JP6325286B2 - Bridge reinforcement structure and bridge reinforcement method - Google Patents
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Description
本発明は、鉄筋コンクリートの床版にかかる輪荷重による橋梁の変形を防ぐことによって鉄筋コンクリート床版の疲労耐久性を向上させる橋梁の補強構造及び橋梁の補強方法に関する。 The present invention relates to a bridge reinforcing structure and a bridge reinforcing method for improving fatigue durability of a reinforced concrete floor slab by preventing deformation of the bridge due to a ring load applied to the slab concrete slab.
橋梁は、鉄筋コンクリートの床版上をトラック等の車両が通過すると、その車両から床版に輪荷重が作用し、床版が撓む。例えば、床版の厚みが薄い場合には、図8に示すように床版に輪荷重が作用すると、床版の下で支える鋼桁のフランジに局所的に力が作用して、鋼桁のフランジとウェブが変形し、PQ間の間隔が広がることにより床版が撓む。この場合には、当該フランジに加えて、鋼桁のウェブまで湾曲して変形することもある。橋梁の鉄筋コンクリート床版は、この変形を車両が通過するたびに何回も繰り返すことになり、その結果、疲労して耐久性が低下する。このため、橋梁の鉄筋コンクリート床版は、この輪荷重による撓みを抑制し疲労耐久性を向上させる必要があった。 When a vehicle such as a truck passes over a reinforced concrete floor slab, a ring load acts on the bridge from the vehicle, and the bridge is bent. For example, when the floor slab is thin, when a ring load acts on the floor slab as shown in FIG. 8, a force acts locally on the flange of the steel girder supported under the floor slab, The floor slab bends as the flange and web are deformed and the spacing between the PQs is increased. In this case, in addition to the flange, the steel girder web may be curved and deformed. The reinforced concrete slab of a bridge repeats this deformation many times each time the vehicle passes, resulting in fatigue and reduced durability. For this reason, the reinforced concrete slab of the bridge has to suppress the bending due to the wheel load and improve the fatigue durability.
このような鉄筋コンクリートの床版とそれを支える複数の鋼桁からなる橋梁の補強構造として、従来において鋭意検討された結果、例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3の開示技術が提案されている。例えば、特許文献1の開示技術では、帯状連続繊維シートを接着材で床版下面に格子状に貼り付けた道路床版の補強方法を示している。
As a reinforcing structure for a bridge composed of a slab floor slab and a plurality of steel girders that support the slab concrete, as a result of intensive studies in the past, for example, disclosed techniques of Patent Document 1,
特許文献2の開示技術では、鋼桁の間に床版に対して離間されて配置された横桁を渡し、床版と横桁の間に複数の支持部を設けている。この支持部の上端を床版に接続させると共に支持部の下端を横桁に接続させて、鋼桁間のスパンを縮め、床版の撓みによる曲げモーメントを小さくさせることで床版が安定的に支持された補強構造を示している。
In the disclosed technique of
特許文献3の開示技術では、橋脚間に架設ビームを架け渡し、当該架設ビームと床版の間にジャッキを介装して床版への押し上げ力を与えた補強構造を示している。 The disclosed technique of Patent Document 3 shows a reinforcing structure in which a construction beam is bridged between bridge piers and a jack is interposed between the construction beam and the floor slab to give a pushing force to the floor slab.
ところで、特許文献1の開示技術では、繰り返し荷重の作用により接着しているエポキシ樹脂が劣化して、帯状連続繊維シートが床版から剥離される場合もあり、この場合には、床版の補強効果が失われ、床版の疲労耐久性が著しく低下することになる。 By the way, in the disclosed technique of Patent Document 1, there are cases where the epoxy resin bonded by the action of repeated loads deteriorates and the strip-like continuous fiber sheet is peeled off from the floor slab. The effect is lost, and the fatigue durability of the floor slab is significantly reduced.
また、特許文献2及び特許文献3の開示技術では、それぞれ支持部やジャッキを使用することにより、床版の曲げモーメントを抑えるための反力をとるために、支持部が取り付けられた横桁やジャッキが取り付けられた架設ビームは、剛性の確保が必要となる。このため、特許文献2及び特許文献3の開示技術では、各部材の大きさが大きくなると共に部品点数も増えることで、施工が複雑となり、それに伴い施工費も高価となる。
Moreover, in the disclosure technique of
また、橋梁の鋼桁には、垂直補剛材が取り付けられているが、この垂直補剛材は、主に鋼桁のウェブの変形を抑制するためのものであり、また、垂直補剛材が橋軸方向に取り付けられる間隔も大きいので、床版の撓みや鋼桁のフランジの変形を抑制できない。 In addition, a vertical stiffener is attached to the steel girders of the bridge. This vertical stiffener is mainly for suppressing deformation of the web of the steel girder. Since the interval at which the slab is attached in the direction of the bridge axis is large, it is not possible to suppress the bending of the floor slab and the deformation of the flange of the steel girder.
