JPH03881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、プレストレストコンクリート部材を
用いた合成構造部材形成工法に関し、もつと詳し
くはたとえば合成桁橋における鉄筋コンクリート
床版と鋼桁とを合成させた合成桁の形成などに好
適に実施することができる工法に関する。 従来、合成構造部材として多用されているもの
の例としては、橋梁の合成桁橋における鉄筋コン
クリート床版と鋼桁とを合成させた合成桁（梁）
がある。これは、鉄筋コンクリート床版と鋼桁と
をジベルなどのコネクターを用いて一体化させ、
その後の荷重に対しては両者が共同して抵抗する
ようにしたものである。この従来の工法では鉄筋
コンクリート床版の施工は、まず鋼桁を架設し、
次に型枠を施工してからコンクリートを打設して
いる。したがつて型枠、床版の施工に要する工数
が大であり費用が高くつく。そのため鋼桁の軽量
化および小型化が所望されている。 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
合成構造部材の小型化および軽量化を実現するこ
とができるプレストレストコンクリート部材を用
いた合成構造部材形成工法を提供することであ
り、さらに詳しくは本発明をたとえば合成桁橋へ
適用することによつて鉄筋コンクリート床版の施
工に要する工数、費用の低減と鋼桁の軽量化、小
型化が実現でき、経済的な合成桁橋を架橋するこ
とが可能となる。プレストレストコンクリート部
材を用いた合成構造部材形成工法を提供すること
である。 第１図は本発明が用いられる橋梁の一実施例の
側面図であり、第２図はその平面図である。橋梁
１は両端部で橋台２，３によつて支持される。橋
梁１は、その軸線方向に延びる工形断面の鋼桁か
らなる複数の主桁４とこれらの主桁によつて支持
されている横桁あるいは対傾構と呼ばれる鋼製の
部材５などを含む骨組を有する。鋼桁４の上面に
は通路板６が設置されている。この通路板６は第
２図において図解を容易にするため右半分が省略
されている。この通路板６は、複数のコンクリー
ト床版７が連接して構成される。このコンクリー
ト床版７は後述するようにその内部に幅方向に延
びるpc鋼（高張力鋼）線８が複数個相互に平行
に埋設されている。なお、コンクリート床版７
は、その内部に埋設されているpc鋼線８が鋼桁
４と平行になるように設置される。なお、pc鋼
線８に代えてpc鋼棒が用いられてもよい。 第３図は本発明に従うプレストレストコンクリ
ート床版７の平面図であり、第４図は第３図の切
断面線−から見た断面図である。コンクリー
ト床版７にはpc鋼線８がターンバツクル９を介
在して幅方向（第３図の左右方向）に延びて埋設
されている。またコンクリート床版７には、この
ターンバツクル９を外囲して長孔１０が上方に開
口して形成されている。コンクリート床版７の内
部圧縮応力の解放はこの長孔１０によつてターン
バツクル９を外部から操作することによつて行な
われる。ターンバツクル９に代えて本体内部にね
じが軸線方向に沿つて形成されているカツプラー
を用いてもよい。またpc鋼線８にターンバツク
ル９やカツプラーなどの連結手段を介在させなく
ともよく、この場合の内部圧縮応力の解放にあた
つては長孔１０においてpc鋼線８を切断しても
よい。なお、長孔１５は鋼桁４とコンクリート床
版７とを高強度のモルタルなどを充填することに
よつて一体化するためのものである。 このようなコンクリート床版７は以下の方法に
よつて工場などで予め製作されている。第５図に
示されるように仮想線１６で示される型枠を設置
し、必要に応じて長孔９，１５のための型枠も設
置しておく。次にこの型枠内に必要な鉄筋ととも
にコンクリートとの付着のないアンボンドpc鋼
線８を配置し、コンクリートを流し込む。所定の
期間養生を行つた後、ジヤツキなどによつてpc
