JP3950757B2

JP3950757B2 - 合成床版およびその施工方法

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Publication number: JP3950757B2
Application number: JP2002201305A
Authority: JP
Inventors: 岳史山田; 克沼田; 安弘岡本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2003166216A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現場施工により製作された鋼製型枠にコンクリートを打設してなる橋梁用の合成床版およびその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の現場施工の合成床版は、工場で底鋼板と呼ばれる鋼板に補鋼材を溶接して鋼製型枠を作製し、この鋼製型枠を現地に輸送して橋梁の主桁に掛け渡し、鉄筋を配置した後コンクリートを打設して形成するのが一般的である。底鋼板に補鋼材を溶接するのは、鋼製型枠の曲げ剛性を確保し、たわみの減少を図るためである。ところが、この鋼製型枠は溶接構造であることからその溶接止端から底鋼板に割れが発生したり、また、補鋼材の存在により鋼製型枠の構造が複雑となりコンクリートの充填性が損なわれてその充填欠陥によりコンクリートにひび割れが早期に発生することが指摘され、疲労耐久性に欠ける問題があった。さらに、工場での溶接作業は熟練を要するためその人件費が高く、鋼製型枠の製作コストが高いことが問題であった。
【０００３】
また、特開平９−２１１１４号には、溶接作業を不要とする合成床版として、底鋼板に所定間隔で高力ボルトを摩擦接合で取り付け、その後コンクリートを打設して形成されるプレキャスト床版が開示されている。このプレキャスト床版は、工場で型枠にコンクリートを打設してコンクリートと底鋼板とを一体化してほぼ完成品に近いものとした後、これを現場に輸送して最終的な敷設を行うものであり、コンクリートが固化した後に主桁上に掛け渡すため底鋼板のたわみの問題は生じないが、輸送コストが高くなる問題がある。
【０００４】
また、特公平７−２６４５０号には、工場でコンクリートを全厚さのうちの一部の厚さ分だけ打設して製作した床版（ハーフプレキャスト床版と呼ばれる）を現場で敷設し、この上に残りの厚さ分のコンクリートを打設して合成床版を構築する方法が開示されている。この方法によれば、ハーフプレキャスト床版を用いることにより既に曲げ剛性が確保されているため、現場でフレッシュコンクリートが打設された際にたわみの問題が生じることがないが、工場と現場の両方でコンクリート打設作業が必要となるため工期の延長やコスト上昇の問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、鋼製型枠に溶接構造を用いることなく、現場でフレッシュコンクリートが打設された際にたわみの問題が生じることがない、疲労耐久性に優れかつ低コストの現場施工の合成床版およびその施工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接を一切使用せずにできるだけ汎用品を用いて構成した、曲げ剛性の高い鋼製型枠を用いることによりフレッシュコンクリート打設時のたわみを低減することを特徴とするものであり、その要旨は以下の通りである。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、主桁間に掛け渡された鋼製型枠と、該鋼製型枠に打設されたコンクリートとからなる現場施工で形成される合成床版であって、該鋼製型枠が、予め鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔が設けられた鋼板と、該ボルト取り付け孔に非ねじ部を上にしてナットで固定された、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトとからなり、該ボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度が４５°以下であることを特徴とする合成床版である。
【０００８】
請求項２の発明は、さらに、前記ボルトが、橋幅方向に平行で所定間隔の複数の直線上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の合成床版である。
【０００９】
請求項３の発明は、さらに、前記ボルトにせん断補強材が配置されてなることを特徴とする請求項２に記載の合成床版である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記せん断補強材がL字状形鋼であり、該L字状形鋼の水平部が前記鋼板と接して配置されてなることを特徴とする請求項３に記載の合成床版である。
