JP5444203B2 - 橋梁の閉合部施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、施工中の橋梁における橋体間の閉合部の施工方法に関するものである。

橋梁の橋体は気温の変化にともない伸び縮みする。コンクリート製の橋梁の場合コンクリートの熱膨張率は７〜１３×１０^―６／℃であるので、例えば、延長が３００ｍの橋梁で日温度変化が１０℃あった場合、橋梁延長の変位量は２１〜３９ｍｍに及ぶ。施工中の橋梁においても、既設の橋体と既設の橋体の閉合部では、日温度変化による橋体延長の変位量の影響により閉合部の間隔が時間単位で変化する。閉合部間隔の時間単位の変化は閉合部に施工されるコンクリートに悪影響を与える。閉合部に打設されたコンクリートが硬化前、硬化中に閉合部の間隔が伸び縮みすることで、閉合部のコンクリートの強度が不十分となったり、閉合部のコンクリートと既設の橋体と間に隙間（肌隙）を生じたり、閉合部のコンクリートにひび割れを生じたりする。これらの現象は閉合部のコンクリートの機能を損なうのみならず、美観上も好ましくない。
そこで、非特許文献１には、閉合部の既設の橋体間を架け渡し支持する固定梁を利用した閉合部の施工方法が開示されている。この固定梁は両端が閉合部における一方の橋体上の天版の上面と他方の橋体上の天版の上面とにアンカーボルで固定され、この固定梁で一方の橋体と他方の橋体とを連結させている。固定梁は日温度変化で発生する橋体の軸力に対して安全性が確保できる耐力として設計されている。固定梁は閉合部間隔を一定間隔に保持する。この連結状態で閉合空間にコンクリートを打設して、閉合部を閉鎖すると、閉合部のコンクリートにひび割れや肌隙を防止する。そして、閉合部のコンクリートが硬化した後にアンカーボルトを抜いて固定梁を撤去する。

２０１０年８月１日発行の「コンクリート工学」［Ｖｏｌ．４８ Ｎｏ．8］の３１頁

しかしながら、前述した従来の橋梁の閉合部施工方法にあっては、橋体の軸力に対して安全性を確保する必要があるため大型化し、設置や撤去に重機が必要となる。しかもアンカーボルトの設置や撤去作業を伴うので、労力を要する。アンカーボルトを橋体の天版に設置することは、アンカーボルトを引き抜き撤去後もアンカー孔を残すことになり美観上好ましくない。

本発明は、効率的かつ合理的な橋梁の閉合部施工方法を提供することを目的とする。

本発明は、既設の橋体と既設の橋体との間の閉合部の施工方法において、
閉合部における一方の橋体の第１の接合端面の一部と、他方の橋体の第２の接合端面の一部とを架け渡すように一次コンクリートを打設させる工程と、
一次コンクリート硬化後に、第１の接合端面と第２の接合端面との間に架け渡されるＰＣ鋼材のうちの一部を緊張させて、一次コンクリートにプレストレスを導入する工程と、
一次コンクリートを埋設させるように、閉合部に二次コンクリートを打設する工程と、を備えたことを特徴とする。

橋梁の架設時にあっては、閉合部が未閉合の状態で、一方の既設の橋体と他方の既設の橋体は、背景技術で述べたように日温度変化により伸び縮みし、閉合箇所における一方の既設の橋体と他方の既設の橋体との間隔が時間単位で変化することになる。そこで、このような橋梁の閉合部を施工するにあたって、閉合部における一方の既設の橋体の第１の接合端面の一部と、他方の既設の橋体の第２の接合端面の一部とを架け渡すように一次コンクリートを打設する。一次コンクリート硬化後に、第１の接合端面と第２の接合端面との間に架け渡されているＰＣ鋼材のうちの少なくとも一部を緊張して、閉合部で一次コンクリートを介して既設の各橋体の相対的位置を固定する。このような施工により、日温度変化により発生する橋体延長の変位量の影響が閉合部の間隔に及ぶことを排除している。その後、一次コンクリートを埋設させるように、閉合部に二次コンクリートを打設するので、仮に一次コンクリートにひび割れや肌隙が発生していても、このひび割れ等を二次コンクリートによりで埋めることができる。そして、二次コンクリートは、一次コンクリートと緊張したＰＣ鋼材によって閉合部間隔が保持されているので、ひび割れや肌隙の発生が防止される。固定梁を準備して設置、撤去する必要がなく、効率的である。しかも、二次コンクリート内に一次コンクリートを埋設させるので、一次コンクリートが橋梁から露出することがなく、橋梁の外観品質を損なうことがない。さらに、このような施工は、固定梁を利用した従来の施工方法に比べて、閉合部の工期の短縮化が可能になる。

