(57)【要約】【課題】桁高を低くすることができる鋼板ウエブ橋及びその架設方法を提供する。【解決手段】鋼板ウエブ橋１は、全スパンの５０〜７０％の長さの中間桁１０をスパンの中間部に備えている。中間桁１０は、プレテンション方式で予めプレストレスを導入したコンクリート下床版２０と、上端に鋼材３１を長手方向に連続的に取り付けた鋼板ウエブ３０と、圧縮力を付与された前記鋼材３１を埋設又は半埋設するコンクリート上床版４０とから構成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレテンション方式で予めプレストレスを導入したコンクリート下床版と、上端に鋼材を長手方向に連続的に取り付けた鋼板ウエブと、圧縮力を付与された前記鋼材を埋設又は半埋設するコンクリート上床版とからなる中間桁を、スパンの中間部に備えたことを特徴とする鋼板ウエブ橋。
【請求項２】
前記中間桁が全スパンの５０〜７０％の長さであることを特徴とする請求項１記載の鋼板ウエブ橋。
【請求項３】
有効適用スパンが２５〜５０ｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼板ウエブ橋。
【請求項４】
前記鋼板ウエブが波形鋼板であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鋼板ウエブ橋。
【請求項５】
次の（Ａ）〜（Ｄ）工程からなることを特徴とする鋼板ウエブ橋の架設方法。
（Ａ）プレテンション方式でプレストレスを導入したコンクリート下床版と、上端に鋼材を長手方向に連続的に取り付けた鋼板ウエブとからなる中間桁用部材を製作する。
（Ｂ）前記中間桁用部材の両端を支持し、コンクリート上下床版と波型鋼板ウエブとからなる延長桁を中間桁用部材の両端部からそれぞれ延出施工し、次いで上床版ＰＣ鋼材の緊張を行い、中間桁の鋼板ウエブ上端の鋼材に圧縮力を付与する。
（Ｃ）中間桁用部材の鋼材を埋設又は半埋設して上床版コンクリートを打設し、次いで、全スパンにポストテンションＰＣ鋼材の約１／２の緊張力を導入する。
（Ｄ）支持位置を全スパンの両端に移動し、上床版ＰＣ鋼材の緊張力を開放し、鋼板ウエブ上端の鋼材に付与された圧縮力を開放してコンクリートに引張プレストレス導入後、更にポストテンションＰＣ鋼材の再緊張を行い、桁全体に最終緊張力を導入する。
【請求項６】
前記鋼板ウエブが波形鋼板であることを特徴とする請求項５記載の鋼板ウエブ橋の架設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板ウエブ橋及びその架設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板ウエブを用い、上下床版コンクリートにプレストレスを導入した鋼板ウエブ橋が知られている。特に波形鋼板ウエブ橋は、軽量な波形鋼板ウエブを備え、桁の重量を軽減することができると共に、上下床版コンクリートにプレストレスを導入する時にウエブがコンクリートの軸方向力を拘束しないので、上下床版へのプレストレス導入が容易であるなど、優れた特性を有する。
【０００３】
波形を有する鋼板ウエブ橋は、Ｉ桁橋、箱桁橋のいずれにも用いられ、また、張出架設工法、押出架設工法その他の工法によって施工され、プレテンション方式のＰＣ桁、ポストテンション方式のプレキャストブロック、現場打ちコンクリートブロック等で製作される。
【０００４】
例えば、張出架設工法の特徴や優位性を生かし、軽量で経済的な橋梁を建設する手段として、波形鋼板ウエブ橋及び波形鋼板ウエブ桁橋の施工方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
波形鋼板ウエブを用いたプレテンション・外ケーブル併用の箱桁橋も考えられるが、桁高を抑制する手段としては適切でない。
【０００６】
なお、プレキャスト桁は、搬送上の制約から、最長桁長２５ｍ程度までに限られている。
【０００７】
