JP4204388B2 - Ｐｃ箱桁橋 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣ箱桁橋及び波形鋼板ウエブＰＣ橋（両橋を含めて、ＰＣ箱桁橋と略称することがある）に係る。
【０００２】
特に本発明は、単純ＰＣ箱桁橋やＰＣ連続箱桁橋における支間中央部あるいは中間支点上の大きな引張力を受けるコンクリート部位を、簡単な構造で部分的に補強することで、ひび割れ巾あるいは鉄筋応力度あるいはその両方を小さくし、以って、ＰＣ鋼材の低減を図ったＰＣ箱桁橋及び波形鋼板ウエブＰＣ橋に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
各種の橋梁において、自動車等の荷重を直接支持するコンクリート桁には、支間で常時曲げモーメントが作用することから、Ｔ桁、版桁、中空床版、箱桁などを、コンクリート躯体にＰＣ鋼材を緊張配置してプレストレスを導入したＰＣ桁として構築し、これにより桁の強度向上を図ることが通常行われている。本発明は、前記各種桁橋のうちＰＣ箱桁橋と波形鋼板ウエブＰＣ橋が発明の対象である。
【０００４】
図５は、外ケーブル方式の連続ＰＣ箱桁１の従来例で、支点７と中間支点８で支持されている。この連続ＰＣ箱桁１は、上床版２と下床版３が両ウエブ４で連結された内部が中空５のコンクリート躯体が、普通コンクリートの打設により構築されている。ＰＣ箱桁１の中央部寄り中空部内にデビエータ（偏向板）を兼用する中間隔壁６が設けられていて、支点間中央部では、ＰＣ鋼材（外ケーブル）１０は、中間隔壁６によって箱桁中立軸から下方に離れた部位に配置されている。
【０００５】
また、ＰＣ箱桁１の端部支点７と中間支点部８には、中空部内に端部定着壁１１と中間支点横桁１２が設けられていて、端部定着壁１１と中間支点横桁１２の中立軸から上方寄りの位置においてＰＣ鋼材１０を挿通させた上、その端部を定着装置１３にて定着している。中間支点横桁１２からさらに桁中央方向に延びるＰＣ鋼材１０は、次の中間隔壁６ａの下部に向けて斜め下方向に延長して設けられている。
【０００６】
前記ＰＣ箱桁形式の橋梁構造において、ＰＣ鋼材はコンクリートの引張抵抗力向上のために配置されるもので、連続箱桁構造では、前記同様、最も大きな正の曲げモーメントが作用する支間中央部の下縁の発生応力度および、最も大きな負の曲げモーメントが作用する中間支点部の上縁の発生応力度あるいは、ひび割れ巾で橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の配設本数が決定されていた。単純箱桁構造でも、最も大きな正の曲げモーメントが作用する支間中央部の下縁の発生応力度で橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の本数が決定されていた。なお、前記と関連する先行技術としては、下記の特許がある。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２７５９７５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＣ箱桁形式の連続箱桁構造や単純箱桁構造においては、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁の発生応力度は、コンクリートの引張強度から決定されており、この発生応力度の大小によって、橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の本数が決定され、さらに具体的には、大きな引張力が働くコンクリート躯体の部位に発生するひび割れ巾の大小によってＰＣ鋼材の本数が決定される。
【０００９】
コンクリートひび割れ巾の大小は鉄筋応力度（引張側）に関係し、テンションソフトニング（引張軟化）を考慮して鉄筋応力度（引張側）を下げることで、ひび割れ巾を小さくできる。したがって、鉄筋の本数や太さで制御してひび割れ巾を小さくすることでＰＣ鋼材の本数を低減できるが、下床版は、一般に断面積が小さくてその内部に通す鉄筋応力度の制御は難しく、結果、従来の発想では、ＰＣ鋼材の本数低減が難しかった。
【００１０】
他方、断面積が比較的小さいＰＣ箱桁橋の下床版にＰＣ鋼材を配置するにも限界があり、引張強度が不足しがちであって、この面からもひび割れ制御が困難である。さらに、中間支点部においては引張応力が卓越し、引張強度が不足しがちとなる問題がある。
【００１１】
本発明者は、特に、ＰＣ鋼材の本数をできるだけ低減することで施工コストを低減することを研究した。
【００１２】
その結果、前記の目的達成のためには支間中央部の下縁の引張強度と中間支点部の上縁の引張抵抗を増大すること、すなわち、前記部位でのコンクリートの引張抵抗を増大することが必要であるとの知見を得た。
【００１３】
本発明は前記の点に鑑みてなされたもので、ＰＣ箱桁橋における必要部位のコンクリート躯体の引張抵抗を増大すること、あるいはテンションソフトニングを増大させることで鉄筋応力度の減少あるいはひび割れ巾の減少が期待でき、かつ、ＰＣ鋼材の配設本数を低減させ、コスト縮減効果を奏する新規な発明を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１５】
