(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底鋼板と、
前記底鋼板の一方の面に自身の長手方向がお互いに略平行となるように配置された複数の山形鋼と、
前記底鋼板の前記一方の面に設けられたずれ止めと、
を備え、
前記山形鋼の一方の板状部は前記底鋼板の前記一方の面に溶接されており、
前記底鋼板に溶接された前記山形鋼の前記一方の板状部と前記底鋼板とのなす角は９０°未満であり、前記山形鋼の他方の板状部は前記底鋼板から遠ざかる方向に傾斜している合成床版用鋼材パネルであって、
前記山形鋼の前記一方の板状部のうちの少なくとも一部は前記底鋼板から離れており、前記山形鋼の前記一方の板状部のうち、前記底鋼板から離れている部位の少なくとも一部の下方には、その長手方向が前記山形鋼の長手方向と略平行に延びる支点部フラットバーが配置されており、該支点部フラットバーは前記山形鋼の前記一方の板状部に溶接されていることを特徴とする合成床版用鋼材パネル。
【請求項２】
前記他方の板状部の前記底鋼板と対向する面は、前記底鋼板となす角が２°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の合成床版用鋼材パネル。
【請求項３】
前記他方の板状部の前記底鋼板と対向する面は、前記底鋼板となす角が５°以上４０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の合成床版用鋼材パネル。
【請求項４】
前記山形鋼はＪＩＳ規格品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床版用鋼材パネル。
【請求項５】
前記ずれ止めはスタッドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の合成床版用鋼材パネル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の合成床版用鋼材パネルを用いて構成された合成床版。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合成床版用鋼材パネルおよび合成床版に関し、詳細には山形鋼を用いた合成床版用鋼材パネルおよび合成床版に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼とコンクリートの合成床版は、耐久性や施工性等に優れるため、各地において採用が進んできている。
【０００３】
合成床版には数多くのタイプがあり、合成床版の中には形鋼を用いたタイプがある。図７は、形鋼を用いた合成床版の一例である（特許文献１参照）。
【０００４】
図７に示す合成床版１００は、上部フランジ１０１ａの上面に突起１０１ｂを有するＴ形鋼１０１を並列配置し、Ｔ形鋼１０１のウェブ部１０１ｃの下端部を底鋼板１０２に溶接してなる構造を備えている。図７において、符号１０３は、Ｔ形鋼１０１と直交するように配設された配力鉄筋である。
【０００５】
合成床版１００において、Ｔ形鋼１０１が補強材とずれ止めの機能を兼ね備えており、Ｔ形鋼１０１による底鋼板１０２に対する補剛効果ならびに鋼（底鋼板１０２およびＴ形鋼１０１）とコンクリート１０４との合成効果を得ることができる。このため、合成床版１００は高剛性の床版となっており、床版支間が６ｍを超える少数主桁橋や細幅箱桁橋等の長支間床版への適用が可能となっている。
【０００６】
しかしながら、合成床版１００の施工において、Ｔ形鋼１０１の間隔が密になるとコンクリートの流動性に十分に配慮することが必要となる。また、Ｔ形鋼１０１の上部フランジ１０１ａの下面は略水平な面となっているので、Ｔ形鋼１０１の上部フランジ１０１ａの下方には空隙が生じやすいと考えられ、この点でも、合成床版１００の施工においては、コンクリートの流動性に十分に配慮することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１９５２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、施工時にコンクリートを流動させやすい構造であって、かつ、高剛性の合成床版を得やすい合成床版用鋼材パネルならびに施工時にコンクリートを流動させやすい構造であって、かつ、高剛性である合成床版を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下の合成床版用鋼材パネルおよび合成床版により、前記課題を解決したものである。
【００１０】
