JP2001159193A - 鋼管部材とコンクリート部材との接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で耐疲労性に優れ、構造上の弱点
のない鋼管部材とコンクリート部材との接合構造を提供
する。 【解決手段】 鋼管２１の開口する端部から、この鋼管
内にＰＣ鋼棒２３を差し入れ、鋼管の端部付近の内側に
は、上記ＰＣ鋼棒を埋め込むように膨張性モルタル２５
を充填する。鋼管の端部には、上記膨張性モルタルが硬
化するときの膨張を拘束する拘束部材を設け、硬化した
膨張性モルタルに圧縮力が導入されるようにする。これ
により、鋼管内面及びＰＣ鋼棒と膨張性モルタルとの接
触面に圧接力を作用させ、これらを強固に一体化する。
ＰＣ鋼棒は鋼管の端部から突出するように配置してお
き、この突出部分を接合するコンクリート部材１１に埋
め込む。上記拘束部材は、鋼管内面の軸線方向に沿って
溶接接合されたリブ２２を有し、このリブが鋼管の端面
より突出したものとするのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願に係る発明は、土木構造
物又は建築構造物等として構築されるコンクリート・鋼
複合構造物において採用することができるもので、鋼管
部材とコンクリート部材とを接合する部分の構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】土木又は建築構造物等の構造材料とし
て、コンクリート又は鋼材が広く用いられている。コン
クリートは施工現場で任意の形状の部材を形成すること
ができ、維持管理が容易という利点を有しており、鋼材
は軽量で強固な構造を構築できるという利点を備えてい
る。そして、上記それぞれの利点を生かした構造として
コンクリート・鋼複合構造が提案されており、例えば、
道路橋・鉄道橋等における上床版及び下床版をコンクリ
ートで構成し、これらを鋼管斜材で連結するコンクリー
ト・鋼複合トラス橋がある。

【０００３】このような構造物においては、コンクリー
ト部材と鋼部材との接合部で力を円滑に伝達するととも
に、大きな局部的応力の発生を抑え、構造上の弱点とな
らないようにしなければならない。このようなコンクリ
ート部材と鋼部材との接合構造として、例えば、コンク
リート・鋼複合トラス橋では、トラスの上弦材・下弦材
及び斜材を鋼部材によって一体に組み立て、上弦材及び
下弦材にスタッドジベル等を設けておいてコンクリート
からなる上床版及び下床版と一体化する構造が考えられ
ている。しかし、このような構造では鋼材の使用量が多
く、構築費用が多大となるとともに、鋼トラスの組み立
てに高い精度が要求され、コンクリートと鋼部材との複
合構造とするメリットが生かされないことになる。

【０００４】このため、鋼斜材のそれぞれを直接コンク
リートの上床版又は下床版と接合する構造を採用するの
が望ましく、次のような接合構造が考えられている。図
７に示す接合構造は、斜材である鋼部材２０１の端部
に、この部材の軸線とほぼ直角に鋼板２０２を溶接し、
この鋼板から複数のスタッドジベル２０３を立設する。
そして、このスタッドジベル２０３を埋込むようにコン
クリートを打設して鋼部材２０１と一体に接合されたコ
ンクリート部材２０４を形成するものである。また、図
８に示す接合構造は、図７に示す例と同様に鋼部材２１
１の端部に鋼板２１２を溶接接合し、この鋼板２１２に
穿設されたねじ孔にＰＣ鋼棒又は棒鋼等の棒状鋼材２１
３を螺合する。そして、このＰＣ鋼棒又は棒鋼をコンク
リート内に埋込むことによってコンクリート部材２１４
と鋼部材２１１とを一体化するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７又
は図８に示すような接合構造では次のような問題点があ
る。図７に示すような構造では、鋼部材２０１に作用す
る力は、端部の鋼板２０２及びこれに溶接接合されたス
タッドジベル２０３を介してコンクリート部材２０４に
伝達される。このため、鋼部材２０１と鋼板２０２との
溶接部及び鋼板２０２とスタッドジベル２０３との溶接
部は十分な強度及び信頼性が要求され、溶接工程の管理
及び検査を厳重に行なう必要がある。また、溶接接合さ
れるスタッドジベル２０３には高強度の鋼材を用いるこ
とが難しく、必要なスタッドジベルの数が多くなって配
置が困難となる場合が生じる。さらに、複合トラス橋等
ではコンクリート部材と鋼部材との接合部に繰り返し変
動する力が作用することになり、鋼部材２０１と鋼板２
０２との溶接接合部又はスタッドジベル２０３の基部が
疲労破壊を起こすことが考えられる。