【００１２】
請求項５の発明は、前記鋼板が、そのコンクリート打設面側に凹凸を設けたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成床版である。
【００１３】
請求項６の発明は、前記鋼板が縞鋼板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成床版である。
【００１４】
請求項７の発明は、前記ボルトが、Ｕ字状ボルト、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトであり、該ボルトの非ねじ部に、前記ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の合成床版である。
【００１６】
請求項８の発明は、前記拡大部が、ねじ部側から非ねじ部側に向かって直径が拡大するテーパ状であることを特徴とする請求項７に記載の合成床版である。
【００１７】
請求項９の発明は、鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、該ボルト取り付け孔にコの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトをその非ねじ部を上にして、かつ該ボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度が４５°以下となるようにナットで固定して鋼製型枠を作製し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法である。
【００１８】
請求項１０の発明は、鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、該ボルト取り付け孔にコの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトをその非ねじ部を上にして、かつ該ボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度が４５°以下となるようにナットで固定して鋼製型枠を作製し、該鋼製型枠に鉄筋を配置し、該鉄筋と前記ボルトとを結合し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法である。
【００１９】
請求項１１の発明は、さらに、前記ボルトを、橋幅方向に平行で所定間隔の複数の直線上に配置したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の合成床版の施工方法である。
【００２０】
請求項１２の発明は、さらに、前記鋼製型枠を作製した後であって該鋼製型枠を主桁間に掛け渡す前に、前記ボルトにせん断補強材を取り付けることを特徴とする請求項１１に記載の合成床版の施工方法である。
【００２１】
請求項１３の発明は、複数の、Ｕ字状ボルト、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトを予め鉄筋に所定のピッチで溶接により固定したものを、前記所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、前記複数のボルトの非ねじ部を上にしてナットで固定して鋼製型枠を作製し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法である。
【００２２】
請求項１４の発明は、複数の、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトを予めせん断補強材に所定のピッチで溶接により固定したものを、前記所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、前記複数のボルトの非ねじ部を上にしてナットで固定して鋼製型枠を作製し、該鋼製型枠に別の鉄筋を配置し、該別の鉄筋と前記ボルトとを結合し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法である。
【００２３】
請求項１５の発明は、鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、前記ボルト取り付け孔に合致するボルト挿通孔を有するＬ字状形鋼を互いの孔を合致させて上向きに配し、これらの孔にコの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトをその非ねじ部を上にして、ナットで固定して鋼製型枠を作製し、該鋼製型枠に鉄筋を配置し、該鉄筋と前記ボルトとを結合し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法である。
【００２５】