鋼線８に張力を与えて支圧板１１，１２および定
着部材１３，１４によつて固定する。このとき、
コンクリートには支圧板１１，１２を介して圧縮
力が作用し、内部に圧縮応力が発生する。以上の
ようにして予め圧縮応力がその内部に発生してい
るコンクリート床版７が製作される。 第６図はコンクリート床版７が鋼桁４に取付け
られた状態を簡略化して示す斜視図であり、第７
図は第６図の矢符Ａ側から見た正面図である。水
平方向に延びる鋼桁４は、鉛直方向に延びるウエ
ブ２０と、ウエブ２０の両端部でウエブ２０に直
角方向に延びる上フランジ２１および下フランジ
２２とを含む。上フランジ２１の上面にはコンク
リート床版７のすべりを防止するためのすべり防
止部材２３が備えられる。このすべり防止部材２
３はたとえばシベルであり、複数の棒状の突起２
４から成り、上フランジ２１の上面に溶植されて
固定される。このすべり防止部材２３は上フラン
ジ２１の上面に間隔をあけて複数個配置されてい
る。 このような鋼桁４にコンクリート床版７の１パ
ネルを、pc鋼線８と鋼桁４とが平行になるよう
にかつ隙間なく敷設する。鋼桁４とコンクリート
床版７とを固定するに当つては、すべり防止部材
２３の突起２４をコンクリート床版７の下方に突
出したハンチと呼ばれる係止部分７ａの所定の位
置に予め設けておいた長孔１５に挿入し、その後
高強度のモルタルを前記長孔１５に注入して施工
し、コンクリート床版７と鋼桁４とを強固に固定
し一体化する。 次にターンバツクル９または定着部材１３また
は１４を緩めるなどによつてpc鋼線８の張力を
解放する。これによつて、プレストレス（予め発
生している圧縮応力）によつて縮められていたコ
ンクリート床版７は幅方向に伸びようとする。し
かしながらコンクリート床版７と鋼桁４とは一体
化されているので、その伸びは拘束され、そのた
め鋼桁４には梁を上方に湾曲させるすなわち負の
曲げモーメントと、引張力が作用する。そのた
め、プレストレスが与えられていない通常のコン
クリート床版を鋼桁に設置して合成桁とする場合
に比べて、本発明に従う合成桁は負の曲げモーメ
ントの分だけ正の曲げモーメントが小さくなる。
その結果、自動車や人などの活荷重による正の曲
げモーメントが与えられても、許容曲げ応力まで
には充分の余裕があり、したがつて鋼桁断面を小
さくすることも可能となる。 またこのようなコンクリート床版７は工場にお
いて予め製造されており、橋梁の組立現場ではこ
れを用いて通路板を架設するので、従来のように
現場で型枠を用いてこの型枠にコンクリートを流
し込んで通路板を形成する場合にくらべて型枠が
不用になるので経済的である。また橋梁を設計す
るに際して型枠の荷重を考慮する必要がなくな
り、その分鋼桁の断面を小さくすることができ
る。 第８図はプレストレストコンクリート床版７の
他の実施例の平面図であり、第９図は第８図の切
断面線−から見た断面図である。この実施例
は第３図示の実施例に類似し、対応する部分には
同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施例で
はターンバツクル９は使用されていない。そのた
め第３図示の実施例における長孔１０も形成され
ていない。このようなプレストレストコンクリー
ト床版７の内部圧縮応力の解放にあたつては、
pc鋼線８の定着部材１３，１４をジヤツキ操作
などによつて緩めて行なわれる。なお長孔１５
は、第３図示の実施例の場合と同様の作用のため
に用いられる。 第１０図は鋼桁４に第３図示または第８図示の
コンクリート床版７が設置されたときの、鋼桁４
およびコンクリート床版７の応力度を説明するた
めの図であり、第１１図は第１０図に対応した曲
げモーメント図を示している。第１０図では説明
の簡略化を図るために鋼桁４は両端で単純支点２
６，２７で支持されているものと想定する。鋼桁
