JP4891665B2 - 床版構造および鋼床版の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、床版構造および鋼床版の補強方法に関する。

例えば道路橋の床版は、コンクリート床版と鋼床版とに大別される。このうち、鋼床版については、厚さ１２〜１６ｍｍのデッキプレート（表面鋼板）と、その下面に配置された複数条の縦リブと、この縦リブと交差するように配置された横リブ（あるいはダイヤフラム）とを溶接により互いに接合してなるものが一般的である。

ところで、主として過積載のトラック荷重に起因して、デッキプレートと縦リブとの溶接部分、縦リブと横リブとの溶接部分、縦リブ同士の突合せ溶接部分などに疲労亀裂が発生しそうな場合には、鋼床版を補強して疲労亀裂の発生および進展を防止する必要がある。

デッキプレートの下面に複数条の縦リブを並設してなる鋼床版を補強する方法が特許文献１乃至特許文献３に開示されている。

特許文献１には、縦リブの内部空間に充填材を充填することで、鋼床版を補強する技術が開示されており、特許文献２および特許文献３には、横桁の上面に設けた補強部材で縦リブを補強する技術が開示されている。なお、鋼床版の補強を目的とするものではないが、特許文献４には、鋼床版と主桁との結合を容易に行うための板材を縦リブ間に設けた床版構造が開示されている。

特開２００１−２４８１１４号公報 特開２００２−１７３９１２号公報 特開２０００−７３３１６号公報 特開２００５−９７８６１号公報

特許文献１の床版構造および鋼床版の補強方法では、縦リブだけを補強していることから、隣り合う縦リブ間に繰り返し荷重が作用する場合には、依然として疲労亀裂が発生する可能性がある。すなわち、この補強方法により鋼床版を補強すると、縦リブの剛性が向上するので、縦リブの直上に荷重が作用する場合には、デッキプレートに発生する変位・変形を抑制することができるが、縦リブからずれた位置に荷重が作用する場合には、あまり効果がない。

また、特許文献２および特許文献３の床版構造および鋼床版の補強方法では、主桁に支持された横桁で補強部材を支持していることから、橋軸方向に連続する鋼床版のうち、横桁の真上に位置する部位だけしか補強することができない。すなわち、特許文献２および特許文献３の技術では、鋼床版の補強位置が限定されてしまうという問題がある。

なお、特許文献４に開示された技術は、鋼床版の補強を目的とするものではないが、縦リブ間に設けた板材が橋台に架設された主桁に支持されているので、仮に、前記した板材が補強効果を奏するとしても、鋼床版の補強位置が限定されてしまうことに変わりはない。

このような観点から、本発明は、デッキプレートの下面に複数条の縦リブを並設してなる鋼床版を含む床版構造であって、主桁や横桁の真上以外でも鋼床版を補強することが可能で、かつ、荷重が作用する位置にかかわらずデッキプレートと縦リブとの溶接部分などに疲労亀裂が発生し難い床版構造を提供することを課題とし、加えて、主桁や横桁の真上以外でも鋼床版を補強することが可能な鋼床版の補強方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決すべく創案された本発明に係る床版構造は、デッキプレートの下面に複数条の縦リブを並設してなる鋼床版と、隣り合う前記縦リブ間に形成される溝状空間を埋めるように配置された補強部材と、前記補強部材を下側から支持する支持部材とを備える床版構造であって、前記鋼床版と前記補強部材との間に充填材が充填されており、前記支持部材が、前記溝状空間を跨ぐように配置されており、かつ、前記縦リブに固定されていることを特徴とする。なお、鋼床版は、新設のものでも既設のものでもよい。

本発明に係る床版構造では、補強部材を支持する支持部材を鋼床版の縦リブに固定することとしたので、主桁や横桁の真上以外でも鋼床版を補強することが可能となる。つまり、この床版構造によれば、主桁や横桁とは無関係に補強部材を配置することが可能となるので、橋軸方向に連続する鋼床版を全長に亘って補強することも可能となる。

また、本発明においては、隣り合う縦リブ間に形成される溝状空間を埋めるように補強部材を配置しているので、縦リブの面外方向への変位・変形が拘束されることになる。つまり、デッキプレートに発生する変位・変形も小さくなり、その結果、縦リブからずれた位置に荷重が作用する場合であっても、デッキプレートと縦リブとの溶接部分などに疲労亀裂が発生する可能性が少なくなる。

また、鋼床版と補強部材との間に充填材を介在させることで、縦リブの面外方向への変位・変形を確実に拘束することが可能となる。

前記補強部材は、溝状空間の全部を埋めるように配置してもよいが、溝状空間の上半部分を埋めるように配置するとよい。このようにすると、溝状空間の全部を埋める場合に比べて、補強部材の容積および重量が小さくなるので、材料費の削減と死荷重の軽量化を図ることが可能となる。なお、溝状空間の上半部分のみに補強部材を配置しても、デッキプレートと縦リブとの溶接部分などにおける疲労亀裂を抑制することができる。

