JPH07300817A - コンクリート充填鋼管トラス橋脚とその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工程短縮可能で、高耐力、かつ重量を軽減し
た橋脚の構造と危険な高所作業をなくしたコンクリート
充填鋼管トラス橋脚およびその施工法を提供する。 【構成】 内側にリブを有する複数本の鋼管主柱１に水
平梁２と斜梁３とを接合したパネルブロック９を製作
し、このパネルブロック９を昇降架台上に建込み、水平
梁２，斜梁３を接合して立体ブロック１０とし、昇降架
台を上昇させて所定高さに保持し、下方の空間に下段の
パネルブロック９を建込み接合した後、昇降架台を下降
させ、以下同様の工程を繰返して鋼管トラスを完成させ
た後、鋼管主柱１内にコンクリート１ｂを充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速道路、鉄道橋等の
橋梁や高架橋に用いられる比較的大規模な橋脚における
コンクリート充填鋼管トラス橋脚及びその施工方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、これらの橋脚は周知のように、鉄
筋コンクリートによる円柱、楕円柱、角柱等の構造形式
が一般的であった。それ故にこれらの橋脚を施工する場
合、型枠を組立てその内部にコンクリートを打設すると
いう作業を繰り返して立ち上げて行く方法が採用されて
いた。即ち、その施工手順は橋脚の下部から数段に分け
て足場の組立、鉄筋の組立、型枠の組立、コンクリート
の打設、コンクリートの養生、型枠の脱型、そして再び
足場の組立、という作業を繰り返す方法であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の橋脚のコン
クリート構造形式、施工方法にあっては、次のような課
題があった。鉄筋の組立、型枠の組立は手数がかかり工
程に影響を与える作業であるが、従来の構造形式及びそ
れに伴う施工方法ではこの工程が省力化できないために
作業期間を短縮することが困難であった。高所まで型
枠、鉄筋を組み立てて立ち上げ、コンクリートを打設す
るにはその周囲に足場を組み立てる必要があり多大の手
数がかかるとともに、すべてが高所における作業となり
危険である。特に熟練した作業員が不足している最近に
おいては、高所での作業は品質の低下も招きかねない。
高所にて型枠、鉄筋を組み立てて立ち上げコンクリート
を打設するため、作業環境を一定に保持するための対策
が困難で、雨天、荒天時の作業停止を余儀なくされ工程
の短縮が難しい。また、コンクリートは打設後、強度発
現迄一定の養生期間を要するためその分工程が長くな
る。コンクリートによる橋脚構造は重量が大きいため、
基礎の規模が大きくなり多大の手数がかかる。本発明の
請求項１は、前記のような従来の課題を解決するために
なされたもので、手数のかかる鉄筋組立、型枠組立作業
等を省略して工程を短縮することができ、かつ高耐力と
橋脚重量低減を図った橋脚構造を提供することを目的と
し、また、請求項２は危険な高所での作業をなくし、低
所において通年作業ができる橋脚の施工方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係わる橋脚構造は、耐力とじん
性の高いコンクリート充填鋼管を主部材としたトラス構
造としたもので、その構成は、内側に連続したリブ１ａ
を有する複数本の鋼管主柱１が間隔をおいて立設され、
各鋼管主柱１間が複数の水平梁２と斜梁３により接合さ
れ、鋼管主柱１と水平梁２および斜梁３の接合部におけ
る鋼管主柱１の内側に補剛リングプレート８が溶接され
ており、鋼管主柱１内部にはコンクリート１ｂが充填さ
れていることを特徴とするコンクリート充填鋼管トラス
橋脚を請求項１の発明とするものである。また、橋脚設
置地点に、複数の鉛直支柱１２に沿って上下移動可能な
昇降架台１１を設置し、工場または現場近くの地上にお
いて、鋼管主柱１の間に水平梁２および斜梁３を接合し
て平面状のパネルブロック９を製作し、前記パネルブロ
ック９を橋脚設置点の所定位置に面を対向して縦方向に
建込んで、前記昇降架台１１に下部をクランプし、パネ
ルブロック９の対向面間に水平梁２，斜梁３を接合して
立体ブロック１０とし、次に前記昇降架台１１を上昇し
て立体ブロック１０を所定高さまで上昇して保持し、下
方に所定の組立空間を形成し、前記組立空間に前記パネ
ルブロック９を建込み、その鋼管主柱１上端を、昇降架
台１１で保持されている立体ブロック１０を鋼管主柱１
下端に接合し、昇降架台１１を地上部まで降下させ、以
下前述の動作を繰返し所定高さの鋼管トラスを完成させ
た後、鋼管主柱１内にコンクリート１ｂを充填すること
を特徴とするコンクリート充填鋼管トラス橋脚の施工方
法を請求項２の発明とするものである。さらにまた、昇
降架台１１の周囲を全天候作業可能な簡易の防風・防雪
設備１７で覆って作業することを特徴とする請求項２の
コンクリート充填鋼管トラス橋脚の施工法を請求項３の
発明とするものである。また、本発明の請求項２に係わ
るコンクリート充填鋼管トラス橋脚の施工法は高所作業
をなくし、地上でトラスの立体ブロックを製作・組立
し、昇降架台１１で持上げた下方の組立空間で下段の立
体ブロック１０を製作・組立し、先行組立の立体ブロッ
ク１０と接合して、順次高さ方向に延長して鋼管トラス
を完成した後、鋼管主柱内にコンクリート１ｂを充填す
るもので、その手順は以下の通りである。 （イ）橋脚設置地点に、複数の鉛直支柱１２に沿って上
下移動可能な昇降架台１１を設置する。 （ロ）工場または現場近くの地上において、鋼管主柱１
間に水平梁２および斜梁３を接合して平面状のパネルブ
ロック９を製作する。 （ハ）前記パネルブロック９を橋脚設置点の所定位置に
面を対向して縦方向に建込み、前記昇降架台１１に下部
をクランプする。 （ニ）パネルブロック９の対向面間に水平梁２、斜梁３
を接合して立体ブロック１０とする。 （ホ）前記昇降架台１１を上昇して立体ブロック１０を
所定高さ迄持上げ保持し、下方に所定の組立空間を形成
する。 （ヘ）前記組立空間に前記（ロ）と同様にして製作した
下段のパネルブロック９を建込み、その鋼管主柱１の上
端を昇降架台１１で保持している立体ブロック１０の鋼
管主柱１の下端に接合する。 （ト）昇降架台１１を地上部まで降下する。 （チ）以下（ハ）〜（ト）を繰返し所定高さの鋼管トラ
スを完成させた後、鋼管主柱１内にコンクリート１ｂを
充填する。 なお、本発明の施工法は地上部の低所作業で行うため、
昇降架台１１の周囲を簡易の防風・防雪設備で覆えば、
雨天時等も作業可能とすることができる。