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鉄筋コンクリートの床版にかかる輪荷重により橋梁が撓むのを抑制することができる橋梁の補強構造及び橋梁の補強方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to reinforce the bridge that can suppress bending of the bridge due to the ring load applied to the floor slab of reinforced concrete. It is to provide a method for reinforcing a structure and a bridge.
本願第1の発明は、鉄筋コンクリート床版と、この鉄筋コンクリート床版を載置して支える複数の鋼桁と、を備える橋梁が、前記鉄筋コンクリート床版上を走行する車両の輪荷重により撓むのを抑制する橋梁の補強構造であって、前記鋼桁は、上フランジと、下フランジと、これらを繋ぐウェブと、を有し、前記鉄筋コンクリート床版の下方への撓みを低減する垂直材が、前記ウェブの局部座屈を防止する垂直補剛材より短い間隔で、前記鋼桁の長手方向に沿って所定の間隔をあけて前記鋼桁の長手方向と垂直に設けられており、前記垂直材は、前記垂直補剛材に略平行な平板を有し、前記平板の板厚面が前記上フランジの下面に対して垂直に当接されていることを特徴とする。 In the first invention of the present application, a bridge comprising a reinforced concrete floor slab and a plurality of steel girders on which the reinforced concrete floor slab is placed and supported is bent by a wheel load of a vehicle traveling on the reinforced concrete floor slab. The reinforcing structure of the bridge to suppress, wherein the steel girder has an upper flange, a lower flange, and a web connecting them, and the vertical member that reduces the downward deflection of the reinforced concrete floor slab, It is provided perpendicular to the longitudinal direction of the steel girders at a predetermined interval along the longitudinal direction of the steel girders at a shorter interval than the vertical stiffener that prevents local buckling of the web. The flat stiffener has a flat plate substantially parallel to the vertical stiffener, and the plate thickness surface of the flat plate is in perpendicular contact with the lower surface of the upper flange.
本願第2の発明は、第1の発明において、隣接する前記鋼桁同士の間隔が広がるのを抑止するタイ材が、前記垂直材同士の間に架け渡されていることを特徴とする。 A second invention of the present application is characterized in that, in the first invention, a tie material for preventing an interval between adjacent steel girders from spreading is bridged between the vertical members.
本願第3の発明は、第2の発明において、タイ材は、炭素繊維ロッド、PC鋼棒、形鋼のうち少なくとも何れか1つを有することを特徴とする。 The third invention of the present application is characterized in that, in the second invention, the tie material has at least one of a carbon fiber rod, a PC steel rod, and a shaped steel.
本願第4の発明は、第2又は第3の発明において、前記タイ材には、隣接する前記鋼桁同士が別々に上下動することを許容するヒンジが設けられていることを特徴とする。 According to a fourth invention of the present application, in the second or third invention, the tie material is provided with a hinge that allows the adjacent steel girders to move up and down separately.
本願第5の発明は、鉄筋コンクリート床版と、この鉄筋コンクリート床版を載置して支える複数の鋼桁と、を備える橋梁が、前記鉄筋コンクリート床版上を走行する車両の輪荷重により撓むのを抑制する橋梁の補強方法であって、前記鋼桁は、上フランジと、下フランジと、これらを繋ぐウェブと、を有し、前記ウェブの局部座屈を防止する垂直補剛材より短い間隔で、前記鉄筋コンクリート床版の下方への撓みを低減する垂直材を前記鋼桁の長手方向に沿って所定の間隔をあけて前記鋼桁の長手方向に垂直に設け、前記垂直材は、前記垂直補剛材に略平行な平板を有し、前記平板の板厚面を前記上フランジの下面に対して垂直に当接させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a bridge including a reinforced concrete floor slab and a plurality of steel girders on which the reinforced concrete floor slab is placed and supported is bent by a wheel load of a vehicle traveling on the reinforced concrete floor slab. A method of reinforcing a bridge, wherein the steel girder has an upper flange, a lower flange, and a web connecting them, and is shorter than a vertical stiffener that prevents local buckling of the web. , provided vertically upright to reduce the downward deflection of the reinforced concrete slab in the longitudinal direction of the steel girder with a predetermined interval along the longitudinal direction of the steel girder, the uprights, the vertical auxiliary A flat plate substantially parallel to the rigid member is provided, and the plate thickness surface of the flat plate is brought into contact with the lower surface of the upper flange perpendicularly.
本願第6の発明は、第5の発明において、隣接する前記鋼桁同士の間隔が広がるのを抑止するタイ材を前記垂直材同士の間に設けることを特徴とする。 6th invention of this application WHEREIN: In 5th invention, the tie material which suppresses that the space | interval of the said adjacent steel girders spreads is provided between the said perpendicular | vertical materials.
本願第7の発明は、第6の発明において、前記タイ材に隣接する前記鋼桁同士が別々に上下動することを許容するヒンジを設けることを特徴とする。 A seventh invention of the present application is characterized in that, in the sixth invention, a hinge is provided that allows the steel girders adjacent to the tie material to move up and down separately.
