JP2006291463A

JP2006291463A - 鋼製橋脚と鋼製桁との剛結合構造

Info

Publication number: JP2006291463A
Application number: JP2005109601A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yoshida; 達矢吉田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】
本発明は、６００〜１０００ｍｍ程度の小径の鋼管柱と鋼製桁の剛結合において、繰り返し荷重による疲労損傷に対し耐久性に優れ、大規模地震時にも構造的に剛性と耐荷力を有する剛結合構造を得ることを目的とする。
【解決手段】
鋼製橋脚と鋼製桁との剛結合構造であって、鋼製桁を鋼管柱の外面に溶接結合し、結合された鋼製桁のウェブ材に対応して、鋼管柱の内面に、ボルト孔を穿孔した中ウェブ取り付け用リブを溶接して結合し、該リブに応力伝達部材である中ウェブをボルトで締結し、鋼管柱内部にコンクリートを充填するようにした。
また、鋼管柱内面に縦桁と共に横桁に対応する縦リブを溶接して結合し、３片状の中ウェブをボルト締結するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼製橋脚と鋼桁との結合構造に関し、特に、鋼管橋脚と鋼製桁との剛結合構造に係る。

鋼製橋脚と鋼製桁とを剛結合する場合、剛結合部は自動車などの繰り返し荷重による疲労損傷が生じないよう所要の耐久性が必要であるし、また、剛結合部は大規模地震時にも構造上の弱点とならないような剛性と耐荷力が同時に要求される。
したがって、剛結合部の製作にはこれらのことに配慮しなければならないが、高架橋では鋼管柱を用いた立体ラーメン構造とする場合がある。そして、剛結合構造の道路橋においては、剛結合部の主要溶接部は全て完全溶け込み溶接が必要である。

鋼管柱と鋼製桁との剛結合構造では、一般的に鋼管柱を鋼製枕梁（横桁）や鋼製桁（縦桁）で挟み、横桁および縦桁で囲まれる部分にコンクリートを充填する構成のものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
しかし、この構成では鋼製桁の本数が多くなること、充填するコンクリートのボリュームが多いため、橋桁断面が増加し、また、重量が増大すると云う不都合点がある。

また、図６に示すように、鋼製桁１２の連続性を持たせるため鋼管柱１１内に応力伝達部材である中ウェブ１３を配置して、コンクリートを充填する構成が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
しかし、この場合、現場で中ウェブ１３を鋼管柱１１内に溶接して取り付けるのに、鋼管柱１１の径が１０００ｍｍ以下になると、中ウェブ１３を取り付けるための作業空間が狭隘となり、完全溶け込み溶接で結合することは非常に困難になる。

特開２００３−３１３８２２号公報特開２００４−１５６２９２号公報平成１４年９月土木学会発行土木学会第５７回年次学術講演会発表文献−３１１−３１９６３７頁

本発明は、６００〜１０００ｍｍ程度の小径の鋼管柱と鋼製桁の結合において、繰り返し荷重による疲労損傷に対し耐久性に優れ、大規模地震時にも構造的に剛性と耐荷力を有する剛結合構造を得ることを目的とする。

鋼製橋脚と鋼製桁との剛結合構造であって、鋼製桁を鋼管柱の外面に溶接結合し、結合された鋼製桁のウェブ材に対応して、鋼管柱の内面に、ボルト孔を穿孔した中ウェブ取り付け用リブ（以下単に縦リブとする）を溶接して結合し、該縦リブに応力伝達部材である中ウェブをボルトで締結し、鋼管柱内部にコンクリートを充填するようにした。
また、鋼管柱内面に縦桁と共に横桁に対応する縦リブを３方または４方に溶接して結合し、３片状または４片状の中ウェブをボルト締結するようにした。

本発明は、鋼管柱に鋼製桁を剛結合するのに、鋼管柱内に応力伝達部材である中ウェブを配置する構成において、鋼管桁のウェブ材に対応して、鋼管柱の内面に縦リブを溶接で結合し、該縦リブに中ウェブをボルトで締結し、鋼管柱内部にコンクリートを充填するようにしたので、６００〜１０００ｍｍ程度の小径の鋼管柱に対して、縦リブの結合に必要な作業空間を確保でき、完全溶け込み溶接ができる。
そのあと中ウェブの取り付けには、ボルトで締結する作業空間があればよく、トルクレンチを使用して強固にボルト締結できる。また、コンクリートの充填は少量でよく、小径の鋼管柱を使用して、耐久性、耐荷性、剛性に優れた剛結合構造を得ることができる。

