JP3917806B2 - 孔あき鋼板ジベル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートと鋼材を接合する構造において使用され、コンクリートと鋼材との一体化ずれ止め効果（ジベル効果）を得るために使用される孔あき鋼板ジベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の鋼板ジベルにおいては、本出願人が先に出願し公開された特開平１１−２９３６２６号公報（以下、先行例という）に開示されているような構成を有するものがある。この先行例では、図１２から図１４に示すように、Ｈ型鋼製主桁１上にコンクリート床版Ｃを機械的に結合させる場合、主桁１の上面フランジ２上に、橋軸直角方向Ｙに並列させた複数本の頭付きスタッドボルト３群を橋軸方向Ｘに沿って所定の間隔を存して配設する形式が知られている。
【０００３】
この場合は、設計で算出された数量に準じて個々のスタッドボルト３を溶接していかなければならず、しかも、高い溶接品質が要求されるため、施工作業に多大な手間が掛かり、建設コストを高める要因になっている。これを改善するために透孔を有しない鋼板を使用した板状または屈曲した鋼板を使用したもの、さらにこれらを改善して鋼板ジベルに透孔を備えるように構成し、各透孔に充填されるコンクリートまたはコンクリートと差し筋（図示を省略）により一体化を高め、例えば図１５に示すように、平板からなる孔あき鋼板ジベル４を橋軸方向Ｘに沿って配設して溶接ｗすることにより、コンクリート打設後のコンクリート床版Ｃにジベル効果を付与している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示すような孔あき鋼板ジベル４を用いてなるものでは、孔あき鋼板ジベル４が平板からなるため、主桁１の上面フランジ２上に固定する場合、鋼板ジベル４の橋軸方向Ｘの端部４ａを角廻し溶接Ｗ１すると、この角廻し溶接Ｗ１部分に、橋軸方向の応力を伝達する場合、この部分にかなりの応力集中および残留応力を伴う。これにより、鋼板ジベル２の疲労強度、塑性変形能力が低下する。しかも、鋼板ジベル４に橋軸方向Ｘに沿う引張応力または圧縮応力が作用すると、鋼板ジベル４の剛性が高いため、鋼板ジベル４の端部４ａに過大な荷重が集中し、応力最集中部となって疲労の起点となるため、比較的高度の熟練を要する充分な溶接を行なう必要があった。また、鋼板ジベル４は、最終的にはコンクリートの中に埋設されるため、実際に疲労亀裂などが発生した場合、その検査や修復がほとんど不可能になる部材である。
【０００５】
また、このような孔あき鋼板ジベル４は、橋軸方向Ｘのジベルの剛性及び強度に対しては強いが、その面外方向である橋軸直角方向Ｙには、ジベルの剛性が低いために２方向力に対する耐力が不明確という欠点がある。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、応力集中に伴う鋼板ジベルの疲労強度、塑性変形能力を高めるとともに、橋軸方向及び橋軸直角方向のジベル効果（一体ずれ止め効果）の向上を図ることができる孔あき鋼板ジベルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の請求項１の発明においては、部材に溶接により固定され、かつコンクリートに埋め込んで、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板ジベルの長手方向の少なくとも応力が最も集中する端部側が屈曲されて湾曲した折返し部が形成され、且つ、前記湾曲した折返し部の形成により疲労の起点となる前記応力が最も集中する端部側の角廻し溶接部を不要にしたことを特徴とする。
【０００８】
また請求項２の発明においては、請求項１の発明において、前記孔あき鋼板ジベルの折返し部は、断面円弧状または断面Ｕ字状または断面ほぼＶ字状あるいは断面ほぼＪ字状に形成されていることを特徴とする。
さらに請求項３の発明においては、請求項１または２のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板ジベルは、リング状、Ｃ字状、Ｕ字状またはＪ字状のいずれかの平面形態を有することを特徴とする。
さらにまた請求項４の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板ジベルの折返し部に抜き孔を設ける手段、または折返し部の高さを鋼板ジベルの他の部分の高さよりも低くする手段のいずれか一方または両方の手段によって、折り返し部の剛性を下げて、応力集中を緩和するようにしたことを特徴とする。