第1〜第7の発明によると、垂直材が、垂直補剛材の間隔よりも短い間隔で鋼桁のウェブに取り付けられることにより、輪荷重により鉄筋コンクリート床版が撓むのを抑えることができる。また、第1〜第7の発明によると、垂直材が平板を有しており、の上フランジに当該平板の板厚面が当接されるだけの簡易な構造であるため、簡易な施工により、鋼桁の上フランジの変形を抑えることができる。 According to the first to seventh inventions, the vertical member is attached to the web of the steel girder at an interval shorter than the interval of the vertical stiffener, so that the reinforced concrete slab can be prevented from being bent due to the wheel load. . In addition, according to the first to seventh inventions, the vertical member has a flat plate and has a simple structure in which the plate thickness surface of the flat plate is in contact with the upper flange. The deformation of the upper flange of the steel girder can be suppressed.
第2、第3、第4、第6、第7の発明によると、隣接する前記鋼桁同士の間隔が広がるのを抑止するタイ材を備えているので、あたかも床版にプレストレスを導入したかのように床版に作用する引張力は低減されると共に床版の撓みも抑えることができ、床版の疲労耐久性が向上する。 According to the 2nd , 3rd , 4th , 6th and 7th inventions, the slab is provided with a tie material that prevents the space between adjacent steel girders from widening, so that prestress is introduced into the floor slab. As such, the tensile force acting on the floor slab is reduced and the bending of the floor slab can be suppressed, and the fatigue durability of the floor slab is improved.
第1〜第7の発明は、垂直材を取り付けたり、タイ材を取り付けたりする簡易な構造であるため、橋梁の補強構造としての施工性が向上する。また、この簡易な構造であることにより、補強時の施工品質が担保できる。さらに、全面に渡って、補強後の劣化進行を外から目視で確認可能となる。このため、施工性に加えて経済性も向上する。 Since the 1st- 7th invention is a simple structure which attaches a vertical material or attaches a tie material, the workability as a reinforcement structure of a bridge improves. Moreover, the construction quality at the time of reinforcement can be secured by this simple structure. Furthermore, it becomes possible to visually confirm the progress of deterioration after reinforcement over the entire surface. For this reason, in addition to workability, economy is also improved.
以下、本発明の実施の形態に係る橋梁の補強構造及び橋梁の補強方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a bridge reinforcing structure and a bridge reinforcing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1実施形態First embodiment
橋梁の補強構造において、橋梁の鋼桁の上フランジの下面に垂直材を当接させた橋梁の補強構造1aの構成について図1〜3を参照しながら詳細に説明する。 In the bridge reinforcement structure, the structure of the bridge reinforcement structure 1a in which a vertical member is brought into contact with the lower surface of the upper flange of the steel beam of the bridge will be described in detail with reference to FIGS.
図1に示すように橋梁の補強構造1aは、橋梁の鋼桁2aと、橋梁の鋼桁2aに載置された鉄筋コンクリート床版3aと、橋梁の鋼桁2aに取り付けられた垂直材4aとを備える。
As shown in FIG. 1, a bridge reinforcing structure 1a includes a
橋梁の鋼桁2aは、例えば、既設の断面H形状の鋼材からなり、主に既設の橋梁の鋼桁を想定している。橋梁の鋼桁2aは、ウェブ21aと、ウェブ21aの上端に略直角に固着された上フランジ22aと、ウェブの下端に略直角に固着された下フランジ23aとを有する鋼桁20aと、橋軸方向に間隔をあけてウェブ21a、上フランジ22a及び下フランジ23aにそれぞれ取り付けられた複数の垂直補剛材5aとを備える。ここで、ウェブ21a、上フランジ22a、下フランジ23aは、それぞれ略矩形の平板であり、ウェブ21aの上端と上フランジ22aの下面、ウェブ21aの下端と下フランジ23aの上面が、それぞれ溶接等により固着されて、橋軸方向に延長されている。
The
垂直補剛材5aは、例えば、断面矩形であり、上フランジ22a、下フランジ23aの降伏まで、ウェブ21aが耐力を保てるように、所定の剛性を有するものを橋軸方向に適切な間隔で配置し、局部座屈を防止するための部材である。
The
鉄筋コンクリート床版3aは、車両による輪荷重を直接受ける部材である。鉄筋コンクリート床版3aは、輪荷重を受けた際、車両の走行性に支障をきたすような変形を起こさず、輪荷重を鋼桁20aに伝える役割を果たしている。
The reinforced
垂直材4aは、例えば、平面視で断面L字形状に2つの平板が溶接等で垂直に固着されており、垂直補剛材5aの橋軸方向の間隔よりも短い間隔でウェブに取り付けられる一方の平板41aと、上フランジ22aの下面に対して垂直に当接された平板42aとを備える。平板41aは、図示しない貫通孔が形成され、この貫通孔にボルト411aが挿通されている。このボルト411aの先端は、ウェブ21aに設けられた図示しない貫通孔に挿通させると共にウェブ21aの反対側に同様に設けられた平板41aの図示しない貫通孔に挿通させて、ウェブ21aの反対側から当該平板41aをウェブ21aと挟むようにナット412aにより螺着固定されている。また、図3に示すように上フランジ22aとウェブ21aとが当接される隅部が溶接されているため、当該隅部に対応する平板42aの角部は、一部切り欠かれている。
The
次に、本発明を適用した橋梁の鋼桁の補強方法について図1〜図3を参照しながら詳細に説明する。 Next, a method for reinforcing a steel girder of a bridge to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS.
