JP3583313B2 - 波形鋼板ウェブpc箱桁橋における波形鋼板とコンクリート床版の接合部構造 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
この発明はウェブに波形鋼板が使用されたPC箱桁橋において、波形鋼板と上部及び下部コンクリート床版との一体性を確保した接合部構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
鋼材とコンクリートの合成構造では水平せん断力に対する両者のずれ止めとしてスタッドジベルが一般的に用いられ、ウェブに波形鋼板が使用されるPC箱桁橋においても従来は図8に示すようにスタッドジベルが用いられている。
【0003】
図5〜図7に示す波形鋼板ウェブPC箱桁橋では死荷重及び活荷重の全荷重による水平せん断力に対して波形鋼板と上部コンクリート床版及び下部コンクリート床版が完全な合成構造を保つとの前提でPC箱桁橋全体の設計が行われるため、他の一般的な合成構造の場合と異なり、設計水平せん断力が大きくなり、スタッドジベルに作用するせん断力が大きくなる。
【0004】
このため、コンクリートとの付着面積を増すためにスタッドジベルの本数を多くする必要があるが、コンクリートの回りや付着を確保する上で、スタッドジベルを密に配置することができないことから、スタッドジベルの径を増す、あるいはスタッドジベルが突設されるフランジプレートの幅や肉厚を増す等、波形鋼板を含めた構造全体の変更を余儀なくされる場合がある。また多数のスタッドジベルを必要とすることで、コスト高である上、施工能率が悪い。
【0005】
この発明は上記背景より、スタッドジベルを用いる場合の不都合を解消する波形鋼板とコンクリート床版の接合部構造を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明ではプレートに長さ方向に間隔をおいて孔が明けられた形の孔明き鋼板ジベルをスタッドジベルに代えて用いることにより、多数のスタッドジベルを用いる場合と同等以上のせん断抵抗力を確保しながら、PC箱桁橋構成材の寸法の変更を回避する。
【0007】
波形鋼板の上端と下端にはその長さ方向にフランジプレートが溶接され、各フランジプレートのコンクリート床版側の面に、コンクリート床版のコンクリート中に埋設される孔明き鋼板ジベルがフランジプレートの長さ方向に沿い、フランジプレートの面に垂直に溶接される。孔明き鋼板ジベルはコンクリート床版のコンクリート中に埋設される。
【0008】
孔明き鋼板ジベルがコンクリート中に埋設され、孔内にコンクリートが回り込むことで、コンクリートとフランジプレート間に作用する長さ方向の水平せん断力に対しては孔明き鋼板ジベルの本体であるプレート両面におけるコンクリートの付着力と、孔を貫通しているコンクリートの支圧力に加え、孔内に位置しているコンクリートがプレートの両面と同一面上の2断面で抵抗する。
【0009】
スタッドジベルの場合は、スタッドジベルの表面積分のコンクリートの付着力と、スタッドジベルのせん断力作用方向への投影面積分のコンクリートの支圧力、あるいはスタッドジベルの曲げせん断強度によって抵抗するのに対し、孔明き鋼板ジベルの場合は更に、プレートの孔の径に対応した断面積を持つコンクリートのせん断耐力がせん断抵抗力に加算されるため、多数のスタッドジベルを埋設する場合と同等以上のせん断抵抗力を発揮することになる。
【0010】
1枚の孔明き鋼板ジベルがスタッドジベルの場合より大きいせん断抵抗力を発揮できることで、一定のせん断抵抗力を確保する上で、孔明き鋼板ジベル自身の寸法を拡大する必要がないため、フランジプレートは波形鋼板の上端や下端が接合できる程度の幅を持てばよい。フランジプレートの寸法を拡大する必要がないことで、波形鋼板の寸法に影響が及ぶこともなくなり、PC箱桁橋構成材の寸法を変更する必要は生じない。
【0011】
また孔明き鋼板ジベルの寸法を拡大する必要がないことで、鋼材使用量が増加することがなく、コストの削減が図られる。加えてフランジプレートに対しては1枚の孔明き鋼板ジベルを溶接するのみであるため、多数のスタッドジベルをフランジプレートに溶植する場合より施工性の向上も図られる。
【0012】
請求項2に記載のように孔明き鋼板ジベルの孔を貫通して鉄筋をコンクリート床版中に配筋した場合には、コンクリートの水平せん断力に対して鉄筋が孔明き鋼板ジベルを拘束する効果が期待できる結果、水平せん断耐力が向上し、靱性が確保される。
【0013】
特開平9−221706号においても鋼板とコンクリートとの一体性を確保する目的で鋼板に多数の孔を有するリブを突設しているが、ここではリブを橋軸直角方向に向けて配置していることから、リブは主に鋼板に橋軸直角方向に生ずる曲げモーメントに対して鋼板の曲げ剛性を確保するための要素として機能するため、本発明の孔明き鋼板ジベルとは機能が相違する。
【0014】
またリブが橋軸直角方向を向くことから、橋軸方向に作用する鋼板とコンクリート間の水平せん断力に対してはリブの側面に生ずる支圧力で抵抗することになることから、せん断力によってリブが倒れる可能性があり、橋軸方向の大きなせん断力をリブに負担させることができないため、本発明の孔明き鋼板ジベルとは抵抗機構においても相違している。
【0015】
【発明の実施の形態】
この発明は図4〜図7に示すように上部コンクリート床版1及び下部コンクリート床版2と、両コンクリート床版1,2をつなぐウェブの波形鋼板3から構成されるPC箱桁橋において、波形鋼板3と上部コンクリート床版1及び下部コンクリート床版2を波形鋼板3にフランジプレート5介して接合される孔明き鋼板ジベル6を用いて接合したものである。
