JP2002004221A - 合成床版 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の合成床版が内在していた問題点を解消
すること。 【解決手段】 底鋼板１２に対して橋軸直角方向に配置
する補強材１３ａ，１３ｂのうち、主桁１間に位置する
補強材１３ａを上方に向けた凸湾曲状と成す。底鋼板１
２と当該補強材１３ａ間に空間１８を形成する。底鋼板
１２上にはスタッドを設けない。 【効果】 主桁フランジを支点として補強材がアーチ
部、底鋼板がタイ（緊張材）部になるタイドアーチによ
って剛性を確保することになり、底鋼板と補強材間に空
間を形成した状態で打設されたコンクリートには、主と
して圧縮応力が作用することになって、コンクリート床
版にひび割れが発生し難くなる。また、一般の合成床版
のように、例えば車両荷重によってコンクリートと底鋼
板の間に作用する剪断力によってスタッドが底鋼板から
取れてゆくスタッド疲労破壊の問題は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁や建築物の床
版、或いは、海洋構造物の耐圧面構造部材として使用可
能な合成床版に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋼橋における床版の製作工法に
は、現在、大きく分けて２つの種類がある。そのうちの
一つは、図６に示したように、支保工或いは移動型枠装
置２を用いて主桁１の間に型枠を組立て、その後にコン
クリート３を打設し、コンクリート３の硬化後に型枠を
撤去する現場打設工法である。

【０００３】また、二つ目は、予め工場で製作された幅
２．５〜３ｍのプレキャスト床版４を現地に輸送し、図
７に示したように、主桁１上に吊り上げて設置し、主桁
１との結合コンクリート及びプレキャスト床版４同士の
目地コンクリート６を打設し、硬化させるプレキャスト
床版工法である。なお、図７中の５は主桁１との結合用
コンクリートの挿入孔を示す。

【０００４】このうち、前者の現場打設工法では、高所
の現場において型枠を組立ててコンクリートを打設する
ので、作業に危険を伴うという問題がある。また、後者
のプレキャスト床版工法では、現場打設工法のような問
題はなくなるものの、３０トン近いプレキャスト床版を
工場から輸送し、更に大型クレーンを用いて主桁上に持
ち上げる必要がある。また、主桁上での水平移動も重量
があるだけに大変である。更に、橋軸方向に一割強の目
地コンクリート及び結合用コンクリートが必要で、高所
でのコンクリート打設作業を全くなしにすることはでき
ない。

【０００５】一方、合成床版は、図８や図９に示したよ
うに、底鋼板８にスタッドボルト７などの結合材を取付
けた構造で、昭和５０年頃から考案されていたが、鋼製
底版や補強材の鋼材加工技術が現地業者などにとって難
しい技術であること、鋼板を用いることによるコストア
ップが原因で、あまり普及していない。

【０００６】ところで、図８や図９に示した合成床版構
造は、極めて典型的なもので、底鋼板８に孔開き補強材
９を溶接し、その孔部分に鉄筋１０を通すことで、補強
材９部でのひび割れを防止している。

【０００７】このような図８や図９に示したような従来
の合成床版では、従来の鉄筋コンクリート床版と比べて
以下のような優れた特徴を有している。 底鋼板が型枠となるので、従来方法のように型枠の
取付けや取外しといった工事が不要になるのと共に、底
鋼板はコンクリートとの合成後は橋軸及び橋軸直角方向
の主鉄筋となる。 孔開き補強材は橋軸直角方向の剛性を確保し、底鋼
板の剛性を補完するのと共に、コンクリートと底鋼板を
結合する機能を有している。

