(57)【要約】【課題】死荷重の増大を抑えつつ、必要強度を十分に確保でき、しかも施工性が良好で、更には長支間化が可能な橋梁の桁構造を提供する。【解決手段】連続桁橋梁Ｂの主桁１０を構成する鋼箱桁１１は、腹板１２の高さに対してフランジ１３，１４の幅が約２分の１から４分の１程度の寸法比で、かつ箱桁としての所要剛性を維持可能な大きさの幅狭形状をなし、更に床版２０と一体化されている。主桁１０には、中間支点周辺の第１領域１０Ｒ１と、それ以外の第２領域１０Ｒ２とが橋軸に沿って仮想的に分割設定され、第１領域１０Ｒ１の鋼箱桁１１の内部空間は、全体がコンクリート１９のみで埋め尽くされる一方、第２領域１０Ｒ２の鋼箱桁１１の内部空間は、空洞になっている。【選択図】  図１
2004176344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の腹板と上下のフランジとを有する鋼箱桁で構成された主桁によって床版を支持してなる箱桁橋梁において、
上記鋼箱桁は、腹板の高さに対してフランジの幅が約２分の１から４分の１程度の寸法比で、かつ箱桁としての所要強度を維持可能な大きさの幅狭形状をなし、更に上記床版と強度分担可能に一体化されており、
上記主桁には、補強されるべき支点周辺の第１領域と、それ以外の第２領域とが橋軸に沿って仮想的に分割設定され、第１領域の鋼箱桁の内部空間は、全体がコンクリートのみで埋め尽くされる一方、第２領域の鋼箱桁の内部空間は、空洞になっていることを特徴とする箱桁橋梁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼箱桁からなる橋梁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、鋼箱桁１は、垂直をなす一対の腹板２と水平をなす上下のフランジ３，４とを有し、全体として若干縦長の略正方形断面の箱型に形成されている。例えば道路橋等の橋梁における鋼箱桁１の腹板２の高さは、一般に約２８００ｍｍであり、フランジ３，４の幅は、約２０００〜２５００ｍｍである。１つの鋼箱桁１は、Ｉ桁を２つ並行して架設したものよりねじり剛性が高く、単体でも床版５を十分に支持可能なほどの高ねじり剛性を有していることは、周知の通りである。参考までに、極めて幅狭で上下に非常に細長い箱状断面（例えば高さ５ｍ、幅０．５ｍ）の鋼殻の内部にコンクリートを充填した桁もあるが（特許文献１参照）、このような形状・寸法では、床版を介して他の桁と連結しなければねじり剛性を確保できず、機能的にはＩ桁と同等であり、単体で所謂箱桁として機能するものではない。
また、出願人は、鋼桁の中間支点の周辺の腹板に添って鉄筋コンクリートを設けることにより、強度を高めることを提案した（特許文献２等）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５４３１９（第１頁、第４頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−２６６３１７（第１頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示すように、上掲特許文献２の構造を鋼箱桁１に適用した場合には、各腹板２の内側面にそれぞれ適度な厚さの鉄筋コンクリート６を添わせて設け、これら鉄筋コンクリート６どうしの間は、空洞１ａにすることになる。全幅が約２０００ｍｍから２５００ｍｍにも及ぶ箱桁１の内部空間の全体を鉄筋コンクリート６で埋め尽くすと、死荷重が著しく増大し、下部工への負担が大きくなり、却って支障を来たすからである。したがって、図３において仮想線で示すように、各腹板２に面するように型枠７を設置する必要がある。勿論、型枠７の設置に先立って垂直鉄筋６ｖ及び水平鉄筋６ｈを配筋しなければならない。一方、２０００〜２５００ｍｍの幅寸法は、鉄筋６ｖ，６ｈの配筋や型枠７の設置の作業スペースとしては狭隘過ぎ、施工性が悪い。
