JP2003049404A - 鋼製ラーメン橋脚の補強構造 - Google Patents

鋼製ラーメン橋脚の補強構造

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JP2003049404A
JP2003049404A JP2001238868A JP2001238868A JP2003049404A JP 2003049404 A JP2003049404 A JP 2003049404A JP 2001238868 A JP2001238868 A JP 2001238868A JP 2001238868 A JP2001238868 A JP 2001238868A JP 2003049404 A JP2003049404 A JP 2003049404A
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flange
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steel material
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Kenji Hayashi
健治 林
Naoya Narita
直矢 成田
Shoji Ono
昌二 小野
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Topy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼製ラーメン橋脚における柱や梁などの構造
材の接合部を補強する構造であって、応力低減効果は勿
論、変形拘束効果をも発揮することができ、しかも施工
が容易で、効果を定量化して施工現場に合わせて調節で
きる補強構造を提供する。 【解決手段】 鋼製ラーメン橋脚1の柱2と梁3で作る
隅角部には、フランジ2a,3aの幅方向の両縁側に、
補強装置10が設けられている。補強装置10は、柱2
と梁3にそれぞれ設置された一対の定着部材12と、こ
れら一対の定着部材12間に緊張状態で架け渡されたP
Cケーブル11(プレストレス鋼材)とを備えている。
このPCケーブル11によって、柱2から梁3、または
梁3から柱2へ伝達される力の流れをバイパスすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼製ラーメン橋
脚を補強する構造に関するものであり、特に、柱と梁の
接合部(隅角部)の疲労強度や耐震性を高めるための補
強構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示すように、高架橋の鋼製橋脚1
にはラーメン構造が適用される事例が多い。かかる鋼製
ラーメン橋脚1では、柱2のフランジ2aと梁3のフラ
ンジ3aとの接合部に、剪断遅れが生じ、接合部の両端
に応力集中が生じる。一方、接合部両端は、施工上、欠
陥無く溶接するのが難しい。そのため、接合部両端に疲
労亀裂が発生することがあり、その対策が急務になって
いる。
【0003】図4は、上記の疲労亀裂に対して既に実施
または提案されている補修・補強工法を示したものであ
る。尚、図4は図3における柱と中段の梁との交差部を
示すものであるが、柱と上段の梁との交差部の場合も同
様である。図4(a)では、柱2のウエブ2bから梁3
のウエブ3bに跨るようにして、パッチプレート4があ
てがわれ、高力ボルト5で固定されている。図4(b)
では、柱フランジ2aと梁フランジ3aとの接合部両端
に、三角板形状の一対のリブ6が溶接されている。図4
(c)では、接合部両端に、上記リブ6に代えて、アン
グル部材7が設けられている。アングル部材7は、直角
をなすアングル板7aと、このアングル板7aの両端部
に設けられた三角板形状のリブ7bとを有している。そ
して、アングル板7aが、フランジ2a,3aに高力ボ
ルト5で固定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4(a)のパッチプ
レート方式は、梁ウエブ3bの剪断力をパッチプレート
4を介して柱ウエブ2bに伝達し、応力の低減を図った
ものである。疲労亀裂の伝播を確実に抑えることができ
るか否かについては不明である。図4(b)のリブ溶接
方式は、接合部両端での応力の流れを緩和する効果を狙
ったものである。リブ6を大きくすると、変形を拘束し
て耐震性を向上させる効果も見込まれる。しかし、溶接
で取り付けるため、施工精度が補強効果に影響を及ぼ
し、効果を定量化するのが困難である。図4(c)のア
ングル部材ボルト接合方式は、基本的には上記リブ溶接
方式に対して接合方法をボルト接合に換えたものであ
る。しかし、リブ溶接方式と同等の変形拘束を得ようと
するとボルト本数が増え、作業が煩雑になる。また、ボ
ルト5の締め具合によっては期待した効果が得られず、
図4(b)と同様に、施工精度が補強効果に影響を及ぼ
し、効果を定量化するのが困難である。本発明は、上記
事情に鑑みてなされたものであり、鋼製ラーメン橋脚に
おける柱や梁などの構造材の接合部を補強する構造であ
って、応力低減効果は勿論、変形拘束効果をも発揮する
ことができ、しかも施工が容易で、効果を定量化して施
工現場に合わせて調節できる補強構造を提供することに
ある。
【0005】
【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、本発明は、鋼製ラーメン橋脚に於いて互いに角度
