JP2006299554A - 連続ｉ桁橋の中間支点近傍の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼重、工数、工費を低減し、現場でのコンクリート打設作業を減らして急速施工を可能とすると共に、現場までの輸送コストを低減する。
【解決手段】上フランジ３２、下フランジ３４、ウェブ３６を備えたＩ桁３０と床版１６によって構成され、１又は複数の中間支点１２によって支持される連続Ｉ桁橋１０において、中間支点１２近傍の下フランジ３４の下にプレキャスト板４０を配設し、下フランジ３４とプレキャスト板４０を一体化させることにより、下フランジ３４の局部座屈を防ぎ、横座屈強度を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁等の土木構造物、特に、連続Ｉ桁橋の中間支点近傍の構造に関するものである。

図１２及び図１３に例示する如く、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２付近には、大きな負の曲げモーメントＭが生じる。この曲げモーメントにより、Ｉ桁１３０の下フランジ１３４には圧縮力が作用するため、図１４及び図１５にＩ桁１３０の横断面を拡大して示す如く、局部座屈（図１４）したり、横座屈（図１５）を生じる可能性がある。特に、比較的スパンの長い連続Ｉ桁橋において、高強度鋼等を適用する場合には、このような問題が顕著となる。図１４及び図１５において、１１６は床版、１３２は、Ｉ桁１３０の上フランジ、１３６は、同じくウェブである。

これに対する従来技術１として、中間支点付近において、
（１）下フランジ１３４の肉厚を大きくする、
（２）横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する、
等の対策がある。

又、従来技術２として、特許文献１が挙げられる。この特許文献１に記載された橋梁用連続桁は、上下のフランジとウェブとを有して橋軸方向に延び、１又は複数の中間支点で支持される鋼製の桁本体を備え、この桁本体の上記中間支点の周辺には、垂直、水平鉄筋の全て若しくは一部を埋設してなる鉄筋コンクリートが、上記ウェブに添うようにして打設されており、上記垂直鉄筋が、垂直に延びると共に上下端が上下のフランジにそれぞれ連結され、上記水平鉄筋が、上記橋軸方向に延び上記垂直鉄筋と直交されて、中間支点周辺の被支持領域が、上下フランジとウェブと垂直補剛材とで画成された凹部内に、ウェブと平行に格子状に配設された鉄筋と、これを覆うよう打設充填されたコンクリートで補強されている。

又、平行する一対のＩ桁を用いた連続桁橋の桁構造として、特許文献２や特許文献３には、支点近くの下フランジ間に補強板（特許文献２）やコンクリート版（特許文献３）を架設固定し、箱形断面として補強することが記載されている。

又、箱桁橋梁の構造として、特許文献４には、中間支点周辺の領域の鋼箱桁の内部空間全体をコンクリートで埋め尽くして補強することが記載されている。

特開２００２−２６６３１７号公報 特開平１１−８１２４０号公報 特開平１１−１４８１１０号公報 特開２００４−１７６３４４号公報

しかしながら、従来技術１には、次のような問題点がある。

（１）下フランジの板厚を大きくする場合には、鋼重が大幅に増え、又、断面毎の溶接接合やボルト接合による作業が大変になるため、工数が増え、工費が増大することになる。

（２）横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する場合には、横桁や横溝等の個数が増えるため、鋼重及び工数が増え、工費が増大することになる。

又、従来技術２には、次のような問題点がある。

従来技術２は、垂直鉄筋の上下端を上下のフランジにそれぞれ直接、あるいは、短鉄筋とカプラーを介して溶接等により連結する必要がある。一般に、桁橋の上下フランジ間は２〜３ｍ程度となるため、垂直鉄筋も２〜３ｍ程度の長さとなる。２〜３ｍの長さの長い鉄筋を上下のフランジへ直接溶接する作業は、煩雑且つ困難であり、精度確保も難しい。又、短鉄筋とカプラーを介して連結する場合も、短鉄筋を溶接して、更に長い鉄筋をカプラーを介して連結する必要があるため、工数が増えるばかりか、短鉄筋の取付位置や角度等に高い精度が要求される。更に、現場での複雑なコンクリート打設作業及び長い養生期間が必要である。又、仮に工場でコンクリート打設まで行う場合には、現場までの輸送が困難となる。

