JP5114258B2 - 鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造及び鋼骨格構造の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造及び鋼骨格構造の製造方法に関するものである。

橋梁や高架道路を構成する床版として、スタッド等の合成結合部材が立設された鋼板製の基板部材（鋼骨格）の上側に鉄筋を配置して所定厚さのＲＣコンクリート層を形成することにより、基板部材とコンクリート層が強度合成されて構成される鋼コンクリート合成床版が知られている。

このような鋼コンクリート合成床版は、通常、工場において鋼骨格を少なくとも橋軸方向に分割したユニットパネル（単位鋼骨格体）を製作し、そのユニットパネルを配設現場に搬送して桁組の主桁上に並設配置した後、各ユニットパネルを結合手段によって結合すると共に鉄筋を配筋し、コンクリートを打設し一体とする工法によって施工される。

一方、近年では、長支間に対応するために、図８において桁組上に形成される鋼コンクリート合成床版の概念斜視図を示すように、鋼コンクリート合成床版１００を構成する鋼骨格１として、鋼板製の基板部材２の上面に橋軸と直交する方向（道路幅方向）に延びるＴ形鋼或いはＣ形鋼等からなる補強部材３を配設したものが提案されている。

図８に示す鋼コンクリート合成床版１００の鋼骨格１は、基板部材２の上面に、橋軸と直交するＴ形鋼の補強部材３が橋軸方向に所定間隔で配設されて溶接により固定されることにより組み立てられると共に、図示しないが多数のジベルが溶接によって植設されて構成されており、基板部材２が型枠として機能し、更に補強部材３は、その腹板に形成された図示しない複数の開口部によってコンクリート層４と強固に結合して橋直方向の強度部材として作用する。このような構造により、コンクリート層４を形成するためのコンクリートを打設する際に下面の型枠が不要となると共に、高い剛性によって桁組５の主桁６上で形状を維持することができるので支保工を設ける必要がなく、施工が容易となる。

鋼コンクリート合成床版１００と桁組５との結合は、主桁６の上フランジに植設されたスタッドジベルが鋼コンクリート合成床版１００のコンクリート層４に没入することで行われるようになっている。

ところで、鋼コンクリート合成床版１００の主桁６による被支持部位の両側に所定角度でハンチを形成したものが用いられているが、図８のように鋼板製の基板部材２の上面に補強部材３が配設されて成る鋼骨格１の場合には、基板部材２をハンチに沿った形状とすると、図９に示すように、基板部材２に形成されるハンチ部２Ｈの上面が補強部材３の下面から離間して空間部７を形成するようになる。このため、前記したように組み立てた鋼骨格１を主桁６上に載置してコンクリートを打設施工する際、鋼骨格１は基板部材２の補強部材３による裏打ちのないハンチ部２Ｈを介して主桁６上に載置されることになるため、鋼骨格１の自重及び硬化前のコンクリートの重量を支持することができず変形してしまうという問題があった。この問題を防ぐために基板部材２自体にコンクリート重量を支持し得る強度を持たせることは極めて不合理であって現実的でないため、形鋼等（図９ではＨ形鋼）による支持介装部材８を主桁６の上フランジ上に載置し、この支持介装部材８を介して補強部材３を支持する（即ち鋼骨格１を支持する）ことが行われている。

上記したような鋼コンクリート合成床版の構造を示す先行技術文献としては特許文献１がある。
特開２００４−１９３８６号公報

前記基板部材２と補強部材３を溶接により組み立てて鋼骨格１を製造する作業は工場等で行うようにしており、図９、図１０ではＣ形鋼からなる補強部材３のフランジ３ａを基板部材２上に当接させ、図１０に示すように補強部材３の長手方向に沿って左右に形成される隅部９ａ，９ｂを溶接することで一体に組立てている。Ｂは溶接ビードである。この時、この種の鋼骨格１では、溶接ビードＢが途切れた部分に溶接疲労が集中する問題を防止するために、前記左右の隅部９ａ，９ｂを連続した１つの溶接ビードＢによって溶接する（溶接ビードを途切らせない連続溶接とする）ことが要求されている。

しかし、前記基板部材２のハンチ部２Ｈと補強部材３との間に形成される空間部７にはハンチ部２Ｈの開始位置１０（ナックル部）に向かって間隔が狭くなる鋭角の狭隘部７ａが形成されているため、この狭隘部７ａの内奥部は溶接することができず溶接ビードＢが回らないため、補強部材３の左右の隅部９ａ，９ｂを連続した溶接ビードで溶接できないという問題があった。

