JPH0781244B2 - 合成床版橋とその施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成床版橋およびその施
に直交する断面が上向きコ字状を有する鋼殻の底板部上
面に橋軸方向の桁材（リブ）を埋設するようにコンクリ
ートを打設して橋を構成する合成床版橋は、橋自体の重
量が嵩むためその死荷重が大きく、支間１５〜１６ｍ程
度が経済性の面から限界とされている。

【０００３】そこでこの種の合成床版橋の死荷重を軽減
する手段として合成床版橋内の橋軸方向にパイプを設置
し、このパイプをとり囲むようにコンクリートを打設し
てコンクリート部分の重量の軽減を図るようにしたもの
（実開昭６３−１７１４１６号公報）、あるいは合成床
版橋の引張域を空洞または発泡スチール等の軽量な詰物
を入れ、その上にコンクリート層を形成するようにした
もの（特開昭６３−１８１８０２号公報）がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに前者の構造に
よると、コンクリート層内にパイプが埋設されるのでそ
の空間部分に相当するコンクリートの打設量は減少する
が、パイプおよびそれより下位のコンクリート層は橋の
引張域で使用されることになるためひび割れが発生しや
すく、雨水等が浸入して鋼殻に錆を発生させ、これらに
より耐久性に劣る構造となる。またコンクリートの打設
時にコンクリートによりパイプが押し上げられ、そのた
めパイプの浮き上がりを防ぐ固定用治具を設けることが
必要になるなど、付加構造が増して好ましくない。

【０００５】後者の構造によると、コンクリート層の下
部が空洞乃至は実質的に橋とは無関係の詰物を入れるだ
けであるから、前者の場合と同様にコンクリート層から
浸入した水が鋼殻の内面に集約され、鋼殻を内面から発
錆させて橋の寿命を短縮するという問題がある。

【０００６】一方、橋梁を含む土木構造物の設計・施工
に当っては、環況に適合する機能と形体を有することが
環境保全の観点から社会的に強く要望されている。すな
わち前者は自然の循環法則に準拠した再生利用システム
に属し、省資源と廃棄物の減少を目的とした所謂リサイ
クリング機能を有することであり、後者はその形体が自
然環境や都市環境に視覚的、心理的にマッチして所謂景
観上優れたデザインであることが求められている。特に
当業界においても公共構造物の設計・施工に対しこの理
念を生かし、かつこの分野の技術の向上を図るための総
合的な政策が望まれている。

【０００７】本発明は上記各点に鑑み、橋梁の引張域を
構成する領域を現場あるいは工場で吹付けまたは注入と
いう特別な治具や技術を必要としない方法により硬質ウ
レタン層で構成するようにし、床版橋の死荷重の大巾軽
減を図ると同時にこの硬質ウレタン層内に軽量硬質で嵩
減を図ると同時にこの硬質ウレタン層内に軽量硬質で嵩
張る廃棄物を内蔵せしめて多量のリサイクルを可能と
し、またこの廃棄物を内蔵した硬質ウレタン層が鋼殻の
内面およびリブの腹板面に密接固着して一体化されるこ
とにより鋼殻への水や空気の接触を防ぎ、防錆効果を完
遂すると同時に振動減衰効果を発揮し、振動しにくい橋
梁を提供する。これらにより低橋高でありながら軽量で
経済的な耐久性が大きくかつ振動しにくい合成床版橋お
よびその施工方法を提供することを目的となされたもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題点を解決
しながら廃棄物のリサイクルを達成するため、橋軸方向
に直交する断面が上向きコ字状を有する鋼殻と、この鋼
殻の底板部上面橋軸方向に互いに所定の間隔をおいて固
設され、圧縮断面域に至る高さを有し上端にフランジを
有するリブと、引張断面域に充填され鋼殻の内面域およ
びリブの腹板域に接着固化し内部に空缶、廃材、プラス
チック材、その他軽量硬質で嵩張る廃棄物を適宜埋設し
てなる廃棄物内蔵硬質ウレタン層と、この硬質ウレタン
層の上に前記リブの上端を包含して打設されたコンクリ
ート層とで構成されていることを特徴とする合成床版橋
を請求項１とするものであり、請求項２は、橋軸方向に
橋軸方向に、上端にフランジを有し圧縮断面域に至る高
さを有するリブを互いに所定の間隔をおいて溶接等によ
り固着立設し、このリブ間およびリブと鋼殻の側板との
間に独立気泡の発泡性硬質ウレタンフォームを吹付け等
により所要の厚みに敷設し、その上に空缶、廃材、、プ
ラスチック材、その他軽量硬質で嵩張る廃棄物を直接ま
たはブロック化して設置し、その上から前記硬質ウレタ
ンフォームを吹付け等により被覆するよう充填し、これ
を発泡固化させることにより硬質ウレタンフォームが鋼
殻の内面およびリブの腹板面に接着固定された廃棄物内
蔵硬質ウレタン層を形成し、この硬質ウレタン層の上面
にコンクリートを打設して合成床版とすることを特徴と
する合成床版橋の施工方法にある。そして請求項３は、
前記鋼殻をその底板部で橋軸方向に複数に分割し、各底
板部上のリブ間にあらかじめ工場等において廃棄物内蔵
硬質ウレタン層を形成したユニットを作製し、このユニ
ットを架橋現場において底板部の端縁を接合することに
より一体化して鋼殻を形成し、ユニット間には硬質ウレ
タンフォームを現場打ちして埋め、ついでその上にコン
クリートを打設して合成床版とすることを特徴とし、硬
質ウレタンフォームにより前記廃棄物を内蔵して固化す
ることにより所定外形寸法のブロックを形成し、このブ
ロックを前記硬質ウレタン層内に埋設するようにしたこ
ロックを前記硬質ウレタン層内に埋設するようにしたこ
とを請求項４とし、空缶、廃材、プラスチック材、その
他軽量硬質で嵩張る廃棄物を内蔵して硬質ウレタンによ
り所定外形寸法のブロック状に形成したことを特徴とす
る合成床版橋等に用いるブロックを請求項５とするもの
である。

