特開 2023-63858 鋼トラス橋の鉛直材取替方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023063858

(43)【公開日】2023-05-10

(54)【発明の名称】鋼トラス橋の鉛直材取替方法

(51)【国際特許分類】

   E01D 22/00 20060101AFI20230428BHJP

   E01D 6/00 20060101ALI20230428BHJP

   E01D 24/00 20060101ALI20230428BHJP

【ＦＩ】

E01D22/00 Z

E01D6/00

E01D24/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021173909

(22)【出願日】2021-10-25

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】505398963

【氏名又は名称】西日本高速道路株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001317

【氏名又は名称】株式会社熊谷組

(71)【出願人】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】317008481

【氏名又は名称】日本橋梁株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】安野 克彦

(72)【発明者】

【氏名】的場 重道

(72)【発明者】

【氏名】古賀 義樹

(72)【発明者】

【氏名】尼子 大輔

(72)【発明者】

【氏名】川村 弘昌

(72)【発明者】

【氏名】上山 勉

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 琢也

【テーマコード（参考）】

2D059

【Ｆターム（参考）】

2D059BB33

2D059CC05

2D059GG39

2D059GG41

(57)【要約】

【課題】鉛直材取替前後において鋼トラス橋全体の構造系に変化が生じない安全で確実な鋼トラス橋の鉛直材取替方法を提供する。
【解決手段】鋼トラス橋Ｂ１の既設の鉛直材１を取り替える鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、鋼トラス橋Ｂ１の既設の鉛直材１と連結された上弦材２を持ち上げてジャッキアップするための油圧ジャッキ１１と、油圧ジャッキ１１の反力を得るための仮設梁１２と、鋼トラス橋Ｂ１の床版Ｄ１を上下に貫通する貫通孔ｈ１に挿通された連結鋼材１７で連結された上部架台１５と下部架台１６とを有する鋼材が組み合わされた上弦材持上機構１３と、を備えた軸力除去装置１０を用いて、上弦材２をジャッキアップし、既設の鉛直材１に作用する圧縮軸力を除去する軸力除去工程を行った後、既設の鉛直材１を新設の鉛直材１’に取り替える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼トラス橋の既設の鉛直材を取り替える鋼トラス橋の鉛直材取替方法であって、
前記鋼トラス橋の前記既設の鉛直材と連結された上弦材を持ち上げてジャッキアップするための油圧ジャッキと、前記油圧ジャッキの反力を得るための仮設梁と、前記鋼トラス橋の床版を上下に貫通する貫通孔に挿通された連結鋼材で連結された上部架台と下部架台とを有する鋼材が組み合わされた上弦材持上機構と、を備えた軸力除去装置を用いて、前記上弦材をジャッキアップし、前記既設の鉛直材に作用する圧縮軸力を除去する軸力除去工程を行った後、
既設の鉛直材を新設の鉛直材に取り替えること
を特徴とする鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【請求項2】

前記軸力除去工程を行う前に、立体骨組解析により前記既設の鉛直材に発生している圧縮軸力を算出して発生している応力を把握する鉛直材応力把握工程を行い、
前記軸力除去工程では、歪ゲージを用いて前記既設の鉛直材に作用している軸応力を計測し、立体骨組解析により算出した圧縮軸力と比較しながらジャッキアップを行うこと
を特徴とする請求項１に記載の鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【請求項3】

前記軸力除去工程では、レーザーレベルで前記既設の鉛直材の直上の橋面高さを常時計測し、橋面高さの変位量が所定の管理値を超えると警報を発すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【請求項4】

前記軸力除去工程では、地震時の橋軸直角方向の水平変位を制限する変位制限ストッパーを設置して前記既設の鉛直材に作用する圧縮軸力を除去すること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【請求項5】

前記軸力除去工程で前記既設の鉛直材に作用する軸力を除去した状態で新設の鉛直材を設置する新設鉛直材設置工程を行い、
その後、前記既設の鉛直材を撤去する既設鉛直材撤去工程を行うこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【請求項6】