をなして接合された柱と梁などの2つの構造材に、プレ
ストレス鋼材を斜めに架け渡し緊張させたことを特徴と
する。
【0006】上記プレストレス鋼材を、柱と梁間に架け
渡す場合には、柱フランジと梁フランジとに架け渡すの
が望ましい。また、上記両フランジの幅方向に離れて複
数のプレストレス鋼材を配し、そのうち少なくとも1つ
のプレストレス鋼材を、両フランジの一縁部どうし間に
架け渡し、他の少なくとも1つのプレストレス鋼材を、
両フランジの他縁部どうし間に架け渡すのが望ましい。
さらに、鋼製ラーメン橋脚において柱が梁より上方に突
き出た構造の柱梁交差部では、上記プレストレス鋼材
を、上記梁を挟んで上下に配し、上側のプレストレス鋼
材は、上記梁の上フランジとこの上フランジより上側の
柱フランジとに架け渡し、下側のプレストレス鋼材は、
上記梁の下フランジとこの下フランジより下側の柱フラ
ンジとに架け渡すのが望ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態とし
て、鋼製ラーメン橋脚において、柱が梁より上方に突き
出た構造の柱梁交差部について、図面を参照して説明す
る。上記従来例と重複する構成に関しては同一符号を付
すこととする。
【0008】図1に示すように、鋼製ラーメン橋脚1の
柱2と梁3が交差してなる隅角部には、補強装置10が
設けられている。補強装置10は、PCケーブル11
(プレストレス鋼材)と、このPCケーブル11の両端
を橋脚1に定着するための一対の定着部材12とを備え
ている。
【0009】図1及び図2に示すように、補強装置10
の定着部材12は、ベースプレート13と、このベース
プレート13の両側に溶接された一対のサイドプレート
14と、これらサイドプレート14間に挟まれるととも
に3つのプレート13,14に溶接された定着プレート
15とを有している。定着プレート15は、ベースプレ
ート13に対して斜めに傾けられている。
【0010】補強装置10は、梁3を挟んで上側の隅に
も下側の隅にも設けられている。また、補強装置10
は、上下それぞれの隅に、フランジ2a,3aの幅方向
に離れて2つ(複数)ずつ設けられている。しかも、こ
れら2つの補強装置10は、フランジ2a,3aの幅方
向の両縁に片寄って配されている。なお、フランジ2
a,3aの幅方向の中間の位置にも、補強装置10を追
加設置してもよい。
【0011】梁3の上側の補強装置10は、一方の定着
部材12が、梁3の上フランジ3aに配され、他方の定
着部材12が、上フランジ3aより上側の柱フランジ2
aに配されている。これら定着部材12のベースプレー
ト13が、フランジ2a,3aに高力ボルト5で接合さ
れている。この高力ボルト5は、外からワンサイドボル
ト方式でねじ込むのが望ましい。これによって、施工を
簡素化することができる。これら一対の定着部材12間
に、PCケーブル11が、柱2と梁3に対して斜めにな
るように架け渡されている。このPCケーブル11の傾
斜角度は、ほぼ45度になるようにするのが望ましい。
PCケーブル11の両端部は、定着部材12の定着プレ
ート15にナット16で定着されている。このナット1
6を締め付けることによりPCケーブル11が緊張され
ている。ナット16には、保護キャップ17が被せられ
ている。
【0012】同様にして、梁3の下側の補強装置10
は、一方の定着部材12が、梁3の下フランジ3aにボ
ルト接合され、他方の定着部材12が、下フランジ3a
より下側の柱フランジ2aにボルト接合され、これら定
着部材12間にPCケーブル11が斜めに架け渡されて
緊張されている。なお、中段の梁がない一般的なラーメ
ン橋脚においては、上記の下側の補強装置10のみが設
置される。
【0013】上記補強装置10の作用について説明す
る。補強装置10を設置した鋼製ラーメン橋脚1では、
柱2から梁3、または梁3から柱2へ伝達される力の流
れを、PCケーブル11を介してバイパスすることがで
きる。したがって、柱フランジ2aと梁フランジ3aの
接合部に生じる応力を低減できる。しかも、PCケーブ
ル11は、フランジ2a,3aの両縁側に配されている
ので、剪断遅れによる接合部両端の応力集中を確実に低
減できる。これによって、疲労亀裂の発生を防止でき、
既に疲労亀裂が生じている場合には、その進展を抑制す
ることができる。
【0014】さらに、PCケーブル11が梁3を挟んで
上側にも下側にも設けられているので、梁3に対する上
下何れの方向の断面力をも担うことができ、振動による
疲労亀裂の発生及び進展を確実に防止することができ
る。
【0015】補強装置10の製造施工の際に、例えば高
力ボルト5の締め具合のバラツキなどの誤差があって
も、PCケーブル11の緊張力を調節することによっ
て、上記の誤差を補償することができる。したがって、
補強装置10による応力集中の低減効果を定量化するこ
とができ、ひいては施工性を向上させることができる。
【0016】また、補強装置10は、図4(a)〜
(c)に示す従来工法のパッチプレート4、リブ6、ア
ングル部材7などと組み合せて施工することもできる。
これによって、疲労亀裂の発生及び進展を一層確実に防
止することができる。
【0017】さらに、補強装置10は、PCケーブル1
1のプレストレスによって柱2と梁3の形状を拘束する
ことができる。したがって、疲労亀裂の発生及び進展の
防止だけでなく、橋脚1の耐震性の向上にも寄与するこ
とができる。
