JP4493207B2 - Steel plate web bridge structure - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレストレスコンクリートと鋼板によって閉断面を形成して成る鋼板ウェブ橋構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
橋梁や高架道路をコンクリートによって形成する構成として、主桁を箱形断面とし、床版と主桁が一体となって閉断面を形成する箱形桁橋が知られている。
【0003】
近時、このような箱形桁橋をコンクリートと鋼板の複合構造とした波形鋼板ウェブPC橋が提案されている。
【0004】
波形鋼板ウェブPC橋は、図7に斜視図を示すように、プレストレスコンクリート(PC)による上床版11′と下床版12′を連結する側板部(ウェブ20′)を、波形鋼板に置換したものである。
【0005】
波形鋼板は、鋼板を略台形の波形に屈曲して形成され、その波形の稜線方向を橋軸と直交するように配設される。
【0006】
このような波形鋼板をウェブ20′として用いることで、コンクリートによって形成した場合に比較して主桁自重を軽減でき、また、橋軸方向の剛性がほとんど無く伸縮が可能であるために、床版11′,12′のプレストレス導入効率が向上すると考えられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のごとき波形鋼板ウェブPC橋では、ウェブを形成する波形鋼板は、プレスよってその稜線を塑性変形させて形成されるものであるため、製作が極めて面倒で時間を要するために製造コストが高く、その結果、それを用いる波形鋼板ウェブPC橋の施工コストも高くなるという問題があった。
【0008】
また、上下床版とウェブによって形成された閉断面の内部は密閉されているためにウェブがエレクロトケミカルエロージョンによって劣化したり、またこのような劣化の点検も困難であるという問題もあった。
【0009】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、低コストに施工できる鋼板ウェブ橋構造を提供すること。また、内部の換気を可能として劣化を防ぐことができると共に点検も可能とする鋼板ウェブ橋構造の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成する本発明の鋼板ウェブ橋構造は、プレストレスコンクリートによる上床版と下床版の両側部が、塑性加工が施されていない橋軸方向にその弾性変形の範囲内で凹凸を繰り返す波形を呈した鋼板製ウェブによって連結されて箱形の閉断面を形成して構成されていることを特徴とする。
【0012】
更に、前記鋼板製ウェブの所定位置に、所定大きさの開口部が形成されて構成されていることを特徴とする
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0014】
図1は参考例であり、図2は本発明に係る鋼板ウェブ橋構造の一構成例を適用したである鋼板ウェブ橋の部分斜視図である。
【0015】
図示鋼板ウェブ橋10は、上床版11と下床版12とが左右一対の鋼板製ウェブ20(21,22)によって結合されて矩形の閉断面を形成する箱形桁橋である。
【0016】
上床版11及び下床版12は、内設された図示しないケーブルによって橋軸方向にプレストレスが導入されたプレストレスコンクリートによって形成されている。
【0017】
鋼板製ウェブ20は、所定板厚の鋼板によって形成され、その上下縁が上床版11及び下床版12に結合している。その床版11,12との結合は、図示しないが、例えば鋼板製ウェブ20の縁にその板面と直交するフランジが溶接固定されると共に該フランジの外面にスタッドジベルが立設されこれらが床版11,12を構成するコンクリート内部に没入させた構成や、鋼板製ウェブ20の縁部を床版11,12内に没入させて内部の鉄筋と結合させた構成等により行われる。
【0018】
図1に示す鋼板ウェブ橋10の鋼板製ウェブ21は、所定板厚で塑性変形加工が施されない平坦な鋼板(平坦鋼板)によって形成されており、図示しないが内部に必要に応じて補強材が配設される。
【0019】
図2に示す鋼板ウェブ橋10′の鋼板製ウェブ22は、塑性変形加工が施されない所定板厚の平坦な鋼板が図2のA−A断面図である図3に示すようにその弾性変形の範囲で波形に屈曲されて成る湾曲波形状態で上下の床版11,12間に配設されている。このような鋼板の弾性変形内での波形の屈曲は、鋼板を凹凸を有する載置台上に載置することで自重によって自然に生じた波形状態を利用し、その状態で上下縁にフランジを溶接固定する等によって定着させて用いることができるものである。
【0020】
上記のごとく構成された鋼板ウェブ橋では、鋼板製ウェブ20(21,22)として塑性変形による波形鋼板を用いないため、低コストに構築できる。
【0021】
また、図4及び図5に、上記のごとき構成の鋼板ウェブ橋のモデルを有限要素法微小弾性解析によって解析し、従来の塑性変形による波形鋼板ウェブ及びPCウェブを用いた構成と比較した結果を示す。
【0022】
図中「波形鋼板ウェブ」はウェブとして従来と同様の塑性変形加工された波形鋼板を用いたもの、「湾曲波形鋼板ウェブ」は図2に示すウェブとして鋼板を弾性変形によって湾曲波形状として用いたもの、「平坦鋼板ウェブ」は図1に示す平坦な鋼板をそのまま用いたもの、「PCウェブ」はウェブとしてPCコンクリートを用いたものである。
【0023】
解析条件は、
各モデルの共通条件として、
上床版:コンクリート,5000mm×250mm
下床版:コンクリート,4200mm×190mm
橋軸方向単純支持スパン:8000mm
ウェブ高:1400mm
とし、
各モデルのウェブ条件は、
「波形鋼板ウェブ」が、
鋼板製,板厚:12mm,波長:330mm,波振幅:200mm
「湾曲波形鋼板ウェブ」は、
鋼板製,板厚:18mm,波長:4000mm,振幅:200mm
「平坦鋼板ウェブ」は、鋼板製,板厚:12mm
「PCウェブ」は、コンクリート製,ウェブ厚:200mm
である。
【0024】
