JP4053946B2 - 鋼板貼付け桁 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート桁の上下両面に、桁の長さ方向に沿って、それぞれ鋼板が被覆されるように設けられている鋼とコンクリートとの複合構造による合成桁に関するものである。

従来において、鋼とコンクリートとを組み合わせた一般的な合成桁としては、Ｈ形鋼におけるウェブの両側にそれぞれコンクリートを設けた合成桁が広く知られている。

また、鋼としてはＨ形鋼でなく、平行に配設した山形鋼の間を斜材により連結したトラスを使用し、この山形鋼とトラスとを鉄骨に使用して、外側にコンクリートを被覆した鉄骨コンクリート桁も知られている。

特開平１１−２１００９３号公報 実公昭５２−３７４５９号公報

Ｈ形鋼のウェブ両側にそれぞれコンクリートを設ける桁構造では、ウェブの両側にコンクリートを打設する際に、まず、Ｈ型枠を横向きに倒して、ウェブの片面が底となるようにしてコンクリートを打設し、この面に打設したコンクリートが硬化してから、次に、Ｈ型枠を反対側へ横向きに倒して、反対側の面にコンクリートを打設することになるので、コンクリートの打設に多くの時間がかり、型枠の支持設備も大型のものが必要となるという問題点を有している。

また、このようにして製造されたＨ形鋼を使用する合成桁では、Ｈ形鋼のウェブによりコンクリートが左右に分断されて形成されることになるため、コンクリートの断面は、外観的には上下フランジの幅と同じであるが、実際には、ウェブの両側にそれぞれ分けられた半分の厚さしかないことになり、捩れ剛性が低いという問題点を有している。

一方、Ｈ形鋼でなく、一対の平行な山形鋼の間に斜材を連結してなるトラス状の鉄骨を使用する桁では、上下のフランジとして平坦な鋼板を用いると、鋼板の内側面に斜材の連結用の接続突起を設けなければならないので、平坦な鋼板でなく、二辺のうち一辺を斜材の連結用接続突片として使用できる山形鋼を使用することが一般的である。しかし、トラス用斜材を連結する上下の部材に山形鋼を用いた場合には、山形鋼に対してキャンバーのような曲げ加工を行うことができないという問題点を有している。

なお、特許文献２に示された橋桁のように、上下の山形鋼の垂直辺間に斜材を連結したトラス状鉄骨を桁材として使用する場合には、上下山形鋼の水平辺間に型枠板を貼り付けて、この型枠板の内側に上方からコンクリートを流し込まなければならない。そのため、上方の山形鋼は、斜材の連結用突起を設けた山形鋼を部分的に点在させることで、全長にわたってコンクリートの充填孔が設けられるような構造となており、従って、この構造の桁材では、上方に床版コンクリートを一体に成形する場合の橋桁にしか利用できないという問題点を有している。

本発明は、従来より知られる、上記のようなトラスを鉄骨として使用する桁材の問題点を解決するための手段として、コンクリート桁の上下両面が、桁の長さ方向に沿ってそれぞれ鋼板で被覆され、コンクリート桁の断面内に設けられた斜材は、鉄骨としてよりも、上下の鋼板を一体に連結する繋ぎ材として機能し、桁の下面に貼り付けられた鋼板によって、安価で、ひび割れが少なく曲げ剛性の大きい桁梁の提供を目的としたものである。

本発明に係る鋼板貼付け桁は、そのための具体的手段として、コンクリート桁の上下両面を長さ方向に沿って覆うことのできる幅と長さとを有する２枚の鋼板を、互いに平面が向かい合うように間隔をおいて配列し、前記２枚の鋼板を、長さ方向に沿って設けた繋ぎ材により一体に連結し、前記上方の鋼板にはずれ止めを設けるとともに、両鋼板の間にコンクリートを打設して、上下両面に鋼板を貼り合わせたことを特徴とする。

標準的な桁の形状としては、２枚の鋼板を両端部と中央部とが等しい間隔となるように平行に配列して、これらの鋼板をトラス状の繋ぎ材により一体に連結した構造とすることが好ましい。

また、２枚の鋼板のうち上方の鋼板にキャンバーを設けて、これらの鋼板の中央部の間隔が両端部の間隔よりも大きくなるように配列して、これらの鋼板をトラス状の繋ぎ材により一体に連結した構造としてもよい。

