JP2018059312A - 新設鋼床版と既設桁との連結構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】連結部材として鋼材のみを用い、かつ、用いる鋼材量が少ない、新設鋼床版と既設桁との連結構造を提供する。【解決手段】2つのL型連結部材40、50を備え、新設鋼床版20は縦リブ24を有し、既設桁30は上フランジ32を有しており、2つのL型連結部材40、50のそれぞれの一方の板状部42、52は縦リブ24を挟み込むように配置されており、縦リブ24を挟み込むように配置された前記それぞれの一方の板状部42、52とそれらによって挟み込まれた縦リブ24とは、前記それぞれの一方の板状部42、52およびそれらによって挟み込まれた縦リブ24を貫通するボルト48によってボルト接合されており、かつ、前記2つのL型連結部材40、50のそれぞれの他方の板状部44、54と既設桁30の上フランジ32とは、前記他方の板状部44、54、および既設桁30の上フランジ32を貫通するボルト46によってボルト接合されている。【選択図】図1

Description

本発明は、新設鋼床版と既設桁との連結構造に関し、詳細には、上フランジを有する既設桁に縦リブを有する新設鋼床版を連結させる際の連結構造に関する。本発明は、既設RC床版に替えて配置する新設鋼床版を既設桁と連結させる際の連結構造として好適に用いることができる。
橋梁の床版は、橋梁を通行する車両等の荷重を直接的に支持する部材であり、その損傷事例が近年数多く報告されるようになってきている。このため、橋梁の床版を取り替えるための技術開発が重要な課題となってきている。
橋梁の床版を取り替える際には、取り替え前後における上部工の重量の変化に十分配慮することが必要であり、損傷した既設RC床版を撤去した後に架設する床版として、上部工の重量軽減の観点から、鋼床版を採用することが有力な選択肢となってきている。例えば、非特許文献1では、既設RC床版を撤去して新設鋼床版を新たに架設した床版取替え工事が報告されている。
既設RC床版を撤去して新設鋼床版を新たに架設する場合、新設鋼床版と既設桁との連結構造の構成が技術的に重要なポイントの1つとなる。
非特許文献1に記載の工事では、図11に示されるように、新設鋼床版100と既設桁102の上フランジ102Aとの間に厚さ36〜53mmの高さ調整用のフィラープレート104を配置して、高力ボルト106で連結した新設鋼床版と既設桁との連結構造が採用されている。
また、特許文献1では、図12に示されるように、新設鋼床版110と既設桁112の上フランジ112Aとの間にレジンコンクリート114を配置した新設鋼床版と既設桁との連結構造が提案されている。
しかしながら、非特許文献1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造では、厚さ36〜53mmの高さ調整用のフィラープレート104が必要となるため、連結構造に用いる鋼材量が多くなってしまう。また、高さ調整用のフィラープレート104の厚さが36〜53mmもあるため、連結に用いる高力ボルト106の長さが長くなり、高力ボルト106に大きなずれが生じやすく、長期的な耐久性の点で不安が残る。
また、特許文献1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造では、レジンコンクリート114の剛性が夏季の高温時に低下するおそれがあり、新設鋼床版110と既設桁112との応力伝達が不十分になるおそれがある。また、レジンコンクリート114の付着力を利用した連結構造であるため、長期的な耐久性の点で不安が残る。
特開平1−137006号公報
藤江剛敏、本野貴史、「美川大橋(供用期間40年を経過した橋梁)の床版取替え工事」、第1回北陸橋梁保全会議、平成25年11月、p.357-362、図6
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであって、連結部材として鋼材のみを用い、かつ、用いる鋼材量が少ない、新設鋼床版と既設桁との連結構造を提供することを課題とする。
本発明は、以下の新設鋼床版と既設桁との連結構造により、前記課題を解決したものである。
