JP2006183286A - 波形鋼板ウエブｕコンポ橋における波形鋼板ウエブの接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】波形鋼板ウエブＵ形コンポ橋の横桁と波形鋼板ウエブの接合部において、フープ状の連結鉄筋にかえてジベルで接合することにより、施工が簡易となり、施工コストを削減すると共に、工期に影響を与えないようにする。
【解決手段】Ｕ形プレキャストセグメントを橋軸方向に接続すると共に、橋梁全体に主ケーブルでプレストレスが導入される波形鋼板ウエブＵコンポ橋において、
Ｕ形プレキャストセグメント１２を橋軸方向に接続すると共に、橋梁全体に外ケーブル２７でプレストレスが導入される波形鋼板ウエブＵコンポ橋に１１において、橋軸方向に隣接する波形鋼板ウエブ１５の端縁同士を近接して又は間隔をおいて配置したうえ、各波形鋼板ウエブ１５の端部に設けたスタッドジベル２１またはコンクリートジベルを介して各波形鋼板ウエブ１５をコンクリートの横桁１９に接合し、波形鋼板ウエブ１５のせん断力を横桁１９を介して隣の波形鋼板ウエブ１５に伝達するように構成したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、波形鋼板ウエブＵコンポ橋における波形鋼板ウエブの接合構造に関する。

ＰＣコンポ橋は、プレキャストコンクリート製Ｔ桁や箱桁等のプレキャストセグメントを施工現場でショートライン工法などで構築した後、該プレキャストセグメントをトラッククレーンで所定の部位に吊り上げ、支保工を用いて支持させながら橋軸方向に接続すると共に、前記プレキャストセグメントとＰＣ合成床版を一体化してなる合成桁橋である。このＰＣコンポ橋は、舗装、高欄、地覆、分離帯などの床版施工後に載荷される死荷重を除いた死荷重に対しては、プレキャストコンクリート桁の断面で抵抗し、床版施工後に載荷される死荷重および活荷重に対しては、桁と床版が一体になった合成断面で抵抗する形式の橋である。

ＰＣコンポ橋では、プレキャストコンクリート桁と床版が一体となって荷重に抵抗するために、桁とＰＣ合成床版が全長にわたって適当なずれ止めで結合される。ずれ止めには、桁から突出した鉄筋を床版に埋め込む形式が用いられ、結合面に垂直に配置される。また、構造形式としては単純合成桁と連続合成桁がある。

図１０（ａ）にはＰＣコンポ橋の代表的な断面形状を示す。同図において、プレキャストコンクリート製のＴ桁１が所定間隔で平行に配置されており、隣り合うＴ桁１の頭部における係合段部２にＰＣ板３を支持させた上、その上部に現場打ちコンクリートを打設して床版４を構成しており、プレキャストコンクリートのＴ桁１と床版４が一体になった合成断面で荷重に抵抗する。９はアスファルト舗装である。

図１０（ｂ）、（ｃ）には他の２例に係るＰＣコンポ橋の断面形状を示す。１０図（ｂ）において、プレキャストコンクリート製の箱桁５が所定間隔で平行に配置されており、隣り合う箱桁５の上端部における係合段部６にＰＣ板７を支持させた上、その上部に現場打ちコンクリートを打設して床版８を構成している。図１０（ｃ）では、隣り合う箱桁５の上端部によってＰＣ床版１０を支持させてＰＣコンポ橋を構築している。図１０（ｂ）、（ｃ）何れの場合もプレキャストコンクリート製の箱桁５と床版８、１０が一体になった合成断面で荷重に抵抗する。

（１）プレキャストコンクリート製のＴ桁や箱桁（セグメント）は、鋼橋に比べ橋体重量が大きく、地質条件の悪いところでの適用ができなかった。（２）Ｔ桁や箱桁がプレキャストコンクリート製であるので単位長当り重量が重く、運搬、架設機材、支承等のコストが増加した。（３）Ｔ桁や箱桁がプレキャストコンクリート製であるのでの桁長を長くできず、仮支柱間隔が小さくなり、交差交通の供用性が低下するものであった。

