JP4045374B2 - 鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造及び橋梁の施工方法 - Google Patents

Description

この発明は、中小支間長に掛け渡されるのに適した橋梁の桁構造に関し、鋼とコンクリートとの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造及び橋梁の施工方法に関する。

河川や渓谷を越える河川橋や、道路や鉄道との平面交差を避けるために設けられる高架橋等の各種の橋梁では、地形や河川阻害率、交差構造物あるいは航路などの制約を受けるため、構造高を低くしなければならない場合がある。例えば、図10は河川Ｒを越えて架設される河川橋の一例を示すもので、この河川橋１は、河川Ｒを跨ぐ部分の長径間部Ｄ_Lと河岸Ｓを跨ぐ部分の短径間部Ｄ_Sとに掛け渡されている。図10に示す河川橋では、長径間部Ｄ_Lにトラス橋２の構造が採用され、短径間部Ｄ_Sに単純桁橋３が採用された構造とされている。

前記短径間部Ｄsは、この河川橋１により接続させる取付道路４と接続させる部分となり、この短径間部Ｄsは、長径間部Ｄ_Lと比べて支間長が小さいものである。この短径間部Ｄsに掛け渡される橋梁では、取付道路４の路面と橋下空間の制約から、構造高の制限がない場合には、単純合成桁橋や単純非合成桁橋が、構造高の制限がある場合には、単純鋼床版桁橋または合成床版橋などが採用されているのが一般的である。すなわち、基礎5aと躯体5bとからなる下部構造５に支承６を介して橋桁となる上部構造である前記単純桁橋３が構築された構造とされている。

図９はこの種の短径間部Ｄ_Sに採用されている鋼Ｉ桁の概略構造を示すもので、主桁７が、対傾構８や荷重分配横桁９などによって補強された構造とされている。主桁７は、せん断力に抗する力を担当する鋼ウェブ7aと、曲げモーメントに抗する力を担当する鋼ウェブ7aの上端部に配された上フランジ7bと、下端部に配された下フランジ7cとが組み合わされてＩ型の断面構造とされている。なお、この鋼Ｉ桁上に設置される図示しない床版とはスラブアンカーで結合して、設計上桁断面に考慮しない非合成桁と、スタッドジベル等で結合して、設計上桁断面に考慮する合成桁とがある。

また、前記鋼Ｉ桁の主桁７にＨ形鋼を用いたＨ形鋼桁があり、規格品を利用することによりコストの低減が図られている。

また、特許文献１には、鋼部材とコンクリートで構成される複合部材の接合部において、鋼部材（橋梁）の端部に、所定間隔に孔が開孔されており、かつコンクリート中に埋め込まれる垂直板材を有する接合部材が溶接され、垂直板の孔を貫通して主鉄筋が配筋され、コンクリートが打設されている鋼部材とコンクリートの接合構造が記載されている。

特開２００１−２７００５

しかしながら、前述した鋼Ｉ型桁と特許文献１に開示された接合構造では、鋼ウェブの上端に鋼製の上フランジや接合部材が配されている構造であるため、これら上フランジや接合部材を鋼ウェブに溶接する必要があり、溶接作業に手間がかかり、橋桁の製作コスト及び橋梁の建設コストを増加させてしまうおそれがある。

また、Ｈ形鋼桁では、規格品を用いるため、コストを抑制するのに効果的であるが、寸法が規定されているため、構造高を大きくできない場合などには制限されて設置できないおそれがある。

また、特に、中小支間に架設される橋梁では、建設コストや構造高による制限、現場工期などを比較すると、PC（プレストレストコンクリート）桁やプレビーム合成桁等が主として用いられ、鋼橋は殆ど採用されない。

そこで、この発明は、構造高を小さくできて、橋下空間の制限を受けにくく、建設コストを削減できると共に、現場工期を短縮することができる鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造及び橋梁の施工方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造は、前記橋桁の主桁を構成する鋼ウェブの下端に鋼製の下フランジを接合させ、前記鋼ウェブの上端に鉄筋コンクリート製の上フランジを、該鋼ウェブに透孔により形成した孔開きジベルを介して接合させてなり、前記主桁を支間に掛け渡すと共に、前記上フランジを橋軸直角方向に並設させ、この上フランジを橋軸直角方向に締結させる横締めPC鋼線を、該上フランジに橋軸直角方向に貫通させてあることを特徴としている。