ところで、最近、鋼橋の合理化を計った構造として、鋼二主鈑桁橋に代表される少数主桁・Ｉ桁橋が各地で採用されつつある。しかし、このＩ桁橋の経済的適用支間は約６０ｍ程度までとされており、これを超える支間に適合し得る桁構造が望まれている。なお、上掲特許文献１の鋼殻桁では、支点部か支間部かに拘わらず全長にわたってコンクリートを充填しなければならず、施工が大変なだけでなく、支間部の死荷重が大きくなり、長支間化は難しい。また、上記の通常サイズの鋼箱桁１でも、支間長は４０ｍ〜６０ｍ程度である。床版を厚くして強度分担させることも考えられるが、そうすると死荷重が過度になり、適用支間が却って短くなってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、死荷重の増大を抑えつつ、必要強度を十分に確保でき、しかも施工性が良好で、更には長支間化が可能な橋梁の桁構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、一対の腹板と上下のフランジとを有する鋼箱桁で構成された主桁によって床版を支持してなる箱桁橋梁において、上記鋼箱桁は、腹板の高さに対してフランジの幅が約２分の１から４分の１程度の寸法比で、かつ箱桁としての所要強度（特にねじり剛性）を維持可能な大きさの幅狭形状をなし、更に上記床版と強度分担可能に一体化されており、上記主桁には、補強されるべき支点周辺の第１領域と、それ以外の第２領域とが橋軸に沿って仮想的に分割設定され、第１領域の鋼箱桁の内部空間は、全体がコンクリートのみで埋め尽くされる一方、第２領域の鋼箱桁の内部空間は、空洞になっていることを特徴とする。特に、上記主桁が、複数の鋼箱桁を一列に連ねた連続桁である場合には、中間支点周辺を第１領域として設定し、支間部分を第２領域として設定する。端支点周辺については、第１領域として設定してもよく、第２領域として設定してもよい。本発明の特徴構成によれば、死荷重の増大を抑えつつ、箱桁として必要な強度を十分に確保できる。また、桁を全体的に軽量化でき、その分だけ床版厚を大きくする等により長支間化を図ることができる。更には、箱桁の鋼部分の材片数を減らすことができ、特に第１領域については、通常サイズの箱桁では必須の縦横のリブをも省略できる。しかも、第１領域については、箱桁内にコンクリートを打設・充填するだけでよく、鉄筋の配筋や型枠設置の作業を省くことができ、第２領域については、コンクリートの充填も不要である。これによって、主桁の架設施工を容易化することができる。
上記床版は、プレストレストコンクリート床版  （ＰＣ床版）又は合成床版が望ましいが、それに限定されるものではなく、ＲＣ床版であってもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、道路橋用の複数径間（例えば２径間）の連続桁橋梁Ｂを示したものである。橋梁Ｂは、上部構造として、平行に架設された複数（２本）の主桁１０と、これら主桁１０の上面間に跨るようにして主桁１０に支持された床版２０とを備えている。
【０００７】
床版２０は、主桁１０と強度分担可能に一体化されている。床版２０には、プレストレスコンクリート床版（ＰＣ床版）、又は合成床版を用いるのが望ましい。これにより、床版最大支間長を大きく（例えば６ｍ程度に）設定することができ、中縦桁の不要な低コスト構造にすることができる。床版支間部の曲げモーメントのバランスを考慮することにより、主桁１０どうしの間隔が決定される。なお、床版２０としてＲＣ床版を用いてもよく、その場合は床版支間長を４ｍ以下に抑える。但し、幅員が１２ｍを超える場合は、ＰＣ床版又は合成床版を採用する。
床版２０の厚さは、一般的な鋼箱桁橋（腹板高さ２８００ｍｍ、フランジ幅２０００〜２５００ｍｍ程度）における床版より２０〜３０％程度大きくなっている。例えば、一般的な鋼箱桁橋の床版厚が約２２０ｍｍであるのに対し、床版２０は、約２８０ｍｍになっている。
【０００８】
主桁１０の両端は、それぞれ支承３９を介して橋台３１に支持され、中間部は、支承３９を介して橋脚３２に支持されている。これら３箇所の支承３９の何れか１つが、固定支承であり、その他が可動支承である。
【０００９】
主桁１０は、複数の鋼箱桁１１を一列に連ねることによって構成されている。各鋼箱桁１１は、垂直をなす一対の鋼製腹板１２と、水平をなす上下の鋼製フランジ１３，１４とを有し、全体として箱型に組まれている。
【００１０】
箱桁１１は、腹板１２の高さに対してフランジ１３，１４の幅が約２分の１から４分の１程度の縦横寸法比で、かつ箱桁としての所要強度を維持可能な大きさの幅狭形状をなしている。具体的には、腹板１２の高さは、桁高制限が無い限り、所要強度の維持のために一般的な道路橋の鋼箱桁と同程度（標準で約２８００ｍｍ）にするのが好ましい。なお、桁高の上限（腹板１２の高さ＋後記フランジ１３，１４の厚さ＋架設用吊金具の長さ）は、輸送高さの制限から３１５０ｍｍである。これに対して、フランジ１３，１４の幅は、約８００〜１２００ｍｍにするのが好ましく、この範囲内でも下限の約８００ｍｍがより好ましい。
【００１１】