第１の発明は、鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部又は下床版部とその立上り端部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第２の発明は、鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第３の発明は、鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位と、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位とに前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部又は下床版部とその立上り端部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けるとともに、その上縁のコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ箱桁橋。
【００１６】
第４の発明は、コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第５の発明は、コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウェブＰＣ橋において、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位において前記ＰＣ鋼材を配置し、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第６の発明は、コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位と、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位とに前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けるとともに、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
ＰＣ箱桁橋や波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部部における下床版とその立上り端部や、中間支点部における上床版部であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲に亘って普通コンクリートよりも引張抵抗が勝るファイバーコンクリートを使用し、ファイバーコンクリートに引張り力を受持たせることで、ＰＣ鋼材の配設本数を決定する際の要因である、支間中央部や中間支点部におけるテンションソフトニングを増大させることがきる。
【００１８】
したがって、ＰＣ箱桁橋や波形鋼板ウエブＰＣ橋の外部形状を変更することなく簡潔な構成によりＰＣ鋼材の配設本数を低減でき、加えて、コンクリート躯体中に配置する鉄筋量も大幅に減らすことが可能で、さらに下床版の厚みを効果的に低減（半減）できる。それによりコンクリート量、ＰＣ鋼材量、補強鉄筋量を低減しながら、施工性を改善し、経済的なＰＣ箱桁橋を構築できる。また、ＰＣ鋼材の配設本数を低減することによっても、ＰＣ箱桁橋の耐久性の面で問題になりにくく、マイナス面を殆ど考慮しなくてよいという利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２０】
図１は、実施形態１に係る単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５を示し、所定幅の上床版１６と下床版１７との間をウエブ１８で結合し内部を中空１９として構成され、両端が支点２０で支持されている。この単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５には外ケーブル方式でＰＣ鋼材１０が配置されている。ＰＣ鋼材１０は、荷重により下向きの曲げ応力が最も大きく掛る支間中央部の引張強度が最大となるよう、支間中央部（イ）では中立軸から最も下方に離れた部位に配置され、支点部２０に近づくにつれて中立軸を越えて斜め上方に配筋されている（このＰＣ鋼材については図５と同じである）。ＰＣ鋼材１０に加えて、コンクリート躯体内に鉄筋が配置される（ＰＲＣ）例については図示を省略する。
【００２１】
本発明の主要素は、単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５の下床版１７とその立上り端部２１で、かつＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、支間中央部（イ）を中心としてその両側橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２２を設け、他の断面部位には普通コンクリートを打設したことを特徴とするものである。