【０００９】

【作用】上記の構成により、鋼殻の底板部上に施工され
る廃棄物内蔵硬質ウレタン層は鋼殻の内面およびリブの
腹板面に接着固定され、その上に打設されるコンクリー
トの重量は硬質ウレタンおよびこれにより一体的に固着
した状態に内蔵される廃棄物との協働作用によって支
え、コンクリートの硬質後は、コンクリート床版、リ
ブ、鋼殻により橋梁としての強度を保ち、これらにより
構成される合成床版橋としての引張域にはコンクリート
層が存在せずに廃棄物を内蔵する硬質ウレタン層が鋼殻
の内面およびリブの腹板面に密接固着されていてこの廃
棄物内蔵硬質ウレタン層が引張域を構成するので、コン
クリート層には圧縮荷重のみが作用し、これによりコン
クリート層にひび割れの発生がなく、また仮にコンクリ
ート層から水が浸入しても硬質ウレタン層がこれに内蔵
の廃棄物を密封状態に被覆しているとともに鋼殻の内面
およびリブの腹板面に密着固定されているので水の浸入
およびリブの腹板面に密着固定されているので水の浸入
発錆が防がれる。また鋼殻の底板部上のリブの上端がコ
ンクリート層に埋設されるので、スタットジベルその他
適当なコネクタを使用することにより合成床版としての
合成効果に支障がなく、鋼殻部分、廃棄物内蔵硬質ウレ
タン層、コンクリート層の三者が一体となった合成床版
橋としての挙動を示し、強靭で振動しにくい合成床版橋
となる。それでいて死荷重が大巾に軽減されるので、支
間の増大、橋高の低減が図れ、併せて廃棄物の大量リサ
イクルが可能となり、それだけ硬質ウレタンの使用量が
減じ、経済的となる。また、仮にコンクリート床版が過
酷な輪荷重を受けて損傷しても、その下にある廃材を含
む硬質ウレタン層に十分な鉛直支持力があるため、従来
のコンクリート床版支持方式のような陥没破壊は生じな
い。したがって陥没による２次交通災害が防止され、安
全管理面での大きな改善・向上を期することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照して
説明する。

【００１１】図１に橋軸に直交する断面を表わした斜視
図を示し、図２にその一部の拡大断面を示すように、橋
軸に対し直交する断面が上向きの浅いコ字状を有し板厚
６〜９mm程度の鋼板からなる鋼殻１の底板部１ａの上面
形の鋼板材からなる複数のリブ２，２…が互いに所定の
間隔をおいて橋軸方向に溶接等により固着立設され、こ
れらリブ２，２…の上端のフランジ２ａの位置は橋高Ｈ
の圧縮域Ｘと引張域Ｙとの中立軸Ｚを越えて圧縮域Ｘに
存在する高さ位置とされている。