橋体重量を軽くすることで前記の諸問題を解決する技術として、波形鋼板ウエブＵコンポ橋につき特開２００４−１１２９４号その他が提案されている。
特開２００４−１１２９４号公報

波形鋼板ウエブＵコンポ橋において、プレキャストセグメントは予めヤードまたは工場において製作され、施工現場でこのプレキャストセグメントを橋軸方向に連結して橋桁が構築される。ヤード等におけるプレキャストセグメントの製作に際しては、ウエブの端部が重なり合うように配置して、この重なり部のボルト挿通孔にボルトを挿通して複数の波形鋼板ウエブを接合する。これにより所定長に設けた波形鋼板ウエブを左右平行に配置し、ウエブの下部と上部が埋設されるようにコンクリートを打設して下床版と上床版を構築し、プレストレスを導入して該セグメントが完成する。

所定長のプレキャストセグメントの単位体を製作する工程においては、下床版と上床版を構築する前に、複数の波形鋼板ウエブの端部同士を重ねてその重なり部をボルト接合して所定長のウエブとする際に何ら問題がないが、プレキャストセグメントに組み込んだ後においは、波形鋼板ウエブの端部同士を重ねて接合するのは困難である。すなわち、セグメントを橋軸方向に接合するに際して、波形鋼板ウエブはＵ型断面（箱形断面）のセグメントの一端縁から突出しているため、施工現場において重量物であるセグメントを揚重設備で吊下げた状態で波形鋼板ウエブの端縁同士を重ね合わせ、その重ね部のボルト挿入孔を合致させボルトを挿入して接合するのは極め困難な作業である。

本発明は前記の問題を解決するために提案されたものである。すなわち、従来のセグメントを橋軸方向に接合するに際して、セグメント端縁から突出している波形鋼板ウエブを重ね合わせボルト挿通孔にボルトを通して接合する接合手段を止めて、本発明では、セグメントの端縁から突出する波形鋼板ウエブの端縁同士は重ね合わせるのではなく、近接または若干離れた状態に配置し、ウエブに設けたコンクリートジベル又はスタッドジベルと横桁を介して、一方の波形鋼板ウエブから他方の波形鋼板ウエブにせん断力が伝達するように構成したもので、これによりセグメント接合部の施工の容易化を図ったものである。

前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成する。

第１の発明は、Ｕ形プレキャストセグメントを橋軸方向に接続すると共に、橋梁全体に主ケーブルでプレストレスが導入される波形鋼板ウエブＵコンポ橋において、橋軸方向に隣接する波形鋼板ウエブの端縁同士を近接して又は間隔をおいて配置したうえ、各波形鋼板ウエブの端部に設けたコンクリートジベル又はスタッドジベルを介して各波形鋼板ウエブをコンクリート横桁に接合し、該波形鋼板ウエブのせん断力を横桁を介して隣の波形鋼板ウエブに伝達するように構成したことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、波形鋼板ウエブの端部にコンクリートジベル孔をあけ、該ジベル孔に通した鉄筋が埋設されるようにコンクリートを打設して横桁が構築されていることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、端縁同士が近接している各波形鋼板ウエブの間に跨って連結板を配設し、この連結板の側面から突設している仮接合用スタッドボルトを各波形鋼板ウエブのボルト挿通孔に通しナットを締結することで隣接の波形鋼板ウエブ同士が仮止めされており、波形鋼板ウエブと連結板に設けたスタッドジベルが埋設されるようにコンクリートを打設して横桁が構築されていることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、現場打ちコンクリートにより横桁が構築されていることを特徴とする。

本発明によると、Ｕコンポ橋のプレキャストセグメントを橋軸方向に接合するに際して、セグメント端縁から突出する波形鋼板ウエブ同士を従来のように重ね合わせるのではなく、ウエブ端部を近接して配置し、または間隔をあけて配置した上、ウエブに設けたコンクリートジベル又はスタッドジベルを介して波形鋼板ウエブを横桁に接合する構造しているので、従来のように波形鋼板ウエブ同士を正確に重ね合わせるという困難な施工の手間が大幅に改善され、かつ、煩雑な施工となるフープ状の鉄筋も使わないで、ウエブに設けたコンクリートジベル又はスタッドジベルと現場打ちコンクリートの横桁との組合わせによる接合ができ、この簡易な施工でコストの低減が可能になる。

