新旧高架橋一体化施工におけるコンクリート打設中の列車 - 土木学会

土木学会第65回年次学術講演会(平成22年9月)
Ⅰ-146
新旧高架橋一体化施工におけるコンクリート打設中の列車振動計測とその影響評価
清水建設（株）
正会員 ○岩城英朗，内田秀樹，古堀謙次，若原敏裕，小倉大季
西日本旅客鉄道（株）
1．はじめに
既設高架橋
正会員吉永一義
新設高架橋
鉄道の線路等設備増設に伴う高架橋拡幅工事におい
て，既設張出しスラブと増設高架橋スラブの一体化が
埋込み型加速度計
必要とされる構造（図－1）を採用する場合がある 1)．
当該構造は増設高架橋へ列車荷重を確実に伝達するた
既設スラブ
めに新旧スラブの密着が要求されるが，施工上の制約
新設スラブ
から列車走行下でコンクリート打設を行う事例が多く，
列車振動がコンクリートの新旧一体化に与える影響が
懸念材料として挙げられる．すなわち，コンクリート
図－1 対象構造物
加速度(mmG)
は打設時から列車振動を受けながら凝結していくため，
振動が鉄筋とコンクリートとの付着や新旧コンクリー
トの一体性に影響する可能性がある．しかし，これら
の影響に関する過去の研究実績
2)，3)
は少なく，特に実
50
25
加速度(mmG)
では新幹線高架橋の実施工を対象にして列車走行時の
加速度応答を埋込み型加速度計により計測し，列車振
動が新旧一体化に及ぼす影響について検証を試みた．
2．計測概要
0
-25
新幹線通過
50
25
5
10
加速度(mmG)
ントの水和発熱に対する耐熱性ならびに防水性を有す
20
25
既設
day: 3/20 time: 22:58:45 - 22:59:15
30
新設
0
-25
新幹線通過
5
50
10
25
15
time (sec)
20
25
既設
day: 3/29 time: 22:58:45 - 22:59:15
30
新設
材齢 10 日
0
-25
-50
0
る埋込み型タイプである．新設側はコンクリート打設
15
time (sec)
材齢 1 日
図－2 に埋込み型加速度計の設置位置を示す．加速度
（MEMS）を使用して新たに開発したものであり，セメ
新設
打設前日
-50
0
計はデバイスに Micro Electro Mechanical Systems
既設
day: 3/18 time: 22:58:45 - 22:59:15
-50
0
構造物に対して行った検討は乏しい．そこで，本研究
図－2 加速度計設置位置
前に計器を主筋に固定して埋設し，既設側はスラブ下
新幹線通過
5
10
15
time (sec)
20
25
30
図－3 振動測定結果（各日の 22:58:45～22:59:15）
面のコンクリートをはつった後，計器を躯体内部に設
置しモルタルで埋め戻した．計測は新設スラブのコン
ブがほぼ一体となって挙動していることが確認された．
クリート打設の前日から材齢 10 日まで 24 時間連続計
図－4 に加速度応答から算出したパワ・スペクトルを
測で実施した．
示す．パワ・スペクトルは図－3 に示した新幹線走行時
3．計測結果
の加速度時系列波形（サンプリング振動数 200Hz）から
(1) 加速度応答とパワ・スペクトル
30 秒間を抽出し，フーリエ変換した後，電気的なノイ
図－3 に鉛直方向の加速度記録を示す．図は，コンク
ズを除去するために周波数領域でフィルターをかけて
リート打設前日および材齢 1 日，10 日の各日における
算出した．図より卓越振動数は 15Hz 前後にあり，新旧
22:58:45～22:59:15（30 秒間）の記録である．当該時間
スラブで一致していることがわかる．列車走行による
は既設高架橋上を新幹線が通過する時間帯である．図
既設スラブの振動は新設部へ伝達され両者が一体とな
より新旧スラブの加速度応答は最大値に差異はあるも
って挙動していることが確認される．なお，コンクリ
のの位相ずれは認められないことがわかり，新旧スラ
ート打設前日の新設側において，卓越振動数が 25Hz に
キーワード
連絡先
新旧一体化施工，列車振動，パワ・スペクトル，高架橋
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ＴＥＬ03-3820-6512
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土木学会第65回年次学術講演会(平成22年9月)
新設
6
4
2
8
5