前記既設鉛直材撤去工程を行った後、前記軸力除去装置を用いて前記上弦材をジャッキダウンし、歪ゲージを用いて前記新設の鉛直材に作用している軸応力を計測しつつ前記新設の鉛直材に圧縮軸力を導入する軸力導入工程を行うこと
を特徴とする請求項５に記載の鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【請求項7】

前記既設鉛直材撤去工程では、チェーンブロック用トロリーレールを用いて前記既設の鉛直材を橋軸直角方向外側に引出した後、揚重機で既設の鉛直材を吊り上げ撤去すること
を特徴とする請求項５又は６に記載の鋼トラス橋の鉛直材取替方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼トラス橋の鉛直材取替方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高度成長期等に建てられた鋼トラス橋などの橋梁に部分的に腐食が進行し、経年劣化により補修を余儀なくされ、一部の部材を取り替える必要性があるものが見受けられるようになってきた。特に、鋼トラス橋の鉛直材取替のような主要部材取替の事例も増加している。しかし、鋼トラス橋の鉛直材は、常時の死荷重及び活荷重を受け持つ主要部材であるだけでなく、地震荷重や風荷重による応力を支点部に伝達する重要な役割も担っている。このため、鋼トラス橋の鉛直材を取り替える際には、鉛直材を撤去した状態でも鋼トラス橋全体が構造体として安定した状態でなおかつ安全な状態を確保する必要性がある。そのため、鉛直材取替前後において鋼トラス橋全体の構造系に変化が生じない施工方法が要求されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、上弦材１と下弦材２との間に仮弦材７を取り付けるとともに、仮弦材７と上弦材１とを複数の仮斜材８で連結して仮トラスを形成し、下弦材２及びこれに連結する斜材４の下端側を取り除いて新たな下弦材及び新たな斜材の下端側を取り付けるようにしたるトラス構造物の部材取替方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２２］～［００３３］、図面の図２～図１０等参照）。

【0004】

また、同様に、特許文献２には、上弦材１と下弦材２との間に仮弦材７を取り付けるとともに、仮弦材７と上弦材１とを複数の仮斜材８で連結して仮トラスを形成し、下弦材２及びこれに連結する斜材４の下端側を取り除いて新たな下弦材及び新たな斜材の下端側を取り付けるようにしたトラス橋の部材取替方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２３］～［００３４］、図面の図２～図１０等参照）。

【0005】

しかし、特許文献１及び２に記載のトラス橋（トラス構造物）の部材取替方法は、橋軸方向一端から他端に亘って延びる一直線状の「仮弦材７」を取り付けて仮トラスを形成することで仮弦材７の着脱に要する工数を削減して上弦材１の取替を行うことができるという発明であり、鉛直材の取替にそのまま適用できるものではなく、仮トラスを形成する必要があり、手間がかかり、さらなる工数の削減が必要であるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－５６２３０号公報

【特許文献2】特開２０１９－１７８６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鉛直材取替前後において鋼トラス橋全体の構造系に変化が生じない安全で確実な鋼トラス橋の鉛直材取替方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、鋼トラス橋の既設の鉛直材を取り替える鋼トラス橋の鉛直材取替方法であって、前記鋼トラス橋の前記既設の鉛直材と連結された上弦材を持ち上げてジャッキアップするための油圧ジャッキと、前記油圧ジャッキの反力を得るための仮設梁と、前記鋼トラス橋の床版を上下に貫通する貫通孔に挿通された連結鋼材で連結された上部架台と下部架台とを有する鋼材が組み合わされた上弦材持上機構と、を備えた軸力除去装置を用いて、前記上弦材をジャッキアップし、前記既設の鉛直材に作用する圧縮軸力を除去する軸力除去工程を行った後、既設の鉛直材を新設の鉛直材に取り替えることを特徴とする。