【００２２】
前記ファイバーコンクリートとは、繊維補強コンクリートを意味し、具体的には、金属または合成樹脂を原料とした短繊維材料を混入し、引張強度、曲げ強度、耐衝撃性、靭性などの大幅な改善を図ったコンクリートを云う。また、繊維材料としては、鋼繊維、ガラス繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維など何れでもよい。
【００２３】
実施形態１によると、両端が支点２０で支えられた単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５において、支間中央部（イ）における下床版１７とその立上り端部２１にファイバーコンクリート打設領域２２を設けたことで、最も大きな荷重が作用するこの支間中央部（イ）の下床版１７とその立上り端部２１における引張力強度の上限値を著しく増大でき、また、テンションソフトニングを増大させることで鉄筋応力度の減少と、これに伴うひび割れ巾の減少が期待できる。
【００２４】
したがって、該支間中央部（イ）における下床版１７とその立上り端部２１に配置するＰＣ鋼材や鉄筋の量を低減でき、かつ下床版１７の厚みの半減ができそれに伴うコンクリート量の低減が可能となる。しかも、単純ＰＣ箱桁橋としての外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利も殆どない。
【００２５】
図２は、実施形態２として連続ＰＣ箱桁橋の箱桁１５を示し、コンクリート打設により、所定幅の上床版１６と下床版１７との間をウエブ１８で結合して内部を中空１９に構成され、端部が支点２０で支持され、中間部が中間支点２３で支持されている。この連続ＰＣ箱桁橋の箱桁１５においても、コンクリート躯体には外ケーブル方式でＰＣ鋼材１０が配置されている。
【００２６】
このＰＣ鋼材８は、荷重により負の曲げ応力が最も大きく掛る支間中央部（イ）では引張強度が大きくなるよう、中立軸から下方に離れた部位に配置されている。さらにＰＣ鋼材８は、荷重により正の曲げ応力が最も大きく掛る中間支点２３でも引張強度が大きくなるよう、中間支点２３に近づくにつれて、中立軸を越えて斜め上方に配筋されている。さらにＰＣ鋼材８は、中間支点２３の上部を越えて、次の支間中央部（イ）に向かって延長され、かつ中立軸を越えて斜め下方に配筋されている。コンクリート躯体内に配置される鉄筋については図示を省略する。
【００２７】
実施形態２の連続ＰＣ箱桁橋における箱桁１５においても、支間中央部（イ）における下床版１７とその立上り端部２１にファイバーコンクリート打設領域２２を設けてあり、さらに、中間支点２３における上床版１１６と、ウエブ上端１８ａにファイバーコンクリート打設領域２２を設けてある。
【００２８】
これにより、大きな荷重で負の曲げ応力と正の曲げ応力が大きく作用する支間中央部（イ）と中間支点部２３において、下床版１７と上床版１６の引張力強度の上限値を著しく増大でき、かつ、テンションソフトニングを増大できることで鉄筋応力度の減少と、これに伴うひび割れ巾の減少が期待できる。
【００２９】
しかも、連続ＰＣ箱桁橋としての外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）と中間支点部２３の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利は殆どない。
【００３０】
図３、図４は、実施形態３として、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４を示す。コンクリート打設により、所定幅の上床版２５と下床版２６との間を波形鋼板ウエブ２７で結合して内部を中空２８に構成され、端部が支点２９で支持されている。図３では、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４の端部から支間中央部付近までが図示され、その先方は図示省略されている。この波形鋼板ウエブＰＣ橋２４において、外ケーブル方式でＰＣ鋼材３１が配置されている。ＰＣ鋼材３１は、荷重により正の曲げ応力が大きく掛る支点２９付近では中立軸から上方に離れた部位に配置され、負の曲げ応力が大きく掛る支間中央部（イ）では、引張強度が大きくなるよう、中立軸から下方に離れた部位に配置されている。上床版２５と下床版２６のコンクリート躯体内には鉄筋３３が配筋されている。
【００３１】
実施形態３の波形鋼板ウエブＰＣ橋２４における箱桁１５においても、支間中央部（イ）における下床版２６と、その立上り端部３４に、橋軸方向に所定の範囲（Ｌ）にわたってファイバーコンクリート打設領域２２を設けてある。これにより大きな荷重が作用する支間中央部（イ）の下床版２６とその立上り端部３４における引張力強度を著しく増大でき、また、テンションスソフトニングを増大させることができて鉄筋応力度の減少と、これに伴うひび割れ巾の減少が期待できる。連続桁の波形鋼板ウエブＰＣ橋２４における中間支点部においては、図４（ｂ）に示すように、上床版２５にファイバーコンクリート打設領域２２を設けるのがよい。
