JPH09256322A - 既設鋼桁の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼コンクリート合成桁の床版取替時に仮支柱を
設けたりすることなく鋼桁の上フランジに生ずる圧縮応
力を緩和し、鋼桁の座屈を防止する。 【解決手段】図心位置より上側に圧縮鋼管４を配して鋼
桁２の上側に引張力を付与し鋼桁上側の圧縮応力を緩和
しておき、新床版を敷設する。さらに必要に応じ鋼桁２
の下側に引張ケーブル７を配設し鋼桁の下側に圧縮応力
を導入してさらに応力改善を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設の鋼コンクリ
ート合成桁橋に使用されている鋼桁の補強方法に関し、
さらに詳しくは、老朽化した橋梁の床版の取替えなどが
必要となった鋼桁の補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路橋などの鋼コンクリート合成桁の床
版は老朽化や荷重増加などによって取替えが必要となる
ことがある。このような合成桁は、鋼桁と床版とが一体
化して必要な断面剛性と設計耐力を確保しているが、旧
床版を撤去した鋼桁は断面剛性も小さくなり、図心位置
も変化する。一般的に鋼コンクリート合成桁の場合、床
版を撤去された鋼桁断面の図心位置は桁高中央より下フ
ランジ側に位置し、そこへ新たな床版を敷設するとその
重量で上フランジに過大な圧縮応力が発生し座屈する恐
れが出てくる。

【０００３】図６、図７にこのことを説明する模式図を
示した。図６（ａ）は、鋼桁２と床版コンクリート３と
が合成桁を形成している場合に、床版コンクリート３を
取替えるべきことを示しており、図６（ｂ）は新しい床
版コンクリート３ａを敷設した状態を示している。図６
（ａ）、（ｂ）のそれぞれに対応する鋼桁２内の応力分
布を図７（ａ）、（ｂ）に示した。図７（ａ）に示すよ
うに、コンクリート３を撤去すると、鋼桁２の上フラン
ジ側は、コンクリート３との合成作用による剛性が解放
され、この鋼桁のみの断面となり図心軸が下フランジ寄
りの図心位置２０まで移動する。鋼桁内の応力分布は、
図７（ａ）の応力図２１に示すように、鋼桁自重のみに
より上フランジ側は（−）の圧縮応力となり、下フラン
ジ側は（＋）の引張り応力が生ずることとなる。次に、
新しい床版コンクリート３ａを載置した時、この新床版
コンクリート３ａによる、応力図２２に示したような応
力が加算されるから、結局、床版コンクリート取替後の
設計荷重に対する鋼桁内の応力分布は応力図２３のよう
になる。すなわち、上フランジに生ずる圧縮応力が過大
となり、上フランジに座屈を生ずる恐れがあることとな
る。

【０００４】このような問題点に対処するため、床版コ
ンクリートの取替に当たっては、鋼桁の中間部を仮支柱
で支持するか、または引張鋼材を鋼桁のなるべく下側に
張設して鋼桁にプレストレスを導入し応力改善を図る等
の技術があった。しかしこの場合、引張鋼材の位置と図
心位置との偏心量を大きく確保することができず、導入
応力は主として軸力として作用し、曲げモーメントを発
生させる有効なプレストレスを付与することは困難であ
った。この解決法として、図心位置からの偏心量を大き
くするために鋼桁下フランジの下面にサドルを設け、緊
張材をこのサドルの下面に当ててプレストレスを導入す
る方法もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼コンクリ
ート合成桁の床版を取替える場合に、鋼桁の中間に支柱
を設けたり、または下フランジの下面から突出するサド
ルなどを取りつけて緊張材を用いてプレストレスを導入
するなどの格別の補強を鋼桁下方に施すことなく、新た
に敷設する床版コンクリート重量および設計荷重により
発生する鋼桁の図心位置より上側の圧縮応力を緩和し、
鋼桁の上フランジの座屈を防止することを目的とする。

