JP6771987B2

JP6771987B2 - 鋼合成桁の床版取替工法及びｐｃ床版

Info

Publication number: JP6771987B2
Application number: JP2016154198A
Authority: JP
Inventors: 誠志亀崎; 幸治齋藤; 明夫正司
Original assignee: Oriental Shiraishi Corp
Current assignee: Oriental Shiraishi Corp
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-08-05
Also published as: JP2018021403A

Description

本発明は、鋼合成桁の床版取替工法及びＰＣ床版に関し、詳しくは、鋼合成桁の床版をＰＣ床版に取り替える鋼合成桁の床版取替工法及びその新設ＰＣ床版に関する。

従来、このような鋼合成桁の床版取替工法において、鋼合成桁の床版をプレキャストＰＣ床版等に取り替えることが行われている。例えば、特許文献１には、合成桁の床版をプレキャスト床版で取り替える場合、既設の合成桁の床版を撤去し、プレキャスト床版を架設する際の桁とプレキャスト床版を合成する前に生じる主桁の横倒れを防止するとともに既存の防止対策における欠点を除去することを目的として、プレキャスト床版に形成した箱抜き部を主桁の上フランジ上に位置させて載置し、主桁方向の箱抜き部間を固定点間距離とし、箱抜き部でプレキャスト床版と主桁とを仮固定し、プレキャスト床版の架設完了後に固定を解除して箱抜き部にコンクリートを打設する主桁横倒れ座屈の防止工法が開示されている（特許文献１の請求項１、明細書の段落［０００８］〜［００１０］、図面の図１、図９等参照）。

しかし、特許文献１に記載された主桁横倒れ座屈の防止工法のように、鋼合成桁の床版取替工法において、鋼合成桁の床版をプレキャストＰＣ床版に取り替える場合、鋼桁とＰＣ床版とを一体化して合成する必要があるため、鋼桁とＰＣ床版を繋ぐスタッドジベルが多数必要となっていた。このため、結果的に、そのスタッド用のＰＣ床版の孔が多くなり、図９に示すように、プレストレスを付与するＰＣ鋼材の配置が困難となるという問題があった。

また、このような問題を解決するべく、スタッドジベルのせん断耐力を高めることにより、スタッドジベル群の設置間隔を拡げて、橋軸方向に配設されるスタッドジベルの本数を減らした発明が知られている。例えば、特許文献２には、鋼合成桁橋の鋼主桁とプレキャストＰＣ床版との接合構造において、鋼主桁の上部フランジに立設された複数本の高強度スタッドジベルのうち、縁端距離の短い２本の高強度スタッドジベルの根元部にコイル状のスプリングでなるスパイラル筋を配設し、これら２つのスパイラル筋と複数本の高強度スタッドジベルとでなるスタッドジベルユニットを、プレキャストＰＣ床版のＰＣ鋼材が存在しない位置に穿設されたスタッドジベル孔に挿通した後、スタッドジベル孔にモルタルを充填・固化して鋼主桁とプレキャストＰＣ床版とを接合させる鋼主桁とプレキャストＰＣ床版の接合構造が開示されている（特許文献１の請求項１、明細書の段落［００１２］〜［００１４］、図面の図１等参照）。

しかし、特許文献２に記載の鋼主桁とプレキャストＰＣ床版の接合構造は、スタッドジベルのせん断耐力を高めるため、高強度スタッドジベルの根元部にスパイラル筋を配設しなければならず、スパイラル筋の設置に手間が掛かり、作業時間が延長化して作業コストが嵩むという問題があった。また、高強度スタッドジベルとしたり、スパイラル筋を配設したりするのに製造コストも嵩むという問題もあった。

特開平８−２１８３２７号公報特開２００５−２５６４３０号公報

そこで、本発明は、前述した問題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、鋼合成桁の床版取替の際に取り替えるＰＣ床版のＰＣ鋼材とスタッドが干渉するおそれが少なく、且つ、床版取替作業の作業時間を短縮することができる鋼合成桁の床版取替工法を提供することにある。

第１発明に係る鋼合成桁の床版取替工法は、鋼桁とコンクート床版とが一体となった鋼合成桁の既設コンクート床版をＰＣ床版に取り替える鋼合成桁の床版取替工法であって、前記既設コンクリート床版を解体撤去する床版撤去工程と、スタッドジベルを収容して前記鋼桁と合成するためのスタッド孔が、ＰＣ鋼材と他のＰＣ鋼材との間、且つ、橋軸方向にはスタッド１本分の幅ごとに複数成形されて前記ＰＣ鋼材が前記スタッド孔には露出していない前記ＰＣ床版を前記鋼桁上に設置するＰＣ床版設置工程と、前記ＰＣ床版設置工程で設置した前記ＰＣ床版の前記スタッド孔内において、前記鋼桁の上面にスタッドジベルを立設するスタッド立設工程と、を備えることを特徴とする。

