JP4392379B2

JP4392379B2 - 角形鋼管を用いた床版橋および床版ユニットの製造方法

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Publication number: JP4392379B2
Application number: JP2005125165A
Authority: JP
Inventors: 優任高木; 宏二本間; 雅敬木下
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP2006299706A

Description

本発明は、角形鋼管を用いた床版橋および床版ユニットの製造方法に関するものである。

従来、支間１５ｍ以下程度の小規模な橋梁では、主として経済性の面から、プレキャストコンクリート桁を用いた床版橋や、底鋼板にずれ止めを溶接した鋼殻とコンクリートとを合成してなる合成床版橋などが用いられていた。しかし、コンクリート床版橋では自重が重いため、架設時に大型の重機が必要になることや、鋼橋に比べて下部工が比較的大きくなり、トータルコストが増加するという問題があり、また、１ブロックあたりの重量が大きいために輸送できるプレキャスト床版ブロックの大きさが限られ、輸送効率が悪いという問題があり、さらに、合成床版橋では、鋼殻の製作過程で溶接が必要となるため、加工コスト、疲労強度の面で問題があった。その他に、複数の角形鋼管を平行に配列しその長手方向両端にそれぞれ鋼材を溶接して相互に一体化するものがあるが、これも製作過程で溶接が必要となるため、加工コスト、疲労強度の面で問題があった。

そこで本出願人は、平行に配列した複数の角形鋼管を溶接を用いないで接合一体化する床版橋および床版ユニットを先に提案した（特開２００４−２８５８２３）。

特開２００４−２８５８２３に開示の角形鋼管床版橋および床版ユニットは、破壊の主要な原因となる溶接や孔あけ、添接板などの加工が必要となるボルト継手を一切使用しない（つまり、溶接レス・ボルトレス）で、複数の角形鋼管を接合して床版を構成でき、加工の省力化が可能となる利点があるが、本発明者のさらなる研究により改良すべき点があることが見出された。

すなわち、床版橋に用いる角形鋼管の製造法には、一般に、（１）冷間ロール成形による方法、（２）プレス成形による方法、（３）熱間圧延による方法の３つがあり、本発明の適用対象である角形鋼管は、角形鋼管の形状をしていればよいので、前記何れの方法によって製造されたものでもよいが、図２に示すように、この角形鋼管１は製造能力の関係から、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のような初期変形が不可避的に発生する問題があり、これを前提に高性能の角形鋼管床版橋を構築するには更なる改良が必要であることが分った。図２（ａ）では、角形鋼管１の４辺が外側に膨らんでおり、図２（ｂ）では角形鋼管１の４辺が内側に凹んでいる。また、図２（ｃ）（ｄ）では、上下左右の位置関係が異なるが、何れも角形鋼管１の４辺のうち対向２辺が外側に膨らみ、他の対向２辺が凹んでいる。

前記のように矩形４辺が外側又は内側に変形している角形鋼管１を平行に並べた場合、角形鋼管１の側面同士が面接触でなく点接触（長手方向に見て線接触）することになり、隣接する角形鋼管同士の接触が不安定になる。このため各角形鋼管１は、側面を円滑に面接触させるためには４辺を平面となるように矯正することが必要になる。この修正は、図２（ａ）のように角形鋼管１の４辺が外側に膨らんでいる場合は、外側から力を加えることで比較的容易に矯正できるが、図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）のように内側に凹んでいるのを外側に押し出して平面にするのは非常に困難である。特に、図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）の角形鋼管１の側面の凹部９が対向するように複数本敷き並べた場合は、凹部９の上下２箇所の点接触（長手方向にみて線接触）となり、鉛直荷重を隣接の角形鋼管１に効率的に分散伝達できないだけでなく、凹部９によって形成された閉鎖空間に雨水が溜ったとき排出できず長期間のうちに腐食による劣化が生じ床版橋の耐久性に悪影響を与える。

このため従来は、床版橋用の角形鋼管の製作に際し、図２（ａ）のように角形鋼管１の４辺が外側に膨らむように製品の管理を行っている。しかし、図２（ａ）のような角形鋼管１では、構造物（つまり、床版橋）の形状寸法を正確に製作する際に問題となる。すなわち、図３（ａ）に示すように角形鋼管１を敷き並べた場合に、凸部１２の高さのバラツキにより、床版の幅は所定の精度が確保できない。また、角形鋼管１同士が凸部１２の先端で点接触（長手方向に見て線接触）していることになるので、水平方向への鉛直荷重の伝達が期待できない。さらに、角形鋼管１の凸部１２の上下部の間に隙間部１３が生じ、水の侵入が容易となるなど耐久性の上でも問題が残る。
特開２００４−２８５８２３号公報

