JP4365709B2 - Structural member - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、橋梁の主桁や橋脚、建築物の梁や柱等の構造部材に関する。   The present invention relates to a structural member such as a main girder of a bridge, a bridge pier, a beam or a column of a building, for example.

橋梁の主桁や橋脚、建築物の梁や柱等の構造部材は、略水平あるいは鉛直に配置された鉄骨等の鋼製構造材を被覆するようにして、コンクリートが打設されて形成される場合がある。このような構造部材を形成するに際しては、表面の平坦な鋼製構造材と鋼製構造材周囲のコンクリートとの付着が問題となる。例えば、水平な構造部材を形成するに際しては、鉄骨と鉄骨直上のコンクリートとの付着がほとんど期待できない。そのため、何らかの対策を施して鉄骨と鉄骨直上のコンクリートを一体化させる必要があった。   Structural members such as main girders and piers of bridges, beams and columns of buildings, etc. are formed by placing concrete in such a manner as to cover steel structural materials such as steel frames arranged substantially horizontally or vertically. There is a case. When such a structural member is formed, adhesion between the steel structural material having a flat surface and the concrete around the steel structural material becomes a problem. For example, when a horizontal structural member is formed, adhesion between the steel frame and the concrete immediately above the steel frame can hardly be expected. Therefore, it was necessary to take some measures to integrate the steel frame and the concrete directly above the steel frame.

従来における鉄骨と鉄骨直上のコンクリートとの一体化は、鉄骨上部にスタッドを溶接したり、鉄骨上部にジベル筋を配筋したりして、スタッドやジベル筋と鉄骨直上のコンクリートとを付着させることにより行っていた（例えば、非特許文献１）。
社団法人土木学会編「第四版土木工学ハンドブック」技報堂出版、１９９３年１１月２０日、ｐ．１００２ Conventional integration of the steel frame and the concrete directly above the steel is made by attaching a stud to the upper part of the steel frame or arranging a gibber bar on the upper part of the steel frame to attach the stud or the gibber bar to the concrete just above the steel frame. (For example, Non-Patent Document 1).
The 4th edition of Civil Engineering Handbook edited by the Japan Society of Civil Engineers, published by Gihodo, November 20, 1993, p. 1002

しかしながら、前記した従来の方法においては、スタッドを溶接したり、ジベル筋を配筋したりする手間が大きかった。   However, in the conventional method described above, it takes a lot of trouble to weld the studs or arrange the dowel bars.

本発明の課題は、鋼製構造材と鋼製構造材周囲のコンクリートとを容易かつ確実に一体化することができる構造部材を提供することである。   An object of the present invention is to provide a structural member capable of easily and reliably integrating a steel structural material and a concrete around the steel structural material.

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、鋼製構造材（鋼桁１１）と、鋼製構造材を被覆するコンクリート（１４）とを備えた構造部材（コンクリート桁１０）であって、
前記鋼製構造材（鋼桁１１）の全体が前記コンクリート（１４）によって被覆されており、前記コンクリートに膨張材が添加されてなり、
前記鋼製構造材が鋼桁（１１）であり、
前記鋼桁（１１）に連結されることで該鋼桁（１１）を補強するとともに、前記鋼桁（１１）を被覆した状態に打設されるコンクリート（１４）の下型枠となる補強桁（１２）と、
前記鋼桁（１１）の両側方に配設されとともに前記補強桁（１２）に固定されて、前記鋼桁（１１）を被覆した状態に打設されるコンクリート（１２）の側型枠となるプレキャストコンクリート型枠（１３）とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 includes a steel structural material (steel girder 11) and a concrete (14) covering the steel structural material, for example, as shown in FIG. A structural member (concrete girder 10),
The entire steel structural material (steel girders 11) is covered with the concrete (14), and an expansion material is added to the concrete ,
The steel structural material is a steel girder (11),
Reinforcement girder which becomes the lower formwork of concrete (14) cast in the state which covered the steel girder (11) while reinforcing the steel girder (11) by being connected to the steel girder (11) (12)
The steel girder (11) is disposed on both sides of the steel girder (11) and fixed to the reinforcing girder (12) to form a side mold of concrete (12) placed in a state of covering the steel girder (11). And a precast concrete formwork (13) .

