JP4106317B2 - 鋼・コンクリート合成床版の継手部構造 - Google Patents

Description

この発明は、鋼橋等の床版をなす鋼・コンクリート合成床版、すなわち、鋼製底板の上に配筋しコンクリートを打設して一体化した鋼・コンクリート合成床版の継手部構造に関するものである。

鋼・コンクリート合成床版の構造として、例えば、この発明の一実施形態を示す図１、図２を参照して説明すると、鋼橋の主桁上に鋼製底板１を固定し、その鋼製底板１上にリブ鋼２及び鉄筋３を適宜に配設して配筋し、さらにコンクリートＣを打設したものがある。このとき、鋼製底板１とリブ鋼２は、工場において、両者１、２を溶接した鋼パネルＰとされ、その鋼パネルＰを現場に搬送して橋軸方向(図１の矢印で示す車両走行方向)に継ぎ合わせる。

その鋼パネルＰの継手部構造（継ぎ合わせ構造）として、従来、図１１に示すように、その継手部の突き当たる両鋼製底板端部１ａ、１ａにその両者１ａ、１ａに跨る添接板４をその突き当たり端縁全長に亘って設け、その両鋼製底板端部１ａ、１ａそれぞれから前記添接板４を貫通する膨出頭部付きスタッド（通常、頭付きスタッドと称する）５を設けたものがある（特許文献１、段落００３３、図８参照）。
この継手部構造は、スタッド５がコンクリートＣの層厚の略全長に至って、そのスタッド５を介した鋼製底板端部１ａ、１ａとコンクリートＣの水平方向の十分な結合強度を得るとともに、膨出頭部５ａにより厚み方向（鉛直方向）の結合強度を高め得る。また、スタッド５の貫通孔１０にコンクリートＣが侵入して、コンクリート層が添接板４内にキー状に入り込む態様となり、コンクリート層と添接板４（鋼製底板１）の接合面におけるせん断力(水平せん断力)にそのキー状コンクリートが抗して（せん断キーとなって）鋼製底板端部１ａとコンクリートＣが十分な結合強度を有する。

また、図１２に示すように、一方の鋼製底板端部１ａのスタッド５をねじ軸６として、そのねじ軸６にナット７をねじ込み、そのねじ込みにより、添接板４を鋼製底板端部１ａに締結したものもある（特許文献１、段落００３６、図９参照）。

さらに、両鋼製底板端部１ａ、１ａのスタッド５を共にねじ軸６として、そのねじ軸６にナット７をねじ込み、そのねじ込みにより、添接板４を両鋼製底板端部１ａ、１ａに締結したものもある（特許文献１、段落０００９、図１参照）。
特開２００１−８１７２４号公報

図１１及び図１２の鋼製底板１（合成床版）の継手部構造は、添接板４が両鋼製底板端部１ａ、１ａの両者に締結されておらず、コンクリートＣが固化して初めて鋼パネルＰ間の継手部構造が成り立つものである。
このため、コンクリートＣの打設時、その固化前においては、打設コンクリートＣ等の荷重により、その継手部の鋼製底板端部１ａと添接板４がズレて、コンクリートＣが漏洩・落下したり、その継手部の撓みが他の部位に比べて大きくなって、床版の完成形状に問題が生じる恐れがある。

また、添接板４を両鋼製底板端部１ａ、１ａに締結したものは、鋼製底板端部１ａと添接板４のズレ等の問題はないが、その締結用ねじ軸６は、ナット７をねじ込める程度の長さとされ、かつ、ナット７をねじ込むためにその先端には頭部がない。
このため、図１１、図１２で示されるスタッド５のように、コンクリートＣの層厚の略全長に至って、そのスタッド５を介した鋼製底板端部１ａ、１ａとコンクリートＣの水平方向の十分な結合強度を得ることができないとともに、頭部による厚み方向の結合強度を高め得ない。また、ねじ軸６部分には隙間がなく、添接板４内にコンクリートＣが侵入しないので、せん断キー効果を得ることができない。

この発明は、コンクリートの打設時、両鋼製底板端部と添接板がズレることのない十分な結合強度を得るとともに、鋼製底板端部とコンクリートも十分な結合強度を得るようにすることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、まず、上記両鋼製底板端部のスタッドにナットをそれぞれねじ込んで、両鋼製底板端部と添接板の十分な結合強度を得るようにしたのである。すなわち、そのスタッドをねじ軸とし、そのねじ軸にナットをねじ込んで添接板を鋼製底板端部に締結するようにしたのである。これにより、コンクリートの打設時、両鋼製底板端部と添接板がズレることのない十分な結合強度を得ることができる。