また、二次コンクリート硬化後に、一次コンクリートの緊張に利用されていない残りのＰＣ鋼材を緊張させて二次コンクリートにプレストレスを導入する工程を更に備えると好適である。
二次コンクリート硬化後に、残りのＰＣ鋼材を緊張させて二次コンクリートにプレストレスを導入するので、二次コンクリートに最適なプレストレスを導入させることができる。

また、一次コンクリートの緊張に利用されるＰＣ鋼材は、一次コンクリートの断面を貫通していると好適である。
このような方法を採用することにより、既設の橋体に発生する軸力を一次コンクリートで確実に支持することができる。

また、一次コンクリートの橋軸方向の端面と第１の接合端面及び／又は第２の接合端面との間に界面を設けることが好適である。
既設の一方の橋体と既設の他方の橋体との間の閉合部の一次コンクリートの打設後の硬化前、硬化中においても、日温度変化による橋体延長の変位量の影響により閉合部の間隔は伸び縮みする。これら変動により、一次コンクリートにも肌隙やひび割れが発生する可能性があるが、一次コンクリートの橋軸方向の端面と第１の接合端面及び／又は第２の接合端面との間に界面を設けることにより、一次コンクリートに発生する肌隙を界面に誘発できひび割れを防止できる。
界面を設ける手段としては、目地板、誘発目地を用いる方法や、凝結遅延剤、剥離剤などの薬剤を用いる方法がある。

また、一次コンクリートの打設前に、第１の接合端面及び／又は第２の接合端面には、一次コンクリートと接触する箇所に凝結遅延剤が塗布されていると好適である。
一次コンクリートの打設後の硬化中において、凝結遅延剤に接する部分の硬化が他の部分に比べて遅れる、その間に既設の橋体が日温度変化により変動することにより一次コンクリートの橋軸方向の端面と既設の橋体との接合端面に界面が形成される。

本発明によれば、閉合部を効率的かつ合理的に施工することができる。

本発明に係る橋梁の閉合部施工方法を適用した橋梁を示す概略図である。 閉合空間内に一次コンクリートが打設された状態を示す斜視図である。 本発明に係る橋梁の閉合部施工方法の一実施形態を示す断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 閉合空間が二次コンクリートで閉鎖された状態を示す斜視図である。 本発明が適用可能な他の橋梁を示す概略図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る橋梁の閉合部施工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、プレストレスコンクリート製の橋梁（「ＰＣ橋」とも言う）１には、橋脚（不図示）と橋体２との間に支承３が配置され、この支承３は、橋梁１の耐震性を確保するためのものである。

このＰＣ橋１の橋体２は、両側に配置された鋼製の橋体４と、鋼製橋体４間で１０分割されたコンクリート製の橋体６とからなる。このＰＣ橋１の一例として、プレストレスが与えられた各コンクリート製橋体６の全長は約３０ｍで、コンクリート製橋体６の総全長は約３００ｍで、橋体６の左右のコンクリート桁５を架け渡すように形成される天版７の幅は、約２０ｍであり、橋軸方向に延在する２条のコンクリート桁５の中心間距離は、約１２ｍである。なお、橋体６は、コンクリート桁５と天版７とで構成されている。

橋体２に施工するにあたって、両側の鋼製橋体４側から順次コンクリートを打設する。このとき、コンクリート製橋体６毎に、ＰＣ鋼材を利用してポストテンション式によってコンクリートに圧縮力（プレストレス）を与え、中間に位置する閉合部１０で橋体２は一本に繋げられる。

