6. 場所打ち PC 桁橋
6.5 その他の橋梁形式
6.5.9 外ケーブル構造
外ケーブル構造とは,主桁コンクリートの外部にPC鋼材を配置して主桁にプレストレスを与えた構造で あり,箱桁やT桁の主桁の桁高の範囲内に外ケーブルを配置した構造が多く用いられている。外ケーブル 構造は一般に,主桁コンクリートの外部にケーブルを配置するために部材厚の低減が可能で,かつ外ケーブ ルには大容量のPC鋼材が使用できるための配置する鋼材本数を減らすことができる反面,力学特性が従来 のうちケーブル構造と異なり,外ケーブルに対する防食性への配慮も必要である。
(1)
連続箱桁橋
1) 特徴と利点外ケーブル工法は,防錆処理を施したPC鋼材を直接コンクリート内部に配置せず,コンクリートの外 部に配置し,定着部あるいは偏向部によりプレストレスを与える構造である。
外ケーブル工法の利点と今後の課題を表 6-10に示す。
表
6-10 外ケーブル工法の利点外ケーブル工法 の利点
1 ウエブやスラブ内部にPC鋼材ダクトがないため,部材厚が薄くでき自重が低減される。
2 自重が低減された分だけ,PC鋼材量を減ずることができる。
3 部材内にシースが配置されないため,配筋,型枠組立て,コンクリート打設等が容易になり,省力化 が図れる。
4 PC鋼材の取替えや再緊張,プレストレス導入による桁の補強およびキャンバー調整が比較的容易にで き,維持管理の面で有利である。
5 PC鋼材の摩擦によるプレストレスの損失は,ケーブル支持点の偏向部のみで生じる。そのためプレス トレスを有効に導入することができる。
2) 設計一般
・
外ケーブルの定着部および偏向部は,ケーブルの張力を主桁へ円滑に伝達できる構造としなければ ならない。・
ケーブル構造における部材断面の応力度および耐力の照査は,外ケーブル構造の特性を考慮して行 う。図 6-20 外ケーブル工法イメージ図
6.場所打ち PC 桁橋 6.5 その他の橋梁形式
(2)
エクストラドーズド橋
1) 特徴と利点エクストラドーズド橋は,一部のケーブルを桁断面の外に出し,橋脚上に設けた柱の頂部で定着もしく は方向を変えてプレストレスを導入した橋梁構造である。エクストラドーズド橋の外観は,PC斜張橋に 似ているが,構造的には桁橋に近い特性を持っている。活荷重による斜材の応力変動はPC斜張橋に比べ て1/3~1/4であり,活荷重などに対して主桁が主体的に抵抗する形式である。
エクストラドーズド橋の利点を、表 6-11に示す。
表 6-11 エクストラドーズド橋の利点
エクストラドーズド橋 の利点
1 桁橋に比べ桁自重を低減できる。
2 ケーブルの応力変動が斜張橋に比べ小さいため,ケーブルの引張力をより有効に利用できる。
3 疲労の問題が少ないため,斜張橋のように高い疲労強度をもった定着体を必要としない。
4 低い角度で張ったケーブルを補助的に用いるため,柱に作用する軸力は少なく,柱の高さも 低くなる。
2) 設計一般
・
支間は100m~200m程度に適する。・
塔の高さは一般的には支間の1/15程度が採用されている。・
主桁と斜ケーブルの鉛直荷重の分担率により,斜ケーブルの鋼材量が決定されるため,主桁の剛性 や主塔の高さなど総合的に判断して設計する必要がある。図 6-21 エクストラドーズド橋のイメージ図
6.場所打ち PC 桁橋 6.5 その他の橋梁形式
(3)
PC波型鋼板ウェブ箱桁橋
1) 特徴と利点PC橋のウェブを波形の鋼板に置き換えた構造形式。PC橋の重量の30%~40%を占めるウェブを,軽量 な波形鋼板に置き換えることにより,自重の大幅な軽減が図れ,スパンの長大化と施工の省力化を図るこ とができる。PC 波形鋼板ウェブ箱桁橋の利点を表 6-12 に示す。
表 6-12
PC波形鋼板ウェブ箱桁橋
PC波形ウエブ 箱桁橋の利点
1 上部工の軽量化が図れることから,下部・基礎構造への負担が軽減する。
2 プレストレスの導入効率の向上が図れる。
3 高いせん断座屈耐力を有することから補剛材の省略が図れる。
4 コンクリートウエブの鉄筋組立,ケーブル配置,コンクリート打設が省略でき,施工の省力化 と工期の短縮が可能となる。
2) 設計一般
・
外ケーブルを活用することを原則とする。・
直橋を対象とする。・
支間は50m~100m程度に適する。・
地震時の振動特性が不明確であり,ラーメン構造の場合は上部工を含めた耐震性について地震時応 答解析を行う必要がある。・
形鋼板はアコーディオン効果により軸方向に抵抗しないので,曲げモーメント・軸力の検討はコン クリート断面のみとして行う。・
波形鋼板は高いせん断力を有するので,せん断力の検討はウェブ断面のみとして行う。・
座屈の検討は,鋼板の折り目と折り目の間が座屈する部分座屈と,鋼板全体が座屈する全体座屈に ついて行う。・
鋼板を用いるため,塗装塗り替えなどのメンテナンスを含めた検討が必要である。また,コンクリ ート床版と鋼板ウェブの結合部の止水対策が必要である。図
6-22 波形鋼板ウェブ箱桁橋のイメージ図6.場所打ち PC 桁橋 6.5 その他の橋梁形式
(4)
PC斜張橋
PC 斜張橋は,塔,斜材,主桁で構成される構造であり,斜材の配置範囲を広くすることにより,長支 間化が可能で200m を超える橋梁もある。また,斜材本数を増やすほど,桁高を小さくすることができ る。斜材配置・塔形状の設計の自由度が高いため,景観への配慮が容易で,橋梁自体がランドマークとし て利用できる効果もある。斜材の配置形式としては,ハープ形式・ファン形式・ラジアル形式,塔の形状 としては,1本柱形・独立2本柱形・H 形・A 形・逆Y 形などがある。
固定支保工や張出し架設で建設される。