JP4307109B2 - 柱梁接合構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱梁接合構造体に関わり、特に、鉄筋などによる補強材を用いた補強コンクリート製の橋脚と鋼製の上部工からなる構造体に適用するに好適な柱梁接合構造体に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、柱部材としての橋脚と、梁部材としての橋桁（上部工）などの梁部材からなる、柱梁接合構造体においては、鉄筋コンクリートの橋脚を鋼製の上部工と剛結接合させることにより、複合ラーメン構造となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近のように、橋脚が大型化してくると、それに使用される鉄筋の数が増大するばかりか、その径も大径化してきている。こうした橋脚を鋼製の上部工（梁や桁）と接合するには、大量の溶接作業や上部工を構成する鋼材への削孔作業が発生し、施工がきわめて煩雑となるばかりか、工期が長くなり、コスト高となる。
【０００４】
本発明は、上記した事情に鑑み、溶接や削孔作業を極力減少させることが出来、構造が簡単で、施工も容易な柱梁接合構造体を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、梁（１０）が柱（２）に載置された状態で接合されて構成された柱梁接合構造体（１）において、
前記柱（２）は、コンクリート部分（７）と、該コンクリート部分（７）の上面に突出された複数の鋼管柱（５）とによって構成され、
前記梁（１０）は、複数の鋼製の桁部材（１２）と、前記複数の鋼管柱（５）の少なくとも１本が嵌入係合されるように前記複数の鋼製の桁部材（１２）の一部に形成された鋼管挿入孔（１２ｃ）と、該鋼管挿入孔（１２ｃ）を包含するコンクリート打設空間（９ｃ）と、を有し、
前記鋼製の桁部材（１２）の少なくとも１本は、前記コンクリート打設空間（９ｃ）に対応する部分のフランジ（１２ａ）が、その幅を、他の部分よりも大きくする形で形成され、
前記鋼管挿入孔（１２ｃ）に嵌入された鋼管柱以外の鋼管柱（５）が前記コンクリート打設空間（９ｃ）に配置されると共に該コンクリート打設空間（９ｃ）にコンクリートが打設されることに基づき前記梁（１０）と接合された、
ことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、前記柱は、橋脚（２）であり、前記梁は、橋桁（１０）であることを特徴として構成される。
【０００８】
請求項３の発明は、柱（２）及び該柱上に構築される鋼製の梁（１０）を、接合部（９）を介して接合した柱梁接合構造体（１）において、
前記柱は、本体（３）を有し、該本体は、垂直方向に構築された複数の鋼管柱（５）及びそれら鋼管柱の少なくとも外側に打設されたコンクリート（７）から構築されており、
前記鋼管柱は、その上端部（５ｃ）が前記接合部内に嵌入配置されており、前記接合部は、前記梁を構成する部材（１２、１３Ａ、１３Ｂ）を型枠部材としてコンクリート打設空間（９ｃ）が形成されており、
前記コンクリート打設空間には、コンクリート（７）が、前記鋼管柱の上端部（５ｃ）と前記型枠部材を一体化する形で打設充填されており、
前記複数の鋼管柱のうち、少なくとも１本の鋼管柱（５Ａ）は、前記先端部（５ｃ）が他の鋼管柱よりも短く形成されており、
該短く形成された鋼管柱の先端部と、前記梁は、該梁の下面（１２ａ）で接合されて構成される。
【０００９】
請求項４の発明は、前記梁は、前記複数の桁部材（１２）を接続する形で設けられた複数の補強梁部材（１３）を有しており、
前記コンクリート打設空間（９ｃ）は、前記桁部材と補強梁部材から形成されて構成される。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３記載の柱梁接合構造体において、前記梁は、複数の桁部材（１２）を有しており、
前記短く形成された鋼管柱の先端部は、前記桁部材の下面（１２ａ）で接合されて構成される。
