JPH08193383A - I型桁の座屈補剛構造 - Google Patents

I型桁の座屈補剛構造

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JPH08193383A
JPH08193383A JP2228295A JP2228295A JPH08193383A JP H08193383 A JPH08193383 A JP H08193383A JP 2228295 A JP2228295 A JP 2228295A JP 2228295 A JP2228295 A JP 2228295A JP H08193383 A JPH08193383 A JP H08193383A
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JP
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girder
lateral
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buckling strength
shaped
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JP2228295A
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Yoji Kumagai
洋司 熊谷
Mitsugi Konno
貢 今野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 横座屈強度を増加するのに桁拘束間距離を狭
くする必要がなく、かつ局部座屈強度を増加するのに圧
縮側フランジの板厚を増大する必要がない、したがっ
て、部材数節減及び重量軽減に優れた経済的なI型桁の
座屈補剛構造を図る。 【構成】 I型桁02の圧縮側フランジ05の左右端部
にそれぞれI型桁02の軸線に沿って延びる帯状鉛直部
材である端部補剛材1を具え、I型桁02の横座屈強度
及び局部座屈強度が補強されること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はI型桁の座屈補剛構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、鋼製の橋梁01としては、従
来、図3(A) 平面図及び同図(B) 正面図に示すように、
I型桁02,横構03,対傾構04等が協働して形成す
るものが知られている。このような橋梁01の開断面桁
であるI型桁02では、図3(C) 斜視図及び同図(D) 線
図に示すように、例えば、圧縮側フランジ05の自由突
出長をb,板厚をt,桁拘束間距離をlO とそれぞれす
ると、lO /b,t/bの値を制限することにより横座
屈強度,局部座屈強度を確保している。
【0003】まず、図3(E) 横断面図において、鎖線は
I型桁02が捩れて水平方向に曲がる現象の横捩れ座屈
を示し、横捩れ座屈強度、すなわち、横座屈強度につい
て、理想横座屈モーメントMcrは両端単純支持の条件
で、 Mcr=(π/l0 ){〔(EIY GJd )(1ーIY Z -1-1〕 〔1+π2 0 -2EIW -1d -1〕}0.5 ≒H(B/l0 2 ……(1) E:鋼のヤング係数 G:鋼の剪断弾性係数 H:関数 Iy :y軸周り曲げ剛性 Iz :Z軸周り曲げ剛性 Iw :そり剛性 Jd :純捩れ剛性 l0 :桁拘束間距離
【0004】そして、初期不整を考えて、I型桁02の
曲げ強度Mbul は、 Mbul =g〔(ME /Mcr0.5 〕………(2) ME :I型桁02の降状モーメント ここで、道路橋示方書・同解説ではこれを考慮して、圧
縮側フランジ05の許容応力度を鋼種にもよるが、B/
0 のパラメータで与え、B/l0 ≦0.2程度から許
容応力度を落としている。
【0005】次に、図3(F) 横断面図において、鎖線は
圧縮側フランジ05の捩れ座屈を示し、圧縮側フランジ
05の捩れ座屈強度、換言すれば、局部座屈強度につい
て、理想局部座屈強度σcrは σcr=0.43π2 E〔12(1−ν2 )〕-1(t/b)2 ………(3) で示されるが初期不整の影響により、座屈強度σbul は σbul =f〔(σY /σcr0.5 〕………(4) で示される。なお、νは鋼のポアソン比である。ここ
で、σY は鋼材の降状応力で、σbul はt/bの関数で
示され、鋼製橋梁の規準である道路橋示方書、同解説で
は、鋼種にもよるが、t/b≦1/10でおおむね許容
応力度を落とした設計手法がとられている。
【0006】しかしながら、このようなI型桁02の構