【０００６】一方、図８に示すような構造では、棒状鋼
材２１３としてＰＣ鋼棒等の高強度鋼を用いることがで
き、本数を低減して接合部の構造を簡単なものにするこ
とができるが、棒状鋼材に螺条が設けられており、コン
クリート部材２１４と鋼部材２１１との接合部に大きな
軸力又は曲げモーメントが繰り返し作用すると、上記螺
条が設けられている部分で棒状鋼材２１３に疲労破壊が
生じることが考えられる。また、図７に示す構造と同様
に、鋼部材２１１と鋼板２１２との溶接接合部に疲労破
壊が生じるおそれもある。

【０００７】本願に係る発明は、上記のような問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で
耐疲労性に優れ、構造上の弱点のないコンクリート部材
と鋼管部材との接合構造を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、 鋼管部材の開口する
端部から、該鋼管部材の内部に棒状部材の一部が差し入
れられ、 この鋼管部材の端部付近の内側に、前記棒状
鋼材を埋込み、硬化時に膨張するとともに前記棒状鋼材
及び前記鋼管部材の内面と付着する充填材が充填され、
前記鋼管部材の端部には、端部の開口の一部をふさ
ぎ、前記充填材の膨張を拘束する拘束部材が設けられ、
前記棒状鋼材の前記鋼管部材端から突き出した部分
が、該鋼管部材と接合されるコンクリート部材内に埋め
込まれていることを特徴とする鋼管部材とコンクリート
部材との接合構造を提供する。

【０００９】この接合構造では、鋼管部材の端部の内側
に充填された充填材が硬化時に膨張し、この膨張が鋼管
部材及び拘束部材によって拘束されるので、充填材に強
い圧縮応力が生じる。つまり、ケミカルプレストレスが
導入された状態となる。これにより、硬化した充填材は
鋼管部材の内面に強く押し付けられるとともに、鋼管部
材内に端部から差し入れられた棒状部材を包み込み、強
い圧接力が作用する。この圧接力及び充填材の付着力に
よって硬化した充填材と鋼管部材と棒状鋼材とは、強固
に一体化される。したがって鋼管部材に作用する引張力
は、充填材を介して棒状鋼材に伝達され、さらに棒状鋼
材の鋼管部材端から突き出した部分からコンクリート部
材に伝達される。

【００１０】このように引張力が棒状鋼材の周面の広い
範囲に分布して作用する付着力によって伝達されるので
局部的に応力が集中することが少なく、変動する力が長
期にわたってくり返し作用する場合にも、棒状鋼材に疲
労破壊が生じるおそれを解消することができる。また、
上記ケミカルプレストレスは、鋼管部材に引張力が作用
したときにも、硬化した充填材に引張応力が生じない程
度に設定するのが望ましい。このようにケミカルプレス
トレスが導入されていることによって硬化した充填材に
ひびわれが生じるのを防止することができ、鋼管部材の
端部では、鋼管と棒状鋼材と硬化した充填材とが一体と
なって引張力に抵抗する。このため、棒状鋼材に作用す
る応力度の変動は低減され、耐疲労性が向上する。

【００１１】また、上記拘束部材によって、硬化した充
填材が鋼管部材から抜け出すのを拘束することができ、
接合部分の信頼性を高めることができる。一方、鋼管部
材に作用する圧縮力は、鋼管部材の端面、拘束部材及び
鋼管部材内の充填材等を介して確実にコンクリート部材
に伝達される。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造において、
前記拘束部材は、 前記鋼管部材の内面に、該鋼管部
材の軸線方向に沿って溶接接合された複数のリブと、
このリブに接合され、前記鋼管部材の軸線とほぼ直角に
支持された板状部材とを有するものとする。