このように、コンクリートに膨張材が添加されているので、コンクリートが膨張し、鋼製構造材の周囲に密実に充填され、また鋼製構造材の表面を押し付けるため、コンクリートと鋼製構造材を容易かつ確実に一体化することができる。
また、補強桁（１２）は鋼桁（１１）に固定され、プレキャストコンクリート型枠（１３）は補強桁（１２）に固定されているので、鋼桁（１１）が振動を受けている場合でも、補強桁（１２）及びプレキャストコンクリート型枠（１３）が鋼桁（１１）と同様に振動を受けることとなり、鋼桁（１１）と補強桁（１２）及びプレキャストコンクリート型枠（１３）との振動差が小さくなる。したがって、プレキャストコンクリート型枠（１３）内に打設されたコンクリート（１４）と、このコンクリート（１４）に被覆された鋼桁（１１）との間に空隙が生じることが防止され、これらが確実に一体化させることができる。これにより、列車を通しながら工事桁をそのまま本設桁に利用できる。 In this way, since the expansion material is added to the concrete, the concrete expands and is densely filled around the steel structure material, and also presses the surface of the steel structure material. It can be integrated easily and reliably.
Further, since the reinforcing girder (12) is fixed to the steel girder (11) and the precast concrete formwork (13) is fixed to the reinforcing girder (12), even when the steel girder (11) is subjected to vibration. The reinforcement girder (12) and the precast concrete formwork (13) are subject to vibration in the same manner as the steel girder (11), and the steel girder (11), the reinforcement girder (12) and the precast concrete formwork (13) Vibration difference is reduced. Accordingly, it is possible to prevent a void from being generated between the concrete (14) placed in the precast concrete formwork (13) and the steel girder (11) covered with the concrete (14). Can be integrated. Thereby, the construction girder can be used as it is for the main girder while passing through the train.

なお、膨張材としては、粉体状のもので水分の供給によって膨張する性質の物質が挙げられる。例えば、セメントおよび水とともに練り混ぜた場合、水和反応によってエトリンガイドまたは水酸化カルシウム等を生成し、コンクリートを膨張させる作用のある混和材が挙げられる。   In addition, examples of the expansion material include a powdery substance that expands when moisture is supplied. For example, when kneaded with cement and water, an admixture having an action of expanding ethrin guide or calcium hydroxide by hydration reaction and expanding concrete can be mentioned.

また、構造部材としては、例えば、橋梁の主桁、橋脚や、建築物の梁、柱等が挙げられる。また、鋼製構造材としては、例えば、Ｈ形鋼等の形鋼や、鋼板からなる構造材、それらを例えばトラス状に組み立てたもの等が挙げられる。   Moreover, as a structural member, the main girder of a bridge, a bridge pier, the beam of a building, a pillar, etc. are mentioned, for example. Examples of steel structural materials include structural steel such as H-shaped steel, structural materials made of steel plates, and those assembled in a truss shape, for example.

請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の構造部材（コンクリート桁１０）において、前記コンクリート（１４）に繊維が添加されていることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, for example, as shown in FIG. 1, in the structural member (concrete girder 10) according to claim 1, fibers are added to the concrete (14).

このように、コンクリートに繊維が添加されているので、鋼製構造材を被覆するコンクリートの膨張を繊維が拘束し、膨張効果がコンクリートの内部圧縮応力に置き換えられることにより、コンクリートと鋼材との一体化をより確実にすることができる。また、コンクリートのひび割れ抵抗性が向上し、コンクリートと鋼製構造材の一体化を保つことができる。   In this way, since fibers are added to the concrete, the fiber constrains the expansion of the concrete covering the steel structural material, and the expansion effect is replaced by the internal compressive stress of the concrete, so that the concrete and the steel are integrated. Can be made more reliable. Moreover, the crack resistance of concrete improves and it can maintain the integration of concrete and a steel structural material.

