(57)【要約】【課題】橋脚と桁間を強固に結合でき、橋脚を構築する際の配筋作業を簡略化し施工性を向上でき、桁の高さによらず橋脚と桁間の強固な結合を確保可能な橋脚と桁との結合構造を提供すること。【解決手段】鉄骨コンクリート造の橋脚１０の鉄骨１６の上端部と、主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂとを、底板２８を介して溶接及び締結具により結合する。そして、橋脚１０の上部から突出させた鉄骨１６の突出部分１３と、主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂとの間にコンクリート２４を充填する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨コンクリート造の橋脚と、当該橋脚上に支承された鋼製の桁との結合構造であって、
前記橋脚上部から突出させた鉄骨の上端部と前記桁とを結合し、
この突出部分と前記桁との間に硬化材を充填したことを特徴とする橋脚と桁との結合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記鉄骨の上端部と前記桁の下面とを、溶接及び締結具のうち少なくともいずれか一方の手段を用いて結合したことを特徴とする橋脚と桁との結合構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記鉄骨を形鋼としたことを特徴とする橋脚と桁との結合構造。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記鉄骨を鋼管としたことを特徴とする橋脚と桁との結合構造。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記桁と結合された鋼板を介して前記鉄骨の上端部と前記桁とを結合したことを特徴とする橋脚と桁との結合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨コンクリート造の橋脚とこの橋脚上に支承された鋼製の桁とを一体化して結合した構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路橋などの橋脚と桁との結合構造においては、鉄筋コンクリート造の橋脚を構築し、この橋脚の上に鋼製の桁を支承し、橋脚と桁とを互いに結合させている（たとえば、特許文献１を参照）。
従来の橋脚と桁との結合構造の一例を図８及び図９を参照しつつ説明する。図８に示すように、鉄筋コンクリート造の橋脚１０がその上に鋼製の桁４を支承し、桁４の上に道路２が形成されている。橋脚１０の内部には鉄筋である主筋１２の集合体が鉛直方向に配筋されており、主筋１２の集合体の全長にわたってその集合体の周囲には剪断補強筋１４をなす鉄筋が間隔をあけて配筋されている（図９を参照）。なお、図８において、剪断補強筋１４の図示は省略されている。
【０００３】
橋脚１０は、その下端から桁４の下端よりもやや低い高さまでを一次施工用のコンクリート２２により充填されており、この一次施工用コンクリート２２の上端から主筋１２と剪断補強筋１４が上方に突出して鉄筋の突出部分１３を形成している。
桁４は主桁４Ｍと横桁４Ｓとからなり、主桁４Ｍは道路２の進行方向に延びるＩ型鋼の桁であり、横桁４Ｓは主桁４Ｍの間に張り渡されたＩ型鋼の桁であり、主桁４Ｍと横桁４Ｓは互いに交差して桁組を形成している。これらの横桁４Ｓと主桁４Ｍとからなる桁組の間に突出部分１３の上部分が入り込んでいる。
【０００４】
また、突出部分１３の上部分にある主筋１２の集合体は横桁４Ｓと向かい合っており、主桁４Ｍの一部分が突出部分１３の主筋１２の集合体の間に挟まれている。そして、橋脚１０の一次施工用コンクリート２２よりも上方には、二次施工用のコンクリート２４が充填されており、突出部分１３は二次施工用コンクリート２４中に埋没し、突出部分１３及びこの突出部分１３に向き合う横桁４Ｓとの間も二次施工用コンクリート２４が充填されている。したがって、突出部分１３の主筋１２の間に挟まれている主桁４Ｍの一部分も、二次施工用コンクリート２４中に埋没している。
【０００５】
さらに、充填された二次施工用コンクリート２４と接する横桁４Ｓの腹板８Ｓの面上には、多数のスタッドジベル２６が植設されている。このスタッドジベル２６は鋲状部材であり、その頭部分が腹板８Ｓの面上から突出しており、この突出した頭部分は二次施工用コンクリート２４中に埋没している。また、突出部分１３の主筋１２の間に挟まれて二次施工用コンクリート２４中に埋没している主桁４Ｍの面上にも、同様にスタッドジベル２６が植設されている。