フランジ幅が、腹板高さの約２分の１より大きいと、後記第１領域１０Ｒ１ではコンクリート充填により橋脚３２に過度の負担がかかるおそれがあり、後記第２領域１０Ｒ２では支間部の死荷重が増大して長支間化が期待できなくなる。一方、フランジ幅が、腹板高さの約４分の１より小さいと、ねじり剛性が低下し、箱桁としての機能を維持するのが困難になり、上記と同様、長支間化も難しくなる。
【００１２】
なお、腹板１２の厚さは、一般的な鋼箱桁のものと同じ約１８ｍｍ〜２３ｍｍにするのが好ましく、約１９ｍｍにするのがより好ましい。フランジ１３，１４の厚さは、一般的な鋼箱桁のものより厚くし、約５０ｍｍ〜１００ｍｍにするのが好ましく、約７０ｍｍ〜１００ｍｍにするのがより好ましい。
【００１３】
腹板１２の内側面には、垂直補剛材１５が、適宜な間隔で設けられている。垂直補剛材１５は、腹板１２の面外変形を抑えて局部座屈を防ぐ役割を果たす。また、支点上には、断面を平面保持するためのダイヤフラム１６が設けられている。これら垂直補剛材１５及びダイヤフラム１６が、上記腹板１２及びフランジ１３，１４と一体となって、箱桁として必要なねじり剛性が一層確実に確保されている。
なお、後記第１領域１０Ｒ１の箱桁１１には、一般的な箱桁における縦リブや横リブが設けられていない。後記第２領域１０Ｒ２の箱桁１１には、上フランジ１３の下面に縦リブ１７が１本設けられているだけで、他にリブは設けられていない。
【００１４】
図１に示すように、主桁１０には、中間支点の周辺の特に強度が必要な第１領域１０Ｒ１と、それより両端側の第２領域１０Ｒ２とが橋軸に沿って仮想的に分割設定されている。第１領域１０Ｒ１は、中間支点周辺の負の曲げモーメントの作用する範囲の全体または大部分を含むように設定する。第２領域１０Ｒ２は、主桁１０の両端及び支間部の大部分の範囲を占めている。
なお、端支点周辺の負の曲げモーメントの作用する範囲の全体または大部分については、第２領域１０Ｒ２とするのに代えて、第１領域１０Ｒ１として設定してもよい。
【００１５】
図１及び図２（ａ）に示すように、第１領域１０Ｒ１の箱桁１１の内部空間は、コンクリート１９が満杯に打設、充填されている。コンクリート１９中に、鉄筋等の補強材は配筋されていない。コンクリート１９の打設充填は、箱桁１１を現場に架設する前に行ってもよく、架設した後に行ってもよい。
【００１６】
一方、図２（ｂ）に示すように、第２領域１０Ｒ２の箱桁１１の内部空間は、コンクリートが打設されることなく、空洞になっている。
【００１７】
上記のように構成された橋梁Ｂの作用を説明する。
本発明の鋼箱桁１１は、腹板１２の高さを一般的な略正方形断面の鋼箱桁のものと同程度に設定する一方、この腹板１２の高さに対してフランジ１３，１４の幅を約２分の１から４分の１程度の寸法比に（但し板厚はやや厚めに）設定したものである。これによって、箱桁としての所要強度を十分維持しつつ、鋼材重量を１０％〜２０％低減できる。特に、支間の大半を占める第２領域１０Ｒ２の箱桁１１については、鋼材だけで構成され、内部が空洞になっているので、死荷重を１０％〜２０％低減できる。したがって、この分だけ床版２０の厚さを増すことができ、これにより、ねじり剛性を一層確実に確保できるとともに、適用支間長を、図３の従来構造における４０ｍ〜６０ｍに対して、６０ｍ〜１００ｍまで延ばすことができる。（但し、この適用支間長は、第１領域１０Ｒ１の充填コンクリート１９の効果を考慮しなかった場合であり、考慮した場合には、後述のように、更に長くできる。）曲線桁にも適している。
【００１８】
板厚をやや厚めにすることによって、局部座屈に対する余裕度（リダンダンシー）を確保でき、上フランジ１３の曲げねじれ座屈、腹板１２のせん断座屈に対して十分な強度を保証することができる。
【００１９】
しかも、中間支点の第１領域１０Ｒ１の箱桁１１については、充填コンクリート１９によって腹板１２及びフランジ１３，１４の面外変形を拘束することができ、耐荷力や変形性能を大幅に向上させることができる。耐荷力については、一般的に２倍程度に増大できる。これは、充填コンクリートが鋼の局部的な変形を拘束し、鋼の弱点である座屈に対する抵抗力を大幅に向上させるためである。その結果、フランジ幅を一層狭くでき、鋼材重量の一層の軽量化を図ることができ、更には、適用支間長を一層延ばすことができる。具体的には、第１領域１０Ｒ１に充填コンクリート１９を施さなかった場合、適用支間長は６０ｍ〜１００ｍ、フランジ幅は１２００ｍｍ程度になるところ、第１領域１０Ｒ１に充填コンクリート１９を施すことによって、適用支間長を６０ｍ〜１５０ｍ、フランジ幅を８００ｍｍ程度にすることができる。これにより、該構造及び工法の橋梁一般への標準化も可能である。
