JP4040535B2

JP4040535B2 - 橋梁

Info

Publication number: JP4040535B2
Application number: JP2003161540A
Authority: JP
Inventors: 健治林
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004360337A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼桁を有する橋梁に関し、特に主桁数が例えば２つの少数主桁形式に適した橋梁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少数主桁橋は、従来の多主桁形式すなわち４つまたはそれ以上の主桁を有する鋼橋に対し、主桁数を２つ程度に減らした形式の鋼橋であり、適用支間の延長や施工の省力化などを図ることができる。
【０００３】
ところで、最近注目されている構造形式の橋梁として、波形鋼板をウエブに使用したプレストレストコンクリート箱型橋（以下、波形鋼板ウエブＰＣ箱桁橋）がある。これは、ＰＣ箱桁橋（以下、プレストレストコンクリートを略してＰＣと呼ぶ）の上下床版はそのままＰＣを用いる一方、ウエブを波形鋼板に置き換えたものであり、ＰＣ橋の弱点である主桁重量の問題について改善がなされている。フランスで実用化され、日本でも日本道路公団や（財）プレストレスト・コンクリート建設業協会が合理的かつ経済的で優れた特性を有する橋梁として展開を図っているところである。
【０００４】
これに対し、日本橋梁建設協会では、狭小（細幅）箱桁橋の研究開発を進めているが、現状ではコスト面などにおいて、波形鋼板ウエブＰＣ箱桁橋と対抗するに至っていない。
少数主桁橋などの鋼橋を推進する立場からすると、鋼材特性の活用、構造の簡素化、施工の合理化などの改良を図る必要がある。波形鋼板ウエブＰＣ箱桁橋におけるＰＣ橋の弱点を鋼材で補うという考え方も参照すべきところである。
【０００５】
そうした中で、特許文献１では、鋼橋の主桁として波形鋼板を用い、この波形鋼板の上端部にコンクリート床版を一体接合することが提案されている。これにより、施工の簡便化・軽量化が図られている。
特許文献２では、連続桁の支間部を通常のＩ形鋼で構成する一方、中間支点部を波形鋼板で構成し、この波形鋼板に沿わした外ケーブルの両端部をＩ形鋼の端部に定着させることが提案されている。これにより、中間支点部へのプレストレス導入の容易化が図られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２５０００９（第１頁、第１図）
【特許文献１】
特開２００１−１４６７１３（第１頁、第１図)
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のものでは、波形鋼板の剪断耐荷力にのみ着目し、アコーディオン効果が活かされていない。
特許文献２に記載のものでは、アコーディオン効果が中間支点部でしか使われていない。また、Ｉ形鋼と波形鋼板の接合作業や外ケーブルの定着作業を支間部と中間支点部の境目ごとに行なわなければならず、施工の簡便性が損なわれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記事情に鑑み、少数主桁橋などの鋼橋において、主桁に波形鋼板を用いるのであれば、その特長を十分に発揮させ、さらには鋼とコンクリートが互いの長所・短所を補うようにさせて、波形鋼板ウエブＰＣ箱桁橋と十分対抗し得るようにすべきであるとの問題意識のもとに、本発明をなした。
【０００９】
