JP6320500B1 - 橋梁の主桁、該主桁を備えた橋梁及び該橋梁の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に組み立てることができる橋梁の主桁を提供することを課題とする。【解決手段】複数のＢＨ鋼２が長手方向に接続された主桁１であって、夫々のＢＨ鋼２は、相手側のＢＨ鋼２に突出し相手側のウェブ２１と重なる突出部２１ａをウェブ２１の先端領域に有し、夫々の該突出部２１ａには互いに重なる１個の丸孔２１ｂが設けられており、重なった夫々の該丸孔２１ｂに円柱状の固定ピン２１ｃが挿入されて両ＢＨ鋼２が接続されことを特徴とする橋梁の主桁１である。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁の主桁、該主桁を備えた橋梁及び該橋梁の施工方法に関し、特に組立が容易な主桁、該主桁を備えた橋梁及び該橋梁の施工方法に関する。

近年，地震などの大型天災や台風，大雨，地すべりなどが全世界で多発しており，その際に応急的な代替橋として，あるいはその災害からの復旧事業に際して，仮橋梁が多く必要とされている。この仮橋梁の構造や施工方法については多くの提案がされている（例えば特許文献１参照）。
これらの仮橋梁においては、橋脚の上に乗せられる主桁が複数の鋼材を長手方向に接続して組み立てられ、主桁の上に覆工板が設置されて橋脚の上部工が組み立てられる。

この鋼材の接続においては、図１５に示すように、接続される鋼材１０２の先端同士が、上フランジ１２２、ウェブ１２１、下フランジ１２３において接続される。取り分けウェブ１２１での接続においては、ウェブ１２１の側面に接続板１２１ａが当てられ、複数のボルトとナットとによって接続される。このようにウェブ１２１の接続にあたっては多数（図１５（ｂ）では、６４本）のボルトを締め付けなければならず、主桁１０１の組み立てに多くの労力が必要となる。図１６に仮橋梁の概略全体図を示す。打設された鋼管杭１３１の上に主桁１０１が載置されており、鋼管杭１３１同士が水平梁１３５、斜梁１３６で補強されている。

特開２０１２−２０７５１６号公報

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、簡単に組み立てることができる主桁を提供するものである。また、この主桁を備えた橋梁及び該橋梁の施工方法を提供するものである。

請求項１に係る発明は、橋梁の上部工に用いられる、上フランジと下フランジとウェブとを有する複数の鋼材が長手方向に接続された主桁であって、接続される一方の鋼材と、他方の鋼材とがウェブを鉛直方向に立てた状態で夫々の先端同士が合わされており、夫々の鋼材は、上フランジ先端に夫々の鋼材の先端同士が互いに当接する当接面と、当該当接面に設けられたボルト孔とを有し、夫々の当接面同士がボルトとナットとで接続され、夫々の鋼材は、相手側の鋼材に突出し相手側のウェブと重なる突出部をウェブの先端領域に有し、夫々の該突出部には互いに重なる１個の丸孔が設けられており、重なった夫々の該丸孔に円柱状の固定ピンが挿入されて両鋼材が接続され、夫々の鋼材は、下フランジの先端領域に複数のボルト孔を有し、下フランジの上面側及び下面側の少なくとも一面側に両鋼材に渡って当てられた接続板を有し、該接続板は、前記下フランジのボルト孔に重なるボルト孔を有し、両鋼材の下フランジと該接続板とがボルトとナットとで接続されていることを特徴とする橋梁の主桁に関する。
鋼材には、ＢＨ鋼やＨ形鋼等を用いることができる。

請求項２に係る発明は、一方の鋼材の前記突出部は、他方の鋼材の突出部を前記ウェブの厚み方向に挟む２枚の突出部を有しており、該２枚の突出部の間に他方の鋼材の突出部が挿入され、前記一方の鋼材の２枚の突出部の丸孔と前記他方の鋼材の突出部の丸孔とに、前記固定ピンが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の橋梁の主桁に関する。

請求項３に係る発明は、前記一方の鋼材の当接面と、前記他方の鋼材の当接面との間にプレートが挟まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の橋梁の主桁に関する。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の主桁を備えることを特徴とする橋梁に関する。

