JP2003313815A - 鋼桁と鋼管橋脚との剛結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトで高い耐荷性能を有し、かつ型枠
設置作業が簡略化できる鋼桁と橋脚との剛結合構造を提
供する。 【解決手段】 橋軸直角方向に延長する枕梁用鋼殻５内
に鋼管橋脚２の上端が挿入されており、前記枕梁用鋼殻
５内および前記鋼管橋脚２の上端部に充填されたコンク
リート７によって前記枕梁用鋼殻５と前記鋼管橋脚２と
が一体化しており、かつ橋軸方向に延長する鋼桁１が前
記枕梁用鋼殻２と剛結合されてなることを特徴とする鋼
桁１と鋼管橋脚２との剛結合構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路・鉄道の高架
構造などに適用される鋼桁と橋脚との剛結合構造におい
て、特にコンパクトで高い耐荷性能を有し、かつ型枠設
置作業が簡略化できる鋼桁と橋脚との剛結合構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、従来の鋼製柱２０を
有する橋梁構造では、温度による鋼桁２１の伸縮や施工
誤差の吸収などのために、鋼製柱２０の上に枕梁２２を
設置し、枕梁２２の上に支承２３を設置してさらにその
上に鋼桁２１を配置する構造が一般的である。しかし、
近年では、耐久性とコスト面から支承２３および伸縮装
置の省略が進められており、柱と桁を剛結合する例も散
見される。

【０００３】従来における橋梁の剛結合部構造には、例
えば、桁間に横桁を設け、横桁に取付けられたズレ止め
により鋼桁からコンクリート橋脚に曲げモーメントを伝
達する構造（「橋梁と基礎」９９年３号ｐ２３〜ｐ２８
『岡豊橋の設計と施工』参照）が開示されているが、
この例はコンクリート橋脚を対象としており、鋼製の橋
脚を対象としたものではない。

【０００４】また、特開２００１−１６４５１７には主
桁と横桁とを接合して、かつ鋼管との取付部にソケット
鋼管を設けて、このソケット鋼管を鋼管製の橋脚に差し
込む方法が開示されている。しかし、桁に取付けたソケ
ット鋼管を事後的に橋脚に差し込む構成から、施工精度
が厳しくなるという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】橋脚と桁とを剛結合し
たラーメン構造では、コンクリート橋脚などの剛性の大
きな橋脚部材を用いる限り、季節的な温度の変動により
鋼桁に大きな軸力が作用することになる。その一方で、
鋼管、コンクリート充填鋼管などの比較的剛性の低い橋
脚部材を採用する場合には桁に発生する軸力を低減する
ことができるが、桁と橋脚との結合部分の耐荷性能を十
分に確保する必要がある。

【０００６】本発明は前記従来技術の課題を解消するた
めにされたものであり、その目的は、橋脚に中空あるい
はコンクリートを充填した鋼製部材を用い、温度変化等
により鋼桁に発生する軸力を低減する一方で、鋼桁に複
雑な加工を施すことなく、剛結合部に十分な耐荷性能を
確保することである。

【０００７】本発明の他の目的は、コンクリートを充填
してなる接合構造とすることで、鋼桁と鋼脚との接合時
における施工誤差の吸収を容易にすることである。

【０００８】また本発明の他の目的は、型枠設置作業を
簡略化できるコンパクトな鋼桁と鋼管橋脚との剛結合構
造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼桁１と鋼管橋
脚２との剛結合構造では、橋軸直角方向に延長する枕梁
用鋼殻５内に鋼管橋脚２の上端が挿入されており、前記
枕梁用鋼殻５内および前記鋼管橋脚２の上端部に充填さ
れたコンクリート７によって前記枕梁用鋼殻５と前記鋼
管橋脚２とが一体化しており、かつ橋軸方向に延長する
鋼桁１が前記枕梁用鋼殻５と結合されてなることを特徴
とする。

【００１０】ここで本発明の鋼桁１と鋼管橋脚２との剛
結合構造では、橋軸方向に平行配置されている鋼桁１の
ウエブに、鋼桁の橋軸直角方向のスパンで切断された２
本１組の枕梁用横桁６を直交状態で溶接またはボルト接
合して枕梁用鋼殻５を構成し、鋼桁１と枕梁用横桁６と
が交差する橋脚接合部８に鋼管橋脚２の上端が挿入され
るようにしてもよい。ここで枕梁用横桁６は、形鋼また
はビルトアップにより形成する。