なお、補強部材の高さ寸法を縦リブの高さ寸法の４分の１以上確保して、少なくとも溝状空間の上から４分の１の範囲を埋めるように補強部材を配置すれば、デッキプレートと縦リブとの溶接部分などにおける疲労亀裂を抑制することができるが、死荷重の増加を抑えるという観点から、補強部材の高さ寸法は、縦リブ１２の高さ寸法の４分の３以下とすることが望ましい。すなわち、前記補強部材の高さ寸法を、前記縦リブの高さ寸法の４分の１から４分の３の範囲に設定し、前記補強部材を、少なくとも前記溝状空間の上から４分の１の範囲を埋めるように配置するとよい。

前記補強部材は、内部が密実なもの（すなわち、ブロック状のもの）であっても差し支えないが、死荷重の増加を防止するという観点からすると、内部が中空なもの（溝状・箱状のものを含む）であることが望ましい。例えば、前記デッキプレートの下面に対向する頂板部と、前記頂板部の両端部に形成され一対の側板部とを備えて下向きに開口する溝状に構成された補強部材であれば、補強部材の内部を密実にした場合に比べて、死荷重の増加を抑えることが可能となる。また、補強部材の頂板部と側板部とが、面的な広がりを有する板状を呈しているので、この補強部材で、デッキプレートと縦リブとの接合部分を縦リブの長手方向に沿って連続的（面的）に補強することが可能となる。なお、この補強部材においては、前記各側板部が前記縦リブの側面に対峙する。

前記支持部材は、前記縦リブの短手方向に隣り合う複数の溝状空間を跨ぐように配置するとよい。このようにすると、複数の補強部材を一括して支持・固定することが可能となるので、補強部材の取付作業を効率よく行うことが可能となる。

前記縦リブが、上面が開口する断面溝形の形材からなる場合には、前記デッキプレートの下面と前記縦リブの内面とで囲まれた空間にセメント系材料を充填するとよい。縦リブ内の閉塞された空間にセメント系材料を充填すれば、硬化したセメント系材料と縦リブとが一体的に結合して剛性が向上するので、デッキプレートに発生する変位・変形をより一層抑制することが可能となる。なお、「溝形」には、例えば、上辺が開口した長方形、逆さ台形、Ｖ字形、Ｕ字形、半円形などが含まれる。

前記縦リブの内部にセメント系材料を充填した場合には、前記セメント系材料に固着されたアンカーを利用して前記支持部材を前記縦リブに固定するとよい。このようにすると、溶接を行えないような状況下であっても、支持部材を簡単且つ確実に縦リブに固定することが可能となる。

前記した課題を解決する本発明に係る鋼床版の補強方法は、デッキプレートの下面に断面溝形を呈する縦リブを複数条並設してなる鋼床版を補強する方法であって、隣り合う前記縦リブ間に形成される溝状空間を埋めるように補強部材を配置する工程と、前記溝状空間を跨ぐように支持部材を配置する工程と、前記支持部材を前記縦リブに固定して前記支持部材を前記補強部材の下側に当接させる工程と、前記鋼床版と前記補強部材との間に充填材を充填する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼床版の補強方法によれば、補強部材を支持する支持部材を鋼床版の縦リブに固定することとしたので、主桁や横桁の真上以外でも鋼床版を補強することが可能となる。つまり、この鋼床版の補強方法によれば、主桁や横桁とは無関係に補強部材を配置することが可能となるので、橋軸方向に連続する鋼床版を全長に亘って補強することも可能となる。

本発明に係る床版構造によれば、主桁や横桁の真上以外でも鋼床版を補強することが可能となり、加えて、荷重が作用する位置にかかわらずデッキプレートと縦リブとの溶接部分などに疲労亀裂が発生し難くなる。

また、本発明に係る鋼床版の補強方法によると、主桁や横桁の真上以外でも鋼床版を補強することが可能となる。

以下、本発明に係る床版構造を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態に係る床版構造Ｓは、図１に示すように、既設の鋼床版１０と、この鋼床版１０を補強する補強部材２０と、この補強部材２０を下側から支持する支持部材３０とを備えて構成されている。

鋼床版１０は、橋軸方向に沿って配置された箱桁（主桁）Ｍと橋軸直角方向に沿って配置された横桁Ｃとで支持されている。鋼床版１０、箱桁Ｍおよび横桁Ｃは、溶接により互いに接合されている。

鋼床版１０は、鋼板からなるデッキプレート１１と、このデッキプレート１１の下面に並設された複数条の縦リブ１２，１２，…と、縦リブ１２と交差するように並設された複数条の横リブ１３，１３，…とを備えて構成されている。デッキプレート１１、縦リブ１２および横リブ１３は、鋼製であり、溶接により互いに接合されている。