又、特許文献２乃至４に記載された技術は、いずれも箱桁断面を構成する必要があり、Ｉ桁断面よりも、工数が増え、工費が増大する。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、鋼重、工数、工費を低減し、現場でのコンクリート打設作業を減らして急速施工を可能とすると共に、現場までの輸送コストを低減することを課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、上フランジ、下フランジ、ウェブを備えたＩ桁と床版によって構成され、１又は複数の中間支点によって支持される連続Ｉ桁橋において、中間支点近傍の下フランジの下にプレキャスト板を配設し、下フランジとプレキャスト板を一体化させることにより、下フランジの局部座屈を防ぎ、横座屈強度を向上させることを特徴とする連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造により、前記課題を解決したものである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記プレキャスト板に箱抜き部が設けられており、該箱抜き部が設けられたプレキャスト板を、中間支点近傍の下フランジの下に配設し、ずれ止めを箱抜き部の中の下フランジに配設し、箱抜き部へ充填材を打設して、下フランジとプレキャスト板を一体化させるようにしたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、上フランジ、下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材を備えたＩ桁と床版によって構成され、１又は複数の中間支点によって支持される連続Ｉ桁橋において、中間支点近傍の下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材で囲まれる領域の下フランジの上にプレキャスト板を配設し、下フランジとプレキャスト板を一体化させることにより、下フランジの局部座屈を防ぎ、横座屈強度を向上させることを特徴とする連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造により、前記課題を解決したものである。

又、本発明の請求項４に係る発明は、前記プレキャスト板に箱抜き部が設けられており、該箱抜き部が設けられたプレキャスト板を、中間支点近傍の下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材で囲まれる領域の下フランジの上に配設し、ずれ止めを箱抜き部の中の下フランジに配設し、箱抜き部へ充填材を打設して、下フランジとプレキャスト板を一体化させるようにしたものである。

本発明では、Ｉ桁の下フランジとプレキャスト板が一体化された合成構造となる。これにより、連続Ｉ桁橋の中間支点付近において大きな負の曲げモーメントが生じ、下フランジに大きな圧縮力が作用する場合でも、下フランジの局部座屈や横座屈を効果的に防ぎ、耐荷力を大幅に向上させることができる。従って、従来技術１のように、下フランジの板厚を大きくしたり、横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する必要がないため、従来技術１より鋼重、工数、工費を低減できる。

又、本発明では、現場でのコンクリート打設は、箱抜き部への無収縮モルタル等の充填材の打設のみとなるため、従来技術２のような現場打ちコンクリート打設工法と比較して、現場での作業が大幅軽減され、クリープや乾燥収縮の影響も小さくなる。又、コンクリートの養生期間も少なくなるため、急速施工が可能となり、工費と工期の低減効果が得られる。仮に従来技術２を工場でコンクリート打設まで行なう場合には、現場までの輸送が困難となる。本発明では、Ｉ桁とプレキャスト板を別々に現場まで輸送できるため、従来技術２と比較して現場までの輸送コストが軽減される。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態（請求項２に対応）を、図１（斜視図）及び図２（側面図）に示す。図１（Ａ）及び図２は、連続Ｉ桁橋１０（図１２、図１３参照）における中間支点１２近傍のＩ桁３０の構造を示し、Ｉ桁３０は、上フランジ３２、下フランジ３４、ウェブ３６から構成されている。図１（Ｂ）に詳細に示すプレキャスト板４０は、例えば、プレキャストＲＣ板、プレキャストＰＣ板、プレキャストＦＲＰ板等であるが、所定の性能を満たすものであれば、他の材料を用いたものでも構わない。以下、箱抜き部４２を設けたプレキャスト板４０を例に説明する。

第１実施形態の現場での施工例を図３に示す。

（１）図３（Ａ）に示す如く、Ｉ桁３０を下フランジ３４の下面を上向きにして仮置し、Ｉ桁３０の下フランジ３４にずれ止め用のスタッド５０を設置する。

（２）図３（Ｂ）に示す如く、Ｉ桁３０の下フランジ３４に設置したスタッド５０の所に、プレキャスト板４０の箱抜き部４２が合うように設置する。

（３）図３（Ｃ）に示す如く、箱抜き部４２へ無収縮モルタルあるいは硬化剤等の充填材５２を打設して、Ｉ桁３０の下フランジ３４とプレキャスト板４０を一体化し、合成させる。

