【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼製橋脚接合部の補強構造に関する。さらに詳しくは鋼製の橋脚と鋼製の横梁とからなるＴ字形の高速道路等の橋脚と横梁との接合部の補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速道路の高架橋を支持する円柱状の橋脚をもつＴ形の構造物において、鋼製橋脚と上部横梁との接合部の隅角部に疲労亀裂が発生し、補強工事が必要となってきている。
【０００３】
このような、鋼製橋脚と横梁との接合部の補強構造として鋼製補強部材による補強構造がある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
このような補強構造は、変則的な形状の橋脚にぴったり外嵌する周方向複数分割した胴部と、胴部を補強する部材とを一体化したものである。この鋼製補強構造は多数の補強リブを取付けたフランジを上端に備え、このフランジを横梁下面に多数のボルトナット等で取付ける。また、胴部の下端近傍には複数のフランジ状の補強リングを備えている。周方向複数分割した胴部は橋脚の外面に添着し、多数のボルトナット等で橋脚外面に締めつけ固定するものである。
【０００５】
この鋼製補強構造は、橋脚や横梁に多数の取付孔を穿設するので、橋脚や横梁の強度低下や剛性低下を招来し、これを補償する設計が必要である。また、使用中の古い橋脚に鋼製補強構造を強固に取付けるための孔を正確な位置に明けたり、ボルトを打込んだりする作業は容易ではない。また、既設の橋脚の形状に対して正確な寸法精度をもつ部材を製作し、既設の橋脚や横梁に強固に密着するように取付けることも容易ではない。また、このような従来の補強構造は、剛性構造であるため、応力の分散性に乏しく、靱性が乏しいので過大な設計となりコスト上昇が避けられない。
【０００６】
従って、この鋼製補強構造は製造コストも高く、取付けに多大の労力を要するという問題が考えられる。
【０００７】
【非特許文献１】
日経新聞社：『日経コンストラクション』：２００２．１０．１１
ｐ．２８−２９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑み、鋼製橋脚接合部の補強構造を提供することを目的とするもので、簡易な構造でせん断剛性が高く、高靱性特性を有する、鋼・コンクリート合成構造からなる補強構造を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その技術手段は、鋼製橋脚と上部横梁との接合部の補強構造において、橋脚頂部近傍の橋脚内に内筒を設け、橋脚内壁と該内筒外壁との間にコンクリートを充填して内外壁を一体化させると共に、橋脚外周を囲む外套を設け該外套は上端を上部横梁の下面に取付け下端を橋脚外周に取付け、外套と橋脚外面との間に高靱性セメント複合材料を充填して外套内面と橋脚外周とを一体化させた構造を備えたことを特徴とする鋼製橋脚接合部の補強構造である。
【００１０】
前記内筒を省略し橋脚内にコンクリートを充填して橋脚内面と一体化させることとしてもよい。
【００１１】
さらに、荷重によるクリープ変形等に対応する目的で前記外套内高靱性セメント複合材料と橋脚外面とを圧着させるＰＣ緊張材を井桁状に橋脚周囲に配設することによって、一層強固な復元性を有する補強構造を提供することができ、好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明は、例えば、図３に示す断面プロフィールを有する鋼製高架橋の橋脚５０と横梁６０との接合部の補強構造である。鋼製の橋脚５０は片寄って設けられ、その上に横梁６０が取り付けられ、その上に高速道路等の車道７０が載置され、片持梁に近い形状になっている。（図３で右側の橋脚５０ａは別の横梁を支持している。）橋脚５０の上端と横梁６０の下面とは溶接接合部５１によって連結されている。このような構造の一例を挙げると、橋脚５０は直径１．２ｍの鋼管を用い、横梁６０は、鋼板の合成殻構造である。このような構造の橋脚５０と横梁６０との溶接接合部５１は、長年月を経た高速道路では、溶接接合部５１に多数のクラックが発生し、補強が必要になっていることが調査報告されている。
【００１４】
図４は従来の補強構造の例を示す側面図で、鋼製補強材１００である。この鋼製補強材１００は、横梁６０の下面に取り付けるフランジ１１０を上端に備え、下端近傍に補強リング１３０を外径に取り付けた複数割りの円筒殻１２０からなり、橋脚５０の外周に密着するものである。
【００１５】
横梁６０の下面にフランジ６１を設け、フランジ補強プレート６２をこのフランジ６１に取付け、上記鋼製補強材１００のフランジ１１０をこれに取付ける。また、胴部（円筒殻）１２０は、多数のボルトナット１２１で橋脚の円筒外面に縫いつけ固定する。フランジ１１０、胴部（円筒殻）１２０には多数の補強リブ１１１を設けている。このような鋼製補強材１００は、橋脚５０の外周に密着する寸法精度を必要とし、精度の高い加工が必要である。また、橋脚５０に外嵌して多数のボルトナット１２１で固定するので、橋脚５０に多数のボルト孔を穿設する。従って橋脚５０の強度、剛性、耐久性（疲労強度）等に悪影響があり、その補償についても考慮する必要がある。
【００１６】