なおまた請求項５の発明においては、請求項１〜４のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベルにおいて、孔あき鋼板ジベルの端部側が屈曲されて、面外方向に支持部が形成されて、ジベル軸直角方向のジベル効果を向上させたことを特徴とする。
また請求項６の発明においては、請求項１〜５のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベルにおいて、孔あき鋼板ジベルの端部側が屈曲されて、応力集中側の前面投影面積を増やし、孔あき鋼板ジベル軸方向のジベル効果を向上させたことを特徴とする。
さらにまた請求項７の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板ジベルの応力集中側の折返し部に抜き孔を設けることで、ジベル軸直角方向での鋼コンクリート合成効果を向上させたことを特徴とする。この請求項７の場合は、前記抜き孔により、面外ずれ止め効果を向上させることができる。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、孔あき鋼板ジベルの橋軸方向の少なくとも一方の端部側を断面円弧状、断面Ｕ字状または断面ほぼＶ字状の湾曲した曲面形態からなる折返し端部に形成してなるため、孔あき鋼板ジベルの端部が応力最集中部から面外方向に外れ、従前のような疲労の起点となる応力最集中部での角廻し溶接を無くすことが可能になる。これにより、孔あき鋼板ジベルの端部側の応力集中および残留応力が緩和され、橋軸直角方向のジベル効果の向上が図れる。しかも、孔あき鋼板ジベルの端部が湾曲していることにより、孔あき鋼板ジベルの端部側の前面投影面積が増大し、橋軸方向のジベル効果も向上する。また、孔あき鋼板ジベルの湾曲端部の折返し端部に抜き孔を設けたり、橋軸方向の応力集中方向に向けジベル高さを低くすることにより、孔あき鋼板ジベルの湾曲端部の剛性が低下するため、孔あき鋼板ジベルの端部側の応力集中を更に緩和させることが可能になる。また湾曲した折り返し部に設ける抜き孔によりジベル軸直角方向（面外方向）の面外ずれ止め作用を向上させることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図１１に示す図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る孔あき鋼板ジベルの一実施形態を概略的に示す説明図で、Ｈ型鋼製主桁１の上面フランジ２上には、環状の孔あき鋼板ジベル１０が橋軸方向Ｘに沿って所定の間隔を存して配設され、前記孔あき鋼板ジベル１０の下端部外周縁は断続または連続した溶接により前記上面フランジ２上に固着され、また必要に応じ孔あき鋼板ジベルの下端内周縁部も断続または連続した溶接により固着され、これらの環状の孔あき鋼板ジベル１０を介してコンクリート床版Ｃが機械的に結合されている。
【００１１】
図２に示すように、孔あき鋼板ジベル１０は、橋軸方向Ｘに沿い長楕円形をなすリング状の平面形態に形成され、その前面および側面の周側面には、複数の孔１１が対向位置させて設けられている。すなわち、リング状の孔あき鋼板ジベル１０は、長楕円形リング状の平面形態とすることにより、その橋軸方向Ｘの両端部１０ａを円弧状をなす折返し部１２，１２に形成し、鋼板ジベル１０の下端周縁部は、主桁１の上部フランジ２上面に連続溶接ｗされて配設してなる構成を有する。また、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａの折返し部１２には、抜き孔１３が設けられ、この抜き孔１３により、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａの剛性を低減化している。これによりこの部分の応力集中が緩和されている。またこの実施形態の場合は、従来の平板状鋼板ジベルに比べて、その面外方向（橋軸直角方向）にも対向する鋼板のいずれか一方側が踏ん張るように抵抗する支持部となる鋼板部分であるので、鋼板ジベル軸直角方向のずれ止めジベル効果を向上することができる。またこの実施形態の場合には、ジベル長手方向前面の閉鎖した部分の投影面積が大きく増えている分、ジベル軸方向（長手方向）の支圧面積が格段に増加しているので、軸方向のジベル効果、すなわち、一体化ずれ止め効果を従来の平板状の鋼板ジベルに比べて向上することができる。