即ち、本発明に係る合成床版用鋼材パネルは、底鋼板と、前記底鋼板の一方の面に自身の長手方向がお互いに略平行となるように配置された複数の山形鋼と、前記底鋼板の前記一方の面に設けられたずれ止めと、を備え、前記山形鋼の一方の板状部は前記底鋼板の前記一方の面に溶接されており、前記底鋼板に溶接された前記山形鋼の前記一方の板状部と前記底鋼板とのなす角は９０°未満であり、前記山形鋼の他方の板状部は前記底鋼板から遠ざかる方向に傾斜している合成床版用鋼材パネルであって、前記山形鋼の前記一方の板状部のうちの少なくとも一部は前記底鋼板から離れており、前記山形鋼の前記一方の板状部のうち、前記底鋼板から離れている部位の少なくとも一部の下方には、その長手方向が前記山形鋼の長手方向と略平行に延びる支点部フラットバーが配置されており、該支点部フラットバーは前記山形鋼の前記一方の板状部に溶接されていることを特徴とする合成床版用鋼材パネルである。
【００１１】
ここで、「前記底鋼板に溶接された前記山形鋼の前記一方の板状部と前記底鋼板とのなす角」とは、「前記底鋼板に溶接された前記山形鋼の前記一方の板状部」の、他方の板状部とは反対側の側面が前記底鋼板となす角のことであり、図５の場合、角度αのことである。
【００１２】
また、他方の板状部が「底鋼板から遠ざかる方向に傾斜」とは、他方の板状部において、当該山形鋼の２つの板状部の交点部から遠い部位ほど底鋼板から遠い位置に位置する状態のことである。
【００１３】
前記他方の板状部の前記底鋼板と対向する面は、前記底鋼板となす角が２°以上４５°以下であることが好ましい。
【００１４】
ここで、前記他方の板状部の前記底鋼板と対向する面が前記底鋼板となす角とは、前記他方の板状部の前記底鋼板と対向する面を仮想的に延長した面が前記底鋼板となす角のことである（本願において、以下同様）。
【００１５】
また、前記他方の板状部の前記底鋼板と対向する面は、前記底鋼板となす角が５°以上４０°以下であることがより好ましい。
【００１６】
前記山形鋼としては、ＪＩＳ規格品を用いてもよい。
【００１７】
前記ずれ止めとしては、例えば、スタッドを用いることができる。
【００１８】
本発明に係る合成床版は、前記合成床版用鋼材パネルを用いて構成された合成床版である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る合成床版用鋼材パネルによれば、底鋼板に溶接された山形鋼の一方の板状部と底鋼板とのなす角は９０°未満であり、山形鋼の他方の板状部は底鋼板から遠ざかる方向に傾斜しているので、施工時にコンクリートを流動させやすく、コンクリートの充填性が良好な合成床版を得ることができる。
【００２０】
また、本発明に係る合成床版用鋼材パネルによれば、山形鋼の他方の板状部は、底鋼板と接触しておらず、底鋼板からある程度の距離があるため、高剛性の合成床版を得ることができる。
【００２１】
また、本発明に係る合成床版によれば、底鋼板に溶接された山形鋼の一方の板状部と底鋼板とのなす角は９０°未満であり、山形鋼の他方の板状部は底鋼板から遠ざかる方向に傾斜しているので、施工時にコンクリートを流動させやすく、コンクリートの充填性を良好にすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る合成床版によれば、山形鋼の他方の板状部は、底鋼板と接触しておらず、底鋼板からある程度の距離があるため、高剛性にすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る合成床版用鋼材パネルおよび合成床版に用いる山形鋼としては、汎用品であるＪＩＳ規格品の山形鋼を用いることもでき、汎用品であるＪＩＳ規格品の山形鋼を用いた場合には、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る合成床版用鋼材パネルを斜め上方から見た斜視図
【図２】本発明の実施形態に係る合成床版用鋼材パネルを上方から見た平面図
【図３】本発明の実施形態に係る合成床版の支間部の断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に対応する断面図）
【図４】本発明の実施形態に係る合成床版の支点部の断面図（図２のＩＶ−ＩＶ線断面に対応する断面図）
【図５】本発明の実施形態において用いる１つの山形鋼とその下方に位置する底鋼板を拡大して示す断面図
【図６】山形鋼１４の傾斜角度と、底鋼板１２および山形鋼１４からなる鋼材の断面２次モーメントとの関係を示すグラフ