第２発明に係る鋼合成桁の床版取替工法は、第１発明において、前記スタッド立設工程では、前記鋼桁にスタッドジベルをボルト止めすることでスタッドジベルを前記鋼桁の上面に立設することを特徴とする。

第３発明に係る鋼合成桁の床版取替工法は、第２発明において、前記スタッド立設工程では、緩み止めナットを用いて前記鋼桁にスタッドジベルをボルト止めすることを特徴とする。

第４発明に係る鋼合成桁のＰＣ床版は、ＰＣ鋼材によりプレストレスが付与され、鋼桁上にスタッドジベルで一体化されて設置される鋼合成桁のＰＣ床版であって、前記スタッドジベルを収容して前記鋼桁と合成するためのスタッド孔が、前記ＰＣ鋼材間にスタッド１本ごと個別に設けられて前記ＰＣ鋼材が前記スタッド孔には露出していないことを特徴とする。

第１発明〜第３発明によれば、鋼合成桁の床版取替の際に取り替えるＰＣ床版のＰＣ鋼材とスタッドが干渉するおそれが少なくなる。このため、ＰＣ鋼材を傷つけるおそれが少なくなるとともに、床版取替作業の作業時間を短縮することができる。よって、鋼合成桁の床版取替工事の工費を削減することができる。

特に、第２発明によれば、鋼桁にスタッドジベルをボルト止めするので、スタッド溶接打撃試験を行わなくて済み、試験時間や結果を受けて再溶接する時間を削減することができる。このため、床版取替作業の作業時間を短縮して床版取替工事の工費を削減することができる。

特に、第３発明によれば、緩み止めナットを用いてスタッドジベルを鋼桁にボルト止めするので、振動でボルトが緩むおそれが少なく、耐久性が向上する。

第４発明によれば、鋼合成桁に設置するＰＣ床版のＰＣ鋼材とスタッドが干渉するおそれが少なくなる。このため、ＰＣ鋼材を傷つけるおそれが少なくなるとともに、床版設置作業の作業時間を短縮することができる。よって、鋼合成桁のＰＣ床版設置作業の工費を削減することができる。

本発明の第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版を示す平面図である。本発明の第２実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版を示す平面図である。本発明の実施形態に係る床版取替工法の各工程を示すフローチャートである。同上の床版取替工法で取替作業を行う前の既存の鋼合成桁を示す鉛直断面図である。同上の床版取替工法の床版撤去工程を示す工程説明図である。同上の床版取替工法のＰＣ床版設置工程を示す工程説明図である。同上の床版取替工法のスタッド立設工程を示す工程説明図である。同上の床版取替工法の充填材充填工程を示す工程説明図である。従来のＰＣ床版の問題点を示す平面図である。

以下、本発明に係る床版取替工法を実施するための一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

先ず、図１、図２を用いて、本発明の実施形態に係る床版取替工法により既設コンクート床版から取り替える新設のＰＣ床版について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版を示す平面図である。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１は、矩形厚板状の鉄筋コンクリートからなる床版本体１０と、その床版本体１０内に挿通されたＰＣ鋼材１１などから構成され、ＰＣ鋼材１１により予めプレストレスが付与されたプレテンション方式のプレキャストＰＣ床版である。よって、ＰＣ床版１は、プレストレスの作用により、ＰＣ鋼材１１に沿った長手方向に大きなスパンをとった大判のプレキャスト床版となっている。

但し、本発明に係るＰＣ床版は、プレテンション・ポストテンション併用のプレキャストＰＣ床版や、ポストテンション方式のプレキャストＰＣ床版であってもよいことは云うまでもない。要するに、本発明に係るＰＣ床版は、ＰＣ鋼材によりプレストレスが付与され、鋼桁上にスタッドジベルで一体化されて設置される鋼合成桁のＰＣ床版であれば本発明を適用することができる。

また、図１に示すように、第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１の床版本体１０には、鋼桁Ｇ１の上フランジＧ１０の上面に立設されたスタッドジベル（頭付きスタッド）ＳＪを収容して鋼桁Ｇ１と合成するためのスタッド用の孔であるコッター１２が、スタッドジベルＳＪ１本ごと個別に設けられている。なお、鋼桁Ｇ１については後述する。