【００１２】
請求項６は、請求項１記載の柱梁接合構造体において、前記鋼管挿入孔（１２ｃ）には、前記鋼管柱（５）の上端部（５ｃ）を受け入れ可能な鋼管挿入支持部（１０ａ）が形成されており、
該鋼管挿入支持部を介して、前記梁を、前記柱上に載置し得るようにして構成される。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、柱（２）に複数の鋼管柱（５）が設けられるので、柱と梁の接続は、それら鋼管柱（５）との間で行われることとなり、従来のように柱の鉄筋と梁との間の接続に伴う、溶接や削孔作業を大幅に減らすことが出来る。
【００１５】
請求項２の発明によれば、橋脚と橋桁の構築作業を、大幅に簡略化して、工期の短縮に寄与することが出来る。
【００１７】
請求項３の発明によれば、短く形成された鋼管柱の先端部と、前記梁は、該梁の下面（１２ａ）で接合されるので、梁に断面欠損が生じることがなく、信頼性が高い。
【００１８】
請求項４の発明によれば、コンクリート打設空間は、前記桁部材と補強梁部材から形成されるので、型枠として特別な部材を必要とせず、好都合である。
【００２０】
請求項５の発明によれば、桁部材の下面を利用して、鋼管柱（５）を接合することが出来る。
【００２１】
請求項６の発明によれば、鋼管挿入支持部（１０ａ）を介して、梁を柱上に仮置きすることが出来、柱梁の接合作業を、仮置きされた梁や柱の上部を利用して短時間で効率的に行うことが出来る。
【００２２】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、柱梁接合構造体である橋脚と橋桁からなる橋梁の一例を示す正面図、図２は図１の側面図、図３は、図２の平面図、図４は、橋桁の接合部部分を示す側面図、図５は、柱梁接合構造体である橋脚と橋桁からなる橋梁の別の例を示す正面図、図６は、柱梁接合構造体である橋脚と橋桁からなる橋梁の更に別の例を示す平面図、図７は、図６の正面図、図８は図７のＡ−Ａ断面図、図９は、図７のＢ−Ｂ断面図である。
【００２４】
柱梁接合構造体１は、図１及び図２に示すように、図示しない地盤に立設された橋脚２を有しており、橋脚２は、柱状に構築された本体３を有している。本体３は、３本の鋼管柱５が２列配置で垂直方向に構築された形の、６本の鋼管柱５を有しており、各鋼管柱５の外周部には、リブ５ｂが形成されている。各鋼管柱５は所定長さのリブ付き鋼管５ａを、図中上下方向に直列に接続した形で形成されており、また、６本の鋼管柱５の周囲には、図２に示すように、帯筋６が所定の間隔で上下方向に巻設されている（図１は図示を省略）。帯筋６の内側には、図中上下方向に主筋（図示せず）が本体３を貫通する形で配置されており、更に、それら鋼管柱５の間と帯筋６及び主筋の周囲には、コンクリート７が打設されて、本体３の外形を形成している。なお、橋脚２を構成する鋼管柱５の数や、その配置態様、帯筋６や主筋の有無や、配置態様は各種の態様を採用することが出来る。なお、本体３内の主筋の数は、鋼管柱５がコンクリートの補強部材として作用するので、全くないか大幅に少なくすることが出来る。
【００２５】
本体３の上部は、橋脚２と上部工である主橋桁１０が接合される接合部９内に、その鋼管柱５の上端を嵌入させる形で形成されており、６本の鋼管柱５のうち、図１左右方向における中央部の２本の鋼管柱５Ａ、５Ａは、先端が上部工である主橋桁１０に形成された、後述する鋼管挿入孔１２ｃ、１２ｃ及び切り欠き１１、１１に嵌入係合させた形となっている。
【００２６】
主橋桁１０は、図３に示すように、床板（道路）の敷設方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に、所定長さにわたり伸延する３本の桁１２、１２、１２を有しており、各桁１２は、断面がＩ型の鋼材から形成されている。それら桁１２、１２、１２間には、鋼製の補強梁１３がそれら桁１２間を接続する形で複数個、設けられている。主橋桁１０の、床板敷設方向における図中中央部には、橋脚２と上部工が接合される接合部９が、形成されており、３本の桁１２のうち、図中中央の桁１２Ａのフランジ１２ａには、図３に示すように、鋼管挿入孔１２ｃ、１２ｃが穿設されている。桁１２ａのウエブ１２ｂ部分には、当該鋼管挿入孔１２ｃと整合する形で、既に述べたように、２カ所の切り欠き１１、１１が形成されている。
