材の両端部を上床版及び下床版にそれぞれ接合した状態で、下床版の下面側からＰＣ鋼線に緊張力を付与している。
ここで、斜材に挿通させたＰＣ鋼線に緊張力を付与したときには、斜材に作用した圧縮力によって斜材が軸方向に収縮する。従来のトラス構造の施工方法では、斜材の両端部が各床版に接合された状態で、ＰＣ鋼線に緊張力が付与されるため、斜材の収縮に伴って、各床版が斜材の軸方向に引き込まれる。したがって、従来のトラス構造の施工方法では、ＰＣ鋼線に緊張力を付与したときに、各床版に大きな曲げモーメントが生じるため、床版にひび割れが生じてしまうという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、弦材に大きな曲げモーメントを生じさせることなく、斜材に挿通させた緊張材に緊張力を付与することができるトラス構造の施工方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、所定間隔を離して配置された二体の弦材と、各弦材に両端部がそれぞれ接合され、軸方向に緊張材が挿通された斜材と、を備えたトラス構造の施工方法であって、斜材の一端を一方の弦材に接合し、緊張材に緊張力を付与する段階と、斜材の他端を他方の弦材に接合し、緊張材に緊張力を付与する段階と、を含むことを特徴としている。なお、弦材は、棒状や梁状のものでもよいし、版状（スラブ状）のものでもよい。

この構成では、斜材の一端を弦材に接合し、他端が自由な状態で緊張材に緊張力（引張力）を付与した後に、斜材の両端部を各弦材に接合した状態で更に緊張材に緊張力を付与している。すなわち、最終的に緊張材に付与する緊張力を二回に分けて付与している。最初に緊張材に緊張力を付与したときには、斜材の他端は自由端となっており、斜材が収縮しても弦材が斜材の軸方向に引き込まれないため、弦材に曲げモーメントが生じることがない。また、斜材の両端部を各弦材に接合した状態で緊張材に二回目の緊張力を付与したときには、緊張力を一回で付与する場合と比較して小さな緊張力を付与することになるため、各弦材に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。
なお、二回に分けて緊張材に付与する緊張力の割合は限定されるものではないが、二回目に付与する緊張力が小さい程、各弦材に生じる曲げモーメントが小さくなるため、最終的に付与する緊張力の５０〜９０％を最初に付与し、残りの緊張力を二回目で付与することが望ましい。

前記課題を解決するため、本発明の他の構成としては、所定間隔を離して配置された二体の弦材と、各弦材に両端部がそれぞれ接合され、軸方向に緊張材が挿通された斜材と、を備えたトラス構造の施工方法であって、緊張材に緊張力を付与した状態で、斜材の一端を一方の弦材に接合する段階と、斜材の他端を他方の弦材に接合し、緊張材に緊張力を付与する段階と、を含むことを特徴としている。

この構成では、緊張材に緊張力（引張力）を付与した状態で、斜材の一端を弦材に接合した後に、斜材の両端部が各弦材に接合された状態で更に緊張材に緊張力を付与している。すなわち、最終的に緊張材に付与する緊張力を二回に分けて付与している。斜材の一端を弦材に接合したときには、工場などで既に緊張材に緊張力が付与されており、緊張材の緊張力が弦材に作用しないため、弦材に曲げモーメントが生じることがない。また、斜材の両端部を各弦材に接合した状態で緊張材に二回目の緊張力を付与したときには、緊張力を一回で付与する場合と比較して小さな緊張力を付与することになるため、各弦材に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。
なお、二回に分けて緊張材に付与する緊張力の割合は限定されるものではないが、二回目に付与する緊張力が小さい程、各弦材に生じる曲げモーメントを小さくすることができるため、最終的に付与する緊張力の５０〜９０％を最初に付与し、残りの緊張力を二回目で付与することが望ましい。

