JP2011058181A - 角形鋼管を使用した床版橋の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】角形鋼管を使用した床版橋において、従来の桁高を高くすることなく限界長を長くすることで、該床版橋の適用分野を拡大する。
【解決手段】ＰＣストランド３０を位置保持ユニットに通して所定の位置に固定して曲線状として角形鋼管１の一端から該角形鋼管内部に挿入するとともに該角形鋼管１を平行に並べて横締め用のＰＣ鋼材３を緊張定着して該角形鋼管１を一体化して床版橋とし、該角形鋼管１内に曲線状に配設してある該ＰＣストランド３０を緊張定着して該床版橋１０に所定のプレストレスを導入すると共に上向きのキャンバーを形成し、ＰＣ鋼材３１を角形鋼管１に断面中立軸より下側に偏心させて直線的に配設し、平行に並べて該横締め用のＰＣ鋼材３で該角形鋼管を横締めして一体化し、該角形鋼管１内に直線に配設してあるＰＣ鋼材３１を緊張定着して該床版橋１０に所定のプレストレスを導入し、床版橋に上向きのキャンバーを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、角形鋼管を並列させて横方向に鋼材によって締め付けるなどして一体化し、長軸方向にプレストレス付与した角形鋼管を使用した床版橋の製造方法及び床版橋に関する。

近時、支間１５ｍ以下の小規模な橋梁工事において、角形鋼管を並設し、角形鋼管の側部に開口を設けて鉄筋などの棒状鋼材を挿通して引張力を与えて両端部で定着することによって角形鋼管を一体化して床版橋とする工法が開発された。引張力が与えられた棒状鋼材の両端部を角形鋼管の両側端に定着することによって角形鋼管を横方向に締め付け、隣接する角形鋼管が側面全面で接触するようにして荷重を水平方向に分散させて角形鋼管を強固に一体化し、床版に作用する荷重によって角形鋼管がずれるのを防止したものである。

特許第３７５２８９２号公報 特許第３８１４２８７号公報 特開２００６−２９９７０６号公報 特開２００７−２９７８３６号公報

前述の角形鋼管を用いた床版橋は、角形鋼管を単管の状態で現場まで運搬し、並列させて横方向に棒鋼材を貫通させて定着して一体化することができ、運搬及び組立て設置が容易であり、大型クレーンを必要とせずに設置可能であり、小径間の橋梁に適しており、短期間で施工できるという長所がある。
従来の角形鋼管を用いた床版橋に使用されている床版は、並設した角形鋼管を締め付けて一体化するために横方向のみに引張力を与えて一体化するものであり、角形鋼管同士のずれを防止し、角形鋼管が一体化された床版として挙動させることができるものである。一方、角形鋼管は既製品であり、その断面が製品として規格化されているため、径間距離をあまり長くすることはできず、１５ｍ程度が限界とされ、小径間の橋梁に適用が限定されていた。
本発明は、長軸方向にプレストレスを付与することによって従来の角形鋼管を使用した床版橋の限界長を桁高を高くすることなく延長できるようにするものである。

側面に横締め用のＰＣ鋼材を挿入する開口を形成した角形鋼管の内部に、ＰＣ鋼材を挿入し、この角形鋼管を平行に並べて側面同士を接触させ、側面の開口から横締め用のＰＣ鋼材を挿入し、緊張力を与えて角形鋼管を横締めして一体化し、角形鋼管内に挿入したＰＣ鋼材を角形鋼管の断面の中立軸より下側に偏心させた位置に直線配設して緊張し、所定のプレストレスを付与すると共に角形鋼管からなる床版に上向きキャンバーを形成する角形鋼管を使用した床版橋の製造方法である。
更に、角形鋼管内部に挿入したＰＣストランドを、角形鋼管の断面の中立軸から下側に偏心させた位置において、位置保持ユニットによって予め定めた曲線状に配設してＰＣストランドを緊張して所定のプレストレスを付与すると共に角形鋼管からなる床版に上向きキャンバーを形成する角形鋼管を使用した床版橋の製造方法である。

本発明の角形鋼管を使用した床版橋によれば、溶接やボルトなどの連結手段を使用することなく組立てることができ、また、角形鋼管の長手方向にはプレストレスを付与してあるので、桁高が低いままで比較的長スパンの床版橋とすることができ、中型の橋梁にまで角形鋼管を使用した床版橋にまで適用を拡大することができ、工場製品である角形鋼管を使用するので短期間の工期ですみ、コストの低減を図ることができる。
角形鋼管内にＰＣ鋼材を角形鋼管の断面の中立軸より下側に偏心させた位置に直線状または曲線状に配設して緊張することによって角形鋼管からなる床版に上向きキャンバーを形成することができるので、鉄筋コンクリート橋に比較して変形量が大きな角形鋼管を使用した床版橋にキャンバーを形成することが容易である。
また、床版橋としてだけでなく、空間を仕切る部材としても使用可能であるので建築物の床版等の建築用途としても有用である。