このコッター１２は、スタッドジベルＳＪを１本ずつ個別に収容し、スタッドジベルＳＪから所定距離離間する大きさの径からなる円筒形の孔である。コッター１２は、無収縮モルタル等の充填材が充填されて、ＰＣ床版１に作用する曲げ応力やせん断応力を、スタッドジベルＳＪを介して鋼桁Ｇ１に伝達して鋼桁Ｇ１と合成一体化させる機能を有している。

このように、第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１によれば、ＰＣ床版１のコッター１２を各スタッドジベルＳＪに対応させて個別に設けて１個あたりの径を小さくすることができる。これにより、スタッドジベルの数を低減してスタッドジベル１本ごとに負担するせん断力を増加させることなく、コッター１２を配置することができる。このため、ＰＣ鋼材１１の数も低減することなく、ＰＣ鋼材１１間に必要なかぶり厚さを確保したうえコッター１２を配置することができる。

したがって、第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１によれば、図９に示したように、ＰＣ鋼材がコッター内で露出してしまうことがなく、プレストレスの強力な張力が付与されたＰＣ鋼材１１を傷つけるおそれが少なくなる。このため、安全性が向上するとともに、傷つけないように安全に考慮しながらスタッドを立設する手間を省いて作業効率を向上させることもできる。

［第２実施形態］
次に、図２を用いて、本発明の第２実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１’について説明する。本実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１’が、前述の第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１と相違する点は、コッターの形状だけであるので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。図２は、本発明の第２実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版を示す平面図である。

第２実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１’は、図２に示すように、第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１と同様に、矩形厚板状の鉄筋コンクリートからなる床版本体１０’と、その床版本体１０’内に挿通されたＰＣ鋼材１１などから構成され、ＰＣ鋼材１１により予めプレストレスが付与されたプレテンション方式のプレキャストＰＣ床版である。

また、図２に示すように、第２実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１’の床版本体１０’には、鋼桁Ｇ１の上フランジＧ１０の上面に立設されたスタッドジベルＳＪを２本ずつ収容して鋼桁Ｇ１と合成するためのコッター１２’が設けられている。

このコッター１２’は、スタッドジベルＳＪを２本収容する大きさ、且つ、橋軸直角方向Ｘに沿った長孔形状の孔となっている。また、このコッター１２’は、橋軸方向Ｙにおいては、スタッドジベルＳＪ１本分に応じた幅しかない。このため、第１実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１と同様に、ＰＣ鋼材１１の数を低減することなく、ＰＣ鋼材１１間にコッター１２’を配置することができる。

このように、第２実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版１’によれば、前述のＰＣ床版１の作用効果に加え、スタッドジベルＳＪ及びＰＣ鋼材１１の本数を低減することなく、コッター１２’の数を低減することができる。このため、コッター１２’に充填材を充填する作業手間を減らして作業時間を短縮することができる。

［床版取替工法］
次に、図３〜図８を用いて、本発明の実施形態に係る鋼合成桁の床版取替工法について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る鋼合成桁の床版取替工法の各工程を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態に係る床版取替工法は、（１）〜（４）の各工程を行って、鋼桁とコンクート床版とが一体となった鋼合成桁Ｋ１の既設コンクート床版ＳＣをＰＣ床版１（１’）に取り替えて鋼合成桁Ｋ１’とする工法である。次に、実施形態に係る床版取替工法の各工程について説明する。

先ず、取替作業を行う前の既存の鋼合成桁について簡単に説明する。図４は、本実施形態に係る床版取替工法で取替作業を行う前の既存の鋼合成桁Ｋ１を橋軸方向Ｙに直交する鉛直断面で切断した状態を示す鉛直断面図である。図示する既存の鋼合成桁Ｋ１は、主桁である鋼桁Ｇ１と、鉄筋コンクリート製の既設コンクリート床版ＣＳと、から主に構成され、鋼桁Ｇ１の上面に溶植されたスタッドジベルＳＪで鋼桁Ｇ１とコンクート床版ＣＳとが一体となった鋼合成桁である。

この鋼桁Ｇ１は、所定寸法の厚板鋼板同士を溶接して組み立てたＩ形断面鋼板であり、上フランジＧ１０と、下フランジＧ１１と、これらを繋ぐウェブＧ１２など、から構成されている。この上フランジＧ１０は、既設コンクリート床版ＣＳと一体として算定されるため、一般的には、下フランジＧ１１より幅が小さいものとなっている。

（１）床版撤去工程
先ず、本実施形態に係る床版取替工法では、既設コンクリート床版ＣＳを既設のスタッドジベルＳＪごと解体撤去する床版撤去工程を行う。図５は、本実施形態に係る床版取替工法の（１）床版撤去工程を示す工程説明図であり、図４と同様の鉛直断面で示している。