【００２７】
桁１２Ａは、接合部９に対応する部分のフランジ１２ａが、その幅Ｗ１を、他の部分よりも大きくする形で形成されており、更に、接合部９の周囲には、図３に示すように、前述した補強梁１３Ａ、１３Ｂが互いに対向する形で配置されている。
【００２８】
補強梁１３Ａ、１３Ｂは、図４に示すように、接合部９の外殻９ａを形成しており、各補強梁１３Ａ、１３Ｂの接合部９の外周側には、補強リブ１３ａが、床板（道路）の敷設方向に対して直行する方向（幅方向）である矢印Ｅ、Ｆ方向に多数形成されている。また、各補強梁１３Ａ、１３Ｂの接合部９の内周９ｂ側、即ち、コンクリート７が打設される側には、打設されるコンクリート７との付着を取るための、ジベルなどの付着部材が、図示はしないが、多数設けられている。なお、付着部材は、補強梁１３Ａ、１３Ｂばかりでなく、接合部９の内周９ｂ側となる、図３上下に位置する桁１２，１２及び接合部９内部に位置する桁１２Ａのウエブ１２ｂ部分にも、図示はしないが、多数形成されている。
【００２９】
接合部９は、前述の補強梁１３Ａ、１３Ｂ及び図３上下の桁１２、１２などの主橋桁１０を構成する部材により周囲を囲まれ、それら部材を型枠として兼用する形で、内部にほぼ直方体のコンクリート打設空間９ｃを形成しており、コンクリート打設空間９ｃには、図２に示すように、橋脚２の本体３の上端部３ａから所定の高さＨまでコンクリート７が打設充填されている。
【００３０】
柱梁接合構造体１は、以上のような構成を有するので、橋脚２上に、上部工である主橋桁１０を接続構築するには、まず、橋脚２を、本体３の上端部３ａまでコンクリート７を打設して構築する。この状態では、本体３の上端部３ａから、６本の鋼管柱５の先端部５ｃが所定長さＬ１、図２上方に突出した状態となっている。なお、コンクリート７は上端部３ａより低い位置までを構築し、コンクリート打設空間９ｃの接合部コンクリート打設時に上端部３ａまで充填構築するようにしてもよい。
【００３１】
次に、床板敷設方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に所定長さとなるように、工場などであらかじめ構築された主橋桁１０を、図１及び図２上方からクレーンなどにより吊下し、その状態で橋脚２に向けて主橋桁１０を降下移動させ、本体３の鋼管柱５を、主橋桁１０の中央部に形成された接合部９内のコンクリート打設空間９ｃ内に挿入させる。この際、鋼管柱５のうち、幅方向である矢印Ｅ、Ｆ方向における中央部の鋼管柱５Ａ、５Ａの先端部５ｃを、桁１２Ａに形成された鋼管挿入孔１２ｃ、１２ｃ及び切り欠き１１、１１に嵌入係合させる。６本の鋼管柱５が接合部９内に挿入されたところで、接合部９内のコンクリート打設空間９ｃに、コンクリート７を打設すると、打設されたコンクリート７は、凝固後には、橋脚２の６本の鋼管柱５と主橋桁１０を、接合部９を介して剛に接続する形となる。
【００３２】
この際、構築済みの橋脚本体３の上端部３ａや、鋼管柱５の先端部５ｃを足場や仮固定材として使用することが出来るので、主橋桁１０の橋脚２への載置作業を容易かつ確実に行うことが出来る。
【００３３】
なお、鋼管柱５Ａと桁１２Ａの切り欠き１１の間には、図２に示すように、間隙１６が形成されているので、打設されたコンクリート７は、接合部９内で隙間なく充填される。また、鋼管柱５は、既に述べたように、外部にリブ５ａが多数形成されているので、打設されたコンクリート７と良好な状態で一体化される。更に、接合部９を形成する桁１２、１２Ａ及び補強梁１３Ａ、１３Ｂに設けられた付着部材により、打設されたコンクリート７と接合部９の桁１２、１２Ａ及び補強梁１３Ａ、１３Ｂも、強固に一体化され、結果的に橋脚２と主橋桁１０は、接合部９を介して一体化される。