10 15 20
振動数 (Hz)
day: 3/29
25
既設
30
既設
day: 3/20
8
新設
加速度最大値(mmG)
既設
打設前日
0
材齢 1 日
6
4
0
5
10 15 20
振動数 (Hz)
25
30
新設
材齢 10 日
6
4
2
0
* 各図は 22:58:45～22:59:15
の加速度応答より算出した．
5
10 15 20
振動数 (Hz)
25
30
新設
6
コンクリート
＊列車通過時
打設前
4
2
0
5
10 15 20
振動数 (Hz)
25
30
打設前日
day: 3/18 time: 18:00-24:00
0
1
8
100
80
60
40
20
2
0
100
80
60
40
20
1
4
2
3
time (hour)
0
1
2
3
time (hour)
新設
5
既設
4
材齢 10day:
日 3/29 time: 18:00-24:00
6
新設
5
既設
4
6
新設
5
6
図－6 10 分毎の加速度記録から算出した最大値
day: 3/19 time: 15:42－15:44
新設
6
コンクリート
＊列車通過時
打設後
4
2
0
3
time (hour)
既設
材齢 1 day:
日 3/20 time: 18:00-24:00
新設部と既設部の
加速度最大値の差 (mmG)
8
パワ・スペクトル (cm2/sec3)
パワ・スペクトル (cm2/sec3)
図－4 各日のパワ・スペクトル
day: 3/19 time: 15:14－15:16
100
80
60
40
20
2
加速度最大値(mmG)
パワ・スペクトル (cm2/sec3)
day: 3/18
加速度最大値(mmG)
8
パワ・スペクトル (cm2/sec3)
パワ・スペクトル (cm2/sec3)
Ⅰ-146
5
10 15 20
振動数 (Hz)
25
18
15
12
9
6
3
0
30
材齢 1 日(3/20)
2
4
6
8
10
計測開始日からの経過日数(日)
12
図－5 コンクリート打設前後のパワ・スペクトルの変化
図－7 新旧スラブにおける加速度最大値の変化
もみられるが，これは加速度計がコンクリートに埋設
の差異が小さくなる傾向がみられる．新設部コンクリ
される前の鉄筋単体の卓越振動数に対応する．
ートの剛性発現により新旧スラブの差異が小さくなっ
(2) コンクリート打設直後の応答特性の変化
たと考えられる．
新設部の加速度計がコンクリートに埋設される前後
4．まとめ
のパワ・スペクトルを図－5 に示す．加速度計周辺にコ
本研究で行った計測により，列車走行時における新
ンクリートが打設された時間は目視により確認した．
旧スラブの加速度応答波形の位相ならびに卓越振動数
打設前は前述のとおり新設部の卓越振動数が 25Hz にあ
に大きな差は認められず，新旧スラブがほぼ一体とな
るが，打設直後から計測終了までは検出されない．25Hz
って挙動していることが確認された．さらに，コンク
成分が鉄筋単体の応答特性と対応しているため，この
リートの凝結過程において懸念された列車振動によっ
計測結果がコンクリートの凝結過程に鉄筋とコンクリ
て鉄筋とコンクリートが個々に応答する挙動は，本計
ートが個々に応答する挙動が発生しなかったことを示
測の範囲内では認められなかった．
唆し，列車振動が鉄筋とコンクリートとの付着に悪影
【参考文献】
響を及ぼしていないことが認められる．
1) 下田誠剛，吉永一義，古堀謙次，浦野真次：高流動コンク
リートを用いた鉄道高架橋の一体化施工，コンクリート工
学，vol.48，No.3，pp.29-34，2010
2) 横井謙二ほか：列車振動が高流動コンクリートの品質に及
ぼす影響，コンクリート工学年次論文報告集，vol.20，No.2，
pp.451-456，1998
3) 垣内辰雄ほか：列車振動が新・旧高架橋スラブの接続に及
ぼす影響，土木学会第 53 回年次学術講演会，pp.410-411，
1998
(3) コンクリート硬化に伴う加速度最大値の時間変化
図－6 に 10 分毎の加速度記録から算出した最大値の
時間変化を示す．同図は，各日の 18:00～24:00 の結果
である．また，10 分毎の加速度最大値から新旧の差を
算出し，それらのデータの日平均値をプロットしたの
が図－7 である．材齢経過に伴い新設と既設の応答特性
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