【0009】

請求項２に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、請求項１に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、前記軸力除去工程を行う前に、立体骨組解析により前記既設の鉛直材に発生している圧縮軸力を算出して発生している応力を把握する鉛直材応力把握工程を行い、前記軸力除去工程では、歪ゲージを用いて前記既設の鉛直材に作用している軸応力を計測し、立体骨組解析により算出した圧縮軸力と比較しながらジャッキアップを行うことを特徴とする。

【0010】

請求項３に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、請求項１又は２に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、前記軸力除去工程では、レーザーレベルで前記既設の鉛直材の直上の橋面高さを常時計測し、橋面高さの変位量が所定の管理値を超えると警報を発することを特徴とする。

【0011】

請求項４に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、請求項１ないし３のいずれかに係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、前記軸力除去工程では、地震時の橋軸直角方向の水平変位を制限する変位制限ストッパーを設置して前記既設の鉛直材に作用する圧縮軸力を除去することを特徴とする。

【0012】

請求項５に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、請求項１ないし４のいずれかに係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、前記軸力除去工程で前記既設の鉛直材に作用する軸力を除去した状態で新設の鉛直材を設置する新設鉛直材設置工程を行い、その後、前記既設の鉛直材を撤去する既設鉛直材撤去工程を行うことを特徴とする。

【0013】

請求項６に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、請求項５に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、前記既設鉛直材撤去工程を行った後、前記軸力除去装置を用いて前記上弦材をジャッキダウンし、歪ゲージを用いて前記新設の鉛直材に作用している軸応力を計測しつつ前記新設の鉛直材に圧縮軸力を導入する軸力導入工程を行うことを特徴とする。

【0014】

請求項７に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法は、請求項５又は６に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法において、前記既設鉛直材撤去工程では、チェーンブロック用トロリーレールを用いて前記既設の鉛直材を橋軸直角方向外側に引出した後、揚重機で既設の鉛直材を吊り上げ撤去することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

請求項１～７に係る発明によれば、鉛直材取替前後において鋼トラス橋全体の構造系に変化が生じない構造安定性が確保された状態で鋼トラス橋の鉛直材を取り替えることができる。

【0016】

特に、請求項２に係る発明によれば、実施工の軸力除去装置によるジャッキアップを立体骨組解析により算出した圧縮軸力と比較しながら行うことができ、実施工の妥当性を確認しながら軸力除去を行うことができ、不測の事態を確実に防ぐことができる。

【0017】

特に、請求項３に係る発明によれば、レーザーレベルで既設の鉛直材の直上の橋面高さを常時計測し、橋面高さの変位量が所定の管理値を超えると警報を発するので、想定外の不測の事態が生じた場合に直ちに対応して対処・改善することができる。

【0018】

特に、請求項４に係る発明によれば、変位制限ストッパーを設置して既設の鉛直材の圧縮軸力を除去するので、変位制限ストッパーを介して橋軸直角方向の水平力を支承部へ伝達することができ、鉛直材の圧縮軸力を除去した状態で万が一地震が起きた場合でも構造安定性を確保することができる。

【0019】

特に、請求項５に係る発明によれば、鉛直材で死荷重等を支持できない状態を極力短くすることができ、構造安定性をさらに向上させることができる。

【0020】

特に、請求項６に係る発明によれば、歪ゲージを用いて新設の鉛直材に作用している軸応力を計測しつつ新設の鉛直材に圧縮軸力を導入するので、ジャッキダウン時にもジャッキアップ時と同等の荷重が再移行できていることを確認することができ、鉛直材取替後の構造系に変化が生じないようにすることができる。

【0021】

特に、請求項７に係る発明によれば、チェーンブロック用トロリーレールを用いて既設の鉛直材を橋軸直角方向外側に引出した後、揚重機で既設の鉛直材を吊り上げ撤去するので、短時間で安全に既設の鉛直材を撤去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、Ｘ線残留応力計測装置で計測している状況を示すＸ線残留応力計測状況写真である。

