(57)【要約】【課題】自重を大きくせずに剛性の高い低桁高の合成桁橋を提供する。【解決手段】橋軸方向Ａを長手方向とし橋軸方向Ａに直交する方向に所定の間隔をあけて複数の角型鋼管（角型鋼管または箱桁）５が配列され、角型鋼管５の長手方向の全体もしくは少なくとも一部に角型鋼管５に固定されたＰＣ鋼材６が配設される。ＰＣ鋼材６は、角型鋼管５の中間部５ｂにおいて、主桁２の中立軸よりも下側に配設される。【選択図】図１
2011132749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋軸方向に延在する複数の主桁が橋軸方向と直交する方向に互いに間隔をあけて配設され、前記複数の主桁上に床版が設けられた合成桁橋であって、
前記主桁は、角型鋼管または箱桁と、前記角型鋼管または箱桁の長手方向の全体もしくは少なくとも一部に配設され前記角型鋼管または箱桁に固定されたＰＣ鋼材とを備え、前記ＰＣ鋼材にプレストレスが導入されていることを特徴とする合成桁橋。
【請求項２】
前記角型鋼管または箱桁は内部にコンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１に記載の合成桁橋。
【請求項３】
前記ＰＣ鋼材は前記角型鋼管または箱桁に接合された隔板に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の合成桁橋。
【請求項４】
前記角型鋼管または箱桁が橋軸方向に複数接合されていて、前記角型鋼管または箱桁の長手方向の端部には連結板が設けられて、接合された前記角型鋼管または箱桁の連結板は引張ボルト接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の合成桁橋。
【請求項５】
前記角型鋼管または箱桁が橋軸方向に複数接合されていて、橋軸方向に接合される前記角型鋼管または箱桁の長手方向の端部には、一体的にコンクリートが充填され、前記コンクリートを橋軸方向に貫通し前記コンクリートに定着するＰＣ鋼棒が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の合成桁橋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成桁橋に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１および特許文献２に開示されているような鋼殻にコンクリートを充填した合成床版橋や、特許文献３に開示されているような橋軸方向に伸長する角型鋼管を平行に並べた低桁高の床版橋が構築されている。
また、特許文献４には、超高強度高モルタルとＰＣ鋼材とからなるＴ桁を使用した低桁高の橋梁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１９５２０５号公報
【特許文献２】特開平５−２２２７０７号公報
【特許文献３】特開２００５−３３０８０９号公報
【特許文献４】特許第３８９６３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の橋梁では以下のような問題があった。
特許文献１乃至３示す床版橋では、低桁高で床版のたわみを制限するために、鋼殻や角型鋼管などの鋼材を多く設置するため、自重が大きくなり長支間化が困難であった。
また、鋼材を多用するためコストがかかり、鋼材の加工や接合、運搬などに労力がかかる。
また、特許文献４に示す橋梁では橋梁の自重が大きくなると共に、施工が複雑である。
