(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼桁とコンクリートとが中間支承上では非合成床版を形成しその他の部分では合成床版を形成してなる多径間断続合成床版橋において、中間支承上方の鋼桁の上フランジを他の部分の上フランジよりも幅広に形成するとともに、該幅広の上フランジ上面及び下面に板状縁切り材を貼着し、該上フランジ上面に貼着した板状縁切り材の上に金網状鉄筋を設け、前記幅広の上フランジ部以外の上フランジにはコンクリートとのずれ止め材を備えたことを特徴とする断続合成床版橋。
【請求項２】
鋼桁とコンクリートとが中間支承上では非合成床版を形成しその他の部分では合成床版を形成してなる多径間断続合成床版橋において、中間支承上方の鋼桁の上フランジを他の部分の上フランジよりも厚肉に形成するとともに、該厚肉の上フランジ上面及び側面をキャップ状縁切り材で被覆し、該厚肉部以外の上フランジにはコンクリートとのずれ止め材を備えたことを特徴とする断続合成床版橋。
【請求項３】
さらに、前記厚肉の上フランジ上面に被覆したキャップ状縁切り材の上に金網状鉄筋を設けたことを特徴とする請求項２記載の断続合成床版橋。
【請求項４】
前記縁切り材が、硬質ゴム、軟質ゴム、合成樹脂、繊維材及びアスファルト系粘弾性材から成る群から選ばれた１又は２以上の材料であることを特徴とする請求項１〜３記載の何れかの断続合成床版橋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長手方向の１部分が合成床版、他の部分が非合成床版から成る合成床版橋がその長手方向に多径間に連続している断続合成床版橋に関する。ここで多径間とは少なくとも２径間以上を言う。
【０００２】
【従来の技術】
都市部の高速自動車道などには、土地の有効利用や交通渋滞の緩和のため、高架橋が用いられることが多い。各径間ごとに架設される単純支持合成床版橋ではそれぞれの端部に、合成床版橋の温度変化による伸縮やその端部の回転に対応する伸縮継手が設けられるため、水漏れが起こり、桁端部の腐食が助長され補修維持管理を必要とすること、さらに単純支持合成床版橋の継目を車輌が高速度で通過する際に、振動と騒音を発生し、環境を悪化させる問題がある。
【０００３】
このため、高速自動車道の高架橋には、多径間に亘る連続桁を用い継目の数を少なくした連続床版橋が用いられることが多い。図４に３径間の連続桁を有する連続床版橋を例示した。この橋は４個の橋脚２上に連続する鋼桁９が架設されており、コンクリート１と鋼桁９とを合成した合成床版の上に連続したアスファルト舗装１１が施工されており伸縮継手が大幅に減少している。
【０００４】
なお、特公平３−４８２８５号公報あるいは実公平７−３９９２７号公報には、中空型合成床版橋が示されている。この中空型合成床版橋は、中実な合成床版橋に比べて桁高が低く、軽量であり、適用される径間距離も大きく取ることができ、優れた特性を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら連続床版橋には、以下に示すような問題がある。
例えば、上記図４に示した３径間の連続梁に等分布荷重が作用した場合の曲げモーメント図を図３に示した。この３径間の連続梁２１は、１つの固定支承４と３つの可動支承５とによって支持されている。連続梁２１に自動車載荷重等を模擬した等分布荷重２０が作用した場合、その両端を除く中間部の支承４、５の近傍で連続梁２１の上面に引張力が作用する負の曲げモーメントが生じる。実際の連続合成床版橋に作用する力は等分布荷重２０とは異なるが、自動車載荷重などにより、やはり図３に示すようにその両端を除く中間部の支承４、５の上方で連続合成床版橋に引張力が作用する負の曲げモーメントが生じることがある。この負の曲げモーメントが発生すると、コンクリートは引張力に弱いため、連続合成床版橋の床版コンクリートにひび割れが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、長手方向に床版コンクリートおよび鋼桁はそれぞれ連続しているが、負の曲げモーメントが生じる区間では鋼桁の上フランジと床版コンクリートを非合成にすることにより、床版コンクリートにひび割れが発生することを防止した断続合成床版橋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】
断続合成床版橋は、例えば、自動車載荷重により生じる正の曲げモーメント区間では、鋼桁の上部に打設されたコンクリートと鋼桁とを一体化して合成床版を形成し、その負の曲げモーメント区間では、鋼桁の上部に打設されたコンクリートと鋼桁とを一体化せずに非合成の床版を形成し、多径間に亘って多数の支承により支持され長手方向に連続している連続橋である。
【０００８】
本発明はこのような断続合成床版橋の合理的な構造を開発しこれを提供するものである。すなわち、本発明の第１の発明は、鋼桁とコンクリートとが中間支承上では非合成床版を形成しその他の部分では合成床版を形成してなる多径間断続合成床版橋において、中間支承上方の鋼桁の上フランジを他の部分の上フランジよりも幅広に形成するとともに、該幅広の上フランジ上面及び下面に板状縁切り材を貼着し、該上フランジ上面に貼着した板状縁切り材の上に金網状鉄筋を設け、前記幅広の上フランジ部以外の上フランジにはコンクリートとのずれ止め材を備えたことを特徴とする断続合成床版橋である。
