JP2013104256A - Expansion device for bridge and construction method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路橋、高架橋などの橋桁の温度変化やたわみ等による伸縮を継手間の間隙で吸収する橋梁用伸縮装置及びその施工方法に関する。 The present invention relates to a bridge expansion and contraction device that absorbs expansion and contraction due to temperature changes and deflection of bridge girders such as road bridges and viaducts, and a construction method thereof.
従来、橋梁用の伸縮装置としては、上面側を櫛形の鋼製継手部材とした鋼製の伸縮装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a steel expansion / contraction device having a comb-shaped steel joint member on the upper surface side is known as a bridge expansion / contraction device (see, for example, Patent Document 1).
また、他の形態の橋梁用の伸縮装置としては、上面側をゴム製継手としたゴム製の伸縮装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。 As another form of expansion device for bridges, a rubber expansion device having a rubber joint on the upper surface side is also known (see, for example, Patent Document 2).
前記従来の場合は、伸縮装置における上面側は、鋼製又はゴム製であり、伸縮装置本体を固定する部分にコンクリートを使用してコンクリート層を形成していた。伸縮装置の上面側には、鋼製部分又はゴム製部分の表面と、コンクリート層の表面との材質の異なる2つの表面部分が生じていた。このため、伸縮装置の表面に異種材料の継目が生じ、車両が伸縮装置を走行した場合に、該継目で騒音や振動が発生する。また、伸縮装置の表面が鋼製の場合は、雨天時に通行車両のタイヤがスリップしやすく、鋼製部分の表面に凍結防止材を散布した場合は、特に幅員方向の端部で表面の鋼材が腐食しやすいという問題があった。また、伸縮装置の表面がゴム製の場合は、通行車両の繰り返しや紫外線などの影響により、表層ゴムが早期に劣化するという問題があった。 In the conventional case, the upper surface side of the expansion / contraction apparatus is made of steel or rubber, and a concrete layer is formed using concrete in a portion for fixing the expansion / contraction apparatus main body. On the upper surface side of the expansion and contraction device, two surface portions having different materials, that is, the surface of the steel portion or the rubber portion and the surface of the concrete layer were generated. For this reason, when a joint of different materials is generated on the surface of the expansion / contraction device and the vehicle travels through the expansion / contraction device, noise and vibration are generated at the connection. Also, if the surface of the telescopic device is made of steel, the tires of the passing vehicle tend to slip when it rains, and if the antifreeze material is sprayed on the surface of the steel part, the steel material on the surface is particularly at the end in the width direction. There was a problem of being easily corroded. Further, when the surface of the expansion / contraction device is made of rubber, there has been a problem that the surface rubber is deteriorated at an early stage due to repeated traffic vehicles or the influence of ultraviolet rays.
そこで、本発明は、通行車両のスリップ防止機能を備え、鋼材が腐食しにくい鋼コンクリート複合構造とした橋梁用伸縮装置及びその施工方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a bridge expansion and contraction device having a steel-concrete composite structure that has a slip-preventing function for a passing vehicle and that does not easily corrode steel materials, and a construction method therefor.
前記の課題を有利に解決するために、第1発明の橋梁用伸縮装置では、橋梁の継手部の伸縮装置であって、ウェブとこれに一体のフランジを備えた断面略L字型の鋼材における前記フランジを水平に配置し、少なくとも前記フランジを所定の厚みによる高強度繊維セメント系補強層により埋め込むように埋設して合成一体化すると共に前記高強度繊維セメント系補強層の上面を路面とした継手金物を備え、かつ前記継手金物における前記ウェブにアンカー材を固定してアンカー材付の継手金物を構成し、一対のアンカー材付の継手金物が道路長手方向に間隔をおいて対向するように配設され、前記アンカー材付の継手金物の背面側にコンクリートが充填されて硬化されたコンクリート層が形成されていることを特徴とする。 In order to advantageously solve the above-described problem, the bridge expansion and contraction device according to the first aspect of the present invention is an expansion and contraction device for a joint portion of a bridge, in a steel material having a substantially L-shaped cross section provided with a web and a flange integrated therewith. A joint in which the flange is horizontally disposed, and at least the flange is embedded and embedded integrally so as to be embedded by a high-strength fiber cement-based reinforcing layer having a predetermined thickness, and the upper surface of the high-strength fiber cement-based reinforcing layer is the road surface. A metal fitting is provided, and an anchor material is fixed to the web of the metal fitting to form a metal fitting with an anchor material, and a pair of metal fittings with an anchor material are arranged so as to face each other at intervals in the road longitudinal direction. It is provided and the concrete layer by which concrete was filled and hardened on the back side of the metal fitting with an anchor material was formed.
