JP4040535B2 - 橋梁 - Google Patents

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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(JIS G 3109 PC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P1/2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 (10)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
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