なお、繊維としては、例えば、繊維素材を長さ数ミリから数十ミリに切断したもので、材質が鋼、ガラス、炭素、有機系等様々なものが挙げられる。   Examples of the fibers include those obtained by cutting a fiber material into a length of several millimeters to several tens of millimeters, and various materials such as steel, glass, carbon, and organic materials can be used.

本発明によれば、鋼製構造材の全体を、膨張材が添加されたコンクリートで被覆することにより、コンクリートが膨張し、鋼製構造材の周囲に密実に充填され、また鋼製構造材の表面を押し付けるため、コンクリートと鋼製構造材を容易かつ確実に一体化することができる。さらに、コンクリートに繊維を添加することで、鋼製構造材を被覆するコンクリートの膨張を繊維が拘束し、膨張効果がコンクリートの内部圧縮応力に置き換えられることにより、コンクリートと鋼材との一体化をより確実にすることができる。また、コンクリートのひび割れ抵抗性が向上し、コンクリートと鋼製構造材の一体化を保つことができる。
また、補強桁は鋼桁に固定され、プレキャストコンクリート型枠は補強桁に固定されているので、鋼桁が振動を受けている場合でも、補強桁及びプレキャストコンクリート型枠）が鋼桁と同様に振動を受けることとなり、鋼桁と補強桁及びプレキャストコンクリート型枠との振動差が小さくなる。したがって、プレキャストコンクリート型枠内に打設されたコンクリートと、このコンクリートに被覆された鋼桁との間に空隙が生じることが防止され、これらが確実に一体化させることができる。これにより、列車を通しながら工事桁をそのまま本設桁に利用できる。 According to the present invention, the entire steel structural material is covered with concrete to which an expansion material is added, whereby the concrete expands and is densely filled around the steel structural material. Because the surface is pressed, the concrete and the steel structural material can be easily and reliably integrated. Furthermore, by adding fibers to the concrete, the fibers restrain the expansion of the concrete that covers the steel structural material, and the expansion effect is replaced by the internal compressive stress of the concrete, thereby further integrating the concrete and the steel material. Can be sure. Moreover, the crack resistance of concrete improves and it can maintain the integration of concrete and a steel structural material.
In addition, the reinforcing girder is fixed to the steel girder and the precast concrete formwork is fixed to the reinforcing girder, so even when the steel girder is subjected to vibration, the reinforcing girder and precast concrete formwork) are the same as the steel girder. Vibration is received, and the difference in vibration between the steel girder, the reinforcing girder and the precast concrete formwork is reduced. Therefore, it is possible to prevent a gap from being generated between the concrete cast in the precast concrete formwork and the steel girder covered with the concrete, so that they can be reliably integrated. Thereby, the construction girder can be used as it is for the main girder while passing through the train.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施の形態においては、図１に示すような鉄道の橋梁のコンクリート桁１０を構造部材の例として説明する。このコンクリート桁１０は、鉄道の橋梁の工事桁として用いられていた鋼桁１１をコンクリート１４で被覆するように補強して、本設利用されるものである。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, a concrete girder 10 of a railway bridge as shown in FIG. 1 will be described as an example of a structural member. This concrete girder 10 is reinforced by reinforcing a steel girder 11 used as a construction girder of a railway bridge so as to be covered with concrete 14 and used for this construction.

本実施の形態に係るコンクリート桁１０は、鋼桁１１（鋼製構造材）、補強桁１２、プレキャストコンクリート型枠１３、コンクリート１４等を備えて概略構成されている。   A concrete girder 10 according to the present embodiment is roughly configured to include a steel girder 11 (steel structural material), a reinforcing girder 12, a precast concrete mold 13, a concrete 14 and the like.