すなわち、従来のＩ桁の鋼製の上フランジに代えてコンクリート製の上フランジを具備させた構造としたものである。鋼ウェブと上フランジとの結合には、孔あき鋼板ジベルとしたりスタッドジベルを設けて行うことができるが、特に鋼ウェブを、透孔により孔ジベルが形成された孔あき鋼板ジベルとしたものである。そして、この主桁を支間に掛け渡して並設した状態で上フランジに橋軸直角方向のPC鋼線を貫通させることにより、上フランジを橋軸直角方向で締結させてある。

また、請求項２の発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造は、前記上フランジが床版を構成することを特徴としている。

工場において、橋梁の建設現場まで搬送できる大きさで主桁を製作できる場合には、前記上フランジを橋軸直角方向に並設して床版とするものである。

また、請求項３の発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造は、前記上フランジの下端部に、橋軸方向に沿った受けフランジ部を設け、前記受けフランジ部で床版を支持することを特徴としている。

工場において、橋梁の建設現場まで搬送できる大きさで主桁を製作できない場合には、床版を現地にて敷設する必要がある。そこで、鋼ウェブの上端部に打設したコンクリート製の上フランジの下端部に受けフランジ部を形成し、この受けフランジ部で床版を支持できるようにしたものである。すなわち、隣接する主桁の間で対向している受けフランジ部同士に床版を掛け渡すようにして、床版を現地で敷設するようにしたものである。

また、前記上フランジに補強鋼材を埋設することも好ましく、この補強鋼材は、溶接作業を必要とせずに、上フランジのコンクリートを打設する際に埋設させられるから、作業工程を増加させず、圧縮荷重に対抗できる橋桁とすることができる。

橋梁の床版の上面側には圧縮荷重が加えられる。この圧縮荷重に対抗することができるように、上フランジに補強鋼材を埋設したものである。なお、補強鋼材と上フランジのコンクリートの結合には、孔あき鋼板ジベルやスタッドジベルが用いられる。

そして、この発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁の施工方法は、橋桁の主桁を構成する鋼ウェブの下端に鋼製の下フランジを溶着し、前記鋼ウェブの上端に鉄筋コンクリート製の上フランジを、該鋼ウェブに透孔により形成した孔開きジベルを介してコンクリートを打設して接合させ、前記主桁を支間に掛け渡すと共に、前記上フランジを橋軸直角方向に並設させ、この上フランジに橋軸直角方向の横締めPC鋼線を貫通させて、上フランジを橋軸直角方向に締結させることを特徴としている。

工場にて鋼ウェブの上端に孔開きジベルを介してコンクリート製の上フランジを打設して、鋼ウェブとコンクリートとを接合する。この上フランジを床版とする場合、架設すべき橋梁の橋軸直角方向に適宜数の上フランジを並設することになる。これらの上フランジを橋軸直角方向で締結するために、上フランジに橋軸直角方向でPC鋼線を貫通させ、このPC鋼線を両端部から締め付けることにより、それぞれの上フランジを締結させるようにしたものである。なお、前記PC鋼線を貫通させる貫通孔は上フランジを打設する際に形成する。

この発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造によれば、鋼Ｉ桁と比べて上フランジを溶接する手間がなく、製作コストを削減することができる。また、上フランジを鉄筋コンクリート製とすることにより、この上フランジで床版を構成できるので、現場での作業性を向上させると共に、工期を短縮することができる。しかも、上フランジを床版とすることにより、従来の桁構造と比べて構造高を小さくすることができる。これにより、中小支間に架設する主桁として、従来のコンクリートのプレキャスト桁等に代えて鋼製の桁の利用を促進させることができる。さらに、架設現場でPC鋼線を上フランジに橋軸直角方向の挿通させることにより、簡単な作業で主桁を強固に締結させることができる。