請求項１６の発明は、前記ボルトが、Ｕ字状ボルト、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトであり、該ボルトの非ねじ部に、前記ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設け、該ボルトを前記ボルト取付け孔に固定する際に、前記拡大部を前記ボルト取付け孔に押し付けつつ固定することを特徴とする請求項９〜１２、１４、１５のいずれか１項に記載の合成床版の施工方法である。
【００２６】
請求項１７の発明は、前記ボルトの非ねじ部に、前記ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設け、該ボルトを前記ボルト取付け孔に固定する際に、前記拡大部を前記ボルト取付け孔に押し付けつつ固定することを特徴とする請求項１３に記載の合成床版の施工方法である。
請求項１８の発明は、前記鋼板が、さらに少なくとも片面に凹凸を設けたものであり、かつ、この凹凸を設けた面を上向きとすることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１項に記載の合成床版の施工方法である。

【００２７】
請求項１、９、１０の発明によれば、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度を４５°以下として鋼板に取り付け、鉄筋と締結し、結合、固定したことにより、鋼板の橋幅方向断面の断面２次モーメントが増加して曲げ剛性が高まり、打設されたフレッシュコンクリートの重量によるたわみが小さくなる。また、上記ボルトを非ねじ部（Ｒ部）を上にして取り付けたことにより、該ボルトがジベルの役目を果たし鋼板とコンクリートとの一体化に寄与する。また、鋼板に上記ボルトをナットで固定するので溶接作業が一切不要となる。
【００２８】
請求項２、１１の発明によれば、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトを橋幅方向に平行な直線上に配置したことにより、主鉄筋を多数の該ボルトの非ねじ部（Ｒ部）と結合、固定することができ、これにより鋼板の曲げ剛性が高まり、フレッシュコンクリート重量によるたわみを小さくできる。
【００２９】
請求項３、４、１２、１４、１５の発明によれば、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトにせん断補強材を配置したことにより、さらに鋼板の曲げ剛性が高まり、フレッシュコンクリート重量によるたわみを一層小さくできる。
【００３１】
ここで、図８に示すように、鋼板４に設けられるボルト取付け孔４１の穴径は通常、ボルト５の軸径よりも若干大きめに形成される。したがって、ボルト５とボルト取付け孔４１との間には遊間と呼ばれる隙間１１が存在する。このため、ボルト５を鋼板４にナット８で上下から締め付けて固定（摩擦接合）しているものの締め付け力が十分でないと、コンクリート７の固化後、コンクリート７に水平せん断力は加わるとコンクリート７を介してボルト５に水平荷重が伝わり、ボルト５が鋼板４に対して最大、遊間１１の分だけ水平方向にずれてしまう場合がある。その結果、鋼板４とコンクリート７とがずれてしまう事態が生じる。
【００３２】
一方、合成床版を設計する場合、鋼板とコンクリートと間にずれは生じないものとして設計され、変形や応力が算定される。したがって、上記のようなボルトのずれに起因して鋼板とコンクリートとの間にずれが発生すると、設計どおりの剛性などの機械的特性が得られないことになるばかりでなく、繰り返し作用する荷重により繰り返し変形を受けるため、コンクリート内部で疲労劣化が促進されるおそれもある。
【００３３】
そこで、請求項５、６、１８の発明によれば、鋼板のコンクリート打設面側に凹凸を設けたことにより、コンクリート固化後、鋼板とコンクリートとがこの凹凸を介して一体化されるため、合成床版に水平方向のせん断荷重が掛かっても、ボルトに伝わる荷重は小さく、ボルトの鋼板に対するずれが防止されることになる。その結果、より確実に鋼板とコンクリートとの一体化（合成）を図ることができ、所望の剛性などの機械的特性を確保することができる。
【００３４】
また、請求項７、８、１７の発明によれば、Ｕ字状ボルト（あるいはコの字状ボルトまたはＶ字状ボルト）の非ねじ部に、ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設けたことにより、この拡大部をボルト取付け孔に押し付けつつ固定することができるため、上記のＵ字状ボルト（あるいはコの字状ボルトまたはＶ字状ボルト）がボルト取付け孔に噛み込んだ状態で固定される。その結果、鋼板に対するボルトのずれがなくなるため、鋼板とコンクリートとの間のずれも防止することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３６】
〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施に係る合成床版を用いた橋梁の矢視図である。図２は、本発明の実施に係る合成床版の詳細を示す図であり、（ａ）は橋幅方向の断面図、（ｂ）は橋軸方向の断面図である。
【００３７】
図１に示すように、本発明の実施に係る合成床版を用いた橋梁は、現場にて鋼製型枠に配筋を施した状態（４，５，６，８を組立てた状態）にまで組み立て、これを一対の主桁１上に設置した後、コンクリート７を打設して合成床版２を形成することによって施工される。主桁１には通常、Ｉ断面のプレートガーダーや閉断面の箱桁、最近では開断面の箱桁が用いられる。合成床版２は、鋼板（底鋼板）４にＵ字状ボルト５を取り付けて鋼製型枠３とし、この鋼製型枠３上に鉄筋６（主鉄筋６１、配力鉄筋６２）を配置し、これを一対の主桁１上に掛け渡した後、コンクリート７を打設して形成される。
【００３８】
鋼製型枠３の詳細は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼板４のボルト取り付け孔４１にＵ字状ボルト５を非ねじ部（Ｒ部）５１を上にしてナット８を締め込んで固定することによって形成される。底鋼板４には例えば市販の普通炭素鋼板を用い、これに事前に工場でドリルもしくはレーザー切断等により穴開け加工してボルト取り付け孔４１を形成しておく。このボルト取り付け孔４１は、使用するＵ字状ボルト５の両ねじ部５２の間隔Ｐと等しい間隔で形成したものを一対とし、この一対の孔を底鋼板４全体に底鋼板４の縦横方向にそれぞれ所定のピッチで配置したものとする。また、底鋼板４へのＵ字状ボルト５の取り付け方向は、鋼製型枠２の曲げ剛性の上昇に一定の効果が奏されるようにＵ字状ボルト５の両ねじ部５２の先端を結ぶ直線が橋幅方向と４５°以下、より好ましくは３０°以下、さらに好ましくは１５°以下となるように前記一対の孔を配置するのがよく、概ね０°すなわち図１、２に示すように、Ｕ字状ボルト５の両ねじ部５２の先端を結ぶ直線が橋幅方向と平行になるように取り付けるのが底鋼板３の曲げ剛性を最も効果的に高めることができ特に好ましい。このように、Ｕ字状ボルト５の両ねじ部５２の先端を結ぶ直線が橋幅方向となす角度を小さくするほど好ましい理由は、以下の通りである。すなわち、Ｕ字状ボルト５の両ねじ部５２の先端を結ぶ直線が橋幅方向となす角度を小さくするほど、その直線に沿って配される主鉄筋６１を基準にとった支間距離が短くなり、鋼製型枠３全体のたわみを減少させるためである。
【００３９】
底鋼板４にＵ字状ボルト５をナット８で固定した後、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すように、底鋼板４上方に主鉄筋６１および配力鉄筋６２を配し、これらをＵ字状ボルト５の非ねじ部（Ｒ部）５１と例えば番線９で結束（結合）して固定するとよい。通常、主鉄筋６１は橋幅方向と平行に配置し、配力鉄筋６２は橋軸方向と平行に配置する。これにより、主鉄筋６１は橋幅方向に沿ってＵ字状ボルト５と番線９でピン結合に近い状態となるので、鋼製型枠３の曲げ剛性を高める効果がある。したがって、図１に示すように、Ｕ字状ボルト５を橋幅方向と平行で所定間隔の複数の直線上に配置すると、主鉄筋６１とＵ字状ボルトとの結束点の数（ピン結合の数）を多くできるので鋼製型枠３の曲げ剛性を高くできる。
【００４０】
Ｕ字状ボルト５としては、その形状・サイズは特に限定されないが、低コストで鋼製型枠３が形成できる、入手が容易で安価な市販のＵボルトを用いることが好ましい。あるいはＵ字状ボルト５の代わりに、コの字状ボルトやＶ字状ボルトを用いても同様の効果が得られる。
【００４１】
用いるＵ字状ボルト５（あるいはコの字状ボルトやＶ字状ボルト）のサイズや底鋼板４への取り付けピッチ・取り付け方向等は、例えば既存の有限要素法による数値解析などを用いて前記サイズ、ピッチ、取り付け方向等の変数を適宜変更してフレッシュコンクリート打設時の鋼製型枠３のたわみ量等を計算し、このたわみ量等が施工する合成床版２の要求精度を満足する前記変数の組み合わせの中から、Ｕ字状ボルト５を底鋼板４に取り付ける際の作業性等を考慮して好適な組み合わせのものを選定することにより決定できる。
【００４２】
以上のようにして底鋼板４にＵ字状ボルト５を取り付けて形成した鋼製型枠３に鉄筋６１、６２を配した後、鋼製型枠３上にフレッシュコンクリート７を打設することにより、鋼製型枠３の曲げ剛性が高められているためフレッシュコンクリート７の重量による鋼製型枠３のたわみは小さく、高い施工精度で合成床版２が形成できる。
【００４３】
なお、Ｕ字状ボルト５の取付けは工場で行うことも可能であるが、工場でボルト取り付け孔４１のみ穴開け加工した鋼板４を、Ｕ字状ボルト５や鉄筋６と組み立てない状態のまま現場へ輸送し現場で組み立てる方が、輸送が簡便で現場での地組みも容易であるので、輸送コストを削減できる分さらに好ましい。また、地組みが容易であることから、製作コストも縮減できる。
【００４４】
