JP2009052197A - 合成鋼床版橋 - Google Patents

Abstract

【課題】床版に外力が作用したときに発生する水平方向のせん断力に対して、コンクリートとデッキプレートがずれ止めを介して一体として抵抗して、縦リブの断面欠損を抑え、製作コストを低減させ得て、鋼・コンクリートの合成鋼床橋としたことの効果を十分に発揮することのできる合成鋼床版橋を提供すること。
【解決手段】鉄筋コンクリートと鋼板からなるデッキプレートを合成させた合成鋼床版橋において、上面に切り欠きを設けた縦リブを前記デッキプレートに溶接し、該切り欠きと縦リブと直交する方向に鉄筋を配設し、該デッキプレートの上面にコンクリートを打ち込んで床版を構成してなる合成鋼床版橋。
【選択図】図２

Description

本発明は合成鋼床版橋に関する。

従来の鋼・コンクリートの合成鋼床版橋は、基本的には、デッキプレートと呼ばれる鋼板と鉄筋コンクリートとを合成した構造となっている（特許文献１、２）。

具体的には、デッキプレート上面に縦リブを橋軸方向に溶接固定し、その上方に、鉄筋が橋軸方向と平行におよび直交して延在するように配置され、そのデッキプレートの上面（上方）の空間にコンクリートを打ち込んで合成鋼床版橋を形成する。

図１は、合成鋼床版橋１の構造を説明するため、コンクリートを打設する前の状態を示した概略モデル斜視図である。

図１に示したように、橋軸方向に延在する主桁２と橋軸方向と直交する方向に延在する横桁３の上方にデッキプレート４を配し、さらに該デッキプレート４の上面に縦リブ５を橋軸方向に溶接固定し、その上方に補強鉄筋（主鉄筋６、配力鉄筋７）を配し、該デッキプレート４の上面空間に前記補強鉄筋（主鉄筋６、配力鉄筋７）を内部に包含させてコンクリート（図示せず）を打ち込み、さらにそのコンクリートの上にアスファルト舗装（図示せず）を施して合成鋼床版橋１を建造するものである。

このような構造では、コンクリートとデッキプレートが外力に対して一体として働くためには、デッキプレートに突起物を立てて、コンクリート内に埋め込んだ状態として、ずれ止め効果を発揮させる必要がある。

特許文献１に記載の発明では、縦リブがこのずれ止めに相当するものであるが、該発明では、縦リブに直角方向の水平せん断力にはずれ止めの効果が十分にあるものの、縦リブ方向の水平せん断力にはずれ止め効果が乏しいものであった。

そのため、特許文献３に記載の発明のように、縦リブに孔を開けて縦リブ方向の応力にもずれ止め効果を発揮させることも考えられる。しかし、必要なずれ耐力やコンクリート内の粗骨材の寸法を考慮すると、孔は直径で５０ｍｍ以上が必要となることから、孔の欠損部分を考えると、縦リブは、縦リブの剛性断面としての必要な高さより余分に５０ｍｍ分高くなる。よって、縦リブの断面が５０ｍｍ分無駄になっているとともに、コンクリートが５０ｍｍ厚くなり、その結果、コンクリートの自重が増えてしまう。

特許文献２では、その図３に示されているとおり、縦リブ自身にずれ止めが取り付けられているものであり、コンクリートの自重の増加は抑えられるが、工場製作の工数は明らかに増加する。

従って、工場製作コストを抑え、コンクリートの自重を増やさずに縦リブ方向の水平せん断力に対するずれ止め効果を発揮する方法が求められていた。
特開平１１−１５８８１６号公報 特開２００７−１１３２０８号公報 特開平１１−２９３６２６号公報