一方、ＰＣ橋の上縁にポストコンプレッションを与え、桁高スパン比を小さくする技術として、いわゆるバイプレ方式の桁が知られている。バイプレとは、バイプレストレッシング・システム（Ｂｉ−Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の略語で、「２つの」を意味する接頭語「Ｂｉ−」とプレストレッシング・システムとの合成語である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
この技術は、従来のポストテンション方式又はプレテンション方式と、コンクリート中のＰＣ鋼材を圧縮定着して、コンクリートに引張りプレストレスを与えるポストコンプレッション方式を組み合わせたプレストレッシング方式である。
【０００９】
ＰＣ単純桁を例に挙げてバイプレ方式の原理図を図１４〜１７に示した。図１４（ａ）に示すように両端を単純支持されたコンクリート桁１００は自重によリ図１４（ｂ）に示す曲げ応力を示す。図において＋は圧縮応力、−は引張応力を示す。
【００１０】
図１５（ａ）に示すように、桁１００にＰＣ鋼材１０１によりプレストレスを導入すると、図１５（ｂ）に示す軸応力と図１５（ｃ）の曲げ応力との合計応力（図１５（ｄ））となる。これに図１４（ａ）の自重を加えると図１５（ｅ）に示す応力となる。
【００１１】
さらに、図１６（ａ）に示すように桁の上側に圧縮ＰＣ鋼材１０２によりポストコンプレッションを与えると、このポストコンプレッションの応力図は図１６（ｄ）となり、図１５（ｅ）との合成により応力は図１６（ｅ）となる。
【００１２】
図１７（ａ）に示すような一様分布荷重１０３が掛かると、荷重による応力（図１７（ｂ））と図１６（ｅ）との合成応力は図１７（ｃ）のようになる。バイプレ方式の桁では、このように、桁上下縁部の引張応力が小さくなるので、桁高を低くすることができる。
【００１３】
また、別の技術で、鋼桁の曲げ剛性を利用し、プレストレスを与えた合成桁で、桁高スパン比を小さくする技術として、プレビーム桁がある（例えば、非特許文献２参照。）。
【００１４】
プレビーム桁１１０は、図６に示すような断面の鋼桁１２０とコンクリート１３０との合理的な合成桁である。鋼桁１２０は製作反りを付された組立溶接Ｉ桁で、下フランジ１２１にはブロックジベル１２４が設けられ、上フランジ１２３にはスタッドジベル１２５が設けられ、スラブコンクリート１３２と合成されている。鋼桁１２０の曲げ剛性を利用して下フランジコンクリート１３１にプレストレスを導入する。
【００１５】
プレビーム桁の原理を図７〜１３に示した。図７に示すように所定の反りを付与したＩ形断面の鋼桁１２０に、図８に示す荷重Ｐ１を載荷し、設計モーメントを包含する曲げモーメントを与える。その状態で図９に示すように下フランジコンクリート１３１を打設する。載荷荷重Ｐ１を開放すると、下フランジコンクリート１３１に圧縮力が導入され、図１０に示すプレビームが完成する。このプレビーム桁１１０を架設して図１１に示すように、ウエブ及びスラブコンクリート１３２を打設する。プレビーム桁１１０とスラブコンクリート１３２とが合成され、図１２に示す死荷重Ｗｄが作用するコンクリート桁となる。
【００１６】
次いで図１３に示すように、分布荷重ｐ、集中荷重Ｐ等が載荷される。このプレビーム桁１１０は、低い桁高を選択することが可能である。
【００１７】
【特許文献１】
特許第３２７９９８３５号特許公報（第２−４頁）
【非特許文献１】
「バイプレ工法」（バイプレストレッシング工法協会）カタログ（第１−５頁）：平成９年８月発行
【非特許文献２】
「ＰＲＥＢＥＡＭ」（プレビーム振興会発行）カタログ（第４−５頁）：Ｎｏ．１３，２０００
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
鋼板ウエブ橋は、上述のように優れた特性を有するものであるが、桁高を低くするような技術は、従来知られていない。また、桁高を低くする技術であるバイプレ工法は桁自重が重くなる短所があり、プレビーム工法は、複雑な製作過程を有する短所を持つ。