つぎに、この発明は、上記各スタッドを、上記頭付きスタッドとすべく、その頭付きスタッドの長さとする(コンクリート層内に突出するようにする)とともにその頂部に膨出頭部を形成することとし、その頭部をスタッド頂部にナットをねじ込んで形成することとしたのである。これにより、添接板と鋼製底板端部の締結用のナットをスタッドにねじ込むことができる。すなわち、そのナットのねじ込み時には頭部が存在せず、そのスタッドへのねじ込みに支障がないからである。また、スタッドは、頭付きスタッドと同様に、コンクリートの層厚の略全長に至って、そのスタッドを介した鋼製底板端部とコンクリートＣの厚み方向及び水平方向の十分な結合強度を得ることができる。

さらに、この発明は、上記スタッドが貫通する添接板の孔にコンクリートを侵入可能としたのである。その孔にコンクリートが侵入すれば、コンクリート層が添接板内にキー状に入り込む態様となり、コンクリート層と添接板（鋼製底板）の接合面におけるせん断力(水平せん断力)にそのキー状コンクリートが抗して（せん断キーとなって）鋼製底板端部とコンクリートも十分な結合強度も得る。

この発明は、以上のようにしたので、両鋼製底板端部と添接板の十分な結合強度を得ると共に、鋼製底板端部とコンクリートも十分な結合強度を得ることができる。すなわち、十分な疲労耐久性を有する優れた鋼・コンクリート合成床版を得ることができる。

この発明の実施形態としては、鋼製底板の上に配筋しコンクリートを打設して一体化した鋼・コンクリート合成床版の前記鋼製底板の継手部構造において、前記継手部の突き当たる両鋼製底板端部にその両者に跨る添接板をその突き当たり端縁全長に亘って設け、その両鋼製底板端部それぞれから前記添接板を貫通してコンクリート層内に突出する膨出頭部付きスタッドを設け、そのスタッドはねじ軸からなって、そのスタッドにナットがねじ込まれてそのねじ込みにより前記添接板が鋼製底板端部に締結されており、かつ、前記スタッドの膨出頭部はそのスタッドの頂部にねじ込んだナットから成る構成を採用する。

この構成において、ねじ軸から成るスタッドは、ナットをねじ込んで添接板を締結するため、鋼製底板端部から立ち上がるスタッドの添接板の貫通孔はそのナットで塞がれる可能性が高い。この場合には、上記図１１、１２で示す貫通孔１０のように、その孔１０とスタッド５の間に間隙が生じず、その間隙にコンクリートＣが入り込んでせん断キーとなって、鋼製底板端部とコンクリートの結合強度を高める効果を得ることができない。
このため、上記継手部の突き当たる各鋼製底板端部それぞれに、上記膨出頭部付きスタッドに加えて別の膨出頭部付きスタッドを上記添接板を貫通してコンクリート層内に突出するように設け、その別の膨出頭部付きスタッドは、前記添接板の前記膨出頭部が通り得る大きさの孔を介してその添接板を貫通しているものとすれば、スタッドの軸部と貫通孔の間には間隙が生じてコンクリートが入り込むため、そのせん断キー効果を得ることができる。

また、上記頭部がナットからなる膨出頭部付きスタッドと上記別の膨出頭部付きスタッドを継手部の両鋼製底板の突き当たり端縁に沿って交互に設けると共に、両膨出頭部付きスタッドをそれぞれ前記継手部の両鋼製底板の突き当たり端縁を境にして千鳥状に設けたものとすることができる。
このように、異なるスタッドを交互に千鳥状に設ければ、その異なるスタッドの作用効果が両鋼製底板の突き当たり端縁に沿って交互に発揮され、それらが相互に補完しあって有効に添接板及び鋼製底板とコンクリートとの十分な結合強度を得ると共に、曲げモーメント及びせん断力に有効に耐え得るものとなる。また、両鋼製底板と添接板をそれぞれ一列のスタッドとそのナットの締結により、一体化する場合においても、その列内において、異なるスタッドが交互に存在してその特有の作用効果を発揮する。このため、構成が簡単になるとともに、その締結作業も容易となる。