【００３２】
実施形態３においても、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４の外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）や中間支点部の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利は殆どない。特に、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４は、下床版２６が波形鋼板ウエブ２７と分離されているため、ファイバーコンクリートの施工がしやすい。
【００３３】
なお、各実施形態で示した構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、連続箱桁や単純箱桁のＰＣ箱桁橋及び波形鋼板ウエブ橋において、支間中央部の下床版で、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向の所定範囲にわたって普通コンクリートよりも強度に勝るファイバーコンクリートを使用し、このファイバーコンクリートに引張り力を受持たせることで、ＰＣ鋼材の配設本数を決定する際の要因である、支間中央部の下床版や支点部の上床版の引張強度やテンションソフトニングを増大させることがきる。
【００３５】
したがって、ＰＣ箱桁橋や波形鋼板ウエブＰＣ橋の外部形状を変更することなく簡潔な
構成によりＰＣ鋼材の配設本数を低減できるだけでなく、コンクリート躯体中に配置する鉄筋量も大幅に減らすことが可能で、さらに下床版や上床版の厚みを効果的に低減（半減）できる。それによりコンクリート量、ＰＣ鋼材量、補強鉄筋量を低減しながら、施工性を改善し、経済的なＰＣ箱桁橋を構築できる。また、ＰＣ鋼材の配設本数を低減することによっても、ＰＣ箱桁橋の耐久性の面で問題になりにくく、マイナス面を殆ど考慮しなくてよいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、実施形態１として示す単純ＰＣ箱桁橋の側面説明図、（ｂ）、（ｃ）は、同（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面説明図である。
【図２】（ａ）は、実施形態２として示す連続ＰＣ箱桁橋の側面説明図、（ｂ）は、同（ａ）のＣ−Ｃ、Ｃ１−Ｃ１断面説明図、（ｃ）は、同（ａ）のＤ−Ｄ断面説明図である。
【図３】 実施形態３として示す波形鋼板ウエブＰＣ橋の破断斜視図である。
【図４】 （ａ）、（ｂ）は、図３において、支間中央部と支点部の部位における、橋軸方向と直交する説明断面図である。
【図５】（ａ）は、従来例として示す連続ＰＣ箱桁橋の一部断面側面図、（ｂ）は、同（ａ）のＥ−Ｅ断面説明図、（ｃ）は、同（ａ）のＦ−Ｆ断面説明図である。
【符号の説明】
１ 連続ＰＣ箱桁
２ 上床版
３ 下床版
４ ウエブ
５ 中空部
６ 中間隔壁
７ 支点
８ 中間支点
１０ ＰＣ鋼材
１１ 端部定着壁
１２ 中間支点横桁
１３ 定着装置
１５ 箱桁
１６ 上床版
１７ 下床版
１８ ウエブ
１９ 中空部
２０ 支点
２１ 立上り端部
２２ ファイバーコンクリート打設領域
２３ 中間支点
２４ 波形鋼板ウエブＰＣ橋
２５ 上床版
２６ 下床版
２７ 波形鋼板ウエブ
２８ 中空部
２９ 支点
３０ 中間支点
３１ ＰＣ鋼材
３２ 中間隔壁
３３ 配筋
３４ 立上り部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣ箱桁橋及び波形鋼板ウエブＰＣ橋（両橋を含めて、ＰＣ箱桁橋と略称することがある）に係る。
【０００２】
特に本発明は、単純ＰＣ箱桁橋やＰＣ連続箱桁橋における支間中央部あるいは中間支点上の大きな引張力を受けるコンクリート部位を、簡単な構造で部分的に補強することで、ひび割れ巾あるいは鉄筋応力度あるいはその両方を小さくし、以って、ＰＣ鋼材の低減を図ったＰＣ箱桁橋及び波形鋼板ウエブＰＣ橋に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
各種の橋梁において、自動車等の荷重を直接支持するコンクリート桁には、支間で常時曲げモーメントが作用することから、Ｔ桁、版桁、中空床版、箱桁などを、コンクリート躯体にＰＣ鋼材を緊張配置してプレストレスを導入したＰＣ桁として構築し、これにより桁の強度向上を図ることが通常行われている。本発明は、前記各種桁橋のうちＰＣ箱桁橋と波形鋼板ウエブＰＣ橋が発明の対象である。
【０００４】
図５は、外ケーブル方式の連続ＰＣ箱桁１の従来例で、支点７と中間支点８で支持されている。この連続ＰＣ箱桁１は、上床版２と下床版３が両ウエブ４で連結された内部が中空５のコンクリート躯体が、普通コンクリートの打設により構築されている。ＰＣ箱桁１の中央部寄り中空部内にデビエータ（偏向板）を兼用する中間隔壁６が設けられていて、支点間中央部では、ＰＣ鋼材（外ケーブル）１０は、中間隔壁６によって箱桁中立軸から下方に離れた部位に配置されている。
【０００５】
