JP2005002594A

JP2005002594A - 波形鋼板ウェブｐｃ橋における波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部構造

Info

Publication number: JP2005002594A
Application number: JP2003164796A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sumiya; 務角谷; Hirofumi Takenaka; 裕文竹中; Kenji Kamihira; 謙二上平; Hisao Tatsugami; 久雄立神; Takayuki Ebina; 貴之蛯名
Original assignee: DPS Bridge Works Co Ltd
Current assignee: DPS Bridge Works Co Ltd
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2005-01-06
Also published as: KR20040108308A

Abstract

【課題】ウェブに波形鋼板を使用したＰＣ橋において、波形鋼板ウェブと上部、もしくは下部のコンクリート床版との接合部における水平せん断耐力を高めながら、鉄筋の配筋作業性を向上させる。
【解決手段】上部及び下部のコンクリート床版１、２と、両コンクリート床版１、２をつなぐ波形鋼板ウェブ３から構成され、波形鋼板ウェブ３のコンクリート床版１、２側の端面に接合されたフランジプレート４にウェブプレート５が接合され、上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレート５をコンクリート床版１（２）中に配筋される鉄筋６が貫通するＰＣ橋において、鉄筋６が貫通する少なくともいずれか一方のウェブプレート５の、フランジプレート４の反対側の端面５０から鉄筋６の配筋位置まで連続し、その端面５０側の幅が鉄筋６の径以上の大きさで、深さが鉄筋６の径以上の大きさの溝５１を形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はウェブに波形鋼板を使用したＰＣ（プレストレストコンクリート）橋において、波形鋼板ウェブと上部、もしくは下部のコンクリート床版との接合部の水平せん断耐力を高めながら、鉄筋の配筋作業性を向上させる波形鋼板ウェブＰＣ橋における波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上部と下部のコンクリート床版、及び両床版をつなぐ波形鋼板ウェブから構成される波形鋼板ウェブＰＣ橋では、波形鋼板ウェブの床版側の端面に溶接されたフランジプレートにスタッドジベルやアングル等を溶接することにより波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部における橋軸方向の水平せん断力に対する抵抗機構が確保される。
【０００３】
スタッドジベルの場合、接合部における橋軸方向の水平せん断耐力はスタッドジベルの表面積分のコンクリートの付着力と、スタッドジベルのせん断力作用方向への投影面積分のコンクリートの支圧力によって決まることから、せん断耐力を上げるにはスタッドジベルの本数を増すか、径を拡大することが必要になるが、いずれの場合もスタッドジベルをフランジプレートに密に配置することになるため、コンクリートの充填性が悪くなり、コンクリート耐力の低下を招く。
【０００４】
スタッドジベルの本数を増すか径を拡大しながら、コンクリートの充填性を確保するにはフランジプレートの幅や板厚の寸法を大きくすればよいが、使用鋼材量と溶接量が多くなるため、コストの上昇と溶接作業性の低下を招く。
【０００５】
スタッドジベルを用いて接合部のせん断耐力を上げる場合のこれらの問題に対し、出願人はスタッドジベルに代えて孔明き鋼板を用いた、図１２、図１３に示す接合部の構造を先に提案している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