図２に示すように、この閉合部１０における閉合空間Ｓは、日温度変化にともない伸び縮みする一方の既設のコンクリート製橋体６Ａと他方の既設のコンクリート製橋体６Ｂとの間に形成された空間である。この閉合空間Ｓは、鉄筋が内封された状態のコンクリートにより閉鎖される。この閉合部１０の橋軸方向の長さは、２〜３ｍ程度である。ただし、閉合部１０の長さは特に短く設定する必要はなく、順次コンクリート打設する施工長であってもよい。

閉合空間Ｓにおいて、既設のコンクリート橋体６Ａと既設のコンクリート橋体６Ｂとは橋軸方向に延在するＰＣ鋼材により架け渡されている。各ＰＣ鋼材１１は、閉合空間のコンクリートを打設した後にコンクリート製の橋体にポストテンション式にプレストレスを与えるために用いられるものである。各ＰＣ鋼材１１は閉合空間Ｓにおいて、コンクリート製橋体Ａ，Ｂの接合端面を貫通してコンクリート製橋体Ａ，Ｂを架け渡して設置されている。

ＰＣ鋼材として、アンボンド式ＰＣ鋼材を利用する場合、コンクリート製橋体６Ａ，６Ｂを構築するにあたって、予めＰＣ鋼材１１をコンクリート製橋体６Ａ、６Ｂの接合端面を貫通して配置しておく。

なお、他の例としてシース管を使用して通常のＰＣ鋼材を利用する場合は、コンクリート製橋体６Ａ，６Ｂを構築するにあたって、コンクリート製橋体６Ａ，６Ｂの接合端面を貫通してシース管を設置しておき、あとでＰＣ鋼材を挿入してもよい。

次に、閉合部１０の施工方法について説明する。

図３（ａ）に示すように、閉合空間Ｓの橋軸方向において、一方の既設のコンクリート製橋体６Ａの第一の端面と他方のコンクリート製橋体６Ｂの第２の接合端面を架け渡すようにアンボンド式ＰＣ鋼材が橋軸方向に８本延在されている。

図３（ｂ）及び図４に示すように、支保工によって型枠Ａを閉合空間Ｓ内にセットする。この型枠Ａは、上部が開放された断面コ字状に組立てられており、型枠Ａの両端は、一方の既設のコンクリート製橋体６Ａの第１の接合端面６ａの一部と他方の既設のコンクリート製橋体６Ｂの第２の接合端面６ｂの一部とを水平に架け渡すようにセットされる。このとき、２本のＰＣ鋼材１１ａ,１１ｂが型枠Ａ内に収容された状態になっている。そして、型枠Ａ内で露出した第１及び第２の接合端面６ａ，６ｂに凝結遅延剤Ｒを塗布する。なお、凝結遅延剤Ｒは、第１及び第２の接合端面６ａ，６ｂの何れか一方であってもよい。その後、型枠Ａ内に鉄筋（不図示）を組立てる。

図３（ｃ）及び図４に示すように、型枠Ａの上方の開口から型枠Ａ内に一次コンクリートＣ１を打設する。一次コンクリートＣ１の硬化後に型枠Ａを脱型する。ＰＣ鋼材１１ａ，１１ｂを緊張して、コンクリート製橋体６Ａ，６Ｂと一次コンクリートＣ１にプレストレスを導入した後、端部をコンクリート製橋体６Ａ，６Ｂに定着してプレストレスを維持する。なお、型枠として埋設型枠を用いて埋め殺してもよい、この場合、一次コンクリートＣ１の打設後に脱型する必要がなくなるので工期短縮に有効である。

このように２本のＰＣ鋼材１１ａ,１１ｂによって、一次コンクリートＣ１にプレストレスが導入され、一次施行が完了した状態が図２に示されている。

一次コンクリートＣ１の硬化後に、支保工によって橋体成形用の型枠（不図示）を、閉合空間Ｓの外形に沿うようにセットする。その後、橋体成形用の型枠内に鉄筋（不図示）を組立てる。その後、この型枠内に二次コンクリートＣ２が打設され、二次コンクリートＣ２内に一次コンクリートＣ１が埋設される。