また、工場で、予め複数のＵ字状ボルト５を鉄筋６に、鋼板４のボルト取付け孔４１に合致するピッチで溶接により固定したものを製作しておき、これを現場へ輸送し現場で鋼板４に取り付けることがさらに好ましい。これにより、現場での施工期間をさらに短縮でき、製作コストを一層縮減できる。
【００４５】
上記において工場で複数のＵ字状ボルト５を鉄筋６に溶接により固定するに際し、Ｕ字状ボルト５の頂部のみで鉄筋６に溶接する方法では複数のＵ字状ボルト５の取り付け方向を一定に揃えることは難しく作業性が低下するおそれが高い。このため、Ｕ字状ボルト５の中段の両脚部ともに鉄筋（これを「組み立て鉄筋」という。）を点溶接する方法を採用するのが好ましい。そして、これを現地で鋼板４に取り付けたのち、Ｕ字状ボルト５の頂部に主鉄筋６１および配力鉄筋６２を溶接により固定すればよい。
【００４６】
組み立て鉄筋に代えて、フラットバーやＬ字状形鋼（Ｌ形鋼）などのせん断補強材を用いてもよい。フラットバーを用いる場合には、Ｕ字状ボルト５の中段の両脚部にフラットバー１２の板面を接触させて溶接すればよい（図１０（ａ）参照）。これにより、組み立て鉄筋を用いる場合よりさらに容易かつ精度良くＵ字状ボルト５の取り付け方向を揃えることができ、作業性が一層改善される。また、フラットバー１２をＵ字状ボルト５に溶接により固定するため鋼板４のせん断変形をさらに小さくすることができる効果も得られる。
【００４７】
なお、せん断補強材は、Ｕ字状ボルトと鋼板とを一体化した後に取り付けてもよい。
【００４８】
せん断補強材としてＬ字状形鋼を用いる場合には、Ｌ字状形鋼１３の水平部に、鋼板４のボルト取り付け孔４１に合致するボルト挿通孔を設けておき、鋼板４と互いの孔を合致させてＵ字状ボルト５のねじ部５２を挿通し、ナットで一体に固定すればよい（図１０（ｂ）参照）。この方法によれば、取付けに溶接作業を不要としつつ、上記のフラットバーと同様の鋼板４のせん断変形を小さくする効果が得られる。
【００４９】
〔実施形態２〕
底鋼板４としては、縞鋼板など、少なくともコンクリート打設面側に凹凸を設けたものを用いることが推奨される。図３は、底鋼板４に縞鋼板を用いた場合において、コンクリート固化後にコンクリートの部分に水平せん断荷重が掛かったときの荷重の伝達を説明するモデル図である。前述の図８と同様、Ｕ字状ボルト５が鋼板４にナット８で上下から締め付けられて固定されている（なお、図３は鋼板４近傍のみを示している）。そして鋼板４には縞状の突起４２が複数設けられており、この鋼板４上に固化したコンクリート７が密着している。ここで、鋼板を固定してコンクリート７に水平方向の荷重を掛けると、コンクリート７には水平方向にずれようとする力（水平せん断力）と突起４を乗り越えようとする力（アップリフト）が生じる。水平せん断力は突起４の反力により支持される一方、アップリフトはＵ字状ボルト５のジベル作用による反力により支持されるため、コンクリート７は鋼板４からずれたり浮き上がったりすることがない。
【００５０】
なお、水平方向のずれは突起４により支持されることから、ボルト７と鋼板とのずれを摩擦接合のみで支持する必要がなく、ナットによる締め付け力も小さくてよい。このため、Ｕ字状ボルト５には、特開平９−２１１１４号の高力ボルトに用いられているような高価な材質のものを用いる必要がなく、安価な普通鋼のＵボルトを用いることができる。
【００５１】
ちなみに、図９に鋼板４として縞鋼板を用い、Ｕ字状ボルト５を用いない場合についてのコンクリート７のずれ挙動を説明するモデル図を示す。図９に示すように、コンクリート７の部分に水平荷重が掛かったとき、Ｕ字状ボルト５がないためアップリフトを支持することができず、コンクリート７は鋼板４２から剥離して浮き上がってしまい、突起４を乗り越えて水平方向にずれてしまうことがある。
【００５２】
したがって、Ｕ字状ボルト７と縞鋼板４の併用により初めて、フレッシュコンクリート打設時のたわみを減少させるとともに、固化後のコンクリートのずれを確実に防止することを可能とするものである。
【００５３】
〔実施形態３〕
上記の縞鋼板を用いるかわりに、Ｕ字状ボルトの非ねじ部に、ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設けたものを用いることもできる。例えば、図６に示すように、Ｕ字状ボルト５に、そのねじ部５１側から非ねじ部５２側に向かって直径が拡大し、その最大直径がボルト取付け孔４１の直径より大きくしたテーパ部５３を設ける。このＵ字状ボルト５を鋼板４に設けられたボルト取付け孔４１に嵌め、ナット８で締め込むことにより、テーパ部５３がボルト取付け孔４１の上端部に拘束され、テーパ部５３が引張り応力を受けて弾性伸びを生じた状態で固定される。したがって、固化後のコンクリート７の部分が水平せん断力を受けても、Ｕ字状ボルト５が鋼板４からずれることがなく、かつ浮き上がることもない。
【００５４】
なお、テーパ部５３の形状は上記図６に限るものではなく、例えば、図７に示すように、テーパ部５３の最大直径側をフランジ状としてもよい。
