JP5594209B2

JP5594209B2 - 桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁

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Publication number: JP5594209B2
Application number: JP2011071181A
Authority: JP
Inventors: 丈広高須賀; 明弘上村; 弘明志賀; 智美木本
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP2012202195A

Description

本発明は、桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁に関し、詳しくは、桁構造の長手方向の水平せん断力に対するコンクリートとのずれ止め性能を備え、かつ、施工性に優れる、桁構造とコンクリート床版の接合部構造、該接合部構造を備えたコンクリート床版、桁橋および橋梁に関する。

鋼材とコンクリートの合成構造では、鋼材とコンクリート間に生じる水平せん断力が卓越するため、それに対するずれ止めが重要であり、現状では鋼材とコンクリートのずれ止めとしてスタッドジベルが一般的に用いられている。

図７は、スタッドジベルを用いてコンクリート床版と波形鋼板ウェブの接合を行った従来の接合部構造を示す斜視図である（非特許文献１参照）。

この接合部構造１００は、フランジプレート１０２の下面に波形鋼板ウェブプレート１０４が溶接により接合されており、フランジプレート１０２の上面にスタッドジベル１０６が溶接により接合されている。そして、フランジプレート１０２の上面にコンクリートが打設されてコンクリート床版（図示せず）が設けられる。このコンクリート床版はスタッドジベル１０６を介してフランジプレート１０２と一体化する。

また、図８は、スタッドジベルを用いてコンクリート床版とＩ桁の接合を行った従来の接合部構造を示す斜視図である。

この接合部構造１１０は、フランジプレート１１２の下面に平鋼ウェブプレート１１４が溶接により接合されており、フランジプレート１１２の上面にスタッドジベル１１６が溶接により接合されている。そして、フランジプレート１１２の上面にコンクリートが打設されてコンクリート床版１１８が設けられている。このコンクリート床版１１８はスタッドジベル１１６を介してフランジプレート１１２と一体化する。なお、図８では、スタッドジベル１１６は実際にはコンクリート床版１１８の内部に含まれているが、図示をわかりやすくするため実線で描いている。

「波形鋼板ウェブ橋に関するＱ＆Ａ」、平成１４年６月、波形鋼板ウェブ合成構造研究会、１２頁

しかしながら、フランジプレート１０２、１１２とコンクリート床版との接合がスタッドジベル１０６、１１６を用いてなされている従来技術では、フランジプレート１０２、１１２の上面に多数のスタッドジベル１０６、１１６が人力による溶接で１本１本取り付けられており、施工性が悪かった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、フランジプレートとコンクリート床版との接合をずれ止め性能を低下させずに従来よりも施工性よく行うことができる、桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁を提供することを課題とする。

本発明は、以下の桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁により、前記課題を解決したものである。

即ち、本発明に係る桁構造とコンクリート床版の接合部構造は、フランジプレートと、前記フランジプレートの長手方向に設けられ、前記フランジプレートの下面に接合するウェブプレートと、前記フランジプレートの長手方向に設けられ、ウェブ部が前記フランジプレートの上面に接合されたＴ形鋼と、を有してなる桁構造の前記フランジプレートの上面に、前記Ｔ形鋼のフランジ部の上面よりも所定の高さだけ上方までコンクリートが打設されてなる桁構造とコンクリート床版の接合部構造であって、前記Ｔ形鋼のフランジ部には突起が設けられ、かつ、前記Ｔ形鋼のウェブ部の少なくとも一部は前記ウェブプレートの直上に位置しており、また、前記Ｔ形鋼のフランジ部の幅は、前記フランジプレートの幅よりも小さく、さらに、前記コンクリートは、前記桁構造の長手方向の水平せん断力に対してコンクリート縁端部の破壊の起こらない高さ位置まで打設されていることを特徴とする桁構造とコンクリート床版の接合部構造である。ここで、「直上に位置する」とは、鉛直方向上方への延長線上に位置することである。