図２の（ａ）は、補強前の鋼床版１０を示す断面図であって、鋼床版１０に付加される補強部材２０等を点線により示した図であるが、この図に示すように、縦リブ１２は、上面が開口する断面溝形の形材からなる。なお、図示した縦リブ１２の断面形状は、逆さ台形を呈しているが、これに限定されることはなく、例えば、Ｖ字形、Ｕ字形、半円形を呈するものであってもよい。

図２の（ｂ）は、鋼床版１０に付加される部材を示す断面図であって、鋼床版１０を点線により示した図であるが、この図に示すように、デッキプレート１１の下面と縦リブ１２の内面とで囲まれた空間には、セメント系材料１２ａが充填される。セメント系材料１２ａの配合等に特に制限はなく、無収縮モルタル、普通コンクリート、軽量コンクリート、繊維補強コンクリートなどを使用することができるが、自己充填性の高いものを使用するのが望ましい。

図１に示すように、補強部材２０は、縦リブ１２の長手方向に沿って配置され（図３の（ａ）参照）、縦リブ１２の長手方向（橋軸方向）に沿って鋼床版１０を補強する。本実施形態では、補強対象区間にある溝状空間の全長に亘って複数の補強部材２０，２０，…を連設することで、補強対象区間の全長に亘って鋼床版１０を連続的に補強している。

補強部材２０の長さ寸法は、横リブ１３，１３の間隔（あるいは、横桁Ｃと横リブ１３の間隔）の整数分の１（本実施形態では３分の１）程度に設定されている。このようにすると、補強部材２０が軽量になるので、人力あるいは簡易な機械での施工が可能となる。なお、図示は省略するが、補強部材２０の長さを、横リブ１３，１３の間隔（あるいは、横桁Ｃと横リブ１３の間隔）と同等にしても差し支えない。

図２の（ｂ）に示すように、補強部材２０は、その鋼床版１０側の面が鋼床版１０の下面の形状に沿うように成形されており、隣り合う縦リブ１２，１２間に形成される溝状空間を埋めるように配置されている。より詳細には、補強部材２０は、溝状空間の上半部分（上から２分の１程度）を埋めるように配置されている。すなわち、補強部材２０は、縦リブ１２の高さ寸法の約半分程度の高さ寸法を有し、かつ、断面台形を呈する溝状空間の上半部分に納まるように正面視台形を呈している。なお、本実施形態においては、鋼床版１０と補強部材２０との間に充填材４０を介在させている。

図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、補強部材２０は、頂板部２１と、この頂板部２１の両端部に形成され一対の側板部２２，２２と、一対の側板部２２，２２を連結するように配置された仕切板部２３と、を備えて構成されている。

頂板部２１は、デッキプレート１１（図２の（ｂ）参照）の下面に対向する部位であって、面的な広がりを有する板状を呈している。

側板部２２は、縦リブ１２の側面に対峙する部位であって、面的な広がりを有する板状を呈している。側板部２２は、頂板部２１の側端部から縦リブ１２の側面に沿って斜め下方に垂れ下がっていて、もう一方の側板部２２とハ字状に対峙している（図２の（ｂ）参照）。

仕切板部２３は、側板部２２の面外方向への変形を抑制するものであり、図３の（ｂ）に示すように、頂板部２１と側板部２２，２２とにより形成された下向きに開口する「溝」を仕切るように配置されている。

なお、補強部材２０は、頂板部２１と側板部２２，２２とを備えることで下向きに開口する溝状を呈することになるが、本実施形態では、「溝」の両端部に仕切板２３を備えることで、下向きに開口する箱状を呈することになる。

補強部材２０は、繊維補強コンクリートからなり、頂板部２１、側板部２２，２２および仕切板部２３は、一体的に成形されている。

繊維補強コンクリートとしては、その硬化体の圧縮強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、曲げ引張強度が２５〜４５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、かつ、割裂引張強度が１０〜２５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあるものを用いることが望ましい。このような超高強度の繊維補強コンクリートは、通常の繊維補強コンクリートよりも弾性係数が高く（例えばＥ＝５０〜５５ｋＮ／ｍｍ^２程度）、鉄筋を配置しなくとも、混入した繊維により引張力に対する引張抵抗力を期待できるので、補強部材２０の板厚を小さくしても、縦リブ１２の面外方向（図２においては左右方向）への変位・変形を抑制することができる。

なお、前記したような強度を有する繊維補強コンクリートは、例えば、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含む紛体に高性能減水剤と水とを混入して得られるセメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで長さが１０〜３０ｍｍの形状を有する繊維を１〜４容積％混入することで得ることができる。ここで、ポゾラン系反応粒子とは、例えば、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグのほか、カオリンの誘導体から選定した化合物、沈降シリカ、火山灰、シリカゾル等からなる粒子のことである。