本発明のトラス構造の施工方法によれば、最終的に緊張材に付与する緊張力を二回に分けて付与しており、弦材に生じる曲げモーメントを小さくすることができるため、弦材のひび割れを防ぐことができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、複合トラス構造の橋梁において、上部構造を構成するトラス構造を施工する場合を例として説明する。

橋梁１の上部構造では、図１に示すように、コンクリート製の上床版１０及び下床版２０と、各床版１０，２０の間に配置される複数の斜材３０・・・とによってトラス構造が形成されている。本実施形態では、通常の橋梁のように、斜材３０は、上部構造の幅方向（橋軸方向に直交する方向）の両端部に配置されており、斜材３０の両端部がそれぞれ各床版１０，２０に接合されている。
橋梁１では、図７に示すように、斜材３０に挿通させたＰＣ鋼線４０に緊張力を付与して、斜材３０に軸方向の圧縮力を作用させることで、斜材３０の引張応力を減少させている。
なお、上床版１０及び下床版２０は特許請求の範囲における「弦材」に相当するものであり、ＰＣ鋼線４０は特許請求の範囲における「緊張材」に相当するものである。

上床版１０及び下床版２０は、図１に示すように、平板状のコンクリート部材であり、場所打ち鉄筋コンクリートによって形成されている。

斜材３０は、図７に示すように、上床版１０の下面に上端部が接合され、下床版２０の上面に下端部が接合された鋼管３１と、この鋼管３１内に挿通された複数のＰＣ鋼線４０・・・とを備えている。橋梁１では、図１に示すように、複数の斜材３０・・・が橋軸方向（図１の左右方向）に並設されている。各斜材３０・・・は、橋軸方向に傾斜しており、隣り合う各斜材３０，３０が反対方向に向けて傾斜している。

鋼管３１は、図７に示すように、内部にコンクリート材が充填された円筒状の部材であり、両端部には円板状のエンドプレート３２，３２がそれぞれ取り付けられている。
エンドプレート３２の外周縁は、図８に示すように、鋼管３１の外周面よりも突出しており、この外周縁には、アンカーボルト３２ａを取り付けるための取付孔（図示せず）が複数貫通している。また、エンドプレート３２の中心部には、鋼管３１内に各ＰＣ鋼線４０・・・を挿通させるための挿通孔３２ｂが貫通している。なお、鋼管３１の上端部に取り付けられたエンドプレート３２の上面と、上床版１０の下面との間には、無収縮モルタルやエポキシ樹脂などの充填材３３が板状に設けられている。

鋼管３１内には、軸方向に複数のＰＣ鋼線４０・・・が挿通されているとともに、各ＰＣ鋼線４０・・・が内挿された円筒状の内管３４が設けられている。各ＰＣ鋼線４０・・・の両端部は、各エンドプレート３２，３２の挿通孔３２ｂを通って鋼管３１の両端部から突出しており、各ＰＣ鋼線４０・・・の両端部は定着部材６０，７０によって各床版１０，２０内に定着されている。

また、内管３４の外径は、エンドプレート３２の挿通孔３２ｂの内径よりも小さくなっており、内管３４をエンドプレート３２の挿通孔３２ｂに挿通可能となっている。なお、内管３４は、鋼管３１の内周面と内管３４の外周面との間にコンクリート材を充填したときに、コンクリート材の圧力で変形しない程度の強度を備えていればよく、鋼製や樹脂製など限定されるものではない。

上側の定着部材６０は、各ＰＣ鋼線４０・・・の上端部を上床版１０内に定着させるための部材であり、支圧板６１と、この支圧板６１の下面に取り付けられた螺旋鉄筋６２と、支圧板６１の上面に取り付けられたアンカーヘッド６３と、を備えている。
支圧板６１は、鋼管３１の上端部に取り付けられたエンドプレート３２から斜材３０の軸方向において上方に配置された鋼板である。この支圧板６１の中心部には、各ＰＣ鋼線４０・・・が挿通される挿通孔６１ａが貫通している。
アンカーヘッド６３は、鋼製のブロックであり、一本のＰＣ鋼線４０が挿通される取付孔６３ａが複数貫通している。