【０００５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明のコンクリ
ート充填鋼管トラス形式橋脚の構造及び施工方法の一例
について説明する。図１，図２は本発明のコンクリート
充填鋼管トラス橋脚（以下、単に橋脚という場合があ
る）の橋軸方向正面図と側面図であり、図３は図２のＡ
−Ａ断面（平面図）を示す。橋脚は高さ方向に複数に分
割製作された立体ブロック１０ａ〜１０ｅを接合して組
立られ（本例は５分割）、橋脚の上端部は上部工４（橋
桁コンクリート）に埋込み固定され、下端部は下部工５
（基礎コンクリート）に埋め込み固定されている。それ
ぞれの部材および固定部の詳細は以下の通りである。

【０００６】〔使用する部材〕４本の鋼管主柱１を鋼管
やＨ型鋼等からなる水平梁２及び斜梁３で結合して使用
する。鋼管主柱１内にはコンクリートが充填されてい
る。 〔コンクリート充填鋼管主柱〕鋼管主柱１は図４，図５
に示すように内面に連続したリブ１ａを有している。こ
のリブ１ａにより充填コンクリート１ｂと鋼管の一体化
を図る。コンクリート充填鋼管主柱１に作用する圧縮力
応力、引張応力及び曲げ応力はコンクリートと鋼管が合
成断面として負担するものとして、小径で耐力及びじん
性の高い断面を形成する。

【０００７】〔上部工接合部〕上部工接合部４ａは、図
６に示すように上部工コンクリート４ｂに埋め込まれる
部分の鋼管主柱１に２本のずれ止め７を接合している。
このずれ止め７は上部工４のコンクリート４ｂとの一体
化を目的としたものであり、上部工接合部４ａに作用す
る鉛直力及び水平力、モーメントは、上部工４のコンク
リート４ｂの押し抜き・引き抜き剪断及び水平押し抜き
剪断の許容応力を満足する。図８はずれ止め７の詳細断
面で鋼管又は丸鋼を螺旋状に巻き付けて溶接する。