造では、下記のような欠点がある。 (1) 横座屈が生じないようにするためには、(桁拘束間
距離l0 )/(フランジ自由突出長b)を一定値内に抑
えて、横曲げ剛性を高め、横座屈強度を維持しなければ
ならないので、横構03や対傾構04等の部材数が増
し、その結果、I型桁02の重量及び製作工数が嵩み、
したがって経済性が低下する。 (2) 局部座屈が生じないようにするためには、(フラン
ジ自由突出長b)/(フランジ厚さt)を一定値内に抑
えて、捩れ剛性を高め、局部座屈強度を維持しなければ
ならないので、フランジ厚さtが増し、その結果、I型
桁02の重量が嵩み、したがって、経済性が低下する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、横座屈強度を増加する
のに桁拘束間距離を狭くする必要がなく、かつ局部座屈
強度を増加するのに圧縮側フランジの板厚を増大する必
要がない、したがって、部材数節減及び重量軽減に優れ
た経済的なI型桁の座屈補剛構造を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明はI
型桁の圧縮側フランジの左右端部にそれぞれ上記I型桁
の軸線に沿って延びる帯状鉛直部材である端部補剛材を
具え、上記I型桁の横座屈強度及び局部座屈強度が補強
されることを特徴とする。
【0009】
【作用】このような構成によれば、I型桁の圧縮側フラ
ンジの左右端部にそれぞれ上記I型桁の軸線に沿って延
びる帯状鉛直部材である端部補剛材を具え、上記I型桁
の横座屈強度及び局部座屈強度が補強されているので、
下記の作用が行われる。 (1) I型桁の横座屈強度を効果的に増大することがで
き、その結果、I型桁の部材数の節減が可能となる。 (2) I型桁の局部座屈強度を効果的に増大することがで
き、その結果、I型桁の大幅な軽量化が可能となる。
【0010】
【実施例】本発明を図3に示したI型桁02に適用した
第1実施例を図面について説明すると、図3と同一の符
号はそれぞれ同図と同一の部材を示し、まず、図1(A)
斜視図において、1はI型桁02の上部フランジである
圧縮側フランジ2の左右端にそれぞれ上端が溶着されI
型桁02の軸線に沿って延びる鉛直帯状の端部補剛材で
ある。
【0011】このような構造において、理想横座屈モー
メントMcrは Mcr=(π/lO ) {(EIY GJd )(1+EJW 0 -2-1d -1)}0.5 ………(5) ここでIY :横曲げ剛性 JW :そり剛性 Jd :純ねじり剛性 E:ヤング定数 G:せん断弾性係数 本発明により、小さな端部補剛材1により(5) 式のIY
及びJW が格段に大きくなるので、Mcrが増大し、した
がって、横座屈強度が大巾に向上する。
【0012】また、理想局部座屈応力度σcrは σcr=kπ2 E〔12(1−ν2 -1(t/b)2 ………(6) ここで、ν:鋼のポアソン比 I型桁02に端部補剛材1が突設されていない場合、k
=0.43であるが、本発明によると、端部補剛材1が
鉛直方向に座屈しない強度を有しておれば、k≒4.0
0となり、小さな材片の端部補剛材1でI型桁02の局
部座屈強度が大巾に向上する。
【0013】次に、図1(B) 斜視図は同図(A) の第1変
形例を示し、3はI型桁02の圧縮側フランジ2の左右
端にそれぞれ帯状鉛直部材の側面中部が溶接された帯型
型鋼利用式端部補剛材である。さらに、図1(C) 横断面
図は同図(A) の第2変形例を示し、4はI型桁02の圧
縮側フランジ2の左右端部下面にそれぞれ上面が溶接さ
れた山型型鋼利用式端部補剛材である。そして、図1
(D) 横断面図は同図(A) の第3変形例を示し、5はI型
桁02の圧縮側フランジ6の一部が兼用している溝型型
鋼利用式端部補剛材である。これら各端部補剛材3〜5
の作用効果は、それぞれ端部補剛材1のそれと同一であ
るほか、型鋼利用により製作工数の節減が得られる。
【0014】また、図2は第2実施例を示し、まず、同
図(A) 横断面図において、7はI型桁02の下部フラン
ジである圧縮側フランジ05の左右側にそれぞれ上端が
溶着されI型桁02の軸線に沿って延びる鉛直帯状の端
部補剛材である。8は深さhのウエブ、Bはフランジ
巾、B1 は補剛材深さ、t1 は補剛材厚さである。
【0015】そして、図2(B) 横断面図において、9は
下面一部にI型桁02の上部フランジ10が付設された
コンクリート床版、rはせん断中心と部材輪郭線との間
の最短距離である。
【0016】このような構造において、横座屈強度につ
いてそり剛性IW が大巾に改善されB/l0 の制限が次