図２（ａ）の４辺が膨らんだ複数の角形鋼管を平行に敷き並べて、特許文献１の技術により、角形鋼管の側面の開口部に棒状部材を貫通し溶接レス・ボルトレスで接合して床版橋を構築するとき、角形鋼管の側面の凸部は矯正されることなく結合される。このため、（１）凸部の高さのバラツキにより、床版の幅は所定の精度が確保できない。（２）角形鋼管同士が凸部の先端で点接触（長手方向にみて線接触）していることになるので、鉛直荷重の水平方向への伝達が期待できない。（３）凸部の上下の間に隙間部が生じ、水の侵入が容易となり錆が発生するなど耐久性の上でも問題があった。

本発明は、複数本敷き並べた角形鋼管相互をプレストレスを導入して結合することにより角形鋼管の変形を矯正するもので、これにより角形鋼管相互は面接触で摩擦接合できて荷重を水平方向に伝達できると共に、強度を一層向上した角形鋼管床版橋の製造方法および床版ユニットを提供するものである。

また従来、床版橋においてプレストレスを導入する場合、一般的なＰＣ橋では、工場製作のＰＣ桁を敷き並べて幅方向にＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒などのＰＣ鋼材を挿通してセンターホールジャッキで緊張し、くさびなどを用いてＰＣ鋼材を本体に定着し張力を導入する方法がある。しかし、この方法では高いプレストレス力が必要であり、ＰＣ鋼材、専用のジャッキ、定着具などが必要になるので施工手順が複雑になり、また、鋼線の破断などの可能性があり作業安全上問題があった。本発明では構造上必要な部材を利用し、汎用的なジャッキを用いて簡単かつ安全にプレストレスを導入することができ、施工の省力化、コスト削減を図っている。

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。

第１の発明は、角形鋼管を複数本敷き並べて路面を構成する床版橋の製造において、複数本敷き並べた角形鋼管の側面に垂直な方向から荷重を掛け、表面にズレ止めを有する棒状部材を角形鋼管の側面から挿入し、棒状部材の周囲を含む角形鋼管内部にコンクリートなどの経時硬化性材料を打設し、経時硬化性材料が硬化した後に荷重を開放してプレストレスを導入することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記角形鋼管内で前記棒状部材を挟んでその両側に仕切り板を設け、この仕切り板で区画される内側にのみコンクリートなどの経時硬化性材料を充填したことを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、複数本敷き並べた角形鋼管の側部をワイヤ牽引装置などの締め付け器具を用いて中央部に向けて引き寄せ、経時硬化性材料の硬化後に引き寄せを開放することで角形鋼管の軸直角方向にプレストレスを導入することを特徴とする。

第４の発明は、第１または第２の発明において、棒状部材を挿通し、かつプレストレスを導入して複数本の角形鋼管相互を連結して床版ユニットを構成し、この床版ユニットをプレストレスを導入して複数個接続することを特徴とする。

第５の発明は、複数本敷き並べた角形鋼管の側面に垂直な方向から荷重を掛け、角形鋼管の側面から挿入した棒状部材の周囲を含む角形鋼管内部にコンクリートなどの経時硬化性材料を打設し、経時硬化性材料が硬化した後に荷重を開放して角形鋼管相互にプレストレスを導入して床版ユニットを構成し、先行して架設した前記床版ユニットの隣に接続用角形鋼管と床版ユニットを順に架設し、床版ユニットから突出した棒状部材の端部を接続用角形鋼管内に挿入し、接続用角形鋼管の両側の床版ユニット相互又は、接続用角形鋼管と床版ユニットとをワイヤ牽引装置などの締め付け器具を用いて接続用角形鋼管の側に引き寄せ、接続用角形鋼管の内部に経時硬化性材料を充填して棒状部材と一体化し、経時硬化性材料が硬化した後に引き寄せを開放することで、接続用角形鋼管と床版ユニット相互にプレストレスを導入する角形鋼管を用いた床版橋の製造方法を特徴とする。

第６の発明は、第１の発明〜第５の発明において、前記角形鋼管が冷間ロール成形、プレス成形、熱間圧延の何れかの方法により製造されていることを特徴とする。

第７の発明は、角形鋼管を用いた床版橋の床版ユニットであって、該床版ユニットは、複数本敷き並べた角形鋼管の側面を貫通して表面にズレ止めを有する棒状部材が挿入されており、かつ、棒状部材の周囲を含む角形鋼管内部にコンクリートなどの経時硬化性材料が打設されると共に、経時硬化性材料の硬化後に、角形鋼管側面に垂直な方向から加えた荷重を開放することで角形鋼管相互にはプレストレスが導入されていることを特徴とする。