即ち、本発明に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造は、新設鋼床版と既設桁との連結構造であって、2つのL型連結部材を備え、前記新設鋼床版は縦リブを有し、前記既設桁は上フランジを有しており、前記2つのL型連結部材のそれぞれの一方の板状部は前記縦リブを挟み込むように配置されており、前記縦リブを挟み込むように配置された前記それぞれの一方の板状部とそれらによって挟み込まれた前記縦リブとは、前記それぞれの一方の板状部およびそれらによって挟み込まれた前記縦リブを貫通するボルトによってボルト接合されており、かつ、前記2つのL型連結部材のそれぞれの他方の板状部と前記既設桁の前記上フランジとは、前記他方の板状部および前記既設桁の前記上フランジを貫通するボルトによってボルト接合されていることを特徴とする新設鋼床版と既設桁との連結構造である。
前記縦リブには、その長手方向に所定以上の距離を隔てて、水平方向よりも上下方向に径が長い少なくとも2つの長孔が設けられていることが好ましい。
前記2つのL型連結部材のうちの一方は、前記縦リブの前記2つの長孔の位置にそれぞれ対応する2つの円形の仮固定用貫通孔を前記一方の板状部に備えており、また、前記2つのL型連結部材のうちの他方は、前記縦リブの前記2つの長孔の位置にそれぞれ対応する2つの円形の大径貫通孔を前記一方の板状部に備えており、前記2つのL型連結部材のうちの一方に備えられた前記円形の仮固定用貫通孔の径の大きさは、前記2つのL型連結部材のうちの他方に備えられた前記円形の大径貫通孔の径の大きさよりも小さく、仮固定用のボルトの軸部は挿通できるが該仮固定用のボルトの頭部および仮固定用のナットは挿通できない大きさであり、前記2つのL型連結部材のうちの他方に備えられた前記円形の大径貫通孔の径の大きさは前記仮固定用のボルトの前記頭部および前記仮固定用のナットも挿通できる大きさであるように構成してもよい。
前記2つのL型連結部材のそれぞれの一方の板状部およびそれらによって挟み込まれた前記縦リブには、前記それぞれの一方の板状部によって前記縦リブが挟み込まれた状態で現地削孔された貫通孔が設けられていることが好ましい。
前記新設鋼床版の上面には、前記新設鋼床版を前記既設桁に連結する前に仮舗装が全面にわたってすでに設けられていることが好ましい。
前記新設鋼床版には、前記新設鋼床版を前記既設桁に連結する前に鋼製高欄がすでに設けられていることが好ましい。
本発明によれば、連結部材として鋼材のみを用い、かつ、用いる鋼材量が少ない、新設鋼床版と既設桁との連結構造を提供することができる。
本発明の実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10を橋軸方向から見た鉛直断面図 本発明の実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10を橋軸直角方向から見た鉛直断面図(図1のII−II線断面図) 連結構造10において既設桁30と連結される新設鋼床版20を示す斜視図 新設鋼床版20の橋軸方向の端部を拡大して示す斜視図 先付L型連結部材40が既設桁30に取り付けられた状態を示す斜視図 後付L型連結部材50を示す斜視図 新設鋼床版20が先付L型連結部材40を介して既設桁30に仮固定された状態を、先付L型連結部材40とは反対側の斜め上方から見た斜視図 新設鋼床版20が先付L型連結部材40を介して既設桁30に仮固定された状態を、先付L型連結部材40の側の斜め上方から見た斜視図 先付L型連結部材40の一方の板状部42および後付L型連結部材50の一方の板状部52によって新設鋼床版20の縦リブ24が挟み込まれて仮固定された状態を示す斜視図 新設鋼床版20が既設桁30に連結された状態を示す斜視図 非特許文献1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造を示す拡大断面図 特許文献1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造を示す分解斜視図
