JP4625763B2 - 主桁とプレキャスト床版の合成構造 - Google Patents
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Description
本発明は、橋梁の合成桁における主桁と工場で製作されたプレキャスト床版の合成構造に関する。
主桁の断面力は、主桁上フランジ上にスタッドボルトを溶植して、当該部分にコンクリート又はモルタルを打設して主桁と床版を合成した構造である。
鋼・コンクリート複合構造の理論と設計（１）基礎編：理論編 土木学会 ３３頁
プレキャスト床版における課題は、主桁との合成にある。具体的にはプレキャスト床版のハンチに起因する。橋梁においては縦横断勾配がありプレキャスト床版の設置の調整はこのハンチ高さを変化させて対応している。具体的には、プレキャスト床版の下面鋼板を折り曲げて加工していた。パネルごとに縦横断勾配は異なっているので、ハンチ付きプレキャスト床版の製作は一枚一枚の製作となりコストアップとなる。
床版打ち替えで合成桁の場合は既設のスタッドボルト、または型鋼を用いたずれ止めを切断して、新たにスタッドボルトを溶植しなければならない。このとき溶植位置は既設位置を外さないと溶植の品質が落ちるため、新たなスタッドボルト配置に苦慮する。
床版打ち替えで合成桁の場合であって、交通規制を日々開放して行わざるを得ないとき、主桁とプレキャスト床版の合成構造をその日毎に完成させなければならない。工程上タイトになり品質に問題を残す。
従来の主桁との合成構造（ハンチ付プレキャスト床版と主桁との間隙に無収縮モルタルを充填）では間隙（３ｃｍ以上）が大きくなると合成効果が低下する。ハンチが高いと疲労でスタッドボルトに曲げ作用してスタッドボルト一本あたりのせん断耐力が低下する。その対応として一本当りのスタッドボルトの許容力を低減して本数を増やしている。
本発明は、上述したようなプレキャスト床版のハンチに起因する課題を解決しようとするものである。
基本的には、橋軸直角方向両側略端部に上下面を貫通する高力ボルト挿通孔を主桁方向に適宜の間隔で穿孔した接続折曲部を形成した連結鋼板を、プレキャスト床版の底鋼板下面からコンクリート中に接続折曲部に穿孔した高力ボルト挿通孔から挿通した高力ボルトと螺合する高力ボルト結合用ナットを主桁方向に適宜の間隔で埋め込んだプレキャスト床版の底鋼板下面と、主桁上フランジの略両側端部に上下面を貫通する高力ボルト挿通孔を主桁方向に適宜の間隔で穿孔した主桁上フランジ上面にハンチ状に架け渡し、プレキャスト床版と連結鋼板、主桁上フランジと連結鋼板とを、それぞれプレキャスト床版に埋め込んだ高力ボルト結合用ナットと連結鋼板に穿孔した高力ボルト挿通孔、主桁上フランジと連結鋼板に穿孔した高力ボルト挿通孔を介して高力ボルトで締結し、プレキャスト床版と連結鋼板と主桁で囲まれる内空間に、この内空間相当個所の主桁方向に適宜の間隔でコンクリートの上面から底鋼板を貫通するコンクリート充填孔よりコンクリートを充填することを特徴とする主桁とプレキャスト床版の合成構造を提供する。
好ましくは、上記において、主桁上フランジに締結する連結鋼板の接続折曲部に穿孔した高力ボルト挿通孔位置の上方から接続折曲部にナットを添付けした主桁とプレキャスト床版の合成構造を提供する。
この合成構造にあって、主桁の断面応力は、主桁の上フランジとプレキャスト床版間にそれぞれ高力ボルトによる摩擦接合で添接した連結鋼板を設置することによる主桁とプレキャスト床版の合成作用となる。
本発明は、つぎのような効果を有する。
