JP2009007762A - 鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は所要の強度を満たしつつ、低廉で大幅な軽量化を達成することができるＴ形鋼梁又は箱形鋼梁と単コンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を提供する。
【解決手段】座板５の上面からウェブ３を一体に立ち上げた架設方向に長いＴ形鋼梁１又は箱形鋼梁を用い、該鋼梁１のウェブ上端４に該鋼梁１と並行に延びる単コンクリート梁２を備え、該単コンクリート梁２に上記ウェブ上端４を埋設し、該ウェブ上端４に補強筋６を貫挿して上記単コンクリート梁２に埋設した構成を有し、上記鋼梁１の座板５を架設手段とし、上記単コンクリート梁２をコンクリート床版形成手段としたプレキャスト複合梁Ｐ。
【選択図】 図５

Description

本発明は橋梁の主桁又は建造物の床の構造材として用いられる鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁に関する。

従来、橋梁の主桁としてウェブの上端に上フランジを、同下端に下フランジを夫々有するＨ形鋼材を用い、該Ｈ形鋼材の上フランジとウェブと下フランジの全体をコンクリート内に埋設し、更に上記上フランジの上面に沿い鉄筋を配して上フランジコンクリート内に埋設した構成を有する、Ｈ形鋼梁と上フランジコンクリート梁と下フランジコンクリート梁とウェブコンクリートから成るプレキャスト複合桁が既知である。

上記プレキャスト複合桁はプレビームと称され、下フランジを埋設する下フランジコンクリート梁を以って橋脚上に架設支持しつつ、複数のプレキャスト複合桁を橋幅方向に並列し上記上フランジを埋設する上フランジコンクリート梁にてコンクリート床版を形成する構造であり、上下フランジを有するＨ形鋼材と、上下フランジとウェブを覆うコンクリートにて強度設計された構造材である。

然るに上記Ｈ形鋼材と、該Ｈ形鋼材全体を埋設するコンクリートとから成るプレキャスト複合桁は非常に高価且つ高重量であり、橋脚設計を含めた橋梁設計、架設工等、全体の架橋コストを押し上げる原因となっている。

更にはＨ形鋼材の全体をコンクリート内に埋設するプレキャスト複合桁は必要以上の強度余裕を見込んだ合理性に欠けるものとなり、改善が求められる。

本発明は上記先行例におけるＨ形鋼材とその全体をコンクリートで埋設するプレキャスト複合桁の構造を抜本的に見直し、その問題点を解決せんとするものである。

本発明に係る鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁は、橋梁の主桁又は建築物の床の構造材として用いられるＴ形鋼梁又は箱形鋼梁と、両者のウェブ上端に限定して配設された単一のコンクリート梁から成る基本構造を有する。

要述すると本発明に係るプレキャスト複合梁は、座板の上面からウェブを一体に立ち上げた架設方向に長いＴ形鋼梁を用い、該Ｔ形鋼梁のウェブ上端に該Ｔ形鋼梁と並行に延びる単コンクリート梁を備え、該単コンクリート梁に上記ウェブ上端を埋設する構造を採ると共に、該ウェブ上端に補強筋を貫挿して上記コンクリート梁内に埋設して一体剛構造化を図り、上記Ｔ形鋼梁の座板を以って架設手段とすると共に、上記単コンクリート梁を以ってコンクリート床版形成手段としたものである。

更に本発明は座板の上面から複数の並行ウェブを一体に立ち上げた架設方向に長い箱形鋼梁を用い、該箱形鋼梁の並行ウェブ上端に該箱形鋼梁と並行に延びるコンクリート梁を備え、該コンクリート梁に上記並行ウェブ上端を埋設すると共に、該並行ウェブ上端に補強筋を貫挿して上記コンクリート梁に埋設し一体剛構造化を図った構成を有し、上記箱形鋼梁の座板を架設手段とし、上記コンクリート梁をコンクリート床版形成手段としたものである。

上記Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁と単コンクリート梁とウェブ貫挿補強筋とにより複合化する構造によって、プレキャスト複合梁の大幅な軽量化とコストダウンを図ったものである。

又本発明は上記Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁と単コンクリート梁を複合した基本構造を実施しつつ、上記コンクリート梁の左右側面から左右継手を突設した構造にする。