【0018】本発明は、上記実施形態に限定されず、種
々の改変が可能である。例えば、本発明は、平面ラーメ
ン橋脚や立体ラーメン橋脚の柱と梁だけでなく、立体ラ
ーメン橋脚における大梁と小梁などのように、鋼製ラー
メン橋脚において互いに角度をなして接合された2つの
構造材の接合部(力の流れ方向が急変する部位)の補修
・補強に広く適用することができる。補強対象の梁が、
例えば中段の片持ち状の梁になっていて、力が下向きに
しか作用しない場合には、当該梁の上側にだけプレスト
レス鋼材を設置してもよい。定着部材12は、高力ボル
ト5に代えて溶接によってフランジ2a,3aに接合す
ることにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鋼製ラーメン橋脚における柱と梁などの構造材間の力の
流れをプレストレス鋼材でバイパスすることができ、構
造材どうしの接合部に生じる応力を低減でき、疲労亀裂
の発生及び進展を防止できる。加えて、プレストレス鋼
材の緊張度を調節することによって製造施工誤差を補償
できるので、応力低減効果を定量化でき、さらには施工
性を向上できる。しかも、構造材どうしの形状を拘束で
きるので、耐震性の向上にも寄与することができる。ま
た、他の補強工法との併用も容易である。プレストレス
鋼材を柱フランジ及び梁フランジの幅方向の両縁部に配
することによって、これらフランジの接合部両端に生じ
る応力集中を確実に低減でき、疲労亀裂の発生及び進展
を確実に防止することができる。柱が梁より上方に突き
出た構造の柱梁交差部については、プレストレス鋼材を
梁の上側にも下側にも設けることによって、上下方向の
振動による疲労亀裂の発生及び進展を確実に防止するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る補強構造を適用した
鋼製ラーメン橋脚の要部の斜視図である。
【図2】上記補強構造の断面図である。
【図3】鋼製ラーメン橋脚の正面図である。
【図4】(a)パッチプレート方式による従来の補強構
造の斜視図である。 (b)リブ溶接方式による従来の補強構造の斜視図であ
る。 (c)アングル部材ボルト接合方式による従来の補強構
造の斜視図である。
【符号の説明】
1 鋼製ラーメン橋脚 2 柱 2a 柱フランジ 3 梁 3a 梁フランジ 10 補強装置 11 PCケーブル(プレストレス鋼材) 12 定着部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 昌二 東京都千代田区四番町5番地9 トピー工 業株式会社内 Fターム(参考) 2D059 AA03 BB35 CC05 GG40 GG55

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製ラーメン橋脚に於いて互いに角度を
    なして接合された2つの構造材に、プレストレス鋼材を
    斜めに架け渡し緊張させたことを特徴とする鋼製ラーメ
    ン橋脚の補強構造。
  2. 【請求項2】 鋼製ラーメン橋脚に於いて互いに接合さ
    れた柱と梁に、プレストレス鋼材を斜めに架け渡し緊張
    させたことを特徴とする鋼製ラーメン橋脚の補強構造。
  3. 【請求項3】 上記プレストレス鋼材が、上記柱のフラ
    ンジとこの柱フランジに溶接された上記梁のフランジと
    に架け渡されていることを特徴とする請求項2に記載の
    鋼製ラーメン橋脚の補強構造。
  4. 【請求項4】 上記プレストレス鋼材が、上記両フラン
    ジの幅方向に離れて複数配され、少なくとも1つのプレ
    ストレス鋼材が、両フランジの一縁部どうし間に架け渡
    され、他の少なくとも1つのプレストレス鋼材が、両フ
    ランジの他縁部どうし間に架け渡されていることを特徴
    とする請求項3に記載の鋼製ラーメン橋脚の補強構造。
  5. 【請求項5】 上記プレストレス鋼材が、上記梁を挟ん
    で上下に配され、上側のプレストレス鋼材が、上記梁の
    上フランジとこの上フランジより上側の柱フランジとに
    架け渡され、下側のプレストレス鋼材が、上記梁の下フ
    ランジとこの下フランジより下側の柱フランジとに架け
    渡されていることを特徴とする請求項3または4に記載
    の鋼製ラーメン橋脚の補強構造。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008196108A (ja) * 2006-03-03 2008-08-28 Metropolitan Expressway Co Ltd 鋼製橋脚の隅角部およびその製作方法
JP2008231718A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Hanshin Expressway Co Ltd 鋼床版の補強工法
JP2010101022A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Ihi Infrastructure Systems Co Ltd 鋼製橋脚隅角部の補強方法及び装置
JP6142228B1 (ja) * 2016-11-07 2017-06-07 株式会社神島組 コンクリート橋脚用補強器具およびコンクリート橋脚の補強工法

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