【００１２】上記のように構成された鋼殻１の側板１
ｂ，１ｂとリブ２，２との間、および各リブ２，２…間
において、側板１ｂ，１ｂの内面、リブ２，２…の腹板
面、底板部１ａの上面に独立気泡の発泡性硬質ウレタン
フォームを吹付け等により所要の厚さに積層し、こうし
て形成される硬質ウレタン層で囲まれた内部に廃棄物と
しての空缶３（鉄缶）を置き、その上から再び発泡性硬
質ウレタンフォームを吹付けて被覆し、その上にさらに
空缶３を置いて再び発泡性硬質ウレタンフォームで被覆
するようにし、引張域Ｙの高さ相当の領域に廃棄物内蔵
硬質ウレタン層４が形成される。

【００１３】上記空缶３の埋設に際しては、施工時に空
缶３を立て並びあるいは図４のように横並びとして敷詰
めるようにしてもよいが、図６に示すようにあらかじめ
工場等において所要個数の空缶３を発泡性硬質ウレタン
フォームで被覆固化することにより所定外形寸法のブロ
ック５を形成し、このブロック５を橋梁施工現場へ運搬
して鋼殻１の側板１ｂの内面とリブ２の腹板面と底板部
１ａの上面とに硬質ウレタン層を形成したのちブロック
５を敷詰めるようにすれば、作業性がよく、またこのブ
ロック５自体のリサイクルも可能となる。

【００１４】いずれにおいても、空缶３を内蔵して施工
される硬質ウレタンは、発泡して固化する際に鋼殻１の
内面およびリブ２，２…の腹板面に一体的に密接固着さ
れる。ここで使用する独立気泡の発泡性硬質ウレタンと
しては、例えばポリウレタンフォームが用いられ、硬質
で耐圧性が２．５kg／cm² 程度の圧縮耐荷力を有してい
る。この硬質ウレタンとしては、例えばＴ液（ポリメチ
レン・ポリフエニル・イソシアネート、変性剤）と、Ｒ
液（ポリエーテル・ポリオール、触媒、界面活性剤、発
砲剤）の２成分を接触させることにより生成されるもの
が用いられる。このほか前記の圧縮耐荷力を持ち、独立
気泡の発泡材で着火性の低い難熱性の耐熱性に富む性質
の材料を選択すればよい。

【００１５】上記廃棄物内蔵硬質ウレタン層４が固化し
たのち、その上に鉄筋６を組み、その一部を図３のよう
にリブ２，２…に貫通させ、コンクリートを打設してコ
ンクリート層７を形成する。そしてその上面にアスファ
ルト等を敷設して舗装８が施される。またコンクリート
層７の橋軸方向両側部には地覆部９，９が形成され、必
要によりこの地覆部９，９に高欄が設置される。その完
成後の外観例を図７に示す。

【００１６】本発明において廃棄物内蔵硬質ウレタン層
４に内蔵する廃棄物としては、上記空缶３のほか、建築
廃材（木材、コンクリート塊等）、合成樹脂廃材（プラ
スチック材、発泡スチロール塊等）などを使用すること
ができる。

【００１７】なお、橋長２５ｍ、総幅員８．７ｍ、廃棄
物内蔵硬質ウレタン層４の厚さ７００mm、リブ２の設置
数７基とした場合、２５０mmｌの空缶を埋設することが
できる量はおおよそ１５万個となる。そして鉄製空缶の
場合、垂直使用での耐荷重は約１０kg／cm² であり、硬
質ウレタンの硬化後の耐荷力に比し大きいので、コンク
リート打設時におけるコンクリート重量を十分に支え、
コンクリートが固化するまでの支持機能を完全に果すこ
とができる。

【００１８】図５は本発明による施工方法の他の実施例
を示す断面図で、鋼殻１の底板部１ａを橋軸方向に複数
に分割し、各底板部１ａの長手方向両側端に近い位置に
リブ２，２を立設し、このリブ２，２間およびリブ２，
２の外側部に廃棄物内蔵硬質ウレタン層４′，４，４′
を形成してユニット１０，１０…とし、このユニット１
０，１０の底板部１ａ，１ａの接合部１１を架橋施工現
場で溶接または図示のようなボルト接合により一体化
し、相対向する端部の廃棄物内蔵硬質ウレタン層４′，
４′間に現場で硬質ウレタンフォームを注入発泡させて
埋め、ついで硬化後コンクリートを打設して合成床版と
するものである。

【００１９】これによれば、主たる廃棄物内蔵硬質ウレ
タン層４は工場において施工してユニット１０を製造し
ておき、このユニット１０を架橋現場へ搬送して組立て
ればよいので、架橋施工現場での作業量を大巾に減少さ
せることができる。

【００２０】次に試験結果について記す。

【００２１】圧縮強度２．５kg／cm² 程度の硬質ウレタ
ンを充填した合成床版橋の安全性については、梁試験体
を使用して静的載荷実験、疲労実験等により検証済であ
る。なおこのデータは特願平３−５６０６８号に記載さ
れている。

