JP3994873B2

JP3994873B2 - 鋼主桁と橋脚との接合構造及び接合方法

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Publication number: JP3994873B2
Application number: JP2002376669A
Authority: JP
Inventors: 克佳中西; 勝昭武田; 幹男小泉; 一人内田; 浩弥大久保; 祐人田中; 徹也三島; 夏生原; 孝之小原
Original assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp; Maeda Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp; Maeda Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004204602A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼主桁と橋脚との接合構造及び接合方法に係り、さらに詳しくは、鋼主桁と橋脚とを剛結合するための構造及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨コンクリート橋脚としては、突起付きＨ形鋼の周囲に定着補強鉄筋を配置し、割裂ひび割れの進展を抑制することによって高い定着耐力を得ること（ＲＥＥＤ工法）が基本とされている。
また、鋼桁と鉄骨コンクリート橋脚との剛結構造については、橋脚内に埋設された外面リブ付き鋼管を、橋脚頂部において主桁又は横桁に直接連結して力を伝達させ、かつ、主桁はウェブにスタッドを設置することにより、横桁と平行して配置した型枠鋼板は孔あき鋼板シベルを設置することにより、それぞれ鉄骨コンクリート橋脚と剛結するようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
土木学会第５７回年次学術講演概要集「鋼管・コンクリート合成橋脚を用いた複合ラーメン橋の合理的接合法に関する基礎的研究」（第７５７頁〜第７５８頁）平成１４年９月
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＥＥＤ工法を鋼桁と鉄骨コンクリート橋脚との接合構造に適用すると、定着補強鉄筋の組立作業を主桁と横桁に囲まれた狭い空間で行わなければならないので作業性が悪く、多くの労力と時間が必要になる。また、鉄骨を定着させる鋼桁の高さがフーチングに比べて一般に低いため、この定着方法では定着長さが不足する場合が生じる。
【０００５】
また、非特許文献１に記載された桁と鉄骨コンクリート橋脚との剛結構造では、橋脚内に埋設された外面リブ付き鋼管を、橋脚の頂部において主桁又は横桁に直接連結するため、橋脚内の鉄骨の施工誤差を許容できない。また、スタッドの設置に付随して多量の鉄筋が必要になり、配筋が困難であるばかりでなくコンクリートの施工性が悪い。さらに、剛桁から鉄骨コンクリート橋脚への荷重の伝達は、鋼桁から鉄骨に直接、主桁ウェブのスタッドからコンクリートを介して、及び型枠鋼板の孔あき鋼板ジベルからコンクリートを介しての３経路があり、剛結部を設計する際、各経路から伝達される力の割合が明確でないため、合理的な設計ができない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、鋼主桁と橋脚との剛結部の鉄筋を大幅に削減し、かつ施工性を改善できると共に、合理的な設計が可能な鋼主桁と橋脚との接合構造及び接合方法を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る鋼主桁と橋脚との接合構造は、対向配置されたウェブ及びこれらウェブの間を仕切るセル鋼板により複数のセル室を形成し、これら各セル室内においてウェブ及びセル鋼板の両者又はいずれか一方にずれ止めが設けられた多室セル横桁と、橋脚上の橋軸方向に設置された鋼桁とを有し、該鋼桁の間に前記多室セル横桁を配置してそのセル室を、下部が橋脚に埋設された突起付き鉄骨の上部にそれぞれ嵌合し、その両端部を前記鋼桁に接合して鋼主桁を構成し、前記多室セル横桁のセル室にコンクリートを充填して前記鋼主桁と橋脚とを剛結合したものである。