さらに、コンクリート桁の上下両面に貼り付けられる鋼板としては、２枚の鋼板のうち上方の鋼板の板幅を、下方の鋼板の板幅よりも短くした構造とすることが好ましい。

この発明の鋼板貼付け桁によれば、まず、コンクリート桁の上下両面に、桁の長さ方向に沿って鋼板が被覆されるので、引張りに弱いコンクリート桁の下面に、引張りに強い鋼板が貼り付けられることにより、ひび割れの少ない曲げ剛性の大きい桁を安価に製造することができる。

また、この鋼板貼付け桁は、上下両面の鋼板が中間部の繋ぎ材によって連結されるので、従来のＨ形鋼による桁に比較してウェブを有さない分、鋼部材の大幅な軽量化が可能となるとともに、上下の鋼板の間に設けられるコンクリートが、Ｈ形鋼の場合のように中間のウェブによって分断されることがないので、ウェブを有するＨ形鋼の桁に比較して、捩れ剛性の大きいコンクリート断面を得ることができる。

コンクリート桁の断面内に設けられた斜材は、鉄骨としての機構よりも、上下の鋼板を一体に連結する繋ぎ材として機能に重点があり、斜材の長さ、角度などを適宜選択することにより、用途に応じて中央部と両端部の桁高が異なる変断面の桁を得ることができる。

コンクリート桁の上下両面に貼り合わされる２枚の鋼板は、上下両面とも板幅が同じものであってもよいが、上方の鋼板の板幅を、下方の鋼板の板幅よりも幾分短くしておくことが好ましい。このように上面の鋼板の板幅を幾分小さくしておくと、下面の鋼板の板幅を維持したまま両面に型枠板を設けた際に、型枠板の上端と板幅の小さい上面鋼板の側辺との間にコンクリートの充填孔が設けられ、コンクリートの打設作業を能率的に行うことができる。

次に、本発明に係る鋼板貼付け桁の、一つの好ましい実施形態の構成を図面に示す実施例について説明すると、図１に示すようにこの鋼板貼付け桁は、基本的には、コンクリート製の桁１の上下両面に、この上下両面を、長さ方向に添って覆うことのできる幅と長さとをもった２枚の鋼板２，３が貼付けられることによって構成されている。

２枚の鋼板２，３，は、図２に示すように、基本的には上下両面とも板幅が同じものが用いられるが、好ましくは、図３に示すように、上方の鋼板２は板幅を、下方の鋼板３の板幅よりも幾分短くしたものが用いるられる。なお、コンクリート桁１は鉄筋８により補強されている。

前記２枚の鋼板２，３は、互いに平面が向かい合うように間隔をおいて配列された状態で、それぞれ内側の中心線上に、長さ方向に沿って設けた繋ぎ材４を介して一体的に連結されている。この繋ぎ材４は、鋼板２，３の内側中心線上に設けた連結用突起５に、斜材６の端部を連結することでトラス状に組立られているが、鉄骨としての機構よりも、上下の鋼板２，３を一体に連結する繋ぎ材として機能に意義があり、斜材６の長さ、角度などは桁の用途・規模などの条件に応じて、適宜設定される。

上記２枚の鋼板２，３を備えた標準的な桁の形状としては、図１及び図４に示すように、２枚の鋼板２，３を両端部と中央部とが等しい間隔となるように平行に配列して、これらの鋼板２，３を前記繋ぎ材４により一体に連結した構造とすることが好ましい。

また、桁の形状としては、桁の上面に自由に曲げ加工することのできる鋼板２が設けられているので、図５に示すように、上方の鋼板２に中央部が上方へ膨出するようなキャンバーを設けて、上下の鋼板２，３における中央部の間隔が両端部の間隔よりも大きくなるように配列し、これらの鋼板２，３をトラス状の繋ぎ材４により一体に連結する構造としてもよい。なお、図５に示した桁は、下方の鋼板３を水平としたが、図６のように、下方の鋼板３もキャンバーを設けるようにしてもよい。

