JP5620687B2

JP5620687B2 - 橋梁に用いる伸縮装置及びその製造方法

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Publication number: JP5620687B2
Application number: JP2010025806A
Authority: JP
Inventors: 大久保　彰; 彰大久保
Original assignee: 大久保　彰; 彰大久保; 大久保将; 笠井哲郎; 大竹俊一; 湘南テクノ株式会社
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: JP2011162981A

Description

本発明は、高架橋や道路橋などの橋梁の継手部における季節により変化する熱的伸縮を吸収緩和する橋台と桁端部の遊間あるいは、橋脚で支承された桁と桁(床版と床版)の間にできる遊間のそれぞれに設置する埋設型の伸縮装置及びその製造方法に関する。

従来の橋梁の継手部構造として、橋梁の継手部に確保された遊間の両側に位置する躯体の上面に幅方向両端を固定することで、前記遊間を跨ぐように防水シートを敷設し、該防水シートの幅方向中央に形成した下方へ突出するＵ字状湾曲部を前記遊間に挿入し、該Ｕ字状湾曲部の内側に弾性材料製のバックアップ材を挿入し、該バックアップ材の上側を含めて前記防水シートの上側に弾性を有する特殊舗装材を敷設し、その特殊舗装材の上側に、継手部の前後の舗装体と面一となるように舗装体を打設したことを特徴とする発明がある (特許文献１)。

また、前記特許文献１に記載された請求項１に記載の橋梁の継手部構造は、前記バックアップ材が、中心に貫通孔を有した筒形をなしている発明である (特許文献１)。
さらに、前記特許文献１に記載された請求項２に記載の橋梁の継手部構造は、前記バックアップ材の周壁に、前記貫通孔に連通する導水孔が形成されている発明である (特許文献１)。

さらにまた、前記特許文献１に記載された請求項２または３に記載の橋梁の継手部構造は、前記バックアップ材が円筒形をなしている発明である (特許文献１)。
また、前記特許文献１に記載された請求項１〜４のいずれか１項に記載の橋梁の継手部構造は、前記バックアップ材が、防水加工の施された樹脂の発泡成形体よりなる発明である (特許文献１)。

さらに、前記特許文献１に記載された請求項１〜５のいずれか１項に記載の橋梁の継手部構造は、前記特殊舗装材の上側に打設された舗装体に前記遊間の延在方向に沿った切削目地を設け、その切削目地に弾性材を充填した発明である (特許文献１)。
さらにまた、前記特許文献１に記載された請求項６に記載の橋梁の継手部構造は、前記切削目地に充填された弾性材が、アスファルト系エマルジョン樹脂である発明である (特許文献１)。

そして、前記特許文献１に記載された請求項１〜７のいずれか１項に記載の橋梁の継手部構造は、前記特殊舗装材として、アスファルト系エマルジョン樹脂をバインダーとした常温アスファルト合材を使用した発明である (特許文献１)。
さらに、前記特許文献１に記載された請求項１〜８のいずれか１項に記載の橋梁の継手部構造は、前記防水シートとして、アラミド繊維シートの防水加工品を使用した発明である (特許文献１)。

特開２００７‐４６３６５

上記特許文献１の発明は、特殊舗装材や舗装体の遊間への脱落を防止することができるとともに特殊舗装材の弾性によって、橋梁の伸縮を内部吸収することができ、表層の舗装体に橋梁の伸縮の影響ができるだけ現れないようにすることができると記載されている。

しかし、前記特許文献１の発明は、車両等が走行する舗装体の直下に設けた伸縮装置の機能を果たす特殊舗装材が橋梁の伸縮の影響を十分に内部吸収することができないという難点を有していたばかりではなく、特殊舗装材自体の強度不足で上記舗装体にかかる走行車両等の重量に十分耐えることができずに荷重強度に対する塑性変形が生じるという難点があった。