【００１３】この接合構造では、拘束部材が複数のリブ
によって鋼管部材に強固に固定され、これらのリブに接
合された板状部材とともに充填材を拘束する機能を確実
に果たすことになる。また、リブ間で充填材とコンクリ
ート部材が連続しており、コンクリート部材と鋼管部材
との間で断面が急変するのを緩和することができ、棒状
鋼材に局部的に大きな応力を生じるのを回避することが
できる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造において、
前記拘束部材は、 前記鋼管部材端部の内側に、架け
渡すように固定された板状部材、棒状部材又は格子状部
材とする。

【００１５】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造にお
いて、 前記拘束部材は、 前記鋼管部材端部の内側に
固定され、中心に向かって突出する部材とする。

【００１６】上記請求項３又は請求項４に係る鋼管部材
とコンクリート部材との接合構造では、拘束部材を簡単
な構造として施工時の作業性を向上するとともに、充填
材の硬化時の膨張を有効に拘束して、鋼管部材と棒状鋼
材とを確実に一体化することができる。また、充填材と
コンクリート部材とが連続した状態とすることができ、
棒状鋼材の疲労破壊を防止することができる。

【００１７】請求項５に記載の発明は、 鋼管部材の開
口する端部から該鋼管部材の内部に棒状鋼材の一部が差
し入れられ、 前記鋼管部材の端部の内面に、該鋼管部
材の軸線方向に沿って、複数のリブが溶接接合され、
該リブが延長されて前記鋼管部材の端面より突出し、
該リブの突出した部分及び前記棒状鋼材の前記鋼管部材
端から突き出した部分が、該鋼管部材と接合されるコン
クリート部材内に埋め込まれ、 前記鋼管部材の端部付
近の内側に、前記棒状鋼材及び前記リブを埋め込み、前
記コンクリート部材と連続するようにコンクリート又は
モルタルが充填されている鋼管部材とコンクリート部材
との接合構造を提供するものである。

【００１８】この接合構造では、鋼管部材内に差し入れ
られた棒状鋼材は、鋼管部材内に充填されたコンクリー
ト又はモルタルの付着力によって鋼管部材と強固に一体
化される。したがって、鋼管部材に作用する引張力は、
内側に充填されたコンクリート又はモルタルに一旦伝え
られ、広い範囲に分布する付着力によってさらに棒状鋼
材に伝達される。そして、この棒状鋼材から、これが埋
め込まれたコンクリート部材に伝えられる。

【００１９】一方、鋼管部材の端部の内面に溶接接合さ
れた複数のリブは、鋼管部材の端面より突出しており、
鋼管部材の端部での断面の急変が緩和される。また、鋼
管部材内に充填されたコンクリート又はモルタルはコン
クリート部材と連続したものとなる。したがって棒状鋼
材に局部的に大きな引張応力が生じることが回避され、
棒状鋼材の疲労破壊を防止することができる。また、鋼
管部材に大きな引張力が作用し、コンクリート又はモル
タルと鋼管部材の内面との付着力で充分に抵抗できない
ときには、上記複数のリブによって、鋼管部材内に充填
されたコンクリート又はモルタルが鋼管部材から抜け出
すのが抑止される。

【００２０】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造において、
前記リブは、前記鋼管部材の内面の周方向に所定間隔
で設けられ、鋼管部材の中央部で互いに接合されたもの
とする。

【００２１】この接合構造では、リブが鋼管部材に強固
に取り付けられるとともに、大きな剛性を有することに
なる。したがってこのリブが鋼管部材とコンクリート部
材との接合部分で曲げモーメント又はせん断力に対して
抵抗することになる。一般に、トラス構造で部材の格点
を剛結合とすると多少の曲げモーメント又はせん断力が
各部材の格点付近に生じることになるが、上記リブによ
って曲げモーメント又はせん断力に抵抗することが可能
となる。

【００２２】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造において、
前記鋼管部材の端部の内側に充填されるコンクリート
又はモルタルは、硬化時に膨張性を有するものとする。

