JP4845039B2

JP4845039B2 - Ｒｃ床版少数主桁橋

Info

Publication number: JP4845039B2
Application number: JP2007057891A
Authority: JP
Inventors: 龍一皆田; 浩一浅野
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: JP2008215042A

Description

本発明は、高架橋道路等の路面を構成する床版をＲＣ床版とし、これを主桁と横桁とで支持するＲＣ床版少数主桁橋に関する。

（ＰＣ床版を用いた橋梁）
従来知られている橋梁として、図６に示すようなＰＣ床版２５と主桁２１とからなる橋梁２０があり、各地の高速道路や自動車専用道路等の高架道路として数多く建設されてきた。

このようなＰＣ床版を用いた橋梁２０は、工場でプレストレスを付与され成型されたＰＣ床版を、現地に搬入して主桁２１の上フランジ２１ａに載置し、この主桁２１の上フランジ２１ａに各種のずれ止め構造（例えば、頭付スタッドジベル等）により固定されている。

前記ＰＣ床版２５の厚さは、例えば、３２０ｍｍに形成され、主桁間隔である床版支間（床版幅方向）が６ｍ程度のものが一般的に採用されている。

前記ＰＣ床版の製造には、ＰＣ鋼線によりコンクリートにプレストレスを付与する工程と、その工程の品質管理等に高度な技術力が必要とされ、その施工には専門の技術者の高い技能が要求されている。

また、ＰＣ床版の設置工事には、主任技術者又は監理技術者（１級土木施工管理技士と同等以上の資格を有する者）を配置しなければならず、監理技術者等の手配・工期日程の調整等が必要となる。更にＰＣ床版を設置して、該ＰＣ床版同士を連結するループ継手は、アゴ部が欠落しやすいので慎重に取り扱わなければならなかった。

更にまた、製造工場から施工現場にまでＰＣ床版を運搬することとなり、床版が輸送可能な大きさ（例えば、１５ｍ）以下に制限されている上に、その輸送コストがかかる。また、ＰＣ床版が既製品の大量生産品でない場合には、特注品扱いとなるので製造コストが大きくなる。

このようにＰＣ床版を用いた橋梁は、ＰＣ床版の製造コスト、ＰＣ床版の輸送コスト、ＰＣ床版の施工コストがかかり、橋梁の施工費用に占めるＰＣ床版にかかるコストの割合が大きいという問題があった。

（ＲＣ床版を用いた橋梁）
一方、ＰＣ床版を用いた場合よりも低コスト、かつ、現地でコンクリートを流し込んで施工され、その施工が容易な橋梁として、ＲＣ床版を用いた橋梁が施工されている（図８）。このような橋梁は、図８に示すように、主桁３１と上下弦材３２と斜材３６とから形成された支持構造上に型枠を設けて該枠内に鉄筋を配筋した後、この型枠中にコンクリートを流し込んで床版３５が形成され、橋梁１が形成されている。

前記ＲＣ床版３５は、一般的な鉄筋コンクリートの施工と同様に作業をすることができ、また、輸送できるサイズに制限されることなく施工することができる。

ところで、前記ＲＣ床版３５にはプレストレスがかけられていないので、このような橋梁は、床版３５が多くの主桁３１で支持されている。また、ＲＣ床版３５は主桁間隔（床版幅員方向）を４ｍ以下とする仕様基準があり、近年では、一般的に床版への負荷を低減させるため３ｍ以下で主桁間隔が計画されているので、床版の幅が１０ｍのときは主桁が４本、床版の幅が１５ｍのときは５本となり、床版を支持する主桁の本数が必然的に多くなる。

また、主桁が多くなると、加工する鋼板部材が増えて、切断、溶接及び塗装などの作業が多くなり工費が増加するという問題があった。

（額縁形支持枠でＲＣ床版を支持した橋梁）
前述のＰＣ床版を用いた橋梁２０や、ＲＣ床版を用いた橋梁３０のような問題に鑑み、低コストかつ易施工性とを兼ね備えた橋梁が提案されている（例えば、非特許文献１）。

この橋梁は、図１０に示す如く、主桁４１と横桁４２とにより、恰もコタツの枠が天板を支持する如く、橋軸方向に列設された額縁形の枠構造により床版を支持するようになっている（図１２）。また、床版支間を横桁間隔（車両進行方向）としている。