そして、橋脚１０の二次施工用コンクリート２４が充填された部分と、二次施工用コンクリート２４に接触している主桁４Ｍ及び横桁４Ｓの部分とが剛結部３４を形成し、この剛結部３４が橋脚１０と桁４とを結合している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４―９２００７号公報（第１〜４頁、第１〜１５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の橋脚１０と桁４との結合構造においては、橋脚１０の曲げ耐力を確保するために剪断補強筋１４を密に配筋する必要があり、剛結部３４内でスタッドジベル２６が主筋１２及び剪断補強筋１４と干渉し合う箇所が多数発生してしまうという不具合があった。すなわち、剛結部３４内の主筋１２及び剪断補強筋１４とこれらに対向する横桁４Ｓの腹板８Ｓとの間の距離が短いと、スタッドジベル２６の頭部分が主筋１２及び剪断補強筋１４と接触して干渉箇所を生じる。このような干渉箇所があると、主筋１２及び剪断補強筋１４の配筋に支障をきたす。また、主筋１２を桁４の下フランジに貫通させる必要が生じる場合もある。したがって、これらの干渉箇所を少なくするために、剛結部３４内における主筋１２及び剪断補強筋１４の配筋状態を変えなければならず、作業が煩雑になっていた。
【０００８】
また、スタッドジベル２６と主筋１２及び剪断補強筋１４との間の干渉箇所が多数存在すると、剛結部３４へ二次施工用コンクリート２４を充填する作業が困難となる。このため、煩雑な型枠設置作業が必要となる等の施工上の不具合もあった。
さらに、桁４と橋脚１０の主筋１２及び剪断補強筋１４とが剛結部３４内において二次施工用コンクリート２４を介して互いに結合しているが、主桁４Ｍや横桁４Ｓの高さが低い場合には、横桁４Ｓと橋脚１０とを結合する剛結部３４の部分の縦方向長さ（定着長Ｌ）が短くなってしまう。定着長Ｌを充分大きくとることができないと、継手等の手段を用いて桁４と橋脚１０との間の結合を補強しなければならないという不具合もあった。
【０００９】
また、剛結部３４における橋脚１０と桁４との結合は二次施工用コンクリート２４を介して行われているので、橋脚１０と桁４との結合面が開口してしまった場合に備えておく必要があり、主筋１２及び剪断補強筋１４に防食対策を施しておく必要もあった。
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、桁と橋脚との間を強固に結合でき、橋脚を構築して桁と結合する際に必要な配筋作業を簡略化して施工性を向上させることができ、桁の高さが低い場合でも橋脚と桁との間の強固な結合を確保できる橋脚と桁との結合構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明は、鉄骨コンクリート造の橋脚と、当該橋脚上に支承された鋼製の桁との結合構造であって、前記橋脚上部から突出させた鉄骨の上端部と前記桁とを結合し、この突出部分と前記桁との間に硬化材を充填した橋脚と桁との結合構造である。
【００１１】
請求項１の発明によると、橋脚の突出部分の鉄骨の上端部と桁との間の結合と、突出部分と桁との間の硬化材を介した結合とによって、橋脚と桁とは結合されている。鉄骨と桁を結合しているので、主筋としての鉄筋は不要である。したがって、剛結部内の鉄筋の配筋を省略でき、突出部分と桁との間に硬化材を充填する作業も容易になる。また、桁の高さが低い場合でも、鉄骨と桁と結合しているので、橋脚と桁の間の定着長Ｌの長さが不足して橋脚と桁の結合が弱くなることは防止される。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記鉄骨の上端部と前記桁の下面とを、溶接及び締結具のうち少なくともいずれか一方の手段を用いて結合した橋脚と桁との結合構造である。
請求項２の発明によると、橋脚の鉄骨の上端部と桁との結合を溶接と締結具のうち少なくともいずれか一方の手段により行うので、鉄骨は桁と強固に結合され、橋脚は桁と一体化する。なお、締結具としては、例えば、ボルトとナット等を挙げることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記鉄骨を形鋼とした橋脚と桁との結合構造である。