請求項１及び請求項２において、縦横断勾配に対するプレキャスト床版のハンチ高さの調整は、連結鋼板のみを加工することで対応することができる。また、プレキャスト床版一枚一枚について曲げ加工を行わないのでコストの軽減につながる。
請求項１及び請求項２において、床版の合成作用は、主桁上フランジとコンクリートの界面に発生する作用せん断力に対して、主桁上フランジ部の高力ボルト、プレキャスト床版側の摩擦力と連結板の引張及びせん断剛性、埋め込みナットによりなされ、充填コンクリートにより平面保持されることで発揮される。したがって、主桁とプレキャスト床版用のスタッドボルトは不要である。
請求項１及び請求項２において、床版スパンほぼ中央で添接可能なので、床版打ち替え工事において、プレキャスト床版を日々開放で設置することができる。
請求項１及び請求項２において、主桁にスタッドボルトを使用せず、連結鋼板でせん断力を伝達するので、プレキャスト床版と主桁の間隙が大きくなっても合成効果の低下を抑えることができる。
請求項２において、主桁フランジに締結される連結鋼板の接続折曲部に穿孔した高力ボルト挿通孔位置の上方から接続折曲部にナットを添接してあるので、主桁フランジの下面からのボルト・ナットの結合を容易にする。
図１乃至図３は、本発明の一実施の形態を示すもので、図１は概略斜視図、図２はプレキャスト床版のコンクリート充填孔間位置での主桁方向を見た断面図、図３はプレキャスト床版のコンクリート充填孔位置での主桁方向を見た断面図である。
１はプレキャスト床版、２、３はコンクリート床版下面と主桁４の上フランジとともにハンチ形状を形成する一対の連結鋼板、４は主桁である。
プレキャスト床版１はコンクリート１ａの下面に底鋼板１ｂを合成してなり、プレキャスト床版１と連結鋼板２・３と主桁４で囲まれる内空間の相当個所の主桁４方向に適宜の間隔でコンクリート１ａ上面から底鋼板１ｂを貫通するコンクリート充填孔１ｃが穿孔されてなる。
このプレキャスト床版１には、底鋼板１ｂの下面からコンクリート１ａにかけて、主桁４方向に適宜の間隔で主桁４の上フランジ４ａと底鋼板１ｂに架け渡される連結鋼板２・３の接続折曲部２ａ・３ａとを締結する高力ボルト用の内ねじが螺設してある筒状のナット５が埋め込んである。
連結鋼板２・３は、プレキャスト床版１の長さ方向の長さを有し、橋軸直角方向の両側にプレキャスト床版１の底鋼板１ｂと主桁４上フランジに接続する接続折曲部２ａ・３ａが折曲して形成されてなる。
接続折曲部２ａ・３ａには、主桁４方向に適宜の間隔でプレキャスト床版１と主桁４の上フランジ４ａとを高力ボルト６により締結するための高力ボルト挿通孔２ｂ・３ｂを穿孔してある。また、主桁４の上フランジの高力ボルト挿通孔２ｂ・３ｂには接続折曲部２ａ・３ａ側からナット７が添付してある。接続折曲部２ａ・２ａ間、接続折曲部３ａ・３ａ間の板幅は、ハンチ高さに応じた幅に加工してある。
主桁４は、上フランジ４ａ、ウエブ４ｂ、下フランジ４ｃとからなり、上フランジ４ａには主桁４方向に適宜の間隔でプレキャスト床版１と主桁４の上フランジ４ａとの接続のための連結鋼板２・３の接続折曲部２ａ・３ａの高力ボルト挿通孔２ｂ・３ｂと合致する高力ボルト挿通孔４ｄが穿孔してある。
このようにしてなるプレキャスト床版１と一対の連結鋼板２・３と主桁４とはつぎのようにして締結される。
プレキャスト床版１と連結鋼板２・３とは、プレキャスト床版１に埋め込んである高力ボルト用ナット５と高力ボルト挿通孔２ａ・３ａとを合致させてそれぞれ高力ボルト６を連結鋼板２・３の下面側より挿通して高力ボルト６の外ねじと高力ボルト用ナット５の内ねじとを螺合する。
