JPH0447721B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば合成桁橋を架設するとき鉄
筋コンクリート床版と鋼桁とを合成させて合成桁
を形成する工法に関する。

背景技術 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構
成したものである。

発明が解決しようとする問題点 上記先行技術では、合成桁橋の鋼桁には、鋼桁
の自重、床版地覆、高欄、舗装などの死荷重およ
び人や自動車などの活荷重の鉛直荷重によつて正
の曲げモーメントが作用し、鋼桁の上縁側に圧縮
応力が発生し、下縁側には引張応力が発生する。
このような応力に起因して合成桁橋はひび割れな
どの破損が生じることになる。そこで、このよう
な橋の鋼桁および鉄筋コンクリート床版は、前記
荷重に対する所定の許容率を考慮して設計されて
いる。そのため、鋼桁断面が比較的大となり、ま
た鋼桁自体の重量も大となつて大形化する。した
がつて橋梁を構築するにあたつてはコストが高く
つく、という問題がある。

また、近年、道路端の鉄筋コンクリート床版の
ひび割れが橋梁の維持管理上の大きな問題として
取上げられている。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
鋼桁の軽量化および小形化ならびに鉄筋コンクリ
ート床版のひび割れに対する強度の向上を図るこ
とができるようにした合成構造部材形成工法を提
供することである。

問題点を解決するための手段 請求項１記載の本発明は、基礎部材に補助部材
を設置して一体化する合成構造部材形成工法にお
いて、 前記基礎部材に相互に間隔をあけて一対の固定
部材を固定し、各固定部材間に複数の補助部材を
設置し、少なくとも一方の固定部材と補助部材と
の間にジヤツキを介在し、 このジヤツキを伸張することによつて、基礎部
材にはその部材軸方向に引張力を発生させ、かつ
補助部材には前記部材軸方向に圧縮力を作用さ
せ、この状態で、前記補助部材を基礎部材に固定
し、 次に、ジヤツキを収縮することを特徴とする合
成構造部材形成工法である。

請求項２記載の本発明は、基礎部材に補助部材
を設置して一体化する合成構造部材形成工法にお
いて、 前記基礎部材に、相互に間隔をあけて一対の固
定部材を固定し、かつこれらの固定部材間におい
て相互に間隔をあけて複数の中間固定部材を固定
し、 前記一対の固定部材とこれらの固定部材にそれ
ぞれ隣接する各中間固定部材との間および各中間
固定部材間に補助部材をそれぞれ設置し、 前記一対の固定部材と補助部材との間および各
中間固定部材と補助部材との間に、ジヤツキをそ
れぞれ介在し、 これらのジヤツキを伸張することによつて、基
礎部材にはその部材軸方向に引張力を作用させ、
かつ補助部材には前記部材軸方向に圧縮力を作用
させ、この状態で、前記補助部材を基礎部材に固
定し、 次に、ジヤツキを収縮することを特徴とする合
成構造部材形成工法である。

作 用 請求項１記載の本発明に従えば、基礎部材に備
えられる固定部材と補助部材との間の少なくとも
一方側にジヤツキが介在され、このジヤツキを伸
張することによつて、基礎部材には引張力が導入
され、補助部材には圧縮力が導入される。その
後、基礎部材と補助部材とを一体化させ、その後
にジヤツキの力を緩めてジヤツキを取り外すこと
によつて、基礎部材には引張応力および曲げモー
メントが残留し、補助部材には圧力応力が残留す
る。このようにして合成構造部材が形成される。

請求項２記載の本発明に従えば、基礎部材に、
一対の固定部材と、これらの固定部材間に相互に
間隔をあけて複数の中間固定部材とを設け、前記
一対の固定部材とこれらに隣接する各中間固定部
材との間および各中間固定部材間に補助部材をそ
れぞれ配置し、次に前記一対の固定部材と補助部
材との間、および各中間固定部材と補助部材との
間に、ジヤツキをそれぞれ介在させ、各ジヤツキ
を伸張することによつて、基礎部材に引張力を導
入し、また補助部材に圧縮力を導入する。