また、ＰＣ箱桁１の端部支点７と中間支点部８には、中空部内に端部定着壁１１と中間支点横桁１２が設けられていて、端部定着壁１１と中間支点横桁１２の中立軸から上方寄りの位置においてＰＣ鋼材１０を挿通させた上、その端部を定着装置１３にて定着している。中間支点横桁１２からさらに桁中央方向に延びるＰＣ鋼材１０は、次の中間隔壁６ａの下部に向けて斜め下方向に延長して設けられている。
【０００６】
前記ＰＣ箱桁形式の橋梁構造において、ＰＣ鋼材はコンクリートの引張抵抗力向上のために配置されるもので、連続箱桁構造では、前記同様、最も大きな正の曲げモーメントが作用する支間中央部の下縁の発生応力度および、最も大きな負の曲げモーメントが作用する中間支点部の上縁の発生応力度あるいは、ひび割れ巾で橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の配設本数が決定されていた。単純箱桁構造でも、最も大きな正の曲げモーメントが作用する支間中央部の下縁の発生応力度で橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の本数が決定されていた。なお、前記と関連する先行技術としては、下記の特許がある。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２７５９７５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＣ箱桁形式の連続箱桁構造や単純箱桁構造においては、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁の発生応力度は、コンクリートの引張強度から決定されており、この発生応力度の大小によって、橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の本数が決定され、さらに具体的には、大きな引張力が働くコンクリート躯体の部位に発生するひび割れ巾の大小によってＰＣ鋼材の本数が決定される。
【０００９】
コンクリートひび割れ巾の大小は鉄筋応力度（引張側）に関係し、テンションソフトニング（引張軟化）を考慮して鉄筋応力度（引張側）を下げることで、ひび割れ巾を小さくできる。したがって、鉄筋の本数や太さで制御してひび割れ巾を小さくすることでＰＣ鋼材の本数を低減できるが、下床版は、一般に断面積が小さくてその内部に通す鉄筋応力度の制御は難しく、結果、従来の発想では、ＰＣ鋼材の本数低減が難しかった。
【００１０】
他方、断面積が比較的小さいＰＣ箱桁橋の下床版にＰＣ鋼材を配置するにも限界があり、引張強度が不足しがちであって、この面からもひび割れ制御が困難である。さらに、中間支点部においては引張応力が卓越し、引張強度が不足しがちとなる問題がある。
【００１１】
本発明者は、特に、ＰＣ鋼材の本数をできるだけ低減することで施工コストを低減することを研究した。
【００１２】
その結果、前記の目的達成のためには支間中央部の下縁の引張強度と中間支点部の上縁の引張抵抗を増大すること、すなわち、前記部位でのコンクリートの引張抵抗を増大することが必要であるとの知見を得た。
【００１３】
本発明は前記の点に鑑みてなされたもので、ＰＣ箱桁橋における必要部位のコンクリート躯体の引張抵抗を増大すること、あるいはテンションソフトニングを増大させることで鉄筋応力度の減少あるいはひび割れ巾の減少が期待でき、かつ、ＰＣ鋼材の配設本数を低減させ、コスト縮減効果を奏する新規な発明を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１５】
第１の発明は、鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部又は下床版部とその立上り端部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第２の発明は、鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第３の発明は、鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位と、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位とに前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部又は下床版部とその立上り端部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けるとともに、その上縁のコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ箱桁橋。
【００１６】
第４の発明は、コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第５の発明は、コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウェブＰＣ橋において、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位において前記ＰＣ鋼材を配置し、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