更に、コンクリートの打設時に前記狭隘部７ａの内奥部にはコンクリートが流動しないためにハンチ部の開始位置近傍のコンクリート層に空洞が生じてしまうという問題を有していた。

こうした問題を解決するために従来では、図１１に示すように、前記補強部材３におけるハンチ部２Ｈの開始位置１０に対応する下側部位を所要の長さで切り欠いた切欠部１１（スカラップ）を形成することが行われている。このように、ハンチ部２Ｈの開始位置１０に対応する補強部材３の下側部位に切欠部１１を形成すると、図１２に矢印で示すように補強部材３の一方の隅部９ａを溶接した後、引き続いて前記切欠部１１の隅部１１ａを溶接し、更に引き続いて補強部材３の他方の隅部９ｂを溶接することにより１つの溶接ビードＢで連続溶接して基板部材２と補強部材３とを一体に固定できる。又、前記切欠部１１を形成することにより、コンクリートの打設時にコンクリートは切欠部１１に良好に流動するため、コンクリート層に空洞が生じる問題も解消できる。

しかし、上記したような切欠部１１を形成した場合には、荷重が集中するハンチ部２Ｈの開始位置１０における補強部材３の強度が大幅に低下してしまうという問題がある。又、補強部材３に切欠部１１を形成する作業には工数と時間がかかり、更に特に補強部材３がＣ形鋼の場合には、切欠部１１の加工が三次元的となるために更に工数と時間がかかり、コストが大幅に増加するという問題を有していた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、補強部材に切欠部を設けることなしに補強部材と基板部材を連続して溶接することができ、且つハンチ部の開始位置近傍にコンクリートが充填されない空洞を生じさせないようにした鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造及び鋼骨格構造の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、床版の下面を形成する基板部材の上面に補強部材が固定されて成る鋼骨格に、コンクリート層が一体化して強度合成される鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造であって、
前記基板部材に形成されるハンチ部の上面と補強部材の下面との間に画成される鋭角の狭隘部に嵌合する形状を有して基板部材のハンチ部と補強部材とに溶接固定したウエッジ部材を有することを特徴とする鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造、に係るものである。

上記鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造において、ウエッジ部材は中実体としてもよい。

又、上記鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造において、ウエッジ部材は両端が開口した中空体としてもよい。

又、上記鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造において、ウエッジ部材は平面視でＵ字形状のＵ字体としてもよい。

本発明は、床版の下面を形成する基板部材の上面に補強部材が固定されて成る鋼骨格に、コンクリート層が一体化して強度合成される鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造の製造方法であって、
前記基板部材に形成されるハンチ部の上面と補強部材の下面との間に画成される鋭角の狭隘部に嵌合する形状を有するウエッジ部材を設け、
該ウエッジ部材を前記補強部材上の所定位置に配置し、ウエッジ部材の下縁の少なくとも外周が補強部材に当接して形成される隅部の全周を溶接し、
前記鋼骨格を上下反転し、前記ウエッジ部材がハンチ部に対応するよう補強部材を基板部材上に設置し、
前記補強部材が基板部材に当接して形成される左右の隅部の一方と、前記ウエッジ部材の下縁が補強部材に当接して形成される隅部と、前記補強部材が基板部材に当接して形成される左右の他方の隅部とを連続して溶接すること特徴とする鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造の製造方法、に係るものである。

本発明によれば、基板部材に形成されるハンチ部の上面と補強部材の下面との間に画成される鋭角の狭隘部に嵌合する形状を有して基板部材のハンチ部と補強部材とに溶接固定したウエッジ部材を備えたので、補強部材に切欠部を設けることなしに補強部材と基板部材をウエッジ部材を介して連続溶接することができ、よって強度に優れた鋼骨格構造を経済的に製造することができ、更に、前記ウエッジ部材によって狭隘部が塞がれることによりハンチ部の開始位置近傍にコンクリートが充填されない空洞が生じる問題を防止できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１、図２は図９の構成に適用した本発明の鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造の一例であって、図９と同一の符号を付した部分は同一物を示している。図１、図２では、床版の下面を形成する基板部材２の上面にＣ型鋼からなる補強部材３を固定することによって鋼骨格１を形成する場合を示しており、基板部材２に形成されるハンチ部２Ｈの上面と補強部材３のフランジ３ａの下面との間に画成される鋭角の狭隘部７ａに嵌合するようにした三角形状のウエッジ部材１２を設けている。このウエッジ部材１２は、補強部材３の下面に予め溶接固定しておき、更に、補強部材３を基板部材２に溶接固定する際に、ウエッジ部材１２とハンチ部２Ｈの溶接を同時に行うようにしている。