また、スタッドジベルタイプの場合は、波形鋼板ウエブ同士の接合は、あくまでも仮接合であり、本体の接合部は、スタッドジベルである。コンクリートジベルタイプの場合は、波形鋼板ウエブには、ジベル孔を設け、鉄筋を直線状の通し鉄筋として配置する。また、ＰＣ鋼材を配置すれば、鉄筋使用量が減少し施工効率が上がる。

以下本発明の実施形態を図を参照して説明する。

図１〜図４は、第１実施形態を示し、図１は、第１実施形態に係る波形鋼板ウエブＵコンポ橋の縦断正面図、図２（ａ）は、図１における片側のＵ形プレキャストセグメントの拡大図、（ｂ）は、図２（ａ）の波形鋼板ウエブを単独で示す説明図、図３（ａ）は、横桁部位において軸方向に接合する波形鋼板ウエブの接合部を示す外側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線位置での切断平面説明図である。
である。

各図において、波形鋼板ウエブＵコンポ橋１１は、幅員方向に間隔をあけて橋梁単位部材としてのＵ形プレキャストセグメント１２を平行に配置し、各Ｕ形プレキャストセグメント１２を橋軸方向（図面の表裏方向に）連結すると共に、Ｕ形プレキャストセグメント１２の上部において、幅員方向と橋軸方向にＰＣ板１３および、その上部に現場打ちコンクリート上床版１４を構築して構成されている。図２において、両側の波形鋼板ウエブ１５の上端部の間には対傾構２３がコンクリート上床版１４を構築するまで架設されていて最終工程で取り外される。セグメント１２は、施工現場でショートライン工法などで構築した後、該セグメント１２をトラッククレーン等で所定の設置部位に吊り上げ、仮支柱を用いて架設しながら橋軸方向に接続すると共に、セグメント１２と上床版１４を一体化して合成桁橋として構成される。上床版１４にはアスファルト舗装９が施工される。

図３に示すように第１実施形態では、橋軸方向に隣接する波形鋼板ウエブ１５の端縁１５ａ同士が所定の間隔をあけて配置され、該波形鋼板ウエブ１５の端部近傍には上下方向に間隔をあけて複数のコンクリートジベル孔３６が開設されていて、横桁１９の構築予定の位置に配設された貫通鉄筋３７が前記コンクリートジベル孔３６に挿入されている。このように貫通鉄筋３７を配設した後、現場打ちコンクリートを打設することでジベル孔２６にコンクリートが廻り込み貫通鉄筋３７が埋設一体化された横桁１９を構築することができる。

従って、第１実施形態の接合構造によると、貫通鉄筋３７が埋設された横桁１９を介して橋軸方向に隣り合うＵ形プレキャストセグメント１２と横桁１９とが一体化し連結できるので、波形鋼板ウエブ１５に作用するせん断力は貫通鉄筋３７を介して確実に横桁１９に伝達され、横桁１９を介して隣接する波形鋼板ウエブ１５に伝達できる。従って、第１実施形態の接合構造によると横桁１９の部位において、波形鋼板ウエブ１５同士を橋軸方向に接合するのに手間のかかる接続作業が不要であり、作業性が向上すると共に、セグメント１２の橋軸方向の連結の容易性と確実性が実現される。

また、図３には、貫通鉄筋３７と別にポストテンション方式の横締めＰＣ鋼材３８を配設して横桁コンクリートを打設し、横桁１９を構築した後、開口部３９を介して横締めＰＣ鋼材３８にプレストレスを導入し、定着部４０にて定着した後、開口部３９に目詰めコンクリート４１を充填した例を示している。横締めＰＣ鋼材３８は波形鋼板ウエブ１５とは連結されておらず接合構造には関与しないが、ＰＣ鋼材を用いることで横桁コンクリートの強度が向上するので、鉄筋による横桁補強の点で、該鉄筋量を減少でき施工効率が上がる。