【０００８】〔下部工接合部〕下部工接合部は、図７に
示すように、上部工接合部４ａと同様に鋼管主柱１に２
本のずれ止め７を溶接接合している。下部工接合部５ａ
に作用する鉛直力及び水平力、モーメントは、下部工５
のコンクリート５ａの押し抜き・引き抜き剪断及び水平
押し抜き剪断の許容応力を満足する。

【０００９】〔格点部〕図９，図１０に示すように、コ
ンクリート充填鋼管主柱１と鋼管水平梁２、鋼管斜梁３
が接合される格点部６には、力が集中する部分であるた
め、その格点部６の局部変形を防ぐために、コンクリー
ト充填鋼管主柱１の内面に単数または複数の補剛リング
プレート８を溶接する。この補剛リングプレート８は、
コンクリート充填鋼管主柱１内のコンクリート１ｂと鋼
管の剪断によるずれを防ぐ役割を持つ。

【００１０】次に本発明のコンクリート充填鋼管トラス
橋脚の施工方法について説明する。図１１ないし図１７
は施工工程を示したものである。又、図１８，図１９は
本発明の施工に用いる昇降架台の平面図および側面図で
ある。先ず橋脚設置点の基礎コンクリート部５に鉛直支
柱１２を４本建て込み固定し、設置された鉛直支柱１２
の上方から架台１３を挿入して、昇降架台１１を設置し
ておく。この昇降架台１１は、図１８，図１９に示すよ
うに、４本の鉛直支柱１２とこの鉛直支柱に沿って上下
に上昇、下降可能な架台１３で構成されており、この架
台１３はＸ形に配置された２本のビーム１３ａ，１３ｂ
とこのビームの両端に固定された移動支持機構１４を備
えている。各ビーム１３ａ，１３ｂの上側には後述する
橋脚のパネルブロック９の水平梁２を支持クランプする
半円形のブロック受台１５が設けられている。また、ビ
ーム両端の移動支持機構１４は、鉛直支柱１２を遊嵌ま
たは把持可能な移動クランプ１４ａ，１４ｂが架台１３
の下側に１台とビームの上方に１台配置されている。架
台１３はこの他連結ビーム１３ｃで連結されている。こ
のうち、上方の移動クランプ１４ａには上下方向に伸縮
する複数のジャッキ１６の一端が固定され、ジャッキ１
６の他端は架台１３に固定されている。

【００１１】このように構成した移動支持機構１４によ
り、上下の移動クランプ１４ａ，１４ｂの遊嵌、把持操
作とジャッキ１６のストローク伸縮操作の組合わせによ
り鉛直支柱１２に沿って架台１３を上下に昇降又は一定
位置に停止させることができる。なお、昇降架台１３は
この本例以外の公知手段（例えばウインチやラックピニ
オン方式等）を用いた昇降機構としたものにしてもよ
い。

【００１２】以下、この昇降架台１１を用いて鋼管トラ
スを製作、組立る手順を説明する。 （１）工場または現場近くの地上において、各ブロック
の鋼管主柱１間に水平梁２および斜梁３を溶接接合し
て、平面状のパネルブロック９を製作する（図１１参
照）。 （２）２枚のパネルブロック９を橋脚設置点の所定位置
に面を対向して、縦方向に建込み、下部の水平梁２を前
記昇降架台１１のブロック受台１５にクランプする（図
１２参照）。 （３）パネルブロック９の対向面間に水平梁２，斜梁３
を溶接接合して立体ブロック１０とする。なお、水平梁
２，斜梁３の端部は工場であらかじめ調整切断されてい
る（図１３参照）。 （４）前記昇降架台１１を上昇した立体ブロック１０を
所定高さ迄持上げ保持し、下方に所定の組立空間を形成
する（図１４参照）。 （５）組立空間に前記（１）と同様にして製作した下段
の２枚のパネルブロック９を建込み、その鋼管主柱１の
上端を昇降架台１１で保持している立体ブロック１０の
鋼管主柱１の下端に接合する（図１５参照）。 （６）立体ブロック１０を２面のパネルブロック９で支
持した状態で昇降架台１１を地上部まで降下し、下部の
水平梁２を昇降架台１１のブロック受台１５にクランプ
する（図１６参照）。 （７）以下（３）〜（６）を繰返し行なって、所定高さ
の鋼管トラスを完成させた後、鋼管主柱１内にコンクリ
ート１ｂを圧入する。この圧入コンクリートは、超流動
コンクリートのような流動性の良好なコンクリート１ｂ
を使用すると鋼管内部にコンクリートを下から押し上げ
て充填することができる。以上の工程により、コンクリ
ート充填鋼管トラス橋脚を完成する（図１７参照）。