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10を橋軸方向から見た鉛直断面図であり、図2は、本発明の実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10を橋軸直角方向から見た鉛直断面図(図1のII−II線断面図)であり、図3は、連結構造10において既設桁30と連結される新設鋼床版20を示す斜視図であり、図4は、新設鋼床版20の橋軸方向の端部を拡大して示す斜視図である。なお、本願の図面においては、図3を除き、仮舗装80および鋼製壁高欄82の記載は省略している。また、図2においては、図10等に示す仮固定用ボルト47およびボルト48の記載は省略している。また、以下では、本実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10を単に連結構造10と記すことがある。
図1および図2に示すように、本実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10は、新設鋼床版20と既設桁30とを2つのL型連結部材(先付L型連結部材40および後付L型連結部材50)によって連結する構造である。既設桁30は橋梁の主桁であり、その長手方向は橋軸方向になっている。また、既設桁30の上方に配置されていた既設RC床版はすでに撤去されているものとし、また、既設桁30の上フランジ32の上面に溶植されていたスタッドジベルやアンカー筋等のずれ止めもすでに撤去されているものとする。
新設鋼床版20は、デッキプレート22と、縦リブ24と、横リブ26と、を有してなり、デッキプレート22の下面に複数の縦リブ24および2つの横リブ26が溶接されて連結されている。新設鋼床版20が橋梁に設置された状態において、縦リブ24はその長手方向が橋軸方向になり、横リブ26はその長手方向が橋軸直角方向になる。なお、安全性が確認できれば、新設鋼床版20における縦リブ24および横リブ26の数は適宜に変更してもよい。
また、図3に示すように、新設鋼床版20のデッキプレート22の上面には、新設鋼床版20を橋梁に架設する前に全面にわたって仮舗装80がすでに工場施工で設けられており、また、新設鋼床版20の橋軸直角方向の一端部には新設鋼床版20を橋梁に架設する前に鋼製壁高欄82がすでに工場施工で設けられている。
図5は先付L型連結部材40が既設桁30に取り付けられた状態を示す斜視図であり、図6は後付L型連結部材50を示す斜視図である。図1〜図6を参照しつつ、本実施形態に係る新設鋼床版と既設桁との連結構造10をさらに詳細に説明する。
本実施形態に係る連結構造10においては、新設鋼床版20の複数の縦リブ24のうち、既設桁30の上方に配置される縦リブ24が、図1に示すように、既設桁30に連結固定された2つのL型連結部材(先付L型連結部材40および後付L型連結部材50)のそれぞれの一方の板状部42、52によって挟まれて、ボルト48およびナット48Aによって連結固定されている。
先付L型連結部材40は鋼製であって、2つの板状部(一方の板状部42および他方の板状部44)を備えており、等辺山形鋼や不等辺山形鋼を先付L型連結部材40として用いることができる。また、後付L型連結部材50は鋼製であって、2つの板状部(一方の板状部52および他方の板状部54)を備えており、等辺山形鋼や不等辺山形鋼を後付L型連結部材50として用いることができる。
新設鋼床版20の複数の縦リブ24のうち、既設桁30の上方に配置される縦リブ24においては、その長手方向に所定以上の距離を隔てて、2つの長孔24A(図2および図4参照)が設けられており、長孔24Aは縦リブ24の長手方向の両端部付近に1つずつ設けられている。長孔24Aは水平方向よりも上下方向に径が長くなっており、新設鋼床版20の位置が若干上下方向にずれても、新設鋼床版20を既設桁30に仮固定する際に上下方向の位置ずれを長孔24Aで吸収することができるようになっている。このため、本実施形態に係る連結構造10においては、非特許文献1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造のように、高さ調整用のフィラープレートを用いて新設鋼床版20の高さ位置の調整を行うことは不要であり、使用する鋼材量を少なくすることができる。
なお、長孔24Aを設ける位置は、必ずしも縦リブ24の長手方向の両端部付近でなくてもよく、2つの長孔24Aが縦リブ24の長手方向に所定以上の距離(新設鋼床版20を既設桁30に安定的に仮固定するのに十分な距離)を隔てていればよい。また、長孔24Aの数は2つに限定されるわけではなく、3つ以上であってもよい。