また、これらの橋梁の構造では、道路線形の自由度が少ないので、橋梁が平面視曲線状である場合や橋梁に勾配のある場合には適さないことがある。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、自重を大きくせずに剛性の高い低桁高の合成桁橋を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る合成桁橋は、橋軸方向に延在する複数の主桁が橋軸方向と直交する方向に互いに間隔をあけて配設され、前記複数の主桁上に床版が設けられた合成桁橋であって、前記主桁は、角型鋼管または箱桁と、前記角型鋼管または箱桁の長手方向の全体もしくは少なくとも一部に配設され前記角型鋼管または箱桁に固定されたＰＣ鋼材とを備え、前記ＰＣ鋼材にプレストレスが導入されていることを特徴とする。
本発明では、主桁は、角型鋼管または箱桁と、角型鋼管または箱桁の長手方向の全体もしくは少なくとも一部に配設され角型鋼管または箱桁に固定されたＰＣ鋼材とを備え、ＰＣ鋼材にプレストレスが導入されていることにより、主桁に作用する曲げモーメントの一部をＰＣ鋼材が負担することができる。そして、従来のように主桁のたわみを抑制するために角型鋼管または箱桁を肉厚とし鋼材量を増やしたり断面形状を大きしたりする必要がなく、主桁の自重を小さくすることができると共に断面形状を小さくすることができる。
【０００７】
また、本発明に係る合成桁橋では、前記角型鋼管または箱桁は内部にコンクリートが充填されている構成としてもよい。
本発明では、角型鋼管または箱桁は内部にコンクリートが充填されていることにより、主桁の剛性を高めることができると共に、ＰＣ鋼材をコンクリートに定着させて角型鋼管または箱桁に接合することができる。
【０００８】
また、本発明に係る合成桁橋では、前記ＰＣ鋼材は前記角型鋼管または箱桁に接合された隔壁に固定されていることを特徴とする。
本発明では、ＰＣ鋼材は前記角型鋼管または箱桁に接合された隔壁に固定されていることにより、ＰＣ鋼材を角型鋼管または箱桁に剛に接合することができる。また、隔壁を予め角型鋼管または箱桁に接合しておくことで、建設現場での労力を軽減できて、工期を短縮することができる。
【０００９】
また、本発明に係る合成桁橋では、前記角型鋼管または箱桁が橋軸方向に複数接合されていて、前記角型鋼管または箱桁の長手方向の端部には連結板が設けられて、接合された前記角型鋼管または箱桁の連結板は引張ボルト接合されていることを特徴とする。
本発明では、角型鋼管または箱桁の長手方向の端部には連結板が設けられていて、接合された角型鋼管または箱桁の連結板は引張ボルト接合されていることにより、現場で接合する場合において角型鋼管が橋軸方向に強固に接合され、塗装作業や継手の足場が不要となり、労力を軽減できて、工期を短縮することができる。
【００１０】
また、本発明に係る合成桁橋では、前記角型鋼管または箱桁が橋軸方向に複数接合されていて、橋軸方向に接合される前記角型鋼管または箱桁の長手方向の端部には、一体的にコンクリートが充填され、前記コンクリートを橋軸方向に貫通し前記コンクリートに定着するＰＣ鋼棒が配設されていることを特徴とする。
本発明では、橋軸方向に接合される前記角型鋼管または箱桁の長手方向の端部には、一体的にコンクリートが充填され、前記コンクリートを橋軸方向に貫通し前記コンクリートに定着するＰＣ鋼棒が配設されていることにより、現場で接合する場合において角型鋼管が橋軸方向に強固に接合され、塗装作業や継手の足場が不要となり、労力を軽減できて、工期を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、主桁に作用する曲げモーメントの一部をＰＣ鋼材が負担することができるので、従来のように主桁のたわみを抑制するために鋼材を増やしたり断面形状を大きしたりする必要がなく、主桁の自重をおよび断面形状を小さくすることができるので、低桁高で長支間化された合成桁橋を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施の形態による合成桁橋の一例を示す図で（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１（ａ）に示す合成桁橋の拡大図である。