本発明によると、（１）床版橋を構成する角形鋼管の結合面にプレストレスを導入することにより、角形鋼管の側面の凸部を矯正でき、隣接する角形鋼管の側面同士は面接触による摩擦接触で荷重を水平方向に伝達できると共に、角形鋼管相互が強固に結合され、全体として版（パネル）の挙動を示し、荷重載荷による角形鋼管相互のズレを確実に防ぐことができるので、全体構造の一体化が図れ強度が向上する。さらに、上面からの角形鋼管相互の間隙への雨水の侵入を防止でき、また角形鋼管に作用する載荷荷重の横方向への分配伝達が確実になされ、これによる接合面の断面積の低減などが期待できる。

（２）本発明では、従来とは異なる新しい手段でプレストレスが導入されている。すなわち、平行に敷き並べた各角形鋼管に棒状部材を挿通し、汎用的なジャッキを用いて中心部に引き寄せるように荷重を加えて角形鋼管内に経時硬化性材料を充填し、経時硬化性材料の硬化を待って荷重を開放することで、経時硬化性材料と棒状部材を介して各角形鋼管にプレストレスを導入するもので、このように構造上必要な部材を利用して角形鋼管相互にプレストレスが導入できるので、従来のＰＣ鋼材、緊張器具、定着具を用いるプレストレス導入方法に比べて施工の省力化、コスト削減が可能であり、かつ安全にプレストレスを導入することができる。

なお、導入プレストレスは、角形鋼管の形状が矯正され、隙間がなくなる程度であればよいので、１箇所あたり２〜３トン程度でよい。また、角形鋼管にプレストレスを伝達するための棒状部材の表面のずれ止め形状は、経時硬化性材料と角形鋼管とのズレを止めることがきればよいので、いかなる形状であってもよく、強度は導入プレストレスに耐え得るものであればよい。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。

図１は、角形鋼管を用いた床版橋の斜視図、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、床版橋を構成する角形鋼管の成形時の変形形態の正面図、図３（ａ）（ｂ）は、図２（ａ）の角形鋼管を複数平行に敷き並べての変形を矯正する形態を示す正面図である。

図１に示す床版橋４において、Ａ矢印方向が橋軸方向であり、床版２は、橋軸方向に伸長する角形鋼管１を橋軸直角方向に複数本平行に配設して構成される。すなわち、橋幅に対して角形鋼管１一本あたりの上辺の幅は小さいから、この角形鋼管１を複数平行に配設し、相互間を一体化して床版２を構成し、その上面にコンクリートあるいはアスファルトよりなる舗装３を打設して路面を構成することになる。この路面を重量物である車両が走行することから角形鋼管１には過大な荷重が作用し、したがって、角形鋼管１を下側に撓ませる力や、角形鋼管１相互を引き離す大小のせん断力が常時作用することになる。このため複数の角形鋼管１の相互は強固に結合一体化されているのが望ましく、かつ、上方からの力に対して耐荷重が大きい構造が望ましい。

このため本発明は、先願発明と同様に溶接、ボルト接合、補強板取付け作業などが不要な構成としている。すなわち、角形鋼管１の両側面５には、所定の間隔をあけて複数の開口部６が開設されており、橋軸方向に伸長する複数の角形鋼管１を橋軸直角方向に平行に並べたとき、前記開口部６が橋軸直角方向の直線上に揃い、この各開口部６を挿通して棒状部材７を挿入して橋軸直角方向にせん断キーを構成しており、それにより角形鋼管１の相互がずれないように強固に締結して床版２を構成している。棒状部材７は、鋼管、棒鋼、鉄筋などの何れの材料でもよい。

このように複数の角形鋼管１の各開口部６を挿通した棒状部材７により各角形鋼管１相互が結合されると共に、上方からの荷重に対して棒状部材７がせん断キーとして機能し、複数の角形鋼管１相互に作用するずれを防止して上面に段差が生じないように構成するもので、したがって角形鋼管１の耐荷重を増大することができ、角形鋼管１に作用する荷重による鋼管の疲労破壊のおそれを少なくし、施工管理を容易・確実にできる。