【００２３】この接合構造では、鋼管部材の端部の内側
に充填されたコンクリート又はモルタルが硬化時に膨張
し、この膨張が鋼管部材の内周面及びリブによって拘束
される。これにより、鋼管部材とコンクリート又はモル
タルとの接触面、及び棒状鋼材とコンクリート又はモル
タルとの接触面に圧接力が作用し、これらが強固に一体
化される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。図１は、本願発明の一実施
形態であるコンクリート部材と鋼管部材との接合構造が
適用されるコンクリート・鋼複合トラス橋を示す概略側
面図及び断面図である。この複合トラス橋は、複数の橋
脚１ａ，１ｂ及び橋台（図示しない）上に支持された連
続トラス２を有するものであり、このトラス構造は、プ
レストレスストコンクリートからなる上床版１１と、こ
の下方に支持されるプレストレストコンクリートの下床
版１２と、上記上床版１１と下床版１２とを連結する鋼
管の斜材１３とで主要部が構成され、上床版１１が上弦
材として、下床版１２が下弦材として機能するものとな
っている。

【００２５】上記上床版１１は、橋の軸線方向に連続し
ており、この上に路面が形成されるもので、軸線方向及
びこれと直角方向にＰＣ鋼材（図示しない）が埋設され
ている。そして、これらのＰＣ鋼材を緊張し、コンクリ
ートに定着することによってプレストレスが導入されて
おり、上弦材として機能することによる圧縮力又は引張
力が作用した時にも、有害なひび割れ等が生じないよう
になっている。一方、下床版１２も橋の軸線方向にプレ
ストレスが導入され、トラスの下弦材として機能するこ
とによる圧縮力及び引張力に耐え得るようになってい
る。上記斜材１３は橋の軸線方向に傾斜するように配置
されており、傾斜方向が逆となった斜材１３ａ，１３ｂ
が交互に配列されてワレントラスを形成している。そし
て、それぞれの斜材１３ａ，１３ｂは端部が上床版１１
及び下床版１２と接合されている。

【００２６】図２は、上記コンクリート・鋼複合トラス
橋におけるコンクリートの上床版１１と、鋼管からなる
斜材との接合部であって、本願発明の一実施形態である
コンクリート部材と鋼管部材との接合構造を示す断面図
である。この接合構造では、斜材を構成する鋼管２１の
端部が開口し、この内側に断面を４分割するようにリブ
２２が設けられている。そして、このリブ間から鋼管の
内部に、複数のＰＣ鋼棒２３が差し入れられ、その先端
部が鋼管内に固定された鋼板材２４に係止されている。
このＰＣ鋼棒が差し入れられた鋼管内には膨張性モルタ
ル２５が充填され、このモルタルの付着力によって鋼管
２１とＰＣ鋼棒２３とが一体となっている。また、ＰＣ
鋼棒２３の他端は鋼管の端面から突き出し、上床版１１
のコンクリート２６内に埋め込まれている。

【００２７】上記リブ２２は、鋼管端部の内側の４ケ所
に軸線方向に沿って鋼板溶接接合したものであり、各々
の鋼板は鋼管２１の中央部で互いに連続したものとなっ
ている。このリブ２２は鋼管２１の端面より突出するも
のとなっており、突出した部分に、この鋼管２１の軸線
と直角方向に円形板２７が溶接で取り付けられている。

【００２８】上記ＰＣ鋼棒２３は、全長にわたって周面
に凸部がほぼ一様に設けられた異形鋼棒であり、この凸
部がらせん状に設けられている。このらせん状の凸部
は、充填材である膨張性モルタル２５との付着力を増大
する効果を有するとともに、ナット２８をねじ込んで係
止するねじ山としての機能を有するものである。

【００２９】上記鋼板材２４は、鋼管２１の内部に、こ
の鋼管の軸線と直角に溶接接合されている。この鋼板材
２４には、差し入れられるＰＣ鋼棒２３の本数と同数の
円孔が設けられており、この円孔の背面側、つまりＰＣ
鋼棒を差し入れる端部と反対側にナット２８が溶接接合
されている。そして、鋼管２１に差し入れられたＰＣ鋼
棒２３は、先端が上記ナット２８に螺合され、このナッ
ト２８を介して鋼板材２４に係止されている。なお、上
記ＰＣ鋼棒２３の鋼管２１内に突き入れられる長さは、
膨張性モルタル２５とＰＣ鋼棒２３との付着力がＰＣ鋼
棒の引張強度を上回るように決定されている。