また、プレストレス荷重は、上床版面内橋軸方向に10kg/cmである。
【0025】
図4は、上床版プレストレス導入時の各ウェブの変位量をPCウェブを基準(PCウェブ=1.0)とした比で表したものである。これから、上床版プレストレス導入時の変位量は「平坦鋼板製ウェブ」及び「湾曲波形鋼板ウェブ」共に従来の塑性加工された「波形鋼板製ウェブ」とほとんど差がなく、プレストレスの導入効率はウェブの形状に拘わらず略同一であることが解る。「平坦鋼板製ウェブ」と「湾曲波形鋼板ウェブ」とでは、「湾曲波形鋼板ウェブ」の方が僅かに変位量が大きく、「波形鋼板製ウェブ」と同等のプレストレス導入容易性を有する。
【0026】
また、図5は、曲げ剛性(EI)をPCウェブを基準(PCウェブ=100)とした比で表したものであり、「平坦鋼板ウェブ」及び「湾曲波形鋼板ウェブ」共に「波形鋼板ウェブ」を僅かに上回っている。「平坦鋼板製ウェブ」と「湾曲波形鋼板ウェブ」とでは、「湾曲波形鋼板ウェブ」の方が高い。
【0027】
即ち、プレストレス導入時の変形容易性及び曲げ剛性の両者共に、「平坦鋼板ウェブ」及び「鋼板製湾曲波形ウェブ」と「波形鋼板ウェブ」との間に有意の差異は認められず、「平坦鋼板ウェブ」,「鋼板製湾曲波形ウェブ」共に「波形鋼板ウェブ」と遜色無く適用可能であることが解ったものである。
【0028】
尚、平坦な鋼板をその弾性変形範囲内で波形に屈曲してそれをそのまま固定した「鋼板製湾曲波形ウェブ」の波形を形成する曲線はどのような曲線であっても良く、また、その凹凸のピッチ(波長)も上記構成例限らず任意に設定可能なものである。
【0029】
次に、図6に構成例を示す鋼板ウェブ橋について説明する。
【0030】
図示鋼板ウェブ橋10″は、上床版11と下床版12とが鋼板製の鋼板製ウェブ20によって結合されて矩形の閉断面を有する箱桁桁橋である。
【0031】
鋼板製ウェブ20には、その荷重作用の少ない部位に、所定大きさの通気・点検口20Aが形成されている。
【0032】
即ち、図中(B)に曲げモーメントを示すように支承30による支点近傍の、曲げ応力の方向が反転するために曲げ応力が作用せず剪断力のみが作用する鋼板製ウェブ20′の部位に、開口部(通気・点検口20A)を形成したものである。
【0033】
これにより、通気・点検口21を介して閉断面内の換気が行われて鋼板製ウェブ20′に生ずるエレクロトケミカルコロージョンを防ぐことができると共に、通気・点検口20Aを介して内部の点検を行うことができるものである。
【0034】
尚、鋼板製ウェブ20は前述の構成例のごとき平坦鋼板ウェブや湾曲波形鋼板ウェブであっても、また、塑性変形加工による波形鋼板ウェブであっても何れにも適用可能なものである。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る鋼板ウェブ橋構造によれば、上下方向に所定間隔で位置するプレストレスコンクリートによる上床版と下床版の両側部が、塑性加工が施されていない橋軸方向にその弾性変形の範囲内で凹凸を繰り返す波形を呈した鋼板製ウェブによって連結されて箱形の閉断面を形成して構成されていることにより、ウェブとして塑性変形による波形鋼板を用いるものに比較して製作が極めて容易であって製造コストを低減でき、低コストで橋梁を施工できるものである。
また、上記鋼板製ウェブは、橋軸方向にその弾性変形の範囲内で凹凸を繰り返す波形を呈して上記上床版及び下床版に結合されていることにより、ウェブに塑性加工が必要でない点で上記平坦な鋼板製の場合と同様に低コスト化が可能であると共に、平坦な鋼板と比較してプレストレス導入の容易性及び曲げ剛性を向上できる。
【0037】
更に、鋼板製ウェブの所定位置に、所定大きさの開口部が形成されて構成されていることにより、開口部を介してて閉断面内の換気が行われてウェブに生ずるエレクロトケミカルコロージョンを防ぐことができると共に、内部の点検を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例に係る鋼板ウェブ橋の一構成例である橋梁の部分斜視図である。
【図2】 本発明に係る鋼板ウェブ橋の一構成例である橋梁の部分斜視図である。
【図3】 図2のA−A断面図である。
【図4】 各ウェブの変位量をPCウェブを基準とした比で表したグラフである。
【図5】 曲げ剛性(EI)をPCウェブを基準とした比で表したグラフである。
【図6】 (A)は他の構成例の鋼板ウェブ橋鋼の側面図,(B)はその曲げモーメント図である。
【図7】 従来例としての波形鋼板ウェブPC橋を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 鋼板ウェブ橋
11 上床版
12 横桁(横方向補強部材)
20 鋼板製ウェブ
20A 通気・点検口
21 鋼板製ウェブ
22 鋼板製ウェブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel plate web bridge structure in which a closed cross section is formed by prestressed concrete and a steel plate.
[0002]
[Prior art]
As a structure in which a bridge or an elevated road is formed of concrete, a box girder bridge is known in which a main girder has a box-shaped cross section, and a floor slab and a main girder form a closed cross section.
[0003]
Recently, a corrugated steel web PC bridge has been proposed in which such a box girder bridge is a composite structure of concrete and steel plate.
[0004]
