JP2023079021A - 鋼桁とプレキャスト床版との接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】短期間で施工が可能で、鋼桁を断面欠損せずに、橋軸方向せん断力にも橋軸直角方向曲げモーメントにも対抗することができる鋼桁とプレキャスト床版との接合構造を提供する。【解決手段】鋼桁２と、この鋼２桁上に載置されたプレキャスト床版３と、を接合する鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１において、鋼桁２の上フランジ２０の上面２ａの両縁に、この上フランジ２０に溶殖されたスタッドボルト４で底面部５０と立上り部５１とを有する断面Ｌ字状の一対の鋼製治具５，５を取り付け、プレキャスト床版３の下面３ａに、少なくとも左右及び下方の三方を囲む側面視Ｕ字状部を有するずれ止め鋼材３０を突設し、一対の鋼製治具５，５の間に、連結ボルト６を挿通して立上り部５１に止め付け、連結ボルト６を側面視Ｕ字状部を有するずれ止め鋼材３０に挿通することで、鋼桁２とプレキャスト床版３とを接合する。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼桁とプレキャスト床版との接合構造に関する。

従来、鋼桁とプレキャスト床版との接合は、鋼桁の上フランジにずれ止めとしてスタッドジベルを溶殖して、上下に貫通する箱抜き孔を有したプレキャスト床版を鋼桁の上フランジを載置し、溶殖したスタッドジベルを箱抜き孔に収容する。そして、箱抜き孔に無収縮モルタル等の充填材を充填して硬化させ、鋼桁とプレキャスト床版と一体化させて合成桁としている。

しかし、大きなせん断力が作用する支点付近においては、ずれ止めに必要なスタッドの数が多くなり、プレキャスト床版の配筋が制限されるだけでなく、後打ち施工となるため耐久性上での弱点となっていた。また、充填材を硬化させる養生時間が必要なため、工期が長期化する要因となっているという問題もあった。このため、プレキャスト床版に箱抜き孔を設けずに鋼桁と一体的に接合する方法が切望されていた。

このような問題を解決するべく、例えば、特許文献１には、プレキャスト床版にボルトと螺合するインサートを埋設し、鋼桁の上フランジに貫通孔を穿設し、鋼桁の上フランジとプレキャスト床版のインサートとをボルトで螺合して接合する鋼桁とプレキャスト床版との接合構造が開示されている（特許文献１の明細書の段落［００１２］～［００２７］、図面の図１等参照）。

しかし、特許文献１に記載の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造は、充填材の硬化時間が必要ないため短期間で施工が可能であるが、鋼桁の上フランジに貫通孔を設けるため、断面欠損になり、構造上の弱点となるという問題があった。

また、特許文献２には、スタッドジベル１１を有するずれ止め部と、プレキャスト床版３の下面３ａに埋設されたインサートナット７と、インサートナット７に取付けられたボルト９と、これらのスタッドジベル１１とボルト９とを埋込むように硬化させる充填材１５と、を備える鋼桁とプレキャスト床版との接合構造が開示されている（特許文献２の明細書の段落［００１７］～［００３２］、図面の図５等参照）。

しかし、特許文献２に記載の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造は、せん断力には対抗できるものの、橋軸直角方向等の曲げモーメントには対抗できないという問題があった。

特開２０１５－８６５９５号公報 特開２０２１－１４５７号公報

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、短期間で施工が可能で、鋼桁に断面欠損が無く、橋軸方向せん断力にも橋軸直角方向曲げモーメントにも対抗することができる鋼桁とプレキャスト床版との接合構造を提供することにある。

請求項１に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造は、鋼桁と、この鋼桁上に載置されたプレキャスト床版と、を接合する鋼桁とプレキャスト床版との接合構造であって、前記鋼桁の上フランジの上面の両縁には、この上フランジに溶殖されたスタッドボルトで底面部と立上り部とを有する断面Ｌ字状の一対の鋼製治具が取り付けられ、前記プレキャスト床版の下面には、少なくとも左右及び下方の三方を囲む囲繞部を有するずれ止め鋼材が突設され、前記一対の鋼製治具の間には、連結ボルトが挿通されて前記立上り部に止め付けられ、前記連結ボルトが前記ずれ止め鋼材の前記囲繞部に挿通されることで、前記鋼桁と前記プレキャスト床版とが接合されていることを特徴とする。