【００３０】上記膨張性モルタル２５は、セメントと砂
と水とを混合し、膨張性を生じさせる混和剤を混入した
もので、注入時には高い流動性を有し、鋼管２１内面に
沿って及びＰＣ鋼棒２３の周りに隙間なく充填される。
この膨張性モルタル２５は硬化時に膨張するが、鋼管内
面及び円形板２７を有するリブ２２に拘束され、上記Ｐ
Ｃ鋼棒２３及び鋼管２１の内面に強く圧接される。この
圧接力とモルタルが有する強い付着力によってＰＣ鋼棒
２３と膨張性モルタル２５と鋼管２１とが強固に一体化
され、鋼管２１からなる斜材１３に作用する引張力が膨
張性モルタル２５及びＰＣ鋼棒２３を介してコンクリー
トからなる上床版１１に伝達される。なお、上記鋼管２
１の内周面にビード溶接により螺旋状又は独立した複数
の凸状部を設け、膨張性モルタル２５と鋼管２１との一
体性をさらに高めることもできる。また、鋼管２１が上
床版のコンクリート２６に埋め込まれた部分の外周面に
もビード溶接による凸部を形成し、上床版のコンクリー
ト２６との付着力を高めることもできる。一方、図２
（ａ）中の符号２８は、鋼管とコンクリートとの接触部
を保護するための保護プレート３６を示すものであり、
鋼管の腐食に対する保護及び雨水等の侵入を防ぐもので
ある。

【００３１】上記のように上床版１１であるコンクリー
ト部材と接合された斜材１３は、図１に示すようなワレ
ントラスでは、傾斜方向が逆となるものが隣接して設け
られ、一般に、一方が主に引張力が作用する斜材１３
ａ、他方は主に圧縮力が作用する斜材１３ｂとなる。引
張力が主に作用する斜材１３ａでは、鋼管２１の端面か
ら突き出してコンクリートの内部に埋込まれたＰＣ鋼棒
２３に大きな引張力が作用する。このため、ＰＣ鋼棒２
３とコンクリートとの付着力による力の伝達を補うこと
を目的として、ＰＣ鋼材の端部にナット２９が螺合さ
れ、このナット２９によりＰＣ鋼棒２３の端部にアンカ
ープレート３０が係止されている。なお、主に圧縮力が
作用する斜材１３ｂについても、鋼管３１の端部にリブ
３２が取り付けられ、このリブ３２から鋼管３１内に差
し入れられるＰＣ鋼棒３３、このＰＣ鋼棒３３が係止さ
れる鋼板材３４及びナット３８、鋼管３１内に充填され
る膨張性モルタル３５は、同じ構成を有するものである
が、前記引張力が主に作用する斜材１３ａと異なり、Ｐ
Ｃ鋼棒３３の端部にアンカープレート及びナットは係止
されていない。

【００３２】一方、この鋼管からなる斜材１３と下床版
１２との接合部、つまり上記鋼管の下端部も、同様の構
造となっており、下床版のコンクリートに埋込まれると
ともに一部が鋼管内に挿通されたＰＣ鋼棒と、これを埋
込むように鋼管内に充填された膨張性モルタルとによっ
て、鋼管からなる斜材１３と下床版１２を形成するコン
クリートとの間で引張力及び圧縮力を伝達するように接
合されている。

【００３３】上記のような構成の接合構造では、斜材で
ある鋼管２１から上床版１１に伝達される引張力は、膨
張性モルタル２５を介してＰＣ鋼棒２３の周面の広い範
囲に分布する付着力によって該ＰＣ鋼棒２３に伝達さ
れ、ＰＣ鋼棒２３に局部的に大きな応力は発生しない。
また、鋼管２１が上床版１１のコンクリート内に一部が
埋め込まれており、さらにリブ２２が鋼管２１の端面よ
り突き出しているので、鋼管２１の端面に沿ってコンク
リート２６又はモルタル２５にひびわれが生じるのが有
効に防止される。このため、ＰＣ鋼棒２３にそって部材
の構成が急変することが少なくなり、ＰＣ鋼棒２３の耐
疲労性に対する信頼性が著しく向上する。