孔明き鋼板はコンクリート床版のコンクリート中に埋設され、孔（貫通孔）内にコンクリートが回り込むことで、コンクリートとフランジプレート間に作用する橋軸方向の水平せん断力に対し、孔明き鋼板の本体であるプレート両面におけるコンクリートの付着力と、孔を貫通しているコンクリートの支圧力に加え、孔内に位置しているコンクリートがプレートの両面と同一面上の２断面で抵抗するため、多数のスタッドジベルを埋設する場合と同等以上のせん断抵抗力を得ながら、孔明き鋼板自身の寸法を拡大する必要がなく、鋼材使用量と溶接量の低減が図られる利点を有する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３５５９０６号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３２６０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
孔明き鋼板の孔には橋軸方向の水平せん断耐力の向上を図るために、コンクリート床版中の橋軸直角方向に配筋される鉄筋（貫通鉄筋）を貫通させることがあるが、鉄筋はコンクリート床版の全幅に亘って配筋されるため、孔明き鋼板付きの波形鋼板ウェブの設置後に孔明き鋼板の孔を通して鉄筋を配筋しれなければならず、配筋作業性に難点がある。
【０００９】
特に波形鋼板ウェブはＰＣ橋の橋軸直角方向の両側にあり、各波形鋼板ウェブに孔明き鋼板が接合されていることから、両孔明き鋼板の孔を通さなければならないため、配筋の作業効率が低下する。
【００１０】
この発明は上記背景より、特許文献１の孔明き鋼板が発揮するせん断耐力を維持しながら、その形状に伴う配筋作業性の問題を解消する接合部構造を提案するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
波形鋼板ウェブＰＣ橋は上部及び下部のコンクリート床版と、両コンクリート床版をつなぐウェブの波形鋼板ウェブから構成され、波形鋼板ウェブの、上部と下部のコンクリート床版側の端面にフランジプレートが橋軸方向を向いて接合される。フランジプレートのコンクリート側の面には前記特許文献１の孔明き鋼板に相当するウェブプレートが橋軸方向を向き、フランジプレートの面に垂直な面をなして接合され、この上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレートをコンクリート床版中に配筋される鉄筋が貫通する。
【００１２】
本発明では鉄筋が貫通する上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレートの、フランジプレートの反対側（コンクリート側）の端面から鉄筋の配筋位置まで連続し、その端面側の幅が鉄筋の径以上の大きさで、深さが鉄筋の径以上の大きさの溝を形成し、この溝に鉄筋を挿通させることにより、波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部において特許文献１の孔明き鋼板を用いた場合と同等程度以上の橋軸方向の水平せん断耐力を維持しながら、鉄筋の配筋作業性を高める。
【００１３】
ウェブプレートの溝の深さが鉄筋の径以上の大きさを持つことで、溝はウェブプレートの端面と鉄筋の表面が一致するように鉄筋が配筋される場合の深さ以上の深さで形成され、鉄筋はその全断面が溝の深さの範囲内に納まる位置に配筋される。
【００１４】
ウェブプレートはコンクリート床版のコンクリート中に埋設され、溝内にコンクリートが入り込むことで、コンクリートとフランジプレート間に作用する橋軸方向の水平せん断力に対してはウェブプレートの両面におけるコンクリートの付着力と、溝内に存在するコンクリートの支圧力に加え、溝内に存在するコンクリートがウェブプレートの両面と同一面上の２断面のせん断抵抗力で抵抗する。特許文献１のように孔明き鋼板の鉄筋の挿通箇所に孔が明けられた場合は孔内に入り込んだコンクリートが支圧力とせん断抵抗力を発揮する。
【００１５】
いずれの場合もコンクリートの支圧力は溝や孔の縦断面への投影面積によって決まり、コンクリートのせん断抵抗力はウェブプレートの立面で見た溝（切欠き部分）や孔の面積によって決まるが、本発明ではウェブプレートの溝がウェブプレートのコンクリート側の端面から鉄筋の配筋位置まで連続して形成され、溝の深さが鉄筋の径以上の大きさであることで、特許文献１のように鉄筋の挿通箇所に孔が明けられた場合より溝の投影面積と溝の面積が拡大するため、コンクリートの支圧力とせん断抵抗力が特許文献１の場合より増大し、それだけ接合部における橋軸方向の水平せん断耐力が増大する。
【００１６】
溝の深さが鉄筋の径と等しく、ウェブプレートのコンクリート側の端面と鉄筋の表面が一致する場合には、溝の縦断面への投影面積が孔を明けた場合とほとんど等しくなるが、端面から鉄筋の配筋位置まで連続して形成されることで、溝の面積は孔を明けた場合より幾らか大きくなるため、コンクリートの支圧力とせん断抵抗力は特許文献１の場合より大きくなる。