上述したような点に鑑み、本発明の目的は、床版に外力が作用したときに発生する水平方向のせん断力に対して、コンクリートとデッキプレートがずれ止めを介して一体として抵抗して、縦リブの断面欠損を抑え、製作コストを低減させ得て、鋼・コンクリートの合成鋼床橋としたことの効果を十分に発揮することのできる合成鋼床版橋を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の合成鋼床版橋は、以下の（１）の構成からなるものである。
（１）鉄筋コンクリートと鋼板からなるデッキプレートを合成させた合成鋼床版橋において、上面に切り欠きを設けた縦リブを前記デッキプレートに溶接し、該切り欠きと縦リブと直交する方向に鉄筋を配設し、該デッキプレートの上面にコンクリートを打ち込んで床版を構成してなることを特徴とする合成鋼床版橋。

また、かかる本発明の合成鋼床版橋において、より具体的に好ましくは、以下の（２）から（４）のいずれかの構成からなる。
（２）前記切り欠きが、半円状の切り欠きであることを特徴とする上記（１）記載の合成鋼床版橋。
（３）前記切り欠きが半円状の切り欠きであり、該半円状切り欠きの該半円の径が、前記鉄筋の直径の１／２以上が縦リブの上面線よりも下に入り込むことができる径であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の合成鋼床版橋。
（４）前記縦リブが、縦リブの材料板に点線状に孔を開け、さらに隣接する該孔の間を直線状を呈して切断されて製作されたものであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の合成鋼床版橋。

請求項１にかかる本発明の合成鋼床版橋によれば、床版に外力が作用したときに発生する水平方向のせん断力に対して、コンクリートとデッキプレートがずれ止めを介して一体として抵抗して、縦リブの断面欠損を抑え、製作コストを低減させ得た、鋼・コンクリートの合成鋼床橋としたことの効果を十分に発揮することのできる合成鋼床版橋が提供されるものである。

請求項２または請求項３にかかる本発明の合成鋼床版橋によれば、半円状切り欠きの該半円の径を該鉄筋の直径の１／２以上が縦リブの上面線よりも下に入り込むようにすることにより、ずれせん断耐力を向上させることができて、請求項１にかかる本発明で得られる効果をさらに大きく得ることができる。

請求項４にかかる本発明によれば、縦リブの断面欠損を最小限にして、上述した請求項１〜３の各発明による各効果を良好に有しつつ、縦リブの製作性・低製作コスト性、現場での施工性も良好であるという新規な合成鋼床版橋を得ることができる。

以下、図面などを用いながら、更に詳しく本発明の合成鋼床版橋について説明する。

図１は、本発明にかかる合成鋼床版橋の構造の一例をモデル的に示した概略斜視図である。

図２は、本発明にかかる合成鋼床版橋におけるデッキプレート部分の構造の一例をモデル的に示した概略斜視図であり、デッキプレートと縦リブと横鉄筋との関係を説明するものである。

図３は、本発明にかかる合成鋼床版橋におけるデッキプレート部分の構造の一例をモデル的に示した概略斜視図であり、デッキプレートと縦リブとの関係を説明するものである。

図４は、本発明にかかる合成鋼床版橋の構造の一例を説明するものであり、切り欠きの深さ（半円状切り欠きの半円の径）と、主鉄筋（橋軸直角方向鉄筋）との関係を説明するものである。

図１、図２、図４に示したように、本発明の合成鋼床版橋は、鉄筋コンクリートとデッキプレートを合成させた合成鋼床版橋１において、上面に切り欠き８を設けた縦リブ５を前記デッキプレート４に溶接し、該切り欠き８と縦リブ５と直交する方向に主鉄筋（橋軸直角方向鉄筋）６を配設し、該デッキプレート４の上面にコンクリートを打ち込んで床版を構成してなることを特徴とする。

かかる構成としたことにより、主鉄筋６と縦リブ５との間に堅固な接合状態が発生することとなり、水平方向のせん断力に対してより強い状態が形成され、前述した本発明の効果が得られるものである。

切り欠き８を設けるピッチは、特に限定されるものではないが、最低１００ｍｍ程度から、最大で２００ｍｍ程度にするとよく、また、縦リブ５の高さは、特に限定されるものではないが、１００ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内にするのが好ましい。縦リブ５の厚さは好ましくは１２ｍｍ〜１９ｍｍ程度である。

