JP2000008325A - 床版合成桁構造 - Google Patents

床版合成桁構造

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JP2000008325A
JP2000008325A JP10181738A JP18173898A JP2000008325A JP 2000008325 A JP2000008325 A JP 2000008325A JP 10181738 A JP10181738 A JP 10181738A JP 18173898 A JP18173898 A JP 18173898A JP 2000008325 A JP2000008325 A JP 2000008325A
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floor slab
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main girders
inner main
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Masayuki Okimoto
真之 沖本
Takashi Hirata
尚 平田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 床版を強度面等で最も合理的に支持できる桁
構造とした合成桁構造を提供する。 【解決手段】 3本以上の主桁を、床版下面に配置の横
桁で繋いで構成する合成桁構造において、横桁3の長手
方向端部に、その下端から上方に向けて立上る外主桁5
を固定し、長手方向中間部寄りの部位に、横桁上端から
下方に向けて立下る内主桁6を固定することで、外主桁
5と内主桁6を段差配置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木,建築,橋梁
分野において、桁と床版とからなる合成桁構造に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、橋における道路床版等を合成桁で
構築する場合にあっては、図9に示すように支間方向に
伸長してH型鋼材等からなる桁(以下主桁という)1を
複数配設し、この主桁1の上面にコンクリートの床版2
を構築している。つまり、床版2より下側に主桁1を固
定することにより桁構造を構築してきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】合成桁構造を構成する
場合において、従来の床版下面に床版支間方向に主桁を
固定して構築した桁構造には、下記の問題点があった。 大きな支間間隔(つまり、橋脚間のスパン)が必要
な場合、この大スパン間の床版を支持するには、より大
きな力が必要であり、このため、床版下面に大きな断面
性能の桁が必要となることから、主桁が例えば鋼桁の場
合、 A.所要の高さの桁が必要となり、床版設置高さが決ま
っているため、おのずから桁下端の位置が下がり、その
ぶん床版下部の利用空間が小さくなる。また、桁高が大
きくなると、この桁のトラックによる道路運搬時に高さ
制限等で道路交通障害をきたす。 B.また、桁高制限をして必要な強度を出すためには、
鋼材の各部の板厚の著るしい増大となり、過大な鋼材量
となってコストアップとなる。 C.特に、製作上桁高限界(900mm)のあるロール
H型鋼を桁として用いる場合、大きな支間間隔(スパン
20m以上)が必要な場合は、適用不可能となる。 コンクリートの床版と鋼H桁を固定して合成桁構造
の橋梁を構築する場合、合成桁に生じる正曲げ部(橋脚
上部の支点とその両側付近)のコンクリート床版には大
きな圧縮力が、また合成桁負曲げ部(つまり、支点間の
中間とその両側付近)のコンクリート床版には、大きな
引っ張り力が作用し、これらの大きな力が橋梁にとって
最も重要な車両走行部となるコンクリート床版の亀裂損
傷に繋がる。 車両走行に対応した防音壁やガードレールが、走行
床版両端に床版より上方に向けてかつ床版梁間方向に別
途必要である。本発明は前記の課題を解決した合成桁構
造を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る床版合成桁構造は、3本以上の主桁
を、床版下面に配置の横桁で繋いで構成する合成桁構造
において、横桁の長手方向端部に、その下端から上方に
向けて立上る外主桁を固定し、長手方向中間部寄りの部