補強部材２０は、前記した各種材料を混練してなるフレッシュなコンクリートを所定の寸法形状に成形された型枠に打設し、所定の強度が発現した後に、脱型した状態で熱養生を行うことにより製造される。熱養生を行うと、セメント中の遊離石灰とポゾラン系反応粒子のシリカやアルミナが結合して安定的で硬い物質が早期に形成され、セメント系マトリックスの組織が緻密になるので、乾燥収縮がなく、したがって、乾燥ひび割れ等も発生しない。

図３の（ａ）に示すように、補強部材２０には、鋼床版１０（図１参照）と対向する面の外縁に沿って、充填材４０（図２の（ｂ）参照）の漏出を防止するシール材２４が貼着されている。なお、本実施形態においては、頂板部２１の上面および側板部２２の外側面が「鋼床版１０と対向する面」に相当する。シール材２４は、天然ゴム、合成ゴム（水膨張性のものを含む）などからなり、接着剤等を用いて補強部材２０に接着されている。

なお、図２の（ｂ）に示すように、本実施形態においては、箱桁ＭのウェブＭ１と縦リブ１２との間にある空間を埋めるように補強部材２０’が配置されている。補強部材２０’は、隣り合う縦リブ１２，１２間に配置される補強部材２０と同様の構成を備えているが、ウェブＭ１に面する側の側板部２２’が頂板部２１の側端部からウェブＭ１に沿って垂直に垂れ下がっている点が異なっている。

支持部材３０は、縦リブ１２，１２の間に形成される溝状空間を跨ぐように配置されており、かつ、縦リブ１２に固定されている。すなわち、支持部材３０は、縦リブ１２の長手方向と交差する方向（短手方向）に沿って配置されており、縦リブ１２との交差部分において縦リブ１２に保持されている。なお、本実施形態に係る支持部材３０は、縦リブ１２の短手方向に隣り合う複数の補強部材２０，２０，…を一括して支持するものであって、縦リブ１２の短手方向に隣り合う複数の溝状空間を跨ぐように配置されており、かつ、複数の縦リブ１２，１２，…に固定されている。

支持部材３０は、図３の（ａ）にも示すように、縦リブ１２の下面に当接する第一当接部３１と、補強部材２０の下面に当接する第二当接部３２とを備えている。すなわち、支持部材３０の上面は、縦リブ１２と補強部材２０とで形成された凹凸に沿うように成形されている。

第一当接部３１は、縦リブ１２の下側に位置している。また、第一当接部３１には、上下方向に沿って挿通孔３１ａが形成されている。挿通孔３１ａには、後記するアンカー３３の突出部３３ｂが挿通される。

第二当接部３２は、補強部材２０の下側に位置していて、本実施形態では、補強部材２０よりも下側にある溝状空間に入り込めるように第一当接部３１よりも上側に突出している。すなわち、第二当接部３２の上面は、第一当接部３１よりも高い位置にある。なお、本実施形態においては、第二当接部３２は、溝状空間の下半部分と略等しい外面形状に成形されており、溝状空間に嵌め込まれる（図２の（ｂ）参照）。

支持部材３０は、補強部材２０の橋軸方向（奥行方向）の端部に配置される。なお、橋軸方向に隣接する補強部材２０，２０の境界部分に沿って配置される支持部材３０は、橋軸方向に隣接する補強部材２０，２０を一括して支持する。

支持部材３０の形状・寸法に特に制限はないが、本実施形態では、その橋軸方向（奥行方向）の長さ寸法ｄが橋軸直角方向（左右方向）の長さ寸法に比して小さくなっていて、棒状を呈している。また、支持部材３０の橋軸方向の長さ寸法ｄは、補強部材２０の橋軸方向の長さ寸法よりも小さくなっている。支持部材３０の断面形状にも特に制限はなく、矩形、Ｈ形、Ｉ形、Ｔ形を呈するものを使用することができる。なお、支持部材３０の内部は、密実であってもよいし、中空であってもよい。

支持部材３０の材質にも特に制限はなく、鋼製、アルミニウム合金製などのほか、繊維補強コンクリート製とすることができる。なお、支持部材３０を鋼製又はアルミニウム合金製とする場合には、鋼板やアルミニウム合金板を加工して製作するか、鋳造により製作すればよい。

支持部材３０は、セメント系材料１２ａ（図２の（ｂ）参照）に定着されたアンカー３３と、支持部材３０の下側に配置される支圧部材３４と、この支圧部材３４をアンカー３３に固定するためのナット３５とを利用して、縦リブ１２に固定される。

アンカー３３は、図４の（ｂ）にも示すように、Ｌ字状に折り曲げられた異径鉄筋からなり、セメント系材料１２ａに埋設される埋設部３３ａと、縦リブ１２の下面から突出する突出部３３ｂとを備えている。埋設部３３ａは、上下方向に伸びる第一定着部３３１と、縦リブ１２の長手方向（図４の（ｂ）において左右方向）に伸びる第二定着部３３２とを有している。第二定着部３３２は、アンカー３３の引抜耐力を向上させる目的で設けられたものである。なお、突出部３３ｂには、ねじ山が螺刻されている。