さらに、角形鋼管１と棒状部材７の確実な一体化を図るため、該角形鋼管１と棒状部材７との交差部分における角形鋼管１の内部にコンクリートなどの経時硬化性材料８を充填する。この場合、角形鋼管１内において、棒状部材７が貫通している鋼管長手方向の両側部に所定の間隔をあけて仕切り板１０を設ける。この仕切り板１０で区画された内側に、角形鋼管１の上面に形成したコンクリート充填孔１１から前記の経時硬化性材料８を充填する。こうして経時硬化性材料８を介して角形鋼管１と棒状部材７が一体化され、角形鋼管１に作用するせん断キー機能は一層向上する。また、経時硬化性材料８は仕切り板１０を介して角形鋼管１内の必要箇所のみ部分的に充填されるから、角形鋼管の全長に渡って充填する場合に比べ、角形鋼管１の荷重をできるだけ軽くすることができると共に、経時硬化性材料の使用量を低減でき、さらに、工場にて角形鋼管を結合して床版ユニットを製作したうえ現場に搬送するうえで好都合である。

棒状部材７により一体化された複数の角形鋼管１の上面において、隣接して配設された角形鋼管１におけるＲ状角部に形成される隙間を埋めるようにゴム系、樹脂系またはモルタル等の弾性材料を充填するのがよい。これにより複数の角形鋼管１の上面をフラットに形成できると共に、上面に打設される舗装３を介して角形鋼管１に荷重が作用するとき、角形鋼管１のたわみ差による舗装３の割れを防ぐことができる。

また、床版橋における角形鋼管１は、通常は塗装、あるいは耐候性鋼材の裸使用等となるが、特に潮風や雨水など錆の発生し易い環境で使用される場合には、前記角形鋼管１の表面は、チタン、ステンレス、亜鉛鉄板、アルミニュウムなどの金属系の防食材料で被覆する。

角形鋼管１は、単管の鋼管を複数本用いて施工の現場で棒状部材７を用いて相互に接合して床版２を構築してもよい。また、複数の角形鋼管１を予め一体化した床版ユニットを製作し、複数の床版ユニットを接合用角形鋼管を用いて現場施工で接合してもよく、この方法は橋幅の広い床版２を容易に構築できる（詳細は後述する）。なお、図１において、床版２の幅員方向両側部には、溝形鋼の溝を上向きに配置して側溝２５が構成されており、さらにその外側に溝形鋼の溝を下向きに配置して地覆２６が構成されており、地覆２６には高欄２７が立設固定されている。この側溝２５、地覆２７などは現場でコンクリートを打設することにより、製作してもよい。

本発明に用いられる角形鋼管１は、（１）冷間ロール成形による方法、（２）プレス成形による方法、（３）熱間圧延による方法の何れの方法によって製造されたものでもよい。前記何れの方法によっても角形鋼管には製造能力の関係から、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のような初期変形が不可避的に発生する問題がある。その詳細は先に〔０００５〕〜〔０００７〕で説明したのでこれを援用する。本発明では、前記各角形鋼管１のうち、４辺が外側に膨らんでいる図３（ａ）の角形鋼管１を原則的に使用する。この角形鋼管１を複数本平行に敷き並べたときに、隣接する角形鋼管１の側面は凸部１２の先端同士が点接触（長手方向にみれば線接触）となり不安定で、この状態で棒状部材７で各角形鋼管１同士を結合したときは、凸部１２の高さのバラツキにより、床版の幅は所定の精度が確保できない。また、角形鋼管１同士が凸部１２の先端で点接触（長手方向に見て線接触）していることになるので、水平方向への荷重伝達が期待できない。さらに、角形鋼管１の凸部１２の上下の間に隙間部１３が生じ、水の侵入が容易となるなど耐久性の上でも問題がある。
この問題を解決するため、本発明では、図３（ａ）の複数本敷き並べた角形鋼管１に横方向に棒状部材（図３では省略している）を挿入すると共に、図３（ｂ）に矢印で示すように各角形鋼管１を中央部に向かって押付ける（または、引き寄せる）ように荷重を加えることで外方に膨らんでいた凸部１２を矯正し、これにより隣接する角形鋼管１の側面は、フラットになり面接触して摩擦接合する。この状態でコンクリートなどの経時硬化性材料を角形鋼管１内に充填し、経時硬化性材料が硬化した後に荷重を開放することで各角形鋼管相互にプレストレスを導入する。荷重を掛けるのは経時硬化性材料を充填する前、又は充填した後の何れでもよいが、荷重の開放は、経時硬化性材料の硬化後に行う。また、経時硬化性材料は角形鋼管１内部において、棒状部材と一体化するように充填する。