位に、横桁の上端から下方に向けて立下る内主桁を固定
することで、外主桁と内主桁を段差配置することを特徴
とする。本発明において、前記内外の主桁は、H型鋼材
で構成され、前記床版は前記外主桁のウエブと、前記内
主桁の上フランジに固定されていることを特徴とする。
また本発明において、前記横桁および床版の一方または
両方が鉄筋コンクリートからなり、前記外主桁と内主桁
が鋼桁からなることを特徴とする。また本発明におい
て、前記外主桁のウエブおよび下フランジと、前記内主
桁のウエブおよび上フランジがコンクリート横桁の両端
面で接合界面を持つことを特徴とする。
【0005】本発明の床版合成桁構造によると、外主桁
と内主桁とが段差配置され、かつ各主桁間が床版と横桁
を介して固定される構造であるので、大きな桁高性能を
持った重ね合成桁に容易に構成でき、しかも大きな桁高
の割りには桁上,桁下の建築限界に妨げられず、さらに
桁構造が合理化されたことにより、同一支間間隔(スパ
ン)では従来より桁鋼材重量を少なくでき、同一桁鋼材
重量とすると支間間隔を従来より長くできる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を参
照して説明する。図1〜図4は第1実施形態として、3
本以上の主桁を、床版下面に配置の横桁で繋いで構成さ
れる橋梁構造が示されている。この橋梁では、コンクリ
ート床版12の下面に配置の横桁3の長手方向端部4
に、その下端から上方に向けて立上るH型鋼からなる外
主桁5が固定され、横桁3の長手方向中間部寄りの部位
に、その横桁3上端から下方に向けて立下る内主桁6を
固定することで、外主桁5と内主桁6が段差配置して構
成されている。
【0007】コンクリート床版12は、図3に示すよう
に鉄筋10を配筋した鉄筋コンクリートで構成され、そ
の中間部の下面はH型鋼材からなる内主桁6の上フラン
ジ7の上面で支持され、また両端面は同じくH型鋼材か
らなる外主桁5のウエブ8の側面に当てがわれ、横方向
の位置決めがなされている。
【0008】また、横桁3は図4に示すように、長手方
向の中間部位に2つの内主桁6が存在した状態で、かつ
内部に鉄筋10が配筋された鉄筋コンクリートで構成さ
れる。この横桁3の長手方向両端面4は図3に示すよう
に外主桁5のウエブ8の側面に当てがわれて横方向の位
置決めがなされ、さらに、横桁3の外端部下面は、外主
桁5の下フランジ9上面に支持されている。
【0009】図4に示すように、鉄筋コンクリートから
なる横桁3の長手方向中間部位には、複数の内主桁6の
ウエブ8が存在するため、鉄筋10のよこ配筋10aは
横桁3の長手方向全長にわたり1本の鉄筋で通せないの
で、このよこ鉄筋10aは、各内主桁6の間に配置し
て、その両端を隣り合う内主桁6のウエブ8の側面に溶
接固定し、横桁3用のコンクリートを打設するとよい。
【0010】なお、必要ならば横桁3の長手方向全長に
わたって1本又は複数本のPC鋼材13を、内主桁6の
ウエブ8を貫通させて埋設し、横桁3を、その長手方向
にプレストレスを与えて強化したプレストレスコンクリ
ートで構成してもよい。
【0011】図3(B)に示すように、内主桁6の上フ
ランジ7の上面にシエアキーとしての複数のスタッドジ
ベル11が上向きに溶接されており、このスタッドジベ
ル11が所定の厚みTを有するコンクリート床版12に
埋設されていて、このスタッドジベル11を介してコン
クリート床版12と内主桁6とが強固に結合されてい
る。
【0012】また、外主桁5のウエブ8の側面と、下フ
ランジ9の上面にスタッドジベル11がそれぞれ横向
き、上向きに溶接されていて、各スタッドジベル11が
コンクリート床版12および横桁3の各両端部と、横桁
3の端部下面部に埋設されることで、各スタッドジベル
11を介してコンクリート床版12と横桁3の両端部が
外主桁5に強固に結合されている。
【0013】図5は第2実施形態を示す。第1実施形態
では、横桁3がコンクリート横桁であったのに対し、第
2実施形態では、横桁3が鋼製横桁3aで構成されてい
る例を示す。鋼製横桁3aは鋼製の内主桁6と同様にH
型鋼で構成され、それぞれウエブ18と上フランジ17
と下フランジ19を有している。各鋼製の内主桁6のウ
エブ8の片側面又は両側面に、上フランジ7と下フラン
ジ9の間に伸長する補剛リブ14が隅肉溶接で固着さ
れ、その上下のコーナ部の開孔15を介して回り溶接さ
れている。
【0014】一方、内主桁6間に位置する各鋼製横桁3
