JP2007254974A - 形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法 - Google Patents

形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法 Download PDF

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龍一 皆田
Kenichi Nishiyama
研一 西山
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麻由子 出野
Hisao Tatsugami
久雄 立神
Hiroshi Yasumori
浩 安森
Noriko Okada
規子 岡田
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Abstract

【課題】 いわゆるWIB工法により架設される鋼・コンクリート複合橋梁では、桁重量の関係で輸送に不都合があり、現場にてコンクリートを打ち込むRC構造となり横桁を設けて耐震構造を確保する必要が生じ建設コスト増のおそれがあることに鑑みて、コストの低減を図り、建設工期を短縮できる形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋を提案する。
【解決手段】 H形鋼21(図4示)をウェブ22で切断した分割したT字部材23a、23bを逆T字状に並設してダイヤフラム26で接合して鋼部材2を製作し、コンクリート30を打ち込んだSRCブロック1を、工場等で製作する。このSRCブロック1を架設してPC鋼線(図2示)を通して緊張させてプレストレスを導入する。必要に応じて、鋼部材2に軽量材料28を充填して、SRCブロック1の死荷重の軽減を図る。

【選択図】 図1

Description

この発明は、H形鋼を二分割して並設した状態でコンクリートを合成させた複合桁として利用する、いわゆるWIB(Walztraenger in Beton)工法の改良に関するものであり、形鋼を用いた鋼とコンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法に関する。
橋梁の構造として、鋼とコンクリートとを組み合わせた複合構造がある。この複合構造によると、それぞれの材料が有している長所を有効に活用することによって、経済的で、かつ、合理的な橋梁構造とすることができることから、現場条件に応じて、積極的に利用されることが要望されている。この種の鋼とコンクリートとの複合構造の橋梁形式のうち、いわゆるWIB工法と称されるものがある。このWIB工法は、H形鋼を二分割した形成された逆T型の部材を並設させ、必要な間隔でダイヤフラムを介在させて接合した鋼部材と、床版および主桁部材となるコンクリートを打ち込んで合成させた複合桁構造の橋梁およびその施工方法である(特許文献1)。
WO 99/42677
特許文献1に開示された複合桁構造では、工場にて前記鋼部材と床版型枠となるコンクリートを合成させた複合桁を製作し、この複合桁を橋梁の建設現場に搬入して床版コンクリートが打ち込まれる。床版型枠となるコンクリートと鋼部材との結合は、H形鋼を切断する際の切断端部の形状を凹凸状に形成することにより、この端部をずれ止めとして利用するものである。
しかしながら、前記複合桁の重量が大きく、場合によっては輸送が規制されてしまい、建設現場に搬入できないおそれが生じる。また、床版構造が鉄筋コンクリート(RC)によるものであるが、地震時の落橋を防止するためにはRC床版に荷重分配を考慮する設計では不十分であるため、荷重を分配させる横桁を配する必要があり橋梁の建設コストが上昇してしまうおそれがある。さらに、桁断面の中立軸が高くなるため、引張領域に打ち込まれたコンクリートが発生応力度の低減を十分に果たすことができず、このため、打ち込まれたコンクリートが死荷重を増加させることになって、荷重に抵抗するために桁断面を大きくすることが必要となり、桁高を小さくすることができない構造となってしまう。
そこで、この発明は、橋梁の建設現場への搬入を行うことができ、横桁を配することなく地震時に落橋するおそれがなく、死荷重の軽減を図ると共に、桁高を小さくできて架設の自由度を大きくすることができる形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法を提供することを目的としている。
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋は、H形鋼をウェブで二分割した形状の逆T字部材を適宜個数並設させて、これら逆T字部材の適宜箇所を接合部材で接合させた鋼部材に、コンクリートを打ち込んで合成させた複合構造体を形成し、前記複合構造体を並設し、これら複合構造体をPC鋼線で緊張して一体化したことを特徴としている。
前記複合構造体の橋軸直角方向の長さと重量を、橋梁の建設現場への搬送に支障とならない程度のものとする。前記PC鋼線は、この複合構造体を現場に架設した状態で床版部を貫通させて緊張させて、床版部を橋軸直角方向で固定させる。
また、請求項2の発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋は、H形鋼をウェブで二分割した形状の逆T字部材を、中間部に配した中間部材を挟んで並設させ、これら逆T字部材と中間部材の適宜箇所を接合部材で接合させた鋼部材に、コンクリートを打ち込んで合成させた複合構造体を形成し、前記複合構造体を並設し、これら複合構造体をPC鋼線で緊張して一体化したことを特徴としている。