既設の橋梁の鋼桁2aに取り付けられた垂直補剛材5aの橋軸方向の間隔よりも短い間隔で垂直材4aの平板41aをウェブ21aに取り付けると共に、上フランジ22aの下面に対して平板42aの板厚面を垂直に当接させて完成する。
The
次に、第1実施形態において鉄筋コンクリート床版3aから車両等の輪荷重が作用した場合に橋梁の鋼桁2aに作用する力に対する垂直材4aの力の作用の仕方について図2を参照しながら説明する。
Next, the manner in which the force of the
輪荷重が鉄筋コンクリート床版3aの上端から下方に向けて作用すると、その力が橋梁の鋼桁2aの上フランジ22aに下方に向けて作用する。このとき、垂直材4aが上フランジ22aの下面と当接していることにより、上フランジ22aは、垂直材4aから上方に反力を受ける。これにより、この反力が輪荷重とつり合うことで、上フランジ22aの変形を防ぐことができる。また、鋼桁20aの上フランジ22aに当該平板42aの板厚面が当接されるだけの簡易な構造であるため、簡易な施工により、上フランジ22aの変形を抑えることができる。
When the wheel load acts downward from the upper end of the reinforced
第2実施形態Second embodiment
次に、橋梁の補強構造において、橋梁の鋼桁の上フランジの下面に垂直材を当接させると共に当該垂直材の間にタイ材を取り付けた橋梁の補強構造1bの構成について図4を参照しながら詳細に説明する。
Next, in the reinforcing structure of the bridge, refer to FIG. 4 for the structure of the reinforcing
図4に示すように橋梁の補強構造1bは、橋梁の鋼桁2bと、橋梁の鋼桁2bに載置された鉄筋コンクリート床版3bと、橋梁の鋼桁2bに取り付けられた垂直材4bと、橋梁の2つの鋼桁2bの間の対向する2つの垂直材4bに取り付けられたタイ材6bとを備える。
As shown in FIG. 4, the
ここで、橋梁の鋼桁2bにおけるウェブ21b、上フランジ22b、下フランジ23b、垂直補剛材5b、鉄筋コンクリート床版3b、垂直材4bにおける平板41b、平板42bの構成は、橋梁の補強構造1aと同様である。
Here, the
図4に示すタイ材6bは、例えば、炭素繊維ロッド、PC鋼棒を想定している。タイ材6bは、これに限定されることなく、素材を炭素繊維ロッド又はPC鋼棒としたうえで、2つの橋梁の鋼桁2bの略中央にターンバックルが取り付けられていてもよい。この図4に示すタイ材6bは、垂直材4bの平板42bの図示しない貫通孔に平板42bの裏側からボルト421bを挿通させて表側からナット422bにより螺着固定されている。なお、図4に示すタイ材6bは、隣り合う鋼桁20bの間にある垂直材4bの平板41bの間に設けられているが、これに限定されることなく、垂直材4bと垂直補剛材5bとの間又は垂直補剛材5bの間に設けられてもよい。
The
次に、本発明を適用した橋梁の補強構造1bにおける橋梁の補強方法について図4を参照しながら詳細に説明する。
Next, a method for reinforcing a bridge in the
既設の橋梁の鋼桁2bに取り付けられた垂直補剛材5bの橋軸方向の間隔よりも短い間隔で垂直材4bの平板41bをウェブ21bに取り付けると共に、上フランジ22bの下面に対して平板42bの板厚面を垂直に当接させる。次に、隣り合う橋梁の鋼桁2bにおける垂直材4bの間にタイ材6bを取り付けることで完成する。
The
次に、第2実施形態において鉄筋コンクリート床版3bから車両等の輪荷重が作用した場合に橋梁の鋼桁2bに作用する力に対する垂直材4bの力の作用の仕方について図4を参照しながら説明する。
Next, how the force of the
図4に示すように輪荷重が鉄筋コンクリート床版3bの上端から下方に向けて作用すると、その力が橋梁の鋼桁2bの上フランジ22bに下方に向けて作用する。このとき、垂直材4bが上フランジ22bの下面と当接していることにより、垂直材4bから上フランジ22bに上方に反力を受ける。これにより、この反力が輪荷重とつり合うことで、上フランジ22bの変形を防ぐことができる。更にタイ材6bがあることにより、このタイ材に引張力を鋼桁間に渡して床版の引張力に抵抗させる構造となり、あたかも床版にプレストレスを導入したかのように床版の引張力は低減されると共に床版の撓みも抑えることができ、床版の疲労耐久性が向上する。
As shown in FIG. 4, when the wheel load acts downward from the upper end of the reinforced
第3実施形態Third embodiment
次に、第3実施形態に係る橋梁の補強構造として、第2実施形態の橋梁の補強構造において、垂直材の間にタイ材として炭素繊維ロッド、PC鋼棒の代わりに山形鋼を取り付けた橋梁の補強構造1b’の構成について図5を参照しながら詳細に説明する。