【００２２】ここにおいては、硬質ウレタン層に空缶を
内蔵したことにより圧縮強度や変形履歴に影響を及ぼす
か否かについて圧縮試験により検証した。この圧縮試験
に用いた試験体１１は、図８に縦断面を、図９に横断面
を示すように、高さ３５０mm、一辺２３７mmの方形断面
を有する直方体のブロック状とした硬質ウレタン１２の
中心部内に高さ１０６mm、直径５３mmの４本の鉄製空缶
３，３…を内蔵せしめたものであり、図１０のように油
圧圧縮試験機の当板１３，１３間に狭在させ、図１１の
白矢印方向に加圧することにより加圧時の応力と歪とに
ついて試験を行なった。

【００２３】上記試験の結果、図１２に示すように、空
缶３，３…を内蔵した試験体１１であっても、硬質ウレ
タン層のみの試験体と比較して強度の低下がないのみな
らず、歪の大きい領域でも抵抗を示すということが判明
した。すなわち空缶内蔵の試験体１１では、弾性範囲内
での最大応力度（弾性限）が変らず、また歪が増しても
応力度も大きくなるという性質を示した。そして試験体
１１の加圧時における弾性限界を超えて歪が発生する状
況は、図１１のように当板１３，１３に当接している端
部から次第に起こり、徐々に中間に向うという傾向を示
すので、内蔵の空缶３，３…に直ちに影響することがな
い点も明らかとなっている。

【００２４】一方、硬質ウレタンを使用した場合の振動
性状について試験を行なった。その試験体としては、図
１３（Ａ）〜（Ｃ）に断面構成を示すように、断面引張
域に硬質ウレタン１２を充填した試験体（イ）、すべて
コンクリート１４を充填した試験体（ロ）、試験体
（イ）の硬質ウレタン１２の部分を空胴１５とした試験
体（ハ）の３種を用意し、支間４ｍとして中央にインパ
ルスハンマで打撃を与え、自由振動を生じさせた。

【００２５】その結果、図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
に示す支間中央の振動加速度波形からも明らかなよう
に、硬質ウレタン１２を充填した試験体（イ）は他の２
種の試験体（ロ），（ハ）と比較して早期に減衰してい
ることが分り、振動の減衰効果が高いことが確認され
た。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、従来パイプの埋
設、空洞部の形成によるもののように特別な構造や治具
類を必要としていたものが、本発明によれば鋼殻を型枠
とし、この鋼殻の側板の内面、リブの腹板面、鋼殻の底
板部上面に独立気泡の発泡性硬質ウレタンを吹付けある
いは注入によって付着させたのち廃棄物を内蔵するよう
に同ウレタンを充填して発泡させることにより、廃棄物
内蔵硬質ウレタン層が鋼殻の内面、リブの腹板面に密接
固着し、特別な治具を用いることなく床版コンクリート
の打設が可能となり、打設時のコンクリート重量も廃棄
物内蔵の硬化ウレタン層によって十分に耐抗することが
できると同時に廃棄物の内蔵によって高価な硬質ウレタ
ンの使用量が大巾に減少し、コストの低減に大きく寄与
することができる。また内蔵される廃棄物はこれを被包
する硬質ウレタンが廃棄物同士を結合してバインダとし
て機能し、繰返し荷重や振動を受けても廃棄物が分離す
ることがなく、仮に分離したとしても橋梁の完成後は廃
棄物内蔵硬質ウレタン層は橋としての強度に関与しない
ので支障はない。これらにより廃棄物の有効利用を図
り、リサイクルの目的を達成しながら合成床版橋の死荷
重の大巾な軽減が図れ、低コストでの架橋が可能となっ
て大きな経済的効果を生むことができる。

【００２７】また廃棄物内臓硬質ウレタン層は鋼殻の内
面およびリブの腹板面に密着して糊化すること、および
硬質ウレタン自体独立気泡で透水性がないことにより、
水や空気が廃棄物内臓硬質ウレタン層の下部の鋼殻の内
面やリブの腹板面に接触することがなく、防錆効果が高
まってこれら部材の耐久性の向上に効果を発揮するとと
もに振動減衰効果を発揮し、軽量、低橋高であるにもか
かわらず振動しにくい橋梁とすることができる。

【００２８】請求項３によれば、廃棄物内蔵硬質ウレタ
ン層を工場等架橋現場以外の場所であらかじめ形成する
ことができるので、施工現場での作業量が少なくなり、
架橋に要する期間がそれだけ短縮されて工期を早めるこ
とができる。