【００３４】また、上記リブ２２は、拘束部材として機
能するものであり、膨張性モルタルの膨張を拘束して、
硬化したモルタルと鋼管２１又はＰＣ鋼棒２３との付着
力を高める。また、このリブ２２は、鋼管２１の端面よ
り上床版のコンクリート２６内に突き出しており、鋼管
端部の断面の急変を緩和する。さらに、上記のリブ間で
は鋼管の端部が開口しており、上床版のコンクリートと
鋼管内に充填された膨張性モルタル２５とが連続するこ
とになる。このため、ＰＣ鋼棒２３に作用する応力は局
部的に集中することはなく、長期間にわたってくり返し
荷重が作用する場合にも疲労破壊を生じる可能性を低減
することが可能となる。さらに、上部リブ２２及び円形
板２７は、鋼管２１に大きな引張力が作用したときに、
図３に示すように、ＰＣ鋼棒２３と一体となった膨張性
モルタル２５が鋼管２１から抜け出すのを拘束すること
になり、接合部の信頼性を高めることができる。

【００３５】次に、上記接合構造の施工方法の一例につ
いて説明する。まず、鋼管２１の内部の所定位置に鋼板
材２４を溶接により接合する。この溶接は、円板状の鋼
板材２４を所定位置に保持し、溶接器を鋼管内に差し入
れて、鋼板材の周囲の数点を鋼管内面に接合する。ま
た、この鋼板材２４には、あらかじめナット２８を溶接
によって取り付けておく。上記鋼板材２４を取り付けた
後、端部にリブ２２を溶接によって固定する。

【００３６】このようにして加工された鋼管２１にリブ
２２間からＰＣ鋼棒２３を挿入し、鋼板材２４に溶接接
合されたナット２８に螺合して固定する。このような状
態で、図４（ａ）に示すように、モルタルを充填する側
の端部を下にしてこの鋼管２１を縦に支持するととも
に、端部の型枠４１を取り付ける。そして、鋼管２１内
に注入口４２から、未硬化の膨張性モルタルを注入し、
硬化される。これによりＰＣ鋼材２３と鋼管２１とを一
体化する。なお、上記型枠４１はモルタル２５の膨張を
拘束し得る程度に強固なものとし、鋼管２１にしっかり
と固定できるものが望ましい。そして、この型枠４１の
撤去は、モルタルの膨張がほぼ収束する注入後数日が経
過したときに行なう。

【００３７】このように膨張性モルタル２５が充填さ
れ、型枠４１が撤去された鋼管２１は橋の架設位置に搬
送され、所定位置に支持される。そして、この鋼管と接
合される上床版及び下床版のコンクリートを打設するた
めの型枠が組み立てられる。上記型枠内には床版の鉄筋
（図示しない）、接合部補強筋３７等を配置し、鋼管の
端部から突き出したＰＣ鋼棒２３を埋込むようにコンク
リートを打設し、コンクリートの上床版１１を形成す
る。

【００３８】なお、本実施形態では上記のようにＰＣ鋼
材２３と鋼管２１とを一体化させるのに膨張性モルタル
を用いているが、鋼管の内径、ＰＣ鋼材の配置間隔等に
応じて、膨張性コンクリート、無収縮モルタル、無収縮
コンクリート、樹脂コンクリート等を用いることもでき
る。ここで膨張性を有しない充填剤を用いると膨張が拘
束されることによる圧縮力を期待することはできない
が、モルタル等の付着力で一体化することが可能であ
り、耐疲労性に優れた接合構造とすることが可能であ
る。

【００３９】図５及び図６は、請求項１、請求項２、請
求項３又は請求項４に記載の発明の他の実施形態を示す
ものであり、コンクリート部材と接合される鋼管の端部
の構造及びＰＣ鋼棒の配置を示す断面図及び鋼管の端面
図である。図５（ａ）に示す接合構造は、鋼管５１の端
部の内側に４つリブ５２が溶接によって接合され、これ
らのリブの奥側、つまり鋼管の端面と反対側に鋼円板５
３が固着されている。そして、この鋼円板５３と鋼管５
１の内面との間が開口しており、ここから鋼管５１内に
ＰＣ鋼棒５４が差し入れられている。このＰＣ鋼棒５４
は、図１に示す接合構造と同様に、鋼管内に固定された
鋼板材（図示しない）に係止され、鋼板材より端部側に
膨張性モルタルが充填される。