第６の発明は、コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位と、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位とに前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けるとともに、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
ＰＣ箱桁橋や波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部部における下床版とその立上り端部や、中間支点部における上床版部であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲に亘って普通コンクリートよりも引張抵抗が勝るファイバーコンクリートを使用し、ファイバーコンクリートに引張り力を受持たせることで、ＰＣ鋼材の配設本数を決定する際の要因である、支間中央部や中間支点部におけるテンションソフトニングを増大させることがきる。
【００１８】
したがって、ＰＣ箱桁橋や波形鋼板ウエブＰＣ橋の外部形状を変更することなく簡潔な構成によりＰＣ鋼材の配設本数を低減でき、加えて、コンクリート躯体中に配置する鉄筋量も大幅に減らすことが可能で、さらに下床版の厚みを効果的に低減（半減）できる。それによりコンクリート量、ＰＣ鋼材量、補強鉄筋量を低減しながら、施工性を改善し、経済的なＰＣ箱桁橋を構築できる。また、ＰＣ鋼材の配設本数を低減することによっても、ＰＣ箱桁橋の耐久性の面で問題になりにくく、マイナス面を殆ど考慮しなくてよいという利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２０】
図１は、実施形態１に係る単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５を示し、所定幅の上床版１６と下床版１７との間をウエブ１８で結合し内部を中空１９として構成され、両端が支点２０で支持されている。この単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５には外ケーブル方式でＰＣ鋼材１０が配置されている。ＰＣ鋼材１０は、荷重により下向きの曲げ応力が最も大きく掛る支間中央部の引張強度が最大となるよう、支間中央部（イ）では中立軸から最も下方に離れた部位に配置され、支点部２０に近づくにつれて中立軸を越えて斜め上方に配筋されている（このＰＣ鋼材については図５と同じである）。ＰＣ鋼材１０に加えて、コンクリート躯体内に鉄筋が配置される（ＰＲＣ）例については図示を省略する。
【００２１】
本発明の主要素は、単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５の下床版１７とその立上り端部２１で、かつＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、支間中央部（イ）を中心としてその両側橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２２を設け、他の断面部位には普通コンクリートを打設したことを特徴とするものである。
【００２２】
前記ファイバーコンクリートとは、繊維補強コンクリートを意味し、具体的には、金属または合成樹脂を原料とした短繊維材料を混入し、引張強度、曲げ強度、耐衝撃性、靭性などの大幅な改善を図ったコンクリートを云う。また、繊維材料としては、鋼繊維、ガラス繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維など何れでもよい。
【００２３】
実施形態１によると、両端が支点２０で支えられた単純ＰＣ箱桁橋の箱桁１５において、支間中央部（イ）における下床版１７とその立上り端部２１にファイバーコンクリート打設領域２２を設けたことで、最も大きな荷重が作用するこの支間中央部（イ）の下床版１７とその立上り端部２１における引張力強度の上限値を著しく増大でき、また、テンションソフトニングを増大させることで鉄筋応力度の減少と、これに伴うひび割れ巾の減少が期待できる。
【００２４】
したがって、該支間中央部（イ）における下床版１７とその立上り端部２１に配置するＰＣ鋼材や鉄筋の量を低減でき、かつ下床版１７の厚みの半減ができそれに伴うコンクリート量の低減が可能となる。しかも、単純ＰＣ箱桁橋としての外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利も殆どない。
【００２５】
図２は、実施形態２として連続ＰＣ箱桁橋の箱桁１５を示し、コンクリート打設により、所定幅の上床版１６と下床版１７との間をウエブ１８で結合して内部を中空１９に構成され、端部が支点２０で支持され、中間部が中間支点２３で支持されている。この連続ＰＣ箱桁橋の箱桁１５においても、コンクリート躯体には外ケーブル方式でＰＣ鋼材１０が配置されている。