角形鋼管を横締めした床版橋の横断面図。 角形鋼管を溶接した床版橋の横断面図。 本発明の床版橋の縦断面図。 本発明の床版橋の他の実施例の縦断面図。 プレストレス用ＰＣ鋼材の定着装置の実施例。 プレストレス用ＰＣ鋼材の定着装置の他の実施例。

１ 角形鋼管
１０ 床版橋
２ 開口部
３、３１ ＰＣ鋼材
３０ ＰＣストランド
４ 定着装置
５ 位置保持ユニット

以下、本発明を図に基づいて説明する。
角形鋼管を使用した床版橋１０は、図１に示すように、複数本の角形鋼管１を平行に側面同士を接触させて並べてあり、角形鋼管１の端部から１０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の箇所から長さ方向に３〜８ｍの間隔をおいて形成した直径約４０ｍｍの開口２に防請処理をしたＰＣ鋼材３を挿通してある。このＰＣ鋼材３を緊張し、並設した角形鋼管の両側端部に設けた定着装置４に定着し、角形鋼管１を横方向に締め付けて一体化したものである。

使用する角形鋼管１の本数を増減することによって床版橋１０の必要な幅員（横幅）が得られるので自由に変更することができる。
角形鋼管を横締めするＰＣ鋼材３は、鋼棒またはストランドを使用するが、防請処理したものが好ましい。この防請処理したＰＣ鋼材３としては、素線の全周をエポキシ樹脂で塗装したＰＣストランドであるＳＣストランド（登録商標）を使用するのが防請効果において優れており、また、繰り返し荷重によって生じる素線の接触部に発生する損傷（フレッチング）の発生を防止でき、構造物の寿命を長くすることができるので好ましい。
なお、図２に示すように、角形鋼管１をＰＣ鋼材によって横締めすることなく、隣接する角形鋼管１にまたがる鋼板１１を間隔をおいて設置し、鋼板１１を角形鋼管１に溶接して角形鋼管１相互を接合して一体化して床版橋１０としてもよい。

複数の角形鋼管１の側面に形成した開口部２にＰＣ鋼材３を挿通し、緊張して両端部において定着することによって複数の角形鋼管１を横締めして一体化してあり、床版橋１０に荷重が作用してもＰＣ鋼材３が角形鋼管１を締め付けているので角形鋼管１がずれることがなく、また、床版橋１０の表面には段差が生じることがなく、角形鋼管１が一体化された床版橋１０として機能する。

床版橋１０の横方向への緊張力の導入は、複数のＰＣ鋼材３に同時に付与するか、または、角形鋼管１の長手方向の中央部のＰＣ鋼材を第一に緊張し、中央部から順次長手方向の両端部に向かって中央部に対して対称に緊張力を導入し、緊張力がバランスよく導入されるようにして角形鋼管１がずれたりしないようにする。

必要に応じて角形鋼管１内部のＰＣ鋼材３の両側に隔壁を設けると共に角形鋼管１上面に開口（図示しない）を設けて開口からグラウトを注入し、開口に蓋をしてグラウトを固化させ、ＰＣ鋼材３と角形鋼管１を一体化させてもよい。

角形鋼管１の内部の長手方向には、床版橋１０にプレストレスを導入するためのＰＣ鋼材３１が配設してあり、図４に示すように、角形鋼管１０の断面の中立軸の下側にｅだけ偏心させた位置にＰＣ鋼材３１が直線配置されている。角形鋼管１の断面の中立軸より下側にＰＣ鋼材を位置させることによって、緊張力によって床版橋１０には上向きのキャンバーが形成されることになる。
図３に示すように、ＰＣストランド３０は、角形鋼管１０の断面に作用する設計曲げモーメントの大きさに合わせて曲線状に配置することによって角形鋼管１に荷重が作用したときに生じる応力がキャンセルされるようにしてある。ＰＣストランド３０を曲線状に配置するため、角形鋼管１の内部には位置保持ユニット５が設けてあり、位置保持ユニット５によってＰＣストランドが所定の位置に維持され、予め定めた曲線状に配設される。
このＰＣストランド３０は、前述のストランドの素線の全周が防請塗装されているものを使用するのが好ましい。