また、第2発明では、第1発明の橋梁用伸縮装置において、前記フランジ及びウェブの上部が、前記高強度繊維セメント系補強層により埋設されていることを特徴とする。 According to a second invention, in the bridge expansion and contraction device according to the first invention, the upper portions of the flange and the web are embedded by the high-strength fiber cement reinforcing layer.
第3発明では、第1発明又は第2発明の橋梁用伸縮装置において、アンカー材付の継手金物における高強度繊維セメント系補強層に直接接触して隣接するように、アンカー材付の継手金物の背面側にコンクリートが充填されて硬化されたコンクリート層が形成されていることを特徴とする。 In the third invention, in the bridge expansion and contraction device of the first invention or the second invention, the joint metal fitting with anchor material is arranged so as to be in direct contact with and adjacent to the high-strength fiber cement-based reinforcing layer in the joint metal fitting with anchor material. A concrete layer which is filled with concrete and hardened on the back side is formed.
第4発明では、第1発明〜第3発明の橋梁用伸縮装置において、前記高強度繊維セメント系補強層は、高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタルからなる高強度繊維セメント系補強層であることを特徴とする。 In the fourth invention, in the bridge expansion and contraction device according to the first to third inventions, the high-strength fiber cement-based reinforcing layer is a high-strength fiber cement-based reinforcing layer made of high-strength fiber concrete or high-strength fiber mortar. It is characterized by.
第5発明では、第1発明〜第4発明の橋梁用伸縮装置において、前記略L字型の鋼材が山形鋼を所定の長さで切断した鋼材であることを特徴とする。 According to a fifth invention, in the bridge expansion and contraction device according to the first to fourth inventions, the substantially L-shaped steel material is a steel material obtained by cutting an angle steel with a predetermined length.
第6発明の橋梁用伸縮装置の施工方法においては、第1発明〜第5発明のいずれかの橋梁用伸縮装置における一対のアンカー材付の継手金物の高強度繊維セメント系補強層が道路長手方向に間隔をおいて対向するように、かつ遊間を挟んで、向かい合う床版相互又は床版とパラペットの切り欠き段部に、各アンカー材付の継手金物を設置した後、前記アンカー材付の継手金物の背面側を埋め込むように、かつ前記高強度繊維セメント系補強層の上面位置まで前記切り欠き段部にコンクリートを打設してコンクリート層を形成することを特徴とする。 In the construction method of the bridge expansion and contraction device according to the sixth aspect of the invention, the high-strength fiber cement-based reinforcing layer of the joint metal fitting with the pair of anchor members in the bridge expansion and contraction device of any of the first to fifth aspects After mounting fitting hardware with each anchor material on the floor slabs facing each other or with the floor slab and the parapet notched stepped, facing each other with a gap between them, the joint with the anchor material The concrete layer is formed by placing concrete in the notched step portion so as to embed the back side of the hardware and up to the upper surface position of the high-strength fiber cement reinforcing layer.
本発明によると、次のような効果が得られる。
(1)継手部における表層材料が、高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタル等の高強度繊維セメント系であり、背面側のコンクリート層と同じセメント系材料となり、セメント系部材間での肌別れが起きづらくなるので、肌別れによる隙間が原因の騒音が発生しにくい。従来のように鋼製継手とコンクリートの場合には、間隙が生じ車両通行時に前記間隙による騒音が生じるが、本発明の場合には、前記のように、肌別れによる隙間が原因の騒音が発生しにくい。
(2)継手部における表層材料が、高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタル等のセメント系材料であり、鋼製の場合に比べてゴム製タイヤとの摩擦係数が高くなるため、通行車両がスリップしにくい。
(3)高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタル等の高強度セメント系材料により鋼材が埋め込まれた形態で補強されていると共に保護されて一体化されているので、鋼材が腐食しにくいと共に鋼材のみの場合に比べて剛性が高い。特に、凍結防止材を散布する地域では表層に鋼材が出ていないため鋼材が直ちに腐食することはない(特に、幅員方向鋼材端部)。
(4)継手部における表層材料が、高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタルであり、従来のゴム製継手部に比べて、より耐久性がある。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) The surface layer material in the joint is a high-strength fiber cement system such as high-strength fiber concrete or high-strength fiber mortar, which is the same cement-based material as the concrete layer on the back side, and the skin separation between cement-based members Since it is difficult to wake up, it is difficult for noise caused by gaps due to skin separation. In the case of steel joints and concrete as in the past, there is a gap and noise is caused by the gap when the vehicle is passing. However, in the present invention, noise is caused by the gap due to skin separation as described above. Hard to do.