Next, as a bridge reinforcing structure according to the third embodiment, in the bridge reinforcing structure of the second embodiment, a bridge in which angle steel is attached instead of a carbon fiber rod and a PC steel bar as a tie material between vertical members. The structure of the reinforcing
ここで、橋梁の鋼桁2b’におけるウェブ21b’、上フランジ22b’、下フランジ23b’、垂直補剛材5b’、鉄筋コンクリート床版3b’、垂直材4b’における平板41b’、平板42b’の構成は、橋梁の補強構造1aと同様である。
Here, the
図5に示すタイ材6b’は、垂直材4b’の平板42b’の図示しない貫通孔に平板42b’の裏側からボルト421b’を挿通させて表側からナット422b’により螺着固定されている。なお、図5に示すタイ材6b’は、タイ材6bと同様に垂直材4b’と垂直補剛材5b’との間又は垂直補剛材5b’の間に設けられてもよい。また、この橋梁の補強構造1b’は、橋梁の補強構造1bとその補強方法も同様であり、同様の作用効果を奏する。
The
図3に示す垂直材4a、図4に示す垂直材4bとタイ材6b、図5に示す垂直材4b’とタイ材6b’は、何れも簡易な構造であるため、橋梁の補強構造としての施工性が向上する。また、本発明は、何れも簡易な構造であるため、橋梁の鋼桁の補強時の施工品質が担保できる。また、本発明は、全面に渡って、橋梁の鋼桁の補強後の劣化進行を外から目視で確認可能となる。このため、本発明は、施工性に加えて経済性も向上する。
The
第4実施形態Fourth embodiment
次に、図6を用いて、第4実施形態に係る橋梁の補強構造1cについて説明する。この第4実施形態に係る橋梁の補強構造1cが、第3実施形態の橋梁の補強構造1b’と相違する点は、主に、タイ材の山形鋼にヒンジを設けた点である。
Next, a bridge reinforcing structure 1c according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The bridge reinforcement structure 1c according to the fourth embodiment is different from the
図6に示す橋梁1は、鉄筋コンクリート床版3cと、この鉄筋コンクリート床版3cを支える複数の橋梁の鋼桁2cを備えている。また、橋梁の鋼桁2cの上面には、図示しないスタッド等が突設され、これらの鉄筋コンクリート床版3cと橋梁の鋼桁2cとが一体化された橋梁となっている。なお、前述の第1〜第3実施形態に係る橋梁の補強構造1a、1b、1b’も同様である。
The bridge 1 shown in FIG. 6 includes a reinforced concrete floor slab 3c and a plurality of
橋梁の鋼桁2cは、断面縦長な長方形状の平板からなるウェブ21cと、このウェブ21cの上下の端部と中央で略直角に連接する断面縦長な長方形状の平板からなる上フランジ22c、下フランジ23cと、を有した断面H字形状のH形鋼(又はI形鋼)からなる。そして、複数の橋梁の鋼桁2cが、橋軸方向を長手方向として所定の間隔をあけて複数並べて配置されることにより、橋梁1を構成する。この橋梁の鋼桁2cは、主に既設の橋梁の鋼桁を想定している。
The
また、橋梁の鋼桁2cには、ウェブ21cの局部座屈を防止する垂直補剛材5cが橋梁の鋼桁2cの長手方向に沿って間隔をあけて溶接などの方法により取り付けられている。この垂直補剛材5cは、所定の剛性を有した断面矩形の長方形状の平板であり、上フランジ22c、下フランジ23cの降伏まで、ウェブ21cが耐力を保てる所定の間隔で、橋梁の鋼桁2cの長手方向に沿って所定の間隔をあけて配置されている。
Further, a
この垂直補剛材5cが、前述の第1実施形態〜第3実施形態の垂直補剛材5a、5b、5b’と相違する点は、上フランジ22cとウェブ21cとに当接するが、下フランジ23cと当接していない点である。この点は、施工性を良くすることや、水はけを良くして耐久性を向上させるなどのためであり、前述の垂直補剛材もウェブの局部座屈を防止することができれば、下フランジに当接する必要はない。
The
鉄筋コンクリート床版3cは、車両による輪荷重を直接受ける部材であり、輪荷重を受けた際、車両の走行性に支障をきたすような変形を起こさず、輪荷重を橋梁の鋼桁2cに伝える機能を果たしている。
The reinforced concrete floor slab 3c is a member that directly receives the wheel load from the vehicle. When the wheel load is received, the reinforced concrete floor slab 3c has a function of transmitting the wheel load to the