【図2】図２は、ジャッキアップ力を算出するための軸力除去のＦＥＭ解析モデルである。

【図3】図３は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の軸力除去工程を示す斜視図である。

【図4】図４は、同上の軸力除去工程を示す平面図である。

【図5】図５は、同上の軸力除去工程を示す鋼トラス橋を橋軸直角方向に沿って見た側面図である。

【図6】図６は、同上の軸力除去工程に用いる軸力除去装置の床版より上方に設置する各部構成を主に示す斜視図である。

【図7】図７は、同上の軸力除去装置の床版より上方に設置する各部構成を主に示す図５のＡ部拡大側面図である。

【図8】図８は、同上の軸力除去装置の床版より下方に設置する各部構成を主に示す斜視図である。

【図9】図９は、鋼トラス橋を橋軸直角方向に沿って切断して軸力除去装置の各部構成を示す鉛直断面図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の既設鉛直材撤去工程を示す工程説明図であり、（ａ）が鉛直材引出し時を示し、（ｂ）が鉛直材１のクレーンフックへの玉掛時を示している。

【図11】図１１は、同上の既設鉛直材撤去工程を示す工程説明図であり、鉛直材をクレーンフックへ玉掛して吊り上げた状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0024】

図１～図１１を用いて、本発明の実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法について説明する。鉛直材のあるワーレントラスの鋼トラス橋Ｂ１の橋台側の鉛直材１が腐食劣化しており、その既設の鉛直材１を新しい新設の鉛直材１’に取り替える場合を例示して説明する（図３，図８等参照）。

【0025】

鋼トラス橋Ｂ１全体の構造系に変化が生じない安全で確実な方法で鉛直材１を取り替えるには、鉛直材１に作用している死荷重による圧縮軸力を除去し、構造を安定させた状態で既設の鉛直材１を撤去する必要がある。

【0026】

しかし、実際の橋梁は、道路等に応じて平面曲率Ｒ（実施工した橋梁では、Ｒ＝６００ｍ）を有して左右いずれかに曲がっているものであり、トラスの弦材は各点位置で折れた配置としているので、橋軸直角方向（橋幅方向）の左右の床版張出し長が変化していることとなる。これにより鉛直材に生じる力も異なることから、取り替える既設の鉛直材１に作用している力を除去する方法を検討するにあたっては現状で鉛直材１に作用している圧縮軸力を詳細に把握する必要がある。

【0027】

（１．鉛直材応力把握工程）
そこで、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、先ず、取り替える既設の鉛直材１に発生している応力を把握する鉛直材応力把握工程を行う。

【0028】

具体的には、立体骨組解析により鉛直材１に発生している死荷重による圧縮軸力を算出し、算出した圧縮軸力の妥当性を検証するためにＸ線残留応力計測装置を使用して実際の鉛直材１に作用している軸応力を計測し、両者を比較して検証する。

【0029】

ここで、立体骨組解析とは、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）を利用した構造解析の一手法であり、２次元応力解析に用いる要素剛性方程式を３次元の立体骨組構造の要素剛性マトリックスに拡張し、プログラミングにより要素剛性マトリックスを解いて各部材の応力を算出する解析である。立体骨組解析は、建設時の設計計算書、設計図面に基づく３次元の立体骨組構造に加え、現地による実地調査結果を反映する。

【0030】

また、Ｘ線残留応力の計測は、図１のＸ線残留応力計測状況写真に示すように、Ｘ線残留応力計測装置により鋼材の板幅中央位置で計測し、鉛直材１の中央付近の４面で実施する。

【0031】

本実施形態に係る立体骨組構造モデルの立体骨組解析で算出した取り替える鉛直材１に作用する応力（圧縮軸力）は、１４ＭＰａであった。これに対して、Ｘ線残量応力の測定結果は、２５８ＭＰａであった。