【００５５】
【実施例】
〔実施例１〕
本発明の効果を確認するため、本発明に係る鋼製型枠（本発明例１および本発明例２）と、高力ボルトを用いた鋼製型枠（比較例）のそれぞれについて、有限要素法を用いた３次元解析により最大たわみ量を計算し、比較を行った。図５の（ａ）は本発明例１、（ｂ）は本発明例２、（ｃ）は比較例の構成をそれぞれ説明する矢視図である。
【００５６】
図５（ａ）に示す本発明例１の鋼製型枠３は、厚さ６ｍｍの底鋼板４を床版支間（主桁間隔）２．５ｍで２点支持した構造とし、この底鋼板４にＵ字状ボルト５である呼び１５０のＵボルト（ＪＩＳＦ３０２２）を、非ねじ部（Ｒ部）５１を上にして、取り付けピッチが橋幅方向にＵボルト５中心間隔で３８８ｍｍ、橋軸方向に２５０ｍｍの配置で取り付けたものとした。また、Ｕボルト５の取り付け方向は、Ｕボルト５の両ねじ部５２の先端を結ぶ直線が橋幅方向に一致するようにした。そして、１９ｍｍ径の主鉄筋６１、１６ｍｍ径の配力鉄筋６２が、Ｕボルト５の頂部付近で互いに直交するように底鋼板４の縦横方向に配置され、この直交部がＵボルト５の頂部とピン結合されているものとした。
【００５７】
図５（ｂ）に示す本発明例２の鋼製型枠３は、本発明例１のＵボルト５の配置を、橋軸方向に隣り合うＵボルト５の橋幅方向の位置を半ピッチ分だけずらした千鳥配置に変更したものである。
【００５８】
図５（ｃ）に示す比較例の鋼製型枠３は、Ｕボルト５の代わりに高力ボルト１０を用いたものである。本発明例１，２と同様の厚さ６ｍｍ、床版支間２．５ｍの底鋼板４にＭ２４、基準寸法１７０ｍｍの高力ボルト（ＪＩＳＢ１１８６）１０を、頭部１０１を上にして、取り付けピッチが橋幅方向、橋軸方向とも２０８ｍｍの正方配置で取り付けたものとした。そして、１９ｍｍ径の主鉄筋６１、１６ｍｍ径の配力鉄筋６２が高力ボルト１０の頭部１０１で互いに直交するように底鋼板４の縦横方向に配置され、この直交部が高力ボルト１０の頭部１０１とピン結合されているものとした。
【００５９】
なお、底鋼板４、Ｕボルト５、高力ボルト１０および鉄筋６のヤング率はすべて２０６ＧＰａとした。
【００６０】
そして、上記それぞれの鋼製型枠３上に密度２３５０ｋｇ／ｍ³のフレッシュコンクリートを２００ｍｍ厚さに打設した状態における鋼製型枠３の最大たわみ量を計算した結果、本発明例１では７．９ｍｍ、本発明例２では７．２ｍｍ、比較例では３２ｍｍとなった。
【００６１】
本発明例１，２では、底鋼板４とＵボルト５と主鉄筋６１との組み合せにより、フィーレンディール構造に近似した構造となるため、フレッシュコンクリート重量に対して、たわみを小さく抑えることができたものである。
【００６２】
一方、比較例の底鋼板４と高力ボルト１０と主鉄筋６１とを組み合せた構造は、一見フィーレンディール構造のように見えるが、高力ボルト１０と主鉄筋６１との結合が回転の拘束がないピン結合であるため、フィーレンディール構造とは全く異なるものであり、たわみを小さく抑えることができなかったものである。
【００６３】
ここに、フィーレンディール構造とは、上下２段の水平のはり部材を複数の鉛直部材によって剛結合した構造である。
【００６４】
さらに、せん断補強材の効果を確認するため、上記本発明例１に対し、フラットバーを取り付けた場合（本発明例３）と、Ｌ形鋼を挿入した場合（本発明例４）のそれぞれについて、上記と同様、有限要素法を用いた３次元解析により最大たわみ量を計算した。図１０の（ａ）は本発明例３、（ｂ）は本発明例４の構成をそれぞれ説明する矢視図である。フラットバーはＦＢ−７０×６のものを用い、Ｌ形鋼はＬ−７０×７０×６のものを用いた。計算の結果、せん断補強材を使用しない本発明例１の場合のたわみ量が７．９ｍｍであったのに対し、フラットバー、Ｌ形鋼のいずれを用いた場合でもたわみ量は３．０ｍｍとなり、せん断変形防止効果が大きいことが確認された。
【００６５】
〔実施例２〕
縞鋼板（長さ２８００ｍｍ、幅２５００ｍｍ、厚さ６ｍｍ）の長手方向に複数のボルト取付け孔（ピッチ２５０ｍｍ、穴径１４．５ｍｍ）を形成し、このボルト取付け孔に市販のＵボルト（テーパ部のないもの；ＪＩＳＦ３０２２［呼び１５０］）をナットで固定したのちコンクリート（厚さ２００ｍｍ）を打設し固化させて合成床版の試験片を作製した。この試験片に対して繰り返し移動荷重による負荷試験（輪荷重走行試験）を行い、試験後に縞鋼板からコンクリートを取り外して、縞鋼板と接していた側のコンクリートの表面を目視観察した。その結果、コンクリートの表面には縞鋼板の突起痕が明瞭に残っており、図９に示すようなコンクリートが突起を乗り越えるような挙動がなかったものと判断される（コンクリートが繰り返し突起を乗り越えた場合、コンクリートの突起痕の角部が突起により磨耗ないし破壊されて突起痕は明瞭でなくなる）。
【００６６】
〔実施例３〕