前記突起は、前記Ｔ形鋼の長手方向と略直交する線状の突起を含むことが好ましい。

また、前記突起は、前記Ｔ形鋼のフランジ部の上面に設けられた外面突起を含むようにしてもよい。

また、前記突起は、前記Ｔ形鋼のフランジ部の下面と前記Ｔ形鋼のウェブ部の側面とに接合したリブ状の内面突起を含むようにしてもよい。

前記ウェブプレートは、例えば波形鋼板としてもよく、また、平鋼としてもよい。

前記Ｔ形鋼は、前記フランジプレートの上面に溶接で取り付けてもよい。

本発明に係るコンクリート床版は、前記接合部構造を備えてなることを特徴とするコンクリート床版である。

本発明に係る桁橋は、前記接合部構造を備えてなることを特徴とする桁橋である。

本発明に係る橋梁は、前記桁橋を備えてなることを特徴とする橋梁である。

本発明に係る桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁は、フランジプレートの長手方向に設けられ、ウェブ部が該フランジプレートの上面に接合されたＴ形鋼を有し、該Ｔ形鋼のフランジ部には突起が設けられているので、該Ｔ形鋼全体で引き抜き力に抵抗することができ、桁構造の長手方向の水平せん断力に対するコンクリートとのずれ止め性能に優れている。また、前記Ｔ形鋼をフランジプレートの上面に接合するだけでよいので、使用する部材の数を従来よりも少なくでき、溶接箇所を減少させることができる。このため、本発明に係る桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁を用いることにより、スタッドジベルを用いた従来技術と比べて、同等以上のずれ止め性能をより施工性良く実現することができる。

さらに、本発明に係る桁構造とコンクリート床版の接合部構造、コンクリート床版、桁橋および橋梁は、前記Ｔ形鋼のウェブ部の少なくとも一部が前記ウェブプレートの直上に位置するので、該Ｔ形鋼は前記ウェブプレートが負担する荷重を分担することができる。また、前記Ｔ形鋼のフランジ部は前記フランジプレートが負担する荷重を分担することができる。このため、前記ウェブプレート、前記フランジプレートの荷重負担能力を前記Ｔ形鋼が負担する分だけ落とすことができ、コストダウンさせることができる。

本発明に用いることができる桁構造の第１の例を示す斜視図同じく正面図前記桁構造の外面突起付きＴ形鋼のフランジ部を側方から見た拡大断面図本発明に用いることができる桁構造の第２の例を示す正面図前記桁構造の第２の例に用いられているリブ状内面突起付きＴ形鋼を拡大して示す斜視図本発明の実施形態に係る桁構造とコンクリート床版の接合部構造を模式的に示す斜視図スタッドジベルを用いてコンクリート床版と波形鋼板ウェブの接合を行った従来の接合部構造を示す斜視図スタッドジベルを用いてコンクリート床版とＩ桁の接合を行った従来の接合部構造を示す斜視図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明に用いることができる桁構造の第１の例である桁構造１０を示す斜視図であり、図２は同じく正面図である。

この桁構造１０は、フランジプレート１２と、波形鋼板ウェブプレート１４と、外面突起付きＴ形鋼１６と、を有してなる。フランジプレート１２の上面に、外面突起付きＴ形鋼１６がフランジプレート１２の長手方向に設けられ、そのウェブ部１６Ａがフランジプレート１２の上面に溶接されている。図１、図２に示すように、外面突起付きＴ形鋼１６のウェブ部１６Ａの一部は波形鋼板ウェブプレート１４の直上に位置している。

図３は、外面突起付きＴ形鋼１６のフランジ部１６Ｂを側方から見た拡大断面図である。フランジ部１６Ｂの上面には、外面突起付きＴ形鋼１６の長手方向と直交する方向に線状の外面突起１６Ｃが所定の間隔で設けられている。外面突起付きＴ形鋼１６の長手方向鉛直面による外面突起１６Ｃの断面形状は特に限定されず、例えば矩形状でも台形状でも半円形状でもよい。

外面突起付きＴ形鋼１６のフランジ部１６Ｂ上面に設けられた線状の外面突起１６Ｃは、外面突起付きＴ形鋼１６の長手方向（橋軸方向）と直交する方向に配置されている。このため、フランジプレート１２の上面に、外面突起付きＴ形鋼１６のフランジ部１６Ｂの上面よりも所定の高さだけ上方まで（桁構造の長手方向の水平せん断力に対してコンクリート縁端部の破壊の起こらない高さ位置まで）コンクリートが打設された場合、フランジ部１６Ｂ上面に設けられた線状の外面突起１６Ｃは、打設されたコンクリートとの付着・支圧・摩擦により橋軸方向の水平せん断力に対する強力な抵抗となり、外面突起付きＴ形鋼１６全体で引き抜き力に抵抗することができ、外面突起付きＴ形鋼１６は橋軸方向の水平せん断力に対してスタッドジベル１０６、１１６（図７、図８参照）と同等以上のずれ止め性能を発揮する。また、外面突起付きＴ形鋼１６は、上揚力に対してもフランジ部１６Ｂの下面とコンクリートとの支圧で抵抗することができ、この点でもずれ止め性能を発揮する。

