JPH08239807A

JPH08239807A - 複合柱脚構造物

Info

Publication number: JPH08239807A
Application number: JP4156495A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Yanagimoto; 泰伴柳本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】施工性に優れ、柱脚断面の縦横寸法を任意に
決めることができ、かつ大規模な構造物となる場合で
も、断面、鋼材量等の無駄がない経済的な柱脚構造物を
提供する。【構成】円弧状の鋼板の両側端部にフランジを設けた
複数の鋼枠２を、そのフランジが略鉛直となる方向に配
置し、隣接するフランジどうしを水平方向に連結して直
立する円筒鋼殻１を組み立てる。複合円筒柱脚１０の下
部は鉄筋コンクリート製の基礎９に固定する。円筒鋼殻
１の内部にコンクリート４を充填して、複合円筒柱脚１
０を形成する。複合円筒柱脚１０を複数配置し、隣り合
う複合円筒柱脚１０間を、外側に凸なアーク部材３で連
結する。アーク部材３と複合円筒柱脚１０で囲まれる空
間にコンクリート５を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、橋梁用の橋脚、主塔
あるいは他の構造物における支柱等として用いられる柱
脚構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的規模の大きな柱脚としては、従来
から鉄筋コンクリート構造および鋼管等を用いた鋼構造
が用いられている。

【０００３】鉄筋コンクリート構造は、一般的には経済
性に優れ、多用されている構造であり、特に大規模な場
合には、スライディングフォーム工法やジャンピングフ
ォーム工法等により、移動型枠を順次上方へ移動させな
がら、配筋およびコンクリートの打設を行い、柱脚構造
物が構築される。

【０００４】鋼構造は所定の長さの鋼管等を溶接あるい
はボルト接合等で順次上方へ継ぎ足して行くことによ
り、短い工期で柱脚構造体を構築することができ、また
均一な材質を有するため、強度面における信頼性が高い
という利点がある。

【０００５】一方、高い強度を有するとともに急速施工
が可能な構造として、特開平５−２６３４０４号公報に
記載されている柱脚構造がある。この構造体は、幅方向
の両側に形成されたフランジに多数のボルト締結用貫通
孔を設けた溝型鋼枠を千鳥状に配列し、ボルトで締結す
ることにより構成された柱状体の内部にコンクリートを
充填した複合柱脚構造である。この構造によれば、機械
的強度が高く、耐候性に優れた柱脚を、容易かつ低廉な
費用で構築することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】鉄筋コンクリート構造
の柱脚をスライディングフォーム工法やジャンピングフ
ォーム工法で構築する場合、足場、支保工、その他多く
の仮設資材を必要とする他、鉄筋組みの作業、移動型枠
の組立てや、ジャッキアップ、解体等の手間がかかり、
多くの人手と工期を必要とする。

【０００７】また、鋼管等を用いた鋼構造の柱脚の場
合、大型の構造物になると現場への搬入が困難になるこ
とや、建込みにあたって大型のクレーンを必要とする等
の問題がある他、鉄筋コンクリート構造に比べ、資材の
コストが高くつく。

【０００８】一方、特開平５−２６３４０４号公報に記
載されている柱脚構造では、構成が簡単で加工度が低
く、熟練工を必要とせずに、短い作業期間で柱脚を構築
することができるものの、次の問題点を有する。

【０００９】すなわち、柱状鋼殻を構成する溝型鋼枠
は、幅方向の両側にフランジを有するため、鉛直方向の
剛性は比較的大きいが、水平方向には鋼板を補剛する部
材がなく、剛性が小さい。一方、内部にコンクリートを
打設する際、溝型鋼枠を連結して構成される柱状鋼殻に
は、コンクリートが硬化するまでの間、型枠としての機
能が必要となり、コンクリートの自重により柱状鋼殻に
作用する側圧に対して、有害な変形を起こすことのない
構造とする必要がある。この場合、柱状鋼殻の断面形状
を円形にすれば、コンクリート打設時の側圧に対し、鋼
殻円周方向には引張力のみが作用するため、比較的薄い
鋼板で比較的大きな側圧に耐えることができる。これに
対し、円形以外の断面にすると、柱状鋼殻を構成する鋼
枠の円周方向に曲げモーメントが発生するが、鋼殻の円
周方向剛性が小さいため、容易に変形してしまう。この
ため、高さが１０ｍを超えるような大規模な柱脚構造物
の場合には、円形断面を有する円筒柱に限定される。