【０００６】また、本発明の別の目的は合成された上載
構造材に圧縮応力を遷移させ、床版コンクリートのひび
割れの防止を図ることにある。さらに鋼桁図心下側に生
じる引張応力も併せて緩和する技術を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｉ断面鋼桁の
上フランジ近傍の腹板側面に、鋼桁長手方向に圧縮杆材
を添設し、鋼桁腹板に固着したブラケットに反力を支持
させて圧縮杆材に圧縮力を加え、鋼桁の図心位置より上
側に引張応力を導入することを特徴とし、上フランジに
生じる圧縮応力を緩和する。

【０００８】さらに鋼桁上フランジ上側にプレスキャス
トコンクリート床版などの上部構造材を載置合成した
後、前記圧縮杆材の圧縮力を解放し撤去することにより
鋼桁に導入されていた引張力を上部構造体に遷移させて
床版コンクリートのひび割れの防止を図ることが可能と
なる。さらに、上記方法に加えて、鋼桁の下フランジ近
傍の腹板側面の鋼桁長手方向に緊張材を添設し鋼桁の図
心位置より下側に圧縮応力を導入することによって、荷
重による引張応力に対抗させる鋼桁の補強方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に説明する。図１は、支間４０ｍの鋼コンクリ
ート合成桁道路橋の補強例を示すもので、図１は全体側
面図、図２は要部側面図、図３は要部断面図である。合
成床版橋１は鋼桁２とコンクリート３との合成桁であ
り、支台８、８に両端を支持されている。床版コンクリ
ート３を取替えるに先立ち、鋼管４を鋼桁２の上フラン
ジ１３の下側側面に添設している。鋼管４はこの場合、
ＳＧＰ１５０Ａ（外径１６５．２ｍｍ）の鋼管で、鋼桁
２に取りつけた反力ブラケット５にその両端を支持さ
せ、４０トンの圧縮力を導入してある。鋼管４は座屈を
防止するため、多数の座屈防止金物６を備えている。な
お、図１では、鋼桁２の下部に引張ケーブル７を併せて
添設した例を示している。

【００１０】図２は、圧縮鋼管４に圧縮力を導入する説
明図である。鋼桁２は、ウエブ（腹板）の上部に上フラ
ンジ１３、下部に下フランジ１４、中間部にスチフナ１
２を備えている。上フランジ１３の近傍の腹板側面に鋼
管４を添設し、鋼管４の両端は反力ブラケット５に当接
させ、さらにこの鋼管４が導入圧縮力によって屈折する
のを防止するため、適宜、鋼管座屈防止金具６で支持
し、鋼管４の中間に取りつけた油圧ジャッキ１１で圧縮
力を導入する。図３は図２の横断面図で、鋼桁２は、横
桁１５によって横に連結されており、上フランジ上に床
版コンクリート３を載置して合成桁を形成している。図
３では、鋼桁２の上フランジ１３の近傍に鋼管４、その
座屈防止金具６が示されている。なお図２、３にも、鋼
桁２の下部に添設した引張ケーブル７が併せて示されて
いる。

【００１１】図４（ａ）〜（ｅ）は、鋼桁２の補強の概
念図で、図５（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、図４（ａ）〜
（ｅ）に対応する、鋼桁２に作用する応力概念の説明図
である。なお、図５において示されている鋼桁内の応力
は、この桁の設計荷重に対応するものである。図４
（ａ）は既設鋼桁２の旧床版３を撤去した状態を示し、
図５（ａ）はその時点の応力図２１を示している。図心
位置２０が桁高中央より下側に位置し、上フランジ１３
に圧縮応力が生じ、下フランジ１４に引張応力が生じて
いる。この状態で新床版コンクリート３ａを敷設する
と、図７ですでに説明したように、上フランジ１３の圧
縮応力が卓越し上フランジ１３が座屈する恐れが生じ
る。そのため図４（ｂ）に示すように、鋼桁２の上フラ
ンジの近傍に圧縮鋼管４を添設し、鋼桁２の上部に引張
力を付与し（応力図２５）、図５（ｂ）に示すように、
鋼桁２の自重により生じる圧縮応力を緩和しておく。こ
の時、鋼桁２内の応力は応力図２６のようになる。