縦リブ５を設けるピッチ（隣接する縦リブ間の距離（間隔））は、３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度とするのがよく、また、縦リブ３の長さは１０ｍ程度とするのがよいが、これら前述の構造寸法は橋梁の設計条件などで定められるものであり、特に限定されない。

縦リブ５に対する主鉄筋６の固定は、溶接などによって行なってもよいが、特に溶接までする必要は必ずしもなく、コンクリートの打ち込みをする前に、単に、切り欠き８部に主鉄筋６を置いて、その後にコンクリートを打ち込むことにより固定がなされるようにすればよい。また、主鉄筋６の上には配力鉄筋７を橋軸方向に配置することが好ましいものであるが、該配力鉄筋７の固定は、針金などを用いて、主鉄筋６と鉄筋どおし間て結束する等の手段によって固定をするのがよい。

本発明の合成鋼床版橋において、切り欠き８の形状は、特に限定されるものではないが、半円状の切り欠きであることが、製造面や効果の点で好ましい。

また、該切り欠き８の深さＤ（半円状切り欠きの半円の半径）は、主鉄筋６の直径の１／２以上が縦リブの上面線よりも下に入り込むことができるに足りる径であることが好ましい。主鉄筋は、一般に横断面が円形状のものであり、該主鉄筋６が切り欠き部８に１／２以上の体積分として入り込むことにより、主鉄筋６と縦リブ５との接合面積をより大きく確保することができ、ずれ防止効果、補強効果がより高くなるからである。

この半円形の切り欠き８を設ける場合、孔径（半円の直径）が３０ｍｍ以下のものであることが好ましく、より好ましくは２５ｍｍ以下である。特に、補強鉄筋として直径が１３ｍｍ〜２２ｍｍ程度の円棒状のものを使用する場合が多く、その場合、切り欠き８の深さＤ（半円状切り欠きの半円の径）は、上述のとおりに、好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下とすることにより図４にモデルを示した、主鉄筋６の直径の１／２以上が縦リブの上面線よりも下に入り込んだ構造が実現できるからである。

また、円形状の孔で、直径が３０ｍｍ以下で２５ｍｍ前後程度までの孔であれば、工業的・生産上の優位点として、穿孔ドリルで開けることができるという利点が生じてくる。したがって、大きな孔径の孔を開けるためにレーザーやガスを用いて行う場合などと比較して、製作コストを大幅に低く抑えることができるのである。

すなわち、従来技術などで知られている縦リブの真ん中に位置するような孔は、一般に直径５０ｍｍ〜７０ｍｍ程度のものであり、そのような大きな孔径の孔は、穿孔ドリルで開けるには、それらの太径ドリルやそのドリルが使用可能な設備が必要であり、一般にレーザーやガスで孔開け加工がされるものであったが、本発明にかかる縦リブの場合は、比較的、孔径が小さなものなので、レーザーやガスを用いて穿孔をする必要は必ずしもないのである。ただし、本発明にあっても、孔開けをレーザーやガスを用いて行ってもよく、あるいはポンチなどの工具を使用して行ってもよい。

本発明にかかる合成鋼床版橋に用いることのできる縦リブ５を製造するプロセスの一例を説明する。すなわち、具体的には、縦リブ材料板たる平鋼板５５のうちの１辺（橋軸方向と平行とすべく、長い辺が好ましい）と平行に、真っ直ぐな点線状の列を呈して多数の円形孔８８を開け、しかる後、隣接する該孔どおしの間を直線状を呈して切断して、さらに、点線状の列間を直線状を呈して切断して、本発明に使用される上辺に半円状の切り欠き８を設けた縦リブ５を製造することができる。もちろん、切断する順番は、以上に説明したものだけには限定されない。

図５は、その縦リブ５の製造プロセスの１例をモデル的に説明するものであり、多数の円孔８８を所定のピッチで孔開けした後、該円形孔８８を結ぶように直線状に切断して、切断辺上に半円状の切り欠きを有した短冊状の縦リブ５を複数製造することができる。