上記左右継手はコンクリート梁の左右側面から突設した左右のＵ形棒材にて形成し、該各Ｕ形棒材の一双の脚部基端を上記コンクリート梁内に埋設しつつ少なくとも一方の脚部を上記ウェブの上端に貫挿し、Ｕ形棒材をコンクリート梁に埋設した補強筋として用いつつ、左右継手手段として機能せしめる。

又は上記継手として、Ｕ形棒材に代え、直棒材を用いることができる。又は上記継手として形鋼を用いることができる。即ち、形鋼の中間部を上記コンクリート梁内に埋設すると共に上記コンクリート梁内において上記ウェブの上端に貫挿し、該形鋼の両端をコンクリート梁から左右側方へ突出せしめて上記左右継手を形成し、形鋼をコンクリート梁の補強筋として用いつつ、左右継手手段として機能せしめる。

上記複合梁はＴ形鋼梁又は箱形鋼梁の座板を以って橋脚上、又は建造物の梁受けに間隔的に並列支持して架設しつつ、各プレキャスト複合梁の間隔内へ上記継手を突出せしめると共に、該間隔内に場所打ちコンクリートを打設して上記継手を埋設し、コンクリート梁と場所打ちコンクリートにて橋梁や建造物のコンクリート床版を形成する。

又は上記Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁に上記継手を設けずに、該複合梁を互いに当接しつつ並列し、並列コンクリート梁に締結棒や締結ケーブルを貫挿締結して橋梁や建造物のコンクリート床版を形成する。

本発明に係るプレキャスト複合梁は所要の強度を満たしつつ、低廉で大幅な軽量化を達成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図１６に基づき説明する。

本発明は前記先行例におけるＨ形鋼材とその全体をコンクリートで埋設する構造を排し、該構造が内在する上記問題点を抜本的に解決する鋼梁１とコンクリート梁２から成るプレキャスト複合梁Ｐを提供するものである。

上記プレキャスト複合梁Ｐは、橋梁の主桁又は建築物の床の構造材として用いられ、Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁１と、両者のウェブ３の上端４（ウェブ遊離端）に限定して配設された単一のコンクリート梁２から成る基本構造を有する。

図１乃至図７に示すプレキャスト複合梁Ｐは、座板５の上面からウェブ３を一体に立ち上げた架設方向に長いＴ形鋼梁１を用い、該Ｔ形鋼梁１のウェブ３の上端４に該Ｔ形鋼梁１と並行に延びるコンクリート梁２を配設し、該コンクリート梁２に上記ウェブ３上端を埋設し、該ウェブ３上端に補強筋６を貫挿して上記コンクリート梁２内に埋設した構成を有する。

又図１１，図１２に示すプレキャスト複合梁Ｐは、座板５の上面から複数の並行ウェブ３を一体に立ち上げた架設方向に長い箱形鋼梁１を用い、該箱形鋼梁１の並行ウェブ３の上端に該箱形鋼梁１と並行に延びるコンクリート梁２を備え、該コンクリート梁２に上記並行ウェブ３の上端４を埋設し、該並行ウェブ３の上端４に補強筋６を貫挿して上記コンクリート梁２内に埋設した構成を有する。

上記の如く、プレキャスト複合梁Ｐは単Ｔ形鋼梁１又は単箱形鋼梁１と、各鋼梁１の単ウェブ３の上端４又は並行ウェブ３の上端に限定して配設した単コンクリート梁２から成る複合梁構造を有する。

図１３等に示すように、上記Ｔ形鋼梁１又は箱形鋼梁１の座板５は橋梁における橋脚７上、又は建造物の梁受け上への架設手段として供し、上記コンクリート梁２を橋梁又は建造物におけるコンクリート床版８の形成手段として供する。

例えば橋梁である場合には、橋脚７の座面に設置した支承１５の上面に座板５の下面を載荷しつつ、複数のプレキャスト複合梁Ｐ（コンクリート梁２）を橋幅方向に並列しコンクリート床版８を形成する。該コンクリート床板８上面にはコンクリート層又は／及びアスファルト層２２を場所打ちし形成する。

上記Ｔ形鋼梁１又は箱形鋼梁１を単コンクリート梁２で複合化する梁構造によって、前記先行例におけるＨ形鋼材とその全体をコンクリートで覆う構造を排し、大幅な軽量化とコストダウンを図る。

又上記Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁１と単コンクリート梁２を複合した基本構造を実施しつつ、上記コンクリート梁２の左右側面（橋長方向に延びる側面）から左右継手９を突設した構造にする。