【０００８】
（２）上記（１）の多室セル横桁に設けたずれ止めにスタッドを用いた。
（３）上記（２）の多室セル横桁に設けたスタッドにあらかじめ補強筋を結束した。
【０００９】
（４）本発明に係る鋼主桁と橋脚との接合方法は、上記（１）〜（３）のいずれかの多室セル横桁をあらかじめ工場等で製作する工程と、下部が橋脚に埋設された突起付き鉄骨の両側において前記橋脚の橋軸方向に鋼桁を設置する工程と、多室セル横桁のセル室を前記突起付き鉄骨の上部に嵌合し、その両端部を前記鋼桁に接合して鋼主桁を構成する工程と、前記多室セル横桁のセル室にコンクリートを充填して鋼主桁と橋脚とを剛結合する工程とを含むものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図７は本発明に係る鋼主桁と橋脚との接合構造の基本的構成を示す模式図で、Ｐは鉄骨コンクリート橋脚（以下、単に橋脚という）、Ａはアバット、Ｓは沓、Ｇは橋脚Ｐ上に設けた鋼主桁、Ｄは鋼主桁Ｇ上に設置した床版で、これら鋼主桁Ｇと床版Ｄにより上部構造Ｂを構成し、橋脚Ｐと鋼主桁Ｇは剛結されている。
図８は図７のＣ−Ｃ断面図で、１は鋼主桁Ｇを構成する鋼桁、１０は同じく多室セル横桁で、４は橋面を構成する舗装である。
【００１１】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１の模式的縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２の正面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。
図において、３０は例えばフランジ外面に多数の突起等が設けられたＨ形断面の鋼材からなる突起付き鉄骨で、上部（突出部）を残して橋脚Ｐに埋設されている。なお、鋼主桁Ｇの外側に位置する突起付き鉄骨３０ａ及び対向配置された多室セル横桁１０の間に位置する突起付き鉄骨３０ａは、突起付き鉄骨３０より短かく形成され、全長が橋脚Ｐに埋設されている（以下の説明では、突起付き鉄骨３０，３０ａを併せて符号３０で示すことがある）。
【００１２】
上記の説明では、突起付き鉄骨３０にＨ形断面で突起つきの鋼材を用いた場合を示したが、円形若しくは角形断面で表面に突起つきの鋼管を用いてもよい。また、突起のない通常のＨ形断面の鋼材又は鋼管の表面に、コンクリートと一体化をはかることのできるスタッドなどの突起物を設けてもよい。
【００１３】
１は鋼主桁Ｇを構成するＩ形断面の一対の鋼桁で、突出した突起付き鉄骨３０の両側において橋脚Ｐ上の橋軸方向に設置されている。そして、両鋼桁１のウェブ１ａの対向面には、突起付き鉄骨３０の突出部に対応し、かつ多室セル横桁１０の幅に対応した間隔で、上下方向の中央部よりやや上方から下フランジ１ｂにかけて、ウェブ１ａと直交してそれぞれ一対の連結鋼板２が溶接により接合されている。なお、この連結鋼板２は、あらかじめ工場等において鋼桁１に接合される。
【００１４】
鋼桁１と共に鋼主桁Ｇを構成する一対の多室セル横桁１０の一例を図５に示す。図５において、１１ａ，１１ｂは、対向する鋼桁１の連結鋼板２間の距離に対応した長さで、連結鋼板２の高さに対応した高さのＩ形断面又は板状の側板（以下、ウェブという）で、ウェブ１１ａ，１１ｂの間には所定の間隔で複数のセル鋼板１２が溶接により接合されており、これにより、突起付き鉄骨３０の断面積に対して余裕をもった大きさの複数のセル室１３が形成されている。
【００１５】
そして、各セル室１３内において、ウェブ１１ａ，１１ｂの対向面（図には一方のウェブ１１ａのみ示してある）の長手方向にずれ止めである複数のスタッド１４が、上下方向に複数列設けられており、また、対向するセル鋼板１２の間には、これらスタッド１４に対応して補強筋１５が設けられ、この補強筋１５はそれぞれスタッド１４に結束されている。