二次コンクリートＣ２の硬化後に、型枠を脱型する。一次コンクリートＣ１にプレストレスを導入するために利用したＰＣ鋼材１１ａ，１１ｂ以外の残りのＰＣ鋼材１１ｃを緊張して、二次コンクリートＣ２を含む橋体断面全体にプレストレスを導入する。その後、端部を定着して緊張力を維持する。

なお、シース管を使用して通常のＰＣ鋼材を利用する場合は、一次コンクリート施工後にＰＣ鋼材１１ａ，１１ｂを、二次コンクリート施工後に残りのＰＣ鋼材１１ｃを挿入してもよい。もちろん、シース管を設置する際に事前にＰＣ鋼材を挿入しておいてもよい。

橋梁１の架設時にあっては、閉合部１０が未閉合の状態で、一方の既設の橋体６Ａと他方の既設の橋体６Ａは、背景技術で述べたように日温度変化により伸び縮みし、閉合箇所における一方の既設の橋体６Ａと他方の既設の橋体６Ａとの間隔が時間単位で変化することになる。

そこで、このような橋梁１の閉合部１０を施工するにあたって、閉合部１０における一方の既設の橋体６Ａの第１の接合端面６ａの一部と、他方の既設の橋体６Ｂの第２の接合端面６ｂの一部とを架け渡すように一次コンクリートＣ１を打設する。一次コンクリートＣ１の硬化後に、第１の接合端面６ａと第２の接合端面６ｂとの間に架け渡されているＰＣ鋼材１１のうちの少なくとも一部を緊張して、閉合部１０で一次コンクリートＣ１を介して既設の各橋体６Ａ,６Ｂの相対的位置を固定する。

このような施工により、日温度変化により発生する橋体延長の変位量の影響が閉合部１０の間隔に及ぶことを排除している。その後、一次コンクリートＣ１を埋設させるように、閉合部１０に二次コンクリートＣ２を打設するので、仮に一次コンクリートＣ１にひび割れや肌隙が発生していても、このひび割れ等を二次コンクリートＣ２によりで埋めることができる。そして、二次コンクリートＣ２は、一次コンクリートＣ１と緊張したＰＣ鋼材１１によって閉合部１０の間隔が保持されているので、ひび割れや肌隙の発生が防止される。

また、固定梁を準備して設置、撤去する必要がなく、効率的である。しかも、二次コンクリートＣ２内に一次コンクリートＣ１を埋設させるので、一次コンクリートＣ１が橋梁１から露出することがなく、橋梁１の外観品質を損なうことがない。さらに、このような施工は、固定梁を利用した従来の施工方法に比べて、閉合部１０の工期の短縮化が可能になる。

また、一次コンクリートＣ１の緊張に利用されるＰＣ鋼材１１ａ,１１ｂは、一次コンクリートＣ１の断面を貫通しているので、既設の橋体６Ａ,６Ｂに発生する軸力を一次コンクリートＣ１で確実に支持することができる。

一次コンクリートＣ１の橋軸方向の端面Ｃ１ａと第１の接合端面６ａ及び／又は第２の接合端面６ｂとの間に界面を設けている。

既設の一方の橋体６Ａと既設の他方の橋体６Ｂとの間の閉合部１０の一次コンクリートＣ１の打設後の硬化前、硬化中においても、日温度変化による橋体延長の変位量の影響により閉合部の間隔は伸び縮みする。一次コンクリートＣ１の打設後、硬化前、硬化中に間隔が縮んだ場合は一次コンクリートとも変動に追従する。間隔が伸びた場合は変動に追従できずに肌隙やひび割れが発生する。界面を設けない場合は、これら肌隙やひび割れが一次コンクリートＣ１の例えば、中間に、斜め方向に発生する可能性がある。中間に斜め方向に発生した肌隙やひび割れは一次コンクリートの機能を害する。一次コンクリートＣ１の橋軸方向の端面Ｃ１ａと第１の接合端面６ａ及び／又は第２の接合端面６ｂとの間に界面を設けることにより、一次コンクリートＣ１に発生する肌隙を界面に誘発できひび割れを防止できる。

