JP2017122356A

JP2017122356A - コンクリート床版の張替え用鋼床版およびコンクリート床版の張替え工法

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Publication number: JP2017122356A
Application number: JP2016002306A
Authority: JP
Inventors: 克佳中西; Katsuyoshi Nakanishi; 栗原　康行; Yasuyuki Kurihara; 康行栗原; 遼一佐藤; Ryoichi Sato; 岡田　淳; Atsushi Okada; 淳岡田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-08
Also published as: JP6365552B2

Abstract

【課題】製作性および施工性が良好でかつ環境に優しい、コンクリート床版の張替え用鋼床版およびコンクリート床版の張替え工法を提供する。
【解決手段】既設のコンクリート床版を解体除去した橋梁の主桁のフランジ上に張替えられる鋼床版であって、注入コンクリートにより前記主桁と一体化するための四角形空間を形成し得る、注入コンクリートに接する面に突起が付いた突起付き鋼材を下面に備えていることを特徴とするコンクリート床版の張替え用鋼床版。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンクリート床版を有する鋼桁橋の張替え用鋼床版およびコンクリート床版の張替え工法に関するものである。

コンクリート床版を有する鋼桁橋において、老朽化したコンクリート床版を鋼床版に張替えるコンクリート床版の張替え工法として、特許文献１に記載の技術が知られている。

特許文献１に記載の技術は、鉄筋コンクリート床版の張替えを短時間で行うために成されたもので、図５に示すように、既設橋主桁８１の上フランジ８１’上の既存のジベル８２をそのまま残した状態で鉄筋コンクリート床版を解体除去し、続いて上フランジ８１’上に矩形空間９０を形成する連結リブ８４、８５を有した鋼床版８３を予め工場等で製作しておき、それをフランジ８１’上に載置した後、矩形空間９０内にコンクリート９２を注入して主桁８１と鋼床版８３を一体化させることにより、容易にしかも短期間に張り替える工法である。鋼床版８３と既設橋主桁８１の上フランジ８１’とは、連結リブ８４、８５に設置した側部ジベル８８と既設橋主桁８１の上フランジ８１’に残されたジベル８２とでコンクリート９２を介して接合されている。

特開昭６０−５９２１０号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、以下のような問題点があった。

（ａ）連結リブ８４、８５に設置した側部ジベル８８と既設橋主桁８１の上フランジ８１’に残されたジベル８２とを強固に接合するためには、上フランジ８１’から伝達される既設橋主桁８１と鋼床版８３との間に働くせん断力は、硬化したコンクリート９２を介して側部ジベル８８から鋼床版８３に同量伝達されるため、上フランジ８１’に残されたジベル８２と同数の側部ジベル８８が必要となる。その結果、３方向からのジベル（ジベル８２、側部ジベル８８）が狭隘な矩形空間９０に輻輳し、矩形空間９０へのコンクリート９２の注入が困難になる。外力の大きさによっては、一部のジベルへの力の集中を避けるため、ジベル近傍に力を均一に分散させるための鉄筋を配筋する必要が生じる。この場合、狭隘な矩形空間９０にさらに鉄材が錯綜することとなり、設計や施工が困難となる。

（ｂ）橋面を形成する鋼板（デッキプレート）に連結リブ８４、８５を設置した後に、連結リブ８４、８５に側部ジベル８８を設置する場合は、狭隘部への設置となるため、非常に設置が困難である。一方、連結リブ８４、８５に側部ジベル８８を設置した後、連結リブ８４、８５を橋面を形成する鋼板（デッキプレート）に設置する場合においても、側部ジベル８８が邪魔になり容易ではない。すなわち、製作上の欠点を有している。

（ｃ）将来、解体する際、矩形空間９０を形成する４面のうち３面の鋼材がジベル（ジベル８２、側部ジベル８８）によって固着されているため、３面の鋼材とコンクリート９２との分離が容易ではない。

本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたもので、製作性および施工性が良好でかつ環境に優しい、コンクリート床版の張替え用鋼床版およびコンクリート床版の張替え工法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］既設のコンクリート床版を解体除去した橋梁の主桁のフランジ上に張替えられる鋼床版であって、注入コンクリートにより前記主桁と一体化するための四角形空間を形成し得る、注入コンクリートに接する面に突起が付いた突起付き鋼材を下面に備えていることを特徴とするコンクリート床版の張替え用鋼床版。