図１乃至図６は上記左右継手９の具体例として、コンクリート梁２の左右側面からＵ形棒材１０を突設した場合を示している。

詳述すると、該左右Ｕ形棒材１０の一双の脚部１０ａ基端を上記コンクリート梁２内に埋設しつつ少なくとも一方の脚部１０ａを上記ウェブ３の上端４に貫挿して補強筋６を構成すると共に、左右Ｕ形棒材１０のＵ形曲げ部１０ｂをコンクリート梁２の左右側面から突設してウェブ長手方向に間隔を置いて配置された多数の左右継手９を構成する。該Ｕ形棒材１０はコンクリート梁２に埋設した補強筋として機能しつつ、継手として機能する。

尚、図２は図５の左継手９のみを示し右継手９を省略した状態、図３は図５の右継手９のみを示し左継手９を省略した状態を夫々示す正面図である。

図４と図１１，図１２に示すように、上記Ｔ形鋼梁１又は箱形鋼梁１のウェブ３の上端４にはウェブ長手方向に亘り多数の補強筋貫挿孔１１を上下二列に設け、上列の各補強筋貫挿孔１１と下列の各補強筋貫挿孔１１とは互いに同一間隔に配置すると共にウェブ３の長手方向に位置をずらして配置する。

そしてコンクリート梁２の橋長方向の端部から各ｎ番目の左右継手９について説明すると、左Ｕ形棒材１０の上部脚部（又は下部脚部）１０ａを上列（又は下列）の補強筋貫挿孔１１に貫挿すると共に、右Ｕ形棒材１０の下部脚部（又は上部脚部）１０ａを下列（又は上列）の補強筋貫挿孔１１に貫挿し、左右Ｕ形棒材１０の各一双の脚部（上下脚部）１０ａをコンクリート梁２内に埋設して補強筋６とする。

並行ウェブ３の場合について再述すると、両ウェブ３に設けた上列（又は下列）の補強筋貫挿孔１１に右継手９を形成するＵ形棒材１０の上部脚部（又は下部脚部）１０ａを通挿すると共に、両ウェブ３に設けた下列（又は上列）の補強筋貫挿孔１１に左継手９を形成するＵ形棒材１０の下部脚部（又は上部脚部）１０ａを通挿する。

上記何れの場合にも、継手９を形成するＵ形曲げ部１０ｂはコンクリート梁２の橋長方向軸線に対し略垂直に配向する。

図１３に示すように、上記プレキャスト複合梁Ｐは座板５を以って橋脚７上、又は建造物の梁受けに間隔的に並列支持して架設しつつ、各プレキャスト複合梁Ｐの間隔内へ上記継手９を突出せしめると共に、該間隔内に場所打ちコンクリート１２を打設して上記継手９を埋設し、コンクリート梁２と場所打ちコンクリート１２にて橋梁や建造物のコンクリート床版８を形成する。

この時補強筋貫挿孔１１を上記図４に基づき説明した配置とすることによって各プレキャスト複合梁ＰのＵ形棒材１０から成る継手９は、隣接するプレキャスト複合梁Ｐの継手９と長手方向において互いに重畳し、該重畳部を連結線材にて結縛し連結できる。

上記左右Ｕ形棒材１０は一双の脚部１０ａをウェブ３に貫挿させることができる。この場合図４で説明した補強筋貫挿孔１１の配置構造を採らず、例えばウェブ上端４に一双の脚部１０ａが貫挿される二個一対の補強筋貫挿孔１１をウェブ長手方向に間隔的に多数対配置し、左継手９と右継手９をウェブ長手方向において重畳せずに長手方向に離間し配して交互に場所打ちコンクリート１２内に埋設等することができる。

次に図７は直棒材１３にて上記補強筋６と継手９を構成した場合を示している。該例示においては直棒材１３の中間部をＴ形鋼梁１の単ウェブ上端４の補強筋貫挿孔１１、又は箱形鋼梁１の並行ウェブ上端４の補強筋貫挿孔１１に貫挿してコンクリート梁２内に埋設すると共に、直棒材１３の両端をコンクリート梁２の左右側面から突設して左右継手９を構成する。