Ｕ形プレキャストセグメント１２の下部は、左右の波形鋼板製のウエブ１５の下端部を結合するコンクリート製でかつ内部に内ケーブル１６が挿通された下床版１７で構成し、下床版１７と波形鋼板ウエブ１５とは、該ウエブ１５の内側面にジベル１８を溶接し、該ジベル１８が埋設されるようにコンクリートを打設することで強固に一体化される。

図４は第２実施形態を示し、図４（ａ）は、軸方向に接合する波形鋼板ウエブの横桁部位における接合部を示す外側面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線位置での切断平面説明図、図４（ｃ）、（ｄ）は、図４（ｂ）のＣ部の上下方向の異なる位置で横切した
詳細図、図５は、横桁部位における波形鋼板ウエブの接合部構造を示す斜視説明図である。

実施形態２においては、Ｕ形プレキャストセグメント１２の橋軸方向の連結は、該セグメント１２を仮支柱により所定位置に架設したうえ、図４、図５のように、接合部位置に設ける現場打ちの横桁１９を介して行われる。すなわち第２実施形態では橋軸方向に隣接する波形鋼板ウエブ１５の端縁１５ａ同士を突き合わせ、両ウエブ端部を仮接合用の外側連結板３２と内側連結板３３で挟み、外側連結板３２の内面に固着した仮接合用スタッドボルト３４を波形鋼板ウエブ１５の端部に形成したボルト孔と内側連結板３３に形成したボルト孔に挿通させたうえスタッドボルト先端のねじ部にナット３５を締結することで、該外側連結板３２と内側連結板３３により隣接する波形鋼板ウエブ１５の端部同士を仮接合する。その後、波形鋼板ウエブ１５の端部内側面と内側連結板３３の内側面には、図４（ｂ）の配置で横桁接合用スタッドジベル２１が横方向に複数列をなして、かつ上下方向に複数段設けられる。その後、現場打ちコンクリートによる横桁１９を構築することで、横桁接合用スタッドジベル２１が横桁コンクリート中に埋設される。仮接合用スタッドボルト３４は予め外側連結板３２に固着されており、横桁接合用スタッドジベル２１は後接合で固着される。

前記のように、Ｕ形プレキャストセグメント１２の橋軸方向の接合部位を現場打ちコンクリートによる横桁１９とし、波形鋼板ウエブ１５の横桁接合用スタッドジベル２１を横桁コンクリート中に埋設することで、橋軸方向に隣り合うＵ形プレキャストセグメント１２と横桁１９とが一体化し連結できるので、波形鋼板ウエブ１５に作用するせん断力は横桁接合用スタッドジベル２１を介して確実に横桁１９に伝達され、横桁１９を介して隣接する波形鋼板ウエブ１５に伝達できる。前記の接合構造により、横桁１９の部位において、波形鋼板ウエブ１５同士を橋軸方向に接合するに際して、手間のかかる接続作業が不要であり、作業性が向上すると共に、セグメント１２の橋軸方向の連結の容易性と確実性が実現される。その他の構成は第１実施形態と同じである。

図６は、第３実施形態に係る波形鋼板ウエブＵコンポ橋の縦断側面図である。第３実施形態では、第１実施形態（図１に示す）におけるＰＣ板１３と現場打ちコンクリートの上床版１４に代えて、プレキャストコンクリートの上床版２８が、隣り合うセグメント１２の上部間およびセグメントにおける両ウエブ１５の間に配設されている。上床版用プレキャスト板２８の上部は目地部空間とされ、目地部空間に上床版接合用スタッドジベル２６が埋設されるように目地部コンクリート２９が打設されていて、この目地部コンクリート２９を介して波形鋼板ウエブ１５と一体化されている。

次に、図７〜図９を参照して、図１〜図５に示す波形鋼板ウエブＵコンポ橋を構築する工程を説明する。

図７（ａ）、８（ａ）の第１工程（セグメント架設工程）では、施工現場でショートライン工法などで構築された複数のＵ形プレキャストセグメント１２が、クレーンで吊り上げられて上向矢印で示す仮支柱３０により架設されて橋軸方向に連続して配置されていると共に、連続する複数のセグメント１２の両端は橋台２５と橋脚２２で仮支承されている。前記セグメント１２は、幅員方向に所定の間隔をあけて２列平行に配置されている。