このような橋梁４０は、図１１及び図１２に示すように、主桁４１の上フランジ４１ｂと横桁４２の上フランジ４２ｂとが同一面上となるように形成された額縁形の支持枠を有し、この支持枠の上面に多数の頭付きスタッドジベル４７を打ち込んで立設し、橋梁の施工される現地で主桁４１と横桁４２とを高力ボルトにより連結し、前記支持枠上に床版４５の型枠を設け、該型枠内に主鉄筋４６ａと配力鉄筋４６ｂとを配置し、前記型枠内にコンクリートを流し込んで橋梁が形成されている。また、前記スタッドジベル４７を介して上フランジ４１ｂ，４２ｂと床版４５とは剛結されて一体的となり、橋梁の強度を発現するようになっている。また、床版４５が曲げモーメントにより撓まないように支持枠で支持されているので、主桁間隔ｔ（床版幅方向）が１０ｍとなっている。
土木学会論文集 No. 738/I-64. p.257-270. 2003年7月

前記非特許文献１記載の橋梁は、図１２及び図１５に示す如く、連続する額縁形支持枠上に立設された頭付きスタッドジベル４７により該枠上に床版４５が剛結され、恰も角形の枠の上面に床版の蓋が一体的に形成されているので、床版４５の施工時の乾燥収縮により支持枠の対角線上に引っ張られる応力が発生し、橋軸方向に配筋された主鉄筋４６ａと床版幅方向に配筋された配力鉄筋４６ｂとに対して傾斜するクラックＫを生じやすく、このクラックＫにより床版強度が著しく低下するという問題があった。

課題を解決するため、本発明に係るＲＣ床版少数主桁橋は、
１）主桁の上フランジと横桁の上フランジとを同一面上に接合する仕口部を主桁のウエブに設け、前記仕口部を介して主桁と横桁とを結合し、前記主桁の上フランジと横桁の上フランジの４辺から成る額縁形支持枠を橋軸方向に配列し、かつ、主桁及び横桁の上フランジ面に潤滑膜を配し、前記額縁形支持枠とＲＣ床版との間を非接触或いはこれに近い状態で支持するＲＣ床版少数主桁橋において、前記額縁形支持枠の上フランジに、床版に剛結されるスタッドボルトを、前記ＲＣ床版が乾燥収縮する際に前記スタッドボルトが前記上フランジに対して水平方向に相対移動できるように融通間隙を持って貫通立設することを特徴とする。
２）前記潤滑膜が、ガラスファイバー又はカーボンファイバーからなるシート、グリースを含浸させた含浸シートのいずれかであることを特徴とする。

スタッドボルトの取付穴に融通間隙を設け、支持枠に潤滑膜を形成して床版のコンクリートの乾燥収縮を吸収するようにしたので、支持枠の対角線方向のクラックの発生が防止される。

ＲＣ床版を用いており、ＰＣ床版のような施工の際の監理が不要となる上に、その施工が容易であって、施工にかかる費用が抑えられる。

コストの安いＲＣ床版を用い、かつ主桁の本数を減らすことができたので、橋梁の施工費用を抑えることができる。

床版と額縁形支持構造との間にポリテトラフルオロエチレン樹脂又はガラスファイバー又はカーボンファイバーからなるシート、或いはグリースを含浸させたシートを介在させたことにより、床版と支持構造との摩擦が小さくなり、床版のコンクリートが乾燥収縮する際に、収縮が円滑になされるようになり、乾燥収縮によるコンクリートのクラック発生が抑えられる。

スタッドボルトのアンカー効果により、床版が乾燥収縮する際のコンクリートの反り返りが防止される。

以下、本発明に係るＲＣ床版少数主桁橋について図面を参照しながら説明する。

図１に示す如く、橋軸方向に延長されるＩ形の主桁３が床版２の幅方向に所定の間隔で設けられ、この主桁３同士を連結する横桁４が設けられている。前記主桁３の上フランジ３ｂと横桁４の上フランジ４ｂとは同一の高さになるように溶接され形成されている。

まず、図２に示す如く、工場で２本のＩ型の主桁３のそれぞれに横桁４を連結する連結部材４ｅを溶接して仕口部４ｆを形成する。これを施工場所に運搬し、所定の位置に主桁３を仕口部４ｆが対向するように立設し、次いで前記対向する仕口部４ｆと仕口部４ｆの間に横桁４を添接板と高力ボルトにより固定して支持構造が形成されている。