aの両端部には上下のフランジ17,19と、ウエブ1
8の一部を切り落としてなる切除部16によって接合端
部20が形成されており、前記の切除部16を介して鋼
製の内主桁6と鋼製横桁3aの高さを揃えたうえ、この
接合端部20を補剛リブ14の側面に当てがい、スポッ
ト溶接または図示のボルト25を用いて結合することに
より、鋼製の内主桁6に鋼製横桁3aが固着されてい
る。
【0015】コンクリート床版12を伝ってより大きな
荷重がかかる鋼製の内主桁6(図5で右側の鋼製内主
桁)では、上フランジ7の上面に、広幅のガセットプレ
ート21を配設し、このガセットプレート21の両翼部
を鋼製横桁3aの上フランジ17上面に当てがい、3つ
の上フランジ17,7,17の上面と、上部ガセットプ
レート21との当接面を溶接することで、鋼製の内主桁
6と、その両側の鋼製横桁3aとの上方結合部の強度向
上を図っている。
【0016】また、この鋼製の内主桁6のウエブ8の両
側面と、補剛リブ14の側面とに補強板22を隅肉溶接
し、この補強板22を、鋼製の内主桁6の両側に位置す
る鋼製横桁3aの下側の切除部16を介して下フランジ
19と同じ高さに配置し、鋼製の内主桁6のウエブ8の
両側において、それぞれ下部ガセットプレート23を各
補強板22と下フランジ19の下面に当てがい、それぞ
れの当接面を溶接して、鋼製の内主桁6と、その両側の
鋼製横桁3aの下部結合部の強度向上を図っている。
【0017】なお、前記以外の鋼製の内主桁6と鋼製横
桁3aとの結合構造を採用してもよい。
【0018】前記の各実施形態において、外主桁5と内
主桁6とは、上下方向に一部重なり合った段差配置で設
けられていることから、内主桁6の上フランジ7で支持
されるコンクリート床版12の配置の高さ位置は、外主
桁5の桁高さのほぼ中間の高さに位置し、また、外主桁
5の下フランジ9で支持される横桁3の下端部は、内主
桁6の桁高さのほぼ中間の高さ位置に設けられている。
【0019】外主桁5は、車両走行路に用いられるコン
クリート床版12の両端に設けられ、かつ前述のように
コンクリート床版12から上方に立上っていることで、
この外主桁5は桁機能に加えて、縁石ないし防護壁機能
を持たせている。この床版合成桁は、例えば図6に示す
ように所定間隔をおいて配設の橋脚24の上端に設けら
れる。
【0020】本発明に係る床版合成桁と、従来構造の床
版合成桁における各コンクリート床版2,12に作用す
る耐曲げ応力の比較例が図7と図8に示されている。各
図から分かるように、従来構造(図8に示す)の床版合
成桁では、鋼製主桁1の上部にコンクリート床版2が配
置されるのに対し、本発明の床版合成桁では、コンクリ
ート床版12の上下方向に段差配置の外主桁5と内主桁
6が位置しているので、従来例における各部の寸法関係
(各記号に(ィ)を付記する)(ィ)C・hc ,(ィ)T・h
t と、本発明における各部の寸法関係(各記号に(ロ) を
付記する)(ロ)C・hc ,(ロ) T・ht ではいずれも
(ィ)C・hc <(ロ) C・hc ,(ィ)T・ht <(ロ) C・
hc の関係にあり、それ故に、耐曲げ応力であるMR
は、従来例では、MR =(ィ)C・hc +(ィ)T・ht 、
本発明ではMR =(ロ) C・hc +(ロ)T・ht であり、
本発明のコンクリート床版12の耐曲げ応力が従来より
も著るしく増大していることが明らかである。
【0021】第1,第2実施形態の構造的特徴にもとづ
く作用効果をまとめて説明する。 (1) 横桁3上部に配置されたコンクリート床版12を、
外主桁5のウエブ8と内主桁6の上フランジ7に固定す
るので、外主桁5はコンクリート床版12を介して内主
桁6と強固に接合固定して、構造一体化出来、大きな桁
高性能を持った重ね合成桁に容易に構成できる。 (2) また、コンクリート床版12に発生する断面力低減
のため、外主桁5と内主桁6の平面的ずれ配置による適
正桁間隔をとっても、床版構造は面内剪断力が大きく、
外主桁5と内主桁6の構造一体化を妨げることはない。
特に床版がコンクリート床版12であると、その平面剛
性は大きく、外主桁5と内主桁6の相互の接合固定は、
容易に構造一体化が可能となる。 (3) 横桁3およびコンクリート床版12の一方または両
方が鉄筋コンクリートからなり、外主桁5と内主桁6が
鋼桁からなるので、横桁3およびコンクリート床版12
として安価で高性能な鉄筋コンクリートは、その鋼外主
桁と鋼内主桁を現場で容易に接合固定できる。 (4) 鋼外主桁5のウエブ8および下フランジ9と、鋼内