このような場合の具体的な一例として、一次コンクリートＣ１の打設前に、第１の接合端面６ａ及び／又は第２の接合端面６ｂには、一次コンクリートＣ１と接触する箇所に凝結遅延剤Ｒが塗布されている。

一次コンクリートＣ１の打設後の硬化中において、凝結遅延剤Ｒに接する部分の硬化が他の部分に比べて遅れる、その間に既設の橋体６Ａ,６Ｂが日温度変化により変動することにより一次コンクリートＣ１の橋軸方向の端面Ｃ１ａと既設の橋体６Ａ,６Ｂとの接合端面に界面が形成される。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。

図６（ａ）に示されるように、本発明は、コンクリート製橋体６と鋼製橋体４との間の閉合部１０にも適用可能である。図６（ｂ）に示されるように、閉合空間Ｓは、一次コンクリートＣ１と二次コンクリートＣ２で閉鎖される。このような橋梁２０は、中央から１スパン毎に両側の鋼製橋体４に向かって順次コンクリートが打設される施工に適している。

また、図６（ｃ）に示されるように、本発明は、各支承３から閉合部１０に向かって張り出し工法によって順次コンクリートが打設される橋梁３０にも適用可能である。この橋梁３０において、図６（ｄ）に示されるように、コンクリート製橋体６間の閉合空間Ｓは、一次コンクリートＣ１と二次コンクリートＣ２で閉鎖される。

一次コンクリートＣ１の断面内にＰＣ鋼１１を配置させない場合は、一次コンクリートＣ１の周囲に配置されたＰＣ鋼１１によって一次コンクリートＣ１にプレストレスを導入してもよい。

界面を設ける手段としては、目地板、誘発目地を用いる方法や、凝結遅延剤、剥離剤などの薬剤を用いる方法がある。

ＰＣ鋼材としては、ＰＣ鋼線，ＰＣ鋼棒などを用いることができる。本実施例では、橋体の断面内にＰＣ鋼材を設置した内ケーブル式の場合を記載したが、ＰＣ鋼材が橋体の断面の外にＰＣ鋼材を設置する外ケーブル式の場合でも適用可能である。また、本発明は、ＰＣ橋でなくても適用可能である。

４…鋼製橋体、６Ａ，６Ｂ…既設のコンクリート製橋体、６ａ…第１の接合端面、６ｂ…第２の接合端面、１０…閉合部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…ＰＣ鋼、Ｃ１…一次コンクリート、Ｃ１ａ…一次コンクリートの端面、Ｃ２…二次コンクリート、Ｒ…凝結遅延剤、Ｓ…閉合空間。

Claims (5)

1. 既設の橋体と既設の橋体との間の閉合部の施工方法において、
   前記閉合部における一方の前記橋体の第１の接合端面の一部と、他方の前記橋体の第２の接合端面の一部とを架け渡すように一次コンクリートを打設させる工程と、
   前記一次コンクリート硬化後に、前記第１の接合端面と前記第２の接合端面との間に架け渡されるＰＣ鋼材のうちの一部を緊張させて、前記一次コンクリートにプレストレスを導入する工程と、
   前記一次コンクリートを埋設させるように、前記閉合部に二次コンクリートを打設する工程と、を備えたことを特徴とする橋梁の閉合部施工方法。
2. 前記二次コンクリート硬化後に、前記一次コンクリートの緊張に利用されていない残りの前記ＰＣ鋼材を緊張させて前記二次コンクリートにプレストレスを導入する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の橋梁の閉合部施工方法。
3. 前記一次コンクリートの緊張に利用される前記ＰＣ鋼材は、前記一次コンクリートの断面を貫通していることを特徴とする請求項１又は２記載の橋梁の閉合部施工方法。
4. 前記一次コンクリートの橋軸方向の端面と前記第１の接合端面及び／又は前記第２の接合端面との間に界面を設けることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の橋梁の閉合部施工方法。
5. 前記一次コンクリートの打設前に、前記第１の接合端面及び／又は前記第２の接合端面には、前記一次コンクリートと接触する箇所に凝結遅延剤が塗布されていることを特徴とする請求項４記載の橋梁の閉合部施工方法。

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