【０００９】
本発明の第２の発明は、鋼桁とコンクリートとが中間支承上では非合成床版を形成しその他の部分では合成床版を形成してなる多径間断続合成床版橋において、中間支承上方の鋼桁の上フランジを他の部分の上フランジよりも厚肉に形成するとともに、この厚肉の上フランジ上面及び側面をキャップ状縁切り材で被覆し、厚肉部以外の上フランジにはコンクリートとのずれ止め材を備えたことを特徴とする断続合成床版橋である。この断続合成床版橋において、さらに、前記厚肉の上フランジ上面に被覆したキャップ状縁切り材の上に金網状鉄筋を設けると、上フランジの肉厚が変化する部分の附近のコンクリートにひび割れが発生するのを防止することができるので好ましい。
【００１０】
本発明において、縁切り材とは、床版コンクリートと鋼桁フランジ面との間に介在し、コンクリートと鋼桁フランジとの間に作用するせん断力や支圧力によって容易に変形するか又は滑りを生じ、コンクリートと鋼桁間にせん断力や支圧力を伝達しない材料を言う。この縁切り材の板状のものを鋼桁の幅広の上フランジの上下面に貼着するか、または厚肉の上フランジの上面及び側面にキャップ状にかぶせることによって、コンクリートと鋼桁が合成床版を形成することが妨げられる。また、本発明において、ずれ止め材とは、鋼桁とコンクリートとを力学的に一体化して合成床版を形成するために、鋼桁表面に溶植されるジベルスタッド、鋼桁の表面に突設されるリブ突起等を言う。このようなずれ止め材は実情に応じて溶接その他の手段によって適切な形状、配列に設けられるものである。
【００１１】
上記本発明において、さらに前記コンクリートを、膨張材を添加した膨張コンクリートとすると、ひび割れが発生するおそれがなく好適である。また、前記縁切り材として、硬質ゴム、軟質ゴム、合成樹脂、繊維材及びアスファルト系粘弾性材から成る群から選ばれた１又は２以上の材料を用いることができる。合成樹脂としては、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリウレタン、弗素樹脂を用いることができ、発泡材でも良い。繊維材としては、カーボン、鋼等の無機繊維、アラミド等の有機繊維の不織布、ＦＲＰ等を用いることができる。２以上の材料を用いる縁切り材は、貼合、原料混合、その他の手段によって複合したものを用いることができる。縁切り材は鋼桁とコンクリートとの結合を阻止し、コンクリート中に生ずる引張応力を効果的に減殺し、ひび割れ発生を防止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施例の断続合成床版橋を示すもので、図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は鋼桁の平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図１では、図４で示した従来例と同一の構成要素には、同一の参照番号を付してある。
【００１３】
３径間の断続合成床版橋１０は、４個の橋脚２上に載設され、１つの固定支承４と３つの可動支承５とに支持されている。
鋼桁の下フランジ９ｂは、橋脚２上に支承されており、それぞれ橋脚２の上方に鉄筋コンクリート横桁６が橋軸に直角に設けられている。この実施例の断続合成床版橋１０は、前述の特公平３−４８２８５号公報あるいは実公平７−３９９２７号公報に開示されている技術と同様に中空型合成床版橋の構造を備えている。すなわち、各橋脚２の間の径間の鋼桁は中空になっており、この中空部には発泡スチロール３が充填されている。この発泡スチロール３および鉄筋コンクリート横桁６の上に、コンクリート床版７が設けられている。
【００１４】
図１に示す実施例の断続合成床版橋では、中間の支承４、５の上方の鋼桁の上フランジ９ａが幅広に形成されて増幅フランジ９ｄとなっており、この増幅フランジ９ｄ以外の上フランジ（以下普通フランジ部９ｅという）の板幅より広く形成されている。さらに、増幅フランジ９ｄの上面及び下面には板状ゴム１３を貼着してある。また、普通フランジ部９ｅの表面には、床版コンクリート７と普通フランジ部９ｅとの一体化を図るため、フランジ部９ｅ表面にリブ突起９ｃが突設されている。この突起９ｃはスタッド１５としてもよく、またスタッド１５はフランジの下面に垂設してもよい。
【００１５】
板状ゴム１３は、縁切り材であって、コンクリートと鋼桁との境界に作用するせん断力によりせん断変形するか、あるいはすべりを生じ、鋼桁とコンクリートとの一体化を妨げるものである。
この実施例では、上フランジ幅を幅広としたことに伴い、上フランジの幅変化部付近のコンクリートの応力に乱れが生ずる恐れがある。この乱れを防止しコンクリートのひび割れの発生を防止するため、エキスパンドメタル等の金網状鉄筋１２を増幅フランジ９ｄの上方に用心鉄筋として配設した後に床版コンクリート７を打設するとよい。また、床版コンクリート７には、コンクリートの乾燥収縮に伴うひび割れ発生を抑制する目的から、普通コンクリートの配合に膨張性混合材を添加した膨張コンクリートを使用することが好ましい。
【００１６】