エンドプレート３２の上面から突出した各ＰＣ鋼線４０・・・は、螺旋鉄筋６２内を通過して、支圧板６１の挿通孔６１ａ及びアンカーヘッド６３の各取付孔６３ａ・・・に挿通されている。なお、螺旋鉄筋６２内において、各ＰＣ鋼線４０・・・はシース管６４内に内挿されており、定着部材６０内でＰＣ鋼線４０にコンクリート材が固着することを防いでいる。
また、アンカーヘッド６３の上面から突出した各ＰＣ鋼線４０・・・の上端部には圧着グリップ６５・・・がそれぞれ取り付けられており、この圧着グリップ６５がアンカーヘッド６３の上面に係止することで、各ＰＣ鋼線４０・・・と上側の定着部材６０とが連結されている。なお、各圧着グリップ６５・・・はリテーナカバー６６に覆われることで保護されている。

下側の定着部材７０は、前記した上側の定着部材６０と略同様の構成であり、支圧板７１と、この支圧板７１の上面に取り付けられた螺旋鉄筋７２と、支圧板７１の下面に取り付けられたアンカーヘッド７３と、を備えている。下側の定着部材７０では、アンカーヘッド７３の下面から突出した各ＰＣ鋼線４０・・・の下端部にはくさび７５・・・がそれぞれ取り付けられており、このくさび７５がアンカーヘッド７３の取付孔７３ａに係止することで、各ＰＣ鋼線４０・・・と下側の定着部材７０とが連結されている。なお、螺旋鉄筋７２内において、各ＰＣ鋼線４０・・・はシース管７４内に内挿されている。また、下側の定着部材７０では、鋼管３１の下端部に取り付けられたエンドプレート３２の下面に取り付けられるアンカーヘッド７７を有している。

次に、橋梁１におけるトラス構造の施工方法について説明する。
なお、本実施形態では、斜材３０を増設するごとに、上床版１０及び下床版２０を橋軸方向に延設しており、本実施形態では一本の斜材３０を増設する工程について説明する。

まず、図２に示すように、上床版１０を延設する領域に型枠（図示せず）を設け、各ＰＣ鋼線４０・・・の上端部が定着された定着部材６０やアンカーボルト３２ａを型枠内に配置し、この型枠内にコンクリート材を打設して、定着部材６０及びアンカーボルト３２ａを上床版１０内に埋設する。これにより、上側の定着部材６０及び各アンカーボルト３２ａ・・・が上床版１０内に定着し、上床版１０の下面から各ＰＣ鋼線４０・・・が吊り下げられた状態となる。なお、シース管６４の下端部、及び各アンカーボルト３２ａ・・・の下端部は上床版１０の下面から突出させている。また、各ＰＣ鋼線４０・・・は、上床版１０内においてシース管６４内に内挿されているため、各ＰＣ鋼線４０・・・にコンクリート材が固着することがない。

続いて、図３に示すように、鋼管３１内に内管３４を配置し、鋼管３１の各エンドプレート３２，３２の挿通孔３２ｂ，３２ｂと、内管３４の両端の開口部とをそれぞれ連通させる。この鋼管３１を定着部材６０の下方に配置し、内管３４内に各ＰＣ鋼線４０・・・を内挿させることで、鋼管３１内に各ＰＣ鋼線４０・・・を内挿させる。このとき、各ＰＣ鋼線４０・・・の束は、内管３４内に挿通された状態で、鋼管３１の下端部に取り付けられたエンドプレート３２の挿通孔３２ｂを通過するため、エンドプレート３２の上面（内面）に引っ掛かることがない。