【００１９】
本発明は、鋼板ウエブ橋の利点をそのまま継承し、桁自重の軽減と省力化を可能とすると共に、桁高を低くすることができるように工夫し、桁高スパン比を１／３０以下に押さえることが可能で、スパン５０ｍにも及ぶ低桁高のＩ桁橋（鋼板ウエブ橋）を提供することを目的とする。また、そのような鋼板ウエブ橋の架設方法を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする鋼板ウエブ橋を提供する。すなわち、本発明は、プレテンション方式で予めプレストレスを導入した下床版コンクリートと、上端に鋼材を長手方向に連続的に取り付けた鋼板ウエブと、圧縮力を付与された前記鋼材を埋設又は半埋設する上床版コンクリートとからなる中間桁を、スパンの中間部に備えたことを特徴とする鋼板ウエブ橋である。
【００２１】
ここで鋼材とは、平鋼、丸鋼、鋼管、山形鋼、溝型鋼、Ｈ形鋼、異形鋼材、又はその他の長尺の鋼材を言い、その長手方向を鋼板ウエブの上端に、桁長方向に取り付ける。後述のようにこの鋼材は、コンクリート打設前に圧縮力を加えられるものである。また、半埋設とは鋼材の一部又は表面がコンクリートから露出した状態でコンクリート中に埋設されている状態を言う。
【００２２】
このような鋼板ウエブ橋では前記中間桁が全スパンの５０〜７０％の長さとすると、後述の桁高を低くするのに好都合である。また、この鋼板ウエブ橋は有効適用スパンが２５〜５０ｍの橋に適用すると効果的で好適である。
【００２３】
また、上記鋼板ウエブ橋の鋼板ウエブを波形鋼板とすれば軽量であると共に、ウエブ上端に取り付けた鋼材やコンクリート上床版に圧縮力やプレストレスを付与することが容易となり、好ましい。
【００２４】
上記鋼板ウエブ橋は次の架設方法により製造することができる。すなわち、本発明方法は、次の（Ａ）〜（Ｄ）工程からなることを特徴とする鋼板ウエブ橋の架設方法である。
【００２５】
（Ａ）プレテンション方式でプレストレスを導入したコンクリート下床版と、上端に鋼材を長手方向に連続的に取り付けた鋼板ウエブとからなる中間桁用部材を製作する。
【００２６】
（Ｂ）前記中間桁用部材の両端を支持し、コンクリート上下床版と鋼板ウエブとからなる延長桁を中間桁用部材の両端部からそれぞれ延出施工し、次いで上床版ＰＣ鋼材の緊張を行い、中間桁の鋼板ウエブ上端の鋼材に圧縮力を付与する。
【００２７】
（Ｃ）中間桁用部材の鋼材を埋設又は半埋設して上床版コンクリートを打設し、次いで、全スパンにポストテンションＰＣ鋼材の約１／２の緊張力を導入する。
【００２８】
（Ｄ）支持位置を全スパンの両端に移動し、上床版ＰＣ鋼材の緊張力を開放し、鋼板ウエブ上端の鋼材に付与された圧縮力を開放してコンクリートに引張プレストレス導入後、更にポストテンションＰＣ鋼材の再緊張を行い、桁全体に最終緊張力を導入する。
【００２９】
上記において鋼板ウエブを波形鋼板とすれば、圧縮力付与や緊張が容易となり好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して鋼板ウエブに波形鋼板を用いた本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
本発明の鋼板ウエブ橋は、中間桁をスパンの中間部に介装し、両端に延長桁を連結し、プレテンションとポストテンションを利用して桁高の低いウエブ橋を形成したものである。中間桁はプレストレスを導入したコンクリート下床版と、上端に鋼材を長手方向に連続的に取り付けた鋼板ウエブと、前記鋼板を下部に埋設又は半埋設すると共にプレコンプレッション方式による引張プレストレスを導入するコンクリート上床版とから構成されている。
【００３２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は本発明の実施例の波形鋼板ウエブ橋１の実施例を示すものであって、図の向かって右半分は桁の中間桁１０の断面を示し、図の向かって左半分は中間桁１０の長手方向両端に形成される延長桁５０の桁端の正面図である。