このような構成によつて、比較的長い距離にわ
たつて多数の補助部材を敷設する場合であつて
も、大きな出力を有するジヤツキを用いることな
しに、したがつてこのジヤツキによつて押圧され
る補助部材と固定部材に大きな力が作用すること
なしに、前述のような基礎部材に引張力を導入
し、かつ補助部材に圧縮力を導入することができ
る。これによつてジヤツキを大形化することな
く、また補助部材および固定部材の強度を大きく
することなしに、基礎部材と補助部材とを一体化
することができる。

実施例 第１図は本発明が実施される橋梁１の構成を示
す側面図であり、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Ｉ形断面の複数
の鋼桁４と、これらの鋼桁４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。

第３図は、コンクリート床版７が鋼桁４に取付
けられた状態の一部を簡略化して示す斜視図であ
り、第４図は第３図の矢符Ａ側から見た側面図で
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９と、ウエブ９の両端部でウエブ９に
直角方向に延びる上フランジ１０および下フラン
ジ１１とを含む。上フランジ１０の上面には、補
助部材であるコンクリート床版７のすべりを防止
するためのすべり防止部材１２が備えられる。こ
のすべり防止部材１２はたとえばジベルであり、
複数の棒状の突起１３から成り、上フランジ１０
の上面に溶植されて固定される。このすべり防止
部材１２は上フランジ１０の上面に間隔をあけて
複数個配置されている。

第５図は請求項１に記載された本発明の一実施
例を示す平面図であり、第６図は鋼桁４の両端部
付近を示す断面図である。基礎部材である鋼桁４
の両端部には、鋼桁４と直角方向に延びる固定部
材４０，４１が備えられている。この固定部材４
０はたとえば軸直角断面がＬ字状であり、水平方
向（第６図の紙面に垂直方向）に延在する水平部
４１ａと、水平部４１ａの端部から垂直方向に延
びる垂直部４２ａとから成る。この垂直部４２ａ
は補強板４３ａによつて強固に補強されている。
固定部材４０はボルト４４ａによつて鋼桁４に固
定される。この固定部材４０の垂直部４２ａと、
コンクリート床版７の端面７ａとの間には、ジヤ
ツキ４５が介在されており、このジヤツキ４５は
載置台４６上に載置されている。

鋼桁４のもう一方の端部に備えられている固定
部材４１もまた固定部材４０と同様な構成を有し
ており、対応する部分には同一番号に添字ｂを付
す。この固定部材４１と、コンクリート床版７の
端面７ｂとの間にもジヤツキ４７が介在し、この
ジヤツキ４７は載置台４８上に載置されている。

コンクリート床版７には、鋼桁４間に敷設され
た時にすべり防止部材１２が嵌入することができ
る長孔１４が、突起１３の位置に対応して複数個
コンクリート床版７の幅方向（第５図の左右方
向）に沿つて形成されている。

コンクリート床版７を鋼桁４に敷設して通路板
６を形成する工程を以下に説明する。

まずコンクリート床版７を鋼桁４間に前記幅方
向に隔間なく仮接合する。その後各コンクリート
床版７の継目部分６０（第３図参照）に接着剤を
塗布またはセメントモルタルなどを注入もしくは
打設して、各コンクリート床版７間の一体化を図
る。次にコンクリート床版７の鋼桁４の部材軸方
向に沿うプレストレスを導入し、コンクリート床
版７に圧縮応力を与える。具体的に説明すると、
ジヤツキ４５，４７が作動するとジヤツキ４５，
４７のピストン棒４９，５０が伸張され、これに
よつて鋼桁４に引張力が与えられ、またコンクリ
ート床版７には圧縮力が導入される。次にこのよ
うにしてプレストレスが導入されたコンクリート
床版７を鋼桁４と一体化させる。具体的に説明す
れば、コンクリート床版７の長孔１４にコンクリ
ートやセメントモルタルなどを充填して固化させ
る。これによつてコンクリート床版７と鋼桁４と
は相互に固定され一体化される。こうして鋼桁４
とコンクリート床版７とは合成桁となる。このよ
うにしてコンクリート床版７を鋼桁４と合成した
後に、ジヤツキ４５，４７の各ピストン棒４９，
５０を縮退させ、固定板４０，４１とコンクリー
ト床版７間に介在しているジヤツキ４５，４７を
取外す。