【図３】（ａ）は図１（ｂ）に示す合成桁橋の端部の拡大図、（ｂ）は中間部の拡大図である。
【図４】（ａ）は第二の実施の形態による合成桁橋の端部を示す図、（ｂ）は合成桁橋の中間部を示す図である。
【図５】（ａ）は第三の実施の形態による合成桁橋の端部を示す図、（ｂ）、（ｃ）は継手部を示す図である。
【図６】（ａ）は第四の実施の形態による合成桁橋の端部を示す図、（ｂ）は連続桁中間支点部を示す図である。
【図７】（ａ）は第一の実施の形態の変形例よる合成桁橋の端部を示す図、（ｂ）は合成桁橋の中間部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第一の実施の形態）
以下、本発明の第一の実施の形態による合成桁橋について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第一の実施の形態による合成桁橋１は、長手方向を橋軸方向と合わせた複数の主桁２が、橋軸方向に直交する方向に互いに所定の間隔をあけて橋脚３間に架設され、主桁２の上部に床版４が配設されている。主桁２は、単純桁であり両端部２ａ（図１（ｂ）参照）が橋脚３に支持されている。橋軸方向は図１（ｂ）における矢印Ａの方向とする。
【００１４】
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、主桁２は、角型鋼管５と、角型鋼管５内に配されたＰＣ鋼材６と、角型鋼管５内に充填されたコンクリート７とから概略構成される。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、角型鋼管５は、主桁２の長さに形成されていて、両端部５ａ（図３（ａ）参照）が橋脚３に支持されている。角型鋼管５は、軸方向の中間部５ｂにコンクリート７が充填されている。
また、角型鋼管５の両端部５ａにもコンクリート７が充填されている。角型鋼管５は、両端部５ａおよび中間部５ｂの上面に内部と連通するコンクリート充填孔５ｃが設けられている。
【００１５】
ＰＣ鋼材６は、主桁２の全長にわたりその軸方向を主桁２の軸方向と同じ方向として配設されている。ＰＣ鋼材６はプレストレスが導入されており、その両端部６ａが角型鋼管５の両端部５ａに固定されている。ＰＣ鋼材６は、角型鋼管５の中間部５ｂにおいて主桁２の中立軸９よりも下側に位置しており、中間部５ｂから端部５ａ側に向かって中立軸９の下側から上側に延びている。ここで、角型鋼管５の中間部５ｂとは、角型鋼管５の全長の例えば１／２ほどの長さで角型鋼管５の長さ方向の中央に位置する部分とする。なお、中間部５ｂの長さは角型鋼管５の全長の１／２以外の長さであってもよい。
床版４は底鋼板の上に床版コンクリートが配設されたＰＣ床版である。床版４の上部にはアスファルト１０が舗装される。
【００１６】
次に、上述した合成桁橋１の施工方法について図面を用いて説明する。
まず、橋脚３を立設し、橋脚３間に角型鋼管５を架設する。
角型鋼管５は、長手方向を橋軸方向と同じくし、橋軸方向に直交する方向に所定の間隔をあけて複数配列される。このとき、角型鋼管５の両端部５ａが橋脚３に支持されている。
【００１７】
次に、角型鋼管５の中間部５ｂの内部にコンクリート７を打設する。
コンクリート７の打設は、コンクリート充填孔５ｃから行う。このとき、図示しないが、角型鋼管５内の中間部５ｂにＰＣ鋼材６が挿入可能なシースを設置しておく。このとき、ＰＣ鋼材６が配設される位置を、主桁２の中立軸９よりも下側とする。
そして、コンクリート７が硬化した後に、シース内にＰＣ鋼材６を挿入して、ＰＣ鋼材６にプレストレスを導入する。なお、シースにＰＣ鋼材６を挿入した状態でコンクリート７を打設し、コンクリート７の硬化後にＰＣ鋼材６にプレストレスを導入してもよい。
【００１８】
そして、ＰＣ鋼材６の端部６ａを角型鋼管５の両端部５ａに固定する。