また、特許文献１の発明では、防水シートと遊間を挟んだ左右の床版のコンクリートとの境界面や、特殊舗装材と舗装体の境界面に、プライマー（接着剤）が塗布されているために、特殊舗装材は橋梁の伸縮を直接受けることとなり、この点からも橋梁の伸縮を特殊舗装材で内部吸収するのに限界があった。

さらに、前記特許文献１の発明は、左右の床版の継手部における遊間が狭い場合は、逆に円筒形状の発泡成形体からなるバックアップ材の装着が困難となる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、橋梁の継手部における伸縮現象の影響を舗装体に支障のない状態となるよう大幅に改善した橋梁に用いる伸縮装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明に係る橋梁に用いる伸縮装置は、橋梁の継手部に確保された遊間を挟んで左右に位置する床版同士又は路盤と床版の対向する箇所に上面が開放された容器形状の空間部を形成するために、該左右の床版又は路盤と床版のそれぞれの路幅方向に形成した側壁と左右方向に形成した側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部を形成し、該断面矩形状の切り欠き部の底面に遊間を跨ぐようにスライドシート及び又は分離材を敷設し、該スライドシート及び又は分離材上の前記断面矩形状の切り欠き部の容器形状の空間部全体に、ポアソン比が０．１〜０．５で、弾性係数が６．５×１０〜１．０×１０ ^３Ｎ／ｍｍ ^２で、圧縮強度が０．１〜１５．０Ｎ／ｍｍ ^２で、曲げ強度が０．１〜１２．０Ｎ／ｍｍ ^２で、たわみ量が１．０〜２０ｍｍの特性を備えた弾性モルタルを充填し、該弾性モルタルはバインダー、粗粒発泡材、粒状発泡材、珪砂、セメント及び所定太さで所定繊維長のファイバーを主成分とし、該弾性モルタルの上面を前記舗装体で密閉状に被覆することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の弾性モルタルの下部表面と、上記切り欠いた床版上面ないし橋台上面との接触面の間には、橋梁の伸縮に伴い前記弾性モルタルで分散吸収できる幅に亘って分離材を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載する橋梁に用いる伸縮装置を構成する上記弾性モルタルは、その下部表面と、上記切り欠いた左右の床版上面ないし橋台上面との接触部の一部が相互にフリーとなるように珪砂もしくは砂による分離材が設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の弾性モルタル中の中間部位には、橋梁の伸縮に伴い生じる前記弾性モルタルへのひび割れの影響を防ぐためのひび割れ防止シートが一層又は複数層に埋設されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載の弾性モルタル中の中間部位には、ひび割れ防止シートの一層又は複数層を埋設するとともに該弾性モルタルの下部表面に防水を兼ねた分離材となる分離シートを設けたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１に記載の遊間部位が狭くない場合には、該遊間部位の下部に装填した円筒バックアップ材と弾性モルタル下面で囲まれた空間部に砂又は硅砂を充填したことを特徴とする。

本発明に係る橋梁に用いる伸縮装置の製造方法は、橋梁の継手部に確保された遊間を挟んで左右に位置する床版同士又は路盤と床版の対向する箇所に上面が開放された容器形状の空間部を形成するために、該左右の床版又は路盤と床版のそれぞれの路幅方向の側壁及び左右方向の側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部である上面が開放した容器形状の空間部を予め形成するステップと、橋梁の継手部に確保された遊間を弾性変形可能な材料で塞ぐステップと、前記断面矩形状の切り欠き部に面した遊間部位及び該遊間部位を挟んで左右の断面矩形状に切り欠いた床版上面に弾性モルタルが充満するように充填する前に、該弾性モルタルの下面と前記切り欠いた床版上面とが固着することがないように接触部の一部を相互にフリーとなるように分離材を敷設するステップと、前記床版同士又は路盤と床版のそれぞれの路幅方向の側壁及び左右方向の側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部に請求項１記載の成分と特性を備えた弾性モルタルを充填するステップと、該弾性モルタルの中間部位に該弾性モルタルのひび割れを防止するためのひび割れ防止シートを一層又は複数層を埋設するステップと、該弾性モルタルを前記床版の上面、路盤の上面と面一となるように充填するステップとを備え、該弾性モルタルの上面は舗装体で密閉状に被覆するステップを備えていることを特徴とする。