図５、図６に示すように、上方の鋼板２にはコンクリートとの付着性を良好にするためのジベル７が設けられるが、図７に示すように、上方の鋼板２の板幅を短くした桁の場合には、逆Ｕ字状に折り曲げたジベル１７の両側杆１７ａを、上方から上鋼板２の両側辺と接するように落とし込み、両側杆１７ａを鉄筋８に結束するように取付けることができる。

桁の成形は、図８，図９に示すように、２枚の鋼板２，３の間にコンクリート９を流し込むことにより行われる。この場合、上下２枚の鋼板２，３の板幅が同じ寸法の桁の場合には、図８のように、型枠板１０の上に、繋ぎ材４で連結された２枚の鋼板２，３を横倒しの状態に配置し、上方からコンクリート９を鋼板２，３の側辺２ａ，３ａの高さまで流し込む。

一方、上下２枚の鋼板２，３のうち、上方の鋼板２の板幅が短い寸法の桁の場合には、図９のように、複数組の上下鋼板２，３群を、下方鋼板３が下側となるような向きで互いに並列するとともに、この下方鋼板３の板幅を維持したまま、それぞれの上下鋼板２，３群の両面に型枠板１１を配置する。

その結果、型枠板１１の上端１１ａと板幅の短い上面鋼板２の側辺２ａとの間にコンクリート９の充填孔１２が設けられ、この充填孔１２から型枠板内にコンクリート９を充填することで複数個のコンクリート桁を同時に能率よく成形でき、コンクリートの硬化後に型枠板１１を剥がすようにしてそれぞれの桁を分離すれば、架設現場で簡単に桁を入手することができる。

この発明の鋼板貼付け桁では、引張りに弱いコンクリート桁の下面に、引張りに強い鋼板が貼り付けられる構造としたので、桁高を低くしても、ひび割れが少なく曲げ剛性の大きい桁を安価に製造することができ、図１０に示すように、支間２０〜２５ｍ程度の小スパンの橋梁であれば、この桁の両端を両岸の橋台の直接架設して、その上にＲＣ床版を設けることで、工期が短く経済的な橋梁を架設できるという利点を有する。

本発明に係る鋼板貼付け桁の１実施例の構造を示す一部切欠き斜視図。 本発明に係る鋼板貼付け桁の基本形となる桁の横断面図。 図１に示した鋼板貼付け桁の桁横断面図。 図１に示した鋼板貼付け桁の長さ方向に沿った断面図。 上下の鋼板の間隔を、中央部が高く両端部が低い形状とした実施例の桁の長さ方向に沿った断面図。 上下の鋼板に反りを与えた実施例の桁の長さ方向に沿った断面図。 図３に示した桁の上方鋼板の上にジベルを取付けた状態の断面図。 図２に示した桁のコンクリート打設時の方法を示す断面図。 図３に示した桁のコンクリート打設時の方法を示す断面図。 この発明の鋼板貼付け桁を利用した橋梁の構造を示す斜視図。

符号の説明

１：コンクリート桁、
２：上方鋼板、
２ａ：上方鋼板側辺、
３：下側鋼板、
３ａ：下側鋼板側辺、
４：繋ぎ材、
５：連結用突起、
６：斜材、
７：ジベル、
８：鉄筋、
９：コンクリート、
１０：型枠板、
１１：型枠板、
１１ａ：型枠板上端、
１２：コンクリート充填孔、
１７：ジベル、
１７ａ：ジベル両端杆、

Claims (2)

1. コンクリート桁の上下両面を長さ方向に沿って覆うことのできる幅と長さとを有する２枚の鋼板を、互いに平面が向かい合うように間隔をおいて配列し、前記２枚の鋼板を、長さ方向に沿って設けたトラス繋ぎ材により一体に連結し、前記上方の鋼板にはずれ止めを設けるとともに、両鋼板の間にコンクリートを打設して、上下両面に鋼板を貼り合わせた鋼板貼付け桁において、
   前記２枚の鋼板のうち上方の鋼板、もしくは上下両方の鋼板にキャンバーを設けて、これらの鋼板をトラス繋ぎ材により一体に連結し、桁の中央部の桁高を両端部の桁高よりも大きくなるように形成した鋼板貼付け桁。
2. ２枚の鋼板のうち上方の鋼板の板幅を、下方の鋼板の板幅よりも短くした請求項１の鋼板貼付け桁。

Images