このとき、ＰＣ鋼材６の角型鋼管５への固定は、角型鋼管５の端部にコンクリート７を充填し、ＰＣ鋼材６をコンクリート７に定着させる。このときＰＣ鋼材６の端部６ａにＰＣ鋼材６よりも大径の定着具を設けてＰＣ鋼材６の引き抜きに対する抵抗力を高めるようにする。そして、シース内にグラウト材を充填する。
角型鋼管５上に床版４を形成し、床版４上にアスファルト１０の舗装を行う。
【００１９】
次に、上述した構成の本発明の第一の実施の形態による合成桁橋１の作用について図面を用いて説明する。
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、主桁２は、角型鋼管５内にプレストレスが導入されたＰＣ鋼材６が固定されて、ＰＣ鋼材６は角型鋼管５の中間部５ｂで主桁２の中立軸９よりも下側に位置し、中間部５ｂから端部５ａ側に向かって中立軸９の下側から上側に延びていることにより、ＰＣ鋼材６が主桁２に作用する死荷重に伴う曲げモーメントの一部を負担し、主桁２のたわみを抑制することができる。
【００２０】
上述した第一の実施の形態による合成桁橋１では、角型鋼管５に固定されたＰＣ鋼材６が主桁２に作用する曲げモーメントの一部を負担し、主桁２のたわみを抑制することができることにより、従来のように、主桁２のたわみを少なくするために角型鋼管５などの鋼材の量を増したり、主桁２の断面形状を大きくしたりする必要がないので、主桁２の自重を減らすことができて主桁２の長支間化を図ることができる効果を奏する。
また、主桁２の断面形状を小さくすることができ桁高を低くすることができる。
また、ＰＣ鋼材６を使用することにより、使用する鋼材を減らすことができるので、コストを削減することができると共に、鋼材の加工や接合、運搬などの労力を軽減することができる。
また、ＰＣ鋼材６の角型鋼管５への定着は、角型鋼管５の端部５ａにコンクリート７を充填して、コンクリート７にＰＣ鋼材６を定着させて行うので、ＰＣ鋼材６を角型鋼管５に容易に固定することができ、労力を軽減させることができる。
【００２１】
次に、他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
【００２２】
（第二の実施の形態）
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第二の実施の形態による合成桁橋２１は、プレストレスが導入されたＰＣ鋼材２６が角型鋼管２５の中間部２５ｂのみに配設されていて、角型鋼管２５の中間部２５ｂにはコンクリートが充填されていない構成である。ＰＣ鋼材２６は、主桁２２の中立軸２９よりも下側に配設されている。
角型鋼管２５の中間部２５ｂの両端部には鋼またはコンクリートで形成された隔壁２８が設けられている。隔壁２８は、角型鋼管２５に接合されていて、ＰＣ鋼材２６の端部が貫通する貫通孔が形成されている。角型鋼管２５の中間部２５ｂに配設されたＰＣ鋼材２６は、両端部２６ａが鋼板２８の貫通孔を貫通しており、両端部２６ａに隔壁２８の貫通孔よりも大径の定着具が装着されることにより隔壁２８に固定され角型鋼管２５に接合される。
角型鋼管２５には、定着具の装着が可能な角型鋼管２５の外部から角型鋼管２５の内部に連通する開口部が設けられている。
【００２３】
第二の実施の形態による合成桁橋２１では、角型鋼管２５内の中間部２５ｂに主桁２の中立軸２９よりも下側にＰＣ鋼材２６が配設され角型鋼管２５に固定されているので、第一の実施の形態と同様の効果を奏する。
また、角型鋼管２５の中間部２５ｂにコンクリートが充填されないことにより、コンクリートが充填された主桁と比べて主桁２２の自重を小さくすることができる。
また、貫通孔が形成された隔壁２８を予め工場などで角型鋼管２５に接合しておくことで、現場での労力を軽減できて、工期を短縮することができると共に、ＰＣ鋼材２６の位置決めが容易となる。
【００２４】