なお、ナットをねじ込んでも、貫通孔とスタッドの間に間隙を確保でき、かつその間隙にコンクリートが侵入し得る場合には、敢えて、別の膨出頭部付きスタッドを設ける必要はない。
例えば、その実施形態としては、鋼製底板の上に配筋しコンクリートを打設して一体化した鋼・コンクリート合成床版の前記鋼製底板の継手部構造において、前記継手部の突き当たる両鋼製底板端部、にその両者に跨る添接板をその突き当たり端縁全長に亘って設け、その両鋼製底板端部それぞれから前記添接板を貫通するスタッドを設け、そのスタッドはねじ軸からなって、そのスタッドにナットが座金を介してねじ込まれてそのねじ込みにより前記添接板が鋼製底板端部に締結されており、かつ、前記座金は、スタッドが貫通する添接板の孔を完全に覆うことなくその隙間からコンクリートがその孔に侵入している構成を採用する。
この構成において、上記スタッドをコンクリート層内に突出する長さのものとするとともに、その頂部に膨出頭部を有するものとし、その膨出頭部はそのスタッドの頂部にねじ込んだナットから構成とすれば、スタッドが、コンクリートの層厚の略全長に至って、そのスタッドを介した鋼製底板端部とコンクリートＣの水平方向及び厚み方向の十分な結合強度を得ることができる。

因みに、スタッドの千鳥状は、頭部を有しないスタッドの場合、頭部がナットからなる膨出頭部付きスタッドのみから成る場合等においても採用し得る。すなわち、頭部の有無及びそのナット有無に関係なく、スタッドを継手部の両鋼製底板の突き当たり端縁を境にして千鳥状に設けることができる。

一実施例を図１〜４に示し、この実施例も、上述のように、鋼橋の主桁上に鋼製底板１を固定し、その鋼製底板１上に、リブ鋼２及び鉄筋３ａ、３ｂを配設し、さらにコンクリートＣを打設したものである。鋼製底板１とリブ鋼２は、同様に、工場において、両者１、２を溶接した鋼パネルＰとされ、その鋼パネルＰを現場に搬送して橋軸方向に継ぎ合わせる。

その鋼パネルＰの継手部は、その継手部の突き当たる両鋼製底板端部１ａ、１ａにその両者１、１に跨る添接板４がその突き当たり端縁全長に亘って設けられ、その両鋼製底板端部１ａ、１ａにそれぞれから前記添接板４を貫通する２種類の膨出頭部付きスタッド１５、１６を溶接によって設けている。
その両膨出頭部付きスタッド１５，１６は、両鋼製底板１、１の突き当たり端縁ａに沿って交互に設けると共に、その突き当たり端縁ａを境にして千鳥状に設けられている。

一方のスタッド１６は、Ｍ１６のねじ軸（スタッドボルト）からなって、添接板４の孔（例えば、φ３５ｍｍ）２１を貫通した後、１種ナット１７が座金１８を介在してねじ込まれて、そのねじ込みにより座金１８を介して添接板４が鋼製底板端部１ａに締結され、かつ、そのスタッド１６の頂部に３種ナット１９をねじ込んで膨出頭部を形成している。
他方のスタッド１５は、ねじを形成していない通常の鋼棒からなり、その頂部に膨出頭部２０を形成している。この頭部２０は別物を溶接してもよいが、軸部と一体に成型しても良い。この頭部２０を通す必要から、添接板４には、その頭部２０を通す大きさ（例えば、φ５０ｍｍ）の貫通孔２１が形成されている。

この鋼パネルＰは、上述のように、現場に搬送されて、鋼橋の主桁上に載置されるが、その載置時には、一方のスタッド１６にナット１７、１９をねじ込んでいない状態で、その鋼製底板１、１を端部１ａ、１ａを突合せ橋軸方向に並べて主桁に固定する。その後、各鋼パネルＰを継ぎ合わせる。

その継ぎ合わせ部（継手部）は、まず、突き合う両鋼製底板端部１ａ、１ａ上に添接板４を各スタッド１５、１５に孔２１、２２を介し貫通して当てがい、一方の各スタッド１６に座金１８を挿し通し、さらにナット１７をねじ込んで添接板４を両鋼製底板端部１ａ、１ａに締結する。その後、そのスタッド１６の頂部にナット２０をねじ込む。

つぎに、その一方の各スタッド１６のナット１７、１９のねじ込みが終了すれば、各リブ鋼２の長孔８に鋼製パイプ９を挿通してその長孔８の縁に溶接するとともに、主力鉄筋３ａ及び配力鉄筋３ｂを配設する。パイプ９の溶接は省略でき、また、パイプ９に代えて、無くの鋼棒、例えば異形棒鋼等を使用できる。配筋等が終了すれば、コンクリートＣを打設して、鋼・コンクリート合成床版を得る。