【０００８】すなわち、通常の鉄筋コンクリート床版で
は、ひび割れが床版を貫通すると、ひび割れ部分の剪断
力は鉄筋が負担することになるために、鉄筋は直ぐに剪
断変形してコンクリートが細かく破砕されて落下し、床
版としての形状が失われてゆくのに対して、合成床版で
は、底に鋼板を配置しているので、床版にひび割れが発
生しても、ひび割れが床版を貫通することがなく、コン
クリートが落下しない。従って、床版としての形状が保
持されて、床版の耐久性が向上する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように合成床版
は、従来の鉄筋コンクリート床版に比べて非常に優れた
特徴を有しているものの、まだ、以下に列挙するような
問題を内在していた。

【００１０】１） 大量に使用する鋼材のコストが高く
つく上に、補強材、スタッド及び折り曲げ鋼板を取付け
るための溶接作業が非常に多い。また、補強材の溶接が
少ない構造では、スタッドによって剪断力が補強されて
いるので、スタッドの疲労破壊の問題が生じる。 ２） 合成床版は荷重に対して曲げ変形を示す。従っ
て、コンクリートパネルの底部では引張応力が発生し、
クラックの発生は避けられない。すなわち、引張側コン
クリートは形状保持だけに使用され、圧縮力に強いとい
うコンクリート本来の特徴が活かされていない。 ３） 補強材によって橋軸直角方向を補強する場合に
は、補強材断面が大きくなり、鋼材量が多くなる。

【００１１】本発明の合成床版は、従来の合成床版が内
在していた上記問題点に鑑みてなされたものであり、底
鋼板への部材の溶接量を極力少なくし、かつ、スタッド
を溶接せず、コンクリートの圧縮力に強い特徴を生かす
ことができる合成床版を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の合成床版は、底鋼板に対して橋軸直角
方向に配置する補強材のうち、主桁間に位置する補強材
を上方に向けた凸湾曲状と成して、底鋼板と当該補強材
間に空間を形成すると共に、底鋼板上にはスタッドを設
けないこととしている。そして、このようにすること
で、コンクリート床版にひび割れが発生し難くなると共
に、スタッド疲労破壊の問題も生じなくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の合成床版は、底鋼板に対
して橋軸直角方向に配置する補強材のうち、主桁間に位
置する補強材を上方に向けた凸湾曲状と成して、底鋼板
と当該補強材間に空間を形成すると共に、底鋼板上には
スタッドを設けないものである。

【００１４】本発明の合成床版は、底鋼板に対して橋軸
直角方向に配置する補強材のうち、主桁間に位置する補
強材を上方に向けた凸湾曲状と成して、底鋼板と当該補
強材間に空間を形成したので、主桁フランジを支点とし
て補強材がアーチ部、底鋼板がタイ（緊張材）部になる
タイドアーチによって剛性を確保することになり、底鋼
板と補強材間に空間を形成した状態で打設されたコンク
リートには、主として圧縮応力が作用することになっ
て、コンクリート床版にひび割れが発生し難くなる。

【００１５】また、本発明の合成床版の、底鋼板上には
スタッドは設けないので、一般の合成床版のように、例
えば車両荷重によってコンクリートと底鋼板の間に作用
する剪断力によってスタッドが底鋼板から取れてゆくス
タッド疲労破壊の問題は生じない。

【００１６】また、上記した本発明の合成床版の底鋼板
と補強材間における前記空間部分に、軽量材料を充填し
た場合には、補強材下方に型枠を設ける必要がなくな
り、底鋼板の振動を抑制することもできるようになる。
また、架設時、コンクリートを打設するまでの剛性を増
加することもできるようになる。

【００１７】また、上記した本発明の合成床版の主桁間
に位置する部分の底鋼板を、下方に向けた凸湾曲状と成
した場合には、底鋼板には、タイドアーチ効果の緊張材
ばかりでなく、ハンモック材として膜力（メンブレン効
果）を期待することができるようにもなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の合成床版を図１〜図５に示す
実施例に基づいて説明する。図１（ａ）はコンクリート
打設前における本発明の合成床版の第１実施例を示す斜
視図、（ｂ）は（ａ）の主桁とコンクリート打設前にお
ける本発明の合成床版との取付け部の拡大図、図２は図
１のコンクリート打設後の説明図、図３は本発明の合成
床版の第２実施例を示す図２と同様の図、図４はコンク
リート打設前における本発明の合成床版の第３実施例を
示す斜視図、図５は図４のコンクリート打設後の説明図
である。