また、請求項２の発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造は、前記上フランジの上に床版を別途敷設する構造とすることもできるが、前述したように、鉄筋コンクリート製の上フランジを床版としたものであり、構造高を小さくでき、現場工期を短縮できると共に、建設コストを削減することができる。

また、請求項３の発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造によれば、上フランジの幅を小さくすることができるから、現場の状況や搬送の条件に応じた断面形状とすることができる。しかも、床版を前記受けフランジ部に支持させて敷設させることができるから、床版の上面と上フランジの上面とを一致させることができ、構造高を大きくすることがない。しかも、現場での床版の敷設作業が簡便化されて、現場工期が短縮され、建設コストを抑制することができる。

また、この発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する施工方法によれば、現場での設置作業が簡便化されると共に、床版を確実に締結させることができる。

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいてこの発明に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造及び橋梁の施工方法を具体的に説明する。図１〜図４に第１の実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造を示し、図５及び図６に第２の実施形態を、図７及び図８に第３の実施形態を、それぞれ示している。

図１に示すように、この発明に係る構造を備えた主桁10を示しており、この主桁10は、鋼ウェブ11aと下フランジ11b、上フランジ12とから構成されている。鋼ウェブ11aの下端には鋼製の下フランジ11bが溶接によって接合されている。他方、鋼ウェブ11aの上端には、鉄筋コンクリート（RC）製の上フランジ12が打設されている。この上フランジ12は、図２に示すように、鋼ウェブ11aの上端に孔あき鋼板ジベル11cを設けて、RC製の上フランジ12と結合させてある。

前記主桁10は、工場にて鋼ウェブ11aに下フランジ11bを溶接し、上フランジ12を打設して製作され、橋梁の建設現場に搬入して必要な個数を並設する。これら並設された主桁10の前記上フランジ12に、図３及び図４に示すように、橋軸直角方向に横締めPC鋼線13を貫通させ、両端部を締め付けることにより並設された上フランジ12同士を締結させる。これにより、上フランジ12同士が結合されて、これら上フランジ12によって橋梁の床版とすることができる。また、橋軸直角方向の端部には、高欄が取り付けられる地覆14が打設される。

図５及び図６に示す第２の実施形態は、現場の状況や搬入の条件等によって上フランジの大きさや重量が制限される場合に適した構造のものである。この主桁20は、鋼ウェブ21aの下端部に下フランジ21bが溶接により接合されており、上端部には上フランジであるRC製の支持フランジ22が打設されている。この支持フランジ22の上部は、橋軸直角方向で、輸送に支障のない幅とされており、下部には橋軸直角方向の辺から外側に張り出した受けフランジ部22aが形成されている。また、この支持フランジ22は下部中央で前記鋼ウェブ21に打設されており、この下部中央から支持フランジ22の先端部にかけて傾斜面22bとされている。

この第２実施形態に係る桁構造を有する主桁20は、工場において、鋼ウェブ21aの下端部に下フランジ21bが溶接されて接合され、上端部に支持フランジ22が打設されて製作される。この主桁20では支持フランジ22の幅が小さくされているから、重量が軽減されて、橋梁の建設現場への搬入が比較的容易となる。現場の施工では、図６に示すように、適宜な間隔を設けて主桁20を設置し、これら主桁20の前記受けフランジ部22a同士に、プレキャストPC版23を掛け渡して設置し、このプレキャストPC版23の上面にRC床版24を現場にて打設する。このとき、このRC床版24の上面と支持フランジ22の上面とを一致するようにして、これら支持フランジ22とRC床版24とにより床版を構成する。

図７及び図８には、第３の実施形態を示してある。この第３実施形態における部分であって第２実施形態に示した部分と同一の部分には、同一の符号を付してある。この第３実施形態に係る主桁30では、第２実施形態に係る支持フランジ22と同様な支持フランジ31に補強鋼材32が埋設されて設けられている。この補強鋼材32の好ましい形態を図８に示してある。図８(ａ)は、鋼板からなる天板32aと脚版32bとが、下駄状の断面形状となるように溶接された形状とされており、脚版32bに透孔33が形成されて、孔あき鋼板ジベルとされている。また、同図(ｂ)に示すように、天板32cにスタッド34が植設されたスタットジベルとされている。この補強鋼材32を支持フランジ31の上部に埋設する際には、前記孔あき鋼板ジベルまたはスタッドジベルによって支持フランジ31の鉄筋コンクリートと確実に結合される。