この断続合成床版橋１０は、増幅フランジ９ｄが板状ゴム１３により床版コンクリートと断絶され、いわゆるフランジと床版コンクリートの非合成状態が出現されることにより床版コンクリートに生じるコンクリートの引張力がほぼ零になり、床版コンクリート７にひび割れが生じることが防止させる。また、非合成のため、この区間の上フランジには普通フランジ部９ｅより大きな応力が生じることになるが、この区間に形成された増幅フランジ９ｄと下フランジ９ｂで構成するる大きな曲げ抵抗剛性により、普通フランジ部９ｅ区間に生じる程度の応力に抑えられる。
【００１７】
次に本発明の別の実施例を図２を参照して説明する。
図２に示す別の実施例の断続合成床版橋では、中間の支承４、５の上方の鋼桁の上フランジ９ａが厚肉に形成されて増厚フランジ部９ｆとなっており、この増厚フランジ９ｆ以外の普通フランジ部９ｅの板厚より厚く形成されている。さらに、増厚フランジ９ｆの上面及び側面はキャップ状ゴム板１４（縁切り材）で被覆されている。また、普通フランジ部９ｅの表面には、床版コンクリート７と普通フランジ部９ｅとの一体化を図るため、フランジ部９ｅ表面にスタッド１５が溶接によって取付けられている。図２ではこのスタッド１５は、フランジの下面に垂設されている。スタッド１５はフランジの下面に限らず上面に設けてもよく、また、スタッド１５の代りにリブ等の突起物でもよいが、上フランジ下面に垂設されたスタッド１５は床版コンクリート７の浮き上がり力に対して、床版コンクリート７のせん断抵抗面を大きくすると共に上フランジと共同して抵抗するため、床版コンクリート７の滑り破壊抵抗を向上する利点がある。
【００１８】
縁切り材であるキャップ状ゴム板１４は、その上面とコンクリートとの境界に作用するせん断力によりせん断変形するか、あるいはすべりが生じ、かつ、その側面に作用する支圧力により可逆的な変形が生じ、鋼桁とコンクリートとの一体化を妨げる。このゴム板１４は、硬質ゴム板、軟質ゴム板の他、合成樹脂板、発泡スチロール板、アスファルト系粘弾性体などであってもよい。
【００１９】
さらに、この実施例では上フランジ厚を肉厚としたことに伴い、上フランジの厚みが変化する部分付近のコンクリートの応力が乱れ床版コンクリートにひび割れが発生する恐れがあるのでこれを防止するため、エキスパンドメタル等の金網状鉄筋１２を増厚フランジ部９ｆの上方に用心鉄筋として配設した後に床版コンクリート７を打設すと好適である。また、床版コンクリート７は、膨張性混合材を添加した膨張コンクリートを使用し、コンクリートの乾燥収縮に伴うひび割れ発生を抑制することが好ましい。
【００２０】
実施例の断続合成床版橋１０は、増厚フランジ部９ｆがキャップ状ゴム板１４により床版コンクリートと縁切りされ、フランジと床版コンクリートが非合成となっているので、床版コンクリートに引張力が生じない。したがって、床版コンクリート７にひび割れが生じることが防止させる。また、非合成のため、この区間の上フランジには普通フランジ部９ｅより大きな応力が生じることになるが、この区間に形成された増厚フランジ部９ｆと下フランジ９ｂで構成する大きな曲げ抵抗剛性により、普通フランジ部９ｅ区間に生じる応力の大きさと同程度にすることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の断続合成床版橋によれば、単純桁橋の床版の継目による腐食や騒音が防止され、連続桁橋の床版コンクリートに生ずるおそれのあるひび割れの発生を防止することができ、耐久性が著しく向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の断続合成床版橋の（ａ）縦断面図、（ｂ）上フランジの平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】他の実施例の断続合成床版橋の（ａ）縦断面図、（ｂ）上フランジの平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】３径間の連続梁に等分布荷重が作用した場合の（ａ）荷重図、（ｂ）曲げモーメント図である。
【図４】断続合成床版橋の側面図である。
【符号の説明】
１    コンクリート                ２    橋脚
３    発泡スチロール              ４    固定支承
５    可動支承                    ６    鉄筋コンクリート横桁
７    コンクリート                ９    鋼桁
９ａ  上フランジ                  ９ｂ  下フランジ
９ｃ  リブ突起                    ９ｄ  増幅フランジ
９ｅ  普通フランジ                ９ｆ  増厚フランジ
１０  断続合成床版橋              １１  アスファルト舗装
１２  金網鉄筋                    １３  板状ゴム
１４  キャップ状ゴム              １５  スタッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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