【００１７】
ウェブプレートの溝に鉄筋が挿通することで、鉄筋のせん断耐力が水平せん断力に抵抗する抵抗力として付加されるため、鉄筋のせん断耐力のみによっても水平せん断力に対する抵抗力を確保することができることから、ウェブプレートの溝の鉄筋配筋位置の幅は鉄筋が丁度挿通し得る程度、すなわち鉄筋の径と同等程度の大きさであってもよく、必ずしもコンクリートのせん断耐力が発揮される程度の大きさを持つ必要はない。
【００１８】
またウェブプレートの溝の端面側の幅が鉄筋の径以上の大きさであることで、上部のコンクリート床版側では設置済みの波形鋼板ウェブのウェブプレートに対して鉄筋を単純に落とし込むことによって配筋することができ、下部のコンクリート床版側では例えば先行して配筋された鉄筋に対してフランジプレートとウェブプレートが一体化した波形鋼板ウェブを落とし込むように設置することができる。
【００１９】
このように上部と下部のいずれのコンクリート床版においても孔を通しながら鉄筋を配筋するような煩雑な作業がなくなり、鉄筋をウェブプレートから独立し、単独で配筋することができるため、鉄筋の配筋作業性が向上し、作業効率が上昇する。
【００２０】
請求項２に記載のようにウェブプレートの溝の、端面側の幅を鉄筋の径より僅かに大きくして鉄筋が差し込める程度の大きさにすると共に、鉄筋の配筋位置の幅を端面側の幅より大きくすれば、端面側の幅が鉄筋配筋位置の幅より小さいことで、溝内に存在するコンクリートの拘束効果が増すため、溝内の鉄筋配筋位置に鉄筋を配置した状態で、コンクリートを介して鉄筋を拘束する効果が生じ、鉄筋の溝からの抜け出しに対する安定性が向上する。
【００２１】
また溝内に存在するコンクリートの拘束効果が高まることで、溝内のコンクリートに包囲された鉄筋の拘束効果も高まるため、溝内に存在するコンクリートのせん断抵抗力と鉄筋のせん断耐力が増し、接合部における橋軸方向の水平せん断耐力が増大する。
【００２２】
請求項３ではウェブプレートをフランジプレートの幅方向に並列させることで、各ウェブプレートの溝内に位置するコンクリートが発生するせん断抵抗力によって偶力を形成させ、波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに対する抵抗力を確保する。
【００２３】
ウェブプレートの溝内に位置するコンクリートはウェブプレート毎に、その両表面と同一面上の２断面においてせん断抵抗力を発揮するが、波形鋼板ウェブの上端と下端に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに対しては各ウェブプレートの溝内のコンクリートが互いに逆向きに抵抗力を発揮することで偶力のモーメントを形成し、曲げモーメントに抵抗する。ウェブプレート毎にコンクリートが発生するせん断抵抗力の大きさはウェブプレートの両面と同一面上に位置する２断面におけるせん断耐力の和となる。偶力のモーメントの大きさは並列するウェブプレート間の距離によって決まり、ウェブプレートが距離を隔てる程、大きくなる。
【００２４】
ウェブプレートの溝には鉄筋が挿通することで、コンクリートのせん断耐力の鉄筋径分が目減りするものの、鉄筋のせん断耐力がウェブプレートの溝におけるコンクリートのせん断抵抗力に加算されるため、曲げモーメントに抵抗する偶力のモーメントは鉄筋が挿通しない場合より増大する。
【００２５】
鉄筋のせん断耐力が曲げモーメントに抵抗する偶力に付加されることで、鉄筋のせん断耐力のみによっても曲げモーメントに対する抵抗力を確保することができるため、ウェブプレートの溝の鉄筋配筋位置の幅は鉄筋が丁度挿通し得る程度の大きさであってもよく、必ずしもコンクリートのせん断耐力が発揮される程度の大きさを持つ必要はない。その場合は波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに対し、各ウェブプレートの貫通孔を貫通する部分の鉄筋のせん断耐力による偶力のモーメントによって抵抗することになる。
【００２６】