このため、桁構造１０を用いることにより、桁構造とコンクリート床版との接合部にずれ止め防止用のスタッドジベルを設けなくても十分なずれ止め性能を発揮することができるので、使用する部材の数を従来よりも少なくでき、溶接箇所を減少させることができる。このため、桁構造１０を用いることにより、スタッドジベルを用いた従来技術と比べて、同等以上のずれ止め性能をより施工性良く実現することができる。

また、桁構造１０では、外面突起付きＴ形鋼１６が、フランジプレート１２の上面にフランジプレート１２の長手方向に設けられ、そのウェブ部１６Ａがフランジプレート１２の上面に取り付けられ、さらに、外面突起付きＴ形鋼１６のウェブ部１６Ａの一部は波形鋼板ウェブプレート１４の直上に位置しており、この部分は波形鋼板ウェブプレート１４が負担する荷重を分担することができるので、外面突起付きＴ形鋼１６は波形鋼板ウェブプレート１４が負担する荷重を分担することができる。このため、桁構造１０では、外面突起付きＴ形鋼１６が負担する荷重の分だけ波形鋼板ウェブプレート１４の荷重負担能力を落とすことができ、コストダウンさせることができる。

さらに、外面突起付きＴ形鋼１６はフランジ部１６Ｂを有しているので、外面突起付きＴ形鋼１６はフランジプレート１２が負担する曲げモーメントも分担することができる。このため、桁構造１０では、外面突起付きＴ形鋼１６が負担する荷重の分だけフランジプレート１２の荷重負担能力を落とすことができ、コストダウンさせることができる。

即ち、桁構造１０を用いることにより、（スタッドジベル１０６、１１６を用いた）従来技術と比べて同等以上のずれ止め性能を桁構造全体としてより安価に実現することができる。

図４は本発明に用いることができる桁構造の第２の例である桁構造２０を示す正面図であり、図５は桁構造２０に用いられているリブ状内面突起付きＴ形鋼２６を拡大して示す斜視図である。

この桁構造２０は、フランジプレート２２と、平鋼ウェブプレート２４と、リブ状内面突起付きＴ形鋼２６と、を有してなる。フランジプレート２２の上面に、リブ状内面突起付きＴ形鋼２６がフランジプレート２２の長手方向に設けられ、そのウェブ部２６Ａがフランジプレート２２の上面に溶接されている。図４に示すように、リブ状内面突起付きＴ形鋼２６のウェブ部２６Ａの全部が平鋼ウェブプレート２４の直上に位置している。

本発明に用いることができる桁構造の第１の例である桁構造１０の外面突起付きＴ形鋼１６では、フランジ部１６Ｂの上面に外面突起１６Ｃが設けられていたが、本発明に用いることができる桁構造の第２の例である桁構造２０のリブ状内面突起付きＴ形鋼２６では、桁構造１０における外面突起１６Ｃに替えて、ウェブ部２６Ａの側面とフランジ部２６Ｂの下面とに接合した三角形状のリブ状内面突起２６Ｃが所定の間隔で設けられている。

桁構造２０では、リブ状内面突起２６Ｃがコンクリートとの付着・支圧・摩擦により橋軸方向の水平せん断力に対する抵抗となり、ずれ止め性能を発揮する。

なお、桁構造２０では、桁構造１０における外面突起１６Ｃに替えて、三角形状のリブ状内面突起２６Ｃを設けたが、外面突起１６Ｃとリブ状内面突起２６Ｃを併用してもよい。

図６は、本発明の実施形態に係る、桁構造３０とコンクリート床版４０の接合部構造４２を模式的に示す斜視図である。本実施形態で用いる外面突起付きＴ形鋼は桁構造１０で用いたものと同一であり、本実施形態で用いる外面突起付きＴ形鋼の符号およびその各部分の符号は桁構造１０で用いた符号と同一の符号を付して以下説明する。

本実施形態で用いる桁構造３０は、フランジプレート３２と、平鋼ウェブプレート３４と、外面突起付きＴ形鋼１６と、を有してなる。フランジプレート３２の上面に、外面突起付きＴ形鋼１６がフランジプレート３２の長手方向に設けられ、そのウェブ部１６Ａがフランジプレート３２の上面に溶接されている。図６に示すように、外面突起付きＴ形鋼１６のウェブ部１６Ａの全部が平鋼ウェブプレート３４の直上に位置している。なお、図６では、外面突起付きＴ形鋼１６は実際にはコンクリート床版４０の内部に含まれているが、図示をわかりやすくするため実線で描いている。