請求項５に係る発明は、橋梁の施工方法であって、上フランジと下フランジとウェブとを有する複数の鋼材を長手方向に接続し、長尺の主桁を組み立てる主桁組立工程と、前記主桁を架け渡す架橋域における架橋方向の両端箇所の橋梁幅方向に複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、打設された前記鋼管杭の頭部に杭頭キャップを被せ固定する杭頭キャップ工程と、橋梁幅方向に打設された複数の前記鋼管杭の杭頭キャップの上に橋梁幅方向に延びた受桁を設置し固定する受桁工程と、前記架橋域の架橋方向の両端箇所に設置された受桁間に前記主桁をクレーンで架け渡し固定する主桁工程とを備え、前記主桁組立工程は、施工現場において、前記鋼材の上フランジ先端に形成された夫々の当接面同士をボルトとナットとで接続する工程と、接続される一方の鋼材のウェブ先端の突出部に形成された１個の丸孔と、他方の鋼材のウェブ先端の突出部に形成された１個の丸孔とに円柱状のピンを挿入して接続する工程と、前記鋼材の下フランジの先端領域同士を接続板で接続する工程とを有することを特徴とする橋梁の施工方法に関する。

請求項１に係る発明の主桁によれば、ボルト締めの箇所の数が少なくなるので、主桁の組み立てが簡単になる。

請求項２に係る発明の主桁によれば、一方の鋼材が２枚の突出部を有しているので、容易に接続できる。

請求項３に係る発明の主桁によれば、一方の鋼材の当接面と、他方の鋼材の当接面との間に適切な厚みのプレートを挟み込むことで、主桁にかかる応力分布を調整することができる。

請求項４に係る発明の橋梁によれば、橋梁の製造が容易になる。また、強度の強い橋梁が期待できる。

請求項５に係る発明の橋梁の施工方法によれば、長尺の主桁を有する橋梁を容易に施工できる。

本発明に係る主桁のＢＨ鋼接続前の概略斜視図である。 同主桁を構成する一方のＢＨ鋼と他方のＢＨ鋼の概略正面図である。 同主桁のＢＨ鋼接続後の概略斜視図である。 同主桁のＢＨ鋼接続後の概略側面図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 本発明に係る橋梁における受桁の設置方法を示す概略斜視図である。 本発明に係る橋梁における主桁の設置方法を示す概略斜視図である。 本発明に係る橋梁における主桁の設置方法を示す概略斜視図である。 本発明に係る橋梁の施工方法を示す図である。 従来の主桁の概略斜視図であり、（ａ）は鋼材接続前の概略斜視図であり、（ｂ）は鋼材接続後の概略斜視図である。 従来の橋梁の概略側面図である。

（橋梁の主桁）
本発明に係る主桁の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する（図１〜４参照）。
主桁１は、橋梁の上部工に用いられ、上フランジと下フランジとウェブとを有するＢＨ鋼２が長手方向に接続されている。主桁１は、接続される一方のＢＨ鋼２と、他方のＢＨ鋼２とがウェブ２１を鉛直方向に立てた状態で夫々の先端同士が合わされており、ウェブ２１と、上フランジ２２と、下フランジ２３とで接続される。なお、本実施形態では主桁１としてＢＨ鋼を用いたが、ＢＨ鋼に限定されず、例えばＨ形鋼を用いてもよい。

＜上フランジ＞
夫々のＢＨ鋼２の上フランジ２２は、夫々のＢＨ鋼２の先端同士が互いに当接する当接面２２ａを先端に有している。夫々の当接面２２ａは、ボルトを挿通させるボルト孔２２ｂを有し、夫々の当接面２２ａ同士がボルトとナットとで接続される。
上フランジ２２の下方には、当接面２２ａを補強するための補強板２２ｃが設けられている。この補強板２２ｃは、当接面２２ａとウェブ２１とに溶接によって接続されている。この補強板２２ｃの形状や厚みや幅等は、使用条件に応じて調整すればよい。
上フランジ２２のボルト孔２２ｂは、図１では２個だが、その数に制限はなく、使用条件に応じて調整すればよい。