［２］前記突起付き鋼材が、フランジ外面に突起を有する外面突起付きＨ形鋼であることを特徴とする前記［１］に記載のコンクリート床版の張替え用鋼床版。

［３］前記四角形空間が、上辺が下辺よりも長い等脚台形空間であることを特徴とする前記［１］または［２］に記載のコンクリート床版の張替え用鋼床版。

［４］既設のコンクリート床版を鋼床版に張替えるコンクリート床版の張替え工法であって、橋梁の主桁のフランジ上のジベルを残した状態でコンクリート床版を解体除去し、続いて、コンクリートを注入・固化させて前記主桁と一体化するための四角形空間を形成し得る、注入コンクリートに接する面に突起が付いた突起付き鋼材を下面に備えている鋼床版を、前記フランジ上に載置し、前記四角形空間内にコンクリートを注入・固化させて前記主桁と前記鋼床版とを一体化することを特徴とするコンクリート床版の張替え工法。

［５］前記突起付き鋼材が、フランジ外面に突起を有する外面突起付きＨ形鋼であることを特徴とする前記［４］に記載のコンクリート床版の張替え工法。

［６］前記四角形空間が、上辺が下辺よりも長い等脚台形空間であることを特徴とする前記［４］または［５］に記載のコンクリート床版の張替え工法。

この発明によれば、製作性および施工性が良好でかつ環境に優しい、コンクリート床版の張替え用鋼床版およびコンクリート床版の張替え工法を提供することができる。

本発明の一実施形態を示す図である。本発明の一実施形態を示す図である。本発明の一実施形態を示す図である。本発明の一実施形態を示す図である。従来技術（特許文献１）を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

この実施形態においては、既設のコンクリート床版を鋼床版に張替えるに際して、以下のような手順で施工を行う。

（施工手順１）
まず、鋼床版の下面に取り付ける突起付き鋼材として、図１（ａ）に示すような、フランジ外面に突起３０ａを有する外面突起付きＨ形鋼３０を用いることとし、図１（ｂ）に示すように、外面突起付きＨ形鋼３０を所定の角度だけ回転させて、外面突起付きＨ形鋼３０のフランジを斜めに切断加工する。これによって、フランジの４個所の自由突出部のうち１個所または２個所の長さが短くなった外面突起付きＨ形鋼３１が得られる。

（施工手順２）
次に、図２に示すように、張替え用鋼床版２１（デッキプレート２２、補剛リブ２３）の下面に、左右一対の外面突起付きＨ形鋼３１、３１を傾斜した状態で取り付けておくとともに、既設の橋主桁１０（上フランジ１１、下フランジ１２を有する）について、上フランジ１１上のスタッドジベル１３を残した状態でコンクリート床版を解体除去する。なお、左右一対の外面突起付きＨ形鋼３１、３１の取り付け位置は、互いに対向する側のフランジの下端同士の距離が既設の橋主桁１０の上フランジ１１幅以下となるようにする。また、必要に応じて、外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ間に補剛材３２を設置する。

ここで、左右一対の外面突起付きＨ形鋼３１、３１の傾斜角度は、鋼床版２１の抜け出しが防止できる角度、かつ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジを鋼床版２１の下面に良好に溶接できる角度であれば良いため、５度以上３０度以下、望ましくは１０度以上１５度以下とするのが良い。

（施工手順３）
そして、図３に示すように、張替え用鋼床版２１を既設の橋主桁１０の上フランジ１１上に載置する。これによって、橋面を形成する鋼板（デッキプレート）２２と左右一対の外面突起付きＨ形鋼３１、３１と既設の橋主桁１０の上フランジ１１とで、上辺が下辺よりも長い等脚台形空間（断面が等脚台形の空間）４０が形成される。

（施工手順４）
最後に、図４に示すように、等脚台形空間４０にコンクリート４１を注入・固化させて、既設の橋主桁１０と鋼床版２１とを一体化する。その際、コンクリート４１の注入は、デッキプレート２２の橋主桁１０直上位置に離散的に注入孔を空けておき、その注入孔から行う。これによって、図４に示すような、張替え用鋼床版２１を用いた張替え構造が構築される。

なお、上記の施工手順２において、スタッドジベル１３を残してコンクリート床版を解体除去するのが困難あるいは不合理的である場合は、コンクリート床版をスタッドジベル１３ごと橋主桁１０の上フランジ１１から切断分離させ、新たに上フラッジ１１上にスタッドジベル１３を設置しても差し支えない。