【００１１】また本発明の鋼桁１と鋼管橋脚２との剛結
合構造では、底面に鋼管橋脚の挿通孔が開孔され、かつ
上面が開放されている鋼製の箱状枠体で枕梁用鋼殻１４
を形成して、前記挿通孔に鋼管橋脚２の上端が挿入され
るようにしてもよい。

【００１２】また、鋼管橋脚２の上端にはせん断抵抗部
１１を形成するのが好ましい。例えば、鋼管橋脚２の上
端に鉄筋あるいは丸鋼、角鋼などを溶接により取り付
け、もしくは鋼管橋脚２の表面に直接溶接ビード１２に
よってせん断抵抗部１１を形成してもよい。また、鋼管
橋脚２の上端に孔あき鋼板ジベルを取り付けるか、ある
いは鋼管橋脚２を直接穿孔１３してせん断抵抗部１１を
形成してもよい。

【００１３】＜作用＞本発明では、橋脚に中空あるいは
コンクリートを充填した鋼製部材を用いることで橋脚を
柔軟にでき、温度変化等により桁に発生する軸力を低減
することができる。

【００１４】本発明では、枕梁のコンクリートが枕梁用
鋼殻で拘束されるので高い耐荷性能を得ることができ
る。また、枕梁へのコンクリート打設時に鋼殻が型枠と
して機能するため、型枠設置作業を簡略化できる。な
お、鋼殻を形成する横桁にフランジを設けることで、架
設時の鋼殻の剛性向上とともに充填コンクリートの抜け
出しを防ぐ効果も期待できる。

【００１５】さらに本発明では、鋼桁と橋脚との力の伝
達は枕梁内のコンクリートを介してなされるが、鋼管の
上端に溶接ビードを環状に盛ったり、鋼管の上端に開孔
するなどの簡単な加工を施すことで大きなズレ止め効果
が得られるので、より経済的となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。図１および図２は本発明の第１実
施形態における鋼桁１と鋼管橋脚２との剛結合構造を示
した図である。

【００１７】第１実施形態では、橋軸方向に延長する鋼
桁１が２本１組で平行に配置されており、鋼桁１の上に
高架橋の床版３が構築されている。図１の例では４本２
組の鋼桁１で床版３が支持されている。鋼桁１の配置間
隔は少なくとも鋼管橋脚２の直径よりも大きく設定され
ている。

【００１８】鋼桁１には、橋軸直角方向に延長する枕梁
用鋼殻５が一定間隔毎に交差している。枕梁用鋼殻５
は、鋼桁１のウエブに枕梁用横桁６を２本１組で平行に
溶接またはボルト接合して構成される。鋼桁１に対して
枕梁用横桁６は直交しており、鋼桁１と枕梁用横桁６と
で囲まれた枕梁用鋼殻５内にはコンクリート７が充填さ
れる。なお、枕梁用横桁６相互の間隔は少なくとも鋼管
橋脚２の直径よりも大きく設定されている。

【００１９】枕梁用横桁６は、桁高さが鋼桁１のウエブ
高さと同等あるいは若干短く設定されたＨ形鋼あるいは
Ｉ形断面の桁構造である。この枕梁用横桁６は鋼桁１の
橋軸直角方向のスパンで切断されている。第１実施形態
では、鋼桁１の橋軸直角方向のスパンで切断された枕梁
用横桁６が、鋼桁１相互間に挿入されて枕梁用鋼殻５が
構成されている。すなわち枕梁用鋼殻５は、橋軸方向に
延長する鋼桁１と橋軸直角方向に延長する枕梁用横桁６
とから構成される。なお、枕梁用横桁６にはフランジに
より充填コンクリートの抜け出しを防ぐ効果も期待され
ているので、枕梁用横桁６としてはＨ形鋼あるいはＩ形
断面の桁構造だけでなく、溝形（コ字状）部材を用いて
もよい。