【0032】

このように立体骨組解析の算出応力とＸ線残量応力の測定結果とが大きく開いた原因は、計測した残留応力には、荷重による発生応力だけでなく、鋼板の製造過程で発生する残留応力、部材製作過程で溶接により発生する残留応力、表面処理による残留応力などが含まれていたからと推測される。

【0033】

よって、Ｘ線残留応力計測装置で計測した残留応力は、想定していない荷重や変形に起因する発生応力ではないと推定することができたため、立体骨組解析により算出した圧縮軸力を後述の軸力除去を行う際の設計値として採用した。

【0034】

（２．ジャッキアップ力算出工程）
次に、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、計画上のジャッキアップ力を算出するジャッキアップ力算出工程を行う。

【0035】

具体的には、前述の立体骨組み解析で算出した圧縮軸力を基に図２に示す軸力除去のモデルを再現したＦＥＭ解析で後工程での鉛直材１の荷重除去に必要なジャッキアップ力を算出する。図２は、ジャッキアップ力を算出するための軸力除去のＦＥＭ解析モデルである。なお、この軸力除去のモデルのＦＥＭ解析では、必要なジャッキアップ力は、３０７ｋＮと算出された。

【0036】

また、ジャッキアップをする際に床版Ｄ１や壁高欄Ｗ１の剛性によりジャッキアップ力が大きくなることが懸念されたため、事前に床版Ｄ１と壁高欄Ｗ１を切断したモデルについても検討を実施した。その結果、ジャッキアップ力は、床版Ｄ１と壁高欄Ｗ１を切断することで７０％程度に低減できることが判明した。

【0037】

（３．軸力除去工程）
次に、図３～図５に示すように、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、軸力除去装置１０を用いて上弦材２をジャッキアップし、取り替える既設の鉛直材１に作用する圧縮軸力を除去する軸力除去工程を行う。図３は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の軸力除去工程を示す斜視図であり、図４は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の軸力除去工程を示す平面図である。また、図５は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の軸力除去工程を示す鋼トラス橋Ｂ１を橋軸直角方向に沿って見た側面図である。

【0038】

＜軸力除去装置＞
軸力除去装置１０は、図３～図９に示すように、上弦材を持ち上げてジャッキアップするためのＣＨ型の油圧ジャッキ１１と、油圧ジャッキ１１の反力を得るための反力受けである仮設梁１２と、鋼材が組み合わされた上弦材持上機構１３など、から構成されている。図６は、軸力除去装置１０の床版Ｄ１より上方に設置する各部構成を主に示す斜視図であり、図７は、軸力除去装置１０の床版Ｄ１より上方に設置する各部構成を主に示す図５のＡ部拡大側面図である。また、図８は、軸力除去装置１０の床版Ｄ１より下方に設置する各部構成を主に示す斜視図であり、図９は、鋼トラス橋Ｂ１を橋軸直角方向に沿って切断して軸力除去装置１０の各部構成を示す鉛直断面図である。

【0039】

仮設梁１２は、図３～図５に示すように、鋼トラスのトラス上弦材格点３上から橋台Ｐ１のパラペット４上まで達する所定の長さを有する左右一対のＨ形鋼１２０，１２１（900×300×16×28）が接合された梁材であり（図９も参照）、鋼トラス橋Ｂ１の床版Ｄ１上に載置される。勿論、仮設梁１２は、一対のＨ形鋼に限られず、溝形鋼や角形鋼管など所定の長さを有し、ジャッキアップ力に耐え得る曲げ剛性を有する他の部材でもよい。なお、図９に示すように、一対のＨ形鋼１２０，１２１と上部架台１５の隙間に、ＣＨ型の油圧ジャッキ１１が固定されている。