請求項３の発明によると、形鋼によって橋脚の鉄骨は形成されており、橋脚の曲げ耐力が確保され、橋脚の強度が向上する。なお、形鋼としてＨ形鋼、山形鋼、みぞ形鋼、Ｔ形鋼、Ｉ形鋼等を挙げることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記鉄骨を鋼管とした橋脚と桁との結合構造である。
請求項４の発明によると、鋼管によって橋脚の鉄骨は形成されており、橋脚の曲げ耐力が確保され、橋脚の強度が向上する。
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４に記載の橋脚と桁との結合構造であって、前記桁と結合された鋼板を介して前記鉄骨の上端部と前記桁とを結合した橋脚と桁との結合構造である。
【００１５】
請求項５の発明によると、橋脚の鉄骨は桁の下の鋼板と結合し、この鋼板が桁と結合されているので、橋脚と桁が強固に一体化する。また、鋼鈑を介して鉄骨は桁と結合しているので、桁の直下に鉄骨の上端部がない場合であっても桁と鉄骨との結合が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１ないし図６を参照して本実施の形態の構成を説明する。図１は本実施の形態に係る橋の側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線縦断面図、図３は本実施の形態に係る橋脚の正面図、図４は図３のＢ−Ｂ線横断面図、図５は図３のＣ−Ｃ線横断面図、図６は本実施の形態に係る鉄骨と桁の結合部分の構成図である。なお、図３及び図５において、一次施工用コンクリート又は二次施工用コンクリートの図示を一部分省略してある。
【００１７】
図１及び図２に示すように、橋１は橋脚１０、桁４、道路２とから形成されている。橋脚１０の上に、Ｉ形鋼からなる主桁４ＭとＩ形鋼からなる横桁４Ｓとからなる桁４が組まれて載っており、桁４の上に道路２が載っている。
図３及び図４に示すように、橋脚１０は水平断面が矩形をなす鉄骨鉄筋コンクリート製の柱状構築物であり、内部には主筋として作用するＨ型鋼からなる鉄骨１６、剪断補強筋１４をなす鉄筋を有する。
【００１８】
橋脚１０内で、複数本の鉄骨１６からなる集合体が橋脚１０の周方向に口の字形の水平断面を形成して配設されている。また、鉄骨１６の集合体の周囲には剪断補強筋１４が巻きつけられており、この剪断補強筋１４は鉄骨１６の下部から上部にかけてほぼ一様な間隔で複数配筋されている。さらに、鉄骨１６の上端部１８Ａの高さは横桁４Ｓの下部フランジ６ＳＬよりもやや低い高さである。
【００１９】
そして、図３及び図６に示すように、鉄骨１６の上端部１８Ａの上には、高さ及び水平位置を調節するための調整用部材２０がつなげられており、鉄骨１６の長さが上方に延長されている。調整用部材２０の上端部１８Ｂの上には、さらに、仕口部材２１がつなげられており、鉄骨１６の長さが上方に延長されている。仕口部材２１の上端部は、延長された鉄骨１６の最上端部１８Ｃをなし、この最上端部１８Ｃは後述の天板３２の下面につながっている。調整用部材２０及び仕口部材２１は、鉄骨１６と同じＨ形鋼である。鉄骨１６の上端部１８Ａと調整用部材２０との接続部分は、鉄骨１６と調整用部材２０との間に架け渡された鋼製の接合板３６が高力ボルト３０とナットを用いて止められている。また、調整用部材２０の上端部１８Ｂと仕口部材２１との間も、鉄骨１６と調整用部材２０との間と同様に接続されている。
【００２０】
また、鉄骨１６の上端部１８Ａよりやや下の高さまで橋脚１０の中に充填されているコンクリートは、橋脚１０と桁４を結合する前に充填された一次施工用コンクリート２２である。一次施工用コンクリート２２の上端から上側にある鉄骨１６及び剪断補強筋１４が上方に突出して、突出部分１３を形成している。
さらに、図６に示すように、各鉄骨１６の最上端部１８Ｃの上にはそれぞれ鋼製の天板３２が溶接により取り付けられており、これらの天板３２の上には鋼製の底板２８がのっている。各天板３２は底板２８の下面とは、溶接または高力ボルト３０を用いた締結手段により締結され、各鉄骨１６、天板３２及び底板２８は一体化している。
【００２１】
また、図３に示すように、図４において口の字形をなす鉄骨１６のうち上下の各辺を形成する鉄骨１６の上には、底板２８を介して、横桁４Ｓａ、４Ｓｂの各下側フランジ６ＳＬの下面が載っている。図３に示すように、図４において口の字形をなす鉄骨１６のうち左右の各辺を形成する鉄骨１６よりも外側上方に、主桁４Ｍａ、４Ｍｂが位置している。主桁４Ｍａ、４Ｍｂの各下側フランジ６ＭＬは底板２８よりも下方の高さに位置するとともに、横桁４Ｓａ、４Ｓｂの各下側フランジ６ＳＬよりも低い位置にある。また、主桁４Ｍａ、４Ｍｂの各上側フランジ６ＭＵは横桁４Ｓａ、４Ｓｂの各上側フランジ６ＳＵよりも高い位置にある。そして、橋脚１０の突出部分１３は主桁４Ｍａ、４Ｍｂの間に挟まれている。