＜ウェブ＞
夫々のＢＨ鋼２のウェブ２１は、接続される相手側のＢＨ鋼２方向に突出し相手側のＢＨ鋼２のウェブ２１と重なる突出部２１ａを先端領域に有している。夫々のＢＨ鋼２の突出部２１ａには互いに重なる１個の丸孔２１ｂが設けられており、重なった夫々の丸孔２１ｂに円柱状の固定ピン２１ｃが挿入されて両ＢＨ鋼２が接続される。
この固定ピン２１ｃは、両ＢＨ鋼２の丸孔２１ｂの中で回動自在であり、夫々のＢＨ鋼２の回動がこの固定ピン２１ｃによって、阻害されることはない。
丸孔２１ｂの周囲部２１ｄは、ウェブ２１の強度を増やすために肉厚になっている（図２参照）。

図１の主桁１では、一方のＢＨ鋼２のウェブ２１は、他方のＢＨ鋼の突出部２１ａをウェブ２１の厚み方向に挟む２枚の突出部２１ａを有しており、該２枚の突出部２１ａの間に他方のＢＨ鋼２の突出部２１ａが挿入される。一方のＢＨ鋼２の２枚の突出部２１ａの丸孔２１ｂと他方のＢＨ鋼２の突出部２１ａの丸孔２１ｂとに、固定ピン２１ｃが挿入される。

丸孔２１ｂの内径は、固定ピン２１ｃの外径より若干大きく、固定ピン２１ｃがガタツクことなく回動できることが望ましい。
なお、図１、２の例では、一方のＢＨ鋼２の突出部２１ａが２枚であるが、１枚でも構わない。

＜下フランジ＞
夫々のＢＨ鋼２の下フランジ２３は、先端領域２３ｄにボルト孔２３ａを有し、下フランジ２３の上面側及び下面側の少なくとも一面側に両ＢＨ鋼２に渡って当てられた接続板２３ｂを有している。図３では、上面側及び下面側の両面側に接続板２３ｂを有している。上下の接続板２３ｂは、下フランジ２３のボルト孔２３ａに重なるボルト孔２３ｃ（図１参照）を有し、両ＢＨ鋼２の下フランジ２３と接続板２３ｂとがボルトとナットとで接続される。

図１５の従来例では、ウェブでの接続に６４本のボルトを締め付けなければならないが、本実施形態では、ウェブでの接続に固定ピン２１ｃを挿入するだけであり、接続の手間を大幅に削減することができる。
また、ＢＨ鋼２をこのような構造にすることにより、主桁１の強度が増す。
夫々のウェブ２１が１枚の突出部２１ａを有する構造でもよいが、図１の主桁１のように、一方のＢＨ鋼２のウェブ２１が、他方のＢＨ鋼の突出部２１ａをウェブ２１の厚み方向に挟む２枚の突出部２１ａを有することにより、容易に接続できる。
固定ピン２１ｃの外径は、用いられるＢＨ鋼２の寸法や橋脚の用途等に応じて決めればよい。例えば、固定ピン２１ｃの外径は、ＢＨ鋼２の高さ（上フランジ２２外面から下フランジ２３外面までの長さ）が１６００ｍｍで長さが８ｍの場合、５０〜３００ｍｍが望ましい。

接続される一方のＢＨ鋼２の当接面２２ａと、他方のＢＨ鋼２の当接面２２ａとの間に、種々の厚みのプレートを挟んでもよい。適切な厚みのプレートを挟み込むことで主桁１にかかる応力分布を調整することができる。