床版の施工は、主桁３及び横桁４の上フランジ３ｂ，４ｂにＰＴＦＥシート７を貼り付けた状態でスタッドボルト５の取付穴ｈを開孔し、図３の如くスタッドボルト５をワッシャー５ｄを介してナット５ｃにより取付穴ｈに取り付ける。次いで、施工する床版に合わせて型枠を設け、鉄筋（主鉄筋：橋軸方向、配力鉄筋：床版幅方向）を所定の位置に配置し、コンクリートを流し込むという一連の手順により行われる。

コンクリートを流し込んでから数日間はビニールシートで施工箇所を覆う養生が行われ、急速な乾燥や乾燥ムラによる乾燥収縮のバラツキを生じてコンクリートにクラックが入ることがないようように施工されている。

ＲＣ床版２を構成するコンクリートの収縮は、該床版２とに剛結すると共に主桁３及び横桁４の上フランジ３ｂ，４ｂに設けた融通間隙６を有する取付穴ｈに取り付けられたスタッドボルト５が水平方向に前記融通間隙分移動できるので、全体的に安定してなされる。

また、主桁３と横桁４の上フランジ３ｂ、４ｂの全面にＰＴＦＥシート７が貼り付けられているので、床版２のコンクリートとの摩擦が小さくなり、コンクリートの収縮がスムーズに行われるようになっている。

床版幅１２ｍ、主桁間隔１０ｍ、床版支間ｔは３ｍの場合、床版厚は２５０ｍｍとなり、前記取付穴ｈは直径２２〜２８ｍｍ、前記スタッドボルト５の直径が１９、２２もしくは２５ｍｍに形成されている。ＲＣ床版２のコンクリートは乾燥収縮度が１５×１０＾５〜２０×１０＾５であるから、スタッドボルト５の外径と取付穴ｈの内壁との空隙は僅かなものでよい。

前記ＰＴＦＥシート７は、ＰＴＦＥ単体のシートが用いられているが、耐摩耗性と耐圧縮強度を向上させる目的でＰＴＦＥに無機質充填剤（ガラスファイバー、グラファイト、二硫化モリブデン等）を充填したものを使用してもよい。特に、水中での耐摩耗性の大きいカーボンファイバーが充填されたものを好適に使用することができる。

このＰＴＦＥシート７は、厚さが３〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１５ｍｍのシート厚のものが使用される。厚みが３ｍｍ以下ではＰＴＦＥシートが床版の加重により圧縮されると共にコンクリート表面の凹凸を十分に吸収できなくなり、厚みが２０ｍｍ以上としてもコンクリート床版の滑りが大幅に向上されることがない上にＰＴＦＥシート７のコストが増加する。

本実施例により、床版のコンクリートの乾燥収縮に対してスタッドボルトが水平方向に移動可能となったので、図１４に示すような従来のＲＣ床版を用いた鋼橋と同様のクラックを生ずるようになり、実用上の問題のない橋梁が得られる。

図４に示す如く、前記ＰＴＦＥシート７の代わりに極圧グリースをフランジ面に塗布することもできる。前記グリースは、極圧剤として耐摩耗・耐摩擦性に優れた二硫化モリブデンをリチウムグリースに配合したモリブデングリースが用いられる。このモリブデングリースは、耐水性に優れているので天候に左右されずに施工することができる。

この他のグリースとして、ウレアグリースやＰＴＦＥグリースやナトリウムテレフタラメートグリースなどを使用することもでき、極圧性と耐水性と潤滑性に優れるグリースを適宜使用することができる。但し、異種グリースを混合して使用すると硬化したり、耐摩耗性が低下したりとグリースの性能が著しく低下するので、１種類のグリースを使用するか、混合・混入しないように使用することが好ましい。

グリースは、鉱物油や炭化水素系溶剤にグリースを溶解させ、オイルミスト状にして上フランジ３ｂ，４ｂの上面にスプレーしたり、篦でグリースを上フランジ３ｂ，４ｂに伸ばしながら塗ったり、また、圧送ポンプで定量のグリースを吐出する塗布装置を用いてもよい。