請求項２に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造は、請求項１に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造において、前記囲繞部は、側面視Ｕ字状の棒鋼又は穴開き鋼板からなることを特徴とする。

請求項３に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造は、請求項１又は２に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造において、前記一対の鋼製治具は、前記立上り部が外側となるように前記鋼桁の前記上フランジの両縁に取り付けられ、前記一対の鋼製治具の間には、充填材が充填されていることを特徴とする。

請求項４に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造は、請求項１又は２に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造において、前記一対の鋼製治具は、前記立上り部が内側となるように前記鋼桁の前記上フランジの両縁に取り付けられ、前記連結ボルト及び前記スタッドボルトは、充填材の内部に埋設されていることを特徴とする。

請求項１～４に係る発明によれば、プレキャスト床版に上下に貫通する貫通孔が無いため、プレキャスト床版に構造上の弱点部を無くすことができるたけでなく、充填材が硬化するまでの間もプレキャスト床版上での作業が可能となり、結果的に短時間で施工が可能となる。また、請求項１～４に係る発明によれば、鋼桁にも貫通孔を設ける必要がないため、鋼桁の断面欠損を無くすことができ、構造上安全な構造とすることができる。その上、請求項１～４に係る発明によれば、連結ボルトが側面視Ｕ字状のずれ止め鋼材に挿通されることで、鋼桁とプレキャスト床版とが接合されているので、橋軸直角方向のせん断力だけでなく、橋軸方向せん断力にも橋軸直角方向曲げモーメントにも対抗することができ、耐震上強固な接合構造とすることができる。

特に、請求項２に係る発明によれば、囲繞部が側面視Ｕ字状の棒鋼又は穴開き鋼板からなるので、連結ボルトを囲繞部で確実に取り囲んでせん断力及び曲げモーメントを伝達し、これらの応力に対抗することができる。

特に、請求項３に係る発明によれば、鋼製治具が部分的に充填材の型枠を兼用できるので、型枠の設置作業を一部省略することができるため、さらに短時間での施工が可能となる。

特に、請求項４に係る発明によれば、連結ボルト及びスタッドボルトは、充填材の内部に埋設されているので、スタッドボルトや鋼製治具に防錆処理やこれらの部材をステンレス材とする必要がなく、部材単価を下げて安価に施工することが可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造の構成を示す橋梁を橋軸直角方向に沿って切断した鉛直断面図である。 図２は、同上の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造を示す図１のＡ－Ａ線断面図である。 図３は、同上の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造を示す図１のＢ－Ｂ線断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造の構成を示す橋梁を橋軸直角方向に沿って切断した鉛直断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造を示す図であり、左半分が図１のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、右半分が図１のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。

以下、本発明に係る連続桁となる鋼桁とプレキャスト床版との接合構造の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１～図３を用いて、本発明の第１実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１の構成を示す橋梁を橋軸直角方向Ｙに沿って切断した鉛直断面図である。また、図２は、鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１を示す図１のＡ－Ａ線断面図であり、図３は、鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１を示す図１のＢ－Ｂ線断面図である。なお、図中のＸは、橋軸方向Ｘであり、図中のＹは、橋軸直角方向Ｙであり、図中のＺは、上下方向Ｚである。但し、図２，図３の充填材は、見易くするために省略している。

第１実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１（以下単に接合構造１ともいう。）は、鋼桁２と、この鋼桁２上に載置されたプレキャスト床版３と、を接合する鋼桁とプレキャスト床版との接合構造である。

（鋼桁）
鋼桁２は、Ｉ形鋼からなり、上フランジ２０と下フランジ２１とこれらを繋ぐウェブ２２とを備えている。

（スタッドボルト）
また、この鋼桁２の上フランジ２０の上面２ａの両縁沿いには、スタッドボルト４が溶殖されている。このスタッドボルト４は、棒状の鋼材からなり、棒状の一端（上端）にねじ部４０が形成されてナット４１を螺合可能に構成され、他端（下端）の基端部４２がアークスタッド溶接されるいわゆるねじ付きスタッドである。このスタッドボルト４を介して、上フランジ２０の上面の両縁沿いに一対の鋼製治具５，５が取り付けられている。