以下図に沿って本発明の最良の形態について説明する。図１は本発明による鋼管柱と鋼製桁の剛結合構造を示す斜視図、図２は同平断面図、図３は同縦断面図、図４は横桁を含めた結合構造の平断面図、図５は剛結合部の溶接状態を示す図である。

図において、１は橋脚である鋼管柱であり、基礎より立設されている。２は鋼製桁（縦桁）であって、鋼管柱１外面に溶接結合されている。３は同じく鋼管柱１の外面に溶接結合された鋼製の横桁を示す。
４は縦方向にボルト孔が穿孔された縦リブであって、鋼管柱１に結合される鋼桁２のウェブ材２′に対応して鋼管柱１の内面に溶接結合されている。

５は両側に、前記縦リブ４のボルト孔と合致するボルト孔が穿孔された中ウェブであって、鋼管柱１内に配されて、縦リブ４にボルト締結されている。
図４に示す例では、鋼製桁（縦桁）２と共に、横桁３に対応する縦リブ４が結合されており、３片状の中ウェブ６が鋼管柱１内に配され、前記のものと同様に縦リブ４にボルト締結されている。また、図示していないが、構成桁２と横桁３が十字状に結合される個所においては縦リブ４を４方に結合し、４片状の中ウェブを締結する。

なお、７は鋼製桁２の高さに合わせて鋼管柱１内に取り付けられたダイヤフラムであって、ウェブプレート５、６を締結したあと、該ダイヤフラム７を底にして鋼管柱１内にコンクリートを充填する。
また、ウェブプレート５、６にはコンクリートとの結合性を高めるため孔明板が使用されている。

本発明の構成は以上の通りである。したがって、立設された鋼管柱１に鋼製桁２を溶接結合し、鋼管柱１の内面に、鋼製桁２のウェブ材２′に対応して縦リブ４を溶接して結合する。このとき、鋼管桁１が６００〜１０００ｍｍ程度の小径のものであっても、縦リブ４を溶接するだけであるので、その作業空間が確保でき、図５に示すように完全溶け込み溶接ができる。
次いで、中ウェブ５を配設し、縦リブ４にボルト締結する。このとき、ボルト締結は専用の締結機で行うが、作業空間が狭隘であればトルクレンチを使用して、強固なボルト締めが容易に行える。

鋼製桁２と共に横桁３を結合する個所においては、図４に示すごとく縦リブ４が３方に結合され、３片状の中ウェブ６が締結される。また、構成桁２と横桁３が十字状に結合される個所においては、縦リブ４が４方に結合され、４片状の中ウェブが締結される。
このようにして、中ウェブ５、６が結合されたあと、ダイヤフラム７を底にして鋼管柱１内にコンクリートを充填する。これにより剛結合構造が得られるが、コンクリートは鋼管柱１の内部にだけ充填されるので、コンクリートの充填量は少なくてすむ。

なお、本発明は６００〜１０００ｍｍ程度の小径鋼管柱１を対象として有効な剛結合構造であり、鋼管柱１の径が６００ｍｍ以下になると、縦リブ４の完全溶け込み溶接が困難となって有効性が薄れるが、鋼管柱１の径が１０００ｍｍ以上のものに適用することは可能である。

本発明による鋼管柱と鋼製桁の剛結合構造を示す斜視図。同平断面図。同縦断面図。横桁を含めた結合構造の平断面図。剛結合部の溶接状態を示す図。中ウェブを使用した従来例を示す図。

符号の説明

１鋼管柱２鋼製桁
３横桁４縦リブ
５中ウェブ６３片状中ウェブ
７ダイヤフラム

Claims

鋼製桁を鋼管柱の外面に溶接結合し、結合された鋼製桁のウェブ材に対応して、鋼管柱の内面に、ボルト孔を穿孔した中ウェブ取り付け用リブを溶接して結合し、該中ウェブ取り付け用リブに中ウェブをボルトで締結し、鋼製桁の高さに合わせて、鋼管柱内部にダイヤフラムを取り付け、該ダイヤフラムを底板として鋼管柱の内部にコンクリートを充填することを特徴とする鋼製橋脚と鋼製桁との剛結合構造。
鋼管柱内面に縦桁と共に横桁に対応する中ウェブ取り付け用リブを３方に溶接して結合し、３片状の中ウェブをボルト締結したことを特徴とする請求項１記載の鋼製橋脚と鋼製桁との剛結合構造。
鋼管柱内面に縦桁と共に横桁に対応する中ウェブ取り付け用リブを４方に溶接して結合し、４片状の中ウェブをボルト締結したことを特徴とする請求項１記載の鋼製橋脚と鋼製桁との剛結合構造。