すなわち、本発明は、鋼製の主桁の上端部にコンクリート床版を一体に接合（荷重に対し一体に抵抗可能に接合）してなる橋梁において、前記鋼製主桁のウエブを略全長にわたって波形鋼板にて構成し、この波形鋼板に、主桁間を結ぶ鋼製の横桁を接合し、この横桁にＰＣ鋼材（ＪＩＳＧ３１０９ＰＣ鋼棒等）を定着させるとともに、このＰＣ鋼材を主桁の略全長に行き渡るように張設したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の特徴構成によれば、波形鋼板の使用により剪断耐荷力が向上し、垂直補剛材や水平補剛材を省略できる。横桁も可能な限り省略でき、最低限、ＰＣ鋼材を定着させるべき位置に配置すれば済む。これにより、構造の簡素化、施工の合理化を図ることができる。また、主桁重量を軽量化でき、スパンの長大化・コストの低減を図ることができる。さらに、波形鋼板とＰＣ鋼材を橋梁の略全長に行き渡らせることにより、波形鋼板のアコーディオン効果を橋梁の略全長域で発揮させることができ、コンクリート床版全体に（中間支点部だけでなく支間部でも）プレストレスを効果的に導入でき、橋梁全体を容易にＰＣ構造にすることができる。しかも、Ｉ形鋼と波形鋼板の接合作業を省略でき、ＰＣ鋼材の定着作業を支間部と中間支点部の境目ごとに行なう必要もなく、施工の簡便性を確保できる。さらに、横桁をＰＣ鋼材の定着手段として用いることにより、一層の構造簡素化、施工合理化、コスト低減を図ることができる。また、波形鋼板ウエブＰＣ箱桁橋との比較では、下床版を省略できるので主桁重量をより低減でき、より一層のスパン長大化、施工簡便化、コスト低減を図ることができる。
【００１１】
前記横桁を前記主桁の支点ごとに配置し、前記ＰＣ鋼材を径間ごとに分割するのが望ましい。これによって、横桁架設作業、ＰＣ鋼材定着作業およびプレストレス導入作業を各支点上で行なうようにすることができ、施工の一層の合理化を図ることができる。
【００１２】
前記主桁の各支点において、前記ＰＣ鋼材を定着させる横桁を複数、互いに近接させて並べ、これら横桁を連結部材にて剛結合するのが望ましい。これによって、定着強度を確実に得ることができる。
【００１３】
前記連結部材は、前記横桁より断面剛性が大きいことが望ましい。これによって、複数の横桁どうしを確実に剛結合することができ、定着強度を一層確実に得ることができる。
【００１４】
前記連結部材には内部空間が形成され、この内部空間にコンクリートが充填されていることが望ましい。これによって、定着強度をより一層確実に得ることができる。
【００１５】
前記ＰＣ鋼材が、前記横桁における連結部材の配置された位置に定着されていることが望ましい。これによって、定着強度をより一層確実に得ることができる。
【００１６】
前記複数の横桁が、前記波形鋼板の波の半ピッチの整数倍の間隔で橋軸方向に離れて配置されていることが望ましい。これによって、横桁を波形鋼板の互いに同様の部位に接合することができる。
【００１７】
前記横桁が、前記波形鋼板における橋軸に対し斜めをなす斜板部に接合されていることが望ましい。これによって、横桁の端部を斜板部に合わせて斜めにすれば、容易に接合することができる。
【００１８】
前記主桁の中間支点を含む負曲げ領域（負の曲げモーメントが作用する領域）には、鉄筋コンクリートが、波形鋼板の両側面の凹部に充填されるだけでなく凸部をも覆うようにして設けられていることが望ましい。これによって、負曲げ領域における曲げ耐荷力及び剪断耐荷力を向上させることができる。
【００１９】
前記鉄筋コンクリートの鉄筋が、前記波形鋼板の凸部より突出した位置に配筋されていることが望ましい。これによって、配筋を容易に行なうことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、所謂少数主桁形式の多径間連続桁橋梁Ｂを示したものである。橋梁Ｂの橋脚１０上には、支承１１を介して少数（例えば２つ）の主桁２０が橋軸方向に沿って架け渡され、これら主桁２０上にコンクリート床版３０が敷設されている。
【００２１】
各主桁２０は、ウエブ２１と、上下のフランジ２２，２３とを有している。この主桁２０のウエブ２１は、全長にわたって波形鋼板にて構成されている。図３および図４に示すように、波形鋼板ウエブ２１は、第１、第２斜板部２１ａ，２１ｂを交互に連続させてなる平面視略三角の波形状をなしている。第１、第２斜板部２１ａ，２１ｂは、互いに逆向きに橋軸に対し傾いている。隣り合う斜板部２１ａ，２１ｂによって凸部２１ｄないしは凹部２１ｃが形成されている。波形鋼板ウエブ２１の上下端部に、フランジ２２，２３がそれぞれ溶接されている。これらフランジ２２，２３の両縁は、波形鋼板ウエブ２１より橋幅方向に突出されている。
【００２２】