（プレキャスト床版）
プレキャスト床版３は、予め工場等でコンクリートが打設されて製造された鉄筋コンクリート製の平面視矩形の版状のプレキャスト床版であり、異形棒鋼からなる側面視Ｕ字状のずれ止め鋼材３０が下面３ａから下方に向け突設されている。勿論、このずれ止め鋼材３０は、下面３ａから突出している部分が橋軸直角方向Ｙに沿って見た側面視Ｕ字状となっており、プレキャスト床版３のコンクリート内部に有効に定着されている。なお、ずれ止め鋼材３０の側面視Ｕ字状の部分が、後述の連結ボルト６を取り囲む囲繞部となっている。

（鋼製治具）
鋼製治具５は、断面Ｌ字状の鋼材であり、鋼桁２の上フランジ２０の上面２ａに設置される底面部５０と、この底面部５０に直交して立ち上がると立上り部５１と、を備えている。また、立上り部５１には、連結ボルト６を挿通するボルト孔（図示せず）が穿設されている。そして、図１に示すように、本実施形態に係る接合構造１では、立上り部５１が外側（橋軸である鋼桁２のウェブ２２中心線から離れる側）となるように、即ち、一対の鋼製治具５，５のそれぞれの底面部５０が互いに対向する内向きに、鋼桁２の上フランジ２０の両縁に沿って取り付けられている。

（連結ボルト）
連結ボルト６は、図１に示すように、鋼材からなる全ねじボルトであり、両端にナット６０が螺着され、一対の鋼製治具５のそれぞれのボルト孔にボルト接合されて止め付けられている。勿論、連結ボルト６は、全ねじボルトに限られず、一端にボルト頭があるボルトタイプや両端にねじ部が形成されたねじ付き棒鋼であっても構わない。但し、本実施形態に係る連結ボルト６は、ナット６０やボルト端部が充填材から露出することになるため、防錆上、ステンレス製であることが好ましい。

連結ボルト６は、底面部５０が鋼桁２の上フランジ２０の上面２ａにスタッドボルト４で固定された一対の鋼製治具５の立上り部５１の間にボルト接合されて設置されている。これにより、連結ボルト６が側面視Ｕ字状のずれ止め鋼材に挿通された上、後述の充填材７でこれらの隙間が充填されて固められることにより、鋼桁２とプレキャスト床版３とが有効に接合されることなる。

このため、接合構造１は、図１の矢印で示す橋軸直角方向Ｙに沿った曲げモーメントに対抗することができるとともに、図２，図３の矢印で示す橋軸方向Ｘに沿ったせん断力にも対抗することができる。

（充填材）
また、図１に示すように、鋼桁２とプレキャスト床版３との上下の隙間の一対の鋼製治具５の間には、無収縮モルタルなどの経時硬化材からなる充填材７が充填されて、スタッドボルト４、鋼製治具５、連結ボルト６との各部材の隙間が埋められて固められている。

つまり、前述のように、鋼桁２の上フランジ２０の上面２ａにスタッドボルト４が溶殖されて、鋼製治具５が設置された後、図３に示す鋼製治具５と鋼製治具５との間に、図示しない木製や樹脂製などの仮設の型枠を設置して、充填材７を充填する。その後、鋼製治具５及びプレキャスト床版３のずれ止め鋼材３０に連結ボルト６が挿通されて、鋼桁２とプレキャスト床版３とが有効に接合される。この充填材７は、各部材の隙間が埋めてプレキャスト床版３の荷重を均等に鋼桁２に伝達する機能を有している。

以上説明した第１実施形態に係る接合構造１によれば、プレキャスト床版３に上下に貫通する貫通孔が無いため、プレキャスト床版３に構造上の弱点部を無くすことができるたけでなく、充填材７が硬化するまでの間もプレキャスト床版３上での作業が可能となり、結果的に短時間で施工が可能となる。また、接合構造１によれば、鋼桁２にも貫通孔を設ける必要がないため、鋼桁２の断面欠損を無くすことができ、構造上安全な構造とすることができる。