【００１９】図１〜図５において、１１は本発明の合成
床版であり、コンクリートの打設前は、図１や図４に示
したように、例えば両主桁１よりそれぞれ外側に張出し
た両張出し部に至る幅を有する底鋼板１２と、この底鋼
板１２に対して橋軸直角方向に配置された補強材１３
ａ，１３ｂと、底鋼板１２に対して橋軸方向に配置され
た補強材１４と、底鋼板１２の橋軸方向両側に配置され
た側鋼板１５と、前記補強材１３ａ，１３ｂを貫通して
橋軸方向に配置された配力筋１６、及び、２つの側鋼板
１５を連結する例えばＰＣ鋼材１７とで構成されてい
る。

【００２０】このうちのＰＣ鋼材１７は、プレストレス
を導入することによって、片持ち状の梁に作用する引張
荷重を分散させ、完成後における主桁１から張出した張
出し部の剛性を高めるために配置されたものである。

【００２１】加えて、本実施例では、主桁フランジ１ａ
上に図１（ａ）に拡大して示したような、円筒状のずれ
止め２１を溶接すると共に、底鋼板１２に前記ずれ止め
２１を嵌入する孔１２ａを設け、この孔１２ａにずれ止
め２１を収めることによって、主桁１と合成パネル間の
ずれをなくすようにしたものを示している。

【００２２】そして、このずれ止め２１には、図１
（ａ）に示したように、例えば側面に直交する貫通孔２
１ａを設け、貫通孔２１ａに通し鉄筋２２を通してその
交差部を結束することによってコンクリートとの付着を
増加させると共に、合成床版１１の抜け出しを防止する
ものを示している。

【００２３】そして、本発明では、前記橋軸直角方向に
配置された補強材１３ａ，１３ｂのうち、両主桁１間に
位置する主桁支間部を、図２に示したように、上方に向
けた凸湾曲状と成して、底鋼板１２と当該補強材１３ａ
間に空間１８を形成している。

【００２４】すなわち、コンクリート打設工事のために
は、コンクリート打設前の合成床版１１の上に作業員や
コンクリート打設用ホースなどが配置され、更には、打
設されたコンクリートの重量に耐える必要がある。この
完成前の剛性は、主として底鋼板１２及び補強材１３
ａ, １３ｂ，１４で確保されており、本発明では、主桁
１支間内は、主桁フランジ１ａを支点として、底鋼板１
２がタイ部になるタイドアーチによって剛性を確保する
こととしている。

【００２５】また、一般に合成床版では、スタッドの疲
労破壊が問題となっている。車両荷重等の荷重によって
コンクリートと底鋼板１２との間に剪断力が作用し、こ
の剪断力によってスタッドが底鋼板１２から取れてゆく
疲労破壊が生じる。そこで、本発明では、底鋼板１２上
にはスタッドを設けないこととすることで、前記したよ
うなスタッド疲労破壊の問題を生じさせないようにして
いる。

【００２６】上記した構成の本発明の合成床版１１で
は、コンクリート１９の打設は、基本的には、凸湾曲状
と成した補強材１３ａの下面に、図２に示したように、
凸湾曲状と成した型枠２０を設置しておき、底鋼板１２
と補強材１３ａの間にコンクリート１９を充填しないよ
うにして、空間１８を形成する。このようにすること
で、正確なアーチ形状を成型できると共に、合成床版１
１の重量軽減を図ることができる。