図３に示すように、上フランジ２２の上面には、多数のスタッドジベル３１（接合部材）が設けられている。このスタッドジベル３１が、床版３０のコンクリートに埋設されることにより、主桁２０と床版３０が接合一体化されている。
【００２３】
図１および図２に示すように、主桁２０の中間支点周辺の負曲げ領域（負の曲げモーメントが作用する領域）には、鉄筋コンクリート６０が設けられている。この鉄筋コンクリート６０は、橋梁Ｂの負曲げ領域にのみ設けられ、支間部および端支点周辺の正曲げ領域（正の曲げモーメントが作用する領域）には、設けられていない。
【００２４】
図４に示すように、鉄筋コンクリート６０は、負曲げ領域の波形鋼板ウエブ２１の両側面にそれぞれ設けられている。鉄筋コンクリート６０のコンクリート６１は、波形鋼板ウエブ２１の各側面の凹部２１ｃに充填されるだけでなく、凸部２１ｄをも完全に覆っている。コンクリート６１の表面は、フランジ２２，２３の縁と面一になっているが、フランジ２２，２３より突出していてもよく、引込んでいてもよい。コンクリート６１の上端部は、上フランジ２２の下面に接し、下端部は、下フランジ２３の上面に接している。コンクリート６１の橋軸方向の両端面は、外部に露出されている。コンクリート６１の打設の際は、これら両端面の位置と、前記フランジ２２，２３の縁と面一をなす表面の位置とにそれぞれ型枠を設置することになる。
【００２５】
図３および図４に示すように、コンクリート６１の内部には、鉄筋６３，６４が垂直および水平に埋設されている。これら鉄筋６３，６４は、波形鋼板ウエブ２１の凸部２１ｄよりフランジ２２，２３の縁側に突出した位置に配筋されている。垂直鉄筋６３は、フランジ２２，２３の縁の近くの所定のかぶり厚が得られる位置に配筋されている。垂直鉄筋６３の上下端は、上下のフランジ２２，２３にそれぞれ突き当てられ、溶接にて連結されている。なお、垂直鉄筋６３は、必ずしもフランジ２２，２３に連結する必要はない。
【００２６】
図４に示すように、垂直鉄筋６３のウエブ２１側部に水平鉄筋６４が宛がわれている。波形鋼板ウエブ２１の外側面に配されたコンクリート６０の水平鉄筋６４は、コンクリート６０の略全長に及ぶ１本物であるのに対し、波形鋼板ウエブ２１の内側面に配されたコンクリート６０の水平鉄筋６４は、後記横桁４１との干渉を避けるために橋軸方向に沿って３つに分割されている。なお、横桁４１に貫通孔を設け、波形鋼板ウエブ２１の内側の水平鉄筋６４についても１本物にして上記貫通孔に通すことにしてもよい。
【００２７】
図２〜図４に示すように、連続桁橋梁Ｂの中間支点には、横桁装置４０が設けられている。（なお、図示は省略するが、端支点にも同様の横桁装置４０が設けられている。）横桁装置４０は、２本の横桁４１と、梁４２（剛性連結部材）とを有している。各横桁４１は、Ｉ形鋼からなり、２つの主桁２０間に架け渡されている。図４に示すように、横桁４１の端部は、斜めにカットされ、この斜設端部４１ａが、波形鋼板ウエブ２１の斜板部２１ａ，２１ｂに突き当てられ、溶接にて連結されている。
【００２８】
２つの横桁４１は、互いに近接して橋軸方向に並んで配置されている。これら横桁４１間の間隔Ｌは、波形鋼板ウエブ２１の半ピッチＰ１／２（隣り合う斜板部２１ａ，２１ｂの中央部どうし間の距離）の奇数倍（例えば図４では３倍）になっている。すなわち、
Ｌ＝Ｐ１／２×（２ｎ＋１）（ｎ＝０，１，２…）
になっている。これによって、一方（図４において左側）の横桁４１の斜設端部４１ａは、第１斜板部２１ａに接合され、他方（図４において左側）の横桁４１の斜設端部４１ｂは、第２斜板部２１ｂに接合されている。
【００２９】
横桁装置４０の横桁４１どうしは、梁４２にて剛結合されている。梁４２は、鋼材にて箱形状に形成されている。この箱状梁４２の断面剛性は、各横桁４１より大きい。更に、梁４２の内部には、コンクリート４３が充填されている。
【００３０】
図１および図２に示すように、橋梁Ｂには、プレストレス導入用のＰＣ鋼材として外ケーブル５０が張設されている。外ケーブル５０は、径間ごとに分割された状態で橋梁Ｂの全長に及ぶように配置されている。各径間には、複数本（図１では各主桁２０に添うようにして２本）の外ケーブル５０が、互いに橋幅方向に離れて配置されている。
なお、外ケーブル５０の配置高さは、図面では波形鋼板ウエブ２１の略中間高さになっているが、上側すなわちコンクリート床版３０の側に偏らせて配置してしてもよい。これにより、プレストレスを床版２０に効果的に導入できる。