本実施例も前記実施例１同様に、床版のコンクリートの乾燥収縮に対してスタッドボルトが水平方向に移動可能となったので、図１４に示すような従来のＲＣ床版を用いた鋼橋と同様のクラックを生ずるようになり、実用上の問題のない橋梁が得られる。

また、床版と主桁とを連結する頭付きスタッドボルトが上下に移動しないようになっているので、コンクリートの乾燥収縮による反り返りが防止される。

本実施例は、図５に示す如く、主桁３の上フランジ３ｂ及び横桁４の上フランジ４ｂの床版に対向する面にポーラスメタル９を設けたものである。この橋梁の上部工は、前記上フランジ３ｂ，４ｂにポーラスメタル９を設け、上フランジ３ｂ，４ｂと共にスタッドボルト取付穴ｈが開孔され、該取付穴ｈにスタッドボルト５が取り付けられ、鉄筋を配設し、コンクリートが流し込まれて施工される。

施工後、施工箇所にビニールシートが被せられ、コンクリートの硬化に必要な水分が蒸発しないようにされ、場合によっては散水養生される。このような養生を経てコンクリートが硬化すると共に乾燥し、乾燥収縮により床版が収縮するが、スタッドボルトが水平方向に移動して該収縮を吸収すると共に、ポーラスメタルが床版のコンクリートをスムーズに潤滑させるようになっている。

前記ポーラスメタルとしては、ステンレス合金、アルミニウム、銅、クロムやニッケル等の潤滑性の優れた金属を用いることができ、気孔の大きさ（孔径）は１０〜１０００μｍ、気孔率（空隙率）は２０〜９０％のものが使用できる。床版の重量とその押圧力への耐力という点から、前記孔径は７０〜１４０μｍが好ましく、空隙率は３０〜４０％が好ましい。孔径が１０００μｍを超えるとコンクリート表面の凹凸が空孔に引っ掛かり潤滑性が急激に低下し、孔径が１０μｍを下回ると平滑な金属板と同程度の潤滑性となる。また、空隙率が９０％を超えると耐圧力性が低下し、２０％を下回ると潤滑性が低下する。

本願発明に係る橋梁を示す概略構成図である。図１の要部拡大図である。本願発明に係る橋梁の床版とフランジとの連結部分を示す断面拡大図である。本願発明に係る他の橋梁を示す概略構成図である本願発明に係る更に他の橋梁を示す概略構成図である。従来の橋梁の概略図である。図６の側面図である。従来の他の橋梁の概略図である。図８の側面図である。従来の更に他の橋梁の概略図である。図１０の側面図である。図１０の概略構成図である。図１０の要部拡大図である。図６の橋梁の床版のクラックの発生を示す図である。図１０の橋梁のクラックの発生を示す図である。

符号の説明

Ｋクラック
ｈ取付孔
１橋梁
２ＲＣ床版
３主桁
３ａウェブ
３ｂ上フランジ
３ｃ下フランジ
４横桁
４ａウェブ
４ｂ上フランジ
４ｃ下フランジ
４ｆ仕口部
５スタッドボルト
６融通間隙
７ＰＴＦＥシート
８カーボンファイバーシート（ガラスファイバーシート）
９ポーラスメタル
２０ＰＣ床版少数主桁橋
３０ＲＣ床版多主桁橋
４０ＲＣ床版少数主桁橋

Claims

主桁の上フランジと横桁の上フランジとを同一面上に接合する仕口部を主桁のウエブに設け、前記仕口部を介して主桁と横桁とを結合し、前記主桁の上フランジと横桁の上フランジの４辺から成る額縁形支持枠を橋軸方向に配列し、かつ、主桁及び横桁の上フランジ面に潤滑膜を配し、前記額縁形支持枠とＲＣ床版との間を非接触或いはこれに近い状態で支持するＲＣ床版少数主桁橋において、前記額縁形支持枠の上フランジに、床版に剛結されるスタッドボルトを、前記ＲＣ床版が乾燥収縮する際に前記スタッドボルトが前記上フランジに対して水平方向に相対移動できるように融通間隙を持って貫通立設することを特徴とするＲＣ床版少数主桁橋。
前記潤滑膜が、ガラスファイバー又はカーボンファイバーからなるシート、グリースを含浸させた含浸シートのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のＲＣ床版少数主桁橋。