このような操作により、各ジヤツキ４５，４７
の力によつて縮められていたコンクリート床版７
は、鋼桁４の部材軸方向に延びようとし、各ジヤ
ツキ４５，４７によつて伸ばされていた鋼桁４は
部材軸方向に縮もうとする。しかしながら、コン
クリート床版７と鋼桁４とは一体化されており、
鋼桁４の縮もうとする力とコンクリート床版７の
伸びようとする力が等しいので、最初にジヤツキ
４５，４７によつて導入したコンクリート床版７
の圧縮応力と鋼桁４に作用させた偏心引張力はそ
のまま残されることになる。そのため鋼桁４には
桁を上方に弯曲させる負の曲げモーメントを引張
力が導入される。そして、このような操作を行わ
ない通常の合成桁に比べて本発明に従う合成桁
は、こ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、たとえば自動車や
人などの活荷重による正の曲げモーメントが与え
られも、許容曲げ応力までには十分の余裕があ
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、コンクリート床版７には圧縮応力
が残されているのでひび割れの防止に大いに役立
つ。

第７図は請求項１に記載された本発明の他の実
施例のコンクリート床版７を示す平面図であり、
第８図はその一部を拡大した斜視図である。この
コンクリート床版７には、その長手方向に沿う両
端部に凹凸面２１が形成されている。この凹凸面
２１は、凹所２２がその幅方向に沿つて複数個形
成されている。たとえばこのコンクリート床版７
の幅長を1.5mであるとすれば、この凹所２２の
奥行d1は２cmであり、ピツチd2は20cmである。
なお、この凹凸面２１の形状は、第７図示のよう
な形状に限定されるものではなく、また奥行d1
およびピツチd2の値もこれに限定されるもので
はないことは勿論である。

このような形状を有するコンクリート床版７
を、鋼桁４の上フランジ１０上に一定の間隔をあ
けて対向させて配置させる。その後は前述の実施
例と同様にジヤツキ４５，４７によつてコンクリ
ート床版７に圧縮力を、鋼桁４に引張力を導入す
る。その後、コンクリート床版７を鋼桁４に一体
化させるにあたつて、各コンクリート床版７の相
互に対向する各凹凸面２１間の空間２３に固着剤
としてのたとえばコンクリートやセメントモルタ
ルなどを充填することによつて、コンクリート床
版７と鋼桁４とを一体化させる。そして、ジヤツ
キの力を緩めてこれを取去る方法は前述の実施例
と同様である。

このように本実施例では、コンクリート床版７
に凹凸面２１を形成するようにしたので、コンク
リート床版７が鋼桁４に確実に一体化され、その
ためプレストレスが解放されたときにも、コンク
リート床版７が鋼桁４上を滑つてしまうというよ
うな事態の発生が防がれる。

第９図は第５図〜第８図に示される実施例の鋼
桁４にコンクリート床版７が設置され、プレスト
レスが導入された場合の、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１０図は第９図に対応した曲げモーメント図で
あり、第１１図は第９図の切断面線XI−XIから
見た断面における応力図で、破線は本発明を用い
ない従来工法の場合を示したものである。なお、
第９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２６，２７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９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１０
図１で示されるように放物線で示される正の曲げ
モーメントｌ１が作用する。このときの応力状態
は第１１図１で示されている。