(2) The surface layer material at the joint is a cement-based material such as high-strength fiber concrete or high-strength fiber mortar, and the friction coefficient with the rubber tire is higher than that of steel, so the passing vehicle slips. Hard to do.
(3) Since the steel material is reinforced and integrated with a high-strength cement-based material such as high-strength fiber concrete or high-strength fiber mortar and is protected and integrated, the steel material is resistant to corrosion and only the steel material Rigidity is higher than In particular, in areas where anti-freezing materials are sprayed, there is no steel material on the surface, so the steel material will not corrode immediately (especially the width direction steel material edge).
(4) The surface layer material in the joint is high-strength fiber concrete or high-strength fiber mortar, which is more durable than conventional rubber joints.
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
先ず、図4〜図6を参照しながら、本発明の橋梁用伸縮装置1(図1〜3参照)において用いられる継手金物2及びアンカー材付の継手金物3について説明する。
First, a
前記の継手金物2及びアンカー材付の継手金物3は、断面L字型の鋼材あるいは山形鋼を備えており、張出し先端部に円弧状凹凸4aが交互に形成されているフランジ5と、これに一体に連設されたウェブ6とを一体に備えている断面略L字型の鋼材7を備えている。前記の断面略L字型の鋼材7は、山形鋼等が用いられ、その一辺を水平に配置してフランジ5とし、他辺を鉛直に配置してウェブ6としている。図示の断面略L字型の鋼材7は、山形鋼の一辺が所定の長さで切断されて、フランジ5が形成されていると共に、部材長手方向の長さが所定の長さで切断されて形成されている。
The
前記のフランジ5の張り出し先端縁部は、部材長手方向に凹部と凸部とが交互に形成されて波形に湾曲した先端縁部とされ、後記のフィンガー部4と平行に形成されている。又は、前記のフランジ5の張り出し先端縁部は、図5に2点鎖線の直線4aで示すように、平面視で直線状の張り出し先端部とされる。少なくとも前記フランジ5の上面及び裏面は、高強度繊維セメント系材料、好ましくは、高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタルからなる高強度繊維セメント系補強層9により埋設されて、補強及び補強されて一体化されている。図示の形態では、前記フランジ5の上面及び裏面及びウェブ6の上部は、高強度繊維コンクリート又は高強度繊維モルタルからなる高強度繊維セメント系補強層9により埋設されると共に一体化されている。
The projecting front edge of the
前記の高強度繊維セメント系補強層9の上面には、部材幅方向に間隔をおくと共に部材長手方向に(道路幅方向に)間隔をおいて、多数の鈍角V字状のスリップ防止用の溝10が形成されている。高強度繊維セメント系補強層9の上面はコンクリート製であることから、鋼板に比べて、ゴム製タイヤ(ゴム)との摩擦係数が高いことで、車両のスリップ防止を図っていると共に前記の多数のV字状の溝10を備えていることで、一層スリップ防止を図ることが可能な形態とされている。
On the upper surface of the high-strength fiber cement-based
前記フランジ5幅方向の先端縁を覆う高強度繊維セメント系補強層9の先端縁は、部材長手方向に凹部と凸部とが交互に形成されて湾曲した波形の形態のフィンガー部4とされている。前記高強度繊維セメント系補強層9の背面は、下部から上部に向って、漸次前記ウェブ6に接近する方向に傾斜した傾斜背面11を備えている。
The front edge of the high-strength fiber cement-based
高強度繊維セメント系補強層9を形成するセメント系材料は、補強繊維混入コンクリート、補強繊維混入無収縮モルタル、又はポリマーセメントモルタル、補強繊維混入モルタル等を用いるとよい。これらの材料に混入される補強繊維としては、例えば、鋼繊維(スチール、ステンレス)、ビニロン繊維、PP(ポリプロピレン)繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の高強度補強繊維を用いることができる。前記の補強繊維としては、短繊維又は長繊維のいずれか一方又は両方を用いるようにしてもよい。また、セメント系材料の中にFRP(繊維補強プラスチック)を入れた高強度セメント系材料(コンクリート又はモルタル)としてもよい。