連結鋼板２・３と主桁４とは、連結鋼板２・３のもう一方の高力ボルト挿通孔２ａ・３ａと主桁４の上フランジ４ａの高力ボルト挿通孔２ｂ・３ｂとを合致させて上フランジ４ａの下面から高力ボルト５を挿通し、高力ボルト５の外ねじとナット７の内ねじを螺合する。
プレキャスト床版１のコンクリート充填孔１ｃ位置には、必要に応じ、主桁４の上フランジ４ａ上に浮き上り防止用のスラブアンカー８を植設してある。
プレキャスト床版１と連結鋼板２・３と主桁４とが締結された後は、プレキャスト床版１を貫通するコンクリート充填孔１ｃよりコンクリートを充填する。
かくして、プレキャスト床版１と主桁４との合成構造が形成される。
プレキャスト床版１同士の接続は、例えば公知添接鋼板を用いて行えばよい。
図４及び図５は、本発明の別の実施の形態を示すもので、図３は側面図（右側面図又は左側面図）、図５はプレキャスト床版のコンクリート充填孔間位置での主桁方向を見た断面図である。
この実施の形態においては、連結鋼板２・３の接続折曲部２ａ・２ａ間、３ａ・３ａ間の板幅の主桁４方向には、適宜の間隔でハンドホール９が開口してあるところが先の実施の形態と異なる。ハンドホール９が開口することにより連結鋼板２・３の主桁４の上フランジ４ａに位置する接続折曲部２ｂ・３ｂの上面にナット７を添接しなくてもハンドホール９から手を入れて主桁４の上フランジ４ａ側から挿入された高力ボルト６にナット７を螺合することができる。
なお、１０は必要に応じてプレキャスト床版１の底鋼板と主桁４の上フランジ間の空間を維持するために嵌挿したスペーサーである。
本発明は、上述のようにしてなるので、現場ではつぎの手順で施工される。
１．一日で打ち替え可能範囲の既設床版を撤去後、既設スタッドまたはスラブアンカーを撤去する。
２．主桁４の上フランジ４ａへの連結鋼板２・３の接続折曲部２ａ・３ａをグラインダー等で所定の摩擦係数が得られるように下地処理を行う。
３．主桁４の上フランジ４ａに所定の位置に浮き上がり防止用のスラブアンカー８を溶植する。
４．工場で作製された鋼・コンクリートプレキャスト床版１を所定の位置に設置する。なお、事前に高さ調整用のＦＲＰ製のスペーサー１０を主桁４の上フランジ４ａに両面テープ等にて固定しておく。
５．主桁４の上フランジに床版仮固定に必要な高力ボルト用挿通孔４ｄ（１本／ｍ程度）をあける。
６．連結鋼板２・３を高力ボルト６にて上フランジ４ａと鋼・コンクリートプレキャスト床版１に締結する。このとき、上フランジ側の高力ボルト６の締め付けは連結鋼板２・３に施されてハンドホール９を介して行う。完成後の合成構造として必要な高力ボルト挿通孔４ｄは、床版架設後交通開放した状態で足場等から上向きに孔明し、連結鋼板２・３に設けたハンドホール９を介して高力ボルト６で締結する。
７．新旧の継ぎ目は復工板を施設して交通開放を行う。
８．一単位（ジョイントからジョイントまで）の鋼・コンクリートプレキャスト床版１の架設が完了した時点で相互の連結（添接版）を行う。
９．連結完了後、鋼・コンクリートプレキャスト床版１に施されたコンクリート充填孔１ｃよりコンクリート打設し合成効果を確実にする。
１０．コンクリート養生後、二次施工側の床版を同様に取り替える。
１１．二次施工側の架設が完了後、施工分割位置の連結を行う。
１２．全ての床版取替えが完了後、橋面工（防水、舗装、伸縮継手）を行い完成させる。
２．主桁４の上フランジ４ａへの連結鋼板２・３の接続折曲部２ａ・３ａをグラインダー等で所定の摩擦係数が得られるように下地処理を行う。
３．主桁４の上フランジ４ａに所定の位置に浮き上がり防止用のスラブアンカー８を溶植する。