請求項２の場合には溝の端面側の幅が鉄筋配筋位置の幅より小さいことで、コンクリートのせん断耐力を超えた後にも鉄筋が溝の内周に係合した状態を維持することが可能であり、鉄筋が係合状態を維持できれば、抵抗力を発揮し続けることができるため、フランジプレートとコンクリート間の接合部における曲げモーメントに対する靱性が向上する。またウェブプレートの溝の幅が鉄筋の径より大きければ、コンクリートのせん断耐力の鉄筋径分の目減りが実質的になくなり、コンクリートのせん断耐力と鉄筋のせん断耐力の和がそのまません断抵抗力として曲げモーメントに抵抗することになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明は図７、及びそのｘ−ｘ線断面図である図８に示すような上部のコンクリート床版１及び下部のコンクリート床版２と、両コンクリート床版１、２をつなぐ波形鋼板ウェブ３から構成される波形鋼板ウェブＰＣ橋において、図８の上部のコンクリート床版１側の拡大図である図９に示すように波形鋼板ウェブ３の上部と下部に接合されるウェブプレート５の内、少なくともいずれか一方のウェブプレート５を貫通させて鉄筋６をコンクリート床版１（２）中に配筋した波形鋼板ウェブ３とコンクリート床版１（２）との接合部構造である。
【００２８】
図９、及び図８の下部のコンクリート床版２側の拡大図である図１０に示すように波形鋼板ウェブ３の、コンクリート床版１、２側の端面にはフランジプレート４が橋軸方向を向いて接合され、フランジプレート４のコンクリート側の面にはウェブプレート５が橋軸方向を向き、フランジプレート４の面に垂直な面をなして接合される。フランジプレート４の波形鋼板ウェブ３への接合と、ウェブプレート５のフランジプレート４への接合は主に溶接による。
【００２９】
図９、図１０に示すようにフランジプレート４は波形鋼板ウェブ３の全幅が納まる幅を持ち、波形鋼板ウェブ３の上端と下端に接合され、上部のフランジプレート４の上面と下部のフランジプレート４の下面にそれぞれウェブプレート５、５が接合される。波形鋼板３の上端のフランジプレート４とウェブプレート５は上部のコンクリート床版１のコンクリート中に埋設され、下端のフランジプレート４とウェブプレート５は下部のコンクリート床版２のコンクリート中に埋設される。
【００３０】
図９のｙ−ｙ線断面図である図１１に示すように鉄筋６が貫通する上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレート５の、フランジプレート４の反対側（コンクリート側）の端面５０からは鉄筋６の配筋位置まで連続する溝５１が形成され、この溝５１に鉄筋６が挿通して配筋される。図面では上部のコンクリート床版１中に配筋される鉄筋６がその側のウェブプレート５を貫通する場合を示しているが、下部のコンクリート床版２中に配筋される鉄筋６がその側のウェブプレート５を貫通する場合と、両コンクリート床版１、２中の鉄筋６が各ウェブプレート５を貫通する場合もある。
【００３１】
ウェブプレート５の溝５１の端面５０側の幅は鉄筋６の径以上の大きさで、深さも鉄筋６の径以上の大きさを有する。溝５１が端面５０から鉄筋６の配筋位置まで連続し、少なくとも端面５０と鉄筋６の表面が一致する深さより深く形成されれば、孔を明けた場合と同等程度以上の橋軸方向の水平せん断耐力が確保されるため、溝５１の形状は問われない。
【００３２】
図１、図２は溝５１を図３に示すように鉄筋６の差し込み口となる端面５０側の幅と、鉄筋６が納まる鉄筋６の配筋位置の幅を等しくし、Ｕ字形に形成した場合、図４、図５は図６に示すように端面５０側の幅を鉄筋６が差し込める程度の大きさで、鉄筋の配筋位置の幅を端面５０側の幅より大きくし、フラスコ形に形成した場合である。図４〜図６の例は請求項２に記載の発明の実施例に相当する。この他、端面５０側の幅と、鉄筋６の配筋位置の幅を等しくしながら、その幅を鉄筋６が差し込める程度の大きさにする場合もある。
【００３３】
図２、図５はまた、ウェブプレート５をフランジプレート４の幅方向に並列させることにより、波形鋼板ウェブ３とコンクリート床版１、２との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに対する抵抗力を確保した場合で、請求項３に記載の発明の実施例に相当する。
【００３４】
【発明の効果】
鉄筋が貫通する上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレートの、フランジプレートの反対側（コンクリート側）の端面から鉄筋の配筋位置まで連続し、その端面側の幅が鉄筋の径以上の大きさで、深さが鉄筋の径以上の大きさの溝を形成することで、鉄筋の挿通箇所に孔を明けた場合より溝の投影面積と溝の面積を大きくすることができるため、コンクリートの支圧力とせん断抵抗力を特許文献１の場合より増大させ、接合部における橋軸方向の水平せん断耐力を高めることができる。
【００３５】