前記ウエッジ部材１２としては、図３に示すような中実体、あるいは図４に示すような両端が開口した中空体や、図５に示すような平面視がＵ字形状のＵ字体であってもよい。

前記ウエッジ部材１２は、補強部材３のフランジ３ａの下面と、ハンチ部２Ｈの上面とに当接するように、ハンチ部２Ｈの開始位置１０に向かって高さ寸法が漸減する形状を有しており、ウエッジ部材１２のハンチ部２Ｈの開始位置１０側端部は、鋭角とはせずに溶接ビードＢの高さ（例えば５ｍｍ前後）よりも高く且つビートＢの高さに近い厚さＴ１（例えば６ｍｍ前後）になるように切断してある。又、ウエッジ部材１２の幅寸法Ｗ１は、溶接ビードＢの幅を見込んだ分（左右夫々に例えば５ｍｍ前後）だけ前記フランジ３ａの幅Ｗ２よりも狭く設定してある。

上述したウエッジ部材１２は、鋼材の切断加工や折曲加工によって大量生産が可能であるため安価に製造することができる。又、前記狭隘部７ａに溶接固定するようにしたウエッジ部材１２は、ハンチ部２Ｈの屈折角度に保持し且つハンチ部２Ｈの強度を高めるように作用する。

次に前記鋼骨格構造の製造方法を説明する。

鋼骨格１を組み立てるには、先ず、図３、図４、図５に示すように、補強部材３の一方のフランジ３ａを上向きにした状態において、フランジ３ａ上面の所定位置にウエッジ部材１２を配置する。この時、ウエッジ部材１２は、図１におけるハンチ部２Ｈの上面と補強部材３の下面との間に画成される鋭角の狭隘部７ａに対応した位置となるように配置する。

次に、図３に示すように、ウエッジ部材１２の下縁の外周が補強部材３のフランジ３ａに当接して形成される隅部１２ａの全周を、前記ウエッジ部材１２におけるハンチ部２Ｈの開始位置１０側端部を厚さＴ１になるように切断した部分も含めて、下向き姿勢により連続溶接して連続した溶接ビードを形成する。又、図４のようにウエッジ部材１２が両端が開口した中空体の場合には、ウエッジ部材１２の少なくとも外周に形成される隅部１２ａの全周を下向き姿勢にて連続溶接する。更に、中空体のウエッジ部材１２の内周に形成される隅部１２ａ'に対しても溶接を行うようにしてもよい。又、中空体の場合の内部は最終的には気密空間となるため、内周の隅部１２ａ'に対する溶接は省略してもよい。又、図５に示すように、ウエッジ部材１２が平面視がＵ字形状のＵ字体である場合には、外周の隅部１２ａと内周の隅部１２ａ'をＵ字形状に沿って連続して溶接することができる。

上記したように、補強部材３のフランジ３ａ上に配置したウエッジ部材１２を下向き姿勢にて溶接しているので、ウエッジ部材１２の取り付け作業を高能率化することができ、しかも連続した良好な溶接ビードを形成して補強部材３に対するウエッジ部材１２の取り付け強度を高めることができる。

上記したように、基板部材２に形成されるハンチ部２Ｈの上面と補強部材３の下面との間に画成される鋭角の狭隘部７ａに嵌合する形状を有して基板部材２のハンチ部２Ｈと補強部材３とに溶接固定するようにしたウエッジ部材１２を備えたので、図１１のように補強部材３に切欠部を設けることなしに補強部材３と基板部材２をウエッジ部材１２を介して連続溶接することが可能となり、従って、切欠部が存在しないことと、連続した溶接ビードＢの形成によって溶接欠陥が生じないことにより、強度に優れた鋼骨格１を製造することができる。又、補強部材３に対する切欠部の加工を省略できるため、加工工数と時間を削減して、鋼骨格１の製造コストを大幅に低減することができる。更に、前記狭隘部７ａにウエッジ部材１２が溶接固定されることにより、前記ハンチ部２Ｈの強度が高められ効果がある。