In the corrugated steel web PC bridge, as shown in the perspective view of FIG. 7, the side plate portion (web 20 ') connecting the upper floor slab 11' and the lower floor slab 12 'made of prestressed concrete (PC) is replaced with corrugated steel. It is a thing.
[0005]
The corrugated steel sheet is formed by bending a steel sheet into a substantially trapezoidal corrugated shape, and is arranged so that the ridge line direction of the corrugation is perpendicular to the bridge axis.
[0006]
By using such a corrugated steel sheet as the web 20 ', the weight of the main girder can be reduced as compared with the case where it is formed of concrete, and the floor slab can be expanded and contracted with little rigidity in the bridge axis direction. It is thought that the prestress introduction efficiency of 11 ', 12' improves.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional corrugated steel sheet web PC bridge as described above, the corrugated steel sheet forming the web is formed by plastic deformation of the ridge line by pressing, so that the production cost is extremely tedious and time consuming. As a result, there is a problem that the construction cost of the corrugated steel web PC bridge using the same increases.
[0008]
In addition, since the inside of the closed cross section formed by the upper and lower floor slabs and the web is sealed, there is a problem that the web is deteriorated by electrochemical erosion, and it is difficult to check such deterioration.
[0009]
This invention is made | formed in view of the said problem, Comprising: It provides the steel plate web bridge structure which can be constructed at low cost. It is another object of the present invention to provide a steel plate web bridge structure that can ventilate the interior to prevent deterioration and also enables inspection.
[0010]
[Means for solving the problems]
The steel plate web bridge structure according to the present invention that achieves the above object is such that both sides of the upper and lower floor slabs made of prestressed concrete have unevenness within the range of elastic deformation in the direction of the bridge axis where plastic working is not performed. It is characterized by being connected by a corrugated steel plate web to form a box-shaped closed cross section.
[0012]
Furthermore, an opening having a predetermined size is formed at a predetermined position of the steel plate web .
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 is a reference example, and FIG. 2 is a partial perspective view of a steel sheet web bridge to which one structural example of a steel sheet web bridge structure according to the present invention is applied.