支圧部材３４は、支持部材３０を上側に押圧するためのものであり、アンカー３３の突出部３３ｂに取り付けられている。支圧部材３４は、図３の（ａ）にも示すように、やや肉厚の平板状を呈していて、その中央部に挿通孔３４ａが形成されている。なお、支持部材３０と支圧部材３４をアクリル樹脂系接着剤やエポキシ系樹脂接着剤などの接着剤を介して接着してもよい。

支圧部材３４は、鋼板を利用して製作してもよいし、繊維補強コンクリートにより製作してもよい。繊維補強コンクリートを用いる場合には、例えば、硬化体の圧縮強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、曲げ引張強度が２５〜４５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、かつ、割裂引張強度が１０〜２５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にある繊維補強コンクリートを用いることが望ましい。

ナット３５は、アンカー３３の突出部３３ｂに形成されたねじ山に螺合し、支圧部材３４を支持部材３０に押し付ける。

図２の（ｂ）に示す充填材４０は、鋼床版１０と補強部材２０との間、より詳細には、デッキプレート１１と頂板部２１との間および縦リブ１２の側面と側板部２２との間に充填される。充填材４０は、補強部材２０の材質や現場の状況等に適合するものであって、鋼床版１０と補強部材２０の間に充填可能な程度の流動性を有するものであれば、その材質等は問わないが、例えば、鋼床版１０と補強部材２０との隙間が小さい場合には、アクリル系樹脂接着剤やエポキシ系樹脂接着剤などの接着剤が好適であり、隙間が大きい場合には、流動性の高いセメント系グラウト材、セメント系モルタル材、鋼繊維などの繊維が混入されたセメント系モルタル材などが好適である。なお、前記したセメント系材料に膨張性物質を混入するとよい。このようにすると、実質的に無収縮な状態を長期間に亘って維持することが可能となる。また、前記したセメント系材料に、カルシウムアルミネートやシリカ質微粉末を主体とする結合材、凝結促進剤、膨張性物質等を混入するとよい。このようにすると、材齢１〜２時間程度で実用的な強度（３０〜５０Ｎ／ｍｍ^２）を発現させることが可能となる。

なお、縦リブ１２が補強部材２０の幅方向（図２の（ｂ）においては左右方向）の「ずれ止め」として機能するので、充填材４０の付着強度は、従来の充填材料が保有する程度でよく、特別に高い付着強度の材料を選定する必要はない。

次に、床版構造Ｓの構築方法（すなわち、鋼床版１０の補強方法）を、図５および図６を参照して説明する。

図５の（ａ）に示すように、縦リブ１２の下面の幅方向の中央に透孔１２ｂを穿設し、透孔１２ｂにアンカー３３の一端側を挿入する。つまり、アンカー３３の埋設部３３ａを縦リブ１２の内部に挿入し、適宜な方法により位置決めをする。

次に、図５の（ｂ）に示すように、縦リブ１２の内部にセメント系材料１２ａを充填し、セメント系材料１２ａを所定の強度まで硬化させる。なお、充填作業に先立って、縦リブ１２の適所に注入孔となる図示せぬ透孔を穿設しておくとともに、必要に応じて、空気抜き孔となる図示せぬ透孔を穿設しておくとよい。

セメント系材料１２ａが所定の強度に達したら、図６の（ａ）に示すように、隣り合う縦リブ１２，１２間に補強部材２０を配置する。具体的には、デッキプレート１１と隣り合う縦リブ１２，１２とで形成される溝状空間の上半部分に、補強部材２０を挿入し、頂板部２１をデッキプレート１１の下面に対向させ、各側板部２２を縦リブ１２の側面に対向させればよい。箱桁ＭのウェブＭ１と縦リブ１２との間には、補強部材２０’を配置する。なお、補強部材２０は、図示せぬ支保工で支持しておく。

次に、図６の（ｂ）に示すように、補強部材２０の下側に支持部材３０を配置する。本実施形態においては、補強部材２０の橋軸方向の端部において、溝状空間を跨ぐように支持部材３０を配置する。より詳細には、支持部材３０の挿通孔３１ａにアンカー３３の突出部３３ｂを挿通させつつ、支持部材３０の第二当接部３２，３２，…を縦リブ１２の短手方向に隣り合う複数の溝状空間に嵌め込み、第一当接部３１，３１，…を縦リブ１２，１２，…の下側に位置させればよい。

続いて、縦リブ１２，１２，…に支持部材３０を固定する。具体的には、支圧部材３４の挿通孔３４ａにアンカー３３の突出部３３ｂを挿通させつつ、支圧部材３４を支持部材３０の下面にあてがい、その後、支圧部材３４の下側に突出したアンカー３３の突出部３３ｂにナット３５を螺合して支圧部材３４を支持部材３０に押し付ければよい。支圧部材３４を支持部材３０に押し付けると、支持部材３０が縦リブ１２の下面と補強部材２０の下面に押し付けられ、さらに、補強部材２０に貼着したシール材２４（図３の（ａ）参照）がデッキプレート１１の下面等に密着し、鋼床版１０と補強部材２０との間に密閉された空間が形成される。