のように緩和される。すなわち、 W=rs ここでW:そり関数 r:せん断中心と部材輪郭線との間の最短距離 s:輪郭線方向座標 IW =∫w2 dF(全体積分) =∫-0.5B 0.5B(h×s)2 tds+2∫O t1〔(Bh/2)+ (BS/2)〕2 t1ds =(1/12)B3 2 t+(4/3)B-1〔(0.5Bh+ 0.5BS)3 0 B1×t1 =(1/12)B3 2 t+(4/3)B-1{(0.5Bh+ 0.5BB1 3 −(1/8)B3 3 }t1 =(1/12)B3 2 t+(4/3)B-1{(3/8)B3 2 1 + (3/8)B3 1 2 h+(1/8)B3 1 3 }t1 =(1/12)B3 2 t+{(1/2)B2 1 2 +(1/2) B2 1 2 h+(1/6)B2 1 3 }t1 =(1/12)B3 2 t+(1/12)B3 2 t{6B1 -11 -1+6B1 2 -11 -1-1+2B1 3 -11 -1-2
【0017】ここで、上式第1項が端部補剛材7がない
場合、すなわち、I型桁02のそり剛性IW0であり、第
2項がI型桁02に端部補剛材7を付設した場合のそり
剛性の増分ΔIW である。上式より、I型桁02に6B
1 1 -1-1=1程度の端部補剛材7を付設しても、
そのそり剛性IW はI型桁02のそり剛性IW0の2倍以
上になることが分かる。
【0018】図2(A) に示すように、圧縮側フランジ0
5の左右端に端部補剛材7が突設されているので、圧縮
側フランジ05の片側自由端における鉛直変位が拘束さ
れ、(3) 式で示した理想局部座屈強度σcrの座屈係数が
0.43から4に増大し、その結果、局部座屈強度が向
上し、したがって、許容応力度の低減がない範囲でb/
tの制限が2〜3倍程度に緩和される。
【0019】このような、実施例の構造によれば、I型
桁の圧縮側フランジの左右端部にそれぞれ上記I型桁の
軸線に沿って延びる帯状鉛直部材である端部補剛材を具
え、上記I型桁の横座屈強度及び局部座屈強度が補強さ
れるので、下記効果が奏せられる。 (1) I型桁の横座屈強度を効果的に増大することがで
き、その結果、I型桁の部材数の節減が可能となり、し
たがって経済性が向上する。 (2) I型桁の局部座屈強度を効果的に増大することがで
き、その結果、I型桁の大幅な軽量化が可能となり、し
たがって経済性が向上する。 (3) I型桁のフランジ巾を一定にすることが容易とな
り、したがって、工数が減少する。 (4) 従来、中規模のスパンで箱桁橋梁を採用せざるを得
なかったものに、鈑桁橋が容易に採用できる。
【0020】
【発明の効果】要するに本発明によれば、I型桁の圧縮
側フランジの左右端部にそれぞれ上記I型桁の軸線に沿
って延びる帯状鉛直部材である端部補剛材を具え、上記
I型桁の横座屈強度及び局部座屈強度が補強されること
により、横座屈強度を増加するのに桁拘束間距離を狭く
する必要がなく、かつ局部座屈強度を増加するのに圧縮
側フランジの板厚を増大する必要がない、したがって、
部材数節減及び重量軽減に優れた経済的なI型桁の座屈
補剛構造を得るから、本発明は産業上極めて有益なもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を図3に示すI型桁02に適用した第1
実施例及びその変形例を示し、(A) ,(B) ,(C) ,(D)
は、それぞれ実施例の斜視図,第1変形例の斜視図,第
2変形例の横断面図,第3変形例の横断面図である。
【図2】本発明を図3に示すI型桁02に適用した第2
実施例を示し、(A) ,(B) はそれぞれ横断面図である。
【図3】公知の鋼製橋梁を示し、(A) ,(B) ,(C) ,
(D) ,(E) ,(F) はそれぞれ全体平面図,横断面図,I
型桁の部分斜視図,I型桁横断面の応力分布図,I型桁
の横断面図,I型桁の横断面図である。
【符号の説明】
1 端部補剛材 2 圧縮側フランジ 3 端部補剛材 4 端部補剛材 5 端部補剛材 6 圧縮側フランジ 7 端部補剛材 8 ウエブ 9 コンクリート底版 10 上部フランジ 02 I型桁 05 圧縮側フランジ B フランジ幅 B1 補剛材深さ b 自由突出長 h 深さ t 厚さ t1 補剛材厚さ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 I型桁の圧縮側フランジの左右端部にそ
    れぞれ上記I型桁の軸線に沿って延びる帯状鉛直部材で
    ある端部補剛材を具え、上記I型桁の横座屈強度及び局
    部座屈強度が補強されることを特徴とするI型桁の座屈
    補剛構造。
JP2228295A 1995-01-17 1995-01-17 I型桁の座屈補剛構造 Withdrawn JPH08193383A (ja)

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