[0015]
The illustrated steel plate web bridge 10 is a box girder bridge in which an upper floor slab 11 and a lower floor slab 12 are joined by a pair of left and right steel plate webs 20 (21, 22) to form a rectangular closed cross section.
[0016]
The upper floor slab 11 and the lower floor slab 12 are formed of prestressed concrete in which prestress is introduced in the direction of the bridge axis by a cable (not shown) provided therein.
[0017]
The steel plate web 20 is formed of a steel plate having a predetermined plate thickness, and upper and lower edges thereof are coupled to the upper floor slab 11 and the lower floor slab 12. Although the connection with the floor slabs 11 and 12 is not shown, for example, a flange perpendicular to the plate surface is welded and fixed to the edge of the steel plate web 20 and a stud diver is erected on the outer surface of the flange. This is performed by a configuration in which the concrete is formed in the plates 11 and 12 or a configuration in which the edge of the steel plate web 20 is immersed in the floor plates 11 and 12 and coupled to the internal reinforcing bars.
[0018]
The steel plate web 21 of the steel plate web bridge 10 shown in FIG. 1 is formed of a flat steel plate (flat steel plate) that is not subjected to plastic deformation with a predetermined plate thickness, and although not shown, a reinforcing material is provided inside as needed. Arranged.
[0019]
The steel plate web 22 of the steel plate web bridge 10 'shown in FIG. 2 is a flat steel plate having a predetermined thickness that is not subjected to plastic deformation, and is elastically deformed as shown in FIG. It is disposed between the upper and lower floor slabs 11 and 12 in a curved waveform state that is bent into a waveform in a range. The bending of the corrugation within the elastic deformation of such a steel plate utilizes the corrugated state naturally generated by its own weight by placing the steel plate on a mounting table having irregularities, and welds the flange to the upper and lower edges in that state. It can be fixed and used by fixing or the like.
[0020]
Since the steel plate web bridge configured as described above does not use corrugated steel plates by plastic deformation as the steel plate webs 20 (21, 22), it can be constructed at low cost.
[0021]
4 and 5, the steel web bridge model configured as described above is analyzed by a finite element method microelastic analysis, and the result of comparison with the conventional configuration using corrugated steel web and PC web by plastic deformation is shown. Show.
[0022]
In the figure, “corrugated steel sheet web” uses a corrugated steel sheet that has been plastically deformed as in the prior art, and “curved corrugated steel sheet web” uses a steel sheet as a curved wave shape by elastic deformation as the web shown in FIG. The “flat steel plate web” is obtained by using the flat steel plate shown in FIG. 1 as it is, and the “PC web” is obtained by using PC concrete as the web.
[0023]
Analysis conditions are
As a common condition for each model,
Upper floor: Concrete, 5000mm x 250mm
Lower floor: Concrete, 4200mm x 190mm
Bridge axis direction simple support span: 8000mm
Web height: 1400mm
age,
The web conditions for each model are:
"Corrugated steel web"
Steel plate, plate thickness: 12mm, wavelength: 330mm, wave amplitude: 200mm
"Curved corrugated steel web"
Steel plate, thickness: 18mm, wavelength: 4000mm, amplitude: 200mm
"Flat steel web" is made of steel, thickness: 12mm
"PC web" is made of concrete, web thickness: 200mm
It is.
[0024]
The prestress load is 10 kg / cm 2 in the direction of the bridge axis in the upper floor slab.
[0025]
FIG. 4 shows the displacement amount of each web when the upper floor slab prestress is introduced as a ratio with the PC web as a reference (PC web = 1.0). From this, the amount of displacement at the time of introducing the prestress on the upper floor slab is almost the same as that of the conventional plastic processed “corrugated steel web” for both “flat steel plate web” and “curved corrugated steel web”. It turns out that it is substantially the same irrespective of the shape of the web. In the “flat steel plate web” and the “curved corrugated steel web”, the “curved corrugated steel web” has a slightly larger displacement and has the same ease of prestress introduction as the “corrugated steel web”.
[0026]
FIG. 5 shows the bending rigidity (EI) as a ratio based on the PC web (PC web = 100). Both the “flat steel plate web” and the “curved corrugated steel web” are “corrugated steel web”. Slightly above. Of the “flat steel plate web” and “curved corrugated steel web”, the “curved corrugated steel web” is higher.