【0040】

また、図３，図５，図７に示すように、仮設梁１２の長手方向の一端部がトラス上弦材格点３上に設置された鋼材組立架台１４上に載置され、仮設梁１２の長手方向の他端部が橋台Ｐ１のパラペット４上に設置された鋼材組立架台１４’上に載置され、２つの鋼材組立架台１４，１４’上に架け渡されている。鋼材組立架台１４，１４’は、床版Ｄ１の勾配に応じて仮設梁１２の水平を保つためのレベル調整として用いられる。

【0041】

上弦材持上機構１３は、図３～図９に示すように、Ｈ形鋼などの鋼材が平面Ｈ状に組み合わされた上部架台１５と、上弦材２の下面に当接又は架台等を介在させて上弦材２を下方から持ち上げるための下部架台１６と、を備えている。また、これらの架台１５，１６は、総ねじＰＣ鋼棒であるゲビン棒などの高強度の鋼材かなる複数本の連結鋼材１７で連結されている。そして、図３，図５，図７，図８に示すように、この連結鋼材１７は、鋼トラス橋Ｂ１の床版Ｄ１を上下に貫通する貫通孔ｈ１を削孔して、その貫通孔内に挿通され、床版Ｄ１上にある上部架台１５と床版Ｄ１下にある下部架台１６とを連結している。

【0042】

本軸力除去工程では、軸力除去装置１０の油圧ジャッキ１１を伸びる方向に作動させて油圧ジャッキ１１上に載置されている上部架台１５を持ち上げることで、この上部架台１５と連結鋼材１７で連結されている下部架台１６を持ち上げる。これにより、軸力除去装置１０は、下部架台１６上の上弦材２をジャッキアップし、上弦材２が持ち上げることで、この上弦材２と接続する既設の鉛直材１の圧縮軸力を取り除く仕組となっている（図３～図９参照）。なお、油圧ジャッキ１１は、図示した仮設梁１２と上部架台１５との間に介在して上部架台１５を持ち上げる構成に限られず、上部架台１５の上に載置され、上部架台１５をねじ上げる構成としても構わない。要するに、本発明に係る油圧ジャッキは、鋼材が組み合わされた上弦材持上機構１３を油圧で持ち上げることができる構成であればよい。

【0043】

（３．１ 歪計測による発生応力度の管理）
また、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の軸力除去工程では、本軸力除去工程で鉛直材１の圧縮軸力を除去する際には、予め鉛直材１に設置した歪ゲージによりジャッキアップ時に鉛直材１に発生する部材発生応力の状況を監視する。実施工においては、施工誤差も見込まれ、不測の事態も発生し得るからである。

【0044】

具体的には、鉛直材応力把握工程のＸ線残留応力計測と同様に、板幅中央位置の鉛直材１の中央付近の４面に歪ゲージを設置し、歪ゲージによる圧縮応力の監視に加え、油圧ジャッキ１１の反力により鉛直材１に生じる引張力も監視する。また、前述の立体骨組解析とＦＥＭ解析で算出した設計値と比較しながら本軸力除去工程の油圧ジャッキ１１によるジャッキアップを実施することで、計画と実施工の軸力の推移と比較して妥当性を確認しながら本軸力除去工程を行う。

【0045】

実際の施工では、ジャキアップ作業は、ＦＥＭ解析による設計ジャッキアップ力である３０７ｋＮの５０％から段階的に反力を増加させた。設計ジャッキアップ力の１７０％の５２０ｋＮを作用させた段階で、目視による浮きが確認されるとともに、歪み計測の値が５８μεで上限となったため、発生軸力が０ｋＮになったと判断し完了とした。
実際の工事におけるジャッキアップ時の歪計測の推移を次表１に示す。

【0046】

【表1】

【0047】

表１に示すように、歪計測値より算出される発生応力度は、１１．６ＭＰａであり、立体体骨組解析から算出した発生応力度の１４．３ＭＰａに対して８１％であった。なお、Ａ面及びＣ面は、橋軸方向に面する面であり、Ｂ面及びＤ面は、橋軸直角方向に面する面である。