【００４０】上記リブ５２及び鋼円板５３は、拘束部材
として機能するものであり、膨張性モルタルの硬化時
に、その膨張を拘束して鋼管５１とモルタル及びＰＣ鋼
棒５４とモルタルとを強固に一体化する。ＰＣ鋼棒５４
の鋼管から突き出した部分は、図２に示す接合構造と同
様にコンクリート部材内に埋め込まれる。このような接
合構造でも、ＰＣ鋼棒はモルタルとの付着力によって引
張力を伝達するものとなっており、応力が集中すること
が少なく、耐疲労性に優れた接合構造となる。

【００４１】図５（ｂ）に示す構造は、図５（ａ）に示
す接合構造と拘束部材の形態が異なるもので、鋼管６１
の端面に端プレート６３が溶接接合され、鋼管内にリブ
６２を設けて端プレート６３を補強する構造となってい
る。この端プレート６３の中心には円孔が設けられ、Ｐ
Ｃ鋼棒６４はこの円孔に挿通され、鋼管内に差し入れら
れている。

【００４２】図５（ｃ）に示す構造は、図５（ｂ）に示
す構造とほぼ同じものであるが、ＰＣ鋼棒７４を挿通す
る孔が端プレート７３の周縁に沿って４ケ所に設けられ
ており、これらの各々にＰＣ鋼棒７４が挿通されてい
る。

【００４３】図６（ａ）に示す構造は、拘束部材とし
て、鋼管８１の端部の内側に鋼プレート８２を、鋼管内
を４分割するように固定したものである。この鋼プレー
ト８２には複数の開口８２ａが設けられており、鋼管内
に充填される膨張性モルタルとの一体性が向上するよう
になっている。

【００４４】図６（ｂ）に示す構造は、拘束部材とし
て、鋼管９１の端部の内側に、複数の鋼プレート９２を
平行に架け渡すように固定したものである。この鋼プレ
ート９２には、表面に凸部が規則的な配列で設けられた
縦鋼板が用いられ、膨張性モルタルとより強固に一体化
するようになっている。

【００４５】図６（ｃ）に示す構造は、拘束部材とし
て、鋼管１０１の端部の内周面に複数のスタドジベル１
０２を取り付けたものである。また、図６（ｄ）に示す
構造は、拘束部材として、格子状に組み合わせた鉄筋１
１２を端部に取り付けたものである。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る鋼管部
材とコンクリート部材との接合構造では、鋼管部材から
コンクリート部材へ引張力を伝達する棒状鋼材が、鋼管
部材との間に介在する充填材によって鋼管部材と一体化
される。このため、充填材から棒状鋼材周面の広い範囲
に分布して作用する付着力によって力が伝達され、棒状
鋼材に応力の集中が生じることがなく、耐疲労性が向上
する。また、上記充填材として、硬化時に膨張するもの
を用いることによって、この膨張が鋼管部材及びこの鋼
管部材の端部に設けられた拘束部材によって拘束され、
硬化した充填材に圧縮応力が導入される。これにより鋼
管部材の内面と充填材及び充填材と棒状鋼材とが圧接さ
れ、強固に一体化される。一方、鋼管の端面より突出す
るリブを、鋼管内面に接合し、このリブの突出部分をコ
ンクリート部材内に埋め込むことによって、鋼管部材端
部における断面の急変を緩和することができ、耐疲労性
に優れた接合構造となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態である鋼管部材とコンク
リート部材との接合構造が適用されるコンクリート・鋼
複合トラス橋の概略側面図及び断面図である。

【図２】図１に示すコンクリート・鋼複合トラス橋にお
ける斜材と上床版との接合構造であって、本願発明の一
実施形態である鋼管部材とコンクリート部材との接合構
造を示す断面図である。

【図３】図２の接合構造に作用する力を示す説明図であ
る。

【図４】図２に示す接合構造の施工方法の一部を示す概
略図である。

【図５】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に
記載の発明の他の実施形態を示すもので、コンクリート
部材と接合される鋼管の端部の構造及びＰＣ鋼棒の配置
を示す断面図及び鋼管の端面図である。