【図７】特許文献１に記載された、形鋼を用いた合成床版の一例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る合成床版用鋼材パネル１０を斜め上方から見た斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る合成床版用鋼材パネル１０を上方から見た平面図である。図３は、本発明の実施形態に係る合成床版５０の支間部の断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に対応する断面図）であり、図４は、本発明の実施形態に係る合成床版５０の支点部の断面図（図２のＩＶ−ＩＶ線断面に対応する断面図）である。本発明の実施形態に係る合成床版５０は、本発明の実施形態に係る合成床版用鋼材パネル１０を用いて構成された合成床版である。なお、図３および図４では、スタッド２１を切断しない断面を想定しており、スタッド２１は描いていない。図５は、本発明の実施形態において用いる１つの山形鋼１４とその下方に位置する底鋼板１２を拡大して示す断面図である。図５に記載の底鋼板１２は、山形鋼１４の配置ピッチに対応する幅を想定して描いている。
【００２７】
図１および図２に示すように、本実施形態に係る合成床版用鋼材パネル１０は、底鋼板１２と、複数の山形鋼１４と、側鋼板１６と、端部連結フラットバー１８と、支点部フラットバー２０と、スタッド２１とを備えてなり、合成床版用鋼材パネル１０の上部にコンクリートを打設することにより、本発明の実施形態に係る合成床版５０を製作することができる。
【００２８】
底鋼板１２は、合成床版５０の下面を構成し、主鉄筋および配力鉄筋の役割を果たし、合成床版５０の主要な引張強度部材となるとともに、コンクリート打設中、型枠としても機能する部材である。底鋼板１２が型枠としても機能するため、合成床版５０を製作する際には型枠の設置は不要であり、通常のＲＣ床版を現場打ちコンクリートで製作する場合よりも施工性が良好である。
【００２９】
底鋼板１２は、隣り合う主桁同士の間に位置する水平な底鋼板の部位だけでなく、図１に示すように、ハンチ部底鋼板１２Ａ、主桁部底鋼板１２Ｂ、張り出し部底鋼板１２Ｃも備えている。ハンチ部底鋼板１２Ａおよび主桁部底鋼板１２Ｂは、合成床版５０が主桁８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄ、８０Ｅ（以下、主桁８０Ａ等と記すことがある）と連結する部位を構成している。ハンチ部底鋼板１２Ａは、合成床版５０が主桁８０Ａ等と連結する部位のハンチ部を形成する底鋼板１２の部位である。主桁部底鋼板１２Ｂは、主桁８０Ａ等の上面に載置される底鋼板１２の部位である。張り出し部底鋼板１２Ｃは、合成床版５０の張り出し部に位置する底鋼板１２の部位である。
【００３０】
山形鋼１４は、底鋼板１２の一方の面（合成床版５０として供用される時の上側の面）に、自身の長手方向がお互いに略平行となるように複数配置されている。合成床版５０が主桁上に配置された状態においては、山形鋼１４の長手方向は床版支間の方向（隣り合う主桁間を差し渡す方向）になる。
【００３１】
山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの下辺は底鋼板１２に溶接されて取り付けられており、これにより山形鋼１４は底鋼板１２に取り付けられている。山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂは、底鋼板１２と接触しておらず、底鋼板１２からある程度の距離があるため、合成床版５０の曲げ剛性（床版支間に発生する曲げモーメントに対する曲げ剛性）を向上させることに寄与する。このため、本実施形態に係る合成床版５０は、床版支間に発生する曲げモーメントに対する剛性が大きくなっている。
【００３２】
また、山形鋼１４は、合成床版５０のコンクリート５６が床版支間の方向（山形鋼１４の長手方向と直交する水平方向）に移動することを拘束するだけでなく、山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂが、コンクリート５６が底鋼板１２から剥離する方向（底鋼板１２と直交する方向）に移動することも拘束するので、山形鋼１４は、ずれ止めとしての機能も有しており、合成床版５０の合成構造としての機能維持にも寄与している。
【００３３】
山形鋼１４が底鋼板１２に取り付けられた状態においては、図５に示すように、山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの外面（山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂとは反対側の側面）と底鋼板１２とがなす角αが９０°よりも小さい鋭角となっている。その結果、山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂは、底鋼板１２から遠ざかる方向に傾斜しており、他方の板状部１４Ｂにおいて、山形鋼１４の２つの板状部１４Ａ、１４Ｂの交点部１４Ｃから遠い部位ほど底鋼板１２から遠い位置に位置するようになっている。
【００３４】