４が支点２６，２７で支持されている状態は第１
０図１で示される。この状態では鋼桁４には自重
による等分布荷重によつて第１１図１に示される
ように放物線で表わされる正の曲げモーメントｌ
１が作用する。鋼桁４にコンクリート床版７を設
置して一体化した状態は第１０図２で示される。
この状態における曲げモーメントｌ２は第１１図
２で示される。次にコンクリート床版７の内部に
発生しているプレストレスを解放すると、第１０
図３図示のようにコンクリートが元の形状に戻ろ
うとする引張力ｐが鋼桁４に作用し、これによつ
て負の曲げモーメントｌ３が鋼桁４に作用する。
すなわち第１１図３で示されるプレストレスによ
る負の曲げモーメントｌ３が第１１図２の曲げモ
ーメントに加わり、その結果鋼桁４は第１１図４
で示されるような曲げモーメントｌ４が発生する
ことになる。第１１図４において仮想線ｌ５で示
される通常の合成桁の曲げモーメントよりも、プ
レストレスによる曲げモーメントｌ３だけ小さく
なつている。このようにして通常の合成桁と比較
すると、本発明によれば正の曲げモーメントを小
さくできるので、鋼桁４の断面を小さくすること
ができる。 第１２図は、プレストレス解放後のコンクリー
ト床版７と鋼桁４とに作用する応力度を具体的に
解析するための基礎となる図である。合成断面に
作用する断面力すなわち軸方向応力Ｎと曲げモー
メントＭは第１式および第２式で表わされる。 Ｎ＝−pc …(1) Ｍ＝Ndc＝−pc・dc …(2) ただしpcはプレストレスであり、dcはコンク
リート床版７の断面の重心ｃと合成断面の重心ｖ
との距離を示す。 鋼桁４の縁応力δsu、δslは第３式で表わされ
る。 ここでAvは合成断面の断面積であり、Ivは合
成断面の断面２次モーメントであり、yvsuは合
成断面の重心と上フランジとの距離であり、yvsl
は、合成断面の重心と下フランジとの距離であ
る。 したがつて第１式および第２式を第３式に代入
して縁応力δsu、δslは第４式で示される。 コンクリート床版７の縁応力δcu、δclは当初プ
レストレスpc／コンクリート床版の断面積Acの
圧縮力が生じているので第５式および第６式で示
される。 δcu＝pc／Ac＋Ｎ／nAv−Ｍ／ｎ・Ivyvcu ＝pc／Ac−pc／ｎ・Av＋pc・dc／ｎ・Ivyycu …(5) δcl＝pc／Ac＋Ｎ／nAv−Ｍ／ｎ・Ivyvcl ＝pc／Ac−pc／ｎ・Av＋pc・dc／ｎ・Ivyycl …(6) ここでｎはコンクリートの弾性係数Ecと鋼桁
の弾性係数の比、すなわちｎ＝Es／Ecであり、yvcu は合成断面の重心ｖとコンクリート床版７の上面
との距離であり、yvclは合成断面の重心ｖと上フ
ランジとの距離である。 単純活荷重合成桁が用いられる道路橋を型枠を
使用して組立てる場合の合成構造を形成する前に
考慮する荷重は一般には表１で示される。

【表】 したがつて通常の合成桁のときの考慮する荷重
は0.700t／m²〜1.050t／m²であるが、型枠を使用
しない本件では考慮する荷重は0.600t／m²〜
0.950t／m²となる。したがつて床版施工時の死荷
重を14％〜10％軽くすることができる。 さらに上述の結果、および第４式〜第６式を用
いて、本件発明者が通常の合成桁と本件による合
成桁とを設計計算した一例が第２表に示されてい
る。なお、第２表では許容応力は±2100Kg／cm²と
し、コンクリート断面は横が2736cm、縦が230cm
とする。

【表】 第２表によつて鋼桁の重量比は第７式で示され
る。 388.2−341.6／388.3×100＝12.0％ …(7) すなわち、本発明によれば、鋼桁の重量を従来
よりも12.0％軽くすることができることになる。 通常、合成桁橋の鋼桁部には、鋼桁、床版、地
覆、高欄、舗装等の死荷重および活荷重などの鉛
直荷重によつて正の曲げモーメントが作用し、上
縁側に圧縮応力、下縁側に引張応力が発生してい