【００１０】一方、橋梁の桁を支える橋脚を構築する場
合、橋桁から橋脚に作用する水平力は一般的に橋軸方向
よりも橋軸直角方向が大きくなるため、これに合わせ
て、橋脚の断面も、橋軸方向の厚さが小さく、橋軸直角
方向の幅が大きい断面とするのが経済的である。しか
し、円形断面の場合、橋脚の径を橋軸直角方向の作用力
に対して十分な強度を有するように決定せざるを得ず、
従って、橋軸方向には無駄な断面となってしまう。

【００１１】また、橋梁の幅と比較して、強度上必要と
なる橋脚の直径が小さい場合、橋脚の上部に構築する上
梁の張り出し長さが大きくなり、施工が困難となるた
め、橋軸直角方向の橋脚幅を強度上必要な幅よりも大き
くする場合があるが、この場合、円筒柱の場合では橋軸
方向の寸法も大きくせざるを得ず不経済となる。

【００１２】一方、作用する荷重に方向性がなく、円筒
柱の柱脚が適している場合でも、柱脚の規模が大きく断
面の直径や柱脚の高さが大きい場合には、コンクリート
打設時に鋼殻に大きな引張力が作用することとなる。こ
のため、鋼枠の板厚を大きくしたり、フランジを連結す
るボルトの本数を多くする必要が生じ不経済となる。

【００１３】また、コンクリートの打設時に鋼殻に発生
する引張力は、断面の直径およびコンクリートの１回の
打設高さに比例するため、直径の大きな柱脚において鋼
殻に発生する引張力を低減するためには、１回のコンク
リート打設高さを低減することが必要になり、これによ
りコンクリートの打設回数が増加して工期が長くなる。

【００１４】本願発明は、上述のような課題の解決を図
ったものであり、施工性に優れ、柱脚断面の縦横寸法を
任意に決めることができ、かつ大規模な構造物となる場
合でも、断面、鋼材量等の無駄がない経済的な柱脚構造
物を提供することを目的としたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願発明の複合柱脚構造
物は、円弧状の鋼板の両側端部にフランジを設けた複数
の鋼枠を、そのフランジが略鉛直となる方向に配置し、
隣接するフランジどうしを水平方向に連結して直立する
円筒形の閉断面を有する円筒鋼殻を形成し、この円筒鋼
殻の内部にコンクリートを充填してなる複合円筒柱脚を
複数配置し、隣り合う複合円筒柱脚間を外側に凸な円弧
状鋼板からなるアーク部材で連結し、アーク部材と複合
円筒柱脚で囲まれる空間にコンクリートを充填したもの
である。

【００１６】円筒鋼殻の内部には、場合によって１本も
しくは複数本の直立する鋼管を配置し、鋼管の外面と円
筒鋼殻の内面との間に形成される空間にコンクリートを
充填する。この場合、鋼管内には原則としてコンクリー
トを充填する必要はない。

【００１７】また、この鋼管の外面に多数の突起を設け
ておき、この突起をコンクリートとのずれ止めとして利
用することで、合成構造としての機能を向上させること
ができる。

【００１８】

【実施例】図１は、本願発明による複合柱脚構造の一実
施例を示したもので、(a) は柱脚部分の水平断面図、
(b) は柱脚構造物全体の斜視図である。

【００１９】図１の実施例では、鋼枠２のフランジを円
周方向に連結して（図中、符号７は円周方向接合部を示
す）円筒鋼殻１を組み立て、円筒鋼殻１の内部にコンク
リート４を充填してなる３基の複合円筒柱脚１０を１列
に配置し、外側に凸な円弧状鋼板からなる一対のアーク
部材３で隣り合う複合円筒柱脚１０間を連結し、複合円
筒柱脚１０とアーク部材３で囲まれる空間にコンクリー
ト５を充填した構造となっている。また、複合円筒柱脚
１０およびアーク部材３の下部は鉄筋コンクリート製の
基礎９に固定されている。