本発明に係る橋梁に用いる伸縮装置は、弾性モルタルの特性としてポアソン比、弾性係数、圧縮強度、曲げ強度及びたわみ量のそれぞれを実験上、許容される数値範囲に特定することにより橋梁の継手部における伸縮作用を舗装体に直接影響を及ぼすことなく弾性モルタル自体で分散吸収することができる。また、弾性モルタル自体によって継手部における伸縮作用を分散吸収することができることと相俟って舗装体にかかる車両等の走行荷重等によって弾性モルタルが変形することなく強度上、十分耐えるという弾性と強度という相矛盾する条件を同時に解決することができる。

また、本発明は弾性モルタルの下面が、閉空間部を形成するための路幅方向に両側壁を備えた断面矩形状に切り欠いた床版上面の遊間部を含む左右の一定範囲において接着させることなくフリーの状態となるように分離材を設けたので、橋梁の熱的伸縮に際して床版の伸縮と弾性モルタルが該床版に強い力で圧接状態に接していても遊間に面する床版が前後に伸縮するときに分離材の作用によって一種のすべり状態で移動することとなり、弾性モルタルとの一体的な伸縮運動を伴わずに分離した伸縮移動が行われる結果として弾性モルタルの持つ分散吸収能力と相俟って舗装体へのクラックや隆起現象が解消される。

さらに、遊間を中心とした床板との付着分離幅相当部位に接着分離材として防水機能を備えたスライドシートを敷設することにより遊間に水が流れることが無くなりこの面からも舗装体へのクラックの発生や隆起現象の解消が図れる上に防水効果も発揮できる。

特に、遊間の幅が狭い箇所では、発泡体からなる円筒状バックアップ材を使用することなく簡単に発泡樹脂材を充填するだけで済む。また、遊間の幅が狭い箇所では、ひび割れ防止シートも不要となる。

一方では、遊間の幅が通常の幅若しくは広い幅である場合は、橋梁の伸縮も大きくなるので、弾性モルタル内の中間部位にひび割れ防止シートを敷設することにより弾性モルタル自体が分散吸収能を有する上に弾性モルタルのひび割れ防止が図られ、橋梁の伸縮に伴う舗装体への路面の変形が解消される。

なお、本発明では橋梁の伸縮の影響を解消させるために弾性モルタルで行なっているが、その弾性モルタルの充填部位は床版に閉空間部を形成するための両側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部であり、切り欠かかれない床版上面及び弾性モルタル上面には直接車両等が走行する舗装体が形成されるために、舗装体の補修工事においては舗装体だけを削り取るだけで済み、弾性モルタルは床版と同じ高さであり、舗装体の削り取り作業に弾性モルタルが削り取られることは無くそのまま使用できる。しかも従来の橋梁の継手部位には鋼材やゴム材が舗装体表面に表われているが、本発明では継手に代わって弾性モルタルの表面が舗装体で密閉状に覆われるので従来の継手に起因する車両等の走行時の振動に伴う環境騒音からも開放される。

本発明の方法によれば、橋梁の継手部における伸縮に伴う舗装体のひび割れ等のトラブルが解消される上に、伸縮装置自体の交換も大幅に減少する結果、路面舗装の改修工事が大幅に減少し、無駄な国、地方自治体の予算の削減が図られ、かつ伸縮装置の取り付け作業も短縮される。

本発明の一実施例を示す橋梁に用いる伸縮装置の断面図である。本発明の他の実施例を示す橋梁に用いる伸縮装置の断面図である。本発明の他の実施例を示す橋梁に用いる伸縮装置の断面図である。本発明の他の実施例を示す橋梁に用いる伸縮装置の断面図である。本発明の他の実施例を示す橋梁に用いる伸縮装置の断面図である。