そのコンクリートＣの打設時、一方のスタッド１６のナット１７のねじ込みにより、添接板４が両鋼製底板端部１ａ、１ａに強固に締結されているため、その鋼製底板端部１ａと添接板４がズレることはなく、コンクリートＣの硬化前において、打設コンクリートＣ等の荷重により、コンクリートＣが漏洩・落下したり、その継手部の撓みが他の部位に比べて大きくなることはない。
また、全てのスタッド１５，１６が膨出頭部１９、２０を有するため、スタッド１５，１６を介した鋼製底板端部１ａとコンクリートＣの鉛直方向の結合強度も十分なものとなる。
さらに、他方のスタッド１５の貫通孔２２の隙間にコンクリートＣが入り込み、その固化後にはせん断キーとなって、その両鋼製底板端部１ａとコンクリートＣの水平方向の結合強度をより高いものとなる。また、水平方向の結合強度は、スタッド１５，１６がコンクリートＣの厚さ方向に食込んでいることによっても担保される。

このように、各鋼パネルＰの継手部が水平方向及び鉛直方向に強固に一体化されて、鋼パネルＰ、Ｐ同士が水平方向の力を円滑に伝え合う構造と成り、継手部に直交する方向(橋軸方向)においても、各鋼パネルＰは合成構造の部材として働く。
また、この継手部の作業は、鋼パネルＰ上面からの実施となるため、鋼パネルＰの下面に作業足場を設置する必要がなく、その足場設置コストや手間を省略することができる。
なお、継手部の強度を高めるために、図５鎖線で示すように、継手部にその長さ方向（両鋼製底板端部１ａ、１ａの突き当たり縁に沿う方向）適宜間隔にＣの字状の補強鉄筋２５を設けることもできる。

この実施例において、鉛直方向の結合力をスタッド１５の頭部２０のみにより担保できる場合には、図６に示すように、スタッド１６のナット１９を省略できる。また、スタッド１６のコンクリートＣへの食込み力もスタッド１５により担保できる場合には、図７に示すように、スタッド１６をナット１７をねじ込めるに必要かつ十分な長さのものとし得る。
さらに、頭部（ナット１９）付きスタッド１６により、鉛直方向の結合力及びコンクリートＣへの食込み力を担保できる場合には、スタッド１５そのものを省略できる。すなわち、孔２２にはスタッド１５が無く、その孔２２にコンクリートＣが入り込んでせん断キーの作用をするようにする。また、各図の実施例において、スタッド１５、１６の列数は、鋼製底板１、１とコンクリートＣの結合強度を担保できる限りにおいて、任意であり、例えば、図８に示すように、各鋼製底板１に一列でも良い。

なお、スタッド１６の部分において、孔２２の作用を成し得れば、スタッド１５及び孔２２は省略し得る。例えば、図９及び図１０に示すように、孔２１を両鋼製底板１、１の突き当たり端縁に沿う長孔２１´とすると共に、座金１８を両鋼製底板１、１に跨るＬ型鋼１８´とするものとすることができる。このとき、座金１８´は、分割して両鋼製底板１、１に跨らずに、一長孔２１´を跨ぐものでも良い。また、長孔２１´は、１本のスタッド１６に対応するものとしたり、図示のように２つのスタッド１６に亘るものとしたり、それ以上、例えば、３本、４本・・の任意のスタッド１６に亘るものとし得る。
このようにすれば、その長孔２１´にコンクリートＣが入り込むため、その侵入コンクリートＣにより、せん断キー効果を発揮し得る。両鋼製底板１、１と添接板４をそれぞれ一列のスタッド１６とそのナット１７の締結により一体化しても、その列内において、第一の課題と第２の課題を達成するスタッドが交互に存在してその作用効果を発揮する。このため、構成が簡単になるとともに、その締結作業も容易となる。

一実施例の概略斜視図 同実施例の鋼パネル継手部の斜視図 同鋼パネル継手部の切断正面図 同添接板の一部平面図 他の実施例の要部正面図 他の実施例の鋼パネル継手部の斜視図 他の実施例の鋼パネル継手部の斜視図 他の実施例の鋼パネル継手部の斜視図 他の実施例の鋼パネル継手部の斜視図 同実施例の要部を示し、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は切断側面図 従来例の要部斜視図 従来例の要部斜視図

符号の説明

Ｐ 鋼パネル
Ｑ 鋼・コンクリート合成床版（試験体）
１ 鋼製底板
２ リブ鋼
３ 配筋
３ａ 主力鉄筋
３ｂ 配力鉄筋
４ 添接板
１５ 膨出頭部付きスタッド
１６ ねじ軸から成る膨出頭部付きスタッド
１７、１９ ナット
１８、１８´ 座金
２０ 頭部
２１、２１´、２２ 貫通孔

Claims (6)