【００１２】図４（ｃ）は、その後新床版コンクリート
３ａを敷設した状態を示している。この時、鋼桁２内に
生ずる応力分布は、図５（ｃ）に示すようになる。すな
わち、図５（ｃ）に示す応力図２６に新床版による応力
図２２が加算され、応力分布は応力図２７に示すように
なる。図４（ｄ）は、さらに必要に応じて鋼桁２の図心
位置２０より下側に引張ケーブル７を配設し、鋼桁２の
図心より下側に圧縮応力を導入して、さらに応力改善を
図った例を示している。この場合、図５（ｄ）に示すよ
うに、鋼桁２の断面に生じる鋼管４（圧縮杆材）による
引張軸力と引張ケーブル７による圧縮軸力が相殺され、
図５（ｃ）の応力図２７に引張ケーブル７によるモーメ
ント分の応力図２８が加算され、図心位置２０からの偏
心量によるモーメントが応力図２９のように残存するこ
ととなりより効果的となる。

【００１３】また、図４（ｅ）は、床版コンクリート３
ａを上載して合成した後、鋼管４（圧縮杆材）の圧縮力
を解放した状態を示すもので、図５（ｅ）に示すよう
に、鋼桁に作用していた引張力が床版コンクリート３ａ
のコンクリートに圧縮力として遷移し、応力図３０のよ
うな応力分布となり、床版コンクリート３ａのひび割れ
が防止されより効果的である。

【００１４】以上の実施例では、圧縮杆材として円筒鋼
管４を使用したが、角鋼管や中実な角材、型鋼なども杆
材として使用することができる。また、設計により適当
な断面性能を選択することにより座屈防止のための圧縮
杆材の支持間隔を決定すればよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明方法によれば、床版橋の老朽化や
荷重の増加に対応するため、既設の鋼桁橋などの床版の
取替えに際し、桁の高さの範囲内で、鋼桁の圧縮縁の応
力緩和を図り、なおかつ引張力に対しても補強が可能と
なる。また、床版合成後圧縮杆材を解放撤去することと
すれば圧縮杆材の転用を図ることができるという、経済
的な効果も生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体側面図である。

【図２】実施例の部分側面図である。

【図３】実施例の横断面図である。

【図４】実施例の補強の概念を示す工程図である。

【図５】図４の工程に対応する応力図である。

【図６】従来の工程図である。

【図７】図６の従来の工程に対応する応力図である。

【符号の説明】

１ 合成床版橋 ２ 鋼桁 ３ コンクリート ４ 鋼管（圧縮
桿材） ５ 反力ブラケット ６ 座屈防止金
具 ７ 引張ケーブル ８ 支台 １１ 油圧ジャッキ １２ スチフナ １３ 上フランジ １４ 下フランジ １５ 横桁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｉ断面鋼桁の上フランジ近傍の腹板側面
   に、鋼桁長手方向に圧縮杆材を添設し、鋼桁腹板に固着
   したブラケットに反力を支持させて該圧縮杆材に圧縮力
   を加え、鋼桁の図心位置より上側に引張応力を導入する
   ことを特徴とする既設鋼桁の補強方法。
2. 【請求項２】 前記引張応力を導入した後、鋼桁上フラ
   ンジ上に載置される上部構造体と鋼桁とを合成し、つい
   で圧縮杆材の圧縮力を解放し、該圧縮杆材を撤去するこ
   とを特徴とする請求項１記載の既設鋼桁の補強方法。
3. 【請求項３】 さらに鋼桁の下フランジ近傍の腹板側面
   に、鋼桁長手方向に緊張材を添設し鋼桁の図心位置より
   下側に圧縮応力を導入することを特徴とする請求項１又
   は２記載の既設鋼桁の補強方法。