具体的には、本工程では、コールピックハンマーや油圧ブレーカーなどの斫り機等を用いて、既設のスタッドジベルＳＪの周りのコンクリートを斫り取って既設のスタッドジベルＳＪを溶断したり、スタッドジベルＳＪを根本から切断したりして、鋼桁Ｇ１と既設コンクリート床版ＣＳとを切り離す。そして、ダイヤモンドカッターや斫り機等を用いて、既設コンクリート床版ＣＳを揚重可能な大きさに切断・分割して、撤去・搬出する。

（２）ＰＣ床版設置工程
次に、本実施形態に係る床版取替工法では、図６、図３に示すように、前述の第１実施形態に係るＰＣ床版１を鋼桁Ｇ１に載置して所定の位置に据え付けるＰＣ床版設置工程を行う。図６は、本実施形態に係る床版取替工法のＰＣ床版設置工程を示す工程説明図であり、図４と同様の鉛直断面で示している。具体的には、本工程では、ラフタークレーン等の揚重装置を用いて鋼桁Ｇ１の所定の位置に新設のＰＣ床版１を架け渡して設置する。

また、前述のように、本工程で設置するＰＣ床版１は、予めプレストレスが付与されたプレテンション方式のプレキャストＰＣ床版である。よって、ＰＣ床版１は、プレストレスの作用により、ＰＣ鋼材に沿った長手方向に大きなスパンをとった大判のプレキャスト床版とすることができる。このため、本工程で載置するＰＣ床版１の吊上げ吊り降ろし回数を削減して本工程の作業時間を短縮することができる。

なお、本工程において、ＰＣ床版１の代わりに前述の第２実施形態に係るＰＣ床版１’設置してもよいことは云うまでもない。その場合は、ＰＣ床版１’のコッター１２’の数がＰＣ床版１のコッター１２の数より半減している（図１、図２参照）。このため、後工程の充填材充填工程において、コッター１２’に充填材を充填する作業手間を減らして作業時間を短縮することができる。

（３）スタッド立設工程
次に、本実施形態に係る床版取替工法では、図７、図３に示すように、鋼桁Ｇ１の上面に新設のスタッドジベルＳＪ’を立設するスタッド立設工程を行う。図７は、本実施形態に係る床版取替工法のスタッド立設工程を示す工程説明図であり、スタッドジベル付近の一部を拡大して示している。

具体的には、本工程では、形鋼用超硬ドリルマシンなどの削孔機を用いて、前工程で載置したＰＣ床版１のコッター１２の中心位置を中心として、スタッドジベルＳＪ’を構成するスタッドボルトＳＢを挿通するボルト孔ｈ１を、鋼桁Ｇ１の上フランジＧ１０に削孔する。そして、緩み止めナットＮ１を用いて上フランジＧ１０にスタッドボルトＳＢをボルト止めすることでスタッドジベルＳＪ’を鋼桁Ｇ１の上面に立設する。

この緩み止めナットＮ１は、図７の拡大図のナット断面部分に示すように、ハードロック工業株式会社製のハードロック（登録商標）ナットなどの楔の原理を利用した緩み防止機構を有したナットである。このように、本工程では、緩み止めナットＮ１を用いてスタッドジベルＳＪを鋼桁Ｇ１の上フランジＧ１０にボルト止めするので、振動でボルトが緩むおそれが少なく、耐久性が向上する。なお、ロックファスナー社製のナイロンナットなど樹脂リングと嵌合してボルト接合が緩むのを防止するナット、その他の緩み防止機構を有するボルトとナットの組合せであっても構わない。また、単純にダブルナットとしてもよい。

本工程では、前述のように、ＰＣ床版１やＰＣ床版１’では、ＰＣ鋼材１１がコッター１２（コッター１２’）内で露出してしまうことがない。このため、本工程において、新設のスタッドジベルＳＪ’を立設する際にも、プレストレスの強力な張力が付与されたＰＣ鋼材１１を傷つけるおそれが少なくなる。このため、安全性が向上するとともに、傷つけないように安全に考慮しながらスタッドを立設する手間を省いて作業効率を向上させることができる。

以上のように、本工程では、通常のようにスタッド溶接ではなく、乾式のボルト止めでスタッドジベルＳＪ’を鋼桁Ｇ１の上面に立設する。このため、本工程終了後すぐに後工程を開始することができ、作業時間を短縮することができる。その上、スタッド溶接でスタッドジベルを立設する場合と比べて、スタッド溶接打撃試験を行わなくて済み、試験時間や結果を受けて再溶接する時間を削減することができる。このため、床版取替作業の作業時間をさらに短縮して床版取替工事の工費を削減することができる。