図１に鋼製橋脚接合部に用いる実施例の補強構造１の縦断面図を示した。この実施例の補強構造１は、鋼と、コンクリート及び高靱性セメント複合材料との合成構造である。橋脚５０の頂部近傍の橋脚５０内に内筒２を挿入する。橋脚５０の壁５２の内面に多数のジベル７を植設しておき、上記内筒２の外面にも多数のジベル３を植設しておく。この橋脚５０の内面と内筒２の外面との間にリング状の空間を形成し、その底は底板４で閉じておく。このリング状の空間にコンクリート５を打設し充填する。コンクリート５はジベル３、７を介して橋脚５０の壁５２の内面と内筒２の外面に強固に係着する。従って、内外壁及びコンクリートは一体化される。このコンクリート５は、リング状の閉空間内に充填されて内外壁と一体化するので、密閉コンクリートとして作用し、鋼と協働して剛性の高い構造物を形成する。
【００１７】
内筒は検査孔やマンホールを兼ねた上下貫通孔とすればよいが、その必要がない場合には内筒２を省略して橋脚頂部近傍の全断面にコンクリートを充填することとしてもよい。
【００１８】
さらに、橋脚の外周には、橋脚外周を囲む鋼製の外套１０を設ける。この外套１０は、上端を上部横梁６０の下面に取付け、下端を橋脚５０の外周に取付ける。外套１０の壁の内面には多数のジベル１１が植設され、橋脚５０の壁５２の外面にも多数のジベル８を設ける。外套１０と橋脚５０の外面との間にリング状の空間を形成し、この空間に高靱性セメント複合材料１５を充填する。この高靱性セメント複合材料１５は、外套１０の内面と橋脚５０の外周とを一体化させた構造を形成する。
【００１９】
高靱性セメント複合材料は、例えば３０〜５０μｍの太さの高強度ポリエチレンファイバを１〜２容量％混入し、単位セメント量４００ｋｇ／ｍ3程度を砂、混和剤に加えて形成したＥＣＣコンクリート（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｕｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）などを用いるとよい。このような高靱性セメント複合材料はジベル等によくからみ、好適な鋼と高靱性セメント複合材料との合成構造を形成し、せん断剛性が高く、粘り性に富み、高靱性で復元性に富むものである。例えば変形により高靱性セメント複合材料にクラックが生じた後にも原姿勢に復帰する特性を有している。
【００２０】
本発明の補強構造は、鉛直荷重に対して橋脚内の密閉コンクリート合成構造が主として抵抗し、曲げ荷重に対しては、外套と高靱性セメント複合材料との合成構造が好適に作用する。
【００２１】
内筒２及び外套１０の長さは、荷重、剛性、耐久性等を勘案して設計により定めることができる。ほぼ橋脚５０の直径と同等の寸法とすればよい。
【００２２】
実施例の補強構造１は、荷重に対して十分な強度を有するほか、高剛性、高靭性で強度と粘りとの双方を兼備した構造であり、道路の載荷荷重はもとより、地震荷重等に対しても高いエネルギー吸収能を有する。
【００２３】
図２は、実施例の補強構造１の平面を示すものである。外套１０を貫通して、高靱性セメント複合材料内を通るＰＣ緊張材３０を井桁状に配置し、このＰＣ緊張材３０をナット３１によって緊張することにより、高靱性セメント複合材料１５を橋脚５０の外周に押圧する。
【００２４】
ＰＣ緊張材の配列は橋脚の直径が小さいので、湾曲配列とするよりは４本の真直なＰＣ緊張材を井桁状に配列する方が構造上及び施工上好ましい。このＰＣ緊張材は、例えば、上下に３段とし、高靱性セメント複合材料へ付与するプレストレス導入量は３０〜５０ｋｇ／ｍ2とすればよい。プレストレス導入前は補強材取付ボルト等は緩やかに仮締めしておき、プレストレス導入後最終的に締めつける。
【００２５】
例えば、図１に示す実施例において、橋脚の外径が１２００ｍｍ、橋脚内部コンクリート厚さ３５０ｍｍ、高靱性セメント複合材料の厚さ２００ｍｍ、コンクリート高さ１０００ｍｍの場合、ＰＣ緊張材としてＰＣ鋼棒１Ｔ１２．４（Ｐｔ＝１０ｔ）を３段に設け、図２に示すように井桁状に組んでプレストレスを導入すると、緊張力６０ｔｆ、コンクリート断面積１．１ｍ2となり、プレストレス導入量は５４．５ｔ／ｍ2となる。このときＰＣ鋼材の伸び量は１１．２ｍｍとなり、高靱性セメント複合材料の縮み量は０．０２５ｍｍとなる。こうすることによって、本発明の補強構造１は、さらに強固になり耐久性に富むと共に、靭性も増加し、変形に対して復元性を確保することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、安価で強力な高靭性の補強構造を得ることができる。この補強構造は構造が簡単で、安価であり、鋼製の部材の取付け精度も緩やかでよく、現場取付作業も容易であり、コンクリート及び高靱性セメント複合材料を充填することによって、鋼と、コンクリート及び高靱性セメント複合材料との合成構造となり、強度、剛性、耐久性、靱性が高いという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の縦断面図である。
【図２】実施例の平面図である。
【図３】鋼製橋脚のプロフィールである。
【図４】従来の補強部材の側面図である。
【符号の説明】
１ 補強構造
２ 内筒
３ ジベル
４ 底板
５ コンクリート
７ ジベル
８ ジベル
１０ 外套
１１ ジベル
１５ 高靱性セメント複合材料
３０ ＰＣ緊張材
３１ ナット
５０ 橋脚
５１ 溶接接合部
５２ 壁
６０ 横梁
６１ フランジ
６２ ボルトナット
７０ 車道
１００ 鋼製補強材
１１０ フランジ
１１１ リブ
１２０ 円筒殻（胴部）
１２１ ボルトナット