【００３１】
各外ケーブル５０の両端部は、横桁装置４０に定着されている。この定着部は、ちょうど梁４２と同位置に配置されている。すなわち、図３および図４に示すように、外ケーブル５０の端部は、その外ケーブル５０の配置された径間側の横桁４１および梁４２のコンクリート４３を貫通し、他方の横桁４１に設けたアンカー５１に定着されている。なお、梁４２の幅方向に少しずれた位置には、隣りの径間の外ケーブル５０の端部が、同様にして定着されている。
【００３２】
上記のように構成された橋梁構造によれば、外ケーブル５０の緊張によってコンクリート床版３０が効果的にＰＣ構造化される。すなわち、主桁２０を構成する波形鋼板ウエブ２１は、アコーディオン効果によって外ケーブル５０の緊張力に対し殆ど抵抗しない。また、フランジ２２，２３の伸び剛性は、コンクリート床版３０に比べて極めて小さい。これによって、外ケーブル５０によるプレストレスを、主桁２０を介してコンクリート床版３０に効果的に導入することができる。しかも、波形鋼板ウエブ２１と外ケーブル５０が橋梁Ｂの全長に及んでいるので、橋梁Ｂの全長域でアコーディオン効果が働き、コンクリート床版３０を全長にわたって確実にＰＣ床版にすることができる。
【００３３】
波形鋼板ウエブ２１は、剪断耐荷力が高いため、鋼製主桁の垂直補剛材や水平補剛材を省略でき、横桁４１についても可能な限り省略でき、最低限、外ケーブル５０を定着させるべき支点部に配置すれば済む。これにより、構造の簡素化、施工の簡便化、コストの削減を図ることができる。また、主桁重量を軽量化でき、スパンの長大化・コストの低減を図ることができる。
なお、架設工程においては、必要に応じて対傾構を仮付けするとよい。
【００３４】
横桁４１を外ケーブル５０の定着手段として用いることにより、構造の一層の簡素化、施工の一層の簡便化、コストの一層の削減を図ることができる。しかも、複数（例えば２本）の横桁４１を高断面剛性の梁４２にて剛結合させた横桁装置５０を定着手段としているので、定着強度を確実に得ることができ、ひいては床版３０へのプレストレス導入を確実に行なうことができる。さらに、梁４２にはコンクリート４３を充填し、この梁４２と同位置にアンカー５１を設けているので、定着強度を一層確実に得ることができ、床版３０へのプレストレス導入を一層確実に行なうことができる。
【００３５】
さらに、主桁２０の負曲げ領域においては、波形鋼板ウエブ２１の両側面に鉄筋コンクリート６０が設けられることにより、曲げ耐荷力及び剪断耐荷力を向上させることができる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
例えば、連続桁に限らず、単純桁にも適用できる。
外ケーブル５０の中間部を主桁２０の支間部の下側部分に引っ掛け、外ケーブル５０で主桁支間部を上に曲げるように力を加え、床版３０の自重を支えるようにしてもよい。
外ケーブル５０は、径間ごとに分割されず、橋梁Ｂの全長にわたる一本物であってもよい。
横桁装置４０における横桁４１間の間隔Ｌは、波形鋼板ウエブ２１の半ピッチＰ_１／２の奇数倍に限らず整数倍であればよく、両方の横桁４１が共に第１斜板部２１ａに接合されていてもよく、共に第２斜板部２１ｂに接合されていてもよい。
各横桁装置４０の横桁４１は、２本に限らず、３本以上設けてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波形鋼板により剪断耐荷力が向上し、垂直補剛材や水平補剛材を省略できる。横桁も可能な限り省略でき、最低限、ＰＣ鋼材を定着させるべき位置に配置すれば済む。これにより、構造の簡素化、施工の合理化を図ることができるとともに、主桁重量を軽量化でき、スパンの長大化・コストの低減を図ることができる。また、波形鋼板とＰＣ鋼材を橋梁の略全長に行き渡らせることにより、波形鋼板のアコーディオン効果を橋梁の略全長域で発揮させることができ、コンクリート床版全体にプレストレスを効果的に導入できる。さらに、横桁をＰＣ鋼材の定着手段として用いることにより、一層の構造簡素化、施工合理化、コスト低減を図ることができる。