荷重が大きく、部材に作用する断面力が大きい場合、H形鋼をウェブで二分割した形状の逆T字部材を並設しただけの構造では、断面性能が不足するおそれがある。そこで、最適な断面性能を確保するために、内側に中間部材を配して、接合部材によって前記逆T字部材と中間部材とを接合させたものである。この中間部材としては、鋼板を溶接して製作した逆T字部材やCT形鋼を用いることが好ましい。
また、請求項3の発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋は、前記複合構造体の前記鋼部材に軽量材料を充填したことを特徴としている。
複合構造体の引張領域の部分は、前述したとおり死荷重に十分に抵抗させるためには桁断面が大きくなってしまうことになって不都合である。そこで、この引張領域に軽量材料を充填することにより死荷重の軽減化を図ったものである。軽量部材としては、硬質ウレタンや発泡スチロールなどの高分子材料等を使用することが好ましい。
また、この発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋の施工方法は、工場または製作ヤードにて請求項1から請求項3までのいずれかに記載の複合構造体を製作し、この複合構造体を橋梁の建設現場に搬入して並設させ、並設させた複合構造体をPC鋼線により緊張させて架設することを特徴としている。
すなわち、前記鋼部材にコンクリートを打ち込んで合成した複合構造体の製作を工場で行い、この複合構造体を橋梁の建設現場へ搬入して並設する。並設させた複合構造体にPC鋼線を貫通させ、緊張させることによって橋軸直角方向へのプレストレスを導入させて床版橋の架設施工を行うものである。このとき、必要に応じて、前記複合構造体を、H形鋼を二分割した逆T字部材を並設させて前記接合部材で接合させた構造の鋼部材や、並設させた前記逆T字部材の中間に前記中間部材を介在させて前記接合部材で接合させた構造の鋼部材を用い、さらに必要に応じて、前記軽量部材を鋼部材に充填させた後に、コンクリートを打ち込んで形成したものとする。
この発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法によれば、H形鋼を分割して鋼部材を形成するため、製作が簡便となり製作コストの低減を図ることができる。また、工場等で製作した鋼とコンクリートとの複合構造体を橋梁の建設現場へ容易に輸送し、搬入することができ、建設現場では所望数の複合構造体を結合させる施工を行うことによるから、工期の短縮を図ることができる。しかも、現場での施工時にPC鋼線を貫通させて、緊張させることによりプレストレスが導入されることで、荷重分配機能をコンクリート部材に期待することにより、各複合構造体を横組みさせる構造を要しないため、構造を簡単にして地震時の落橋を確実に防止できると共に、コストを削減することができる。加えて、鋼部材へのコンクリートの打ち込み施工を工場等で行うことにより、建設現場で打ち込み施工を行う構造と比べて、複合構造体のコンクリート部材の品質が向上すると共に均一化を図ることができる。
また、請求項2の発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋によれば、簡単な構造により最適な断面性能を確保することができる。
また、請求項3の発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋によれば、複合構造体の軽量化を図ることができると共に、桁断面の低減を図ることができて、架設の際の自由度が向上し、現場状況等に容易に対応できる。
以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法を具体的に説明する。
図1はこの複合構造体としてのSRCブロック1を示す断面図であり、このSRCブロック1は鋼部材2と床版部3とから構成されている。鋼部材2は、図4に示すように、H形鋼21をウェブ22の中央で二分割し、二分割されたT字部材23a、23bによって構成されている。二分割する際には、図4(a)に示すように、切断端部を凹凸状24に形成したり、あるいは同図(b)に示すように、切断端部に沿って透孔25を形成して孔あき鋼板ジベル構造とすることが好ましい。
この二分割されて形成されたT字部材23a、23bを、図5に示すように、逆T字となるようにして並設させ、これらT字部材23a、23bの端部と長手方向の適宜位置に接合部材としてダイヤフラム26を配して接合させる。また、部材断面として、必要に応じて、図6に示すように、前記T字部材23を複数枚並設し、これら複数枚のT字部材23を長手方向の適宜位置にてダイヤフラム26により接合させる構造とすることもできる。なお、この場合、ダイヤフラム26の配設位置は、T字部材23の端部においてはいずれのT字部材23も接合させ、中間部においては、等しい位置であってもあるいは長手方向にずらして千鳥状に配したものであっても構わない。さらに、部材断面として、必要に応じてT字部材23a、23bの間隔を大きくする場合がある。この場合には、図7に示すように、並設させたT字部材23aとT字部材23bとの間に鋼板を溶接して製作した逆T字部材あるいはCT形鋼等により中間部材27を介在させることもできる。なお、図5〜図7の構造では、いずれも端面形状を凹凸状24としたものを示してあるが、前記透孔25を形成した孔あき鋼板ジベル構造とすることもできる。
そして、前記T字部材23a、23bを接合させて形成された鋼部材2に、図1に示すように、コンクリート30を打ち込んで床版部3を形成したSRCブロック1が完成する。このとき、SRCブロック1の鋼部材2の長手方向に沿った方向(橋軸方向)の長さと、鋼部材2の幅方向に沿った方向(橋軸直角方向)の長さを、橋梁の建設現場までの輸送や搬入が可能な大きさとし、特に橋軸直角方向の長さを2m以下とすることが望ましい。打ち込まれた前記コンクリート30は、T字部材23a、23bの切断端部に形成された凹凸状24やジベル用の透孔25により鋼部材2と結合する。