鋼板としては、縞鋼板でなく、突起のない普通の鋼板（サイズは上記実施例２の縞鋼板と同じ）を用い、Ｕ字状ボルト５としては、上記実施例２で用いた通常のＵボルトと軸径以外は同じサイズであるが、ねじ部５１の直上の非ねじ部５１にテーパ部５３（φ１２ｍｍ／φ１６ｍｍ、長さ６ｍｍ）を設けたものを用いた（図６参照）。また、ボルト取付け孔の穴径は上記実施例２と同じ１４．５ｍｍとした。このＵボルト５をボルト取付け孔にナットで固定したのちコンクリート（厚さ２００ｍｍ）を打設し固化させて合成床版の試験片を作製した。この試験片に対して繰り返し移動荷重による負荷試験（輪荷重走行試験）を行い、試験後に目視観察したところ、Ｕボルト５と鋼板との間のずれは認められず、またコンクリートは鋼板から剥離することなく、ずれも認められなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、熟練を要する溶接作業を単純な穴開け作業とＵ字状ボルト等の締結作業に置き換えることができるので、フレッシュコンクリート打設の際の鋼製型枠のたわみの少ない施工精度の高い合成床版を低コストでかつ、鋼製型枠に溶接構造を用いないので疲労耐久性に優れた合成床版とその施工方法が提供できる。
【００６８】
また、せん断補強材を用いることにより、鋼製型枠のたわみをさらに小さくできる。
【００６９】
さらに、縞鋼板やテーパ付きのＵ字状ボルトなどを用いることにより鋼板とコンクリートと間のずれを防止できるので、上記の効果に併せて、合成床版の剛性などの機械的特性をより確実に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係る合成床版（実施形態１）の構成を説明する矢視図である。
【図２】本発明の実施に係る合成床版（実施形態１）の詳細を説明する図であり、（ａ）は橋幅方向の断面図、（ｂ）は橋軸方向の断面図である。
【図３】本発明の実施に係る合成床版（実施形態２）における荷重の伝達を説明するモデル図であり、（ａ）は無荷重の場合、（ｂ）は水平荷重を受けた場合である。
【図４】本発明の実施に係る合成床版（実施形態３）における荷重の伝達を説明するモデル図であり、（ａ）は無荷重の場合、（ｂ）は水平荷重を受けた場合である。
【図５】実施例１の鋼製型枠の構成を説明する図であり、（ａ）は本発明例１、（ｂ）は本発明例２、（ｃ）は比較例の構成をそれぞれ説明する矢視図である。
【図６】実施例３の合成床版に用いる、テーパ部を有するＵ字状ボルトを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はテーパ部近傍Ａの詳細を示す部分正面図である。
【図７】実施例３の合成床版に用いる、テーパ部を有するＵ字状ボルトの他の形態を示す、（ａ）は全体正面図、（ｂ）はテーパ部近傍Ｂの詳細を示す部分正面図である。
【図８】ボルトによる摩擦接合を用いた合成床版における荷重の伝達を説明するモデル図であり、（ａ）は無荷重の場合、（ｂ）は水平荷重を受けた場合である。
【図９】ボルトを用いずに縞鋼板のみを用いた合成床版におけるずれの挙動を説明するモデル図である。
【図１０】実施例１の鋼製型枠の構成を説明する図であり、（ａ）は本発明例３、（ｂ）は本発明例４２の構成をそれぞれ説明する矢視図である。
【符号の説明】
１…主桁
２…合成床版
３…鋼製型枠
４…鋼板（底鋼板）
４１…ボルト取り付け孔
４２…突起
５…Ｕ字状ボルト（Ｕボルト）
５１…非ねじ部（Ｒ部）
５２…ねじ部
５３…テーパ部
６…鉄筋
６１…主鉄筋
６２…配力鉄筋
７…コンクリート（フレッシュコンクリート）
８…ナット
９…番線
１０…高力ボルト
１０１…頭部
１１…遊間
１２…フラットバー
１３…Ｌ字状形鋼（Ｌ形鋼）

Claims

主桁間に掛け渡された鋼製型枠と、該鋼製型枠に打設されたコンクリートとからなる現場施工で形成される合成床版であって、該鋼製型枠が、予め鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔が設けられた鋼板と、該ボルト取り付け孔に非ねじ部を上にしてナットで固定された、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトとからなり、該ボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度が４５°以下であることを特徴とする合成床版。
さらに、前記ボルトが、橋幅方向に平行で所定間隔の複数の直線上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の合成床版。
さらに、前記ボルトにせん断補強材が配置されてなることを特徴とする請求項２に記載の合成床版。
前記せん断補強材がL字状形鋼であり、該L字状形鋼の水平部が前記鋼板と接して配置されてなることを特徴とする請求項３に記載の合成床版。
前記鋼板が、そのコンクリート打設面側に凹凸を設けたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成床版。