また、負曲げ領域の波形鋼板の両側面に鉄筋コンクリートを設けることにすれば、負曲げ領域における曲げ耐荷力及び剪断耐荷力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る少数主桁形式の多径間連続桁橋梁の斜視図である。
【図２】前記橋梁の側面図である。
【図３】図４のIII−III線に沿う、前記橋梁の側面断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う、前記橋梁の平面断面図である。
【符号の説明】
Ｂ少数主桁形式の多径間連続桁橋梁
１０橋脚
１１支承
２０主桁
２１波形鋼板ウエブ
２１ａ第１斜板部
２１ｂ第２斜板部
２１ｃ凹部
２１ｄ凸部
２２上フランジ
２３下フランジ
３０コンクリート床版
３１スタッドジベル
４０横桁装置
４１横桁
４１ａ斜設端部
４２梁（連結部材）
４３コンクリート
５０外ケーブル（ＰＣ鋼材）
５１アンカー
６０鉄筋コンクリート
６１コンクリート
６３垂直鉄筋
６４水平鉄筋

Claims

鋼製の主桁の上端部にコンクリート床版を一体に接合してなる橋梁において、
前記鋼製主桁のウエブが略全長にわたって波形鋼板にて構成され、ＰＣ鋼材が主桁の略全長に行き渡るように張設され、
前記主桁間を結ぶ横桁装置が前記主桁の支点ごとに配置され、前記ＰＣ鋼材が径間ごとに分割され、
前記横桁装置が、互いに近接して橋軸方向に並んで配置されるとともに前記主桁のウエブの波形鋼板に接合された複数の鋼製横桁と、これら横桁を剛結合する連結部材とを備え、
前記横桁装置には、隣り合う径間のＰＣ鋼材の端部が定着され、一方の径間側のＰＣ鋼材が、当該一方の径間側に位置する横桁を貫通して、これと異なる横桁に定着され、他方の径間側のＰＣ鋼材が当該他方の径間側に位置する横桁を貫通して、これと異なる横桁に定着されていることを特徴とする橋梁。
前記横桁装置の横桁が２本からなり、前記隣合う径間のＰＣ鋼材の端部が、横桁装置の異なる横桁にそれぞれ定着されていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁。
前記連結部材は、前記横桁より断面剛性が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の橋梁。
前記連結部材には内部空間が形成され、この内部空間にコンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか記載の橋梁。
前記ＰＣ鋼材が前記コンクリートを通ることを特徴とする請求項４に記載の橋梁。
前記連結部材には内部空間が形成され、前記ＰＣ鋼材がこの連結部材を通ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の橋梁。
鋼製の主桁の上端部にコンクリート床版を一体に接合してなる橋梁において、前記鋼製主桁のウエブを略全長にわたって波形鋼板にて構成し、この波形鋼板に、主桁間を結ぶ鋼製の横桁を接合し、この横桁にＰＣ鋼材を定着させるとともに、このＰＣ鋼材を主桁の略全長に行き渡るように張設し、
前記横桁を前記主桁の支点ごとに配置し、前記ＰＣ鋼材を径間ごとに分割し、
前記主桁の各支点において、前記ＰＣ鋼材を定着させる横桁を複数、互いに近接させて並べ、これら横桁を連結部材にて剛結合し、
前記複数の横桁が、前記波形鋼板の波の半ピッチの整数倍の間隔で橋軸方向に離れて配置されていることを特徴とする橋梁。
鋼製の主桁の上端部にコンクリート床版を一体に接合してなる橋梁において、前記鋼製主桁のウエブを略全長にわたって波形鋼板にて構成し、この波形鋼板に、主桁間を結ぶ鋼製の横桁を接合し、この横桁にＰＣ鋼材を定着させるとともに、このＰＣ鋼材を主桁の略全長に行き渡るように張設し、
前記横桁が、前記波形鋼板における橋軸に対し斜めをなす斜板部に接合されていることを特徴とする橋梁。
前記主桁の中間支点を含む負曲げ領域には、鉄筋コンクリートが、波形鋼板の両側面の凹部に充填されるだけでなく凸部をも覆うようにして設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の橋梁。
前記鉄筋コンクリートの鉄筋が、前記波形鋼板の凸部より突出した位置に配筋されていることを特徴とする請求項９に記載の橋梁。