４．工場で作製された鋼・コンクリートプレキャスト床版１を所定の位置に設置する。なお、事前に高さ調整用のＦＲＰ製のスペーサー１０を主桁４の上フランジ４ａに両面テープ等にて固定しておく。
５．主桁４の上フランジに床版仮固定に必要な高力ボルト用挿通孔４ｄ（１本／ｍ程度）をあける。
６．連結鋼板２・３を高力ボルト６にて上フランジ４ａと鋼・コンクリートプレキャスト床版１に締結する。このとき、上フランジ側の高力ボルト６の締め付けは連結鋼板２・３に施されてハンドホール９を介して行う。完成後の合成構造として必要な高力ボルト挿通孔４ｄは、床版架設後交通開放した状態で足場等から上向きに孔明し、連結鋼板２・３に設けたハンドホール９を介して高力ボルト６で締結する。
７．新旧の継ぎ目は復工板を施設して交通開放を行う。
８．一単位（ジョイントからジョイントまで）の鋼・コンクリートプレキャスト床版１の架設が完了した時点で相互の連結（添接版）を行う。
９．連結完了後、鋼・コンクリートプレキャスト床版１に施されたコンクリート充填孔１ｃよりコンクリート打設し合成効果を確実にする。
１０．コンクリート養生後、二次施工側の床版を同様に取り替える。
１１．二次施工側の架設が完了後、施工分割位置の連結を行う。
１２．全ての床版取替えが完了後、橋面工（防水、舗装、伸縮継手）を行い完成させる。
１ プレキャスト床版
１ａ コンクリート
１ｂ 底鋼板
１ｃ コンクリート充填孔
２ 連結鋼板
２ａ 接続折曲部
２ｂ 高力ボルト挿通孔
３ 連結鋼板
３ａ 接続折曲部
３ｂ 高力ボルト挿通孔
４ 主桁
４ａ 上フランジ
４ｂ ウエブ
４ｃ 下フランジ
４ｄ 高力ボルト挿通孔
５ 高力ボルト用ナット
６ 高力ボルト
７ ナット
８ スラブアンカー
９ ハンドホール
１０ スペーサー
１１ 添接鋼板
１ａ コンクリート
１ｂ 底鋼板
１ｃ コンクリート充填孔
２ 連結鋼板
２ａ 接続折曲部
２ｂ 高力ボルト挿通孔
３ 連結鋼板
３ａ 接続折曲部
３ｂ 高力ボルト挿通孔
４ 主桁
４ａ 上フランジ
４ｂ ウエブ
４ｃ 下フランジ
４ｄ 高力ボルト挿通孔
５ 高力ボルト用ナット
６ 高力ボルト
７ ナット
８ スラブアンカー
９ ハンドホール
１０ スペーサー
１１ 添接鋼板
Claims (2)
- 橋軸直角方向両側略端部に上下面を貫通する高力ボルト挿通孔を主桁方向に適宜の間隔で穿孔した接続折曲部を形成した連結鋼板を、プレキャスト床版の底鋼板下面からコンクリート中に接続折曲部に穿孔した高力ボルト挿通孔から挿通した高力ボルトと螺合する高力ボルト結合用ナットを主桁方向に適宜の間隔で埋め込んだプレキャスト床版の底鋼板下面と、主桁上フランジの略両側端部に上下面を貫通する高力ボルト挿通孔を主桁方向に適宜の間隔で穿孔した主桁上フランジ上面にハンチ状に架け渡し、プレキャスト床版と連結鋼板、主桁上フランジと連結鋼板とを、それぞれプレキャスト床版に埋め込んだ高力ボルト結合用ナットと連結鋼板に穿孔した高力ボルト挿通孔、主桁上フランジと連結鋼板に穿孔した高力ボルト挿通孔を介して高力ボルトで締結し、プレキャスト床版と連結鋼板と主桁で囲まれる内空間に、この内空間相当個所の主桁方向に適宜の間隔でコンクリートの上面から底鋼板を貫通するコンクリート充填孔よりコンクリートを充填することを特徴とする主桁とプレキャスト床版の合成構造。
- 主桁上フランジに締結する連結鋼板の接続折曲部に穿孔した高力ボルト挿通孔位置の上方から接続折曲部にナットを添付けしたことを特徴とする請求項１に記載の主桁とプレキャスト床版の合成構造。
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