またウェブプレートの溝の端面側の幅が鉄筋の径以上の大きさであることで、上部のコンクリート床版側では設置済みの波形鋼板ウェブのウェブプレートに対して鉄筋を単純に落とし込むことにより配筋することができ、下部のコンクリート床版側では例えば先行して配筋された鉄筋に対してフランジプレートとウェブプレートが一体化した波形鋼板ウェブを落とし込むように設置することができ、上部と下部のいずれのコンクリート床版においても孔を通しながら鉄筋を配筋する必要がなくなるため、鉄筋の配筋作業性が向上し、作業効率が上昇する。
【００３６】
請求項２ではウェブプレートの溝の、端面側の幅を鉄筋が差し込める程度の大きさにすると共に、鉄筋の配筋位置の幅を端面側の幅より大きくすることで、端面側の幅が鉄筋配筋位置の幅より小さくなり、溝内に存在するコンクリートの拘束効果が増すため、溝内の鉄筋配筋位置に鉄筋を配置した状態ではコンクリートを介して鉄筋を拘束する効果が生じ、鉄筋の溝からの抜け出しに対する安定性が向上する。
【００３７】
また溝内に存在するコンクリートの拘束効果により溝内のコンクリートに包囲された鉄筋の拘束効果も高まるため、溝内に存在するコンクリートのせん断抵抗力と鉄筋のせん断耐力が増し、接合部の橋軸方向の水平せん断耐力が増大する。
【００３８】
請求項３ではウェブプレートをフランジプレートの幅方向に並列させることで、各ウェブプレートの溝内に位置するコンクリートが発生するせん断抵抗力によって偶力を形成させるため、波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに対する抵抗力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フランジプレートに、Ｕ字形の溝を形成した１枚のウェブプレートを接合した様子を示した斜視図である。
【図２】フランジプレートに、Ｕ字形の溝を形成した２枚のウェブプレートを接合した様子を示した斜視図である。
【図３】図１、図２で使用されるウェブプレートを示した立面図である。
【図４】フランジプレートに、フラスコ形の溝を形成した１枚のウェブプレートを接合した様子を示した斜視図である。
【図５】フランジプレートに、フラスコ形の溝を形成した２枚のウェブプレートを接合した様子を示した斜視図である。
【図６】図４、図５で使用されるウェブプレートを示した立面図である。
【図７】波形鋼板ウェブＰＣ橋を示した立面図である。
【図８】図７のｘ−ｘ線断面図である。
【図９】図８の上部のコンクリート床版側の拡大図である。
【図１０】図８の下部のコンクリート床版側の拡大図である。
【図１１】図９のｙ−ｙ線断面図である。
【図１２】フランジプレートに従来の１枚の孔明き鋼板を接合した様子を示した斜視図である。
【図１３】フランジプレートに従来の２枚の孔明き鋼板を接合した様子を示した斜視図である。
【符号の説明】
１……上部のコンクリート床版、２……下部のコンクリート床版、３……ウェブ、４……フランジプレート、５……ウェブプレート、５０……端面、５１……溝、６……鉄筋。

Claims

上部及び下部のコンクリート床版と、両コンクリート床版をつなぐ波形鋼板ウェブから構成され、波形鋼板ウェブの、上部と下部のコンクリート床版側の端面にフランジプレートが橋軸方向を向いて接合され、フランジプレートのコンクリート側の面にウェブプレートが橋軸方向を向き、フランジプレートの面に垂直な面をなして接合され、この上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレートをコンクリート床版中に配筋される鉄筋が貫通するＰＣ橋において、鉄筋が貫通する前記上部と下部の少なくともいずれか一方のウェブプレートの、フランジプレートの反対側の端面から前記鉄筋の配筋位置まで連続し、その端面側の幅が鉄筋の径以上の大きさで、深さが鉄筋の径以上の大きさの溝が形成され、この溝に前記鉄筋が挿通している波形鋼板ウェブＰＣ橋における波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部構造。
ウェブプレートの溝の、前記端面側の幅は鉄筋が差し込める程度の大きさで、鉄筋の配筋位置の幅は前記端面側の幅より大きい請求項１記載の波形鋼板ウェブＰＣ橋における波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部構造。
ウェブプレートはフランジプレートの幅方向に並列している請求項１、もしくは請求項２記載の波形鋼板ウェブＰＣ橋における波形鋼板ウェブとコンクリート床版との接合部構造。