また、たとえ、桁高制限（建築限界）等により、腹板１２の高さを抑えなければならない場合でも、所定の剛性や強度を確実に確保することができる。
【００２０】
一方、箱桁１１の内部は狭いので、コンクリート１９の充填量が少なく、コンクリート充填による死荷重の増大を抑えることができる。これによって、橋脚３２等の下部工に過度の負担がかかるのを防止することができる。しかも、中間支点周辺の第１領域１０Ｒ１にのみ充填するものであるので、死荷重の増加を確実に抑えることができ、下部工への影響を一層確実に抑制することができる。
【００２１】
また、第１領域１０Ｒ１の箱桁１１の内部空間を埋めるようにしてコンクリート１９のみを打設すればよく、鉄筋を配筋したり、コンクリートを腹板１２にだけ付着させるような型枠を設置したりする必要がなく、充填作業を極めて容易に行うことができる。勿論、第１領域１０Ｒ１と第２領域１０Ｒ２との境界には、型枠を設置する必要があるが、この型枠は箱桁１１の断面に対応して小形であるので、容易に設置できる。
【００２２】
上述したように、コンクリート１９の打設充填時は、箱桁１１の架設の前でも後でもよいが、架設前に充填しておくことにすると、それによって箱桁１１を予め補強することができるので、その後、例えば送り出し工法で架設する際、送り出し用のジャッキの反力に十分対応することができ、下フランジ１４等を別途、仮補強しておく手間を省くことができる。
架設後に充填することにすると、架設時における架設機材への負担を軽減できる。
【００２３】
箱桁１１は、部材点数が少ないため、製作工数を減らすことができ、製作コストを低廉化できる。特に、リブについては、第２領域１０Ｒ２の箱桁１１の上フランジ１３に縦リブ１７が１本設けられているだけであり、第１領域１０Ｒ１の箱桁１１では、その縦リブ１７も省略することができる。これによって、一層のコストダウンを図ることができるだけでなく、鋼重の一層の低減を図ることができる。更には、シンプルな桁構造を提供できる。設計・施工上の自由度を増やすこともできる。
【００２４】
床版２０としてＰＣ床版や合成床版を用いることにより、床版支間長を大きくでき、中縦桁を省略することができる。これによって、より一層の低コスト構造にすることができる。
【００２５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変を行うことができる。
例えば、３径間以上の多径間の連続桁にも当然に適用できる。
単純桁にも適用できる。その場合、両側の桁端付近を第１領域１０Ｒ１とし、支間を第２領域１０Ｒ２として、第１領域１０Ｒ１にのみコンクリート１９を充填する。これにより、桁のせん断耐荷力を増大させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、死荷重の増大を抑えつつ、箱桁として必要な強度を十分に確保できる。更には、箱桁を幅狭にして軽量化できる分だけ床版厚を大きくすることができ、長支間化を図ることができる。しかも、材片数を減らすことができるだけでなく、第１領域については、コンクリートを打設・充填するだけで十分であり、鉄筋の配筋や型枠設置の作業を省くことができ、第２領域についてはコンクリート打設も不要であり、これによって、架設の施工性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋼箱桁による連続桁橋梁の正面図である。
【図２】（ａ）図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う上記橋梁の中間支点周辺の第１領域の断面図である。（ｂ）図１のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う上記橋梁の第２領域の断面図である。
【図３】従来の一般的な連続桁橋梁の鋼箱桁に鉄筋コンクリート補強構造を適用した断面図である。
【符号の説明】
１０  連続桁橋梁
１０Ｒ１  第１領域
１０Ｒ２  第２領域
１１  鋼箱桁
１２  腹板
１３  上フランジ
１４  下フランジ
１５  垂直補剛材
１６  ダイヤフラム
１７  縦リブ
１９  コンクリート
２０  床版
３１  橋台
３２  橋脚
３９  支承
【図１】
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【図２】
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【図３】
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