1. 鋼製底板（１）の上に配筋しコンクリート（Ｃ）を打設して一体化した鋼・コンクリート合成床版の継手部構造において、
   上記継手部の突き当たる両鋼製底板端部（１ａ、１ａ）にその両者に跨る添接板（４）をその突き当たり端縁全長に亘って設け、その両鋼製底板端部（１ａ、１ａ）それぞれから前記添接板（４）を貫通するスタッド（１６）を設け、そのスタッド（１６）はねじ軸からなって、そのスタッド（１６）にナット（１７）が座金（１８’）を介してねじ込まれてそのねじ込みにより前記添接板（４）が鋼製底板端部（１ａ、１ａ）に締結されており、かつ、前記座金（１８’）は、スタッド（１６）が貫通する添接板（４）の孔（２１’）を完全に覆うことなく跨いでその隙間からコンクリート（Ｃ）がその孔（２１’）に侵入してせん断キーとなっていることを特徴とする鋼・コンクリート合成床版の継手部構造。
2. 請求項１記載の鋼・コンクリート合成床版の継手部構造において、上記スタッド（１６）は上記コンクリート（Ｃ）の層内に突出してその頂部に膨出頭部を有するものであり、その膨出頭部はそのスタッド（１６）の頂部にねじ込んだナット（１９）から成ることを特徴とする鋼・コンクリート合成床版の継手部構造。
3. 上記膨出頭部付きスタッド（１６）を上記継手部の両鋼製底板（１、１）の突き当たり端縁を境にしてその端縁の左右に千鳥状に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼・コンクリート合成床版の継手部構造。
4. 上記継手部の突き当たる各鋼製底板端部（１ａ、１ａ）それぞれに、上記スタッド（１６）に加えて別の膨出頭部（２０）付きスタッド（１５）を上記添接板（４）を貫通して上記コンクリート（Ｃ）の層内に突出させるように設け、その別の膨出頭部付きスタッド（１５）は、前記添接板（４）の前記膨出頭部（２０）が通り得る大きさの孔（２２）を介してその添接板（４）を貫通しており、その孔（２２）内の前記膨出頭部付きスタッド（１５）との隙間から上記コンクリート（Ｃ）がその孔（２２）に侵入してせん断キーとなっており、
   かつ、上記スタッド（１６）と上記別の膨出頭部付きスタッド（１５）を継手部の両鋼製底板（１、１）の突き当たり端縁に沿って交互に設けると共に、両スタッド（１５、１６）をそれぞれ前記継手部の両鋼製底板（１、１）の突き当たり端縁を境にしてその端縁の左右に千鳥状に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼・コンクリート合成床版の継手部構造。
5. 鋼製底板（１）の上に配筋しコンクリート（Ｃ）を打設して一体化した鋼・コンクリート合成床版の継手部構造において、
   上記継手部の突き当たる両鋼製底板端部（１ａ、１ａ）にその両者に跨る添接板（４）をその突き当たり端縁全長に亘って設け、その両鋼製底板端部（１ａ、１ａ）それぞれから前記添接板（４）を貫通するスタッド（１６）及び添接板（４）を貫通して上記コンクリート（Ｃ）の層内に突出する膨出頭部（２０）付きスタッド（１５）を設け、その前者のスタッド（１６）はねじ軸からなって、そのスタッド（１６）にナット（１７）がねじ込まれてそのねじ込みにより前記添接板（４）が鋼製底板端部（１ａ、１ａ）に締結され、後者の膨出頭部（２０）付きスタッド（１５）は、前記添接板（４）の前記膨出頭部（２０）が通り得る大きさの孔（２２）を介してその添接板（４）を貫通しており、その孔（２２）内の前記膨出頭部付きスタッド（１５）との隙間から上記コンクリート（Ｃ）がその孔（２２）に侵入してせん断キーとなっており、
   かつ、上記スタッド（１６）と上記別の膨出頭部付きスタッド（１５）を継手部の両鋼製底板（１、１）の突き当たり端縁に沿って交互に設けると共に、両膨出頭部付きスタッド（１５、１６）をそれぞれ前記継手部の両鋼製底板（１、１）の突き当たり端縁を境にしてその端縁の左右に千鳥状に設けたことを特徴とする鋼・コンクリート合成床版の継手部構造。
6. 請求項５記載の鋼・コンクリート合成床版の継手部構造において、上記スタッド（１６）は上記コンクリート（Ｃ）の層内に突出してその頂部に膨出頭部を有するものであり、その膨出頭部はそのスタッド（１６）の頂部にねじ込んだナット（１９）から成ることを特徴とする鋼・コンクリート合成床版の継手部構造。

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