る。本工法では内部に圧縮応力の発生しているプ
レキヤストプレストレストコンクリート床版と鋼
桁とを一体化した後、コンクリート床版の応力解
放によつて鋼桁部には引張力と負の曲げモーメン
トが作用するので、通常の工法に比べて上縁側の
圧縮応力、下縁側の引張応力ともに小さくなる。
従つて通常の工法よりも大きな荷重に抵抗ができ
ることになる。すなわち、同じ鉛直荷重に対して
両者を比較すれば、本工法の方が鋼桁部の所要断
面積は小さくてすむことになり、鋼桁の軽量化、
小型化が図れる。また鋼桁断面を小さくすること
によつて、桁高さを低くすることができるので、
風圧などの橋梁側面に加わる荷重を小さくするこ
とが可能となる。また、桁下空間が制限される箇
所にも適用でき、取付け道路の嵩上げ高さを低く
することによつて経済的にも有利となる。 また従来の工法では鉄筋コンクリート床版を施
工するためには型枠を組立てる必要があるが、本
工法においては予め工場等において製作されたプ
レキヤスト床版を用いるので型枠を必要とせず、
床版の施工に要する工数、費用の低減が図れる。 また本発明を圧縮力の作用する合成構造部材に
適用した場合には、部材の設計に際して考慮され
る荷重によつて圧縮力が作用する基礎部材に対し
それと一体化させた内部に圧縮応力の発生してい
るプレキヤストプレストレストコンクリート部材
の応力を解放することによつて、基礎部材には引
張力が作用することになり、荷重によつて発生す
る圧縮力を打消すことになる。すなわち合成桁橋
へ適用した場合と同様に、型枠施工の省略による
工数、費用の低減と部材の軽量化、小型化が図
れ、経済的な合成構造部材を創ることができる。 以上のように、本発明によれば合成構造部材を
形成する際、プレキヤストプレストレストコンク
リート部材を用い、その内部に発生している圧縮
応力を解放することにより、設計上考慮される荷
重によつて部材に発生する圧縮力あるいは曲げモ
ーメントとは逆方向の力が与えられ、そのため部
材の軽量化、小型化が図れる。またプレキヤスト
部材の使用によつて工数、費用の低減および品質
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が使用される橋梁の一実施例の
側面図、第２図はその平面図、第３図は本発明に
従うプレストレスコンクリート床版７の平面図、
第４図は第３図の切断面線−から見た断面
図、第５図はプレストレスコンクリート床版７の
製造方法を説明するための図、第６図はコンクリ
ート床版７が鋼桁４に取付けられた状態を簡略化
して示す斜視図、第７図は第６図の矢符Ａ側から
見た正面図、第８図はプレストレストコンクリー
ト床版７の他の実施例の平面図、第９図は第８図
の切断面線−から見た断面図、第１０図は鋼
桁４およびコンクリート床版７の応力度を説明す
るための図、第１１は第１０図に対応した曲げモ
ーメント図、第１２図はコンクリート床版７と鋼
桁４とに作用する応力度を具体的に解析するため
の基礎となる図である。 １……橋梁、４……鋼桁、７……プレストレス
トコンクリート床版、８……pc鋼線、９……タ
ーンバツクル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮応力がその内部に発生しており、かつそ
   の圧縮応力を解放する手段を有するプレストレス
   トコンクリート部材を予め準備し、前記コンクリ
   ート部材を鋼またはコンクリート製の基礎部材
   に、前記圧縮応力の作用方向と基礎部材の部材軸
   方向とが平行になるよう固定的に設置し、その
   後、圧縮応力解放手段によつてコンクリート部材
   の圧縮応力を解放することによつて、基礎部材に
   前記作用方向に沿う引張力および曲げモーメント
   を発生させることを特徴とするプレストレストコ
   ンクリート部材を用いた合成構造部材形成工法。