【００３４】
中間桁１０は、下床版２０とウエブ３０と上床版４０とから構成されている。下床版２０は、プレテンションＰＣ鋼材２１を内蔵し、プレストレスを付与されている。波形鋼板ウエブの下端は下床版中に埋め込まれている。最終プレストレスを導入するポストテンション方式のＰＣ鋼材を挿通するシース２２が内蔵されている。
【００３５】
ウエブ３０は、波形鋼板からなり、下端を下床版中に埋設し、上端に鋼材３１を長手方向に取り付けている。この鋼材３１は、上床版コンクリート中に埋設又は半埋設される。半埋設とは、一部の表面が露出した態様で埋設されていることを言う。この鋼材３１は、後述のように、上床版にコンクリートに引張プレストレスを導入するためのものである。鋼材の種類は問わない。
【００３６】
上床版４０は、上記鋼材３１を埋設又は半埋設したコンクリートからなり、波形鋼板の上端と結合されている。上床版４０内には、ポストテンションで鋼材３１にプレストレスを付与するためのシース４１が設けられている。このシース４１は、中間桁の部分のみでなく、全スパンに亘って設けられている。
【００３７】
図１の向かって左半分は、延長桁５０の端面を示すもので、延長桁５０は、下床版６０、波形鋼板ウエブ７０及び上床版８０とから構成されている。支点横桁９１に最終ポストテンションによるプレストレスを導入するＰＣ鋼材の定着部９２が固定されている。延長桁５０の下床版６０には、波形鋼板ウエブ７０の下端が固定される。上床版８０には、波形鋼板ウエブ７０が挿入固定されている。上床版８０中には、鋼材３１に圧縮力を付与するＰＣ鋼材を収納するシース４１が設けられている。
【００３８】
次に、実施例の波形鋼板ウエブ橋の架設方法について図２〜図５を参照して説明する。
【００３９】
（Ａ）工程：  プレテンション方式でプレストレスを導入したコンクリート下床版と、上端に鋼材を長手方向に連続的に取り付けた波形鋼板ウエブとからなる中間桁用部材を製作する。
【００４０】
図２は本発明の実施例の全スパンの橋体の側面図を示すもので、中間桁１０とその両端から延出した延出桁５０とから構成されている。中間桁用部材は、中間桁１０を形成するための部材であって、プレテンション方式でプレストレスを導入したコンクリート下床版２０と、上端に鋼材３１を長手方向に連続的に取り付けた波形鋼板ウエブ３０とから構成され、上床版コンクリートを打設する前の部材である。この中間桁用部材を工場で製作する。この中間桁部材は、波形鋼板の上端に溝形鋼などの鋼材を取り付けてあるので、剛性が高く、運搬が容易である。
【００４１】
（Ｂ）工程：  前記中間桁用部材の両端を支持し、コンクリート上下床版と波型鋼板ウエブとからなる延長桁を中間桁用部材の両端部からそれぞれ延出施工する。
【００４２】
図３に示すように、架設地点の主桁製作ヤード１２で、中間桁用部材の両端を支点１１で支持し、延長桁５０を地盤５１上で施工する。後に中間桁の上床版コンクリートを打設する時の補強のため、支間中央部に仮支点１３を設けてもよい。延長桁５０は中間桁用部材に結合されている。次いで上床版のＰＣ鋼材の緊張を緊張ジャッキ５２で行い、中間桁用部材両端近傍にて仮定着をすることにより中間桁用部材の鋼材３１に圧縮力が付与される。この仮定着は、中間桁用部材の鋼材の端部近傍にナット（ＰＣ鋼棒）、くさび（ＰＣ鋼線）、又は溶接（ＰＣ鋼棒）等により行うとよい。
【００４３】
（Ｃ）工程：  中間桁用部材の鋼材を埋設又は半埋設して上床版コンクリートを打設し、硬化後、全スパンにポストテンションＰＣ鋼材の約１／２の緊張力を導入する。
【００４４】
図４はこの工程を示すものである。中間桁用部材の上床版形成位置にコンクリートを打設する。このとき鋼材はコンクリート中に埋設または半埋設される。支間中央に支点１３（図３参照）を設けたときは上床版コンクリート打設後これを撤去する。ついで、全スパンにポストテンションＰＣ鋼材の約１／２の緊張力を導入する。