前記のように角形鋼管１の側面に荷重を加えたことで、角形鋼管相互にはプレストレスが導入された状態が保持され、外方に膨らんでいる凸部１２が矯正され、隣接する角形鋼管１の側面が面接触した状態が保持され、密着面の摩擦接合により荷重を確実に水平方向に伝達できる、また、荷重が作用した際の角形鋼管１相互のズレを防ぐことができる。さらに、初期変形を有する角形鋼管１を所定の寸法内に納めることができて構造物である床版橋の寸法精度が向上する。さらに、従来の方法でプレストレスを導入する場合は、ＰＣ鋼材の両端部を緊張した上で定着するから、ＰＣ鋼材、専用ジャッキなど緊張器具、定着具などが必要となるが、本発明では架設手順も簡略になり、作業の安全性も向上する。

複数本敷き並べた角形鋼管１に幅方向にプレストレスを導入するには、工場にてジャッキを当てるか、あるいは工事現場で自重を利用してプレストレスを導入するので、簡単かつ安全にプレストレスを導入することができる。導入プレストレスは、角形鋼管１の形状が矯正され、隙間がなくなる程度であればよいので、角形鋼管相互の継ぎ目１箇所当り２〜３トンでよい。棒状部材の表面には、角形鋼管１内に充填した経時硬化性材料との一体化のズレ止めを設けるが、このズレ止めは、経時硬化性材料と角形鋼管１とのズレを止めることができればよいので、いかなる形状であってもよく強度は導入プレストレスに耐えるものであればよい。なお、角形鋼管１の断面が大きくなると重量も重く（１０トン程度）なるので、設置した場合により、横方向の摩擦抵抗力が前記プレストレス力よりも勝るようになるので、角形鋼管１を設置するだけで、その自重を利用して、前記プレストレスを付与することができる。

以下に棒状部材を用いて角形鋼管相互をプレストレスを導入して結合するための具体的手段を図４〜図１６を参照して詳細に説明する。

図４、図５は、鋼管製の棒状部材７の表面に設けるズレ止め部材の例を示す。図４（ａ）（ｂ）では、両側部に荷重が掛けられている複数本の角形鋼管１の幅方向に、端部に円板１５を固着した棒状部材７が挿通してあり、かつ棒状部材７の両端部は両側部の角形鋼管１内に位置させている。棒状部材７の両端部の円板１５は角形鋼管１内に充填した経時硬化性材料８に埋設されている。これにより円板１５を介して棒状部材７と経時硬化性材料８が一体化し、角形鋼管相互にプレストレスが導入される。図４（ｃ）（ｄ）では、鋼管製の棒状部材７に開口１６が形成されていて、角形鋼管１に充填される経時硬化性材料８がこの開口１６を通して棒状部材７内まで充填されている。これにより棒状部材７と経時硬化性材料８が一体化し、角形鋼管相互にプレストレスが導入される。この例では棒状部材７の両端部は複数本の角形鋼管１の両側から突出している。

図４（ｆ）（ｇ）は、鋼管製の棒状部材７の外周に角鋼１７を環状に固着してあり、角形鋼管１に充填される経時硬化性材料８に埋設されている例を示す。この角鋼１７を介して棒状部材７と経時硬化性材料８が一体化し、角形鋼管相互にプレストレスが導入される。図４（ｈ）（ｊ）は、前記の角鋼１７に代えて丸鋼１８を棒状部材７の外周に固着した例を示す。

図５（ａ）（ｂ）は、鋼管製の棒状部材７の外周に複数のスタッドジベル１９が固着してあり、角形鋼管１に充填される経時硬化性材料８に埋設された例を示す。このスタッドジベル１９を介して棒状部材７と経時硬化性材料８が一体化し、角形鋼管相互にプレストレスが導入される。図５（ｃ）（ｄ）は、前記のスタッドジベル１９に代えて鋼棒２０を鋼管製の棒状部材７の直径方向に貫通させその外周に突出させた例を示す。

次に、図６、図７は、角形鋼管床版橋を構築する施工概念図を示す。図６は現場にて角形鋼管１を複数本並べて架設し、横つなぎ用の鋼管製の棒状部材７を用いて結合する例を示す。角形鋼管１の側面５には開口部６が形成されていてこの開口部６から棒状部材７を挿入する。また、棒状部材７の直上部において角形鋼管１の上面には材料充填孔１１が形成されていて、この材料充填孔１１からコンクリートなどの経時硬化性材料を角形鋼管１内に充填する。経時硬化性材料は角形鋼管１内において棒状部材７と一体化していれば、角形鋼管１内の全長を埋め尽くさなくてもよく、棒状部材７の周囲の一部領域のみであって構わない。経時硬化性材料を充填したとき、硬化するまでは複数本並べた角形鋼管１の両側から荷重を加えておく。前記の工程順をまとめると、（１）角形鋼管１を敷き並べる。（２）棒状部材（横つなぎ用鋼管）７を開口部６に挿入する。（３）角形鋼管１の側部に荷重を掛けると共に、角形鋼管１内部に経時硬化性材料を充填する。（４）荷重を開放して角形鋼管相互にプレストレスを導入する、の順となる。