【００２０】また、枕梁用鋼殻５における１組の鋼桁１
と１組の枕梁用横桁６とが交差した橋脚接合部８には、
鋼管橋脚２の上端が挿入されている。鋼管橋脚２の上端
は開口しており、鋼管橋脚２の内部にコンクリート７を
充填可能になっている。なお、鋼管橋脚２をコンクリー
ト充填鋼管としない場合には、係止具９ａ付きの落とし
蓋９を鋼管橋脚内に挿入して、鋼管橋脚２の上端部のみ
にコンクリート７を充填するようにするとよい。

【００２１】第１実施形態では、鋼桁１に枕梁用横桁６
を溶接またはボルト接合して枕梁用鋼殻５が構成され、
枕梁用鋼殻５と鋼管橋脚２と床版３とが、枕梁用鋼殻５
内および鋼管橋脚２の上端部に充填されたコンクリート
７によって一体化されて、鋼桁１と鋼管橋脚２とが剛結
合される。第１実施形態では、橋脚２に中空鋼管または
コンクリート充填鋼管を用いているので、通常のＲＣ橋
脚などと比べて温度変化等によって鋼桁１に発生する軸
力が低減されている。また、枕梁のコンクリート７は枕
梁用鋼殻５で拘束されているので高い耐荷性能を得るこ
とができる。

【００２２】また、本発明では鋼桁１と橋脚２との力の
伝達は枕梁用鋼殻５内のコンクリート７を介してなされ
るので、枕梁用鋼殻５における橋脚接合部８には、せん
断抵抗を増大させるためのズレ止めを設けることが好ま
しい。例えば、図１、図２においては、鋼桁１のフラン
ジには開孔鋼板１０がズレ止めとして設けられている。

【００２３】図３は、鋼管橋脚２の上端にせん断抵抗部
１１を形成する場合の形状例を示したものであり、図３
（ａ）は、鋼管橋脚２の上端に環状の溶接ビード１２を
盛り付けてせん断抵抗部１１を形成した例である。また
図３（ｂ）は、鋼管橋脚２の上端を穿孔１３してせん断
抵抗部１１を形成した例である。

【００２４】鋼管橋脚２の上端にせん断抵抗部１１を形
成する場合には、その他にも、図４に示すように、鋼管
橋脚２の上端に鉄筋、丸鋼あるいは角鋼などを溶接によ
り取り付けてもよく、図５に示すように、鋼管橋脚２の
上端に開孔鋼板１０をジベルとして取り付けるようにし
てもよい。

【００２５】以下、第１実施形態における鋼桁１と鋼管
橋脚２との剛結合構造を用いた高架橋の構築手順を説明
する。

【００２６】（１） まず鋼管橋脚２を基礎上に立設し
た後、高架橋用の作業足場を構築する。 （２） 次に鋼桁１や枕梁用横桁６をクレーンで運び上
げ、枕梁用鋼殻５を組み立てる。そして、鋼桁１および
枕梁用鋼殻５を所定位置で仮支持する。なお、本発明で
は枕梁用鋼殻５と鋼管橋脚２とをコンクリートにより間
接的に接合するため、枕梁用鋼殻５と鋼管橋脚２との位
置決め・接合には高い施工精度が要求されることはな
い。 （３） 枕梁用鋼殻５の下面に型枠を配置して、枕梁用
鋼殻５と鋼管橋脚２にコンクリート７を充填する。第１
実施形態では、枕梁へのコンクリート打設時に鋼殻が型
枠として機能するため、型枠設置作業を簡略化できる。 （４） そして、高架橋の床版３を形成するために型枠
を設置し、型枠内に配筋した後に型枠内にコンクリート
７を充填して、第１実施形態の高架橋が完成する。

【００２７】図６および図７は、本発明の第２実施形態
における鋼桁１と鋼管橋脚２との剛結合構造を示した図
である。第２実施形態では、鋼管橋脚２が挿入された枕
梁用鋼殻１４の上に、高架橋の床版３を支持する鋼桁１
が交差して配置されている。そして、枕梁用鋼殻１４と
鋼桁１とがコンクリート７で一体化されて枕梁１５が構
成されている。なお、第２実施形態において第１実施形
態と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