【0016】
PC箱桁橋は図5のx−x線断面図である図6、及びy−y線断面図である図7に示すように死荷重及び活荷重に対し、対になって曲げモーメントに抵抗する上部コンクリート床版1及び下部コンクリート床版2と、ウェブの波形鋼板3、または波形鋼板3とウェブコンクリート4から構成され、波形鋼板3の上端は上部コンクリート床版1に接合され、下端は下部コンクリート床版2、もしくはウェブコンクリート4に接合される。
【0017】
PC箱桁橋のウェブの成は支間の中央部から支点側へかけて、または支点寄りで大きくなる。図示しないが、波形鋼板3の製作と、下部コンクリート床版2との接合を単純化するために支間の全長に亘って一定の成の波形鋼板3を使用する場合もあり、その場合は支間の中央部付近のウェブが波形鋼板3のみで構成され、支点寄りのウェブが波形鋼板3とその下のウェブコンクリート4から構成される。
【0018】
PC箱桁橋の断面を示す図6のA部の拡大図である図1、及び図7のB部の拡大図である図3に示すようにフランジプレート5は波形鋼板3の全幅が納まる幅を持ち、図1のx−x線断面図である図2及び図4に示すように波形鋼板3の上端と下端にその長さ方向に溶接され、上部のフランジプレート5の上面と下部のフランジプレート5の下面に孔明き鋼板ジベル6が溶接される。
【0019】
上部の孔明き鋼板ジベル6は上部コンクリート床版1のコンクリート中に、下部の孔明き鋼板ジベル6は下部コンクリート床版2のコンクリート中にそれぞれ埋設される。
【0020】
孔明き鋼板ジベル6はプレート60に長さ方向に間隔をおいて孔61が明けられた形をし、フランジプレート5の長さ方向に沿い、フランジプレート5の面に垂直に溶接される。図面では孔61を円形に形成しているが、孔61の形は円形に限られない。
【0021】
孔明き鋼板ジベル6の孔61内には水平せん断力に対する接合部の靱性とせん断耐力を高めるために、必要により図1,図2に示すように鉄筋7が貫通して上部コンクリート床版1の下端に沿って配筋される。孔明き鋼板ジベル6の本体であるプレート60には縞鋼板が使用される場合もある。
【0022】
【発明の効果】
プレートに長さ方向に間隔をおいて孔が明けられた形の孔明き鋼板ジベルをスタッドジベルに代えて用いることで、長さ方向のせん断力に対しては孔明き鋼板ジベルの本体であるプレートの両面におけるコンクリートの付着力と、孔におけるコンクリートの支圧力に加え、孔内を貫通しているコンクリートのせん断耐力で抵抗するため、多数のスタッドジベルを用いる場合と同等以上のせん断抵抗力を発揮させることができる。
【0023】
この結果、一定のせん断抵抗力を確保する上で、孔明き鋼板ジベル自身の寸法を拡大する必要がないため、フランジプレートは波形鋼板の上端が接合できる程度の幅を持てばよく、PC箱桁橋構成材の寸法を変更する必要は生じない。
【0024】
また孔明き鋼板ジベルの寸法を拡大する必要がないことで、鋼材使用量の削減によりコストの削減が図られる。
フランジプレートに対する作業は1枚の孔明き鋼板ジベルを溶接するのみであるため、多数のスタッドジベルをフランジプレートに溶接する場合より施工性の向上が図られる。
【0025】
請求項2では孔明き鋼板ジベルの孔を貫通して鉄筋を上部コンクリート床版の下端、及び下部コンクリート床版の上端に沿って配筋することで、コンクリートの水平せん断力に対して鉄筋が孔明き鋼板ジベルを拘束する効果が期待できるため、水平せん断力に対する耐力の向上と靱性の確保が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】波形鋼板と上部コンクリート床版の接合部を示した断面図であり、図6のA部の詳細図である。
【図2】図1のx−x線断面図である。
【図3】波形鋼板と下部コンクリート床版の接合部を示した断面図であり、図7のB部の詳細図である。
【図4】波形鋼板と孔明き鋼板ジベルの関係を示した斜視図である。
【図5】PC箱桁橋を示した立面図である。
【図6】図5のx−x線断面図である。
【図7】図5のy−y線断面図である。
【図8】スタッドジベルを用いた場合のフランジプレートへの配置状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
1……上部コンクリート床版、2……下部コンクリート床版、3……波形鋼板、4……ウェブコンクリート、5……フランジプレート、6……孔明き鋼板ジベル、60……プレート、61……孔、7……鉄筋。
Claims (2)
- 上部コンクリート床版及び下部コンクリート床版と、両コンクリート床版をつなぐウェブの波形鋼板から構成されるPC箱桁橋において、波形鋼板の上端と下端にその長さ方向にフランジプレートが溶接され、各フランジプレートのコンクリート床版側の面に、長さ方向に連続して平坦なプレートに長さ方向に間隔をおいて孔が明けられた形の孔明き鋼板ジベルがフランジプレートの長さ方向に沿い、フランジプレートの面に垂直に溶接され、孔明き鋼板ジベルがコンクリート床版のコンクリート中に埋設されている波形鋼板ウェブPC箱桁橋における波形鋼板とコンクリート床版の接合部構造。
- 鉄筋が孔明き鋼板ジベルの孔を貫通し、コンクリート床版中に配筋されている請求項1記載の波形鋼板ウェブPC箱桁橋における波形鋼板とコンクリート床版の接合部構造。
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