図７は、工場にて複数の角形鋼管１を棒状部材７を用いて、図６と同様の方法で結合して床版ユニット（パネル）１４を構成し、この床版ユニット１４を現場にて架設し、接続用角形鋼管２１を用いて接合して床版橋を構築する例を示している。前記を工程順に説明すると、（１）先行する床版ユニット１４を架設する。（２）接続用角形鋼管２１を架設する。このとき先行する床版ユニット１４から突出する棒状部材７の端部を開口部６を通して接続用角形鋼管２１内に挿入する。（３）次の床版ユニット１４を架設する。このときも床版ユニット１４から突出する棒状部材７の端部を開口部６を通して接続用角形鋼管２１内に挿入する。（４）角形鋼管１の側部に荷重を掛けると共に、角形鋼管１内部に経時硬化性材料を充填する。（５）荷重を開放して角形鋼管相互にプレストレスを導入する、の順となる。なお、図６の場合も、複数本の角形鋼管１を現場で結合した後、図７と同じ接続用角形鋼管２１を用いて接合し、所定長の複数本の棒状部材７を用いて多数の角形鋼管１を幅方向に結合することができる。

次に、角形鋼管相互へプレストレスを導入する手順を説明する。

図８〜図９は、請求項１、２に対応する手順を示す。図８（ａ）〜（ｃ）は、（１）角形鋼管１の側面へ荷重を加える工程を示す。これにより外方に膨らんでいた角形鋼管１の側面が矯正され互いに面接触する（図１０は、複数本敷き並べた角形鋼管１の両側に荷重をかけるジャッキの配置位置（矢印）を平面図で示している）。図８（ｄ）〜（ｆ）は、（２）鋼管製の棒状部材７を角形鋼管１の開口部６へ挿入する工程を示す。図９（ａ）〜（ｃ）は、（３）角形鋼管１の上面の材料充填孔１１から棒状部材７の直径方向に貫通してズレ止め用の棒鋼２０を挿入する工程を示す（図８ａには挿入孔２０ａに示す）。図９（ｄ）〜（ｆ）は、（４）角形鋼管１の上面の材料充填孔１１から経時硬化性材料（コンクリート）８を打設する工程を示す。これにより角形鋼管１の内部において経時硬化性材料８とズレ止め用の棒鋼２０が一体化する。図９（ｇ）〜（ｉ）は、（５）コンクリートが硬化した後、角形鋼管１の両側から中央部に向けて加えていた荷重を開放する。これにより矢印方向に牽引力が作用し経時硬化性材料８と棒状部材７を介して角形鋼管相互にプレストレスが導入される。

図１１〜図１２は、請求項３に対応する施工手順を示す。図１１（ａ）（ｂ）は、（１）角形鋼管１を複数本順に敷き並べていく工程を示す。図１１（ｃ）（ｄ）は、（２）鋼管製の棒状部材７を角形鋼管１の開口部６へ挿入する工程を示す。

図１２（ａ）（ｂ）は、（３）角形鋼管１の上面の材料充填孔１１から棒状部材２を直径方向に貫通してズレ止め用の棒鋼２０を挿入する工程と、複数本の角形鋼管１を取巻いて配設した連結条体２３の両端部を、角形鋼管１の中央上面に配設のワイヤ牽引器具２２を用いて牽引し、角形鋼管１を中央部に引き寄せている工程を示す（図１３は、複数の角形鋼管１の両側に荷重をかけるためのワイヤ牽引器具（レバー揺動式巻き揚げ兼牽引装置など）２２と連結条体２３の配置位置を平面図で示している）。図１２（ｃ）（ｄ）は、（４）角形鋼管１の上面の材料充填孔１１から経時硬化性材料（コンクリート）８を打設する工程を示す。（５）コンクリート８が硬化した後、角形鋼管１の両側から中央部に向けて加えていた荷重を開放することで、コンクリート８と棒状部材７を介して角形鋼管相互にはプレストレスが導入される。