【００２２】
また、底板２８の縁は、主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂまで張り出している。そして、底板２８の各縁は主桁４Ｍａ、４Ｍｂの各腹板８Ｍに溶接と高力ボルトを用いた締結手段により結合されているとともに、横桁４Ｓａ、４Ｓｂの各下側フランジ６ＳＬの下面とも溶接と高力ボルトを用いた締結手段により結合されている。
【００２３】
また、図５に示すように、主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂによって囲まれた井桁の中に、Ｉ型鋼からなる２枚の隔壁５ａ、５ｂが形成されている。隔壁５ａ、５ｂの各下側フランジ６ＷＬは、底板２８を介して、図４において口の字形をなす鉄骨１６のうち左右の各辺を形成する鉄骨１６の上端にある仕口部材２１の上に載っている。隔壁５ａ、５ｂの各下側フランジ６ＷＬ、底板２８及び仕口部材２１は、溶接または高力ボルトを用いた締結手段により結合されている。また、隔壁５ａ、５ｂと横桁４Ｓａ、４Ｓｂとの間は、溶接または高力ボルトを用いた締結手段により結合されている。
【００２４】
また、図３及び図５に示すように、橋脚１０の一次施工用コンクリート２２の上端から底板２８にかけての部分は硬化材である二次施工用のコンクリート２４によって充填されている。さらに、底板２８から上の主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂによって囲まれた部分も二次施工用コンクリート２４を充填してあり、突出部分１３の鉄筋はすべて二次施工用コンクリート２４中に埋没しているとともに、隔壁５ａ、５ｂも二次施工用コンクリート２４中に埋没している。
【００２５】
また、主桁４の上側フランジ６ＭＵ上には道路２が形成されており、主桁４が道路２を支承している。
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
橋脚１０は鉄骨１６を内側に有し、これらの鉄骨１６が橋脚１０の強度を支えているので、主筋は不要となる。主筋がないので、橋脚１０を構築する際の配筋作業が簡易化される。
【００２６】
また、鉄骨１６の上端部１８Ａと底板２８の下面との間には、調整用部材２０及び仕口部材２１が存在してつないでいるので、橋脚１０に一次施工用コンクリート２２を打設した後、鉄骨１６の上端部１８Ａの高さ位置に誤差が存在しても、この誤差を調整用部材２０及び仕口部材２１により調整することができる。
【００２７】
さらに、調整用部材２０及び仕口部材２１により延長された鉄骨１６の最上端部１８Ｃが底板２８の下面と結合し、底板２８は主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂ、隔壁５ａ、５ｂと結合しているので、鉄骨１６は主桁４Ｍａ、４Ｍｂ、横桁４Ｓａ、４Ｓｂ、隔壁５ａ、５ｂと直結した構造となっており、桁４から曲げモーメント等の断面力は鉄骨１６を介して橋脚１０へ直接伝達される。したがって、剪断補強筋１４の数を減らすことが可能となる。このため、突出部分１３において、主筋１２の集合体の周りに配筋する剪断補強筋１４の数を減少させることができ、前述のように主筋１２の数も減少させることができるので、突出部分１３における配筋量が減少し、主筋１２及び剪断補強筋１４の間の間隔を大きくとることができる。このため、鋲部材であるスタッドジベルが主桁４Ｍａ、４Ｍｂの各腹板８Ｍ上に植設されている場合であっても、スタッドジベルが剪断補強筋１４と干渉しあう箇所の数は減少する。
【００２８】
また、底板２８から上方の主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂによって囲まれた部分に二次施工用コンクリート２４を打設しているので、底板２８、主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂが二次施工用コンクリート２４用の型枠の役割を果たす。したがって、二次施工用コンクリート２４充填のための作業が簡易なものとなり、二次施工用コンクリート２４充填時の施工性が向上する。
【００２９】
また、二次施工用コンクリート２４中に埋没している隔壁５ａ、５ｂは、二次施工用コンクリート２４内で骨格をなし、二次施工用コンクリート２４の強度が向上し、橋脚１０と桁４との結合部分の剛性も向上する。