[0027]
That is, in terms of both ease of deformation and bending rigidity at the time of introducing prestress, no significant difference was observed between “flat steel plate web” and “curved steel web made of steel plate” and “corrugated steel web”. It has been found that both the “steel sheet web” and the “curved corrugated web made of steel sheet” can be applied to the “corrugated sheet web” without any difference.
[0028]
Note that the curve forming the waveform of the “curved corrugated web made of steel plate” in which a flat steel plate is bent into a waveform within the elastic deformation range and fixed as it is may be any curve, and the unevenness thereof The pitch (wavelength) is not limited to the above configuration example and can be arbitrarily set.
[0029]
Next, a steel plate web bridge whose configuration example is shown in FIG. 6 will be described.
[0030]
The illustrated steel plate web bridge 10 ″ is a box girder bridge having a rectangular closed cross section in which an upper floor slab 11 and a lower floor slab 12 are joined by a steel plate web 20 made of steel plate.
[0031]
The steel plate web 20 is formed with a predetermined size of ventilation / inspection port 20A at a portion where the load action is small.
[0032]
That is, as shown in FIG. 5B, the bending stress is reversed in the vicinity of the fulcrum by the support 30 so that the bending stress does not act and only the shearing force acts on the portion of the steel web 20 ′. An opening (ventilation / inspection port 20A) is formed.
[0033]
As a result, ventilation in the closed cross-section can be performed via the ventilation / inspection port 21 to prevent electrochemical corrosion occurring in the steel plate web 20 ', and internal inspection can be performed via the ventilation / inspection port 20A. Is something that can be done.
[0034]
The steel plate web 20 can be applied to either a flat steel plate web or a curved corrugated steel web as in the above configuration example, or a corrugated steel web by plastic deformation.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the steel plate web bridge structure according to the present invention, both side portions of the top floor plate and the lower deck by Prestressed Concrete positioned at predetermined intervals in the vertical direction, the bridge axis which plastic working is not applied By using a corrugated steel plate made of plastic deformation as a web, it is constructed by forming a box-shaped closed cross-section connected by a corrugated steel web that repeats irregularities within the range of its elastic deformation in the direction. In comparison, the manufacturing is extremely easy, the manufacturing cost can be reduced, and the bridge can be constructed at a low cost.
In addition, the steel plate web is connected to the upper floor slab and the lower floor slab in the bridge axis direction so as to have a waveform that repeats irregularities within the range of its elastic deformation, so that plastic processing is not necessary for the web. The cost can be reduced as in the case of the flat steel plate, and the ease of introducing prestress and the bending rigidity can be improved as compared with the flat steel plate.
[0037]
Furthermore, since an opening of a predetermined size is formed at a predetermined position of the steel plate web, the inside of the closed cross section is ventilated through the opening, and the electrochemical corrosion that occurs in the web is prevented. In addition to being able to prevent, it is possible to inspect the inside.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view of a bridge as an example of a structure of a steel sheet web bridge according to a reference example .
FIG. 2 is a partial perspective view of a bridge which is a structural example of a steel plate web bridge according to the present invention .
3 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG.
FIG. 4 is a graph showing a displacement amount of each web as a ratio based on a PC web.
FIG. 5 is a graph showing flexural rigidity (EI) as a ratio based on a PC web.
6A is a side view of a steel plate web bridge steel of another configuration example, and FIG. 6B is a bending moment diagram thereof.
FIG. 7 is a perspective view showing a corrugated steel sheet web PC bridge as a conventional example.
[Explanation of symbols]
10 Steel web bridge 11 Upper floor slab 12 Cross girder (transverse reinforcing member)
20 Steel Plate Web 20A Ventilation / Inspection Port 21 Steel Plate Web 22 Steel Plate Web

Claims (2)

  1. プレストレスコンクリートによる上床版と下床版の両側部が、塑性加工が施されていない橋軸方向にその弾性変形の範囲内で凹凸を繰り返す波形を呈した鋼板製ウェブによって連結されて箱形の閉断面を形成して構成されていることを特徴とする鋼板ウェブ橋構造。Both sides of the upper and lower floor slabs made of prestressed concrete are connected by a steel plate web with a corrugated shape that repeats irregularities within the range of elastic deformation in the direction of the bridge axis where plastic processing is not applied. A steel sheet web bridge structure characterized by forming a closed section.
  2. 前記鋼板製ウェブの所定位置に、所定大きさの開口部が形成されて構成されていることを特徴とする請求項1記載の鋼板ウェブ橋構造。 The steel plate web bridge structure according to claim 1, wherein an opening having a predetermined size is formed at a predetermined position of the steel plate web.
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