そして、図４に示す張替え構造においては、橋主桁１０と鋼床版２１との間に作用する橋軸方向のせん断力は、橋主桁１０の上フランジ１１上のスタッドジベル１３から注入コンクリート４１を介して外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に設置された突起３０ａから伝達される。また、橋主桁１０と鋼床版２１との間に作用する橋軸直角方向のせん断力は、上フランジ１１上のスタッドジベル１３から注入コンクリート４１を介して外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面の支圧によって伝達される。また、橋主桁１０と鋼床版２１との間に作用する鉛直方向の引張力は、上フランジ１１上のスタッドジベル１３から注入コンクリート４１を介して外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面の支圧によって伝達される。ちなみに、一対の外面突起付きＨ形鋼３１、３１のフランジ外面とデッキプレート２２と橋主桁１０の上フランジ１１とで形成される上辺が下辺よりも長い等脚台形空間４０で注入コンクリート４１が固化することにより、注入コンクリート４１と鋼床版２１とが分離しない嵌合構造を形成している。

このように、この実施形態においては、外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に設置された突起３０ａの働きによって、前記特許文献１のような側部ジベル８８を張替え用鋼床版２１に設置する必要がないので、製作・施工が容易になる。

なお、前記の嵌合構造を満足すれば、外面突起付きＨ形鋼（外面突起付き圧延Ｈ形鋼）３１の代わりに突起付き鋼板（例えば、縞鋼板）と普通鋼板を組み合わせて外面突起付きＨ形鋼（外面突起付き組立Ｈ形鋼）を製作しても良い。場合によっては、突起付き鋼板（例えば、縞鋼板）と普通鋼板を組み合わせて外面突起付きＴ形鋼（外面突起付き組立Ｔ形鋼）を製作しても良い。また、橋主桁１０のフランジ１１上のスタッドジベル１３と注入コンクリート４１との結合力が足りない場合には、スタッドジベル１３近傍に鉄筋を配筋することが望ましい。

また、橋主桁１０と鋼床版２１との間に作用する橋軸方向のせん断力が、橋主桁１０の上フランジ１１上のスタッドジベル１３から注入コンクリート４１を介して外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に設置された突起３０ａから伝達されるためには、かつ、橋主桁１０と鋼床版２１との間に作用する鉛直方向の引張力が、上フランジ１１上のスタッドジベル１３から注入コンクリート４１を介して外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面の支圧によって伝達されるためには、外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に設置された突起３０ａと固化した注入コンクリート４１が常に密着している必要がある。これを実現するためには、外面突起付きＨ形鋼３１のフランジが剛である必要がある。例えば、突起付き鋼板のみをデッキプレート２２に設置するのでは、大きな橋軸方向せん断力が作用すると、突起付き鋼板が面外方向に曲がり、注入コンクリート４１との密着性が損なわれる可能性がある。したがって、突起付き鋼板のみよりは外面突起付きＨ形鋼３１の方が好適である。そして、外面突起付きＨ形鋼３１のフランジが面外方向に曲がることを極力防止するためには、外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ間に補剛材３２を設置することが望ましい。

なお、この実施形態では、デッキプレート２２と左右一対の外面突起付きＨ形鋼３１、３１と既設の橋主桁１０の上フランジ１１とで、上辺が下辺よりも長い等脚台形空間４０を形成しているが、場合によっては、他の四角形空間（桁方向に垂直な断面が四角形となる空間）であってもよい。例えば、矩形空間（断面が矩形の空間）であってもよい。

また、鋼床版の下面に取り付ける突起付き鋼材（外面突起付きＨ形鋼、外面突起付きＴ形鋼等）の突起高さは、所定の伝達力の確保するため、および上フランジ１１上のスタッドジベル１３との輻輳を回避するため、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下で、コンクリートの施工性を考慮すれば、コンクリート粗骨材の径が５ｍｍ以上であることから、望ましくは、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であれば良い。また、突起付き鋼材の突起間隔は、突起と突起の間に最低コンクリート粗骨材が１つ入る空間を確保すれば良く、かつ突起高さの１０倍以下であれば良いため、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下で、望ましくは１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であれば良い。また、突起の方向は、コンクリートにせん断力が効率よく伝われば良いため、橋主桁長手方向に対して４５度から９０度の範囲であれば良い。また、縞鋼板のように、突起の向きが一様でなくても良い。