図5に示すように、既設桁30の上方に配置される縦リブ24を挟み込む2つのL型連結部材のうちの一方である先付L型連結部材40は、縦リブ24の2つの長孔24Aの位置にそれぞれ対応する2つの円形の仮固定用貫通孔42Aを一方の板状部42に備えている。
また、図6に示すように、既設桁30の上方に配置される縦リブ24を挟み込む2つのL型連結部材のうちの他方である後付L型連結部材50は、縦リブ24の2つの長孔24Aの位置にそれぞれ対応する2つの円形の大径貫通孔52Aを一方の板状部52に備えている。
先付L型連結部材40に備えられた円形の仮固定用貫通孔42Aの径の大きさは、後付L型連結部材50に備えられた円形の大径貫通孔52Aの径の大きさよりも小さく、仮固定用ボルト47の軸部は挿通できるが該仮固定用ボルト47の頭部および仮固定用のナット47Aは挿通できない大きさであり、後付L型連結部材50に備えられた円形の大径貫通孔52Aの径の大きさは、仮固定用ボルト47の頭部および仮固定用のナット47Aも挿通できる大きさである。
また、縦リブ24の2つの長孔24Aは現場搬入前に工場施工で設けられており、先付L型連結部材40の2つの円形の仮固定用貫通孔42Aは現場搬入前に工場施工で設けられており、また、後付L型連結部材50の2つの円形の大径貫通孔52Aは現場搬入前に工場施工で設けられている。
次に、新設鋼床版20を既設桁30に連結する手順について説明する。
図5に示すように、まず先付L型連結部材40を既設桁30の上フランジ32に取り付ける。具体的には、先付L型連結部材40の他方の板状部44を、ボルト46およびナット46A(図1および図2参照)により、既設桁30の上フランジ32に取り付ける。図5に示す状態は、新設鋼床版20がまだ既設桁30に取り付けられる前の状態であり、先付L型連結部材40のみが、ボルト46およびナット46Aにより、既設桁30の上フランジ32に取り付けられた状態である。
次に、図7(新設鋼床版20が先付L型連結部材40を介して既設桁30に仮固定された状態を、先付L型連結部材40とは反対側の斜め上方から見た斜視図)および図8(新設鋼床版20が先付L型連結部材40を介して既設桁30に仮固定された状態を、先付L型連結部材40の側の斜め上方から見た斜視図)に示すように、先付L型連結部材40の一方の板状部42の2つの仮固定用貫通孔42Aの位置に、新設鋼床版20の縦リブ24の2つの長孔24Aの位置を合わせるとともに、新設鋼床版20の高さ位置も適切に調整した上で、2箇所の仮固定用貫通孔42Aおよび長孔24Aに仮固定用ボルト47をそれぞれ挿通させて、ナット47Aでそれぞれ締結する。これにより、新設鋼床版20は先付L型連結部材40を介して既設桁30に仮固定される。
次に、2箇所の仮固定用ボルト47およびナット47Aの位置に、後付L型連結部材50の一方の板状部52の2つの大径貫通孔52Aの位置をそれぞれ合わせて後付L型連結部材50を配置し、図9に示すように、仮固定用ボルト47の軸部およびナット47Aが大径貫通孔52Aの中に配置されるようにする。そして、その後、後付L型連結部材50の他方の板状部54を、図9に示すように、ボルト46およびナット46Aにより、既設桁30の上フランジ32に締結する。後付L型連結部材50の他方の板状部54および既設桁30の上フランジ32には、ボルト46の軸部が挿通できる図示せぬ貫通孔が設けられており、該貫通孔を挿通させたボルト46をナット46Aで固定することにより、後付L型連結部材50の他方の板状部54を既設桁30の上フランジ32の上面に連結固定する。なお、図9においては、ボルト46の部位のうち、既設桁30の上フランジ32および後付L型連結部材50の他方の板状部54に隠れて目視できない部位も実線で描いている。
先付L型連結部材40の一方の板状部42および後付L型連結部材50の一方の板状部52によって新設鋼床版20の縦リブ24が挟み込まれて仮固定された図9の状態において、先付L型連結部材40の一方の板状部42、新設鋼床版20の縦リブ24、および後付L型連結部材50の一方の板状部52を、長手方向(橋軸方向)に所定の間隔となるような位置について現地削孔して、ボルト接合するための貫通孔を設ける。設けた貫通孔にボルト48の軸部を挿通して、ボルト48およびナット48A(図1参照)により、先付L型連結部材40の一方の板状部42、新設鋼床版20の縦リブ24、および後付L型連結部材50の一方の板状部52をボルト接合する。これにより、図10に示すように、先付L型連結部材40の一方の板状部42および後付L型連結部材50の一方の板状部52によって新設鋼床版20の縦リブ24が挟み込まれた状態で固定され、新設鋼床版20は既設桁30に連結される。