図１４、図１５は、請求項５に対応する施工手順を示す。図１４（ａ）（ｂ）は、（１）工場で製作した床版ユニット１４を先行して設置し、次に接続用角形鋼管２１を設置し、次に床版ユニット１４を設置する工程を示す。このとき各床版ユニット１４から突出する棒状部材７の端部を開口部６を通して接続用角形鋼管２１内に挿入する。図１５（ａ）（ｂ）は、（２）接続用角形鋼管２１の両隣の床版ユニット１４をワイヤ牽引器具２２を用いて互いに引き寄せるように荷重を掛ける工程を示す。床版ユニット１４の上面には複数の吊り金具２４が取り付けてある（吊り金具２４の設置位置は、図１６に平面図で示している）ので、この複数の吊り金具２４のうち、接続用角形鋼管２１の両隣に近い吊り金具２４の間に連結条体２３を係止し、ワイヤ牽引器具２２を用いて左右の床版ユニット１４を接続用角形鋼管２１に引き寄せる。図１５（ｃ）（ｄ）は、（３）角形鋼管１の上面の材料充填孔１１から棒状部材の端部の円板１５が埋るように経時硬化性材料８を充填し、経時硬化性材料８が硬化した後、床版ユニット１４に加えていた荷重を開放することで、接続用角形鋼管２１とその両隣の床版ユニット１４はプレストレスが導入されて結合される。なお、接続用角形鋼管２１の上面に係止金具を設け、この接続用角形鋼管２１と両隣の床版ユニット１４とをワイヤ牽引器具で引き寄せるように荷重を加えてもよい。

前記のように、本発明では角形鋼管床版橋の構成部材である角形鋼管１と棒状部材７と経時硬化性材料１１などの構造上必要な部材を利用して、汎用ジャッキを用いてプレストレスを導入するので、従来のＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒を用いたプレストレスの導入方法と比べて、施工の省力化、コスト削減を図ることができ、かつ安全にプレストレスを導入することができる。

本発明は、各実施形態について説明した構成を適宜設計変更して実施することは構わない。

本発明の実施形態に係る床版橋の斜視図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、床版橋を構成する角形鋼管の成形時の変形形態の正面図である。（ａ）は、図２（ａ）に示す角形鋼管を複数平行に敷き並べた正面図、（ｂ）は、角形鋼管の両側に荷重を加えて変形を矯正した正面図である。（ａ）〜（ｊ）は、複数の角形鋼管に挿入した棒状部材と経時硬化性材料とのズレ止め構造の４例を示す説明図で、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は（ｄ）のＤ−Ｄ断面図、（ｆ）は（ｇ）のＦ−Ｆ断面図、（ｈ）は（ｊ）のＧ−Ｇ断面図、図（ｅ）と（ｉ）は、それぞれＥ部とＨ部の詳細図である。（ａ）〜（ｄ）は、複数の角形鋼管に挿入した棒状部材と経時硬化性材料とのズレ止め構造のさらに２例を示す説明図で、（ａ）は（ｂ）のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は（ｄ）のＪ−Ｊ断面図である。複数の角形鋼管を現場で架設して角形鋼管床版橋を構築する施工概念の斜視図である。工場で製作した角形鋼管の床版ユニットを現場で架設して角形鋼管床版橋を構築する施工概念の斜視図である。請求項１、２に対応する図であり、（ａ）〜（ｃ）は、角形鋼管へのプレストレス導入工程の説明図で、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ矢視図、（ｄ）〜（ｆ）は、角形鋼管への棒状部材の挿入工程の説明図で、（ｆ）は（ｄ）のＬ−Ｌ矢視図である。請求項１、２に対応する図であり、（ａ）〜（ｃ）は、角形鋼管へズレ止め部材を設置する工程の説明図で、（ｃ）は（ａ）のＭ−Ｍ矢視図、（ｄ）〜（ｆ）は、角形鋼管への経時硬化性材料の充填工程の説明図で、（ｆ）は（ｄ）のＮ−Ｎ矢視図、（ｇ）〜（ｉ）は、角形鋼管へ加えた荷重の開放に伴うプレストレスの導入工程の説明図で、（ｉ）は（ｇ）のＯ−Ｏ矢視図である。角形鋼管に荷重を掛けるジャッキの設置位置を示す平面図である。請求項３に対応する図であり、（ａ）（ｂ）は、角形鋼管を複数本敷き並べる工程の説明図で、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ矢視図、（ｃ）（ｄ）は、角形鋼管へ棒状部材を挿入する工程の説明図で、（ｄ）は（ｃ）のＱ−Ｑ矢視図である。請求項３に対応する図であり、（ａ）（ｂ）は、角形鋼管へズレ止め部材を設置する工程とプレストレスを導入する工程を示し、（ｂ）は（ａ）のＲ−Ｒ断面図、（ｃ）（ｄ）は、経時硬化性材料の打設工程を示し、（ｄ）は（ｃ）のＳ−Ｓ断面図である。角形鋼管に荷重を掛けるワイヤー牽引器具の設置位置を示す平面図である。請求項５に対応する図であり、（ａ）（ｂ）は、床版ユニットと接続用角形鋼管と床版ユニットを順次設置する工程の説明図で、（ｂ）は（ａ）のＴ−Ｔ断面図である。請求項５に対応する図であり、（ａ）（ｂ）は、角形鋼管へプレストレスを導入する工程を示し、（ｂ）は（ａ）のＵ−Ｕ断面図、（ｃ）（ｄ）は、接続用角形鋼管内へ経時硬化性材料を打設し、硬化後に荷重を開放した工程を示し、（ｄ）は（ｃ）のＶ−Ｖ断面図である。床版ユニットに設置された吊り金具の平面図である。