（４）所定の期間、養生を行なった後、図３（Ｄ）に示す如く、上下を反転させて、Ｉ桁３０を架設する。

なお、本実施形態では、箱抜き部４２は、図４（Ａ）に示す如く、矩形形状としているが、スタッド５０のずれ止めが中に配置できればよく、図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に変形例を例示する如く、任意の形状が適用できる。

又、スタッド５０の設置順序は、施工性等を考慮して変更しても構わない。例えば、予め工場で設置しておいても良いし、Ｉ桁３０の下フランジ３４にプレキャスト板４０を設置した後で、箱抜き部４２に設置しても構わない。

一方、箱抜き部４２を設けないプレキャスト板４０を用いる場合（請求項１に対応）は、図５に示す第２実施形態のように、中間支点１２近傍の下フランジ３４の下にプレキャスト板４０を配設し、下フランジ３４とプレキャスト板４０を無収縮モルタル、硬化剤、接着剤等の固着材５４により一体化させれば良い。あるいは、図６に示す第３実施形態のように、中間支点１２近傍の下フランジ３４の下にプレキャスト板４０を配設し、高力ボルト５６等により一体化させても良い。

以上より、Ｉ桁３０の下フランジ３４とプレキャスト板４０が一体化された合成構造となる。これにより、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２付近において大きな負の曲げモーメントが生じ、下フランジ３４に大きな圧縮力が作用する場合でも、下フランジ３４の局部座屈や横座屈を効果的に防ぎ、耐荷力を大幅に向上させることができる。

又、現場でのコンクリート打設は、箱抜き部４２への充填材５２等の打設のみとなるため、現場打ちコンクリート打設工法と比較して、現場での作業が大幅に軽減され、クリープや乾燥収縮の影響も小さくなる。又、現場打ちコンクリート打設工法と比較して、コンクリートの養生期間も少なくなるため、急速施工が可能となる。

次に、本発明の第４実施形態（請求項４に対応）を図７（斜視図）及び図８（側面図）に示す。図７（Ａ）及び図８は、連続Ｉ桁橋１０（図１２、図１３参照）における中間支点１２近傍のＩ桁３０の構造を示し、Ｉ桁３０は、上フランジ３２、下フランジ３４、ウェブ３６、鉛直補剛材３８から構成されている。図７（Ｂ）に詳細に示すプレキャスト板４０は、例えば、プレキャストＲＣ板、プレキャストＰＣ板、プレキャストＦＲＰ板等であるが、所定の性能を満たすものであれば、他の材料を用いたものでも構わない。以下、箱抜き部４２を設けたプレキャスト板４０を例に説明する。

第４実施形態の現場での施工例を図９に示す。

（１）図９（Ａ）に示す如く、現場でＩ桁３０を架設し、Ｉ桁３０の下フランジ３４にずれ止め用のスタッド５０を設置する。

（２）図９（Ｂ）に示す如く、Ｉ桁３０の下フランジ３４に配列したスタッド５０の所に、プレキャスト板４０の箱抜き部４２が合うように設置する。

（３）図９（Ｃ）に示す如く、箱抜き部４２へ無収縮モルタルあるいは硬化剤等の充填材５２を打設して、Ｉ桁３０の下フランジ３４とプレキャスト板４０を一体化し、合成させる。

なお、本実施形態では、箱抜き部４２は、第１実施形態と同様に矩形形状としているが、スタッド５０等のずれ止めが中に配置できれば良く、任意の形状が適用できる。

又、スタッド５０の設置順序は、施工性等を考慮して変更しても構わない。例えば、予め工場で設置しておいても良いし、Ｉ桁３０の下フランジ３４にプレキャスト板４０を設置した後で、箱抜き部４２に設置しても構わない。

一方、箱抜き部４２を設けないプレキャスト板４０を用いる場合（請求項３に対応）は、図１０に示す第５実施形態のように、中間支点１２近傍の下フランジ３４の上にプレキャスト板４０を配設し、下フランジ３４とプレキャスト板４０を無収縮モルタル、硬化剤、接着剤等の固着材５４により一体化させれば良い。あるいは、図１１に示す第６実施形態のように、中間支点１２近傍の下フランジ３４の上にプレキャスト板４０を配設し、高力ボルト５６等により一体化させてもよい。