その後、鋼床版１０と補強部材２０との間に形成された空間に充填材４０を充填すると、鋼床版１０の補強が完了する。本実施形態においては、補強部材２０にシール材２４が貼着されているので、鋼床版１０と補強部材２０との間に充填材４０が確実に留まることになる。なお、充填材４０の充填は、前記した空間の最も低い部分に連通する図示せぬ注入管を介して行えばよいが、より好適には、前記した空間の最も高い部分に連通する図示せぬ空気抜き管から空気を排出しながら行うのがよい。なお、前記した空間が狭小である場合には、前記した空気抜き管を真空ポンプに接続し、当該真空ポンプで前記した空間内の空気を強制的に排出しながら充填材４０を充填するとよい。

なお、図示は省略するが、支持部材３０を縦リブ１２に吊設した後に、補強部材２０を溝状空間に配置してもよい。このようにすると、補強部材２０を仮に支持する支保工が不要となる。

以上説明した床版構造Ｓによれば、以下のような作用・効果を奏する。
補強部材２０を支持する支持部材３０を鋼床版１０の縦リブ１２に固定することとしたので、横桁Ｃや横リブ１３の真上以外でも鋼床版１０を補強することが可能となる。つまり、この床版構造Ｓによれば、横桁Ｃや横リブ１３とは無関係に補強部材２０を配置することが可能となるので、橋軸方向に連続する鋼床版１０を全長に亘って補強することが可能となる。

隣り合う縦リブ１２，１２間に形成される溝状空間を埋めるように補強部材２０を配置したので、縦リブ１２の面外方向への変位・変形が拘束されることになる。つまり、デッキプレート１１に発生する変位・変形も小さくなり、その結果、縦リブ１２からずれた位置に荷重が作用する場合であっても、デッキプレート１１と縦リブ１２との溶接部分などに疲労亀裂が発生する可能性が少なくなる。なお、本実施形態では、補強部材２０を縦リブ１２，１２間に遊嵌しているが、鋼床版１０と補強部材２０との間に充填材４０を介在させているので、縦リブ１２の面外方向への変位・変形を確実に拘束することが可能となる。

溝状空間の上半部分を埋めるように補強部材２０を配置したので、溝状空間の全部を埋める場合に比べて、補強部材２０の容積および重量が小さくなり、その結果、材料費の削減と死荷重の軽量化を図ることが可能となる。加えて、下向きに開口する箱状の補強部材２０を使用しているので、死荷重の増加を抑えつつ鋼床版１０の剛性を向上させることが可能となる。

さらに、超高強度の繊維補強コンクリートで形成した補強部材２０は、各部の肉厚が通常のコンクリートで形成した場合よりも小さくなるので、通常のコンクリートで形成されたものよりも軽量になる。つまり、補強部材２０を繊維補強コンクリート製とすれば、死荷重の増加を抑えつつ鋼床版１０の剛性を向上させることが可能となる。

補強部材２０の頂板部２１と側板部２２，２２とが、面的な広がりを有する板状を呈しているので、この補強部材２０で、デッキプレート１１と縦リブ１２との接合部分を縦リブ１２の長手方向に沿って連続的（面的）に補強することが可能となる。

縦リブ１２内に充填されたセメント系材料１２ａによって縦リブ１２の剛性を向上させたので、デッキプレート１１に発生する変位・変形がより一層効果的に抑制されることになる。

縦リブ１２の短手方向に隣り合う複数の溝状空間を跨ぐように支持部材３０を配置しているので、複数の補強部材２０，２０，…を一括して支持・固定することが可能となり、その結果、補強部材２０の取付作業を効率よく行うことが可能となる。

支圧部材３４を用いて支持部材３０を縦リブ１２の下面と補強部材２０の下面とに押し付けているので、鋼床版１０に曲げ変形が発生した場合であっても、補強部材２０と支持部材３０との間に隙間が発生し難い。特に本実施形態では、支持部材３０の第二当接部３２を溝状空間に嵌め込んでいるので、支持部材３０に横ズレが発生することもない。つまり、鋼床版１０に曲げ変形が発生した場合であっても、支持部材３０が補強部材２０から離間することはなく、その結果、補強部材２０が充填材４０を介して鋼床版１０に密着し、鋼床版１０と補強部材２０とが一体的に挙動することになる。

セメント系材料１２ａに固着されたアンカー３３を利用して支持部材３０を縦リブ１２に固定しているので、溶接を行えないような状況下であっても、支持部材３０を簡単且つ確実に縦リブ１２に固定することが可能となる。現場での溶接作業が不要になれば、鋼床版１０に施されていた防錆塗装が損なわれることもない。なお、アンカー３３の埋設部３３ａに、縦リブ１２の長手方向に伸びる第二定着部３３２が設けられているので、引抜き抵抗力が非常に高い。