発明の実施の形態

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図1及び図２において遊間２の幅は通常の間隔又は広い間隔の場合について説明しており、発泡体からなる円筒状のバックアップ材３及びその上に砂又は珪砂４を充填した場合について説明したが、遊間２の幅が狭い場合は図３乃至図５に示すようにその空間部に合成樹脂製発泡材からなる材料 (図示せず) 等を充填する。

１は橋梁の継手部に用いる伸縮装置である。橋梁の継手部は橋脚で支承される床版５又は桁 (以下、床版という) の対向する端部同士の間に遊間２を設ける場合と橋台で床版５が支承される場合等多様な形態が考えられるがいずれの場合にも適用される。本例では床版５の端部同士での場合について説明する。

橋梁の継手部には伸縮装置１が設けられるが、確保された遊間２を挟んで左右に位置する床版５、５同士の対向する上端面には閉空間部を形成するための路幅方向に両側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部６を予め工場等において形成しておく。遊間２には予め弾力性のある材料で充填し、その充填物の上面は断面矩形状の切り欠き部６を形成した床版５の底面５ａと同じ高さに形成する（図３乃至図５参照）か、若干高めの平坦状に形成する（図１及び図２参照）。

床版５の閉空間部を形成するための両側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部６には弾性モルタル７を充填する。弾性モルタル７は、ポアソン比が０．１〜０．５で、弾性係数が６．５×１０〜１．０×１０⁴Ｎ／ｍｍ²で、圧縮強度が０．１〜１５．０Ｎ／ｍｍ²で、曲げ強度が０．１〜１２．０Ｎ／ｍｍ²で、たわみ量が１．０〜２０ｍｍの特性を備えた材料である。弾性係数はより好ましくは６．５×１０〜１．０×１０³Ｎ／ｍｍ²である。弾性モルタル７をこのような数値範囲に特定した理由は、橋梁の継手部における伸縮作用を舗装体に直接影響を及ぼすことなく弾性モルタル自体で分散吸収することができるようにすることと、舗装体にかかる車両等の走行荷重等によって弾性モルタルが変形することなく強度上も十分に耐えることができるという弾性と強度という相矛盾する条件を同時に解決するためである。

弾性モルタル７の成分はバインダーと骨材 (粗材と中級材) とセメントとファイバーを主成分として含有している。各成分の体積比率は１対１の割合で配合すると、バインダーは１０００ｇ、骨材は粗粒発泡材(粗材)が１００〜６００ｇと粒状発泡材(中級材)が５０〜４００ｇと珪砂４号の骨材 (粗) が０〜９００ｇと珪砂７号 (珪) とセメント３０〜６００ｇと所定繊維長のファイバーは２０〜５０ｇである。上記成分を配合する場合、弾性モルタル７自体が橋梁の継手部における伸縮作用を分散吸収する機能を発揮し得るとともに一方では舗装体上を走行する車両等の重量に耐える機械的特性を備えるように配慮する必要がある。しかし、本発明では弾性モルタル７の充填される空間は一種の密閉した空間である床版５の断面矩形状の切り欠き部とその切り欠き部を覆う舗装体８の下面で形成される閉空間に弾性モルタル７が充填形成されることも配慮する必要がある。

弾性モルタル７は遊間２を挟んで左右に対向する床版５の閉空間部を形成するための路幅方向に両側壁を備えた上端面を断面矩形状に切り欠くように形成するとともに床版５の幅方向の前端部及び後端部の両側壁（図示せず）は切り取らずに側壁として残す形状とする。すなわち、遊間２を挟んで左右に対向する床版５の上端面は断面矩形状に切り欠くように形成し、かつ床版５の幅方向の前端部及び後端部からなる前後の側壁（図示せず）の形成によって上面が開放した容器形状の空間部が形成される。この容器形状の空間部の上面は切り欠かれていない床版５の上端面と同じ高さであり、面一に形成される。容器形状の空間部には弾性モルタル７が空間部全体を埋め尽くすようにして充填する。充填された弾性モルタル７の上面は舗装体８で被覆され、いわば閉空間に弾性モルタル７が充満した状態で充填される。舗装体８は図１乃至図５では高機能アスファルト合材８ａ（改質２型）を表層とし、基層にマスチックアスファルト合材（改質２型）を使用した場合を示すが、この舗装体構造はこれに限定されない。