【００１２】
図３は、孔あき鋼板ジベル１０の第１変形例を示す。この第１変形例では、孔あき鋼板ジベル１０を橋軸方向Ｘに沿いほぼ長方形をなすリング状の平面形態に形成することにより、その橋軸方向Ｘの両端部１０ａをほぼＵ字状の折返し部１２に屈曲形成してなる構成を有する。この実施形態の場合には、前記実施形態の場合に比べてさらに前面の投影面積が増えているので、ジベル軸方向のジベル効果を向上することができると共に、ジベル軸直角方向（ジベル巾方向）が広幅になっているので、ジベル長手方向に直角な面外方向にも踏ん張るように抵抗するので、鋼板ジベル軸直角方向の一体化ずれ止めジベル効果を向上することができる。その他前記実施形態と同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１３】
図４は、孔あき鋼板ジベル１０の第２変形例を示す。この第２変形例では、孔あき鋼板ジベル１０を橋軸方向Ｘに沿いＣ字状の平面形態に形成し、その橋軸方向Ｘの両端部１０ａを円弧状の折返し部１２に曲成してなる構成を有する。この第２変形例では、鋼板ジベル１０の長手方向の中央部において、応力の負担が比較的少なくなる場合に適用するようにするとよい。その他前記の場合と同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１４】
図５は、孔あき鋼板ジベル１０の第３変形例を示す。この第３変形例では、孔あき鋼板ジベル１０を橋軸方向Ｘに沿いほぼＵ字状の平面形態に形成することにより、その橋軸方向Ｘの端部１０ａをほぼＵ字状の折返し部１２に湾曲形成してなる構成を有する。この第３変形例の場合は、湾曲した前面側に比べて開放端側の応力の負担が比較的少ない場合に適用するようにするとよい。鋼板ジベル１０の長手方向の中央部において、応力の負担が比較的少なくなる場合に適用するようにしてもよい。その他前記の場合と同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１５】
図６は、孔あき鋼板ジベル１０の第４変形例を示す。この第４変形例では、孔あき鋼板ジベル１０を橋軸方向Ｘに沿いほぼＶ字状の平面形態に形成することにより、その橋軸方向Ｘの端部１０ａをほぼＶ字状の折返し部１２に湾曲形成してなる構成を有する。その他前記の場合と同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図７は、孔あき鋼板ジベル１０の第５変形例を示す。この第５変形例では、孔あき鋼板ジベル１０を橋軸方向Ｘに沿いＪ字状の平面形態に形成することにより、その橋軸方向Ｘの端部１０ａを円弧状の折返し部１２に曲成してなる構成を有する。その他前記の場合と同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１７】
図８は、孔あき鋼板ジベル１０の第６変形例を示す。この第６変形例では、例えば、図２に示す実施形態において、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａを橋軸方向Ｘの応力集中方向に向け下降する傾斜面１４にカットしてなる構成を有する。これにより、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａの剛性を低減化していると共に支承面積を低減し、その部分での応力集中を緩和するように構成している。その他前記の場合と同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１８】
図９は孔あき鋼板ジベル１０の使用例を示す。この使用例では、主桁１の端部に使用する場合で、主桁１端部での作用応力が小さい場合には、角回し溶接が発生しないように、鋼板ジベル１０の開放端部の溶接固着処理を単純にした形態を示した例である。この例では、主桁１の端部端面１ａと鋼板ジベル１０の開放側端部端面１０ｂをほぼ同一面上に位置するように配置して、鋼板ジベル１０の開放端面側においては、角回し溶接をしないで、鋼板ジベル１０の直線状部分において、溶接ｗにより上面フランジ２に固着されている。これにより、鋼板ジベル１０の開放端側においては角回し溶接することなく、主桁１端部の鋼板ジベル１０の溶接固着作業を単純化することができる。なお図５および図６に示す鋼板ジベルの変形例の場合も図９に示すような使用態様で適用できる。