さらに、橋梁の鋼桁2cには、鉄筋コンクリート床版3cの下方への撓みを低減する複数の垂直材4cが設けられている。この垂直材4cは、平板41cと平板42cとが長手方向に沿って垂直に接合する断面L字状の山形鋼からなり、前述の垂直補剛材5cの間隔よりも短い間隔で橋梁の鋼桁2cの長手方向に沿って所定の間隔をあけてウェブ21cに橋梁の鋼桁2cの長手方向と垂直となるよう取り付けられている。この垂直材4cの一方の平板42cは、上フランジ22cの下面に対して垂直に当接して取り付けられている。
Furthermore, the
平板41cには、図示しない貫通孔が形成され、この貫通孔にボルトBが挿通されている。このボルトBの先端は、ウェブ21cに設けられた図示しない貫通孔に挿通させると共にウェブ21cの反対側に同様に設けられた平板41cの図示しない貫通孔に挿通させて、ウェブ21cの反対側から当該平板41cをウェブ21cと挟むようにナットNにより螺着固定されている。つまり、垂直材4cは、ウェブ21cにボルトBとナットNによりボルト接合(摩擦接合)されて固定されている。
A through hole (not shown) is formed in the
また、隣接する橋梁の鋼桁2c同士の間に取り付けられた垂直材4cの平板42cの間には、隣接する橋梁の鋼桁2c同士の間隔が広がるのを抑止するタイ材6cが取り付けられている。このタイ材6cが、前述のタイ材6b’と相違する点は、タイ材6cの長手方向の中央付近にヒンジ60が設けられている点である。
In addition, a tie material 6c is attached between the
このヒンジ60は、タイ材6cの長手方向の中央で左右対称の一側部材61と他側部材62とを鉛直面において回動自在に連結しており、隣接する2つの橋梁の鋼桁2c,2cの上下方向の沈下量の差を吸収する機能を有している。なお、このヒンジ60は、鉛直面において回動する二次元ヒンジに限らす三次元ヒンジであっても構わない。要するに、ヒンジ60は、隣接する橋梁の鋼桁2c同士が別々に上下動することを許容するものであればよい。
但し、ヒンジ60には、二次元ヒンジの方が安価で経済的であり、実用性がある。
This
However, as the
次に、第4実施形態に係る橋梁の補強方法について説明する。先ず、既設の橋梁の鋼桁2cに取り付けられた垂直補剛材5cの間隔よりも短い間隔で垂直材4cを、橋梁の鋼桁2cの長手方向と垂直にウェブ21aにボルト接合により取り付ける。このとき、垂直材4cの平板42cの小口となる上端面が上フランジ22cと当接するよう取り付ける。
Next, a method for reinforcing a bridge according to the fourth embodiment will be described. First, the
そして、隣接する橋梁の鋼桁2c同士の間に取り付けられた垂直材4cの平板42cの間に、前述の中央にヒンジ60を有したタイ材6cを架け渡して、その両端をそれぞれ平板42cにボルト接合する。
Then, the tie material 6c having the
以上のような第4実施形態に係る橋梁の補強構造1c及び橋梁1の補強方法によれば、垂直材4cが設けられているので、上フランジ22cの変形を抑えて、鉄筋コンクリート床版3cの下方への撓みを低減することができる。
According to the bridge reinforcing structure 1c and the bridge 1 reinforcing method according to the fourth embodiment as described above, since the
また、これらの垂直材4c同士を繋ぐタイ材6cが取り付けられているので、隣接する橋梁の鋼桁2c同士の間隔が広がるのを抑止することができ、橋梁1が撓むのを防ぎ、耐久性を向上させることができる。
Moreover, since the tie material 6c which connects these perpendicular |
その上、タイ材6cには、中央にヒンジ60が設けられているので、輪荷重等により隣接する橋梁の鋼桁2c,2cが不等沈下(不同沈下)した場合であっても、沈下量の差をヒンジ60で吸収することができると共に、これら橋梁の鋼桁2c,2cの間隔が広がる力にはタイ材6cで抵抗することができる。よって、さらに橋梁1が撓むのを防ぎ、耐久性を向上させることができることとなる。
In addition, since the tie material 6c is provided with a
次に、本発明を適用した橋梁の補強構造に続いて、弾塑性破壊構成則と分散ひび割れモデルに基づく非線形有限要素解析COM3Dを使用した数値解析の結果について図7を参照しながら説明する。 Next, the results of numerical analysis using the nonlinear finite element analysis COM3D based on the elasto-plastic fracture constitutive law and the distributed crack model will be described with reference to FIG.