【００２０】図６(a) は、鋼殻２の一例を示したもの
で、この例では円弧状に成形された鋼板２０と、鋼板２
０の両側端部に設けたフランジ鋼板２１とからなり、フ
ランジ鋼板２１にボルト接合用のボルト孔２２を設けて
ある。

【００２１】この鋼枠２を用いて円筒鋼殻１を組み立て
る場合、上下の鋼枠２どうしを溶接接合もしくは添接板
を介してボルト接合する場合と、上下の鋼枠２どうしを
直接接合しない場合がある。直接接合しない場合でも、
図１に示すように上下方向接合部５０を千鳥状に配置す
ることにより、円周方向接合部７のフランジ鋼板２１の
継手を介して隣接する鋼枠２から鉛直力を伝達すること
ができる。

【００２２】図１の実施例における施工手順は、以下の
ようになる。

【００２３】まず、柱脚を支持する基礎９を構築する。
通常、基礎は鉄筋コンクリート構造である。基礎を構築
する際、円筒鋼殻１およびアーク部材３を固定するアン
カーボルトを埋め込んでおく。

【００２４】次に、アンカーボルトで円筒鋼殻１および
アーク部材３の１段目を基礎に固定する。その後、順次
鋼枠２およびアーク部材３を組み上げ、所定の高さまで
鋼殻を構築する。

【００２５】この後、円筒鋼殻１の内部のみにコンクリ
ート４を打設し、養生によりコンクリート４に所定の強
度が現れた後、アーク部材３と円筒鋼殻１に囲まれた空
間にコンクリート５を打設する。

【００２６】この施工手順によれば、円筒鋼殻１内にコ
ンクリート４を打設する際の側圧に対しては、円筒鋼殻
１に発生する断面力は水平方向引張力のみであり、円周
方向モーメントは発生せず、また円筒鋼殻１間を接続す
るアーク部材３には水平方向の断面力がほとんど発生し
ない。

【００２７】一方、アーク部材３内にコンクリート５を
打設する際には、円筒鋼殻１に作用するコンクリート５
の側圧は、円筒鋼殻１内の硬化したコンクリート４が負
担し、円筒鋼殻１には有害な断面力が発生せず、またア
ーク部材３に発生する円周方向断面力は引張力のみとな
る。

【００２８】このことにより、コンクリート打設時に発
生するコンクリート側圧による鋼殻への影響を最小限と
し、少ない鋼材量で、鋼殻が変形することなく、安全に
施工することができる。すなわち、図１に示すように、
複合円筒柱脚１０を１列に配置し、複合円筒柱脚１０間
をアーク部材３とコンクリート５で連結することによ
り、コンクリートの側圧を引張力のみで負担しながら、
概ね長方形断面をした複合柱脚構造物を構築することが
可能となり、荷重の作用方向に適合した最適断面の柱脚
構造物とすることができる。

【００２９】図２は、図１に示した柱脚構造物を橋脚１
２に適用した場合の斜視図であり、下端部を基礎９に固
定した柱脚構造物の上に、橋桁を直接支持する横梁１１
が設置されている。

【００３０】図３(a) ，(b) は、本願発明の他の実施例
として、複合円筒柱脚１０の内部に鋼管１３を設置し、
鋼管１３の内部にはコンクリートを充填しない構造例を
示したものである。

【００３１】これにより、コンクリートが少ないことに
よる強度の減少分以上に、鋼管１３を設置することによ
る強度の増加が期待できるとともに、コンクリート体積
減少による自重の軽減により、地震時に柱脚構造物に作
用する慣性力を軽減できる等のメリットが期待できる。
特に、コンクリート４と接する鋼管１３の外面に突起等
のずれ止めを設置することにより、鋼管１３とコンクリ
ート４を合成させることが可能となり、さらに強度の増
加が期待できる。