図７（ｂ）、図８（ｂ）の第２工程（セグメントを接合する横桁コンクリート打設工程）では、Ｕ形プレキャストセグメント１２の接合部に現場打ちコンクリートの横桁１９が構築され、第１実施形態のコンクリートジベル孔３７と貫通鉄筋３７または、第２実施形態の横桁接合用スタッドジベル２１を介して隣の波形鋼板ウエブ１５と横桁１９とが一体化される。

図７（ｃ）、図８（ｃ）の第３工程（ＰＣ板の設置工程）では、Ｕ形プレキャストセグメント１２の波形鋼板ウエブ１５の上部の間と隣の列のセグメント１２の上部間にＰＣ板１３を配置する。

図７（ｄ）、図８（ｄ）の第４工程（現場打ちコンクリート床版の設置工程）では、ＰＣ板１３の上部に現場打ちコンクリート床版１４を打設する。

図９（ａ）、（ｂ）の第５工程（外ケーブル緊張、仮支柱撤去）では、支間において横桁１９で接合された複数のＵ形プレキャストセグメント１２に外ケーブル２７を緊張して波形鋼板ウエブＵコンポ橋１１の全長にプレストレスを導入し、その後、仮支柱３０を撤去して施工が終了する。

〔実施形態の作用〕
実施形態の作用を列挙すると、次ぎのとおりである。

（１）ＰＣコンポ橋におけるプレキャストセグメントのウエブをコンクリートから波形鋼板ウエブ１５に変えたことにより、ＰＣコンポ橋の重量の大幅な軽量化を達成でき、鋼橋に近い橋体重量にできる、具体的には、Ｕ形プレキャストセグメント１２の単位長当り重量を、従来のＵ形コンポ橋の１／３程度にすることができ、運搬、架設機材、支承等のコスト縮減を図ることができ、加えて、地質条件の悪いところに適用できる。

（２）前記に伴いセグメント長を長くすることができるので、仮支柱間隔が大きくでき、長支間に対応可能となり、交差交通にも利用できる。

（３）前記のように主桁であるＵ形プレキャストセグメント１２を仮支柱３０により架設し、セグメントの接合を現場打ちコンクリートによる横桁１９の位置とすることで、波形鋼板ウエブ１５を橋軸方向に接合するための手間のかかる溶接やボルト締結、フープ状の連結筋の施工等を省略した。特に、第１実施形態のコンクリートジベル孔３６と貫通鉄筋３７または、第２実施形態の横桁接合用スタッドジベル２１を介して隣の波形鋼板ウエブ１５と横桁１９とを一体化したことで、接合部の施工が簡易となり施工コストの低減が可能となると共に、工期に影響を与えないようにできる。

（４）また、Ｕ形プレキャストセグメント１２の橋軸方向の接合部を、前述の現場打ちコンクリート横桁１９とすることで、接合部の縁引張応力度に対する制限値を緩和できる。さらに、現場打ちコンクリート横桁１９とすることで、プレキャストセグメント製作は、ショートライン工法でもマッチキャストする必要がない。

（５）また、下床版１７はジベル１８で波形鋼板ウエブ１５と一体化させると共に、上床版１４と波形鋼板ウエブ１５は、該波形鋼板の上端に溶接接合した鋼上フランジ２４に設けた上床版接合用スタッドジベル２６で一体化されている点で、セグメント１２と上床版１４の連結作業も容易、確実となる。

（６）下床版に内ケーブル１６により導入するプレストレスは、プレテンション方式、プレグラウトポストテンション方式を適宜選択する。

（７）波形鋼板ウエブ１５の鋼上フランジ２４は、架設時のウエブに作用する曲げ圧縮力を負担する構造部材としている。（８）波形鋼板ウエブ１５の内側は、Ｄ塗装系とすることができる。

（９）防音壁等が設置される場合は、Ｕ形プレキャストセグメント１２を横桁断面端部に配置することで、床版厚を低減する。また、広幅員の場合や前記の防音壁等が設置される場合は、Ｕ形プレキャストセグメント１２の配置数の増加や、ストラッドを併用することで対応することもある。