【００２８】第２実施形態の枕梁用鋼殻１４は、上面が
開放されている鋼製の箱状枠体であり、枕梁用鋼殻１４
の底面には鋼管橋脚２の直径よりも大径の挿通孔が開孔
されている。また枕梁用鋼殻１４内において、挿通孔の
両側には橋軸方向に沿って補強板１４ａが直立してい
る。

【００２９】第２実施形態では、鋼管橋脚２が挿入され
た枕梁用鋼殻１４の上に鋼桁１が交差しており、鋼桁１
の上に床版３が構築されている。そして、枕梁用鋼殻１
４と鋼桁１と床版３とは、コンクリート製の枕梁１５に
よって一体化されており、鋼桁１と、鋼管橋脚２と、床
版３とが剛結合されている。鋼桁１の枕梁用鋼殻１４と
の交差部では、鋼桁１の上フランジの上面および鋼桁１
の下フランジの下面に開孔鋼板１０がズレ止めとして溶
接されている。第２実施形態でも、橋脚２に中空鋼管ま
たはコンクリート充填鋼管を用いているので、温度変化
等により鋼桁に発生する軸力が低減されている。また、
枕梁１５のコンクリート７は枕梁用鋼殻で拘束されてい
るので高い耐荷性能を得ることができる。なお、図６、
図７のように補強板１４ａの上に鋼桁１を配置する必要
は必ずしもなく、鋼桁１と補強板１４ａとをずらして配
置してもよい。

【００３０】以下、第２実施形態における鋼桁１と鋼管
橋脚２との剛結合構造を用いた高架橋の構築手順を説明
する。

【００３１】（１） まず鋼管橋脚２を基礎上に立設し
た後、高架橋用の作業足場を構築する。 （２） 次に枕梁用鋼殻１４をクレーンで運び上げ、枕
梁用鋼殻１４の挿通孔に鋼管橋脚２を挿入して、鋼管橋
脚２の上部で枕梁用鋼殻１４を仮支持する。なお、本発
明では枕梁用鋼殻１４の挿通孔は鋼管橋脚２の直径より
も大径であるため、この作業で高い施工精度が要求され
ることはない。 （３） 枕梁用鋼殻１４の下面に型枠を配置して、枕梁
用鋼殻１４と鋼管橋脚２にコンクリート７を充填する。
このとき、鋼殻が型枠として機能するため型枠設置作業
を簡略化できる。その後、枕梁用鋼殻１４の上に鋼桁１
をクレーンで配置する。 （４） そして、枕梁用鋼殻１４の上と高架橋の床版部
分に型枠を設置し、型枠内に配筋した後に型枠内にコン
クリート７を充填する。これにより高架橋の床版３とと
もに枕梁１５が形成される。以上により、枕梁用鋼殻１
４と一体化したコンクリート製の枕梁１５により、鋼桁
１と、鋼管橋脚２と、床版３とがコンクリート７で剛結
合された第２実施形態の高架橋が完成する。

【００３２】

【発明の効果】本発明の鋼桁と鋼管橋脚との剛結合構造
では、橋脚に中空鋼管またはコンクリート充填鋼管を用
いているので、通常のＲＣ橋脚などと比べて、温度変化
等によって鋼桁に発生する軸力が低減されている。ま
た、枕梁のコンクリートは枕梁用鋼殻で拘束されている
ので高い耐荷性能を得ることができる。

【００３３】また本発明の鋼桁と鋼管橋脚との剛結合構
造では、鋼桁と接触する枕梁用鋼殻と鋼管橋脚とが直接
接合されておらず、コンクリートにより枕梁用鋼殻と鋼
管橋脚とを間接的に接合している。したがって、高い施
工精度が要求される枕梁用鋼殻と鋼管橋脚との剛結合部
の製作が省略できるので、構造の簡素化によりコストを
低減できる。しかも、従来構造に比べて施工誤差の吸収
も比較的に容易である。

【００３４】さらに本発明の鋼桁と鋼管橋脚との剛結合
構造では、鋼殻がコンクリート打設時の型枠を兼ねるた
め型枠の配置を一部省略でき、型枠の設置作業を簡略化
できる。なお、鋼殻を形成する横桁にフランジを設ける
ことで、架設時の鋼殻の剛性向上とともに充填コンクリ
ートの抜け出しを防ぐ効果も期待できる。