【００４５】
（Ｄ）工程：  支持位置を全スパンの両端に移動し、上床版ＰＣ鋼材の緊張力を開放し、ポストテンションＰＣ鋼材の２次緊張を行い、最終緊張力を導入する。
【００４６】
図５に示すように、支点位置を全スパンの両端に移動する。上床版ＰＣ鋼材の緊張力を開放することにより、波形鋼板の上部に取り付けた鋼材３１によってコンクリートに引張プレストレスを与える。最後に、全スパンのＰＣ鋼材に、最終緊張力を導入する。
【００４７】
【実施例】
スパン３５ｍｍ、幅員１２ｍの道路橋に本発明を適用した。波形鋼材ウエブの上端に取付けられ上床版中に埋設される鋼材に溝形鋼を用いた。
【００４８】
主桁断面は上床版幅１１００ｍｍ、桁高１１５０ｍｍ、下床版幅９５０ｍｍのＩ桁となった。
【００４９】
同様の条件でポストテンション桁標準断面による道路橋は設計計算によると主桁断面は上床版幅１５００ｍｍ、桁高２０００ｍｍのＴ桁となった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の鋼板ウエブ橋は以上のように構成されているので、鋼板ウエブを用いた軽量な橋梁であり、バイプレ工法やプレビーム工法に比べて、死荷重を約３０％の低減することができ、耐震性にも優れ、下部工のコストを低減することも可能である。また、桁高スパン比を１／３０に押えることができるという優れた効果を奏する。
【００５１】
本発明の鋼板ウエブ橋は、上記本発明方法によって、簡易に合理的に施工することができ、本発明は極めて有用であり、寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の支間中央桁断面及び桁端部正面図である。
【図２】実施例の施工工程図である。
【図３】実施例の施工工程図である。
【図４】実施例の施工工程図である。
【図５】実施例の施工工程図である。
【図６】プレビーム桁の原理説明図である。
【図７】プレビーム桁の原理説明図である。
【図８】プレビーム桁の原理説明図である。
【図９】プレビーム桁の原理説明図である。
【図１０】プレビーム桁の原理説明図である。
【図１１】プレビーム桁の原理説明図である。
【図１２】プレビーム桁の原理説明図である。
【図１３】プレビーム桁の原理説明図である。
【図１４】バイプレ方式の原理説明図である。
【図１５】バイプレ方式の原理説明図である。
【図１６】バイプレ方式の原理説明図である。
【図１７】バイプレ方式の原理説明図である。
【符号の説明】
１    波形鋼板ウエブ橋
１０    中間桁
１１    支点
１２    ヤード
１３    仮支点
２０    下床版
２１    ＰＣ鋼材
２２    シース
３０    ウエブ
３１    鋼材
４０    上床版
４１    シース
５０    延長桁
５１    地盤
５２    緊張ジャッキ
５３    ＰＣ鋼材
６０    下床版
７０    波形鋼板ウエブ
８０    上床版
９１    支点横桁
９２    定着部
１００    桁
１０１    ＰＣ鋼材
１０２    圧縮ＰＣ鋼材
１０３    荷重
１１０    プレビーム桁
１２０    鋼桁
１２１    下フランジ
１２３    上フランジ
１２４    ブロックジベル
１２５    スタッドジベル
１３０    コンクリート
１３１    下フランジコンクリート
１３２    スラブコンクリート
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004183240.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004183240.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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