本発明の第１実施形態に係る波形鋼板ウエブＵコンポ橋の縦断正面図である。 （ａ）は、図１片方のＵ形プレキャストセグメントの拡大図、（ｂ）は、波形鋼板ウエブを単体で示す説明図である。 第２実施形態を示し、（ａ）は、軸方向に接合する波形鋼板ウエブの横桁部位における接合部を示す外側面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線位置での切断平面説明図である。 （ａ）は、軸方向に接合する波形鋼板ウエブの横桁部位における接合部を示す側面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線位置での切断平面図、（ｃ）、（ｄ）は、図３（ａ）のＣ部の上下に異なる位置での横桁断面詳細図である。 横桁部位における波形鋼板ウエブの接合部構造を示す斜視説明図である。 第３実施形態に係る波形鋼板ウエブＵコンポ橋の縦断側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明に係るＵ形プレキャストセグメントを用いて波形鋼板ウエブＵコンポ橋を構築する第１工程〜第４工程の側面図である。 （ａ）、（ｂ）（ｃ）、（ｄ）は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第５工程の側面図と正面断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の第１例と第２例と第３例に係るＰＣコンポ橋の縦断正面図である。

符号の説明

１ Ｔ桁
２ 係合段部
３ ＰＣ板
４ 床版
５ 箱桁
６ 係合段部
７ ＰＣ板
８ 現場打ちコンクリート床版
９ アスファルト舗装
１０ ＰＣ床版
１１ 波形鋼板ウエブＵコンポ橋
１２ Ｕ形プレキャストセグメント
１３ ＰＣ板
１４ 現場打ちコンクリート上床版
１５ 波形鋼板ウエブ
１５ａ ウエブの端縁
１６ 内ケーブル
１７ 下床版
１８ ジベル
１９ 現場打ちコンクリートの横桁
２０ ウエブ端部の内側面
２１ 横桁接合用スタッドジベル
２２ 橋脚
２３ 対傾構
２４ 鋼上フランジ
２５ 橋台
２６ 上床版接合用スタッドジベル
２７ 外ケーブル（主ケーブル）
２８ プレキャストコンクリート上床版
２９ 目地部コンクリート
３０ 仮支柱
３２ 外側連結板
３３ 内側連結板
３４ 仮接合用スタッドボルト
３５ ナット
３６ コンクリートジベル孔
３７ 貫通鉄筋
３８ 横締めＰＣ鋼材
３９ 開口部
４０ 定着部
４１ 目詰めコンクリート

Claims (4)

1. Ｕ形プレキャストセグメントを橋軸方向に接続すると共に、橋梁全体に主ケーブルでプレストレスが導入される波形鋼板ウエブＵコンポ橋において、橋軸方向に隣接する波形鋼板ウエブの端縁同士を近接して又は間隔をおいて配置したうえ、各波形鋼板ウエブの端部に設けたコンクリートジベル又はスタッドジベルを介して各波形鋼板ウエブをコンクリート横桁に接合し、該波形鋼板ウエブのせん断力を横桁を介して隣の波形鋼板ウエブに伝達するように構成したことを特徴とする波形鋼板ウエブの接合構造。
2. 請求項１記載において、波形鋼板ウエブの端部にコンクリートジベル孔をあけ、該ジベル孔に通した鉄筋が埋設されるようにコンクリートを打設して横桁が構築されていることを特徴とする波形鋼板ウエブの接合構造。
3. 請求項１記載において、端縁同士が近接している各波形鋼板ウエブの間に跨って連結板を配設し、この連結板の側面から突設している仮接合用スタッドボルトを各波形鋼板ウエブのボルト挿通孔に通しナットを締結することで隣接の波形鋼板ウエブ同士が仮止めされており、波形鋼板ウエブと連結板に設けたスタッドジベルが埋設されるようにコンクリートを打設して横桁が構築されていることを特徴とする波形鋼板ウエブの接合構造。
4. 請求項２または３記載において、現場打ちコンクリートにより横桁が構築されていることを特徴とする波形鋼板ウエブの接合構造。

Images