【００３２】図４は、４基の複合円筒柱脚１０を正方形
の頂点の位置に配置し、隣り合う複合円筒柱脚１０間を
１枚の外側に凸なアーク部材１４で連結し、アーク部材
１４の内部にコンクリート１５を充填した場合の実施例
を示したものである。

【００３３】この構造の場合、断面性能に方向性がない
柱脚であるとと同時に、個々の円筒鋼殻１およびアーク
部材１４の半径は、同一断面性能を有する単一円断面の
半径に比べて小さいため、コンクリート打設時に発生す
る引張力が小さくなる。従って、鋼材の板厚を薄くする
ことができ、軽量の構成部材により柱脚構造物を構築す
ることが可能となる。

【００３４】また、図５に示した実施例では、図４の実
施例の場合と同様に配置した複合円筒柱脚１０間を一対
の外側に凸なアーク部材１４，１６で連結し、アーク部
材１４，１６内部にコンクリート１７を充填して複合柱
脚構造物を構成している。このような断面とすることに
より、コンクリート体積を減少させることが可能とな
る。

【００３５】図６(b) ，(c) は、円筒鋼殻１を構成する
鋼枠２の他の例を示したものである。図６(b) の例で
は、円弧状鋼板２０の上下端にもボルト孔２４，２６を
有するフランジ２３，２５を設けており、円筒鋼殻１を
組み立てる際、円周方向接合部７のみならず、上下方向
接合部５０もボルトにより接合することができる。ま
た、図６(c) の例では、円弧状鋼板２０両側部および上
下端のフランジ２３，２５に加えて、円周方向リブ２７
および鉛直方向リブ２８を設けて、鋼枠２の剛性増加を
図っている。

【００３６】図７(a) 〜(c) は、鋼枠２の種々の例につ
いて水平断面を示したものである。

【００３７】図７(a) は図６(a) ，(b) に対応する断面
を、図７(b) は図６(c) に対応する断面を示している。
また、図７(c) は、図６(c) および図７(b) における鉛
直方向リブ２８にフランジ２９を設け、剛性を向上させ
た例を示したものである。

【００３８】図８〜図１０は、円筒鋼殻１とアーク部材
３との接合部８の構造例を示したものである。

【００３９】図８に示した例は、アーク部材３の側端部
にボルト孔４３を設け、円筒鋼殻１構成する鋼枠２側端
部のフランジ２１間に、アーク部材側端部４２を挟み込
み、ボルト３０で連結するようにしたものである。

【００４０】また、図９は、円筒鋼殻１を構成する鋼枠
２に、鉛直方向のガセットプレート３１を溶接し、ガセ
ットプレート３１とアーク部材３を添接板３２を介して
ボルト３３で接合した構造例を示したものである。

【００４１】一方、図１０は、ボルトを用いない構造
で、円筒鋼殻１の外面に設けた一対の山形鋼３４による
継手部３７に、アーク部材３の側端部に固定したフラン
ジプレート３５を嵌合させた上、継手部３７の空隙に袋
詰めモルタル３６を充填した構造例である。

【００４２】図１１(a) 〜(c) は、アーク部材の構造例
を示したものである。

【００４３】図１１(a) は、円弧状に成形した鋼板１３
からなり、水平方向には接合部を設けず、１枚物となっ
ており、また、上下方向は添接板４０を介してボルト４
１により接合している。

【００４４】図１１(b) に示した例では、水平方向継手
フランジ４６および鉛直方向継手フランジ４４をボルト
４５，４７により接合している。

【００４５】一方、図１１(c) に示した例では、上下方
向接合部（継手位置）３９が千鳥状になるように配置
し、水平方向継手のみにフランジ４６を設け、ボルト４
７で接合している。この場合の上下方向接合部３９は、
接触させただけで接合しない構造や、溶接により連結す
る構造等がある。

【００４６】なお、図１１(a) 〜(c) において、アーク
部材の側端部４２は図８に対応した構造としてボルト孔
４３を設けている。

【００４７】

【発明の効果】本願発明の構造によれば、構成が簡単で加工度が低
く、熟練工を必要とせずに、短い作業期間で柱脚構造物
を構築でき、大規模な場合でも柱脚構造物に作用する外
力に応じて、柱脚断面の縦横寸法を任意に決めることが
できるため、無駄のない断面とすることが可能となる。