その上、接合構造１によれば、連結ボルト６が側面視Ｕ字状のずれ止め鋼材３０に挿通されることで、鋼桁２とプレキャスト床版３とが接合されているので、橋軸直角方向Ｙに沿ったせん断力だけでなく、図２，３の矢印で示す橋軸方向Ｘに沿ったせん断力にも図１の矢印で示す橋軸直角方向Ｙの曲げモーメントにも対抗することができ、耐震上強固な接合構造とすることができる。

それに加え、接合構造１によれば、鋼製治具５が部分的に充填材７の型枠を兼用できるので、型枠の設置作業を一部省略することができるため、さらに短時間での施工が可能となる。

［第２実施形態］
次に、図４を用いて、本発明の第２実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１’について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１’の構成を示す橋梁を橋軸直角方向Ｙに沿って切断した鉛直断面図である。

第２実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１’（以下単に接合構造１’ともいう。）が、前述の接合構造１と相違する点は、主に、一対の鋼製治具５，５の立上り部５１が内側となるように取り付けられている点であり、同一構成は、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

（鋼製治具）
鋼製治具５は、前述の接合構造１と同一の断面Ｌ字状の鋼材であるが、図４に示すように、本実施形態に係る接合構造１では、立上り部５１が内側（橋軸である鋼桁２のウェブ２２中心線に近い側）となるように、即ち、一対の鋼製治具５，５のそれぞれの底面部５０が互いに対向する外向きに、鋼桁２の上フランジ２０の両縁に沿って取り付けられている。

（連結ボルト）
連結ボルト６’は、図４に示すように、連結ボルト６と同様に鋼材からなる全ねじボルトであり、両端に前述のナット６０が螺着され、一対の鋼製治具５のそれぞれのボルト孔にボルト接合されて止め付けられている。しかし、接合構造１’では、一対の鋼製治具５，５の取付向きが、前述の接合構造１と相違して、同一幅の鋼桁２の縁沿いに底面部５０が互いに対向する外向きに取り付けられているため、立上り部５１の間隔が接合構造１より短くなっている。このため、連結ボルト６’の長さは、連結ボルト６の長さより短くなっている。勿論、連結ボルト６’も、全ねじボルトに限られず、一端にボルト頭があるボルトタイプや両端にねじ部が形成されたねじ付き棒鋼であっても構わない。

一方、本実施形態に係る連結ボルト６’は、ナット６０やボルト端部が充填材７から露出されておらず、充填材７の内部に埋設されている。このため、連結ボルト６’は、防錆上ステンレス製とする必要性は低くなっている。

（充填材）
接合構造１’の充填材７も、接合構造１と同様に、無収縮モルタルなどの経時硬化材からなる充填材である。但し、接合構造１’では、鋼製治具５の取付向きが底面部５０が互いに対向する外向きに取り付けられているため、通常通り、型枠設置して充填材７を充填する必要がある。

以上説明した第２実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１’によれば、前記作用効果に加え、連結ボルト６’及びスタッドボルト４は、充填材７の内部に埋設されているので、スタッドボルト４や鋼製治具５に防錆処理やこれらの部材をステンレス材とする必要がなく、部材単価を下げて安価に施工することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、図５を用いて、本発明の第３実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１”について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１”を示す図であり、左半分が図１のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、右半分が図１のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。なお、符号が重なるため一点鎖線の円内にずれ止め鋼材のみを示している。

第３実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１”（以下単に接合構造１”ともいう。）が、前述の接合構造１と相違する点は、主にずれ止め鋼材の形状が異なる点であり、同一構成は、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る接合構造１”のずれ止め鋼材３０”は、図５に示すように、プレキャスト床版３の下面３ａから突設された矩形の穴開き鋼板であり、前述の鋼製治具５に対応する。このずれ止め鋼材３０”は、左右一対の側辺部３０ａ”と、下辺部３０ｂ”及び上辺部３０ｃ”とを備えた連結ボルト６の左右及び上下の四方を囲む囲繞部を有する構成となっており、連結ボルト６を囲むことでせん断力及び曲げモーメントを伝達し、これらの応力に対抗する機能を有している。