【図６】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に
記載の発明の他の実施形態を示すもので、コンクリート
部材と接合される鋼管の端部の構造及びＰＣ鋼棒の配置
を示す断面図及び鋼管の端面図である。

【図７】従来から知られている鋼管部材とコンクリート
部材との接合構造の一例を示す概略断面図である。

【図８】従来から知られている鋼管部材とコンクリート
部材との接合構造の他の例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 橋脚 ２ トラス １１ 上床版 １２ 下床版 １３ 斜材 ２１、３１ 鋼管 ２２、３２ リブ ２３、３３ ＰＣ鋼棒 ２４、３４ 鋼板材 ２５、３５ 膨張性モルタル ２６ コンクリート ２７ 円形板 ２８、２９、３８ ナット ３０ アンカープレート ３６ 保護プレート ３７ 接合部補強筋 ４１ 型枠 ４２ 注入口 ５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１ 鋼
管 ５２、６２、７２ リブ ５３ 鋼円板 ５４、６４、７４、８４、９４、１０４、１１４ Ｐ
Ｃ鋼棒 ６３、７３ 端プレート ８２、９２ 鋼プレート １０２ スタッドジベル １１２ 鉄筋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 学 栃木県南河内郡河内町仁良川1726 住友建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D059 BB33 GG01 GG55 2E125 AA04 AA44 AB13 AB15 AC07 AC08 AC16 AG28 AG32 AG41 AG48 AG49 AG60 BA32 BB08 BC09 BD01 BE01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管部材の開口する端部から、該鋼管
   部材の内部に棒状部材の一部が差し入れられ、 この鋼管部材の端部付近の内側に、前記棒状鋼材を埋込
   み、硬化時に膨張するとともに前記棒状鋼材及び前記鋼
   管部材の内面と付着する充填材が充填され、 前記鋼管部材の端部には、端部の開口の一部をふさぎ、
   前記充填材の膨張を拘束する拘束部材が設けられ、 前記棒状鋼材の前記鋼管部材端から突き出した部分が、
   該鋼管部材と接合されるコンクリート部材内に埋め込ま
   れていることを特徴とする鋼管部材とコンクリート部材
   との接合構造。
2. 【請求項２】 前記拘束部材は、 前記鋼管部材の内
   面に、該鋼管部材の軸線方向に沿って溶接接合された複
   数のリブと、 このリブに接合され、前記鋼管部材の軸
   線とほぼ直角に支持された板状部材とを有するものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の鋼管部材とコンク
   リート部材との接合構造
3. 【請求項３】 前記拘束部材は、 前記鋼管部材端部
   の内側に、架け渡すように固定された板状部材、棒状部
   材又は格子状部材であることを特徴とする請求項１に記
   載の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造。
4. 【請求項４】 前記拘束部材は、 前記鋼管部材端部
   の内側に固定され、中心に向かって突出する部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管部材とコンクリ
   ート部材との接合構造。
5. 【請求項５】 鋼管部材の開口する端部から該鋼管部
   材の内部に棒状鋼材の一部が差し入れられ、 前記鋼管部材の端部の内面に、該鋼管部材の軸線方向に
   沿って、複数のリブが溶接接合され、 該リブが延長されて前記鋼管部材の端面より突出し、 該リブの突出した部分及び前記棒状鋼材の前記鋼管部材
   端から突き出した部分が、該鋼管部材と接合されるコン
   クリート部材内に埋め込まれ、 前記鋼管部材の端部付近の内側に、前記棒状鋼材及び前
   記リブを埋め込み、前記コンクリート部材と連続するよ
   うにコンクリート又はモルタルが充填されていることを
   特徴とする鋼管部材とコンクリート部材との接合構造。
6. 【請求項６】 前記リブは、前記鋼管部材の内面の周
   方向に所定間隔で設けられ、鋼管部材の中央部で互いに
   接合されたものであることを特徴とする請求項５に記載
   の鋼管部材とコンクリート部材との接合構造。
7. 【請求項７】 前記鋼管部材の端部の内側に充填され
   るコンクリート又はモルタルは、硬化時に膨張性を有す
   るものであることを特徴とする請求項５に記載の鋼管部
   材とコンクリート部材との接合構造。