鋼桁１１は、鉄道橋梁の主桁として用いられていたものであり、上下フランジ１１ａ、１１ｂとウェブ１１ｃを有する断面Ｈ形状の鋼材である。   The steel girder 11 is used as a main girder of a railway bridge, and is a steel material having an H-shaped cross section having upper and lower flanges 11a and 11b and a web 11c.

補強桁１２も上下フランジ１２ａ、１２ｂとウェブ１２ｃを有する断面Ｈ形状の鋼材であり、上フランジ１２ａは、鋼桁１１の下フランジ１１ｂに図示しないボルトによって固定されている。補強桁１２は、鋼桁１１に連結されることで鋼桁１１を補強し、また、鋼桁１１を被覆した状態に打設されるコンクリート１４の下型枠となるものである。   The reinforcing girder 12 is also a steel material having an H-shaped cross section having upper and lower flanges 12a, 12b and a web 12c, and the upper flange 12a is fixed to the lower flange 11b of the steel girder 11 with bolts (not shown). The reinforcing girder 12 is connected to the steel girder 11 to reinforce the steel girder 11 and serves as a lower formwork of the concrete 14 that is placed in a state of covering the steel girder 11.

プレキャストコンクリート型枠１３は、繊維材等が混入されたモルタルによって平板状に形成されたものであり、所定の強度を有し、打設されたコンクリート１４に一体化してコンクリート桁１０の一部を構成する。プレキャストコンクリート型枠１３は、鋼桁１１の両側方に配設されて鋼桁１１を被覆した状態に打設されるコンクリート１４の側型枠となるものであり、下端が補強桁１２の下フランジ１２ｂの端部に図示しないボルト等によって固定されている。   The precast concrete formwork 13 is formed into a flat plate shape with mortar mixed with fiber material or the like, and has a predetermined strength, and is integrated with the cast concrete 14 to partially attach the concrete girder 10. Constitute. The precast concrete formwork 13 is a side formwork of the concrete 14 that is disposed on both sides of the steel girder 11 and is placed in a state of covering the steel girder 11. It is fixed to the end of 12b with a bolt or the like (not shown).

ここで、本発明の特徴として、鋼桁１１を被覆した状態に現場打設されるコンクリート１４には膨張材が添加されている。膨張材を添加したコンクリート１４は、膨張して鋼桁１１の周囲に密実に充填され、また鋼桁１１の上下フランジ１１ａ，１１ｂやウェブ１１ｃの表面を押し付ける。さらに、このコンクリート１４には繊維が添加されており、鋼桁１１を被覆するコンクリート１４の膨張を繊維が拘束し、膨張効果がコンクリートの内部圧縮応力に置き換えられることにより、コンクリート１４と鋼桁１１との一体化をより確実にする。また、コンクリートのひび割れ抵抗性が増すことにより、コンクリート１４と鋼桁１１の一体化を保つ。このようにして、鋼桁１１とコンクリート１４との一体化を容易かつ確実に図ることができる。   Here, as a feature of the present invention, an expansive material is added to the concrete 14 that is cast in the state of covering the steel girder 11. The concrete 14 to which the expansion material is added expands and is densely filled around the steel girder 11, and presses the surfaces of the upper and lower flanges 11a and 11b and the web 11c of the steel girder 11. Further, fibers are added to the concrete 14. The fibers restrain the expansion of the concrete 14 covering the steel girder 11, and the expansion effect is replaced by the internal compressive stress of the concrete. To make it more integrated. Moreover, the concrete 14 and the steel girder 11 are kept integrated by increasing the crack resistance of the concrete. In this way, the steel girder 11 and the concrete 14 can be integrated easily and reliably.

また、別の実施例として、前記コンクリート桁１０と同様の構成において、図２に示すように、鋼桁１１の上フランジ１１ａに所定間隔で複数の貫通孔１５を形成するようにしてもよい。この貫通孔１５内に前記のコンクリート１４が充填され、鋼桁１１とコンクリート１４との付着力が高まる。   As another example, a plurality of through holes 15 may be formed in the upper flange 11a of the steel girder 11 at a predetermined interval in the same configuration as the concrete girder 10 as shown in FIG. The concrete 14 is filled in the through hole 15, and the adhesion between the steel girder 11 and the concrete 14 is increased.