（第三の実施の形態）
図５（ａ）に示すように、第三の実施の形態による合成桁橋３１では、主桁３２が連続桁であり、橋軸方向に複数の角型鋼管３５が継手部３５ｄで連結されている。角型鋼管３５の中間支点部３５ｂは橋脚３３に支持されている。
角型鋼管３５は、輸送都合などで長手方向の長さが、例えば１０〜１４ｍ程の所定の寸法に形成されているため、現場において継手部３５ｄで連結される。
図５（ｂ）に示すように、角型鋼管３５の端部３５ａには鋼またはコンクリートで形成された連結板３８ｂが設置されていて、橋軸方向に連結される角型鋼管３５は、この連結板３８ｂをボルト４０ａで締め付けた引張ボルト接合によって接合されている。
なお、図５（ｃ）に示すように、角型鋼管３５の両端部３５ａに連結板３８ｂを設けずに、連結される角型鋼管３５の端部３５ａに連続してコンクリート３７を充填すると共に、このコンクリート３７を貫通するＰＣ鋼棒４０ｂを設置し、ＰＣ鋼棒４０ｂにプレストレスを導入する引張接合としてもよい。
【００２５】
角型鋼管３５内にはＰＣ鋼材３６が配設されており、角型鋼管３５の中間支点部３５ｂ付近ではＰＣ鋼材３６が主桁３２の中立軸３９の上側に配設されている。そして、中間支点部３５ｂ付近以外には角型鋼管３５内で主桁３２の中立軸３９の下側に配設されている。ＰＣ鋼材３６は、第二の実施の形態と同様に角型鋼管３５に設けられた隔壁３８ａに固定される。
【００２６】
角型鋼管３５が図５（ｂ）に示すような引張ボルト接合によって接合されている場合には、ＰＣ鋼材３６（図５（ａ）参照）は角型鋼管３５の端部に接合された連結板３８ｂを貫通している。連結板３８ｂには予めＰＣ鋼材３６が貫通する貫通孔を設けておくことが好ましい。
また、角型鋼管３５が図５（ｃ）に示すようなコンクリート３７にＰＣ鋼棒４０ｂを設置することで接合されている場合には、ＰＣ鋼材３６（図５（ａ）参照）はコンクリート３７を貫通している。施工工程のコンクリート３７の打設時には、ＰＣ鋼材３６およびＰＣ鋼棒４０ｂの挿入用のシースを埋設する。
【００２７】
第三の実施の形態による合成桁橋３１では、第一の実施の形態を同様の効果を奏すると共に、角型鋼管３５の中間支点部３５ｂには、中立軸３９の上側にＰＣ鋼材３６が配設されていることにより、連続桁の主桁３２の中間支点部３５ｂに作用する曲げモーメントもＰＣ鋼材３６が負担することができる。
また、角型鋼管３５の連結を、引張ボルト接合や、角型鋼管３５の端部３５ａにコンクリート３７を充填しＰＣ鋼棒４０ｂを配設してプレストレスを導入する引張接合としているので、接合時に現場における塗装作業や継手の足場が不要となり、労力を軽減し工期を短縮することができる。
【００２８】
（第四の実施の形態）
図６（ａ）に示すように、第四の実施の形態による合成桁橋４１では、主桁４２が連続桁であって、角型鋼管４５内には湾曲したＰＣ鋼材４６が配設されている。
このＰＣ鋼材４６は、角型鋼管４５の中間支点部４５ｅ付近では上側に凸に湾曲し中立軸４９の上側に位置している。また、ＰＣ鋼材４６は、角型鋼管４５の中間支点部４５ｅ付近以外では下側に凸に湾曲し中立軸４９の下側に位置している。
ＰＣ鋼材４６は複数の角型鋼管４５にわたって配設されていて、端部４６ａが角型鋼管４５に固定されている。
【００２９】
角型鋼管４５は、第三の実施の形態と同様に輸送都合などで長手方向の長さが所定の寸法に形成されているため、現場において継手部４５ｄで連結する。この連結は、第三の実施の形態と同様に引張ボルト接合や、コンクリートを充填してＰＣ鋼棒を配置する接合で行われている。そして、ＰＣ鋼材４６は角型鋼管４５の継手部４５ｄを貫通している。
【００３０】
また、図６（ｂ）に示すように、角型鋼管４５の中間支点部４５ｅに、ＰＣ鋼材４６の位置と合わせてＰＣ鋼材４６が挿入される貫通孔が形成された鋼板４８ｃを予め設けておき、この貫通孔にＰＣ鋼材４６を挿入することでＰＣ鋼材４６の位置を容易に決定できるようにしてもよい。また、貫通孔の下側に鋼板４８ｃから突出するプレート５０などを設けて、このプレート５０でＰＣ鋼材４６を保持してもよい。