次に鋼桁４にコンクリート床版が取付けられた
状態は第９図２で示されており、この状態におけ
る曲げモーメントｌ２は第１０図２で示されてい
る。この曲げモーメントｌ２は、第９図１で示さ
れる曲げモーメントｌ１にコンクリート床版７の
自重による曲げモーメントが加算されたものであ
る。またこのときにおける応力図は第１１図２で
示されており、鋼桁４の上縁側と下縁側の応力は
第１１図１で示される状態よりもさらに増大して
いる。

次にジヤツキ４５，４７によつて導入力Ｐの導
入を開始した状態は、第９図３で示されている。
この導入力Ｐによつて、鋼桁４には引張力が、ま
たコンクリート床版７には圧縮力が導入される。
そのため、コンクリート床版７および鋼桁４には
第１１図３で示されるように応力が分布する。な
お、鋼桁４には第１０図３で示される負の曲げモ
ーメントｌ３が発生する。次にこのように導入力
Ｐが作用した状態でコンクリート床版７と鋼桁４
とを一体化したときの状態は第９図４で示され
る。こうしてコンクリート床版７が鋼桁４と一体
化したときには、第１０図３で示される負の曲げ
モーメントｌ３が第１０図２で示される曲げモー
メントｌ２に加算されて、第１０図４の曲げモー
メントｌ４が発生する。なお、このときの応力状
態は第１１図４で示されており、曲げモーメント
ｌ２による応力から曲げモーメントｌ３による応
力を差し引いたものとなる。

次に、このような鋼桁４とコンクリート床版７
とが一体化した状態で、ジヤツキ４５，４７によ
つて第９図５で示されるように前記導入力Ｐを解
放する。これによつて、鋼桁４の両端部付近に
は、前記ジヤツキ４５，４７の導入力Ｐの解放に
よつてコンクリート床版７が圧縮された状態から
解放されたことによつて、第１０図５で示される
正の曲げモーメントｌ５が発生する。なお、この
ときの応力状態は第１１図５で示されており、第
１１図４と同様な応力分布である。

このようにしてジヤツキ４５，４７によつて一
旦導入された導入力Ｐを解放することによつて、
鋼桁４には偏心引張力が、またコンクリート床版
７には圧縮応力が残留することになり、第１１図
６で示される応力分布となる。また第９図６で
は、第１０図４で示される曲げモーメントｌ４
と、第１０図５で示される曲げモーメントｌ５と
が加算されて、第１０図６で示される曲げモーメ
ントｌ６が発生する。第１０図６においては、仮
想線l7で示される通常の合成桁における曲げモー
メントに比べて第１０図３に示される前記曲げモ
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することができるの
で、予め考慮される鉛直荷重による正の曲げモー
メントを打ち消して減少させることが可能とな
る。また鋼桁４の上フランジ１０および下フラン
ジ１１に発生する応力を小さくすることができ、
しかもコンクリート床版７には圧縮応力を残留さ
せておくことができ、コンクリートのひび割れを
防止することが可能となる。それ故、鋼桁の断面
を小さくすることが可能となるだけでなく、コン
クリート床版のひび割れに対する強度を向上する
ことも可能となり、経済的でかつ耐久性にすぐれ
た合成桁橋を架橋できるのである。

通常、合成桁橋の鋼桁部には、鋼桁、床版、地
覆、高欄、および舗装等の死荷重ならびに活荷重
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。したが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すむことになり、
鋼桁の軽量化、小形化が図られる。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こともでき、この場合に
は型枠を必要とせず、床版の施工に要する工数、
費用の低減が図られる。