【００２６】
このＰＣ鋼材８は、荷重により負の曲げ応力が最も大きく掛る支間中央部（イ）では引張強度が大きくなるよう、中立軸から下方に離れた部位に配置されている。さらにＰＣ鋼材８は、荷重により正の曲げ応力が最も大きく掛る中間支点２３でも引張強度が大きくなるよう、中間支点２３に近づくにつれて、中立軸を越えて斜め上方に配筋されている。さらにＰＣ鋼材８は、中間支点２３の上部を越えて、次の支間中央部（イ）に向かって延長され、かつ中立軸を越えて斜め下方に配筋されている。コンクリート躯体内に配置される鉄筋については図示を省略する。
【００２７】
実施形態２の連続ＰＣ箱桁橋における箱桁１５においても、支間中央部（イ）における下床版１７とその立上り端部２１にファイバーコンクリート打設領域２２を設けてあり、さらに、中間支点２３における上床版１１６と、ウエブ上端１８ａにファイバーコンクリート打設領域２２を設けてある。
【００２８】
これにより、大きな荷重で負の曲げ応力と正の曲げ応力が大きく作用する支間中央部（イ）と中間支点部２３において、下床版１７と上床版１６の引張力強度の上限値を著しく増大でき、かつ、テンションソフトニングを増大できることで鉄筋応力度の減少と、これに伴うひび割れ巾の減少が期待できる。
【００２９】
しかも、連続ＰＣ箱桁橋としての外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）と中間支点部２３の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利は殆どない。
【００３０】
図３、図４は、実施形態３として、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４を示す。コンクリート打設により、所定幅の上床版２５と下床版２６との間を波形鋼板ウエブ２７で結合して内部を中空２８に構成され、端部が支点２９で支持されている。図３では、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４の端部から支間中央部付近までが図示され、その先方は図示省略されている。この波形鋼板ウエブＰＣ橋２４において、外ケーブル方式でＰＣ鋼材３１が配置されている。ＰＣ鋼材３１は、荷重により正の曲げ応力が大きく掛る支点２９付近では中立軸から上方に離れた部位に配置され、負の曲げ応力が大きく掛る支間中央部（イ）では、引張強度が大きくなるよう、中立軸から下方に離れた部位に配置されている。上床版２５と下床版２６のコンクリート躯体内には鉄筋３３が配筋されている。
【００３１】
実施形態３の波形鋼板ウエブＰＣ橋２４における箱桁１５においても、支間中央部（イ）における下床版２６と、その立上り端部３４に、橋軸方向に所定の範囲（Ｌ）にわたってファイバーコンクリート打設領域２２を設けてある。これにより大きな荷重が作用する支間中央部（イ）の下床版２６とその立上り端部３４における引張力強度を著しく増大でき、また、テンションスソフトニングを増大させることができて鉄筋応力度の減少と、これに伴うひび割れ巾の減少が期待できる。連続桁の波形鋼板ウエブＰＣ橋２４における中間支点部においては、図４（ｂ）に示すように、上床版２５にファイバーコンクリート打設領域２２を設けるのがよい。
【００３２】
実施形態３においても、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４の外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）や中間支点部の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利は殆どない。特に、波形鋼板ウエブＰＣ橋２４は、下床版２６が波形鋼板ウエブ２７と分離されているため、ファイバーコンクリートの施工がしやすい。
【００３３】
なお、各実施形態で示した構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、連続箱桁や単純箱桁のＰＣ箱桁橋及び波形鋼板ウエブ橋において、支間中央部の下床版で、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向の所定範囲にわたって普通コンクリートよりも強度に勝るファイバーコンクリートを使用し、このファイバーコンクリートに引張り力を受持たせることで、ＰＣ鋼材の配設本数を決定する際の要因である、支間中央部の下床版や支点部の上床版の引張強度やテンションソフトニングを増大させることがきる。
【００３５】
したがって、ＰＣ箱桁橋や波形鋼板ウエブＰＣ橋の外部形状を変更することなく簡潔な