また、前記コンクリート30を打ち込む前に、T字部材23a、23bの間の部分に、図3に示すように、軽量部材28を充填することも望ましい。この軽量部材としては、硬質ウレタンや発泡スチロール等の高分子材料を利用することができる。
そして、上述のように工場や橋梁の建設現場の近傍に設けられた製作ヤードにて製作された適宜数のSRCブロック1を、建設現場に搬入して、図2に示すように、橋軸直角方向に並設させる。そして、これらSRCブロック1にPC鋼線29を貫通させて、緊張させて、プレストレスを導入する。
前記SRCブロック1の表面には舗装31が施され、橋軸直角方向の端部には地覆32が施工される。
以上説明したとおり、工場あるいは橋梁の建設現場の近傍に設置した製作ヤードにおいて、鋼部材2にコンクリート30を打ち込んでSRCブロック1を製作する。製作されたSRCブロック1を建設現場に輸送し、搬入して図2に示すように、適宜数のSRCブロック1を橋軸直角方向に並設させる。次いで、PC鋼線を貫通させて緊張させることにより、架設されたSRCブロック1に橋軸直角方向にプレストレスが導入される。これにより、PC床版橋と同様の効果を得ることができる。
また、SRCブロック1を製作する際に、鋼部材2に軽量部材28を充填することにより、SRCブロック1の軽量化を図ることができる。特に、鋼部材2の引張領域に充填されたコンクリート30は死荷重を増加させてしまうばかりであるから、コンクリート30に代えて軽量部材28を充填することにより、死荷重が軽減されて、桁断面を大きくする必要がなく、桁高を小さくすることができる。
さらに、桁高を高くする必要がある場合には、図8(a)に示すように、H形鋼21を二分割する際に端部に形成される凹凸状33の凹部と凸部の端部の位置を大きく異ならせた形状に切断する。このように切断されたT字部材34a、34bを図8(b)に示すように並設させると、T字部材34a、34bのそれぞれの凸部の先端部が上方に伸長した状態となって、桁高を大きくすることができる。
この発明に係る形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋とこのプレストレストコンクリート床版橋の施工方法によれば、H形鋼を切断し、切断した部分を組み合わせることによって鋼部材を構成し、この鋼部材にコンクリートを打ち込んだSRCブロックを現場に搬入して架設施工することができるから、SRCブロックの品質を十分に確保して、しかも品質の均一化を図れると共に、橋梁の建設工期の短縮を図れることにより、橋梁の架設の迅速化に寄与する。また、引張力を鋼部材が負担することにより、PC橋と比較して引張力の抵抗断面を小さくすることができて、桁高を低くすることができることにより、橋梁の架設の自由度が増加して、広い範囲においてこのプレストレストコンクリート床版橋を架設できる。
この発明に係る形鋼を用いた形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋を構成する複合構造体を示す図である。 前記複合構造体を並設させて架設した橋梁の橋軸直角方向の断面図である。 鋼部材に軽量部材を充填した複合構造体を示す図である。 鋼部材を製作するための加工方法を説明する図で、H形鋼の斜視図であり、(a)は切断端部を凹凸状に形成したものを、(b)はジベル用透孔を形成したものをそれぞれ示している。 鋼部材の構造を示す斜視図である。 鋼部材の他の実施形態を示す斜視図である。 鋼部材の別の実施形態を示す斜視図である。 桁高を大きくする場合に適した鋼部材を製作するための加工方法を説明する図で、(a)は加工方法を、(b)は複合構造体を示す図である。
符号の説明
1 SRCブロック(複合構造体)
2 鋼部材
3 床版部
21 H形鋼
22 ウェブ
23a、23b T字部材
26 ダイヤフラム(接合部材)
28 軽量部材
29 PC鋼線
30 コンクリート
34a、34b T字部材

Claims (4)

  1. H形鋼をウェブで二分割した形状の逆T字部材を適宜個数並設させて、これら逆T字部材の適宜箇所を接合部材で接合させた鋼部材に、コンクリートを打ち込んで合成させた複合構造体を形成し、
    前記複合構造体を並設し、これら複合構造体をPC鋼線で緊張して一体化したことを特徴とする形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋。
  2. H形鋼をウェブで二分割した形状の逆T字部材を、中間部に配した中間部材を挟んで並設させ、これら逆T字部材と中間部材の適宜箇所を接合部材で接合させた鋼部材に、コンクリートを打ち込んで合成させた複合構造体を形成し、
    前記複合構造体を並設し、これら複合構造体をPC鋼線で緊張して一体化したことを特徴とする形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋。
  3. 前記複合構造体の前記鋼部材に軽量材料を充填したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋。
  4. 工場または製作ヤードにて請求項1から請求項3までのいずれかに記載の複合構造体を製作し、この複合構造体を橋梁の建設現場に搬入して並設させ、並設させた複合構造体をPC鋼線により緊張させて架設することを特徴とする形鋼を用いた鋼・コンクリートの複合構造のプレストレストコンクリート床版橋の施工方法。
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