以上より、Ｉ桁３０の下フランジ３４とプレキャスト板４０が一体化された合成構造となる。これにより、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２付近において大きな負の曲げモーメントが生じ、下フランジ３４に大きな圧縮力が作用する場合でも、下フランジ３４の局部座屈や横座屈を効果的に防ぎ、耐荷力を大幅に向上させることができる。

又、現場でのコンクリート打設は、箱抜き部４２への充填材５２等の打設のみとなるため、現場打ちコンクリート打設工法と比較して、現場での作業が大幅に軽減され、クリープや乾燥収縮も影響も小さくなる。又、現場打ちコンクリート打設工法と比較して、コンクリートの養生期間も少なくなるため、急速施工が可能となる。

図１２に、連続Ｉ桁橋１０に関する中間支点１２近傍の構造の第１〜第３実施形態６０の配置例を、図１３に、同じく第４〜第６実施形態６２の配置例を示す。本発明に係る中間支点１２近傍のＩ桁３０の構造は、図１２（Ａ）、図１３（Ａ）に示すように、負曲げ域の全般に渡り配置しても良い。あるいは、図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）に示すように、負曲げ域の厳しい部分にのみ配置してもよい。図において、１４は端支点、１６は床版、Ｍは曲げモーメント分布である。

本発明の第１実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造を示す斜視図 同じく側面図 同じく施工例を示す側面図 箱抜き部の形状・配置の例を示す平面図 本発明の第２実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造の側面図 本発明の第３実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造の側面図 本発明の第４実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造を示す斜視図 同じく側面図 同じく施工例を示す側面図 本発明の第５実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造の側面図 本発明の第６実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造の側面図 第１〜第３実施形態を連続Ｉ桁橋に配置した例を示す側面図 第４〜第６実施形態を連続Ｉ桁橋に配置した例を示す側面図 連続Ｉ桁橋の中間支点近傍における下フランジの局部座屈を示した正面図 連続Ｉ桁橋の中間支点近傍における横座屈を示した正面図

符号の説明

１０…連続Ｉ桁橋
１２…中間支点
１４…端支点
１６…床版
３０…Ｉ桁
３２…上フランジ
３４…下フランジ
３６…ウェブ
３８…鉛直補剛材
４０…プレキャスト板
４２…箱抜き部
５０…スタッド（ずれ止め）
５２…充填材
５４…固着材
５６…高力ボルト
６０…第１〜第３実施形態の中間支点近傍の構造
６２…第４〜第６実施形態の中間支点近傍の構造
Ｍ…曲げモーメント

Claims (5)

1. 上フランジ、下フランジ、ウェブを備えたＩ桁と床版によって構成され、１又は複数の中間支点によって支持される連続Ｉ桁橋において、
   中間支点近傍の下フランジの下にプレキャスト板を配設し、
   下フランジとプレキャスト板を一体化させることにより、
   下フランジの局部座屈を防ぎ、横座屈強度を向上させることを特徴とする連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
2. 前記プレキャスト板に箱抜き部が設けられており、該箱抜き部が設けられたプレキャスト板を、中間支点近傍の下フランジの下に配設し、ずれ止めを箱抜き部の中の下フランジに配設し、箱抜き部へ充填材を打設して、下フランジとプレキャスト板を一体化させることを特徴とする請求項１記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
3. 上フランジ、下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材を備えたＩ桁と床版によって構成され、１又は複数の中間支点によって支持される連続Ｉ桁橋において、
   中間支点近傍の下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材で囲まれる領域の下フランジの上にプレキャスト板を配設し、
   下フランジとプレキャスト板を一体化させることにより、
   下フランジの局部座屈を防ぎ、横座屈強度を向上させることを特徴とする連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
4. 前記プレキャスト板に箱抜き部が設けられており、該箱抜き部が設けられたプレキャスト板を、中間支点近傍の下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材で囲まれる領域の下フランジの上に配設し、ずれ止めを箱抜き部の中の下フランジに配設し、箱抜き部へ充填材を打設して、下フランジとプレキャスト板を一体化させることを特徴とする請求項３記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の中間支点近傍のＩ桁の構造を有する連続Ｉ桁橋。

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