構成によりＰＣ鋼材の配設本数を低減できるだけでなく、コンクリート躯体中に配置する鉄筋量も大幅に減らすことが可能で、さらに下床版や上床版の厚みを効果的に低減（半減）できる。それによりコンクリート量、ＰＣ鋼材量、補強鉄筋量を低減しながら、施工性を改善し、経済的なＰＣ箱桁橋を構築できる。また、ＰＣ鋼材の配設本数を低減することによっても、ＰＣ箱桁橋の耐久性の面で問題になりにくく、マイナス面を殆ど考慮しなくてよいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、実施形態１として示す単純ＰＣ箱桁橋の側面説明図、（ｂ）、（ｃ）は、同（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面説明図である。
【図２】（ａ）は、実施形態２として示す連続ＰＣ箱桁橋の側面説明図、（ｂ）は、同（ａ）のＣ−Ｃ、Ｃ１−Ｃ１断面説明図、（ｃ）は、同（ａ）のＤ−Ｄ断面説明図である。
【図３】 実施形態３として示す波形鋼板ウエブＰＣ橋の破断斜視図である。
【図４】 （ａ）、（ｂ）は、図３において、支間中央部と支点部の部位における、橋軸方向と直交する説明断面図である。
【図５】（ａ）は、従来例として示す連続ＰＣ箱桁橋の一部断面側面図、（ｂ）は、同（ａ）のＥ−Ｅ断面説明図、（ｃ）は、同（ａ）のＦ−Ｆ断面説明図である。
【符号の説明】
１ 連続ＰＣ箱桁
２ 上床版
３ 下床版
４ ウエブ
５ 中空部
６ 中間隔壁
７ 支点
８ 中間支点
１０ ＰＣ鋼材
１１ 端部定着壁
１２ 中間支点横桁
１３ 定着装置
１５ 箱桁
１６ 上床版
１７ 下床版
１８ ウエブ
１９ 中空部
２０ 支点
２１ 立上り端部
２２ ファイバーコンクリート打設領域
２３ 中間支点
２４ 波形鋼板ウエブＰＣ橋
２５ 上床版
２６ 下床版
２７ 波形鋼板ウエブ
２８ 中空部
２９ 支点
３０ 中間支点
３１ ＰＣ鋼材
３２ 中間隔壁
３３ 配筋
３４ 立上り部
Claims (6)
- 鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部又は下床版部とその立上り端部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ箱桁橋。
- 鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入した連続桁構造のＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ箱桁橋。
- 鉄筋コンクリート桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入した連続桁構造のＰＣ箱桁橋において、前記ＰＣ箱桁の支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位と、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位とに前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部又は下床版部とその立上り端部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けるとともに、その上縁のコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ箱桁橋。
- コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位に前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする波形鋼板ウェブＰＣ橋。
- コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した連続桁構造の波形鋼板ウェブＰＣ橋において、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位において前記ＰＣ鋼材を配置し、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする波形鋼板ウェブＰＣ橋。
- コンクリートの上床版と下床版の間が波形鋼板ウエブで結合され、桁躯体に配したＰＣ鋼材でコンクリートの上床版と下床版にプレストレスを導入した連続桁構造の波形鋼板ウエブＰＣ橋において、支間中央部における橋桁中立軸から下方に離れた部位と、中間支点部における橋桁中立軸から上方に離れた部位とに前記ＰＣ鋼材を配置し、その下縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記支間中央部における下床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわた ってファイバーコンクリート打設領域を設けるとともに、その上縁におけるコンクリートの引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度から前記ＰＣ鋼材の配設本数が決定される前記中間支点部における上床版部の断面に、橋軸方向の所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には、普通コンクリートを打設したことを特徴とする波形鋼板ウェブＰＣ橋。
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