本発明において、図３までのデッキプレート製作工程は、橋の施工現場で行われることは必要ではなく、メーカーの工場内で行われる方が、製造の正確性、溶接位置の正確性などに十分な注意を払うことができるので好ましい。すなわち、橋の建設現場では、それ以降の作業を行うことがよい。特に、主鉄筋や配力鉄筋の配置は橋の建設現場で行うのが好ましい。

図３に示したデッキプレートに対する次の作業は、複数の縦リブ３の上面上にある切り欠き８上に対し、橋軸方向と直角に主鉄筋（橋軸直角方向鉄筋）６を配していき（置いていき）、さらに該主鉄筋（橋軸直角方向鉄筋）６の上に橋軸方向と平行に配力鉄筋７を配置し、針金などで両鉄筋どおしを結束固定し、しかる後、デッキプレート４の上方で、縦リブ５と主鉄筋（橋軸直角方向鉄筋）６、配力鉄筋７の周囲にコンクリートを打設して合成鋼床版を形成するものである。

本発明の合成鋼床版橋おいては、前述した特許文献３のように、縦リブ５に完全な円形状の大きな孔が開口されていることが必須であることもなく、そのため、縦リブ５の断面積ロスも小さくなり、縦リブの高さを低くできることから、コンクリート厚さが薄くなり、死荷重が軽減され好ましい。

また、施工現場においても、縦リブ５の上辺に主鉄筋６をわたすべき切り欠き８が明確に存在しているので、施工時の作業性・正確性も良好である。

具体的には、上辺の切り欠き部８に、上から主鉄筋６を置いていくという作業だけでよいので施工性は良好である。

本発明の合成鋼床版橋は、その主桁構造は、Ｉ型や箱型などのいずれでもよく、さらにトラス構造のものであってもよい。要は、縦リブと主鉄筋、配力鉄筋を用いて構成する合成鋼床橋に採用すれば効果があるものである。

図１は、本発明にかかる合成鋼床版橋の構造の一例をモデル的に示した概略斜視図である。 図２は、本発明にかかる合成鋼床版橋におけるデッキプレート部分の構造の一例をモデル的に示した概略斜視図であり、デッキプレートと、縦リブと主鉄筋との関係を説明するものである。 図３は、本発明にかかる合成鋼床版橋におけるデッキプレート部分の構造の一例をモデル的に示した概略斜視図であり、デッキプレートと、縦リブとの関係を説明するものである。 図４は、本発明にかかる合成鋼床版橋の構造の一例を説明するものであり、切り欠きの深さ（半円状切り欠きの半円の径）と、主鉄筋との関係を説明するものである。 図５は、本発明にかかる合成鋼床版橋に用いられ得る縦リブの製造プロセスの１例を説明する概略平面図である。

符号の説明

１ 合成鋼床版橋
２ 主桁
３ 横桁
４ デッキプレート
５ 縦リブ
６ 主鉄筋（橋軸直角方向鉄筋）
７ 配力鉄筋（橋軸方向鉄筋）
８ 切り欠き
９ 溶接線
５５ 平鋼板
８８ 縦リブ材料鋼板の円形孔８８
Ｄ 切り欠きの深さ（半円状切り欠きの半円の半径）
Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 縦リブ材料鋼板切断線

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリートと鋼板からなるデッキプレートを合成させた合成鋼床版橋において、上面に切り欠きを設けた縦リブを前記デッキプレートに溶接し、該切り欠きと縦リブと直交する方向に鉄筋を配設し、該デッキプレートの上面にコンクリートを打ち込んで床版を構成してなることを特徴とする合成鋼床版橋。
2. 前記切り欠きが、半円状の切り欠きであることを特徴とする請求項１記載の合成鋼床版橋。
3. 前記切り欠きが半円状の切り欠きであり、該半円状切り欠きの該半円の径が、前記鉄筋の直径の１／２以上が縦リブの上面線よりも下に入り込むことができる径であることを特徴とする請求項１または２記載の合成鋼床版橋。
4. 前記縦リブが、縦リブの材料板に点線状に孔を開け、さらに隣接する該孔の間を直線状を呈して切断されて製作されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の合成鋼床版橋。

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