このとき、角型鋼管４５には、鋼板４８ｃの貫通孔へのＰＣ鋼材４６の挿入作業を行うための角型鋼管４５の外部から内部に連通する開口部を設ける。
なお、鋼板４８ｃをＰＣ鋼材４６の位置決め手段とし、角型鋼管４５の任意の場所に設置してもよい。
また、継手部４５ｄで角型鋼管４５が引張ボルト接合されている場合、角型鋼管４５の端部４５ａの連結板４８ｂに形成されたＰＣ鋼材４６が挿入される貫通孔の下側に、連結板４８ｂから突出するプレート５０などを設けて、このプレート５０でＰＣ鋼材４６を保持してもよい。
また鋼板４８ｃに代わってコンクリート製の板などとしてもよい。
【００３１】
第四の実施の形態による合成桁橋４１では、角型鋼管４５内にＰＣ鋼材４６が配設されているので、第一の実施の形態と同様の効果を奏する。また、ＰＣ鋼材４６は、湾曲していることにより、角型鋼管４５の中間部４５ｂでは中立軸４９よりも下側に位置し、連結部４５ｄ付近では、中立軸４９よりも上側に位置しているので、連続桁の主桁４２の連結部に対する曲げモーメントもＰＣ鋼材４６が負担することができるので、主桁４２のたわみを抑制することができる。
【００３２】
以上、本発明による合成桁橋の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、主桁２に角型鋼管５を使用しているが、角型鋼管５に代わって鋼材で形成された箱桁を使用し、箱桁にＰＣ鋼材６を固定してもよい。
また、上述した実施の形態では、ＰＣ鋼材６が角型鋼管５の内側に配設されているが、角型鋼管５の外側に固定されてもよい。例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、角型鋼管５５の下側にブラケット５８を接合し、このブラケット５８にＰＣ鋼材５６を固定してもよい。また、ＰＣ鋼材５６が主桁５２の中立軸５９よりも下側に位置していれば、角型鋼管５５の側方にブラケット５８を接合し、このブラケット５８にＰＣ鋼材５６を固定してもよい。また、主桁５２が連続桁の場合は、角型鋼管５５の連結部には、角型鋼管５５の外側の主桁５２の中立軸５９よりも上側の位置にブラケット５８を接合し、このブラケットにＰＣ鋼材５６を固定してもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、ＰＣ鋼材６は主桁２の中立軸９の位置を基準に上側または下側に配設されているが、主桁２の中立軸９に代わって、主桁２と合成床版４とからなる合成断面の中立軸を基準として上側または下側に配設してもよい。
また、第三及び第四の実施の形態では、角型鋼管３５、４５の連結は、引張ボルト接合や角型鋼管３５、４５の端部にコンクリートを充填しＰＣ鋼棒を配設してプレストレスを導入する引張接合としているが、引張接合に限らずハイテンションボルトによる接合や溶接などとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１、２１、３１、４１  合成桁橋
２、２２、３２、４２、５２  主桁
３、３３  橋脚
４、２４、３４、４４  床版
５、２５、３５、４５、５５  角型鋼管（角型鋼管または箱桁）
６、２６、３６、４６、５６  ＰＣ鋼材
７、３７  コンクリート
２８、３８ａ  隔壁
３８ｂ、４８ｂ  連結板
９、２９、３９、４９、５９  中立軸
【図１】
2011132749.tif 000003
【図２】
2011132749.tif 000004
【図３】
2011132749.tif 000005
【図４】
2011132749.tif 000006
【図５】
2011132749.tif 000007
【図６】
2011132749.tif 000008
【図７】
2011132749.tif 000009