【００４８】中詰コンクリート充填時に、鋼枠には
円周方向モーメントが発生せず、水平方向の引張力のみ
発生することに加え、柱脚構造物を構成する円筒鋼殻や
アーク部材の半径を小さくすることができるため、大規
模な柱脚構造物でも薄い部材で鋼殻を構成することがで
き、鋼材重量の軽減や構成部材単位重量を軽減すること
が可能となる。

【００４９】これらにより、経済的な柱脚構造物を
容易に構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例を示したもので、(a) は
柱脚の水平断面図、(b) は柱脚構造物全体の斜視図であ
る。

【図２】図１の柱脚構造物を橋脚に適用した場合の実
施例を示す斜視図である。

【図３】本願発明の他の実施例を示したもので、(a)
は柱脚の水平断面図、(b) は柱脚構造物全体の斜視図で
ある。

【図４】本願発明のさらに他の実施例を示す柱脚の水
平断面図である。

【図５】本願発明のさらに他の実施例を示す柱脚の水
平断面図である。

【図６】 (a) 〜(c) はそれぞれ本願発明に係る鋼枠の
一例を示す斜視図である。

【図７】 (a) 〜(c) はそれぞれ本願発明に係る鋼枠の
一例を示す水平断面図である。

【図８】本願発明における円筒鋼殻とアーク部材の接
合部における接合の様子を示す水平断面図である。

【図９】本願発明における円筒鋼殻とアーク部材の接
合部の他の例を示す水平断面図である。

【図１０】本願発明における円筒鋼殻とアーク部材の
接合部のさらに他の例を示す水平断面図である。

【図１１】 (a) 〜(c) はそれぞれ本願発明に係るアー
ク部材の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…円筒鋼殻、２…鋼枠、３…アーク部材、４…コンク
リート、５…コンクリート、７…円周方向接合部、８…
円筒鋼殻とアーク部材の接合部、９…基礎、１０…複合
円筒柱脚、１１…横梁、１２…橋脚、１３…鋼管、１４
…アーク部材、１５…コンクリート、１６…アーク部
材、１７…コンクリート、２０…鋼板、２１…フランジ
鋼板、２２…孔、２３…フランジ、２４…ボルト孔、２
５…フランジ、２６…ボルト孔、２７…円周方向リブ、
２８…鉛直方向リブ、２９…フランジ、３０…ボルト、
３１…ガセットプレート、３２…添接板、３３…ボル
ト、３４…山形鋼、３５…フランジプレート、３６…袋
詰めモルタル、３７…継手部、３９…上下方向接合部、
４０…添接板、４２…アーク部材側端部、４３…ボルト
孔、４４…鉛直方向継手フランジ、４５…ボルト、４６
…水平方向継手フランジ、４７…ボルト、５０…上下方
向接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円弧状の鋼板の両側端部にフランジを設
けた複数の鋼枠を、前記フランジが略鉛直となる方向に
配置し、隣接するフランジどうしを水平方向に連結して
直立する円筒形の閉断面を有する円筒鋼殻を形成し、前
記円筒鋼殻の内部にコンクリートを充填してなる複合円
筒柱脚を複数配置し、隣り合う複合円筒柱脚間を外側に
凸な円弧状鋼板からなるアーク部材で連結し、前記アー
ク部材と複合円筒柱脚で囲まれる空間にコンクリートを
充填したことを特徴とする複合柱脚構造物。
【請求項２】前記円筒鋼殻の内部に、１本もしくは複
数本の直立する鋼管を配置し、前記鋼管の外面と前記円
筒鋼殻の内面との間に形成される空間にコンクリートを
充填したことを特徴とする請求項１記載の複合柱脚構造
物。
【請求項３】前記鋼管は外面には、コンクリートとの
ずれ止めとして突起を設けてあることを特徴とする請求
項２記載の複合柱脚構造物。