【００２９】さらに請求項４，５のように廃棄物を硬質
ウレタンにより被覆固化してブロック化することによ
り、架橋現場での施工性がよく、高能率に施工すること
ができ、また他の用途にも流用することができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による合成床版橋の橋軸に直交する断面
を表わした一実施例の斜視図。

【図２】図１の一部の拡大断面図。

【図３】リブと鉄筋との関係を示す部分斜視図。

【図４】図１における廃棄物の内蔵の仕方の変形例を示
す部分断面図。

【図５】本発明による施工方法の他の例を示す断面図。

【図６】廃棄物を内蔵してブロック化した場合の一例を
示す斜視図。

【図７】本発明を適用した橋梁の一例を示す外観図。

【図８】圧縮試験用試験体の縦断面図。

【図９】同、横断面図。

【図１０】図８の試験体の試験機へのセット状態時の正
面図。

【図１１】同、圧縮時における試験体の変形状況を示す
正面図。

【図１２】圧縮試験による応力−歪曲線図。

【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は振動減衰試験用の３種類の
試験体の断面図。

【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は図１３の各試験体の振動加
速度波形図。

【符号の説明】

１ 鋼殻 １ａ 底板部 １ｂ 側板 ２ リブ ２ａ フランジ ３ 廃棄物としての空缶 ４ 廃棄物内蔵硬質ウレタン層 ５ ブロック ６ 鉄筋 ７ コンクリート層 ８ 舗装 ９ 地覆部 １０ ユニット １１ 接合部

フロントページの続き (72)発明者 太 田 貞 次 千葉県船橋市印内１丁目９番１棟408号室 (72)発明者 小 川 敏 幸 大分県大分市舞鶴町１丁目７番１号 株式 会社佐藤組内 (72)発明者 山 田 信 一 千葉県松戸市小金原４丁目19番12号 (56)参考文献 実開 平４−37612（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】橋軸方向に直交する断面が上向きコ字状を
   有する鋼殻と、この鋼殻の底板部上面橋軸方向に互いに
   所定の間隔をおいて固設され、圧縮断面域に至る高さを
   有し上端にフランジを有するリブと、引張断面域に充填
   され鋼殻の内面域およびリブの腹板域に接着固化し内部
   に空缶、廃材、その他軽量硬質で嵩張る廃棄物を埋設し
   てなる廃棄物内蔵硬質ウレタン層と、この硬質ウレタン
   層の上に前記リブの上端を包含して打設されたコンクリ
   ート層とで構成されていることを特徴とする合成床版
   橋。
2. 【請求項２】橋軸方向に直交する断面が上向きコ字状を
   有する鋼殻の底板部上面橋軸方向に、上端にフランジを
   有し圧縮断面域に至る高さを有するリブを互いに所定の
   間隔をおいて溶接等により固着立設し、このリブ間およ
   びリブと鋼殻の側板との間に独立気泡の発泡性硬質ウレ
   タンフォームを吹付け等により所要の厚みに敷設し、そ
   の上に空缶、廃材、その他軽量硬質で嵩張る廃棄物を直
   接またはブロック化して設置し、その上から前記硬質ウ
   レタンフォームを吹付け等により被覆するよう充填し、
   これを発泡固化させることにより硬質ウレタンフォーム
   が鋼殻の内面およびリブの腹板面に接着固定された廃棄
   物内蔵硬質ウレタン層を形成し、この硬質ウレタン層の
   物内蔵硬質ウレタン層を形成し、この硬質ウレタン層の
   上面にコンクリートを打設して合成床版とすることを特
   徴とする合成床版橋の施工方法。
3. 【請求項３】前記鋼殻をその底板部で橋軸方向に複数に
   分割し、各底板部上のリブ間にあらかじめ工場等におい
   て廃棄物内蔵硬質ウレタン層を形成したユニットを作製
   し、このユニットを架橋現場において底板部の端縁を接
   合することにより一体化して鋼殻を形成し、ユニット間
   には硬質ウレタンフォームを現場打ちして埋め、ついで
   その上にコンクリートを打設して合成床版とすることを
   特徴とする請求項２記載の合成床版橋の施工方法。
4. 【請求項４】硬質ウレタンフォームにより前記廃棄物を
   内蔵して固化することにより所定外形寸法のブロックを
   形成し、このブロックを前記硬質ウレタン層内に埋設す
   るようにしたことを特徴とする請求項２または３項記載
   の合成床版橋の施工方法。
5. 【請求項５】空缶、廃材その他軽量硬質で嵩張る廃棄物
   を内蔵して硬質ウレタンにより所定外形寸法のブロック
   状に形成したことを特徴とする合成床版橋等に用いるブ
   ロック。