【００２７】アーチの基部である、例えば図２のａ−ａ
断面部は、合成床版１１の上面を平面にすることから、
厚さが大きくなるが、これは従来の主桁フランジ近傍の
ハンチ３０（図１０参照）と同様に増厚された部分と考
えると、剪断力に対する補強と考えることができる。

【００２８】本発明の合成床版１１は、通常の床版のよ
うにハンチが無いために、例えば曲線橋のような勾配差
に沿ってゆかないのではないかという懸念があるが、本
発明の合成床版１１では、主桁１支間内の補強材１３ａ
が底鋼板１２に溶接されていないために、コンクリート
１９が打設されていない状態では合成床版１１のねじれ
剛性は小さく、主桁フランジ１ａ上に置くだけで、合成
床版１１の変形で主桁フランジ１ａの形状に追随するよ
うになっている。この場合、コンクリート打設前の合成
床版１１の変形によって路面が歪むのではないかと考え
られるが、コンクリート１９の打設時に床版コンクリー
ト上面を設計通りの勾配になるように成型することで解
決できる。

【００２９】本発明の合成床版１１では、コンクリート
１９が硬化した後のタイドアーチ型床版の力学的機能
は、次のように表される。 （１） 主桁１支間内に荷重が作用すると、合成床版の
断面には勿論曲げモーメントが生じるが、その曲げモー
メントに対しては、補強材１３ａが引張応力を分担する
ように機能する。

【００３０】（２） 主桁１支間内に荷重が作用する
と、コンクリート１９は主桁フランジ１ａを基部として
底鋼板１２をタイ部とするタイドアーチ（図２，３，５
における矢印ａ（タイ効果）及び矢印ｂ（アーチ効
果））となって機能する。従って、コンクリート１９に
は、主として圧縮応力が作用することになって、コンク
リート床版にひび割れが発生し難くなる。

【００３１】（３） 張出し部は、荷重が作用すると下
面コンクリート１９が圧縮力を分担し、上面に近いＰＣ
鋼材１７及び配力筋１６が引張力を分担するように機能
する。 （４） 橋軸方向の補強材１４によって車輪荷重のよう
な局部的な荷重も他の補強材１３ａに分散できるように
なっている。

【００３２】また、橋軸方向の引張応力によるクラック
は、橋軸方向の補強材１４と配力筋１６によって防止す
る。配力筋１６を配置するために、本実施例では、補強
材１３ａ，１３ｂに孔を空けてその中を通すようにして
いる。この実施例のようにすれば、コンクリート１９と
補強材１３ａ，１３ｂとを機械的に強固に結合できるの
と共に、補強材１３ａ，１３ｂの両面で発生しやすいク
ラックを防止することができる。

【００３３】ところで、図１及び図２に示した第１実施
例では、底鋼板１２と補強材１３ａ間に空間１８を形成
していたが、この空間１８によって湿気がこもり、底鋼
板１２に錆が発生したり、底鋼板１２が振動したりする
問題が生じると考えられる場合には、図３に示した第２
実施例のように、前記空間１８に軽量或いは発泡コンク
リート、発泡スチロールなどの軽量材料２３を組み込む
ことが考えられる。

【００３４】この軽量材料２３の組み込みによって、補
強材１３ａ下部の型枠２０が不要になり、底鋼板１２の
振動を抑制することができるようになるのと共に、架設
時、コンクリート１９を打設するまでの剛性を増加させ
ることもできる。なお、軽量或いは発泡コンクリート
は、コンクリート打設前の合成床版を製作する段階で打
設しても、また、現場にて打設しても良い。但し、軽量
或いは発泡コンクリートを打設する場合には、上面が凸
の湾曲状になるように成型する必要があるので、スラン
プを小さくして行う。

【００３５】また、図４及び図５は主桁１間に位置する
部分の底鋼板１２を、下方に向けた凸湾曲状と成した第
３実施例である。このように、形成することにより、底
鋼板１２には、タイドアーチ効果の緊張材ばかりでな
く、ハンモック材として膜力（メンブレン効果：図５に
おける矢印ｃ）を期待することができるようになる。