角形鋼管を使用した床版橋の組立て手順の一例を以下に説明する。
構築する床版橋１０の長さに合致する角形鋼管１を床版橋１０の幅員に必要な本数を準備する。角形鋼管１の端部から１０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の箇所から長さ方向に３〜８ｍの間隔をおいて直径約４０ｍｍの開口２を形成する。この開口２は、角形鋼管１を横方向に締め付けるためのＰＣ鋼材３を挿通するためのものである。

角形鋼管１の長手方向にプレストレスを導入するためのＰＣストランド３０を角形鋼管１の内部に配設するため、図３の下側に示すように、角形鋼管１に挿入する前にＰＣストランド３０を位置保持ユニット５に挿入して角形鋼管内部における曲線状の配置とする。
次に、角形鋼管１の一端から位置保持ユニット５に仮止めした状態のＰＣストランド３０を角形鋼管内部に挿入して位置保持ユニット５の位置を調整して角形鋼管１の所定の位置に固定し、ＰＣストランド３０を所定の曲線状に配置する。

次いで、角形鋼管１を平行に並べて側面同士を接触させて位置合わせを行い、横締め用のＰＣ鋼材３を平行に並べた角形鋼管１の最外側の側面の開口２から挿入して反対側の側面の開口２から引き出し、順次ジャッキで緊張力を導入して定着して角形鋼管１を一体化する。
角形鋼管１の端部に定着装置４をセットして角形鋼管１の内部に配設してあるプレストレス導入用のＰＣストランド３０を緊張して定着し、床版橋１０に所定のプレストレスを導入し、角形鋼管１からなるプレストレスト床版橋が完成する。
ＰＣストランド３０は、角形鋼管１の断面の中立軸より下側に偏心して配置されているため、ＰＣストランド３０を緊張して床版橋１０にプレストレスを導入するのに伴い、床版橋１０には上向きのキャンバーが形成される。

図４に示す例は、ＰＣ鋼材３１を角形鋼管１の断面の中立軸に対してｅだけ偏心させて直線的に配設したものであり、位置保持ユニット５を使用することなく角形鋼管１にプレストレスを導入し、床版橋１０に上向きのキャンバーを形成するようにしたものであり、ＰＣ鋼材３１の角形鋼管内への挿入が容易であり、コストの低減及び施工時間の短縮が可能である。
更に、ＰＣ鋼材３による角形鋼管１の横締めをすることなく、図２に示すように、角形鋼管１同士を接続用の鋼板１１を溶接して一体化する工法を採用してもよく、コスト軽減を図ることができる。

定着装置４は、図５に示すように、定着部補強ブロック４１、支圧板４２、及びアンカーヘッド４３から構成され、ＰＣストランド３１の先端部には保護キャップ４５が装着され、防請のためにグリースが保護キャップ４５内に充填される。
また、図６に示すように、定着装置４は、支圧板４２に補強板４４を十字状、若しくは格子状等に配置固定したものでもよい。この定着装置４は、角形鋼管１端部に挿入してセットした後、緊張定着することによって固定される。

Claims (3)

1. 側面に横締め用のＰＣ鋼材を挿入する開口を形成した角形鋼管の内部に、ＰＣ鋼材を挿入し、この角形鋼管を平行に並べて側面同士を接触させ、側面の開口から横締め用のＰＣ鋼材を挿入し、緊張力を与えて角形鋼管を横締めして一体化し、角形鋼管の長軸方向の内部に挿入したＰＣ鋼材を角形鋼管の断面の中立軸より下側に偏心させた位置に配設して緊張し、所定のプレストレスを付与すると共に角形鋼管からなる床版に上向きキャンバーを形成する角形鋼管を使用した床版橋の製造方法。
2. 側面に横締め用のＰＣ鋼材を挿入する開口を形成した角形鋼管の内部に、角形鋼管の断面の中立軸から下側に偏心させた位置において、位置保持ユニットによって予め定めた曲線状にしたＰＣストランドを挿入し、この角形鋼管を平行に並べて側面同士を接触させ、側面の開口から横締め用のＰＣ鋼材を挿入し、緊張力を与えて角形鋼管を横締めして一体化し、角形鋼管内に挿入したＰＣストランドを緊張して所定のプレストレスを付与すると共に床版橋に上向きキャンバーを形成する角形鋼管を使用した床版橋の製造方法。
3. 請求項１または２の製造方法によって得られる角形鋼管からなる床版橋。