このように、各セル室１３にスタッド１４及び補強筋１５が設けられた多室セル横桁１０は、あらかじめ工場等で製作され、工事現場に輸送される。
【００１６】
上記の説明では、多室セル横桁１０の各セル室１３において、ウェブ１１ａ，１１ｂの対向面に複数のスタッド１４を設けると共に、対向するセル鋼板１２の間に設けた補強筋１５をスタッド１４に結束した場合を示したが、ウェブ１１ａ，１１ｂとセル鋼板１２の対向面にそれぞれスタッド１４とこれに結束される補強筋１５を設けてもよく、あるいは、セル鋼板１２の対向面にスタッド１４を設け、ウェブ１１ａ，１１ｂの間にこれに結束される補強筋１５を設けてもよい。
また、上記の補強筋１５を省略し、スタッド１４のみを設けてもよい。
【００１７】
次に、上記のような本実施の形態の施工手順の一例について説明する。なお、橋脚Ｐには突起付き鉄骨３０が埋込まれているものとし、また、鋼桁１のウェブ１ａにはあらかじめ工場等において連結鋼板２が接合されており、多室セル横桁１０もあらかじめ工場等で製作され、これらは工事現場に搬入されているものとする。
【００１８】
先ず、橋脚Ｐ上の上面から突出した突起付き鉄骨３０の両側の橋軸方向に、所定の距離を隔てて鋼桁１を対向配置する。
次に、両鋼桁１の間において、多室セル横桁１０のセル室１３を橋脚Ｐの上面から突出した突起付き鉄筋３０にそれぞれ上方から嵌合し、橋脚Ｐ上に設置する。そして、多室セル横桁１０のウェブ１１ａ，１１ｂの両端部を、鋼桁１に設けた連結鋼板２と位置合わせし、添接板３により両者を一体に接合する。これにより鋼主桁Ｇが構成される。
【００１９】
ついで、橋脚Ｐと鋼主桁Ｇとの間にコンクリートを打設すると共に、多重セル横桁１０の各セル室１３にコンクリートを充填して突起付き鉄骨３０と一体化し、鋼主桁Ｇを橋脚Ｐに剛結合する。この場合、多室セル横桁１０の各セル鋼板１２に１個又は複数個の穴を設け、コンクリートの打設個所数を低減するなどの施工性の向上をはかると共に、コンクリートと多重セル横桁１０間の一体化に寄与させるようにしてもよい。
また、必要に応じて対向する多室セル横桁１０の間に形成された空間領域ＳＰ（図４）にもコンクリートを打設し、剛結部の剛度をさらに向上させてもよい。
最後に多室セル横桁１０の上面に、上面フランジ１６を取付ける。
【００２０】
上記のような橋脚Ｐと鋼主桁Ｇとの剛結部においては、多室セル横桁１０から橋脚Ｐの突起付き鉄骨３０への力の伝達は、多室セル横桁１０のウェブ１１ａ，１１ｂにスタッド１４を設けたことにより、多室セル横桁１０→スタッド１４→充填コンクリート→突起付き鉄骨３０と行われる。このように鋼主桁Ｇから橋脚Ｐへの応力の伝達が明確なので、合理的な設計が可能である。
【００２１】
［実施の形態２］
図６は本発明の実施の形態２の縦断面図である。
本実施の形態は、実施の形態１の鋼主桁Ｇを構成する鋼桁１に代えて、鋼箱桁５を設けたもので、その他の構成、作用効果は、実施の形態１の場合とほぼ同様である（以下の説明では、鋼桁１と鋼箱桁５を合せて鋼桁ということがある）。なお、実施の形態１，２では橋脚Ｐが鉄骨コンクリート橋脚の場合を示したが、軸方向鉄筋を併用した鉄骨鉄筋コンクリート橋脚にも本発明を実施することができる。
【００２２】
【実施例】
本発明に係る各部の諸元については、対象となる構造物の種類、規模等に応じて種々異なるが、実施の形態１における各部の寸法の一例を示せず、次の通りである。
橋脚Ｐの断面は７ｍ（橋軸直角方向）×３ｍ（橋軸方向）で、突起付き鉄骨３０は２００×２０４×８×１２ｍｍの突起付きＨ形鋼であり、橋軸直角方向に等間隔に７本を橋軸方向に２列設置して、各列の両側の突起付き鉄骨３０ａを除き、コンクリートの上面より１．５ｍ突出させた。
【００２３】
鋼桁１は、高さ２．５ｍで、ウェブ１ａの板厚は２２ｍｍ、上下フランジ１ｂ，１ｃの幅は０．６５ｍ、板厚は５０ｍｍであり、対向する鋼桁１間の距離は５ｍである。
また、多室セル横桁１０のウェブ１１ａ，１１ｂの高さは２ｍで板厚１２ｍｍ、上下のフランジの幅は０．２５ｍ、板厚は２５ｍｍである。セル鋼板１２の板厚は１２ｍｍで、これによって一体化されたウェブ１１ａ，１１ｂの間隔は０．７ｍ、セル鋼板１２の間隔は１ｍである。また、ウェブ１１ａ，１１ｂに設けたスタッド１４は、直径２２ｍｍ、長さ０．１５ｍで、セル室１３内においてウェブ１１ａ，１１ｂのセル鋼板１２間に２本、上下方向に４列設けた。補強筋１５はＤ１６である。