弾性モルタル７中の中間部位の遊間２相当部位から左右の所定幅に亘り橋梁の伸縮に伴う弾性モルタル７へのひび割れの影響が想起される範囲に亘ってひび割れ防止シート９を１枚又は複数枚敷設する (図１及び図３参照) 。ひび割れ防止シート９として、本例ではアラミド３軸メッシュシート (芳香族ポリアミド繊維で引張り強度・弾力・耐熱性がきわめて大きい繊維) を使用したが、これに限定されるものではなくひび割れ防止が効果的になされれば他の材料やシートであっても良い。通常の橋梁の伸縮に伴うひび割れ現象は遊間２部位に相当する弾性モルタル７部分で生起することとなるので、弾性モルタル７自体で橋梁の伸縮現象を分散吸収できるが、より一層、効果的なひび割れを防止するという観点からひび割れ防止シート９を採用する。

１０は断面矩形状の切り欠き部６の底面に敷設したスライドシートで、弾性モルタル７と床版５との接触面が相互にフリーの状態で接している (図１乃至図４参照) 。従来のように接着剤やアンカーボルト等で両者を固定すると橋梁の熱的伸縮作用によって弾性モルタル７自体も連動することにより舗装体８へのひび割れに直接影響を及ぼすのを解消するためである。また、スライドシート１０に代えて砂又は珪砂等の分離材１１を使用しても良く (図５参照) 、さらには、図１乃至図４に示すようにスライドシート１０と砂又は珪砂等の分離材１１を併用しても良い。スライドシート１０及び分離材１１の敷設範囲は、遊間２相当部位から左右の弾性モルタル７の所定幅に亘り橋梁の伸縮に伴うひび割れの影響が想起される範囲で、かつそのひび割れを分散吸収できる範囲である。

弾性モルタルの成分として、バインダーはアルファーゾル(商品名) １０００ｇと、骨材 (粗) は粗粒発泡材１５０〜５００ｇと、骨材 (中級) は粒状発泡材６０〜３００ｇと、骨材 (粗) は珪砂４号０〜８５ｇと、骨材 (中級) 珪砂７号０〜７００ｇと、普通ポルトランドセメント１００〜６００ｇと、太さ１５μで１２ｍｍ長のファイバー２８〜64ｇを主成分として各成分の体積比率が１対１の割合で混合した。
遊間の間隙幅は８０ｍｍで、その空間部を円筒ウレタン成形体と珪砂４号を使用して埋めた。舗装体は改質２型アスファルト合材を使用した。

弾性モルタルの性能試験結果は、ポアソン比が０．１〜０．５で、弾性係数は６．５×１０〜１．０×１０³Ｎ／mm²で、圧縮強度は０．１〜１５．０Ｎ／mm²曲げ強度は０．１〜１２．０Ｎ／mm²で、たわみ量は１．０〜２０ｍｍであった。

実施例１の弾性モルタル中の中間部位に１枚のアラミド３軸メッシュシートを遊間部位から左右の所定幅に亘り敷設し、さらに弾性モルタルの底面にスライドシート及び砂又は珪砂を敷設した。その結果、弾性モルタルの能力が一層発揮された。

１伸縮装置
２遊間
３バックアップ材
４砂又は珪砂
５床版
５ａ底面
６断面矩形状の切り欠き部
７弾性モルタル
８舗装体
８ａ高機能アスファルト合材
８ｂマスチックアスファルト
９ひび割れ防止シート
１０スライドシート