このため、合成床版用鋼材パネル１０の上方にコンクリートを打設した際、山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂの下方においても気泡は抜けやすくなっており、本実施形態に係る合成床版５０においては、コンクリート５６の充填性を向上させることができる。また、隣り合う山形鋼１４同士の間隔をある程度小さくして配置しても、コンクリート５６の充填性を確保しやすくなっている。
【００３５】
山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂの底鋼板１２と対向する面（図３〜図５において下側の面）と底鋼板１２とのなす角は、２°以上４５°以下であることが好ましい。２°未満では山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂの下方から気泡を抜けやすくする効果が不十分となる虞がある。一方、４５°を超えると、山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂの位置が全体として底鋼板１２と近くなり過ぎ、床版支間に発生する曲げモーメントに対する剛性への寄与が小さくなってしまう。
【００３６】
本実施形態において用いる山形鋼１４の種類は特に限定されず、汎用品であるＪＩＳ規格品の山形鋼を用いることもでき、汎用品であるＪＩＳ規格品の山形鋼を用いた場合には、コストを低減することができる。
【００３７】
側鋼板１６は、合成床版５０の側端部（橋軸直角方向の端部）を構成する鋼板であり、合成床版５０の側端部を補強するとともに、コンクリート打設時においては合成床版５０の側端部の型枠の役割も担っている。
【００３８】
端部連結フラットバー１８は、山形鋼１４の端部を張り出し部底鋼板１２Ｃおよび側鋼板１６と連結する役割を担っている。端部連結フラットバー１８の一方の先端部は側鋼板１６にボルトまたは溶接により連結されており、端部連結フラットバー１８の下辺は張り出し部底鋼板１２Ｃに溶接されて連結されている。また、端部連結フラットバー１８の他方の端部の側面は山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの外面（山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂとは反対側の側面）にボルトまたは溶接により連結されている。前述したように、山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの外面（山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂとは反対側の側面）と底鋼板１２とがなす角αは９０°よりも小さい鋭角となっている（図５参照）ため、端部連結フラットバー１８も同様の角度αで傾斜した取り付け状態になっている。
【００３９】
支点部フラットバー２０は、合成床版５０の主桁８０Ａ等との連結部（合成床版５０の厚さが厚くなっている部位）（図２および図４参照）において、山形鋼１４が底鋼板１２から離れる部位を補強する役割を担っている。支点部フラットバー２０の上面は、山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの下辺に溶接されて連結されている。
【００４０】
スタッド２１は、底鋼板１２の上面に設けられており、鋼とコンクリートとの合成効果を確実に向上させる役割を有する。
【００４１】
また、合成床版５０の断面において、上方の位置には、主鉄筋５２および配力鉄筋５４が配置されている（図３および図４参照）。主鉄筋５２および配力鉄筋５４は、主桁８０Ａ等の上部に位置する合成床版５０の部位に作用する負の曲げモーメントに対して抵抗する役割を有する。
【００４２】
以上、本発明の実施形態に係る合成床版用鋼材パネル１０および合成床版５０を構成する各部材について説明してきたが、橋梁に合成床版５０を実際に適用する際には、施工段階において、橋軸方向に隣り合う合成床版用鋼材パネル１０同士を連結する必要がある。そのため、合成床版用鋼材パネル１０の底鋼板１２の橋軸方向端部にはボルト用貫通孔１２Ｄが設けられており、連結鋼板２２およびボルト２４によって橋軸方向に隣り合う合成床版用鋼材パネル１０同士を連結できるようになっている。連結鋼板２２には、ボルト用貫通孔２２Ａが設けられている。
【００４３】
輸送上や架設上の制約により合成床版用鋼材パネル１０を分割する場合には、主桁８０Ｃ上で合成床版用鋼材パネル１０が分割された構造とすることが好ましい。このような構造を採用する場合、主桁８０Ｃ上で底鋼板１２および山形鋼１４を分割し、主桁８０Ｃ上の負の曲げモーメントに対しては、主鉄筋５２とコンクリート５６とによるＲＣ断面で抵抗するように設計を行う。
【００４４】