前記鋼板が縞鋼板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成床版。
前記ボルトが、Ｕ字状ボルト、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトであり、該ボルトの非ねじ部に、前記ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の合成床版。
前記拡大部が、ねじ部側から非ねじ部側に向かって直径が拡大するテーパ状であることを特徴とする請求項７に記載の合成床版。
鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、該ボルト取り付け孔にコの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトをその非ねじ部を上にして、かつ該ボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度が４５°以下となるようにナットで固定して鋼製型枠を作製し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法。
鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、該ボルト取り付け孔にコの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトをその非ねじ部を上にして、かつ該ボルトのねじ部の両先端を結ぶ直線と橋幅方向とのなす角度が４５°以下となるようにナットで固定して鋼製型枠を作製し、該鋼製型枠に鉄筋を配置し、該鉄筋と前記ボルトとを結合し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法。
さらに、前記ボルトを、橋幅方向に平行で所定間隔の複数の直線上に配置したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の合成床版の施工方法。
さらに、前記鋼製型枠を作製した後であって該鋼製型枠を主桁間に掛け渡す前に、前記ボルトにせん断補強材を取り付けることを特徴とする請求項１１に記載の合成床版の施工方法。
複数の、Ｕ字状ボルト、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトを予め鉄筋に所定のピッチで溶接により固定したものを、前記所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、前記複数のボルトの非ねじ部を上にしてナットで固定して鋼製型枠を作製し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法。
複数の、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトを予めせん断補強材に所定のピッチで溶接により固定したものを、前記所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、前記複数のボルトの非ねじ部を上にしてナットで固定して鋼製型枠を作製し、該鋼製型枠に別の鉄筋を配置し、該別の鉄筋と前記ボルトとを結合し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法。
鋼板の縦横方向にそれぞれ所定のピッチでボルト取り付け孔を予め設けた鋼板に対し、前記ボルト取り付け孔に合致するボルト挿通孔を有するＬ字状形鋼を互いの孔を合致させて上向きに配し、これらの孔にコの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトをその非ねじ部を上にして、ナットで固定して鋼製型枠を作製し、該鋼製型枠に鉄筋を配置し、該鉄筋と前記ボルトとを結合し、その後、主桁間に掛け渡し、該鋼製型枠にコンクリートを打設することを特徴とする合成床版の施工方法。
前記ボルトが、Ｕ字状ボルト、コの字状ボルト及びＶ字状ボルトの内いずれかのボルトであり、該ボルトの非ねじ部に、前記ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設け、該ボルトを前記ボルト取付け孔に固定する際に、前記拡大部を前記ボルト取付け孔に押し付けつつ固定することを特徴とする請求項９〜１２、１４、１５のいずれか１項に記載の合成床版の施工方法。
前記ボルトの非ねじ部に、前記ボルト取付け孔の直径より大きな直径を有する拡大部を設け、該ボルトを前記ボルト取付け孔に固定する際に、前記拡大部を前記ボルト取付け孔に押し付けつつ固定することを特徴とする請求項１３に記載の合成床版の施工方法。
前記鋼板が、さらに少なくとも片面に凹凸を設けたものであり、かつ、この凹凸を設けた面を上向きとすることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１項に記載の合成床版の施工方法。