上記したように製造された鋼骨格１は、高架道路や橋梁の構築が行われている現地へ搬送し、鋼骨格１は図７に示すように支持介装部材８により桁組５の主桁６上に載置するか、或いは複数の鋼板を積層した積層板によって桁組５の主桁６上に載置する。更には、図７に示すように、ハンチ部２Ｈと補強部材３との間に補強プレート１４等を固定することによりハンチ部２Ｈを補強し、ハンチ部２Ｈの下端を桁組５の主桁６上に載置することで鋼骨格１の重量を主桁６に支持するようにしてもよい。

そして、前記鋼骨格１にコンクリートを打設することにより、鋼骨格１とコンクリート層が一体化した鋼コンクリート合成床版１００を形成する。この時、狭隘部７ａはウエッジ部材１２によって塞がれているので、コンクリートは良好に流動し、形成されるコンクリート層に空洞が生じることはない。

なお、上記形態においてはウエッジ部材１２を鋼製として補強部材３と基板部材２に溶接する場合について例示したが、疲労等の問題が生じない場合には、ウエッジ部材１２を鋼材以外の樹脂やコンクリートで作成して前記狭隘部７ａに配置することにより、コンクリートの充填対策としては有効に用い得ること、その他、本発明の鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造及び鋼骨格構造の製造方法は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明の鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造及び鋼骨格構造の製造方法は、高架道路や橋梁をはじめとする様々な構築物に適用することができる。

鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造の一例を示す概略正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 中実体であるウエッジ部材を示す上面斜視図である。 中空体であるウエッジ部材を示す上面斜視図である。 平面視がＵ字形状のＵ字体であるウエッジを示す上面斜視図である。 補強部材と基板部材をウエッジ部材を介して連続溶接する状態を示す上面斜視図である。 本発明の鋼骨格構造を用いて鋼コンクリート合成床版を構成する状態を示す概略正面図である。 従来の鋼コンクリート合成床版の一例を示す概念図である。 従来の鋼骨格構造の一例を示す概略正面図である。 図９のＸ−Ｘ方向矢視図である。 従来の鋼骨格構造の他の例を示す概略正面図である。 図１のＸＩＩ方向矢視図である。

符号の説明

１ 鋼骨格
２ 基板部材
２Ｈ ハンチ部
３ 補強部材
４ コンクリート層
７ａ 狭隘部
９ａ，９ｂ 隅部
１２ ウエッジ部材
１２ａ 隅部
１２ｂ 隅部
１００ 鋼コンクリート合成床版

Claims (5)

1. 床版の下面を形成する基板部材の上面に補強部材が固定されて成る鋼骨格に、コンクリート層が一体化して強度合成される鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造であって、
   前記基板部材に形成されるハンチ部の上面と補強部材の下面との間に画成される鋭角の狭隘部に嵌合する形状を有して基板部材のハンチ部と補強部材とに溶接固定したウエッジ部材を有することを特徴とする鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造。
2. ウエッジ部材が中実体である請求項１に記載の鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造。
3. ウエッジ部材が両端が開口した中空体である請求項１に記載の鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造。
4. ウエッジ部材が平面視でＵ字形状のＵ字体である請求項１に記載の鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造。
5. 床版の下面を形成する基板部材の上面に補強部材が固定されて成る鋼骨格に、コンクリート層が一体化して強度合成される鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造の製造方法であって、
   前記基板部材に形成されるハンチ部の上面と補強部材の下面との間に画成される鋭角の狭隘部に嵌合する形状を有するウエッジ部材を設け、
   該ウエッジ部材を前記補強部材上の所定位置に配置し、ウエッジ部材の下縁の少なくとも外周が補強部材に当接して形成される隅部の全周を溶接し、
   前記鋼骨格を上下反転し、前記ウエッジ部材がハンチ部に対応するよう補強部材を基板部材上に設置し、
   前記補強部材が基板部材に当接して形成される左右の隅部の一方と、前記ウエッジ部材の下縁が補強部材に当接して形成される隅部と、前記補強部材が基板部材に当接して形成される左右の他方の隅部とを連続して溶接すること特徴とする鋼コンクリート合成床版の鋼骨格構造の製造方法。

Images