その他の構成については、前記の場合と同様であるので、同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図１０および図１１は、鋼構造の橋桁端部とコンクリート構造の橋桁端部相互の結合部に、鋼板ジベル１０を使用する場合の実施形態を示したものであって、鋼製箱桁１５の端部における鋼殻セル構造の外周側の各鋼殻セル１６内に、鋼板ジベル１０の湾曲した折り返し部１２がプレストレストコンクリ−ト製（ＰＣ製）橋桁１７側に向くように配置されて、各鋼殻セル１６内の鋼製水平板２０の上面または下面に孔あき鋼板ジベルの上面または下面が当接されて溶接により固着されていると共に、前記鋼板ジベル１０の開放端側が、各鋼殻セル１６の奥部に橋軸直角方向に縦向きに配置された鋼製支圧板１８に当接されて溶接により固定されている。なお前記鋼製支圧板１８は、鋼製箱桁１５における側板１９または中間鋼製縦リブまたは水平板２０に溶接により固定されている。このように鋼板ジベル１０の端部と鋼製支圧板１８とを一体に固着することにより、鋼板ジベル１０によって、鋼製支圧板１８の剛性および強度を向上させることができ、しいてはＰＣ製橋桁１７と鋼製橋箱桁１５とを強固に接合することができる。なお前記鋼製箱桁１５とＰＣ製橋桁１７とは、プレストレスを付与するためのＰＣ鋼材（図示を省略）等が挿通される。なおまた図中、２１は橋脚、２２は支承装置、２３はコンクリートである。
【００２０】
すなわち、上記した構成を有する孔あき鋼板ジベル１０は、主桁１の上面フランジ２上に溶接ｗされて配設される孔あき鋼板ジベル１０の橋軸方向Ｘの端部１０ａ側を折返し部１２に湾曲形成する。これにより、孔あき鋼板ジベル１０の端部１０ａが、応力最集中部から橋軸直角方向Ｙの面外方向に外れて位置する。このため、従前のような応力最集中部での角廻し溶接が無くなり、孔あき鋼板ジベル１０の端部１０ａ側の応力集中および残留応力が緩和されるとともに、橋軸直角方向Ｙのジベル効果の向上が図れる。また、孔あき鋼板ジベル１０の端部１０ａの湾曲形成により、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａの前投影面積が増大するため、橋軸方向Ｘのジベル効果も向上する。さらに、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａの折返し部１２に抜き孔１３を設けたり、橋軸方向Ｘの応力集中方向に向け下降する傾斜面１４に形成して端部側を低くすることにより、孔あき鋼板ジベル１０の湾曲端部１０ａの剛性が低下するため、孔あき鋼板ジベル１０の端部１０ａ側の応力集中が更に緩和する。
【００２１】
なお、本発明の鋼板ジベル１０の内側下端周縁部も必要に応じ溶接するようにしてもよい。また上記した孔あき鋼板ジベル１０の孔１１には、コンクリート床版Ｃに必要に応じプレストレスを導入するための鉄筋あるいはＰＣ鋼材等の抵抗鋼材が橋軸直角方向Ｙに必要に応じて挿入可能になっている。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る孔あき鋼板ジベルによれば、Ｈ型鋼桁を使用の橋桁あるいはプレートガーダー橋やボックスガーダー橋等の鋼製部材に使用される孔あき鋼板ジベルの橋軸方向の端部側を折返し部に湾曲形成してなることから、孔あき鋼板ジベルの端部が応力最集中部から橋軸直角方向の面外方向に分散する。これにより、従前のような応力最集中部での角廻し溶接を無くすことができ、孔あき鋼板ジベルの端部側の応力集中および残留応力を緩和することができる。このため、橋軸直角方向のジベル効果の向上を図ることができるとともに、応力集中の緩和によって孔あき鋼板ジベルの疲労強度、塑性変形能力を高めることができる。また、孔あき鋼板ジベルの端部の曲成により、孔あき鋼板ジベルの端部側の前面投影面積が増大し、橋軸方向のジベル効果も向上させることができる。さらに、孔あき鋼板ジベルの湾曲端部の折返し部に抜き孔を設けたり、橋軸方向の応力集中方向に向け下降傾斜させて端部高さを低くすることにより、孔あき鋼板ジベルの湾曲端部の剛性を低下させることができるため、孔あき鋼板ジベルの端部側の応力集中を更に緩和させることができる。またジベル軸直角方向での鋼コンクリート合成効果を向上させることができる。このように本発明の孔あき鋼板ジベルを使用すると、コンクリートと鋼材との一体化ずれ止め効果（ジベル効果）高い合理的な接合構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る孔あき鋼板ジベルの一実施形態を概略的に示す説明図である。