なお、前述したように、図2においては、仮固定用ボルト47およびボルト48の記載は省略しているが、図2に示す貫通孔42Bは、現地削孔されて先付L型連結部材40の一方の板状部42に設けられた貫通孔である。現地削孔されて新設鋼床版20の縦リブ24および後付L型連結部材50の一方の板状部52に設けられた貫通孔については図示を省略する。
図9に示す仮固定の状態で現地削孔して、ボルト48の軸部を挿通させる貫通孔を、先付L型連結部材40の一方の板状部42、新設鋼床版20の縦リブ24、および後付L型連結部材50の一方の板状部52に設けているので、これらの部材に設けられた貫通孔は、位置が正確に一致している。このため、新設鋼床版20と既設桁30との連結固定を、位置ずれをほとんどさせることなく実現することができる。
以上のように、本実施形態に係る連結構造10においては、既設桁30の上方に配置される縦リブ24の両側が、先付L型連結部材40の一方の板状部42および後付L型連結部材50の一方の板状部52によって挟み込まれた状態に連結固定されて、図10に示すように、新設鋼床版20は既設桁30に連結されている。
また、本実施形態に係る連結構造10において、新設鋼床版20を既設桁30の上フランジ32に連結する際に用いる部材は、先付L型連結部材40、後付L型連結部材50、ボルト46、48、仮固定用ボルト47、およびナット46A、47A、48Aであり、いずれも鋼製である。
したがって、本実施形態に係る連結構造10においては、連結部材として鋼材のみを用いているので、連結構造の剛性が夏季の高温時においても安全性に影響を与えるほど低下するおそれはない。
また、汎用的に使われている等辺山形鋼や不等辺山形鋼を先付L型連結部材40および後付L型連結部材50として用いることができ、板厚が20mmを超えるような山形鋼を先付L型連結部材40として使用することは通常はなく、連結に用いる先付L型連結部材40、後付L型連結部材50、ボルト46、48、仮固定用ボルト47、およびナット46A、47A、48Aは、非特許文献1に記載の連結構造で用いる厚さ36〜53mmの高さ調整用のフィラープレート104と比べて軽量である。また、ボルト46、48、仮固定用ボルト47の長さも、非特許文献1に記載の連結構造で用いる高力ボルト106の長さよりも短い。
また、前述したように、本実施形態に係る連結構造10においては、新設鋼床版20を既設桁30に仮固定する際に上下方向の位置を、長孔24Aを用いて微調整することができるようになっているので、非特許文献1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造のように、高さ調整用のフィラープレートを用いて新設鋼床版20の高さ位置の調整を行うことは不要であり、この点からも使用する鋼材量を少なくすることができる。
また、本実施形態に係る連結構造10は、2つのL型連結部材(先付L型連結部材40および後付L型連結部材50)を介して新設鋼床版20を既設桁30の上フランジ32にボルト接合してなる連結構造であるので、施工性も良好である。
また、長孔24Aを設けた縦リブ24を、両側から、先付L型連結部材40の一方の板状部42および後付L型連結部材50の一方の板状部52によって挟み込んでいるので、長孔24Aに水が浸入しにくくなっている。
なお、新設鋼床版20のデッキプレート22の上面には、新設鋼床版20を既設桁30に連結する前に仮舗装80が全面にわたってすでに工場施工で設けられており、また、新設鋼床版20の橋軸直角方向の一端部には新設鋼床版20を既設桁30に連結する前に鋼製壁高欄82がすでに工場施工で設けられているので、本実施形態に係る連結構造10を用いて既設桁30に連結固定された新設鋼床版20は、橋軸方向に隣り合う新設鋼床版20同士の間の間隔および橋軸方向に隣り合う新設鋼床版20と既設床版との間の間隔を間詰め材で埋めるとともに、橋軸方向に隣り合う新設鋼床版20同士を連結板で連結する等の必要な措置を行えば、仮供用が可能な状態になる。間詰め材としては、例えば塗膜系防水材料を用いることができる。