以下、鉄道橋梁の工事桁として用いられている鋼桁１１を、膨張材、繊維を含むコンクリート１４で被覆して補強して、本発明に係るコンクリート桁１０を施工する方法について説明する。なお、鉄道橋梁の鋼桁１１は、鉄道車両が走行することによって振動が発生している状態である。   Hereinafter, a method of constructing the concrete girder 10 according to the present invention by covering and reinforcing the steel girder 11 used as a construction girder of a railway bridge with concrete 14 containing an expansion material and fiber will be described. Note that the steel girder 11 of the railway bridge is in a state where vibration is generated as the railway vehicle travels.

先ず、鋼桁１１に補強桁１２を固定する。補強桁１２の鋼桁１１に対する固定は、補強桁１２の上フランジ１２ａが鋼桁１１の下フランジ１１ｂに図示しないボルトによって連結することで行う。なお、鋼桁１１の上フランジ１１ａに貫通孔１５を形成する場合は、予め穿孔機を用いて所定間隔で複数箇所穿孔しておく。   First, the reinforcing beam 12 is fixed to the steel beam 11. The reinforcing girder 12 is fixed to the steel girder 11 by connecting the upper flange 12a of the reinforcing girder 12 to the lower flange 11b of the steel girder 11 with a bolt (not shown). In addition, when forming the through-hole 15 in the upper flange 11a of the steel girder 11, it drills several places in advance at predetermined intervals using a drilling machine.

次に、プレキャストコンクリート型枠１３を、その下端を補強桁１２の下フランジ１２ｂの端部に図示しないボルト等によって固定することで配設する。   Next, the precast concrete mold 13 is disposed by fixing the lower end of the precast concrete form 13 to the end of the lower flange 12b of the reinforcing beam 12 with a bolt or the like (not shown).

次に、膨張材、繊維を添加して練り混ぜたコンクリート１４を現場打設する。コンクリート１４を鋼桁１１の上フランジ１１ａより上方で、プレキャストコンクリート型枠１３の上端より下方の所定高さまで打設し、所定期間養生する。   Next, the concrete 14 which added and knead | mixed the expansion | swelling material and the fiber is cast on-site. The concrete 14 is cast to a predetermined height above the upper flange 11a of the steel girder 11 and below the upper end of the precast concrete formwork 13, and is cured for a predetermined period.

これにより、鋼桁１１直上のコンクリート１４ａと鋼桁１１とが一体化している。この際、従来のように鋼桁１１上部に、スタッドを溶接したり、配筋したりすることを必要としない。   Thereby, the concrete 14a just above the steel girder 11 and the steel girder 11 are integrated. At this time, it is not necessary to weld or arrange a stud on the upper portion of the steel beam 11 as in the prior art.

補強桁１２は鋼桁１１に固定され、プレキャストコンクリート型枠１３は補強桁１２に固定されているので、鋼桁１１が振動を受けている場合でも、補強桁１２及びプレキャストコンクリート型枠１３が鋼桁１１と同様に振動を受けることとなり、鋼桁１１と補強桁１２及びプレキャストコンクリート型枠１３との振動差が小さくなる。したがって、プレキャストコンクリート型枠１３内に打設されたコンクリート１４と、このコンクリート１４に被覆された鋼桁１１との間に空隙が生じることが防止され、これらが確実に一体化させることができる。これにより、列車を通しながら工事桁をそのまま本設桁に利用できる。   Since the reinforcing girder 12 is fixed to the steel girder 11 and the precast concrete formwork 13 is fixed to the reinforcing girder 12, even when the steel girder 11 is subjected to vibration, the reinforcing girder 12 and the precast concrete formwork 13 are made of steel. Vibration is received in the same manner as the girder 11, and the vibration difference between the steel girder 11, the reinforcing girder 12, and the precast concrete mold 13 is reduced. Therefore, it is possible to prevent a gap from being generated between the concrete 14 placed in the precast concrete mold 13 and the steel girder 11 covered with the concrete 14, and these can be integrated reliably. Thereby, the construction girder can be used as it is for the main girder while passing through the train.

なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態においては、構造部材を鉄道の橋梁のコンクリート桁として説明しているが、本発明に係る構造部材は、建築物等における、内部に鉄骨等の鋼製構造材が埋設されて一体形成される柱、梁等にも適用されることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to this Embodiment, A various change is possible. For example, in the present embodiment, the structural member is described as a concrete girder of a railway bridge, but the structural member according to the present invention has a steel structural material such as a steel frame embedded therein in a building or the like. Needless to say, the present invention is also applied to pillars, beams and the like that are integrally formed.

また、膨張材も任意であり、コンクリートに練り混ぜてコンクリートを膨張させる作用を有するものであればよい。同様に、繊維も任意であり、コンクリートに練り混ぜてコンクリートのひび割れ抵抗性を向上させ、コンクリートを補強するものであればよい。   Moreover, the expansion | swelling material is also arbitrary, What is necessary is just to have the effect | action which mixes with concrete and expands concrete. Similarly, the fiber is optional, and any fiber may be used as long as it is kneaded into concrete to improve the crack resistance of the concrete and reinforce the concrete.

また、鋼製構造材に形成する貫通孔１５の位置、形状、数量等も、コンクリートと構成構造材との付着を十分に確保できるものであればよく、例えば上フランジ１１ａだけでなくウェブ１１ｃに形成してもよい。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。   Further, the position, shape, quantity, etc. of the through holes 15 formed in the steel structural material may be any material that can sufficiently secure the adhesion between the concrete and the structural material. For example, not only the upper flange 11a but also the web 11c. It may be formed. In addition, it is needless to say that specific detailed structures and the like can be appropriately changed.

本発明を適用した一実施の形態であるコンクリート桁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the concrete girder which is one embodiment to which this invention is applied. 本発明を適用した別の実施の形態であるコンクリート桁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the concrete girder which is another embodiment to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

１０ コンクリート桁（構造部材）
１１ 鋼桁（鋼製構造材）
１２ 補強桁
１３ プレキャストコンクリート型枠
１４ 膨張材、繊維を含むコンクリート
１４ａ 鋼桁直上の、膨張材、繊維を含むコンクリート
１５ 貫通孔 10 Concrete girders (structural members)
11 Steel girders (steel structural materials)
12 Reinforced girder 13 Precast concrete formwork 14 Concrete containing expansive material and fiber 14a Concrete containing expansive material and fiber just above steel girder 15 Through hole

Claims (2)

鋼製構造材と、鋼製構造材を被覆するコンクリートとを備えた構造部材であって、
前記鋼製構造材の全体が前記コンクリートによって被覆されており、
前記コンクリートに膨張材が添加されてなり、
前記鋼製構造材が鋼桁であり、
前記鋼桁に連結されることで該鋼桁を補強するとともに、前記鋼桁を被覆した状態に打設されるコンクリートの下型枠となる補強桁と、
前記鋼桁の両側方に配設されるとともに前記補強桁に固定されて、前記鋼桁を被覆した状態に打設されるコンクリートの側型枠となるプレキャストコンクリート型枠とを備えていることを特徴とする構造部材。 A structural member comprising a steel structural material and concrete covering the steel structural material,
The entire steel structural material is covered with the concrete,
An expansion material is added to the concrete ,
The steel structural material is a steel beam;
Reinforcing the steel girder by being connected to the steel girder, and a reinforcing girder as a lower formwork of concrete placed in a state of covering the steel girder,
A precast concrete formwork that is disposed on both sides of the steel girder and is fixed to the reinforcing girder and is a concrete side mold that is placed in a state of covering the steel girder. A characteristic structural member. 前記コンクリートに繊維が添加されていることを特徴とする請求項１に記載の構造部材。   The structural member according to claim 1, wherein fibers are added to the concrete.
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