これによって、この実施形態においては、以下の効果を得ることができる。

（ア）鋼床版２１にジベルを設置する必要がないため、製作が容易である。

（イ）注入コンクリート４１を施工する四角形空間（ここでは、等脚台形空間４０）にジベルが輻輳していないため、橋主桁１０の上フランジ１１上への鋼床版２１の載置および注入コンクリート４１の施工が容易にできる。

（ウ）注入コンクリート４１と鋼床版２１とを分離するには、橋主桁１０の上フランジ１１上のデッキプレート２２を橋軸方向に切断すれば、容易に分離することができる。

（エ）製作性および施工性が良好でかつ環境に優しい、コンクリート床版の張替え用鋼床版およびコンクリート床版の張替え工法を提供することができる。

本発明の実施例１として、上記の本発明の一実施形態における張替え用鋼床版２１を用いた張替え構造（図４）の諸元について述べる。橋梁の規模等に応じて種々異なるが、その寸法の一例を示せば、次の通りである。

橋主桁１０の上フランジ１１幅が３００ｍｍ、上フランジ１１厚が２０ｍｍ、下フランジ１２幅が４５０ｍｍ、下フランジ１２厚が２５ｍｍ、桁高が１５００ｍｍ、ウェブ厚が９ｍｍである。また、外面突起付きＨ形鋼３０のフランジ幅が２０８ｍｍ、フランジ厚が１８ｍｍ、ウェブ高が１７２ｍｍ、ウェブ厚が１２ｍｍ、フランジ外面の突起の高さ３０ａは１．５ｍｍであり、突起３０ａの間隔は１５ｍｍである。なお、橋主桁１０の上フランジ１１には高さ１５０ｍｍのスタッドジベル１３が複数設置されている。鋼床版２１の剛性を保持するための補剛リブ２３は平リブでもＵリブでもＶリブでも良いが、Ｕリブを例に挙げると、３２０ｍｍ（幅）×２４０ｍｍ（高さ）×６ｍｍ（板厚）である。各橋主桁１０の間隔は３０００ｍｍである。

１０既設の橋主桁
１１既設の橋主桁の上フランジ
１２既設の橋主桁の下フランジ
１３スタッドジベル
２１張替え用鋼床版
２２デッキプレート
２３補剛リブ
３０外面突起付きＨ形鋼
３０ａ外面突起付きＨ形鋼の突起
３１切断加工した外面突起付きＨ形鋼
３２補剛材
４０等脚台形空間
４１注入コンクリート
８１既設橋主桁
８１’ 既設橋主桁の上フランジ
８２既存のジベル
８３鋼床版
８４、８５連結リブ
８８側部ジベル
９０矩形空間
９２コンクリート

Claims

既設のコンクリート床版を解体除去した橋梁の主桁のフランジ上に張替えられる鋼床版であって、注入コンクリートにより前記主桁と一体化するための四角形空間を形成し得る、注入コンクリートに接する面に突起が付いた突起付き鋼材を下面に備えていることを特徴とするコンクリート床版の張替え用鋼床版。
前記突起付き鋼材が、フランジ外面に突起を有する外面突起付きＨ形鋼であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート床版の張替え用鋼床版。
前記四角形空間が、上辺が下辺よりも長い等脚台形空間であることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート床版の張替え用鋼床版。
既設のコンクリート床版を鋼床版に張替えるコンクリート床版の張替え工法であって、橋梁の主桁のフランジ上のジベルを残した状態でコンクリート床版を解体除去し、続いて、コンクリートを注入・固化させて前記主桁と一体化するための四角形空間を形成し得る、注入コンクリートに接する面に突起が付いた突起付き鋼材を下面に備えている鋼床版を、前記フランジ上に載置し、前記四角形空間内にコンクリートを注入・固化させて前記主桁と前記鋼床版とを一体化することを特徴とするコンクリート床版の張替え工法。
前記突起付き鋼材が、フランジ外面に突起を有する外面突起付きＨ形鋼であることを特徴とする請求項４に記載のコンクリート床版の張替え工法。
前記四角形空間が、上辺が下辺よりも長い等脚台形空間であることを特徴とする請求項４または５に記載のコンクリート床版の張替え工法。