（橋梁の施工方法）
次に前述した主桁を用いた橋梁の施工方法の実施形態の例について、図を参照して説明する。図５〜７は、施行の最初の段階で、橋梁の一端側の最初の橋脚と次の橋脚の施工方法を示し、図８〜１０は、施工途中段階で、出来上がった橋脚から次の橋脚を施工する施工方法を示す。
橋脚の施工は、次の各工程により行われる。
＜主桁組立工程＞
接続されるＢＨ鋼２の先端同士を突き合わせ、上フランジ２２先端に形成された夫々の当接面２２ａ同士をボルトとナットとで接続する工程と、接続される一方のＢＨ鋼２のウェブ２１先端の突出部２１ａに形成された１個の丸孔２１ｂと、他方のＢＨ鋼２のウェブ２１先端の突出部２１ａに形成された１個の丸孔２１ｂとに円柱状のピン２１ｃを挿入して接続する工程と、ＢＨ鋼２の下フランジ２３の先端領域同士を接続板２３ｂで接続する工程とを有する。
下フランジ２３の先端領域同士を接続する工程では、下フランジ２３の上面側及び下面側の少なくとも一面側に、両ＢＨ鋼２に渡る接続板２３ｂを当て、下フランジ２３に開けられたボルト孔２３ａと、接続板２３ｂに開けられたボルト孔２３ｃとにボルトを挿入し、ボルトとナットとで接続する。この主桁組立工程は、橋梁の施工現場で行なわれる。
このようにして組み立てられた主桁１におけるＢＨ鋼２同士の接続強度が高いので、主桁１を長尺にすることができ、１０ｍ以上にすることができる。主桁１が長尺なので橋脚の数を減らすことができ、橋梁施工の工期、費用を削減できる。

＜鋼管杭打設工程＞
主桁１を架け渡す架橋域における架橋方向の両端箇所の橋梁幅方向に複数の鋼管杭を打設する。
図５に示す施行の最初の段階では、橋梁の一端側の最初の橋脚位置と、次の橋脚位置とにおいて橋梁幅方向に必要な数の鋼管杭３１を予め設置した導材３２に沿って打設する（図５（ａ）参照）。図８〜１０に示す橋脚の施工途中段階の場合には、既設の橋脚の次の橋脚位置において橋梁幅方向に必要な数の鋼管杭３１を打設する（図８（ａ）参照）。
杭打設の方法に制限はなく、既存の方法で行えばよい。例えば、ダウンザホールハンマ工法では、拡径ビットを有したダウンザホールハンマーを鋼管杭に挿入し、オーガによって削孔と杭打設とを同時に打設する。クレーンＣから杭打設位置までの距離が長く、重量のためにクレーンによってダウンザホールハンマー、鋼管杭、オーガを吊り上げられない場合には、ダウンザホールハンマーとテーブルマシーンとで削孔を行ってから杭孔に鋼管杭を建て込んでもよい。また、ダウンザホールハンマ工法以外にも、バイブロを用いた、振動させる力を用いた打設方法など多様種の杭建て込み方法で行えばよい。
鋼管杭３１を打設した後、余長な杭頭部を切断し、杭高さを予め定めた高さに揃える。

＜杭頭キャップ工程＞
打設された鋼管杭３１の頭部にクレーンＣで杭頭キャップ３３を被せ、杭頭キャップ３３の側面からボルトで杭に固定する（図５（ｂ）、図８（ｂ）参照）。鋼管杭３１に杭頭キャップ３３を被せることにより、上部工を安定して支持することができる。

＜受桁工程＞
橋梁幅方向に打設された複数の鋼管杭３１の杭頭キャップ３３の上に橋梁幅方向に延びた受桁３４をクレーンＣで設置し固定する（図６（ａ）、図９（ａ）参照）。
受桁３４は、杭頭キャップ３３の上で橋梁の幅方向に設置される桁であり、この受桁３４の上に主桁１が設置され固定される。
図１１に杭頭キャップ３３の上に受桁３４を固定する構造の概略斜視図を示す。杭頭キャップ３３の上部の板と受桁３４とにボルト孔が設けられており、ボルトとナットとで固定される。

＜主桁工程＞
受桁工程に続き、鋼管杭３１間の水平桟３５、斜桟３６の取り付け、導材３２の撤去を行った後、クレーンで主桁１を釣り上げ、受桁３４の上に設置する。（図６（ｂ）、図７、図９（ｂ）、図１０（ａ）参照）。水平桟３５、斜桟３６は、橋梁の施工場所の状況や橋梁の目的等によって取り付ければよく、それらの条件によっては取り付けなくともよい。
図１２に受桁３４の上に主桁１を固定する構造の概略斜視図を示す。主桁１の先端が、受桁３４の上面の幅中央に載置される。受桁３４の上面板と主桁１の下フランジ２３にボルト孔が設けられており、ボルトとナットとで固定される。
このとき、図１３に示すように、受桁３４と主桁１との間に支承３７を挟んでもよい。支承３７には、固定支承や可動支承等の周知の支承を用いることができ、例えばゴム支承を用いればよい。主桁１の伸縮の吸収や耐震性の向上を図ることができる。