【図２】孔あき孔あき鋼板ジベルの説明図である。
【図３】孔あき鋼板ジベルの第１変形例を示す説明図である。
【図４】孔あき鋼板ジベルの第２変形例を示す説明図である。
【図５】孔あき鋼板ジベルの第３変形例を示す説明図である。
【図６】孔あき鋼板ジベルの第４変形例を示す説明図である。
【図７】孔あき鋼板ジベルの第５変形例を示す説明図である。
【図８】孔あき鋼板ジベルの第６変形例を示す説明図である。
【図９】孔あき鋼板ジベルを角回し溶接することなく部材に溶接により固着した使用例を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は鋼構造の橋桁端部とコンクリート構造の橋桁端部相互の結合部を示す概略側面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分のコンクリート構造の橋桁部分を２点鎖線で示す概略斜視図である。
【図１１】（ａ）は図１０ｂにおける１つの鋼殻セル部分を拡大して示す一部切欠概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】従来の鋼板ジベルにおけるスタッドボルトによるずれ止め状態を示す説明図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図１４】図１２のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図１５】同じく従来の鋼板ジベルにおける孔あき鋼板ジベルによるずれ止め状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 主桁
２ 上面フランジ
１０ 孔あき鋼板ジベル
１０ａ 端部
１１ 孔
１２ 折返し部
１３ 抜き孔
１４ 傾斜面
１５ 鋼製箱桁
１６ 鋼殻セル
１７ ＰＣ製箱桁
１８ 鋼製支圧板
１９ 鋼製側板
２０ 鋼製水平板
２１ 橋脚
２２ 支承装置
２３ コンクリート
Ｃ コンクリ−ト床版
Ｘ 橋軸方向
Ｙ 橋軸直角方向（面外方向）

Claims (7)

1. 部材に溶接により固定され、かつコンクリートに埋め込んで、部材とコンクリートとの結合を図るために使用される孔あき鋼板ジベルにおいて、前記孔あき鋼板ジベルの長手方向の少なくとも応力が最も集中する端部側が屈曲されて湾曲した折返し部が形成され、且つ、前記湾曲した折返し部の形成により疲労の起点となる前記応力が最も集中する端部側の角廻し溶接部を不要にしたことを特徴とする孔あき鋼板ジベル。
2. 前記孔あき鋼板ジベルの折返し部は、断面円弧状または断面Ｕ字状または断面ほぼＶ字状あるいは断面ほぼＪ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の孔あき鋼板ジベル。
3. 前記孔あき鋼板ジベルは、リング状、Ｃ字状、Ｕ字状またはＪ字状のいずれかの平面形態を有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベル。
4. 前記孔あき鋼板ジベルの折返し部に抜き孔を設ける手段、または折返し部の高さを鋼板ジベルの他の部分の高さよりも低くする手段のいずれか一方または両方の手段によって、折り返し部の剛性を下げて、応力集中を緩和するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベル。
5. 孔あき鋼板ジベルの端部側が屈曲されて、面外方向に支持部が形成されて、ジベル軸直角方向のジベル効果を向上させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベル。
6. 孔あき鋼板ジベルの端部側が屈曲されて、応力集中側の前面投影面積を増やし、孔あき鋼板ジベル軸方向のジベル効果を向上させたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベル。
7. 前記孔あき鋼板ジベルの応力集中側の折返し部に抜き孔を設けることで、ジベル軸直角方向での鋼コンクリート合成効果を向上させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の孔あき鋼板ジベル。

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