【0048】

（３．２ レーザーレベルによる橋面高さの監視）
それに加え、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の軸力除去工程では、レーザーレベル１９による橋面高さを監視する。ジャッキアップ作業における実際の橋面高さについても大きな鉛直変位が生じていないかを監視するためである。

【0049】

具体的には、図３，図６に示すように、鉛直材１の直上の橋面（床版Ｄ１の上面）に、レーザーセンサー２０を設置し、回転レーザーレベル１９で常時橋面高さを計測し、前述のジャッキアップによる鉛直材１の直上面の高さ変位を監視する。この橋面高さ監視システムは、常時、橋面の鉛直変位（レベル変位）を監視し変位量が管理値である３ｍｍを超えると警報音を発し、赤色灯を点灯して周囲の作業員に知らせるとともに、関係者の携帯端末にアラートが通報されるシステムとなっている。このため、不測の事態が生じた場合に直ちに対応して対処・改善することができる。

【0050】

（３．３ 変位制限ストッパー設置）
その上、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、鉛直材１が撤去された状態で地震が発生することを想定して、地震時の橋軸直角方向の水平変位を制限する変位制限ストッパー５を設置する（図６等参照）。地震時においても、構造安定性を確保するためである。

【0051】

既設の鉛直材１が撤去されている状態や上弦材２がジャッキアップされて新設の鉛直材１’に軸力が導入されていない状態では橋軸直角方向の水平力を支承部へ伝達する機能が失われている。これを補完するために、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、壁高欄Ｗ１を介して橋軸直角方向の水平力を伝達する変位制限ストッパー５を設置する。なお、変位制限ストッパー５の部材設計に適用する設計水平震度はレベル２地震動の１／２とした。

【0052】

図４，図６に示すように、変位制限ストッパー５は、スチフナープレートが溶接されて曲げ剛性が強化された左右一対のＨ形鋼５０，５１を主体とする部材である。これらのＨ形鋼５０，５１は、壁高欄Ｗ１の損傷を防ぐ緩衝ゴムを介して鋼トラス橋Ｂ１の壁高欄Ｗ１を挟み込んで鋼棒（ボルト）で連結されている。この変位制限ストッパー５は、橋台Ｐ１と鋼トラス橋Ｂ１の境界上に設置され、橋台Ｐ１のパラペット４上の壁高欄Ｗ１と鋼トラス橋Ｂ１の壁高欄Ｗ１を挟み込むことにより、鋼トラス橋Ｂ１の橋軸直角方向の水平力を支承部へ伝達する機能の一部を代替する（図１１も参照）。

【0053】

（４．新設鉛直材設置工程）
次に、図３，図８に示すように、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、軸力除去工程で既設の鉛直材１に作用する軸力を除去した状態で新設の鉛直材１’を設置する新設鉛直材設置工程を行う。新設の鉛直材１’を設置する位置は、取り替える既設の鉛直材１の近傍のトラス上弦材格点３側である（図１０も参照）。

【0054】

本工程では、上弦材２をジャッキアップして持ち上げ、既設の鉛直材１に軸力が作用しない状態で、その近傍に新設の鉛直材１’を設置する。このため、クレーン等の揚重機Ｃ１で新設の鉛直材１’を吊り上げて設置位置近傍の鋼トラス橋Ｂ１の外側まで運搬すれば、そこから新設の鉛直材１’を上弦材２の下方まで横方向（橋軸直角方向内側）に引き込んでボルト接合することで、極めて簡単に短時間で新設の鉛直材１’を所定の設置位置に設置することができる。

【0055】

（５．既設鉛直材撤去工程）
次に、図１０，図１１に示すように、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、既設の鉛直材１を撤去する既設鉛直材撤去工程を行う。図１０は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の既設鉛直材撤去工程を示す工程説明図であり、（ａ）が鉛直材引出し時を示し、（ｂ）が鉛直材１のクレーンフックへの玉掛時を示している。また、図１１は、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法の既設鉛直材撤去工程を示す工程説明図であり、鉛直材１をクレーンフックへ玉掛して吊り下げた状態を示している。