（４）充填材充填工程
次に、本実施形態に係る床版取替工法では、図８、図３に示すように、ＰＣ床版１のコッター１２内に無収縮モルタルなどの充填材Ｄを充填する充填材充填工程を行う。

本工程で使用する充填材Ｄとしては、無収縮モルタルの他、一般的なコンクリートやモルタルなどの水和反応により硬化するセメント硬化物を用いることができる。但し、コッター１２（１２’）のスタッドジベルＳＪ’との隙間が狭いため、粗骨材がないモルタルが好ましく、硬化時の乾燥収縮が極めて少ない無収縮モルタルがさらに好ましい。また、コスト面を考慮しなければ、充填材として樹脂等を用いることも可能である。

本工程を行った後、図３に示すように、充填材が硬化するまでの養生期間をとって、ＰＣ床版１上にアスファルト舗装を施すなど、その他の必要な作業を行って本実施形態に係る床版取替工法の床版取替作業（鋼合成桁Ｋ１の鋼合成桁Ｋ１’への更新作業）が終了する。

以上説明した本実施形態に係る床版取替工法によれば、鋼合成桁の床版取替の際に取り替えるＰＣ床版１のＰＣ鋼材１１とスタッドジベルＳＪ’が干渉するおそれが少なくなる。このため、ＰＣ鋼材１１を傷つけるおそれが少なくなるとともに、床版取替作業の作業時間を短縮することができる。よって、鋼合成桁Ｋ１の床版取替工事の工費を削減することができる。

また、本実施形態に係る床版取替工法によれば、鋼桁Ｇ１にスタッドジベルＳＪ’をボルト止めするので、スタッド溶接打撃試験を行わなくて済み、試験時間や結果を受けて再溶接する時間を削減することができる。このため、床版取替作業の作業時間を短縮して床版取替工事の工費を削減することができる。

以上、本発明の実施形態に係る鋼合成桁のＰＣ床版及び本発明の実施形態に係る鋼合成桁の床版取替工法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態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。

１，１’ ：ＰＣ床版
１０，１０’ ：床版本体
１１：ＰＣ鋼材
１２，１２’ ：コッター（スタッド孔）
Ｄ：充填材
ＳＪ’ ：（新設の）スタッドジベル
ＳＢ：スタッドボルト（スタッドジベル）
Ｎ１：緩み止めナット（スタッドジベル）
Ｋ１，Ｋ１’ ：鋼合成桁
Ｇ１：鋼桁（主桁）
Ｇ１０：上フランジ
ｈ１：ボルト孔
Ｇ１１：下フランジ
Ｇ１２：ウェブ
ＣＳ：既設コンクリート床版
ＳＪ：（既設の）スタッドジベル

Claims

鋼桁とコンクート床版とが一体となった鋼合成桁の既設コンクート床版をＰＣ床版に取り替える鋼合成桁の床版取替工法であって、
前記既設コンクリート床版を解体撤去する床版撤去工程と、
スタッドジベルを収容して前記鋼桁と合成するためのスタッド孔が、ＰＣ鋼材と他のＰＣ鋼材との間、且つ、橋軸方向にはスタッド１本分の幅ごとに複数成形されて前記ＰＣ鋼材が前記スタッド孔には露出していない前記ＰＣ床版を前記鋼桁上に設置するＰＣ床版設置工程と、
前記ＰＣ床版設置工程で設置した前記ＰＣ床版の前記スタッド孔内において、前記鋼桁の上面にスタッドジベルを立設するスタッド立設工程と、を備えること
を特徴とする鋼合成桁の床版取替工法。
前記スタッド立設工程では、前記鋼桁にスタッドジベルをボルト止めすることでスタッドジベルを前記鋼桁の上面に立設すること
を特徴とする請求項１に記載の鋼合成桁の床版取替工法。
前記スタッド立設工程では、緩み止めナットを用いて前記鋼桁にスタッドジベルをボルト止めすること
を特徴とする請求項２に記載の鋼合成桁の床版取替工法。
ＰＣ鋼材によりプレストレスが付与され、鋼桁上にスタッドジベルで一体化されて設置
される鋼合成桁のＰＣ床版であって、
前記スタッドジベルを収容して前記鋼桁と合成するためのスタッド孔が、前記ＰＣ鋼材
間にスタッド１本ごと個別に設けられて前記ＰＣ鋼材が前記スタッド孔には露出していないこと
を特徴とする鋼合成桁のＰＣ床版。