【００３６】すなわち、主桁１間の荷重はアーチ構造に
よって支えられるだけでなく、ハンモックの底鋼板１２
によっても膜力で支えられることになり、アーチが扁平
で曲げモーメントが大きくなるタイドアーチの曲げモー
メントを軽減することが可能になる。

【００３７】また、この第３実施例では、前記した第
１、第２実施例よりも、圧縮側コンクリート１９と底鋼
板１２との距離ｄが大きくなるので、曲げモーメントを
分担することができるようにもなる。但し、この場合、
断面保持の定義は正確には確保できない。

【００３８】本実施例では、特に主桁支間部の構造につ
いて説明したが、張出し部を同様の構造としても良いこ
とは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の合成床版
では以下に列挙するような効果を奏することができる。 １．コンクリート打設前の剛性は、主桁支間内では、橋
軸直角方向の湾曲状補強材と底鋼板を構成部材とするタ
イドアーチとなって荷重に耐えることになる。また、コ
ンクリート打設後も、コンクリートを圧縮部材、底鋼板
を緊張材とするタイドアーチを構成する。このようなタ
イドアーチ形式では、コンクリート部材は本来の特性を
活かした圧縮部材として機能するので、床版には常に圧
縮応力が生じ、クラックの発生し難い構造となる。

【００４０】２．底鋼板には高価なスタッドを取付けな
いので、コストダウンが図れる。また、スタッドの疲労
破壊などの問題も起こらなくなる。 ３．橋軸直角方向の湾曲状補強材は、主桁間に位置する
底鋼板にほとんど溶接されないので、溶接に伴う施工費
を削減することができる。また、溶接部が少ないので、
疲労破壊の問題も少なくなる。

【００４１】４．コンクリート打設前の合成床版のねじ
れ変形剛性が小さいので、曲線橋の勾配差にも十分に追
随し、従来必要であったハンチなどの調整部分が不要に
なる。なお、ハンチ部分が剪断部材として機能していた
部分については、アーチ部の基部の板厚増加によって満
足されている。

【００４２】５．主桁間に位置する底鋼板を下方に向け
た凸湾曲状とした場合には、さらに主桁間の荷重支持効
果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はコンクリート打設前における本発明の
合成床版の第１実施例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
主桁とコンクリート打設前における本発明の合成床版と
の取付け部の拡大図である。

【図２】図１のコンクリート打設後の説明図である。

【図３】本発明の合成床版の第２実施例を示す図２と同
様の図である。

【図４】コンクリート打設前における本発明の合成床版
の第３実施例を示す斜視図である。

【図５】図４のコンクリート打設後の説明図である。

【図６】現場打設工法の説明図である。

【図７】プレキャスト床版工法の説明図である。

【図８】合成床版構造の第１の例を示した図である。

【図９】合成床版構造の第２の例を示した図である。

【図１０】ハンチ部を説明する図である。

【符号の説明】

１ 主桁 １１ 合成床版 １２ 底鋼板 １３ａ 補強材 １８ 空間 ２３ 軽量材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 和宏 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 Ｆターム(参考） 2D059 AA17 GG01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底鋼板に対して橋軸直角方向に配置する
   補強材のうち、主桁間に位置する補強材を上方に向けた
   凸湾曲状と成して、底鋼板と当該補強材間に空間を形成
   すると共に、底鋼板上にはスタッドを設けないことを特
   徴とする合成床版。
2. 【請求項２】 底鋼板と補強材間における前記空間部分
   に、軽量材料を充填したことを特徴とする請求項１記載
   の合成床版。
3. 【請求項３】 主桁間に位置する部分の底鋼板を、下方
   に向けた凸湾曲状と成したことをことを特徴とする請求
   項１又は２記載の合成床版。