第１２図は、請求項２に記載された本発明の一
実施例の簡略化した断面図である。この実施例で
は、固定部材４０，４１間にさらに複数の中間固
定部材７０が鋼桁４の予め定めた固定位置に相互
に間隔をあけて固着されている。固定部材４０，
４１，７０の相互間にはコンクリート床版７が介
在されており、さらにこのコンクリート床版７と
固定部材４０，４１，７０間にジヤツキ７１が介
在される。このジヤツキ７１の働きによつて前述
と同様にコンクリート床版７には圧縮応力が、ま
た鋼桁４には偏心引張力が与えられる。

効 果 請求項１記載の本発明によれば、合成構造部材
を形成する際、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、および小形化を図ることができる。

請求項２記載の本発明によれば、基礎部材に複
数の中間固定部材が固定され、これらの中間固定
部材間にそれぞれ補助部材を配置して、前記基礎
部材と一体化するようにしたので、桁長が長い場
合であつても、一度に多くの補助部材を押圧する
ために、大きな力を発揮することができるジヤツ
キを用いる必要がなく、構成が大形化しない。ま
たこのような大きな力を発揮するジヤツキを用い
る必要がないので、各補助部材と固定部材に作用
する力が小さくてすみ、したがつて補助部材およ
び固定部材の強度を大きくする必要はなく、これ
によつて構成を大形化および複雑化することなし
に長い距離にわたつて基礎部材上に補助部材を敷
設することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が実施される橋梁１の構成を示
す側面図、第２図はその平面図、第３図はコンク
リート床版７が鋼桁４に取付けられた状態の一部
を簡略化して示す斜視図、第４図は第３図の矢符
Ａ側から見た側面図、第５図は請求項１に記載さ
れた本発明の一実施例を示す平面図、第６図は鋼
桁４の両端部付近を示す断面図、第７図は請求項
１に記載された本発明の他の実施例のコンクリー
ト床版７を示す平面図、第８図は第７図の一部を
拡大した斜視図、第９図は第５図〜第８図に示さ
れる実施例の鋼桁４にコンクリート床版７が設置
されてプレストレスが導入された場合の鋼桁４お
よびコンクリート床版７の応力を説明するための
図、第１０図は第９図に対応した曲げモーメント
図、第１１図は第９図の切断面線XI−XIから見
た断面における応力図、第１２図は請求項２に記
載された本発明の一実施例の断面図である。 １……橋梁、４……鋼桁、７……コンクリート
床版、７ａ，７ｂ……端面、４０，４１，７０…
…固定部材、４５，４７，７１……ジヤツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基礎部材に補助部材を設置して一体化する合
   成構造部材形成工法において、 前記基礎部材に相互に間隔をあけて一対の固定
   部材を固定し、各固定部材間に複数の補助部材を
   設置し、少なくとも一方の固定部材と補助部材と
   の間にジヤツキを介在し、 このジヤツキを伸張することによつて、基礎部
   材にはその部材軸方向に引張力を発生させ、かつ
   補助部材には前記部材軸方向に圧縮力を作用さ
   せ、この状態で、前記補助部材を基礎部材に固定
   し、 次に、ジヤツキを収縮することを特徴とする合
   成構造部材形成工法。 ２ 基礎部材に補助部材を設置して一体化する合
   成構造部材形成工法において、 前記基礎部材に、相互に間隔をあけて一対の固
   定部材を固定し、かつこれらの固定部材間におい
   て相互に間隔をあけて複数の中間固定部材を固定
   し、 前記一対の固定部材とこれらの固定部材にそれ
   ぞれ隣接する各中間固定部材との間および各中間
   固定部材間に補助部材をそれぞれ設置し、 前記一対の固定部材と補助部材との間および各
   中間固定部材と補助部材との間に、ジヤツキをそ
   れぞれ介在し、 これらのジヤツキを伸張することによつて、基
   礎部材にはその部材軸方向に引張力を作用させ、
   かつ補助部材には前記部材軸方向に圧縮力を作用
   させ、この状態で、前記補助部材を基礎部材に固
   定し、 次に、ジヤツキを収縮することを特徴とする合
   成構造部材形成工法。