この第３実施形態に係る主桁30も工場において、鋼ウェブ21aの下端部に下フランジ21bを溶接によって接合させ、上端部にRC製の支持フランジ31を打設する。この際、支持フランジ31に前記補強鋼材32を埋設して鉄筋コンクリートを打設する。製作された主桁30を橋梁の建設現場に搬入して、第２実施形態の場合と同様に、適宜間隔で設置し、プレキャストPC版23を掛け渡し、その上面に、支持フランジ31の上面とほぼ一致するようにRC床版24を打設する。

上述した第３実施形態に係る主桁30では、支持フランジ31に補強鋼材32が埋設されているため、支持フランジ31に加えられる圧縮荷重に対して十分に抵抗できる剛性を備えさせることができる。

溶接箇所を減じることにより工場における製作を簡略化し、現場における施工を簡便にして現場工期を短縮できると共に、建設コストを低減できる鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造としたため、特に中小支間に架設する橋梁の従来のPC桁構造に代えて利用することができる。

この発明の第１実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造の概略を示す正面図である。 この発明の第１実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造の概略を示す斜視図で、一部を透視して示してある。 この発明の第１実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造とその施工方法を説明する正面図である。 この発明の第１実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造とその施工方法を説明する斜視図である。 この発明の第２実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造の概略を示す正面図である。 この発明の第２実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造を有するその施工方法を説明する正面図である。 この発明の第３実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造の概略を示す正面図である。 この発明に係る第３実施形態に係る鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造の補強鋼材を示す斜視図である。 従来の鋼Ｉ桁の構造の概略を説明する斜視図である。 中小支間長の橋梁構造の一例を説明する図である。

符号の説明

10 主桁
11a 鋼ウェブ
11b 下フランジ
12 上フランジ
13 横締めPC鋼線
14 地覆
20 主桁
21a 鋼ウェブ
21b 下フランジ
22 支持フランジ（上フランジ）
22a 受けフランジ部
22b 傾斜面
23 プレキャストPC版
24 RC床版
30 主桁
31 支持フランジ
32 補強鋼材
32a 天板
32b 脚版
32c 天板
33 透孔
34 スタッド

Claims (4)

1. 鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造において、
   前記橋桁の主桁を構成する鋼ウェブの下端に鋼製の下フランジを接合させ、前記鋼ウェブの上端に鉄筋コンクリート製の上フランジを、該鋼ウェブに透孔により形成した孔開きジベルを介して接合させてなり、
   前記主桁を支間に掛け渡すと共に、前記上フランジを橋軸直角方向に並設させ、この上フランジを橋軸直角方向に締結させる横締めPC鋼線を、該上フランジに橋軸直角方向に貫通させてあることを特徴とする鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造。
2. 前記上フランジが床版を構成することを特徴とする請求項１に記載の鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造。
3. 前記上フランジの下端部に、橋軸方向に沿った受けフランジ部を設け、
   前記受けフランジ部で床版を支持することを特徴とする請求項１に記載の鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁構造。
4. 鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁の施工方法において、
   橋桁の主桁を構成する鋼ウェブの下端に鋼製の下フランジを溶着し、
   前記鋼ウェブの上端に鉄筋コンクリート製の上フランジを、該鋼ウェブに透孔により形成した孔開きジベルを介してコンクリートを打設して接合させ、
   前記主桁を支間に掛け渡すと共に、前記上フランジを橋軸直角方向に並設させ、この上フランジに橋軸直角方向の横締めPC鋼線を貫通させて、上フランジを橋軸直角方向に締結させることを特徴とする鋼とコンクリートの複合桁構造からなる橋桁を架設する橋梁の施工方法。

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