【００３４】
なお、接合部９内に挿入される、鋼管柱５の先端部５ｃの接合部９内への突き出し長さＬ１、即ち、埋め込み深さは、鋼管直径の２倍程度の長さがあれば十分であるが、必ずしも、全ての鋼管柱５の接合部９内への突き出し長さＬ１が、同じ長さである必要はない。
【００３５】
これにより、主橋桁１０と鋼管柱５との間は、溶接作業などを行うことなく、一体化することが出来る。なお、桁１２Ａの鋼管挿入孔１２ｃが穿設されるフランジ１２ａ部分は、断面欠損が生じるが、当該部分の幅Ｗ１が、図３に示すように他の部分よりも大きく形成されているので、強度上の問題はない。また、鋼管柱５の数及び配列によっては、図１の左右の鋼管のように、必ずしも、桁１２Ａの直下に配置される必要はない。また、その場合には、桁１２Ａなどへの鋼管挿入孔１２ｃ及び切り欠き１１を形成する必要はなく、接合部９内に挿入された各鋼管柱５を、当該部分に打設されるコンクリート７により一体化することとなる。いずれにせよ、橋脚本体３内に配置される主筋の量を、鋼管柱５により大幅に少なくすることが出来るので、橋脚２上に、上部工である主橋桁１０を設置する際の、それら主筋を通過させるための削孔作業や溶接作業は、大幅に減少させることが出来る。
【００３６】
また、橋脚２と主橋桁１０を一体的に接続するためのコンクリート７が打設される接合部９は、主橋桁１０の構造部材である、幅方向両側の桁１２、１２及び補強梁１３Ａ、１３Ｂを型枠を兼ねて構築されるので、接合部９を構築するための型枠を別に設ける必要がなく、型枠構築及び脱型の手間がかからない。更に内部にコンクリート７が打設されて接合部９と一体化される補強梁１３Ａ、１３Ｂの接合部９の外側には、補強リブ１３ａが多数形成されており、更に、各鋼管柱５はリブ付き鋼管であること、また、接合部９内のコンクリート打設空間９ｃには多数の穴あきジベル及びスタッドなどのコンクリート付着部材がコンクリート打設空間９ｃに突出する形で設けられていること、主橋桁１０の中央部の桁１２Ａ（複数でもよい）がコンクリート打設空間９ｃを貫通する形で配置されているので、コンクリート打設空間９ｃに打設されたコンクリート７の凝固後には、接合部９はきわめて剛性の高い構造物となり、接合部９内部に補強筋などの接合部９の剛性を高める部材を配置する必要がなくなり、主橋桁１０を構成する部材のみの簡単な構造でありながら、接合部９の剛性を向上させ、適正な柱梁接続が可能となる。
【００３７】
なお、橋脚２の鋼管柱５は、必ずしも、全ての鋼管柱５を、接合部９内のコンクリート打設空間９ｃ内に挿入して、該コンクリート打設空間９ｃ内に打設されたコンクリート７との一体化を図る必要はなく、例えば、図５に示すように、橋脚２幅方向である、矢印Ｅ、Ｆ方向中央部の、主橋桁１０の桁１２Ａ（１本とは限らない）下方に配置された鋼管柱５Ａの先端部５ｃを所定長さ短くし、当該先端部分５ｃと主橋桁１０の幅方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）中央部の桁１２Ａのフランジ１２ａ、即ち、主橋桁１０の下部（下面）とを溶接で接続するようにしてもよい。こうした構造により、中央部の桁１２Ａに切り欠きなどの断面欠損が生じることが防止される。
【００３８】
更に、図６乃至図９に示すように、主橋桁１０の接合部９の、幅方向中央部の鋼管柱５Ａが嵌入する桁１２Ａ部分に、鋼管柱５の先端部５ｃを受け入れ可能な、図９中下方が挿入口１０ｄとして解放形成された筒状の鋼管挿入支持部１０ａ、１０ａを形成しておき、主橋桁１０を、橋脚２上に載置する時に、当該鋼管挿入支持部１０ａ、１０ａに、鋼管柱５の先端部５ｃを挿入口１０ｄを介して挿入係合させ、その状態で、主橋桁１０を、橋脚２上に仮置きし、その後の作業の足場として活用することも出来る。これにより、主橋桁１０の橋脚２への載置作業及びその後の接合部９の構築作業を、短時間で行うことが出来、施工期間の短縮に寄与することが出来る。
【００３９】