符号の説明

１角形鋼管
２床版
３舗装
４床版橋
５ウェブ面
６開口部
７棒状部材
９凹部
１０仕切り板
１１コンクリート充填孔
１２凸部
１３隙間部
１４床版ユニット
１５円板
１６開口
１７角鋼
１８丸鋼
２０棒鋼
２０ａ挿通孔
２１接続用角形鋼管
２２ワイヤ牽引器具
２３連結条体
２４吊り金具
２５側溝
２６地覆
２７高欄

Claims

角形鋼管を複数本敷き並べて路面を構成する床版橋の製造において、複数本敷き並べた角形鋼管の側面に垂直な方向から荷重を掛け、表面にズレ止めを有する棒状部材を角形鋼管の側面から挿入し、棒状部材の周囲を含む角形鋼管内部にコンクリートなどの経時硬化性材料を打設し、経時硬化性材料が硬化した後に荷重を開放してプレストレスを導入することを特徴とする角形鋼管を用いた床版橋の製造方法。
前記角形鋼管内で前記棒状部材を挟んでその両側に仕切り板を設け、この仕切り板で区画される内側にのみコンクリートなどの経時硬化性材料を充填したことを特徴とする請求項１記載の角形鋼管を用いた床版橋の製造方法。
請求項１または２記載の床版橋の架設において、複数本敷き並べた角形鋼管の側部をワイヤ牽引装置などの締め付け器具を用いて中央部に向けて引き寄せ、経時硬化性材料の硬化後に引き寄せを開放することで角形鋼管の軸直角方向にプレストレスを導入することを特徴とする角形鋼管を用いた床版橋の製造方法。
請求項１または２記載の床版橋の架設において、棒状部材を挿通し、かつプレストレスを導入して複数本の角形鋼管相互を連結して床版ユニットを構成し、この床版ユニットをプレストレスを導入して複数個接続することを特徴とする角形鋼管を用いた床版橋の製造方法。
複数本敷き並べた角形鋼管の側面に垂直な方向から荷重を掛け、角形鋼管の側面から挿入したずれ止めを有する棒状部材の周囲を含む角形鋼管内部にコンクリートなどの経時硬化性材料を打設し、経時硬化性材料が硬化した後に荷重を開放して角形鋼管相互にプレストレスを導入して床版ユニットを構成し、先行して架設した前記床版ユニットの隣に接続用角形鋼管と床版ユニットを順に架設し、床版ユニットから突出した棒状部材の端部を接続用角形鋼管内に挿入し、接続用角形鋼管の両側の床版ユニット相互又は、接続用角形鋼管と床版ユニットとをワイヤ牽引装置などの締め付け器具を用いて接続用角形鋼管の側に引き寄せ、接続用角形鋼管の内部に経時硬化性材料を充填して棒状部材と一体化し、経時硬化性材料が硬化した後に引き寄せを開放することで、接続用角形鋼管と床版ユニット相互にプレストレスを導入することを特徴とする角形鋼管を用いた床版橋の製造方法。
前記角形鋼管が冷間ロール成形、プレス成形、熱間圧延の何れかの方法により製造されていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の角形鋼管を用いた床版橋の製造方法。
角形鋼管を用いた床版橋の床版ユニットの製造方法であって、該床版ユニットは、複数本敷き並べた角形鋼管の側面を貫通して表面にズレ止めを有する棒状部材が挿入されており、かつ、棒状部材の周囲を含む角形鋼管内部にコンクリートなどの経時硬化性材料が打設されると共に、経時硬化性材料の硬化後に、角形鋼管側面に垂直な方向から加えた荷重を開放することで角形鋼管相互にはプレストレスが導入されていることを特徴とする角形鋼管を用いた床版ユニットの製造方法。