接合部構造４２は、外面突起付きＴ形鋼１６のフランジ部１６Ｂの上面から所定の高さだけ上方まで（桁構造の長手方向の水平せん断力に対してコンクリート縁端部の破壊の起こらない高さ位置まで）、フランジプレート３２の上面にコンクリートを打設してコンクリート床版４０を形成してなる構造である。

外面突起付きＴ形鋼１６のフランジ部１６Ｂ上面に設けられた線状の外面突起１６Ｃは、外面突起付きＴ形鋼１６の長手方向（橋軸方向）と直交する方向に配置されている。このため、フランジ部１６Ｂ上面に設けられた線状の外面突起１６Ｃは、コンクリート床版４０との付着・支圧・摩擦により橋軸方向の水平せん断力に対する強力な抵抗となり、外面突起付きＴ形鋼１６は橋軸方向の水平せん断力に対してスタッドジベル１０６、１１６（図７、図８参照）と同等以上のずれ止め性能を発揮する。また、外面突起付きＴ形鋼１６は、上揚力に対してもフランジ部１６Ｂの下面とコンクリートとの支圧で抵抗することができ、この点でもずれ止め性能を発揮する。

なお、本実施形態では外面突起付きＴ形鋼１６を用いたが、外面突起付きＴ形鋼１６に替えてリブ状内面突起付きＴ形鋼２６を用いることもできる。

また、図６において、桁構造３０とコンクリート床版４０の接合部のみに着目せず、図６に示す構造を上部工全体と捉えれば、図６は、桁構造３０とコンクリート床版４０とからなる桁橋５０を示していることとなる。この桁橋５０を用いて、下部工も含めた橋梁を構成することができる。

以上説明した桁構造１０、２０、および実施形態では、外面突起付きＴ形鋼１６およびリブ状内面突起付きＴ形鋼２６は、フランジプレート１２、２２、３２の上面に溶接により取り付けられているが、いずれも工場溶接、現場溶接のどちらでもよく、また、工場溶接、現場溶接を併用してもよい。また、取り付け方法は溶接に限定されず、例えばアングル鋼材等の接合部材を介してボルトで接合してもよい。

１０、２０、３０…桁構造
１２、２２、３２…フランジプレート
１４…波形鋼板ウェブプレート
１６…外面突起付きＴ形鋼
１６Ａ、２６Ａ…ウェブ部
１６Ｂ、２６Ｂ…フランジ部
１６Ｃ…外面突起
２４、３４…平鋼ウェブプレート
２６…リブ状内面突起付きＴ形鋼
２６Ｃ…リブ状内面突起
４０…コンクリート床版
４２…接合部構造
５０…桁橋

Claims

フランジプレートと、
前記フランジプレートの長手方向に設けられ、前記フランジプレートの下面に接合するウェブプレートと、
前記フランジプレートの長手方向に設けられ、ウェブ部が前記フランジプレートの上面に接合されたＴ形鋼と、
を有してなる桁構造の前記フランジプレートの上面に、前記Ｔ形鋼のフランジ部の上面よりも所定の高さだけ上方までコンクリートが打設されてなる桁構造とコンクリート床版の接合部構造であって、
前記Ｔ形鋼のフランジ部には突起が設けられ、かつ、前記Ｔ形鋼のウェブ部の少なくとも一部は前記ウェブプレートの直上に位置しており、
また、前記Ｔ形鋼のフランジ部の幅は、前記フランジプレートの幅よりも小さく、
さらに、前記コンクリートは、前記桁構造の長手方向の水平せん断力に対してコンクリート縁端部の破壊の起こらない高さ位置まで打設されていることを特徴とする桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
前記突起は、前記Ｔ形鋼の長手方向と略直交する線状の突起を含むことを特徴とする請求項１に記載の桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
前記突起は、前記Ｔ形鋼のフランジ部の上面に設けられた外面突起を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
前記突起は、前記Ｔ形鋼のフランジ部の下面と前記Ｔ形鋼のウェブ部の側面とに接合したリブ状の内面突起を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
前記ウェブプレートは、波形鋼板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
前記ウェブプレートは、平鋼であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
前記Ｔ形鋼は、前記フランジプレートの上面に溶接で取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の桁構造とコンクリート床版の接合部構造。
請求項１〜７のいずれかに記載の接合部構造を備えてなることを特徴とするコンクリート床版。
請求項１〜７のいずれかに記載の接合部構造を備えてなることを特徴とする桁橋。
請求項９に記載の桁橋を備えてなることを特徴とする橋梁。