Claims

橋梁の継手部に確保された遊間を挟んで左右に位置する床版同士又は路盤と床版の対向する箇所に上面が開放された容器形状の空間部を形成するために、該左右の床版又は路盤と床版のそれぞれの路幅方向に形成した側壁と左右方向に形成した側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部を形成し、該断面矩形状の切り欠き部の底面に遊間を跨ぐようにスライドシート及び又は分離材を敷設し、該スライドシート及び又は分離材上の前記断面矩形状の切り欠き部の容器形状の空間部全体に、ポアソン比が０．１〜０．５で、弾性係数が６．５×１０〜１．０×１０ ^３Ｎ／ｍｍ ^２で、圧縮強度が０．１〜１５．０Ｎ／ｍｍ ^２で、曲げ強度が０．１〜１２．０Ｎ／ｍｍ ^２で、たわみ量が１．０〜２０ｍｍの特性を備えた弾性モルタルを充填し、該弾性モルタルはバインダー、粗粒発泡材、粒状発泡材、珪砂、セメント及び所定繊維長のファイバーを主成分とし、該弾性モルタルの上面を舗装体で密閉状に被覆することを特徴とする橋梁に用いる伸縮装置。
前記橋梁に用いる伸縮装置を構成する上記弾性モルタルの下部表面と、上記切り欠いた床版上面ないし橋台上面との接触面の間には、橋梁の伸縮に伴い前記弾性モルタルで分散吸収できる幅に亘って分離材を設けたことを特徴とする請求項１に記載する橋梁に用いる伸縮装置。
前記橋梁に用いる伸縮装置を構成する上記弾性モルタルは、その下部表面部と、上記切り欠いた左右の床版上面ないし橋台上面との接触部の一部が相互にフリーとなるように珪砂もしくは砂による分離材が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する橋梁に用いる伸縮装置。
前記橋梁に用いる伸縮装置を構成する上記弾性モルタルの中間部位には、橋梁の伸縮に伴い生じる前記弾性モルタルへのひび割れの影響を防ぐためのひび割れ防止シートが一層又は複数層に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の橋梁に用いる伸縮装置。
前記橋梁に用いる伸縮装置を構成する上記弾性モルタル中の中間部位には、ひび割れ防止シートの一層又は複数層を埋設するとともに該弾性モルタルの下部表面に防水を兼ねた分離材となる分離シートを設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載する橋梁に用いる伸縮装置。
前記橋梁に用いる伸縮装置の上記遊間部位が狭くない場合には、該遊間部位の下部に装填した円筒バックアップ材と弾性モルタル下面で囲まれた空間部に砂又は硅砂を充填したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載する橋梁に用いる伸縮装置。
橋梁の継手部に確保された遊間を挟んで左右に位置する床版同士又は路盤と床版の対向する箇所に上面が開放された容器形状の空間部を形成するために、該左右の床版又は路盤と床版のそれぞれの路幅方向の側壁及び左右方向の側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部である上面が開放した容器形状の空間部を予め形成するステップと、橋梁の継手部に確保された遊間を弾性変形可能な材料で塞ぐステップと、前記断面矩形状の切り欠き部に面した遊間部位及び該遊間部位を挟んで左右の断面矩形状に切り欠いた床版上面に弾性モルタルが充満するように充填する前に、該弾性モルタルの下面と前記切り欠いた床版上面とが固着することがないように接触部の一部を相互にフリーとなるように分離材を敷設するステップと、前記床版同士又は路盤と床版のそれぞれの路幅方向の側壁及び左右方向の側壁を備えた断面矩形状の切り欠き部に請求項１記載の成分と特性を備えた弾性モルタルを充填するステップと、該弾性モルタルの中間部位に該弾性モルタルのひび割れを防止するためのひび割れ防止シートを一層又は複数層を埋設するステップと、該弾性モルタルを前記床版の上面、路盤の上面と面一となるように充填するステップとを備え、該弾性モルタルの上面は舗装体で密閉状に被覆するステップを備えていることを特徴とする橋梁に用いる伸縮装置の製造方法。