【0056】

具体的には、図１０（ａ）に示すように、既設の鉛直材１の接合ボルトを取り外した上、チェーンブロック用トロリーレール６を用いて既設の鉛直材１を橋軸直角方向外側に引出し、そこで図１０（ｂ），図１１に示すように、クレーン等の揚重機Ｃ１のフックに既設の鉛直材１を玉掛けして吊り上げ撤去する。

【0057】

（６．軸力導入工程）
次に、本実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法では、前述の軸力除去装置を用いて上弦材２をジャッキダウンし、取り替えた新設の鉛直材１’に圧縮軸力を導入する軸力導入工程を行う。

【0058】

具体的には、図示形態では、軸力除去装置１０の油圧ジャッキ１１を縮める方向に作動させて油圧ジャッキ１１上に載置されている上部架台１５を下降させ、この上部架台１５と連結鋼材１７で連結されている下部架台１６も下降させる。これにより、軸力除去装置１０は、下部架台１６上の上弦材２をジャッキダウンし、上弦材２が下降することで、この上弦材２と接続する新設の鉛直材１’に圧縮軸力を導入する。

【0059】

ここで、鉛直材取替後の構造系に変化が生じないようにするためには、ジャッキダウン時にもジャッキアップ時と同等の荷重が再移行できていることを確認する必要がある。そこで新設の鉛直材１’にも中央４面に歪ゲージを設置してジャッキダウン時にも歪計測を実施する。

【0060】

実際の工事におけるジャッキダウン時の歪計測の推移を次表２に示す。

【0061】

【表2】

表２に示すように、歪量が６７μεで上限となり、計測により得られた歪値より算出される発生応力度は、１３．４ＭＰａであり、立体骨組解析から算出した発生応力度１４．３ＭＰａに対して９４％であった。これにより、取替前の既設の鉛直材１と取替後の新設の鉛直材１’は、同等の軸力が掛かっていることが数値により定量的に確認でき、問題なく荷重が再移行できたことが確認できた。

【0062】

以上説明した本発明の実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法によれば、鉛直材取替前後において鋼トラス橋Ｂ１全体の構造系に変化が生じない構造安定性が確保された状態で鋼トラス橋Ｂ１の鉛直材１を取り替えることができる。

【0063】

以上、本発明の実施形態に係る鋼トラス橋の鉛直材取替方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【0064】

特に、取り替える鉛直材１の位置が、橋台Ｐ１に一番近い鉛直材を例示したが、他の位置でも適用できることは云うまでもなく、その場合は、仮設梁１２を載置する架台を設置する位置を鋼トラスのトラス上弦材格点３と他のトラス上弦材格点とし、それらに仮設梁１２を架け渡すようにすればよい。

【符号の説明】

【0065】

Ｂ１：鋼トラス橋
Ｐ１：橋台
Ｄ１：床版
Ｗ１：壁高欄
ｈ１：貫通孔
Ｃ１：揚重機
１：既設の鉛直材（鉛直材）
１’：新設の鉛直材（鉛直材）
２：上弦材
３：トラス上弦材格点 0
４：パラペット（橋台）
５：変位制限ストッパー
５０，５１：Ｈ形鋼
６：チェーンブロック用トロリーレール
１０：軸力除去装置
１１：油圧ジャッキ
１２：仮設梁
１２０，１２１：Ｈ形鋼
１３：上弦材持上機構
１４，１４’：鋼材組立架台
１５：上部架台（架台：上弦材持上機構）
１６：下部架台（架台：上弦材持上機構）
１７：連結鋼材（ケビン棒：ＰＣ鋼材）
１８：鋼材組立架台
１９：回転レーザーレベル（レーザーレベル）
２０：レーザーセンサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】