また、本実施形態に係る鋼床版１０の補強方法によれば、鋼床版１０の隣り合う縦リブ１２，１２間に補強部材２０を配置するとともに、補強部材２０の下側に支持部材３０を配置するだけで鋼床版１０を補強することができる。この補強方法によれば、鋼床版１０の上面でのコンクリート打設作業等が不要になるとともに、鋼床版１０の下側での作業だけで、鋼床版１０を補強することが可能となるので、補強工事の工期と工費を削減することが可能となり、道路橋の場合にあっては交通規制を大幅に削減することが可能となる。また、支持部材３０で補強部材２０を支持することとしたので、補強部材２０を縦リブ１２に溶接する必要がなくなる。なお、現場での溶接作業が不要になれば、補強部材２０の鋼床版１０に施されていた防錆塗装が損なわれることもない。

床版構造Ｓの形態は、図示のものに限定されるものではなく、適宜変更しても差し支えない。

本実施形態においては、縦リブ１２が「閉断面リブ」である場合を例示したが、断面逆Ｔ字形やＬ字形を呈する「開断面リブ」であっても、隣り合う縦リブ間に補強部材を配置すれば、鋼床版を補強することが可能となる。

本実施形態では、複数の補強部材２０，２０，…を、補強対象区間にある溝状空間の全長に亘って実質的に隙間のない状態で連設することで（図１参照）、鋼床版１０を補強対象区間の全長に亘って連続的に補強したが、縦リブ１２の長手方向に隣り合う補強部材２０，２０間に隙間を設け、鋼床版１０を断続的に補強してもよい。

本実施形態においては、補強部材２０をコンクリート製としたが、鋼製やアルミニウム合金製としてもよい。この場合には、鋼板やアルミニウム合金板を加工して製作するか、鋳造により製作すればよい。鋼板を加工して製作する場合には、所定寸法の鋼板にプレス加工を施して頂板部２１および側板部２２，２２を一体的に成形した後に、別途形成した仕切板部２３を溶接により接合すればよい。

本実施形態においては、補強部材２０を構成する複数の仕切板部２３，２３，…を縦リブ１２の長手方向（本実施形態においては橋軸方向）に間隔をあけて並設したが、仕切板部２３の数は、図示のものに限定されることはなく、増減させても差し支えない。

本実施形態では、補強部材２０として、内部が中空になっている箱状のものを例示したが、この形態に限定されることはなく、例えば、側板部２２の剛性が高い場合などにおいては、仕切板部２３を省略して下向きに開口する溝状のものとしてもよいし、図示は省略するが、内部が密実になっているブロック状のものであっても差し支えない。

本実施形態においては、鋼床版１０と補強部材２０との間に隙間を設け、この隙間に充填材４０を介在させたが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、鋼床版１０と補強部材２０との間に隙間を設けずに、補強部材２０を隣り合う縦リブ１２，１２間に嵌め込んでもよい。

本実施形態では、支持部材３０を補強部材２０の橋軸方向の端部に配置したが、支持部材３０の設置位置を限定する趣旨ではない。例えば、図示は省略するが、支持部材３０を補強部材２０の中央部に配置しても差し支えない。

本実施形態においては、溝状空間の上半部分を埋めるように補強部材２０を配置した場合を例示したが、図７の（ａ）に示すように、溝状空間の全部を埋めるように補強部材２０を配置してもよい。すなわち、補強部材２０の高さ寸法を縦リブ１２の高さ寸法と同一にして、補強部材２０の下面と縦リブ１２の下面とを面一にしてもよい。このようにすると、支持部材３０の第一当接部３１の上面と第二当接部３２と上面とが面一となるので、材料調達が容易な既製の形材（Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角パイプなど）を利用して支持部材３０を形成することが可能となる。

なお、死荷重の増加を抑えるという観点からすると、補強部材２０の高さ寸法を小さくすることが望ましいが、縦リブ１２の高さ寸法の４分の１を下回ると、補強効果が薄れるので、望ましくは、縦リブ１２の高さ寸法の４分の１以上とすることが望ましい。すなわち、少なくとも溝状空間の上から４分の１の範囲を埋めるように補強部材２０を配置することが望ましい。また、補強効果を高めるという観点からすると、補強部材２０の高さ寸法を大きくすることが望ましいが、縦リブ１２の高さ寸法の４分の３を上回ると、死荷重が増加する虞があるので、望ましくは、縦リブ１２の高さ寸法の４分の３以下とすることが望ましい。ちなみに、補強部材２０の高さ寸法を縦リブ１２の高さ寸法の２分の１程度に設定すると（図２の（ｂ）参照）、高い補強効果を得つつも死荷重の増加を抑えることが可能となる。

また、本実施形態においては、縦リブ１２の内部に一種類のセメント系材料１２ａを充填したが、図７の（ｂ）に示すように、性質の異なる二種類のセメント系材料１２ｃ，１２ｄを積層して充填してもよい。