主桁6のウエブ8および上フランジ7がコンクリート横
桁の両端面で接合界面をもち、コンクリート床版12の
上面と下面が、鋼外主桁5のウエブ8と上下のフランジ
7,9で接合界面を持つので打設コンクリートと鋼面の
密着性が高い。
【0022】
【発明の効果】本発明の特許請求の範囲に記載の床版合
成桁構造によると、主桁の荷重分配に用いる横桁部材を
外主桁と内主桁の段差配置接合界面構造に構成させるこ
とにより、大きな有効桁高性能を持った主桁段差配置合
成桁に容易に構成できることから、低コストで大きな支
間間隔の合成桁構造を構築できる。
【0023】横桁部から外主桁,内主桁部が各々別々に
上下方向に段差配置で突出しているので、大きな桁高の
割りには桁上,桁下の建築限界を妨げない。また、桁高
の低い外主桁,内主桁を別々に分離運搬できるので、道
路交通制限を受けない。
【0024】特に製作上、桁高限界(900mm)のあ
るロールH型鋼を主桁として用いる場合、より大きな桁
高となる外主桁,内主桁の重ね桁として用いることがで
きるので、大きな支間間隔(スパン30m程度)が必要
な場合も適用可能となる。
【0025】横桁の上部に配置される床版部材が、重ね
桁の高さ中央部近傍付近に配置されるので、合成桁橋梁
に作用する正曲げ(床版の支点を中心にその両側に作用
する曲げ応力)と、負曲げ(支点中間部を中心にその両
側に作用する曲げ応力)に対し、床版部材の主桁支間方
向の面内圧縮と面内引張りがほとんど発生せず、車両走
行により損傷を受け易い床版部材に大きな負荷を与えな
い。
【0026】外主桁は、横桁を介して内主桁と強固に接
合固定して構造一体化でき、大きな桁高性能を持った重
ね合成桁に容易に構成できる。床版両端部外主桁は、横
桁を介して内主桁と構造一体化し、重ね合成桁としての
大きな構造要素を構成すると同時に、走行車両のための
騒音防止壁やガードレールの機能も果たす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る床版合成桁構造の
破断斜視図である。
【図2】図1の拡大部分断面図である。
【図3】(A)は図2のA部の拡大断面図、(B)は図
2のB部の拡大断面図である。
【図4】図1における横桁の拡大縦断面図である。
【図5】第2実施形態として鋼製横桁と鋼製主桁の結合
構造を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係る床版合成桁を用いた橋
の側面図である。
【図7】本発明に係るコンクリート床版の耐曲げ応力を
示す説明図である。
【図8】従来の合成桁におけるコンクリート床版の耐曲
げ応力を示す説明図である。
【図9】従来の床版合成桁構造の破断斜視図である。
【符号の説明】
1 主桁 2 コンクリート床版 3 横桁 4 長手方向端部 5 外主桁 6 内主桁 7 上フランジ 8 ウエブ 9 下フランジ 10 鉄筋 11 スタッドジベル 12 コンクリート床版 13 PC鋼材 14 補剛リブ 15 開孔 16 切除部 17 上フランジ 18 ウエブ 19 下フランジ 20 接合端部 21 上部ガセットプレート 22 補強板 23 下部ガセットプレート 24 橋脚 25 ボルト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3本以上の主桁を、床版下面に配置の横
    桁で繋いで構成する床版合成桁構造において、横桁の長
    手方向端部に、その下端から上方に向けて立上る外主桁
    を固定し、横桁の長手方向中間部寄りの部位に、横桁の
    上端から下方に向けて立下る内主桁を固定することで、
    外主桁と内主桁を段差配置することを特徴とする合成桁
    構造。
  2. 【請求項2】 前記内外の主桁は、H型鋼材で構成さ
    れ、前記床版は前記外主桁のウエブと、前記内主桁の上
    フランジに固定されている請求項1記載の合成桁構造。
  3. 【請求項3】 前記横桁および床版の一方または両方が
    鉄筋コンクリートからなり、前記外主桁と内主桁が鋼桁
    からなる請求項1記載の合成桁構造。
  4. 【請求項4】 前記外主桁のウエブおよび下フランジ
    と、前記内主桁のウエブおよび上フランジがコンクリー
    ト横桁の両端面で接合界面を持つ請求項1記載の合成桁
    構造。
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