【００１３】次に本発明の実施例に示した昇降架台につ
いて詳細説明する。昇降架台１１は図１８、図１９に示
すように４本の鉛直支柱１２の上下に上側クランプ１４
ａと下側クランプ１４ｂの２対のクランプを付随した４
体の油圧ジャッキ１６を有している。架台１３を上昇さ
せるには、昇降架台１１の下側クランプ１４ｂを鉛直支
柱１２に固定し、解放した上側クランプ１４ａを油圧ジ
ャッキ１６によってジャッキ１６のストローク分の高さ
まで上昇させる。次に上側クランプ１４ａを鉛直支柱１
２に固定し、解放した下側クランプ１４ｂを油圧ジャッ
キ１６によってジャッキのストローク分収縮させる。

【００１４】この繰り返しによって昇降架台１１は必要
な高さまで上昇することができる。昇降架台１１を降下
させる場合は、前述の逆の手順を行う。また、昇降架台
と各ブロック１０ａ〜１０ｅは、各ブロックの最下段の
水平梁２をブロック受台１５によって固定し、ゆれやず
れが生じないようにする。各ブロックの最下段の水平梁
２は局部変形を考慮して内部に補強リングプレートを加
工時に取り付けておくのが望ましい。昇降架台１１のブ
ロック受台１５は各ブロックの最下段水平梁２の幅が異
なるため移動可能なようにボルト着脱式としている。

【００１５】本発明のコンクリート充填鋼管トラスの橋
脚の施工は、パネルブロックの平面組立は地上で、パネ
ルブロックの立体組立は地上に近い低所作業となるた
め、図１８，図１９に示すように、プレハブ建家やシー
トを用いた防風・防雪設備１７を設置してこの中で行う
ことができる。このようにすれば、雨天や強風，降雪等
の荒天時においても稼動率，品質，安全性を損なうこと
なく作業を行うことができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明のコンクリート充填鋼管トラス橋
脚の構造及び施工方法は、次のような効果を得ることが
できる。 （１）鋼管の内部にコンクリートを充填することによっ
て、コンクリートと鋼管の合成断面として圧縮応力，引
張応力，曲げ応力を負担する構造となり鉄筋を省略する
ことができる。また、鋼管が型枠としても活用されるこ
とから、鉄筋及び型枠の組立の手数を省略することがで
きる。 （２）地上でトラスの立体ブロックを製作・組立し、昇
降用架台で持ち上げた下方の組立空間で下段の立体ブロ
ック１０を製作・組立し、先行組立の立体ブロック１０
と接合して順次高さ方向に延長して鋼管トラスを完成し
た後、鋼管主柱１内にコンクリートを充填するものであ
るため、地上部での低所作業で施工でき、そのため従来
のような高所において型枠を組立てて解体して行く作業
を必要とせず、能率よく工程を短縮することができ、高
所における危険作業を軽減できる。 （３）橋脚の立ち上げには昇降架台を採用し、比較的低
所での作業となるため全天候型の設備を設置することが
でき、通年施工が可能となる。 （４）コンクリートの充填は、橋脚の立ち上げ完了後に
一括して行うため、従来のように各工程間での養生期間
を特別に必要としない。 （５）本発明のコンクリート充填鋼管トラス橋脚の構造
は、従来のコンクリート橋脚の構造に比較して自重を低
減することができ、このため、従来のようなコンクリー
ト橋脚に較べて基礎の規模を縮小することができるの
で、より経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンクリート充填鋼管トラス橋脚構造
の一例を示す正面図である。