また、鋼管３１の上端部に取り付けられたエンドプレート３２の各取付孔（図示せず）に、各アンカーボルト３２ａ・・・の下端部をそれぞれ挿通させ、エンドプレート３２の上面と上床版１０の下面との間に隙間を形成した状態で、鋼管３１を上床版１０の下面に仮固定する。そして、エンドプレート３２の上面と上床版１０の下面との隙間に充填材３３を打設する。
充填材３３が硬化した後に、鋼管３１の上端部に取り付けられたエンドプレート３２の下面側で、各アンカーボルト３２ａ・・・に締結ナット３２ｄを締め込むことにより、斜材３０の上端部が上床版１０に接合された状態となる。そして、本実施形態のように、鋼管３１内にコンクリート材を充填する場合には、鋼管３１の内周面と内管３４の外周面との間にコンクリート材を充填する。

続いて、図４に示すように、斜材３０の下端部に取り付けられたエンドプレート３２の下面にアンカーヘッド７７を当接させ、アンカーヘッド７７の各取付孔７７ａ・・・（図８参照）に各ＰＣ鋼線４０・・・を挿通させる。そして、アンカーヘッド７７の下面に油圧式のセンターホールジャッキ（以下、単に「油圧ジャッキ」という）８０を取り付け、この油圧ジャッキ８０によって一本のＰＣ鋼線４０を下端側に引っ張ることにより、ＰＣ鋼線４０に緊張力（引張力）を付与する。この最初にＰＣ鋼線４０に付与する緊張力を一次緊張力という。本実施形態では、一次緊張力は最終的にＰＣ鋼線４０に付与する緊張力の５０〜９０％の緊張力となっている。

ＰＣ鋼線４０に一次緊張力を付与しながら、アンカーヘッド７７の下面側でＰＣ鋼線４０にくさび（図示せず）を取り付ける。このくさびをアンカーヘッド７７の上面に係止させることにより、油圧ジャッキ８０をＰＣ鋼線４０から取り外した後も、ＰＣ鋼線４０に一次緊張力が付与された状態が保たれる。同様にして、油圧ジャッキ８０を用いて各ＰＣ鋼線４０・・・に一次緊張力を付与する。

続いて、図５に示すように、下床版２０を延設する領域に型枠（図示せず）を設け、定着部材７０及びアンカーボルト３２ａを型枠内に配置し、この定着部材７０及びアンカーボルト３２ａを鋼管３１の下端部に取り付けられたエンドプレート３２の下方に位置決めする。そして、鋼管３１の下端部に取り付けられたエンドプレート３２の各取付孔（図示せず）にアンカーボルト３２ａを挿通させ、各アンカーボルト３２ａ・・・の上端部がエンドプレート３２の上面から突出した状態にする。また、型枠内の定着部材７０を、各ＰＣ鋼線４０・・・を支圧板７１の挿通孔７２ａ（図８参照）に挿通させる。

型枠内にコンクリート材を打設して、定着部材７０及びアンカーボルト３２ａを下床版２０内に埋設することにより、下側の定着部材７０及び各アンカーボルト３２ａ・・・を下床版２０内に定着させる。このとき、下側の定着部材７０の下端部が下床版２０の下面に露出し、各ＰＣ鋼線４０・・・が下床版２０の下面から吊り下げられた状態となるように、下床版２０の下面に凹部２１を形成する。
打設したコンクリート材が硬化した後に、エンドプレート３２の上面側で、各アンカーボルト３２ａ・・・の上端部に締結ナット３２ｄを締め付けることにより、斜材３０の下端部が下床版２０に接合された状態となる。

なお、本実施形態では、下床版２０を橋軸方向に延設して下側の定着部材７０を定着させときに、上床版１０も橋軸方向に延設している。したがって、定着部材７０を鋼管３１の下端部に取り付けたり、アンカーボルト３２ａを配置したりするときには、下側の定着部材７０の上方に上床版１０が構築されておらず、上方の空間を広く利用することができるため、作業性が向上している。