【００２４】
上記のような寸法の鋼桁１及び多室セル横桁１０を用いて、突起付き鉄骨３０が設けられた橋脚Ｐに前述の要領で施工したところ、短時間でスムーズに鋼主桁Ｇを橋脚Ｐに剛結合することができた。
【００２５】
上記のように構成した本発明によれば、突起付き鉄骨３０の多室セル横桁１０への定着において、スタッド１４を設けた多室セル横桁１０の鋼板が定着補強効果を発揮するため、定着補強鉄筋が不要になり、現場作業が大幅に簡略化できる。また、定着補強効果が大きいため、定着長を短かくすることができる。
さらに、多室セル横桁１０のスタッド１４の周囲に配置する鉄筋の量を零にし、又は少量に抑えることができるので、現場作業を大幅に簡略化できると共に、コンクリート打設時の施工性を向上することができる。
【００２６】
また、多室セル横桁１０のスタッド１４の周囲に補強筋１５を配置する場合は、補強筋１５をあらかじめ工場等においてスタッド１４に結束するので、現場作業を大幅に簡略化することができる。さらに、鋼主桁Ｇと橋脚Ｐとを付着接合するため、橋脚Ｐの施工誤差をある程度吸収することができ、これらにより、施工費を低減し、工期を短縮することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る鋼主桁と橋脚との接合構造は、鋼桁の間に多室セル横桁を配置してそのセル室を、下部が橋脚に埋設された突起付き鉄骨の上部にそれぞれ嵌合し、その両端部を鋼桁に接合して鋼主桁を構成し、多室セル横桁のセル室にコンクリートを充填して鋼主桁と橋脚とを剛結合するようにしたので、剛結合部の鉄筋を大幅に削減し、かつ施工性を改善できると共に、合理的な設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る鋼主桁と橋脚との接合構造の模式的縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】一部を断面で示した多室セル横桁の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る鋼主桁と橋脚との接合構造の模式的縦断面図である。
【図７】本発明に係る鋼主桁と橋脚との接合構造の基本的構成を示す模式図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
Ｐ橋脚
Ｇ鋼主桁
１鋼桁
５鋼箱桁
１０多室セル横桁
１１ａ，１１ｂウェブ
１２セル鋼板
１３セル室
１４スタッド
１５補強筋
３０突起付き鉄骨

Claims

対向配置されたウェブ及びこれらウェブの間を仕切るセル鋼板により複数のセル室を形成し、これら各セル室内においてウェブ及びセル鋼板の両者又はいずれか一方にずれ止めが設けられた多室セル横桁と、橋脚上の橋軸方向に設置された鋼桁とを有し、
該鋼桁の間に前記多室セル横桁を配置してそのセル室を、下部が橋脚に埋設された突起付き鉄骨の上部にそれぞれ嵌合し、その両端部を前記鋼桁に接合して鋼主桁を構成し、前記多室セル横桁のセル室にコンクリートを充填して前記鋼主桁と橋脚とを剛結合することを特徴とする鋼主桁と橋脚との接合構造。
前記多室セル横桁に設けたずれ止めにスタッドを用いたことを特徴とする請求項１記載の鋼主桁と橋脚との接合構造。
前記多室セル横桁に設けたスタッドにあらかじめ補強筋が結束されていることを特徴とする請求項２記載の鋼主桁と橋脚との接合構造。
請求項１〜３のいずれかの多室セル横桁をあらかじめ工場等で製作する工程と、
下部が橋脚に埋設された突起付き鉄骨の両側において前記橋脚の橋軸方向に鋼桁を設置する工程と、
多室セル横桁のセル室を前記突起付き鉄骨の上部に嵌合し、その両端部を前記鋼桁に接合して鋼主桁を構成する工程と、
前記多室セル横桁のセル室にコンクリートを充填して鋼主桁と橋脚とを剛結合する工程とを含むことを特徴とする鋼主桁と橋脚との接合方法。