なお、鋼管挿入支持部１０ａには、図７及び図９に示すように、多数のコンクリート流通孔１０ｃが貫通穿設されており、コンクリート打設空間９ｃに打設されたコンクリート７が、確実に鋼管挿入支持部１０ａ内の鋼管柱５側に流通するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、柱梁接合構造体である橋脚と橋桁からなる橋梁の一例を示す正面図である。
【図２】図２は図１の側面図である。
【図３】図３は、図２の平面図である。
【図４】図４は、橋桁の接合部部分を示す側面図である。
【図５】図５は、柱梁接合構造体である橋脚と橋桁からなる橋梁の別の例を示す正面図である。
【図６】図６は、柱梁接合構造体である橋脚と橋桁からなる橋梁の更に別の例を示す平面図である。
【図７】図７は、図６の正面図である。
【図８】図８は図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、図７のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１……梁接合構造体
２……柱（橋脚）
３……本体
５……鋼管柱
５ｃ……上端部（先端部）
７……コンクリート
９……接合部
９ｃ……コンクリート打設空間
１０……梁（主橋桁）
１０ａ……鋼管挿入支持部
１１……切り欠き
１２……梁を構成する部材、桁部材（桁）
１２ａ……下面（フランジ）
１３……梁を構成する部材、補強梁部材（補強梁）

Claims (6)

1. 梁が柱に載置された状態で接合されて構成された柱梁接合構造体において、
   前記柱は、コンクリート部分と、該コンクリート部分の上面に突出された複数の鋼管柱とによって構成され、
   前記梁は、複数の鋼製の桁部材と、前記複数の鋼管柱の少なくとも１本が嵌入係合されるように前記複数の鋼製の桁部材の一部に形成された鋼管挿入孔と、該鋼管挿入孔を包含するコンクリート打設空間と、を有し、
   前記鋼製の桁部材の少なくとも１本は、前記コンクリート打設空間に対応する部分のフランジが、その幅を、他の部分よりも大きくする形で形成され、
   前記鋼管挿入孔に嵌入された鋼管柱以外の鋼管柱が前記コンクリート打設空間に配置されると共に該コンクリート打設空間にコンクリートが打設されることに基づき前記梁と接合された、
   ことを特徴とする柱梁接合構造体。
2. 前記柱は、橋脚であり、前記梁は、橋桁である、請求項１記載の柱梁接合構造体。
3. 柱及び該柱上に構築される鋼製の梁を、接合部を介して接合した柱梁接合構造体において、
   前記柱は、本体を有し、該本体は、垂直方向に構築された複数の鋼管柱及びそれら鋼管柱の少なくとも外側に打設されたコンクリートから構築されており、
   前記鋼管柱は、その上端部が前記接合部内に嵌入配置されており、
   前記接合部は、前記梁を構成する部材を型枠部材としてコンクリート打設空間が形成されており、
   前記コンクリート打設空間には、コンクリートが、前記鋼管柱の上端部と前記型枠部材を一体化する形で打設充填されており、
   前記複数の鋼管柱のうち、少なくとも１本の鋼管柱は、前記先端部が他の鋼管柱よりも短く形成されており、
   該短く形成された鋼管柱の先端部と、前記梁は、該梁の下面で接合されている、
   柱梁接合構造体。
4. 前記梁は、前記複数の桁部材を接続する形で設けられた複数の補強梁部材を有しており、
   前記コンクリート打設空間は、前記桁部材と補強梁部材から形成されている、
   請求項１記載の柱梁接合構造体。
5. 前記梁は、複数の桁部材を有しており、
   前記短く形成された鋼管柱の先端部は、前記桁部材の下面で接合されている、
   請求項３記載の柱梁接合構造体。
6. 前記鋼管挿入孔には、前記鋼管柱の上端部を受け入れ可能な鋼管挿入支持部が形成されており、
   該鋼管挿入支持部を介して、前記梁を、前記柱上に載置し得るようにして構成した、請求項１記載の柱梁接合構造体。

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