但し、本発明に係るずれ止め鋼材は、連結ボルト６の周囲を少なくとも左右及び下方の三方を囲む囲繞部を有していればよい。つまり、図５に示す上辺部３０ｃ”が、プレキャスト床版３の下面３ａから突出しておらず、破線で示すずれ止め鋼材３０”の埋設部３０ｄ”と一体になっていてもよい。周囲の充填材７を介してプレキャスト床版３の下面３ａに当接するため、上辺部３０ｃ”が無くても応力を連結ボルト６及び鋼製治具を介して鋼桁２に伝達できるからである。

また、第３実施形態に係る接合構造１”のずれ止め鋼材３０”として、矩形の穴が形成された鋼板を例示して説明したが、本発明に係るずれ止め鋼材は、円形の穴が形成されて鋼板であっても構わない。要するに、本発明に係るずれ止め鋼材は、引張力等を伝達可能なように鋼板又は鋼材により、連結ボルト６の周囲を少なくとも左右及び下方の三方を囲む囲繞部を有していればよい。

第３実施形態に係る接合構造１”によれば、接合構造１と同様に、前記作用効果を奏するとともに、連結ボルト６がずれ止め鋼材３０”の左右一対の側辺部３０ａ”と、下辺部３０ｂ”及び上辺部３０ｃ”とからなる囲繞部に挿通されることで、鋼桁２とプレキャスト床版３とが接合されている。このため、接合構造１”は、橋軸直角方向Ｙに沿ったせん断力だけでなく、図５の矢印で示す橋軸方向Ｘに沿ったせん断力にも図１の矢印で示す橋軸直角方向Ｙの曲げモーメントにも対抗することができ、耐震上強固な構造とすることができる。

以上、本発明の実施形態に係る鋼桁とプレキャスト床版との接合構造１～１”について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１，１’：鋼桁とプレキャスト床版との接合構造
２：鋼桁
２ａ：上面
２０：上フランジ
２１：下フランジ
２２：ウェブ
３：プレキャスト床版
３ａ：下面
３０，３０”：ずれ止め鋼材
３０ａ”：側辺部
３０ｂ”：下辺部
３０ｃ”：上辺部
３０ｄ”：埋設部
４：スタッドボルト
４０：ねじ部
４１：ナット
４２：基端部
５：鋼製治具
５１：底面部
５２：立上り部
６，６：連結ボルト
６０：ナット
７：充填材

Claims (4)

1. 鋼桁と、この鋼桁上に載置されたプレキャスト床版と、を接合する鋼桁とプレキャスト床版との接合構造であって、
   前記鋼桁の上フランジの上面の両縁には、この上フランジに溶殖されたスタッドボルトで底面部と立上り部とを有する断面Ｌ字状の一対の鋼製治具が取り付けられ、
   前記プレキャスト床版の下面には、少なくとも左右及び下方の三方を囲む囲繞部を有するずれ止め鋼材が突設され、
   前記一対の鋼製治具の間には、連結ボルトが挿通されて前記立上り部に止め付けられ、
   前記連結ボルトが前記ずれ止め鋼材の前記囲繞部に挿通されることで、前記鋼桁と前記プレキャスト床版とが接合されていること
   を特徴とする鋼桁とプレキャスト床版との接合構造。
2. 前記囲繞部は、側面視Ｕ字状の棒鋼又は穴開き鋼板からなること
   を特徴とする請求項１に記載の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造。
3. 前記一対の鋼製治具は、前記立上り部が外側となるように前記鋼桁の前記上フランジの両縁に取り付けられ、
   前記一対の鋼製治具の間には、充填材が充填されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造。
4. 前記一対の鋼製治具は、前記立上り部が内側となるように前記鋼桁の前記上フランジの両縁に取り付けられ、
   前記連結ボルト及び前記スタッドボルトは、充填材の内部に埋設されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の鋼桁とプレキャスト床版との接合構造。

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