この場合上記ウェブ３上端の上下に複数の補強筋貫挿孔１１を設け、夫々に直棒材１３を貫挿して複数本の棒材から成る継手９を構成することができる。該継手９はＵ字形棒材１０を用いた場合と同様、隣接するプレキャスト複合梁Ｐ間において重畳し場所打ちコンクリート１２内に埋設する。該重畳部は連結線材にて結縛し連結できる。

次に図８乃至図１０は比較的口径の小さなＬ形鋼、Ｈ形鋼、Ｔ形鋼等の形鋼１４にて継手９を構成した例を示している。

上記例示においては形鋼１４の中間部をＴ形鋼梁１の単ウェブ上端４の補強筋貫挿孔１１、又は箱形鋼梁１の並行ウェブ上端４の補強筋貫挿孔１１に貫挿してコンクリート梁２内に埋設し補強筋６として機能せしめると共に、形鋼１４の両端をコンクリート梁２の左右側面から突設して左右継手９を構成する。

上記形鋼１４から成る継手９は図９に示すように、隣接するプレキャスト複合梁Ｐの形鋼継手９と、相互の端面が同一軸線に対向するように配し、図１３において説明したように、場所打ちコンクリート１２内に埋設する。

又は図１０に示すように、上記形鋼１４から成る継手９を、隣接するプレキャスト複合梁Ｐの形鋼継手９と重畳状態にして場所打ちコンクリート１２内に埋設する。

上記形鋼１４で継手９を形成する場合には、各継手９を隣接するプレキャスト複合梁Ｐの各継手９と連結金物１６を用いて連結することができる。

図１４乃至図１６は上記鋼梁１とコンクリート梁２から成るプレキャスト複合梁Ｐに継手９を設けずに、該継手９を有しない複数の複合梁Ｐを橋長方向側面が当接又は近接するように橋幅方向に並列して橋梁や建造物のコンクリート床版８を形成する場合を示している。

詳述すると、上記プレキャスト複合梁Ｐは前記Ｔ形鋼梁１又は箱形鋼梁１と、単ウェブ３又は並行ウェブ３上端４に限定して配設した単コンクリート梁２から成り、該単コンクリート梁２内にウェブ上端４を埋設した基本構造を有する。

上記単コンクリート梁２には該梁２内及びウェブ３の上端４を直線に貫通する締結条材貫挿孔１７を設けておき、該貫挿孔１７に締結棒や締結ケーブル等の締結条材１８を貫挿し全単コンクリート梁２を締結する。よって橋梁や建造物のコンクリート床版８を形成する。該コンクリート床板８上面にはコンクリート層又は／及びアスファルト層２２を場所打ちし形成する。

上記締結条材貫挿孔１７は細長管材１９を上記ウェブ３の上端４に貫挿しつつ単コンクリート梁２内に埋設貫挿して形成できる。即ち、細長管材１９の管孔にて単コンクリート梁２の左右側面において開口する締結条材貫挿孔を形成する。この場合、細長管材１９は単コンクリート梁２の補強筋として機能せしめる。又は細長管材１９を補強筋として機能させつつ、前記棒材から成る別の補強筋６をウェブ上端４に貫挿しつつ、コンクリート梁２内に埋設することができる。

再述すると上記継手９を有しないプレキャスト複合梁Ｐは、そのＴ形鋼梁１又は箱形鋼梁１の座板５を以って橋梁における橋脚７上、又は建造物の梁受け上へ横架して複数のプレキャスト複合梁Ｐを橋幅方向に並列し、上記の如く締結条材１８により締結し橋梁又は建造物におけるコンクリート床版８を形成する。

上記図１４乃至図１６に示すプレキャスト複合梁Ｐは場所打ちコンクリート１２を用いずに現場施工する。

各例示において述べたプレキャスト複合梁Ｐを形成するＴ形鋼梁１又は箱形鋼梁１は、ウェブ３を形成する鋼板と座板５を形成する鋼板とを溶接して形成した場合を含む。

又各例示におけるプレキャスト複合梁Ｐは、図１３，図１６に示すように、ウェブ３の下半部と座板５を裸の状態で橋脚７又は梁受けに横架するか、又は横架した後、ウェブ３の下半部を場所打ちウェブ埋設コンクリート２３内に埋設する。即ち単コンクリート梁２の下面と座板５間に場所打ちコンクリートを打設し上記ウェブ３下半部を該場所打ちコンクリート内に埋設することができる。