【００３５】本発明では、鋼桁と橋脚との力の伝達は枕
梁内のコンクリートを介してなされるが、鋼管の上端に
溶接ビードを環状に盛ったり、鋼管の上端に開孔するな
どの簡単な加工を施すことで大きなズレ止め効果が得ら
れるので、より経済的となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の斜視図である。

【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態における橋軸直
角方向の一部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断
面図［橋軸方向断面図］である。

【図３】（ａ）は鋼管橋脚の上端に環状の溶接ビードを
取付けてせん断抵抗部を形成した例である。また（ｂ）
は枕梁用鋼殻内に挿入される鋼管橋脚の上端を穿孔して
せん断抵抗部を形成した例である。

【図４】鋼管橋脚の上端に環状に鉄筋等を取り付けてせ
ん断抵抗部を形成した例を示す図である。

【図５】鋼管橋脚の上端に開孔鋼板を取り付けてせん断
抵抗部を形成した例を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態の斜視図である。

【図７】（ａ）は本発明の第２実施形態における橋軸直
角方向の一部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断
面図［橋軸方向断面図］である。

【図８】従来の鋼製柱部材を有する橋梁構造の橋軸直角
方向の断面図である。

【符号の説明】

１ 鋼桁 ２ 鋼管橋脚 ３ 床版 ４ スタッド ５ 枕梁用鋼殻 ６ 枕梁用横桁 ７ コンクリート ８ 橋脚接合部 ９ 落とし蓋 ９ａ 係止具 １０ 開孔鋼板 １１ せん断抵抗部 １１ａ 鉄筋または丸鋼 １１ｂ 角鋼 １２ 溶接ビード １３ 穿孔部 １４ 枕梁用鋼殻（箱状枠体） １４ａ 補強板 １５ 枕梁 ２０ 鋼製柱 ２１ 鋼桁 ２２ 枕梁 ２３ 支承 ２４ 床版

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 規之 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 2D059 AA03 AA07 AA14 GG55

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋軸直角方向に延長する枕梁用鋼殻内に
   鋼管橋脚の上端が挿入されており、前記枕梁用鋼殻内お
   よび前記鋼管橋脚の上端部に充填されたコンクリートに
   よって前記枕梁用鋼殻と前記鋼管橋脚とが一体化してお
   り、かつ橋軸方向に延長する鋼桁が前記枕梁用鋼殻と結
   合されてなることを特徴とする鋼桁と鋼管橋脚との剛結
   合構造。
2. 【請求項２】 橋軸方向に平行配置されている鋼桁のウ
   エブに、鋼桁の橋軸直角方向のスパンで切断された２本
   １組の枕梁用横桁を直交状態で溶接またはボルト接合し
   て枕梁用鋼殻を構成し、鋼桁と枕梁用形鋼とが交差する
   橋脚接合部に鋼管橋脚の上端が挿入されていることを特
   徴とする請求項１に記載の鋼桁と鋼管橋脚との剛結合構
   造。
3. 【請求項３】 枕梁用鋼殻が、底面に鋼管橋脚の挿通孔
   が開孔され、かつ上面が開放されている鋼製の箱状枠体
   であって、前記挿通孔に鋼管橋脚の上端が挿入されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の鋼桁と鋼管橋脚と
   の剛結合構造。
4. 【請求項４】 枕梁用鋼殻内に挿入される鋼管橋脚の上
   端に鉄筋、丸鋼あるいは角鋼などを溶接により取り付
   け、または鋼管橋脚の表面に直接溶接ビードによってせ
   ん断抵抗部を形成したことを特徴とする請求項１から請
   求項３のいずれか１項に記載の鋼桁と鋼管橋脚との剛結
   合構造。
5. 【請求項５】 枕梁用鋼殻内に挿入される鋼管橋脚の上
   端に孔あき鋼板ジベルを取り付け、あるいは鋼管橋脚を
   直接穿孔して、せん断抵抗部を形成したことを特徴とす
   る請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋼桁と
   鋼管橋脚との剛結合構造。