As the cement-based material forming the high-strength fiber cement-based
前記高強度繊維セメント系補強層9の厚さ寸法は、設計により設定される。前記高強度繊維セメント系補強層9とフランジ5との付着一体化を高めるために、前記フランジ5の表面及び裏面を粗面としてもよく、前記フランジ5の表面及び裏面に凹部を設けたり、適宜表面から裏面に貫通する貫通孔を設けて、高強度繊維セメント系補強層9との一体化を高めるようにしてもよい。
The thickness dimension of the high-strength fiber
前記の各フランジ5に貫通孔を設ける場合には、例えば、図11に示すように、各フランジ5の幅方向に一つ又は間隔をおいて複数設けると共に部材長手方向に間隔をおいて複数設け、各フランジ5の上面側及び下面側の高強度繊維セメント系補強層9を縦貫通孔20の部分で接続して一体化してもよい。
When providing each through-hole in each of the
また、図12に示すように、前記各フランジ5の縦貫通孔20の部分にボルト21の軸部を挿通すると共にナット22を装着すると共に、前記ボルト21及びナット22を高強度繊維セメント系補強層9に埋め込むように設けることで、ずれ止め部材として及び付着効果を高める部材として設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 12, the shaft portion of the
また、図13に示すように、前記フランジ5の上面及び裏面並びにフランジ先端部側面、及びウェブ6の上部の表面又は裏面或いは表裏両面に、接着剤の塗布(点在又は接着剤層の凹凸表面)による凹凸の粗面23又はショットブラスト等のブラスト処理による凹凸の粗面23を設け、前記粗面23を埋め込むように高強度繊維セメント系補強層9を設けることで、一体化を高めるようにするとよい。
Further, as shown in FIG. 13, an adhesive is applied to the top surface and back surface of the
前記ウェブ6の裏面側には、水平に鋼製アンカーボルトからなるアンカー材12が張り出すように設けられ、その基端部が前記ウェブ6に、部材長手方向に間隔をおいて溶接等に固定されて、アンカー材付の継手金物3が形成されている。
On the back side of the
次に、前記のようなアンカー材付の継手金物3を用いて施工する場合には、図1〜図3に示すように、前記高強度繊維セメント系補強層9の張り出し先端縁の凹凸部形態が、半ピッチずれた形態のアンカー材付の継手金物3を間隔をおいて対向するように、間隔をおいて対向する床版14端部の切欠き段部15、又は、図示を省略するが、間隔をおいて対向する床版端部の切欠き段部15とパラペットに形成された切欠き段部に設置される。
Next, when constructing using the
アンカー材付の継手金物3の設置にあたっては、前記切欠き段部15の底部に基端側が埋め込み固定されるように立設されたU字鉄筋又は縦アンカー13に、アンカー材付の継手金物3における鋼製アンカーボルトからなるアンカー材12が補強用横鉄筋16と共に溶接等により固定されている。前記U字鉄筋又は縦アンカー13、鋼製アンカー材12及び補強用横鉄筋16を埋め込むように、また、前記高強度繊維セメント系補強層9の背面側を埋め込むように、傾斜背面11の上端レベルまで、コンクリートが打設されて、コンクリート層17が形成され、高強度繊維セメント系補強層9と一体化されている。
When installing the
間隔をおいて対向する前記ウェブ6間に渡って、樹脂製又はゴム製のスポンジ等のバックアップ材18が設けられると共にポリブタジエン樹脂等の弾性材料性の止水シール材19が設けられて、橋梁用伸縮装置1が構築されている。
A
図3に示すように、前記のように構成された橋梁用伸縮装置1における継手部に、輪荷重による鉛直力Pが作用した場合、前記高強度繊維セメント系補強層9からフランジ5を介してウェブ6に作用する鉛直力P1は、ウェブ6と水平なアンカー材12間のせん断力の伝達を介して、水平なアンカー材12からコンクリート層17に鉛直力は伝達される。また、高強度繊維セメント系補強層9の底部からコンクリート層17に鉛直力P2が伝達される。
As shown in FIG. 3, when a vertical force P due to a wheel load is applied to the joint portion in the bridge expansion and contraction device 1 configured as described above, the high-strength fiber cement-based reinforcing
前記の鉛直力Pが作用した場合の曲げモーメントに対して、前記高強度繊維セメント系補強層9の背面が傾斜背面11とされていることから、高強度繊維セメント系補強層9の傾斜背面11を覆う前記コンクリート層17が抵抗する。