この数値解析には,繰返し荷重による鉄筋コンクリートの疲労損傷挙動を再現することのできる高サイクル経路依存型構成モデルを使用している。このモデルは鉄筋コンクリートの引張、圧縮、及びひび割れ面でのせん断伝達を表す3つの構成則からなり、多方向のひび割れに伴う挙動を表現するものである.繰返し荷重による疲労損傷は時間に依存する塑性変形の増分と,剛性低下により説明することができる。これらの構成則を用いた対数直接積分法で求められた時間−変形の履歴が、繰返し荷重を受ける構造物の疲労損傷過程を良好に再現することが試験により確認されている。 This numerical analysis uses a high-cycle path-dependent constitutive model that can reproduce the fatigue damage behavior of reinforced concrete due to cyclic loading. This model consists of three constitutive laws representing tensile, compression, and shear transfer at the crack surface of reinforced concrete, and expresses the behavior associated with multidirectional cracks. Fatigue damage due to repeated loading can be explained by the time-dependent increment of plastic deformation and stiffness reduction. Tests have confirmed that the time-deformation history obtained by the logarithmic direct integration method using these constitutive laws reproduces the fatigue damage process of a structure subjected to repeated loads well.
図7に示す数値解析に用いたモデルは、有限要素には8節点アイソパラメトリック要素を使用して、床版、補強鋼板及び鋼桁の上フランジはソリッド要素で、鋼桁のウェブ、下フランジ及び横桁、補強材は板要素でモデル化している。コンクリートの圧縮強度は25.5MPa及び引張強度は1.8MPaとしている.表1に解析ケースを示している。ここで、Case1は、無補強の場合であり、他のケースに対しての基準となっている。Case2は、床版下面に鋼板接着して補強したケースで、本発明を従来の補強工法と比較するために実施している。補強鋼板はt=4.5mmとし、床版下面にエポキシ樹脂で接着するものとしている。なお、接着材は、床版と補強鋼板との間に接合要素で表現するものとし、初期剛性はエポキシ樹脂の材料規格値の下限値である1.5×103N/mm2を与えている。Case3は、補強材に山形鋼を、鋼桁への取り付けに垂直材としてt=9mmを使用したケースで、本発明の基本工法と想定されるものである。垂直材と鋼桁は一体となって挙動するが、面外方向の回転は許容する構造としている。Case4は、Case3の垂直材のうち山形鋼をなくしたもので、鋼桁への取り付けの垂直材のみとしたものである。移動載荷試験における荷重は180kNの輪荷重を直接節点に作用させるものとし、橋軸方向450mm×橋軸直角方向300mmの16点としている。載荷速度は定点疲労試験では1Hz、移動載荷試験では4km/hrとしている.乾燥収縮量は便宜的に328μとして与えている。収縮日数は載荷開始日までの30日としている。
The model used for the numerical analysis shown in FIG. 7 uses an 8-node isoparametric element for the finite element, and the upper slab, the reinforcing steel plate and the upper flange of the steel girder are solid elements, and the steel girder web, lower flange and The cross beam and reinforcement are modeled with plate elements. The compressive strength of concrete is 25.5 MPa and the tensile strength is 1.8 MPa. Table 1 shows the analysis cases. Here, Case1 is a case of non-reinforcement and is a standard for other cases.
図7に示される解析結果は、横軸が回数、縦軸が床版中央のたわみである。ここではたわみが急増し始めた時を疲労寿命とし、10mmと仮定している。Case2〜4の何れかの補強を行ったケースは、3ケースとも初期たわみが半分程度に低減され、疲労寿命が延びている。Case1の無補強の場合は20万回程度で寿命に達するのに対して、Case2〜4の補強を行ったケースでは、何れも10倍以上の疲労寿命となっている。
In the analysis result shown in FIG. 7, the horizontal axis represents the number of times, and the vertical axis represents the deflection at the center of the floor slab. Here, the fatigue life is assumed to be 10 mm when the deflection starts to increase rapidly. In the cases in which any of
Case2の鋼板接着補強の場合は、床版の下面のみの補強として、ハンチ部まで補強鋼板を延長していないため、鋼桁上の床版が損傷して疲労寿命に至っている。ただし、これは実際の補強工法とは異なるため、床版の疲労寿命の算定としては注意が必要である。一方、Case3、4とも鋼板接着以上の補強効果を示し、床版の疲労寿命としてひとつの基準となる200万回を大きく超える結果となり、本発明は、橋梁の床版にかかる輪荷重による鋼桁の変形を防ぐために好適な橋梁の補強構造であることが示されたことになる。
In the case of the steel plate adhesion reinforcement of
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたって具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。 As mentioned above, although the example of embodiment of this invention was demonstrated in detail, all the above-mentioned embodiment is only what showed the example of implementation in implementing this invention, These are the technical scope of this invention by these. Should not be interpreted in a limited way.