また、合成床版用鋼材パネル１０は、工場で製作するが、合成床版５０を製作する際のコンクリートの打設は現場で行っても、工場で行ってもどちらでもよい。
【００４５】
コンクリートの打設を工場で行う場合、本実施形態に係る合成床版５０を工場で製作し、現場に搬入することになる。この場合、現場でのコンクリート打設の作業は合成床版用鋼材パネル１０同士の連結部近傍のみとなり、工場での作業によって合成床版５０をほとんど完成させることができるので、現場での施工期間を短縮することができる。反面、重量の大きい完成後の合成床版５０を現場に搬入して据え付ける作業を行うことが必要となるので、輸送や搬入作業および据え付け作業においては不利となる。
【００４６】
一方、合成床版用鋼材パネル１０を現地において据え付けた後にコンクリートの打設を行う場合、合成床版用鋼材パネル１０は完成後の合成床版５０と比べて重量が小さいので、輸送や搬入作業および据え付け作業においては有利となるが、現場でのコンクリート打設作業および現場でのコンクリートの養生管理が必要となる。
【００４７】
本実施形態に係る合成床版５０を製作する際、コンクリートの打設を工場で行うか現場で行うかについては、施工現場の状況等を勘案して決定すればよい。
【００４８】
次に、山形鋼１４のより好ましい傾斜角度についてさらに検討する。具体的には、山形鋼１４を底鋼板１２に傾けて取り付ける際の傾斜角度と剛性（断面２次モーメント）との関係の計算結果を示して、山形鋼１４のより好ましい傾斜角度について説明する。
【００４９】
図５に示す底鋼板１２と山形鋼１４とからなる鋼材の断面２次モーメントを、次のような前提で計算した。
（１）山形鋼１４の間隔を５００ｍｍとし、１つの山形鋼１４において計算に含める底鋼板１２の幅を５００ｍｍとする。
（２）山形鋼１４のサイズは、７５ｍｍ×７５ｍｍ×９ｍｍとする。
（３）山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの外面（山形鋼１４の他方の板状部１４Ｂとは反対側の側面）と底鋼板１２とがなす角αを、９０°から引いた角度を山形鋼１４の傾斜角度とする。即ち、山形鋼１４の傾斜角度＝９０°−αとする。
【００５０】
上記の前提（１）〜（３）に基づいて計算した断面２次モーメントの計算結果を次の表１に示すとともに、そのグラフを図６に示す。
【００５１】
【表１】
0005943135.tif 000002
【００５２】
表１および図６に示す結果から、山形鋼１４の傾斜角度が５°以上４０°以下のとき、断面２次モーメントが４００（ｃｍ4）を超えていることがわかる。したがって、合成床版５０の高剛性化の観点からは、山形鋼１４の傾斜角度を５°以上４０°以下とすることが好ましい。合成床版５０のさらなる高剛性化の観点からは、山形鋼１４の傾斜角度を８°以上３５°以下とすることがより好ましい。
【００５３】
なお、本発明の実施形態では、ずれ止めとしてスタッド２１を用いたが、ずれ止めはスタッドに限定されるわけではなく、所定のずれ止め性能を有するずれ止めであれば、適宜に用いることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…合成床版用鋼材パネル
１２…底鋼板
１２Ａ…ハンチ部底鋼板
１２Ｂ…主桁部底鋼板
１２Ｃ…張り出し部底鋼板
１２Ｄ、２２Ａ…ボルト用貫通孔
１４…山形鋼
１４Ａ…一方の板状部
１４Ｂ…他方の板状部
１４Ｃ…交点部
１６…側鋼板
１８…端部連結フラットバー
２０…支点部フラットバー
２１…スタッド
２２…連結鋼板
２４…ボルト
５０…合成床版
５２…主鉄筋
５４…配力鉄筋
５６…コンクリート
８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄ、８０Ｅ…主桁
α…山形鋼１４の一方の板状部１４Ａの外面と底鋼板１２とがなす角（ただし、本明細書においては、角度αと記載したときには、なす角αの角度の大きさを示す）
【要約】      （修正有）【課題】施工時にコンクリートを流動させやすい構造であって、かつ、高剛性の合成床版を得やすい合成床版用鋼材パネルならびに施工時にコンクリートを流動させやすい構造であって、かつ、高剛性である合成床版を提供する。【解決手段】底鋼板１２と、底鋼板１２の一方の面に自身の長手方向がお互いに略平行となるように配置された複数の山形鋼１４と、底鋼板１２の前記一方の面に設けられたずれ止め２１と、を備え、山形鋼１４の一方の板状部は底鋼板１２の前記一方の面に溶接されており、底鋼板１２に溶接された山形鋼１４の一方の板状部と底鋼板１２とのなす角は９０°未満であり、山形鋼１４の他方の板状部は底鋼板１２から遠ざかる方向に傾斜している。【選択図】図１【図１】
0005943135.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005943135.tif 000009