仮供用から本供用に移行する際には、新設鋼床版20のデッキプレート22の上面に設けられた仮舗装80および仮舗装80と同一高さレベルにある間詰め材を削り取り、本舗装をデッキプレート22およびデッキプレート22と同一高さレベルにある間詰め材の上面に敷設すればよい。
10…新設鋼床版と既設桁との連結構造
20…新設鋼床版
22…デッキプレート
24…縦リブ
24A…長孔
26…横リブ
30…既設桁
32…上フランジ
40…先付L型連結部材
42…一方の板状部
42A…仮固定用貫通孔
42B…貫通孔
44…他方の板状部
46、48…ボルト
46A、47A、48A…ナット
47…仮固定用ボルト
50…後付L型連結部材
52…一方の板状部
52A…大径貫通孔
54…他方の板状部
80…仮舗装
82…鋼製壁高欄
100、110…新設鋼床版
102、112…既設桁
102A、112A…上フランジ
104…フィラープレート
106…高力ボルト
114…レジンコンクリート

Claims (6)

  1. 新設鋼床版と既設桁との連結構造であって、
    2つのL型連結部材を備え、
    前記新設鋼床版は縦リブを有し、前記既設桁は上フランジを有しており、
    前記2つのL型連結部材のそれぞれの一方の板状部は前記縦リブを挟み込むように配置されており、
    前記縦リブを挟み込むように配置された前記それぞれの一方の板状部とそれらによって挟み込まれた前記縦リブとは、前記それぞれの一方の板状部およびそれらによって挟み込まれた前記縦リブを貫通するボルトによってボルト接合されており、
    かつ、前記2つのL型連結部材のそれぞれの他方の板状部と前記既設桁の前記上フランジとは、前記他方の板状部および前記既設桁の前記上フランジを貫通するボルトによってボルト接合されていることを特徴とする新設鋼床版と既設桁との連結構造。
  2. 前記縦リブには、その長手方向に所定以上の距離を隔てて、水平方向よりも上下方向に径が長い少なくとも2つの長孔が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造。
  3. 前記2つのL型連結部材のうちの一方は、前記縦リブの前記2つの長孔の位置にそれぞれ対応する2つの円形の仮固定用貫通孔を前記一方の板状部に備えており、また、前記2つのL型連結部材のうちの他方は、前記縦リブの前記2つの長孔の位置にそれぞれ対応する2つの円形の大径貫通孔を前記一方の板状部に備えており、前記2つのL型連結部材のうちの一方に備えられた前記円形の仮固定用貫通孔の径の大きさは、前記2つのL型連結部材のうちの他方に備えられた前記円形の大径貫通孔の径の大きさよりも小さく、仮固定用のボルトの軸部は挿通できるが該仮固定用のボルトの頭部および仮固定用のナットは挿通できない大きさであり、前記2つのL型連結部材のうちの他方に備えられた前記円形の大径貫通孔の径の大きさは前記仮固定用のボルトの前記頭部および前記仮固定用のナットも挿通できる大きさであることを特徴とする請求項2に記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造。
  4. 前記2つのL型連結部材のそれぞれの一方の板状部およびそれらによって挟み込まれた前記縦リブには、前記それぞれの一方の板状部によって前記縦リブが挟み込まれた状態で現地削孔された貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造。
  5. 前記新設鋼床版の上面には、前記新設鋼床版を前記既設桁に連結する前に仮舗装が全面にわたってすでに設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造。
  6. 前記新設鋼床版には、前記新設鋼床版を前記既設桁に連結する前に鋼製高欄がすでに設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の新設鋼床版と既設桁との連結構造。
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