続いて、図６に示すように、下側の定着部材７０の支圧板７１の下面にアンカーヘッド７３を当接させ、アンカーヘッド７３の各取付孔７３ａ・・・（図８参照）に各ＰＣ鋼線４０・・・を挿通させる。そして、アンカーヘッド７３の下面に油圧ジャッキ８０を取り付け、この油圧ジャッキ８０によって一本のＰＣ鋼線４０を下端側に引っ張ることにより、ＰＣ鋼線４０に緊張力を付与する。この二回目にＰＣ鋼線４０に付与された緊張力を二次緊張力という。本実施形態では、二次緊張力は最終的にＰＣ鋼線４０に付与する緊張力から一次緊張力を除いた大きさ、すなわち、最終的にＰＣ鋼線４０に付与する緊張力の１０〜５０％の緊張力となっている。これにより、ＰＣ鋼線４０に緊張力が二回に分けて付与される。

ここで、二回に分けてＰＣ鋼線４０に付与する緊張力の割合について説明する。
斜材３０に挿通させたＰＣ鋼線４０に緊張力を付与したときには、斜材３０に作用した圧縮力によって、斜材３０は軸方向に収縮する。そのため、斜材３０の両端部が上床版１０及び下床版２０に接合された状態で、ＰＣ鋼線４０に緊張力が付与されると、斜材３０の収縮に伴って、上床版１０の下面及び下床版２０の上面が斜材３０の軸方向に引き込まれ、上床版１０及び下床版２０に引張応力が作用することになる。
例えば、スパン１５５ｍの５径間連続ＰＣトラス道路橋を対象に、斜材３０の両端部が各床版１０，２０に接合された状態で、斜材３０に一回で緊張力を付与した場合を計算すると、各床版１０，２０に発生する引張応力が２．５〜６．５Ｎ／ｍｍ^２となっている。道路橋示方書によれば、ＰＣ鋼線の緊張時におけるコンクリート材の引張応力の制限値は１．５Ｎ／ｍｍ^２となっており、本実施形態において、二次緊張力を付与するときに上床版１０及び下床版２０に生じる引張応力を制限値内に収めるためには、以下の式（１）、（２）に示すように、一次緊張力を最終的に付与する緊張力の４０〜７７％とする必要がある。本実施形態では、前記算出した数値に余裕を持たせて、一次緊張時の緊張力を最終的に付与する緊張力の５０〜９０％としている。
２．５Ｎ／ｍｍ^２の場合１−１．５／２．５＝０．４０（１）
６．５Ｎ／ｍｍ^２の場合１−１．５／６．５＝０．７７（２）

そして、ＰＣ鋼線４０に二次緊張力を付与しながら、アンカーヘッド７３の下面側でＰＣ鋼線４０にくさび７５（図８参照）を取り付ける。このくさび７５をアンカーヘッド７７の下面側で取付孔７３ａに係止させることにより、油圧ジャッキ８０をＰＣ鋼線４０から取り外した後も、ＰＣ鋼線４０に緊張力が付与された状態が保たれる。同様にして、油圧ジャッキ８０を用いて各ＰＣ鋼線４０・・・に二次緊張力を付与した後に、凹部２１内にコンクリート材を打設することで、図７に示すトラス構造の施工を完了する。

以上のようなトラス構造の施工方法では、斜材３０の上端部を上床版１０に接合し、下端部は自由な状態でＰＣ鋼線４０に一次緊張力を付与した後に、斜材３０の両端部が各床版１０，２０に接合された状態でＰＣ鋼線４０に二次緊張力を付与している。すなわち、最終的にＰＣ鋼線４０に付与する緊張力を二回に分けて付与している。ＰＣ鋼線４０に一次緊張力を付与したときには、斜材３０の下端部は自由端となっており、斜材３０が収縮しても上床版１０が斜材３０の軸方向に引き込まれないため、上床版１０に曲げモーメントが生じることがない。また、斜材３０の両端部を各床版１０，２０に接合した状態でＰＣ鋼線４０に二次緊張力を付与したときには、緊張力を一回で付与する場合と比較して小さな緊張力を付与することになるため、各床版１０，２０に生じる曲げモーメントを小さくすることができ、各床版１０，２０のひび割れを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、図７に示すＰＣ鋼線４０に対して、最終的に付与する緊張力の５０〜９０％を一次緊張力で付与し、残りの緊張力を二次緊張力として付与しているが、ＰＣ鋼線４０に付与する緊張力の割合は限定されるものではない。しかしながら、ＰＣ鋼線４０に付与する二次緊張力が小さい程、上床版１０及び下床版２０に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。