前述した主桁組立工程、鋼管杭打設工程、杭頭キャップ工程、受桁工程、主桁工程を繰り返して橋梁を延長し、施工を完了する。
なお、図１４に示すように、橋梁の両端部分を施工してから、クレーンＣによって長尺の主桁を間に架け渡してもよい。

本発明は、橋梁や道路等の建設に好適に使用される。

１ 主桁
２ ＢＨ鋼
２１ ウェブ
２１ａ 突出部
２１ｂ 丸孔
２１ｃ 固定ピン
２２ 上フランジ
２２ａ 当接面
２２ｂ ボルト孔
２３ 下フランジ
２３ａ ボルト孔
２３ｂ 接続板
２３ｃ ボルト孔
Ｃ クレーン

Claims (5)

1. 橋梁の上部工に用いられる、上フランジと下フランジとウェブとを有する複数の鋼材が長手方向に接続された主桁であって、
   接続される一方の鋼材と、他方の鋼材とがウェブを鉛直方向に立てた状態で夫々の先端同士が合わされており、
   夫々の鋼材は、上フランジ先端に夫々の鋼材の先端同士が互いに当接する当接面と、当該当接面に設けられたボルト孔とを有し、夫々の当接面同士がボルトとナットとで接続され、
   夫々の鋼材は、相手側の鋼材に突出し相手側のウェブと重なる突出部をウェブの先端領域に有し、夫々の該突出部には互いに重なる１個の丸孔が設けられており、重なった夫々の該丸孔に円柱状の固定ピンが挿入されて両鋼材が接続され、
   夫々の鋼材は、下フランジの先端領域に複数のボルト孔を有し、下フランジの上面側及び下面側の少なくとも一面側に両鋼材に渡って当てられた接続板を有し、該接続板は、前記下フランジのボルト孔に重なるボルト孔を有し、両鋼材の下フランジと該接続板とがボルトとナットとで接続されていることを特徴とする橋梁の主桁。
2. 一方の鋼材の前記突出部は、他方の鋼材の突出部を前記ウェブの厚み方向に挟む２枚の突出部を有しており、該２枚の突出部の間に他方の鋼材の突出部が挿入され、
   前記一方の鋼材の２枚の突出部の丸孔と前記他方の鋼材の突出部の丸孔とに、前記固定ピンが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の橋梁の主桁。
3. 前記一方の鋼材の当接面と、前記他方の鋼材の当接面との間にプレートが挟まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の橋梁の主桁。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の主桁を備えることを特徴とする橋梁。
5. 橋梁の施工方法であって、
   上フランジと下フランジとウェブとを有する複数の鋼材を長手方向に接続し、長尺の主桁を組み立てる主桁組立工程と、
   前記主桁を架け渡す架橋域における架橋方向の両端箇所の橋梁幅方向に複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、
   打設された前記鋼管杭の頭部に杭頭キャップを被せ固定する杭頭キャップ工程と、
   橋梁幅方向に打設された複数の前記鋼管杭の杭頭キャップの上に橋梁幅方向に延びた受桁を設置し固定する受桁工程と、
   前記架橋域の架橋方向の両端箇所に設置された受桁間に前記主桁をクレーンで架け渡し固定する主桁工程とを備え、
   前記主桁組立工程は、施工現場において、
   前記鋼材の上フランジ先端に形成された夫々の当接面同士をボルトとナットとで接続する工程と、
   接続される一方の鋼材のウェブ先端の突出部に形成された１個の丸孔と、他方の鋼材のウェブ先端の突出部に形成された１個の丸孔とに円柱状のピンを挿入して接続する工程と、
   前記鋼材の下フランジの先端領域同士を接続板で接続する工程とを有することを特徴とする橋梁の施工方法。

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