また、主桁４Ｍや横桁４Ｓの縦方向長さが短い場合であっても、主桁４Ｍや横桁４Ｓは鉄骨１６と直結しているので結合上の問題はない。二次施工用コンクリート２４を介した突出部分１３の鉄骨１６と主桁４Ｍａ、４Ｍｂ及び横桁４Ｓａ、４Ｓｂとの間の定着長Ｌは短くなるが、鉄骨１６が底板２８を介して桁４と結合されている。したがって、継手等の手段を用いて桁４と橋脚１０との間の定着長Ｌの短さを補う必要はなくなる。
【００３０】
また、本実施の形態において橋脚１０は断面が矩形で、鉄骨１６をＨ形鋼により構成したが、替わりに、図７の変形例に示すような構成の橋脚１０とすることも可能である。すなわち、鉄骨を円形鋼管３８により形成し、この円形鋼管３８の内周沿いに主筋１２の集合体を配筋し、円形鋼管３８の内側に一次施工用コンクリート２２を充填し、橋脚１０を構成する。円形鋼管３８を鉄骨とすることで、橋脚１０内への一次施工用コンクリート２２の充填を型枠を使用せずに行うことができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態において鉄骨１６をＨ形鋼により構成したが、Ｈ形鋼の替わりに、山形鋼、みぞ形鋼、Ｔ形鋼、Ｉ形鋼等により鉄骨１６を構成できることは勿論である。
また、本実施の形態において鉄骨１６を天板３２及び底板２８を介して桁４に結合したが、以下に説明する結合とすることも可能である。すなわち、各鉄骨１６を主桁４Ｍａ、４Ｍｂ、横桁４Ｓａ、４Ｓｂの直下に配置し、各鉄骨１６の長さを高さ調整用部材２０で調整し、延長された各鉄骨１６の上端部１８Ｂを直上にあるいずれかの主桁４Ｍａ、４Ｍｂ、横桁４Ｓａ、４Ｓｂに溶接により直接結合する。このような鉄骨１６と桁４との結合によっても、橋脚１０と桁４を強固に結合して一体化することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上記のような橋脚と桁との結合構造であるので、桁と橋脚との間を強固に結合でき、橋脚を構築して桁と結合する際に必要な配筋作業を簡略化して施工性を向上させることができ、桁の高さが低い場合でも橋脚と桁との間の強固な結合を確保できる橋脚と桁との結合構造を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る橋の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】本実施の形態に係る橋脚の正面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線横断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線横断面図であり、一部分の二次施工用コンクリートの図示及び一部分の底板の図示を省略した図である。
【図６】本実施の形態に係る鉄骨と桁の結合部分の構成図である。
【図７】本実施の形態の変形例に係る橋脚の横断面図である。
【図８】従来の橋脚と桁の結合部分の構成図である。
【図９】従来の橋脚が有する主筋と剪断補強筋の構成図である。
【符号の説明】
１    橋
２    道路
４    桁
４Ｍ、４Ｍａ、４Ｍｂ    主桁
４Ｓ、４Ｓａ、４Ｓｂ    横桁
５ａ、５ｂ    隔壁
６ＭＬ    主桁の下側フランジ
６ＭＵ    主桁の上側フランジ
６ＳＵ    横桁の上部フランジ
６ＳＬ    横桁の下部フランジ
６ＷＬ    隔壁の下部フランジ
８Ｍ    主桁の腹板
８Ｓ    横桁の腹板
１０    橋脚
１２    主筋
１３    鉄筋の突出部分
１４    剪断補強筋
１６    鉄骨
１８Ａ    鉄骨の上端部
１８Ｂ    調整用部材の上端部
１８Ｃ    調整用部材及び仕口部材により延長された鉄骨の最上端部
２０    調整用部材
２１    仕口部材
２２    一次施工用コンクリート
２４    二次施工用コンクリート
２６    スタッドジベル
２８    底板
３０    高力ボルト
３２    天板
３４    剛結部
３８    円形鋼管
Ｌ    定着長
【図１】
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【図２】
2004300698.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004300698.tif 000008
【図７】
2004300698.tif 000009
【図８】
2004300698.tif 000010
【図９】
2004300698.tif 000011