１３０ 補強リング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reinforcing structure for a steel pier joint. More particularly, the present invention relates to a reinforcing structure for a joint between a pier and a cross beam of a T-shaped highway or the like, which is composed of a steel pier and a steel cross beam.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in a T-shaped structure with a cylindrical pier supporting a viaduct on an expressway, a fatigue crack has occurred at the corner of the joint between the steel pier and the upper cross beam, and reinforcement work is required. ing.
[0003]
As such a reinforcing structure at the joint between the steel pier and the cross beam, there is a reinforcing structure using a steel reinforcing member (for example, see Non-Patent Document 1).
[0004]
Such a reinforcing structure is obtained by integrating a body part divided into a plurality of parts in the circumferential direction which is fitted to an irregularly shaped pier, and a member for reinforcing the body part. This steel reinforcing structure is provided with a flange at the upper end to which a number of reinforcing ribs are attached, and this flange is attached to the lower surface of the cross beam with a number of bolts and nuts. Further, a plurality of flange-like reinforcing rings are provided near the lower end of the body. The body part divided into a plurality in the circumferential direction is attached to the outer surface of the pier, and is fixed to the outer surface of the pier with a number of bolts and nuts.
[0005]
In this steel reinforcing structure, since a large number of mounting holes are formed in the pier and the cross beam, the strength and rigidity of the pier and the cross beam are reduced, and a design for compensating for this is required. In addition, it is not easy to drill a hole for accurately attaching a steel reinforcing structure to an old pier in use or drive a bolt into the hole. Further, it is not easy to manufacture a member having an accurate dimensional accuracy with respect to the shape of the existing pier and to attach the member to the existing pier or cross beam so as to firmly adhere to it. In addition, such a conventional reinforcing structure is a rigid structure, so that stress dispersion is poor, and toughness is poor, so that an excessively large design is required and an increase in cost is inevitable.
[0006]
Therefore, there is a problem that the steel reinforcing structure has a high manufacturing cost and requires much labor for mounting.