Since the back surface of the high-strength fiber cement-based reinforcing
これに反して、図14に示すように、高強度繊維セメント系補強層9を設けないで、断面略L字型の鋼材7におけるフランジ5の上面とコンクリート層17の上面とを同面状としても、輪荷重Pが作用した場合には、フランジ5に曲げモーメントが作用するため、フランジ5及びウェブ6上端部とコンクリート層17端部との肌別れが生じるようになる。
On the other hand, as shown in FIG. 14, the upper surface of the
前記実施形態のように、継手部の前記高強度繊維セメント系補強層9のように表層をコンクリート製とし、伸縮装置を一体化するコンクリート層17と同じコンクリート系材料としたことで、従来のコンクリートと鋼とのように、肌別れしやすい異種材料の継目が生じず、騒音や振動の発生が抑制される。
As in the embodiment, the surface layer is made of concrete like the high-strength fiber
継手は、表層を高強度繊維セメント系補強層9、それにより埋め込まれたウェブ6としたことで、輪荷重を高強度繊維セメント系補強層9が支持し、伸縮装置本体はウェブ6を通して、該ウェブ6に取り付けられ、コンクリート層17に埋め込み固定されたアンカー材12とで支持する構造とすることができる。
In the joint, the surface layer is the high-strength fiber cement-based reinforcing
また、前記高強度繊維セメント系補強層9は、表層がコンクリート製のため、粗面或いは溝10を形成する等、すべり止め加工が容易である。また、予め、前記高強度繊維セメント系補強層9を工場等において形成したプレキャスト製の継手金物2或いはアンカー材付の継手金物3とすることができる等の効果が得られる。
Further, since the high-strength fiber cement-based reinforcing
前記高強度繊維セメント系補強層9により、本発明におけるプレキャスト製の継手金物2或いはアンカー材付の継手金物3は、鋼材が露出していないため、鋼材上に凍結防止材を散布することがなくなり、凍結防止材を散布しても、鋼材が露出していないため、鋼材の腐食が早期に発生することはない。表層が、高強度繊維セメント系補強層9によるセメント製のため、従来のようにゴム製の伸縮装置に比べて、耐久性が優れている等の効果が得られる。
With the high-strength fiber cement-based reinforcing
前記のように、前記実施形態では、通行車両の影響による騒音を受けにくく、通行車両のスリップ防止機能を備え、鋼材が腐食しにくい鋼コンクリート複合構造とした道路橋伸縮装置としている。 As mentioned above, in the said embodiment, it is set as the road bridge expansion-contraction apparatus made into the steel concrete composite structure which is hard to receive the noise by the influence of a passing vehicle, has a slip prevention function of a passing vehicle, and a steel material does not corrode easily.
本発明を実施する場合、高強度繊維セメント系補強層9の表面に設けるスリップ防止用の溝としては、2重円弧状の溝等の適宜の円弧状等のスリップ防止用溝としてもよい。また、本発明を実施する場合、フランジ5の表面又は裏面のいずれか一方又は両方に、粗面加工を施して高強度繊維セメント系補強層9との付着一体化を高めるようにしてもよい。
When practicing the present invention, the anti-slip groove provided on the surface of the high-strength fiber cement-based reinforcing
高強度繊維セメント系補強層9の表層部に補強繊維シートを埋め込むように併用してもよい。繊維シートとしては、カーボン繊維シート等を用いるようにしてもよい。
You may use together so that a reinforcing fiber sheet may be embedded in the surface layer part of the high-strength fiber cement
1 橋梁用伸縮装置
2 継手金物
3 アンカー材付の継手金物
4 フィンガー部
4a 円弧状凹凸
5 フランジ
6 ウェブ
7 断面略L字型の鋼材
9 高強度繊維セメント系補強層
10 溝
11 傾斜背面
12 アンカーボルト(アンカー材)
13 縦アンカー
14 床版
15 切欠き段部
16 補強用横鉄筋
17 コンクリート層
18 バックアップ材
19 止水シール材
20 縦貫通孔
21 ボルト
22 ナット
23 粗面
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13
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