なお、デッキプレート１１の下面と縦リブ１２の内面とで囲まれた空間の上側の領域に充填されるセメント系材料１２ｃを「第一のセメント系材料１２ｃ」と称し、前記した空間の下側の領域に充填されるセメント系材料１２ｄを「第二のセメント系材料１２ｄ」と称することとする。

第一のセメント系材料１２ｃは、第二のセメント系材料１２ｄよりも弾性係数が大きくなるように配合された無収縮モルタル、普通コンクリート、繊維補強コンクリートなどからなる。

第二のセメント系材料１２ｄは、軽量骨材を用いたコンクリートや発泡モルタルなどからなり、第一のセメント系材料１２ｃよりも単位体積重量が小さい。

このように第二のセメント系材料１２ｄの単位体積重量を第一のセメント系材料１２ｃの単位体積重量よりも小さくしておけば、死荷重の増加を抑制しつつ鋼床版１０の剛性を向上させることが可能となり、その結果、疲労亀裂の発生を抑制することが可能となる。

縦リブ１２に発生する疲労亀裂は、デッキプレート１１に近接した部位に発生しやすいところ、本実施形態においては、当該部位に充填される第一のセメント系材料１２ｃの弾性係数が、下側の領域に充填される第二のセメント系材料１２ｄの弾性係数よりも大きくなっているので、疲労亀裂の発生し易い部位の変位・変形を効果的に抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る床版構造を示す破断斜視図である。 （ａ）は鋼床版を示す断面図、（ｂ）は鋼床版に付加される部材を示す断面図である。 （ａ）は補強部材および支持部材を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す補強部材を裏返した状態を示す斜視図である。 （ａ）は図２の（ｂ）のＸ−Ｘ断面図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）および（ｂ）は、鋼床版の補強方法の各工程を説明するための断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図５の工程に続く工程を説明するための断面図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

Ｓ 床版構造
１０ 鋼床版
１１ デッキプレート
１２ 縦リブ
２０ 補強部材
２１ 頂板部
２２ 側板部
２３ 仕切板部
３０ 支持部材
３３ アンカー
３３ａ 埋設部
３３ｂ 突出部
３３１ 第一定着部
３３２ 第二定着部
３４ 支圧部材
４０ 充填材

Claims (8)

1. デッキプレートの下面に複数条の縦リブを並設してなる鋼床版と、
   隣り合う前記縦リブ間に形成される溝状空間を埋めるように配置された補強部材と、
   前記補強部材を下側から支持する支持部材とを備える床版構造であって、
   前記鋼床版と前記補強部材との間に充填材が充填されており、
   前記支持部材は、前記溝状空間を跨ぐように配置されており、かつ、前記縦リブに固定されていることを特徴とする床版構造。
2. 前記補強部材は、前記溝状空間の上半部分を埋めるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の床版構造。
3. 前記補強部材は、少なくとも前記溝状空間の上から４分の１の範囲を埋めるように配置されており、かつ、前記補強部材の高さ寸法が、前記縦リブの高さ寸法の４分の１から４分の３の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の床版構造。
4. 前記補強部材は、前記デッキプレートの下面に対向する頂板部と、前記頂板部の両端部に形成された一対の側板部とを備えて下向きに開口する溝状に構成されており、
   前記各側板部が、前記縦リブの側面に対峙していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の床版構造。
5. 前記支持部材が、前記縦リブの短手方向に隣り合う複数の溝状空間を跨ぐように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の床版構造。
6. 前記縦リブは、上面が開口する断面溝形の形材からなり、
   前記デッキプレートの下面と前記縦リブの内面とで囲まれた空間にセメント系材料が充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の床版構造。
7. デッキプレートの下面に複数条の縦リブを並設してなる鋼床版と、
   隣り合う前記縦リブ間に形成される溝状空間を埋めるように配置された補強部材と、
   前記補強部材を下側から支持する支持部材とを備える床版構造であって、
   前記支持部材は、前記溝状空間を跨ぐように配置されており、かつ、前記縦リブに固定されており、
   前記縦リブは、上面が開口する断面溝形の形材からなり、
   前記デッキプレートの下面と前記縦リブの内面とで囲まれた空間にセメント系材料が充填されており、
   前記支持部材は、前記セメント系材料に固着されたアンカーを利用して前記縦リブに固定されていることを特徴とする床版構造。
8. デッキプレートの下面に断面溝形を呈する縦リブを複数条並設してなる鋼床版を補強する方法であって、
   隣り合う前記縦リブ間に形成される溝状空間を埋めるように補強部材を配置する工程と、
   前記溝状空間を跨ぐように支持部材を配置する工程と、
   前記支持部材を前記縦リブに固定して前記支持部材を前記補強部材の下側に当接させる工程と、
   前記鋼床版と前記補強部材との間に充填材を充填する工程と、
   を備えることを特徴とする鋼床版の補強方法。

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