[0007]
[Non-patent document 1]
Nikkei Newspaper: “Nikkei Construction”: 2002.10.11
p. 28-29
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a reinforcing structure for a steel bridge pier joint, and has a simple structure, high shear rigidity, and high toughness characteristics, a reinforcement made of a steel-concrete composite structure. Provide structure.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the technical means is to provide an inner cylinder in a pier near a pier top in a reinforcing structure of a joint between a steel pier and an upper cross beam, A concrete is filled between the inner cylinder and the outer wall to integrate the inner and outer walls, and a jacket surrounding the outer periphery of the pier is provided. The outer jacket has an upper end attached to the lower surface of the upper cross beam, and a lower end attached to the outer periphery of the pier. A reinforcing structure for a steel pier joint, comprising a structure in which a high-toughness cement composite material is filled between an outer surface and an inner surface of a mantle and an outer periphery of a pier.
[0010]
The inner cylinder may be omitted and the pier may be filled with concrete to be integrated with the inner surface of the pier.
[0011]
Further, by providing a PC tendon material for crimping the high-toughness cement composite material in the mantle and the outer surface of the pier in a cross-girder shape around the pier for the purpose of coping with creep deformation due to load, etc., it has a stronger resilience. Reinforcing structures can be provided and are preferred.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
The present invention is, for example, a reinforcing structure of a joint between a steel viaduct pier 50 and a cross beam 60 having a cross-sectional profile shown in FIG. The steel pier 50 is provided at one side, a cross beam 60 is mounted thereon, and a roadway 70 such as an expressway is mounted thereon, and has a shape close to a cantilever. (The right pier 50a in FIG. 3 supports another cross beam.) The upper end of the pier 50 and the lower surface of the cross beam 60 are connected by a welded joint 51. As an example of such a structure, the bridge pier 50 uses a steel pipe having a diameter of 1.2 m, and the cross beam 60 has a composite shell structure of a steel plate. It has been researched and reported that the welded joint 51 between the pier 50 and the cross beam 60 having such a structure has a large number of cracks in the welded joint 51 on a highway that has been aged for many years and needs to be reinforced. ing.
[0014]
FIG. 4 is a side view showing an example of a conventional reinforcing structure, which is a steel reinforcing member 100. This steel reinforcing member 100 is provided with a flange 110 attached to the lower surface of the cross beam 60 at the upper end, and is composed of a plurality of split cylindrical shells 120 having an outer diameter attached to a reinforcing ring 130 near the lower end, and is in close contact with the outer periphery of the pier 50. It is.
[0015]
A flange 61 is provided on the lower surface of the cross beam 60, a flange reinforcing plate 62 is attached to the flange 61, and a flange 110 of the steel reinforcing member 100 is attached thereto. The trunk (cylindrical shell) 120 is sewn and fixed to the cylindrical outer surface of the pier with a number of bolts and nuts 121. A large number of reinforcing ribs 111 are provided on the flange 110 and the body (cylindrical shell) 120. Such a steel reinforcing member 100 requires dimensional accuracy to be in close contact with the outer periphery of the pier 50, and requires high-precision processing. Further, since the pier 50 is externally fitted and fixed with a number of bolt nuts 121, a number of bolt holes are formed in the pier 50. Therefore, the strength, rigidity, durability (fatigue strength) and the like of the pier 50 are adversely affected, and it is necessary to consider the compensation.
[0016]
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a reinforcing structure 1 of an embodiment used for a steel bridge pier joint. The reinforcing structure 1 of this embodiment is a composite structure of steel, concrete and a high-toughness cement composite material. The inner cylinder 2 is inserted into the pier 50 near the top of the pier 50. A large number of dowels 7 are planted on the inner surface of the wall 52 of the pier 50, and a large number of dowels 3 are also implanted on the outer surface of the inner cylinder 2. A ring-shaped space is formed between the inner surface of the pier 50 and the outer surface of the inner cylinder 2, and the bottom is closed by the bottom plate 4. Concrete 5 is poured into this ring-shaped space and filled. The concrete 5 is firmly attached to the inner surface of the wall 52 of the pier 50 and the outer surface of the inner cylinder 2 via the dowels 3 and 7. Therefore, the inner and outer walls and the concrete are integrated. Since the concrete 5 is filled in the ring-shaped closed space and integrated with the inner and outer walls, it acts as a closed concrete and forms a highly rigid structure in cooperation with steel.
[0017]
The inner cylinder may be an up-and-down through-hole that also serves as an inspection hole or a manhole. If it is not necessary, the inner cylinder 2 may be omitted and the entire cross section near the pier top may be filled with concrete.