【図２】本発明のコンクリート充填鋼管トラス橋脚構造
の一例を示す側面図である。

【図３】鋼管主柱の一部切欠断面図である。

【図４】内面に多数のリブを備えている鋼管主柱を示す
一部縦断側面図である。

【図５】鋼管主柱内にコンクリート充填した状態を示す
一部縦断側面図である。

【図６】鋼管主柱の上端部と上部工との結合部を示す一
部縦断側面図である。

【図７】本発明のコンクリート充填鋼管トラス橋脚の下
部と下部工との結合部を示す一部縦断側面図である。

【図８】ずれ止めを有する鋼管主柱と水平梁との関係を
示す一部縦断側面図である。

【図９】本発明の格点部を示す一部縦断斜視図である。

【図１０】本発明の格点部を示す横断平面図である。

【図１１】本発明を実施してフレームユニットを組立て
ている状態を示す斜視図である。

【図１２】クレーンを使用して第１のフレームユニット
を組立てている状態を示す一部縦断側面図である。

【図１３】クレーンを使用して水平梁を取付けるときの
状態を示す一部縦断側面図である。

【図１４】第２列目の立体ブロックを組立てている状態
を示す一部縦断側面図である。

【図１５】第２列目の立体ブロックの組立てを終了した
状態を示す一部縦断側面図である。

【図１６】第２の立体ブロックに斜梁を取付けるときの
状態を示す一部縦断側面図である。

【図１７】全数の立体ブロックの組立てを終了し、かつ
鋼管主柱にコンクリートを充填した状態を示す一部縦断
側面図である。

【図１８】下部フレームの横断平面図である。

【図１９】下部フレームを示す側面図である。

【図２０】立体フレームの構築を行なっている状態を示
す一部縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 鋼管主柱 １ａ リブ １ｂ 充填コンクリート ２ 水平梁 ３ 斜梁 ４ 上部工（橋桁） ４ａ 上部工接合部 ４ｂ コンクリート ５ 下部工（基礎） ５ａ 下部工接合部 ６ 格点部 ７ ずれ止め ８ 補剛リングプレート ９ パネルブロック １０ 立体ブロック １１ 昇降架台 １２ 鉛直支柱 １３ 架台 １３ａ ビーム １３ｂ ビーム １４ 移動支持機構 １５ ブロック受台 １６ 油圧ジャッキ １７ 防風・防雪設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友野 一徳 神奈川県相模原市西橋本５−９−１ 新日 本製鐵株式会社鉄構海洋事業部内 (72)発明者 水上 繁樹 神奈川県相模原市西橋本５−９−１ 新日 本製鐵株式会社鉄構海洋事業部内 (72)発明者 今井 義明 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 堀口 政一 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 望月 明彦 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 日向 文英 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に連続したリブ１ａを有する複数本
   の鋼管主柱１が間隔をおいて立設され、各鋼管主柱１間
   が複数の水平梁２と斜梁３により接合され、鋼管主柱１
   と水平梁２および斜梁３の接合部における鋼管主柱１の
   内側に補剛リングプレート８が溶接されており、鋼管主
   柱１内部にはコンクリート１ｂが充填されていることを
   特徴とするコンクリート充填鋼管トラス橋脚。
2. 【請求項２】 橋脚設置地点に、複数の鉛直支柱１２に
   沿って上下移動可能な昇降架台１１を設置し、工場また
   は現場近くの地上において、鋼管主柱１の間に水平梁２
   および斜梁３を接合して平面状のパネルブロック９を製
   作し、前記パネルブロック９を橋脚設置点の所定位置に
   面を対向して縦方向に建込んで、前記昇降架台１１に下
   部をクランプし、パネルブロック９の対向面間に水平梁
   ２，斜梁３を接合して立体ブロック１０とし、次に前記
   昇降架台１１を上昇して立体ブロック１０を所定高さま
   で上昇して保持し、下方に所定の組立空間を形成し、前
   記組立空間に前記パネルブロック９を建込み、その鋼管
   主柱１上端を、昇降架台１１で保持されている立体ブロ
   ック１０を鋼管主柱１下端に接合し、昇降架台１１を地
   上部まで降下させ、以下前述の動作を繰返し所定高さの
   鋼管トラスを完成させた後、鋼管主柱１内にコンクリー
   トを充填することを特徴とするコンクリート充填鋼管ト
   ラス橋脚の施工方法。
3. 【請求項３】 昇降架台１１の周囲を全天候作業可能な
   簡易の防風・防雪設備１７で覆って作業することを特徴
   とする請求項２のコンクリート充填鋼管トラス橋脚の施
   方法。