更に上記各例示における、Ｕ形棒材１０、直棒材１３、細長管材１９、連結条材１８は金属製のものを用いるか、繊維強化プラスチック製等の非金属製のものを用いることができる。

又上記場所打ちコンクリート１２内には上記継手９と組み筋にした鉄筋等の別の補強筋２０を埋設する。同様に上記単コンクリート梁２内には補強筋６の他、該補強筋６と組み筋にした別の補強筋２１を埋設することができる。

Ｕ形棒材を用いて左右継手を形成したＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁の斜視図。 Ｕ形棒材を用いて継手を形成したＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を左継手のみを以って示す正面視せる断面図。 Ｕ形棒材を用いて継手を形成したＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を右継手のみを以って示す正面視せる断面図。 上記Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁のウェブ上端に配列した補強筋貫挿孔の配置例を説明する側面図。 Ｕ形棒材を用いて左右継手を形成したＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を正面視せる断面図。 図５におけるＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁の平面図。 直棒材を用いて左右継手を形成したＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を正面視せる断面図（箱形鋼梁に実施可）。 形鋼を用いて左右継手を形成したＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を正面視せる断面図（箱形鋼梁に実施可）。 図８の形鋼によって形成した継手端面を隣接する継手端面と当接又は近接状態にした例を示す断面図。 図８の形鋼によって形成した継手を隣接する継手と重畳状態にした例を示す断面図。 Ｕ形棒材を用いて左右継手を形成した箱形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を正面視せる断面図。 図１１における箱形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁の平面図。 各例示における鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁の施工例を示す断面図であり、該施工例をＴ形鋼梁と単コンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を代表例として説明する図。 継手を形成しないＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁の斜視図（箱形鋼梁に実施可）。 継手を形成しないＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁を正面視する断面図。 継手を形成しないＴ形鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁の施工例を示す断面図。

符号の説明

１…Ｔ形鋼梁又は箱形鋼梁、２…コンクリート梁、３…ウェブ、４…ウェブの上端、５…座板、６…補強筋、７…橋脚、８…コンクリート床板、９…左右継手、１０…Ｕ形棒材、１１…補強筋貫挿孔、１２…場所打ちコンクリート、１３…直棒材、１４…形鋼、１５…支承、１６…連結金物、１７…締結条材貫挿孔、１８…締結条材、１９…細長管材、２０，２１…補強筋、２２…コンクリート層又は／及びアスファルト層、２３…ウェブ埋設コンクリート、Ｐ…プレキャスト複合梁。

Claims (5)

1. 座板の上面からウェブを一体に立ち上げた架設方向に長いＴ形鋼梁を用い、該Ｔ形鋼梁のウェブ上端に該Ｔ形鋼梁と並行に延びるコンクリート梁を備え、該コンクリート梁に上記ウェブ上端を埋設し、該ウェブ上端に補強筋を貫挿して上記コンクリート梁に埋設した構成を有し、上記Ｔ形鋼梁の座板を架設手段とし、上記コンクリート梁をコンクリート床版形成手段としたことを特徴とする鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁。
2. 座板の上面から複数の並行ウェブを一体に立ち上げた架設方向に長い箱形鋼梁を用い、該箱形鋼梁の並行ウェブ上端に該箱形鋼梁と並行に延びるコンクリート梁を備え、該コンクリート梁に上記並行ウェブ上端を埋設し、該並行ウェブ上端に補強筋を貫挿して上記コンクリート梁に埋設した構成を有し、上記箱形鋼梁の座板を架設手段とし、上記コンクリート梁をコンクリート床版形成手段としたことを特徴とする鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁。
3. 上記コンクリート梁の左右側面から突設した左右継手を有することを特徴とする請求項１又は２記載の鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁。
4. 上記左右継手をコンクリート梁の左右側面から突設した左右Ｕ形棒材にて形成し、該各Ｕ形棒材の一双の脚部基端を上記コンクリート梁内に埋設すると共に少なくとも一方の脚部を上記ウェブの上端に貫挿したことを特徴とする請求項３記載の鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁。
5. 形鋼の中間部を上記コンクリート梁内に埋設すると共に上記コンクリート梁内において上記ウェブの上端に貫挿し、該形鋼の両端をコンクリート梁から左右側方へ突出せしめて上記左右継手を形成したことを特徴とする請求項３記載の鋼梁とコンクリート梁から成るプレキャスト複合梁。

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