[0018]
Further, a steel jacket 10 surrounding the outer periphery of the pier is provided on the outer periphery of the pier. The outer jacket 10 has an upper end attached to the lower surface of the upper cross beam 60 and a lower end attached to the outer periphery of the pier 50. Numerous dowels 11 are implanted on the inner surface of the wall of the mantle 10, and many dowels 8 are also provided on the outer surface of the wall 52 of the pier 50. A ring-shaped space is formed between the mantle 10 and the outer surface of the pier 50, and this space is filled with the high-toughness cement composite material 15. This high-toughness cement composite material 15 forms a structure in which the inner surface of the mantle 10 and the outer periphery of the pier 50 are integrated.
[0019]
The high toughness cement composite material is, for example, ECC concrete (Engineered) formed by mixing 1 to 2% by volume of a high strength polyethylene fiber having a thickness of 30 to 50 μm and adding a unit cement amount of about 400 kg / m 3 to sand and an admixture. It is preferable to use Cementitious Composite (Concrete Composite) or the like. Such a high-toughness cement composite material is entangled with a dowel or the like, forms a composite structure of a suitable steel and a high-toughness cement composite material, has a high shear rigidity, is highly sticky, has high toughness, and is resilient. . For example, it has a characteristic of returning to the original posture even after a crack occurs in the high toughness cement composite material due to deformation.
[0020]
In the reinforcing structure of the present invention, the closed concrete composite structure in the bridge pier mainly resists the vertical load, and the composite structure of the mantle and the high-toughness cement composite material suitably acts on the bending load.
[0021]
The length of the inner cylinder 2 and the outer jacket 10 can be determined by design in consideration of load, rigidity, durability, and the like. What is necessary is just to make a dimension substantially equivalent to the diameter of the pier 50.
[0022]
The reinforcing structure 1 of the embodiment is a structure having both high strength and high toughness and having both strength and tenacity, in addition to having sufficient strength against load, and is capable of withstanding seismic load as well as road load. Even with high energy absorption capacity.
[0023]
FIG. 2 shows a plan view of the reinforcing structure 1 of the embodiment. The PC tendons 30 passing through the high-toughness cement composite material and penetrating the mantle 10 are arranged in a girder shape, and the PC tendons 30 are tensioned by the nuts 31 so that the high-toughness cement composite material 15 is Press to the outer circumference.
[0024]
Since the arrangement of the PC tendons has a small diameter of the bridge pier, it is preferable in terms of structure and construction to arrange four straight PC tendons in a cross-girder form rather than a curved arrangement. This PC tendon may be, for example, three steps up and down, and the amount of prestress applied to the high toughness cement composite material may be 30 to 50 kg / m 2 . Before the introduction of the prestress, the reinforcing material mounting bolts and the like should be loosely temporarily tightened, and finally tightened after the introduction of the prestress.
[0025]
For example, in the embodiment shown in FIG. 1, when the outer diameter of the pier is 1200 mm, the concrete thickness inside the pier is 350 mm, the thickness of the high-toughness cement composite material is 200 mm, and the concrete height is 1000 mm, the PC steel rod 1T12. When four (Pt = 10t) are provided in three stages and prestress is introduced in a cross-girder shape as shown in FIG. 2, the tension is 60 tf, the concrete cross-sectional area is 1.1 m 2 , and the prestress introduction amount is 54.5 t. / M 2 . At this time, the elongation of the PC steel material is 11.2 mm, and the shrinkage of the high toughness cement composite material is 0.025 mm. By doing so, the reinforcing structure 1 of the present invention becomes stronger and more durable, and at the same time, the toughness increases, and the resilience to deformation can be ensured.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, an inexpensive and strong high-toughness reinforcing structure can be obtained. This reinforcement structure is simple in structure, inexpensive, the installation accuracy of steel members may be loose, installation work on site is easy, and by filling concrete and high-toughness cement composite material, steel and concrete And a composite structure with a high-toughness cement composite material, and has an excellent effect of high strength, rigidity, durability, and toughness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the embodiment.
FIG. 3 is a profile of a steel pier.
FIG. 4 is a side view of a conventional reinforcing member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reinforcement structure 2 Inner cylinder 3 Jibel 4 Bottom plate 5 Concrete 7 Jibel 8 Jibel 10 Mantle 11 Jibel 15 High toughness cement composite material 30 PC tendon material 31 Nut 50 Bridge pier 51 Welding joint 52 Wall 60 Cross beam 61 Flange 62 Bolt nut 70 Roadway 100 Steel reinforcement 110 Flange 111 Rib 120 Cylindrical shell (body)
121 Bolt and nut 130 Reinforcement ring