また、本実施形態では、図４に示すように、斜材３０の上端部を上床版１０に接合した状態でＰＣ鋼線４０に一次緊張力を付与した後に、斜材３０の両端部を各床版１０，２０に接合した状態でＰＣ鋼線４０に二次緊張力を付与しているが、予め工場等でＰＣ鋼線に一次緊張力が付与されたプレキャストコンクリート部材による斜材を上床版に接合し、この斜材の両端部を各床版に接合した後に、ＰＣ鋼線４０に二次緊張力を付与してもよい。この構成では、高所で鋼管内にＰＣ鋼線を挿通させたり、ＰＣ鋼線に一次緊張力を付与したりする必要がなくなるため、作業性を向上させることができる。

また、本実施形態では、図７に示すように、上床版１０及び下床版２０は平板状のコンクリート部材であるが、鋼材によって構成してもよく、さらには、斜材３０の両端部が接合される弦材としては梁状の部材でもよい。
また、本実施形態では、斜材３０内に緊張材としてＰＣ鋼線４０を挿通させているが、ＰＣ鋼棒などの各種緊張材を用いることができる。
また、定着部材６０，７０及びアンカーボルト３２ａは、上床版１０又は下床版２０内に定着するものであれば、その構成は限定されるものではない。
また、鋼管３１内にコンクリート材が充填されているが、鋼管３１内にコンクリート材を充填しない構成を用いることもできる。

本実施形態のトラス構造を用いた橋梁を示した側面図である。本実施形態のトラス構造の施工方法において、上床版に定着部材及びＰＣ鋼線を定着させた状態の側断面図である。本実施形態のトラス構造の施工方法において、上床版に鋼管を接合した状態の側断面図である。本実施形態のトラス構造の施工方法において、ＰＣ鋼線に一次緊張力を付与する態様を示した側断面図である。本実施形態のトラス構造の施工方法において、下床版に定着部材を定着させた状態の側断面図である。本実施形態のトラス構造の施工方法において、ＰＣ鋼線に二次緊張力を付与する態様を示した側断面図である。本実施形態のトラス構造を示した側断面図である。本実施形態のトラス構造において、各床版と斜材との接合部を示した側断面図である。

符号の説明

１橋梁
１０上床版
２０下床版
３０斜材
３１鋼管
３２エンドプレート
３２ａアンカーボルト
３３充填材
３４内管
４０ＰＣ鋼線
６０定着部材
６１支圧板
６３アンカーヘッド
６４シース管
６５圧着グリップ
７０定着部材
７１支圧板
７３アンカーヘッド
７４シース管
７５くさび
７７アンカーヘッド
８０油圧ジャッキ

Claims

所定間隔を離して配置された二体の弦材と、
前記各弦材に両端部がそれぞれ接合され、軸方向に緊張材が挿通された斜材と、を備えたトラス構造の施工方法であって、
前記斜材の一端を一方の前記弦材に接合し、前記緊張材に緊張力を付与する段階と、
前記斜材の他端を他方の前記弦材に接合し、前記緊張材に緊張力を付与する段階と、
を含むことを特徴とするトラス構造の施工方法。
所定間隔を離して配置された二体の弦材と、
前記各弦材に両端部がそれぞれ接合され、軸方向に緊張材が挿通された斜材と、を備えたトラス構造の施工方法であって、
前記緊張材に緊張力を付与した状態で、前記斜材の一端を一方の前記弦材に接合する段階と、
前記斜材の他端を他方の前記弦材に接合し、前記緊張材に緊張力を付与する段階と、
を含むことを特徴とするトラス構造の施工方法。