特に、垂直補剛材5a、5b、5b’、5cは、ウェブの局部座屈を防ぐものであり、上フランジや下フランジに必ずしも当接する必要はないし、鋼桁の用途も例示した橋梁に限られない。
In particular, the
また、垂直材4a、4b、4b’、4cとして、ウェブにボルト接合されているものを例示して説明したが、溶接等で取り付けてもよい。但し、ボルト接合であれば、品質管理がし易く、母材である鋼桁に影響を与えない点で好ましい。
Further, although the
さらに、タイ材6b、6b’、6cは、鋼桁同士が広がろうとする引張力に耐え得るものであれば、部材の材質等は問わないし、両端の接合方法も例示したボルト接合に限らず、固着している接合部が前述の引張力に耐え得るものであればよい。また、タイ材6b、6b’、6cの長手方向の両端を垂直材4b、4b’、4cに接合するものを例示して説明したが、これらのタイ材6b、6b’、6cの一端又は両端が垂直材、垂直補剛材、ウェブ、上フランジ、下フランジのいずれかに接合されていればよい。即ち、タイ材6b、6b’、6cは、隣接する鋼桁同士を繋ぎ止めるものであれば、接合部分がどこであっても、又は他の部材を介在させてあっても構わない。
Furthermore, the
1 橋梁
1a、1b、1b’、1c 橋梁の補強構造
2a、2b、2b’、2c 橋梁の鋼桁(鋼桁)
3a、3b、3b’、3c 鉄筋コンクリート床版
4a、4b、4b’、4c 垂直材
5a、5b、5b’、5c 垂直補剛材
6b、6b’、6c タイ材
20a、20b、20b’ 鋼桁
21a、21b、21b’、21c ウェブ
22a、22b、22b’、22c 上フランジ
23a、23b、23b’、23c 下フランジ
41a、41b、41b’、41c、42a、42b、42b’、42c 平板
411a、411b、411b’、421a、421b、421b’、B ボルト
412a、412b、412b’、422a、422b、422b’、N ナット
1
3a, 3b, 3b ', 3c Reinforced
Claims (7)
前記鋼桁は、上フランジと、下フランジと、これらを繋ぐウェブと、を有し、
前記鉄筋コンクリート床版の下方への撓みを低減する垂直材が、前記ウェブの局部座屈を防止する垂直補剛材より短い間隔で、前記鋼桁の長手方向に沿って所定の間隔をあけて前記鋼桁の長手方向と垂直に設けられており、
前記垂直材は、前記垂直補剛材に略平行な平板を有し、前記平板の板厚面が前記上フランジの下面に対して垂直に当接されていること
を特徴とする橋梁の補強構造。 A bridge reinforcing structure that suppresses bending of a bridge including a reinforced concrete floor slab and a plurality of steel girders on which the reinforced concrete floor slab is placed and supported by a wheel load of a vehicle traveling on the reinforced concrete floor slab. There,
The steel girder has an upper flange, a lower flange, and a web connecting them,
The vertical member that reduces the downward deflection of the reinforced concrete floor slab is shorter than the vertical stiffener that prevents local buckling of the web, with a predetermined interval along the longitudinal direction of the steel girder. It is provided perpendicular to the longitudinal direction of the steel girder ,
The vertical member has a flat plate substantially parallel to the vertical stiffener, and the plate thickness surface of the flat plate is in contact with the lower surface of the upper flange perpendicularly. .
を特徴とする請求項1記載の橋梁の補強構造。 The bridge reinforcing structure according to claim 1, wherein a tie material for preventing an interval between adjacent steel girders from extending is bridged between the vertical members.
を特徴とする請求項2記載の橋梁の補強構造。 The bridge reinforcement structure according to claim 2 , wherein the tie material includes at least one of a carbon fiber rod, a PC steel rod, and a shape steel.
を特徴とする請求項2又は3記載の橋梁の補強構造。 The bridge reinforcing structure according to claim 2 or 3 , wherein the tie material is provided with a hinge that allows the adjacent steel girders to move up and down separately.
前記鋼桁は、上フランジと、下フランジと、これらを繋ぐウェブと、を有し、
前記ウェブの局部座屈を防止する垂直補剛材より短い間隔で、前記鉄筋コンクリート床版の下方への撓みを低減する垂直材を前記鋼桁の長手方向に沿って所定の間隔をあけて前記鋼桁の長手方向に垂直に設け、
前記垂直材は、前記垂直補剛材に略平行な平板を有し、前記平板の板厚面を前記上フランジの下面に対して垂直に当接させること
を特徴とする橋梁の補強方法。 A bridge reinforcing method that suppresses bending of a bridge including a reinforced concrete slab and a plurality of steel girders on which the reinforced concrete slab is placed and supported by a wheel load of a vehicle traveling on the reinforced concrete slab. There,
The steel girder has an upper flange, a lower flange, and a web connecting them,
A vertical member that reduces the downward deflection of the reinforced concrete slab at a shorter interval than a vertical stiffener that prevents local buckling of the web, with a predetermined interval along the longitudinal direction of the steel girder. Provided perpendicular to the longitudinal direction of the beam ,
The method of reinforcing a bridge, wherein the vertical member has a flat plate substantially parallel to the vertical stiffener, and a plate thickness surface of the flat plate is brought into contact with a lower surface of the upper flange perpendicularly.
を特徴とする請求項5に記載の橋梁の補強方法。 The method for reinforcing a bridge according to claim 5 , wherein a tie material that inhibits an interval between adjacent steel girders from spreading is provided between the vertical members.
を特徴とする請求項6記載の橋梁の補強方法。 The bridge reinforcing method according to claim 6 , further comprising: providing a hinge that allows the steel girders adjacent to the tie material to move up and down separately.
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