(57)【要約】【課題】構造特性及び施工性に優れた桁と床版の接続構造および桁と床版の接続方法を提供すること。【解決手段】桁２の上面に突設して該桁２の延伸方向に伸びる複数のプレート穴３１を備えたプレート３を挟むように複数のコンクリート床版４を桁２の上面に設置し、定着プレート７２と棒体７１からなる定着棒体７をプレート穴３１を貫通させてコンクリート床版４内に埋め込んだ定着ナット６に螺挿し、桁２と複数のコンクリート床版４，４，４の端面４１，４１とから形成される空間５に充填材８を充填することにより桁と床版の接合構造を構築する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
桁と、
前記桁の上面に突設した該桁の延伸方向に伸びるプレートと、
前記桁の上面に前記プレートを挟むように設置した複数のコンクリート床版と、からなり、
前記プレートは該プレート表面に複数のプレート穴を設けてなり、
前記桁と複数の前記コンクリート床版の端面とから形成される空間に充填した充填材によって前記桁と複数の前記コンクリート床版を一体化したことを特徴とする、
桁と床版の接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の桁と床版の接合構造において、
ナットと該ナットの一端に設けた定着板とからなる定着ナットを、該ナットの他の一端を前記プレート側に配置して前記コンクリート床版内に複数設けて前記コンクリート床版を構成し、
棒体と該棒体の一端に設けた定着プレートとからなる定着棒体において該棒体の他の一端を前記プレート穴に貫通させて前記ナットに螺挿させたことを特徴とする、
桁と床版の接合構造。
【請求項３】
請求項２記載の桁と床版の接合構造において、
前記プレートの上下又はプレート延伸方向に設けた複数の前記プレート穴に複数の前記定着棒体を千鳥配置で貫通方向を変えて貫通させ、対向する前記コンクリート床版内に設けた複数の前記ナットに前記棒体を螺挿させたことを特徴とする、
桁と床版の接合構造。
【請求項４】
請求項２又は３記載の桁と床版の接合構造を構築する桁と床版の接合方法であって、
前記桁の上面に前記プレートを挟むように前記コンクリート床版を該コンクリート床版の端面と前記プレートに間隔を置いて設置し、
前記プレート穴を貫通した前記定着棒体を前記ナットに螺挿し、
前記桁と複数の前記コンクリート床版の端面とから形成される空間に前記充填材を充填することを特徴とする、
桁と床版の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製又はコンクリート製の桁と該桁上に設けた床版との接合構造及びその接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼製ジャケットを構成する鋼製桁とコンクリート床版とを接合する接合構造としては、鋼製桁にせん断伝達性能を有するジベル（スタッドジベル）を設けることなく、コンクリート床版の端面と鋼製桁で囲まれた空間に例えば無収縮性のコンクリートを充填することにより、床版を桁支承上に単純支持させる接合構造が構築されてきた。
一方、橋梁におけるコンクリート製桁とコンクリート製床版とを接合する接合構造としては、桁に予めスタッドジベルを設けておき、コンクリート床版の端面とコンクリート製桁で囲まれた空間にコンクリートを充填して構成した接合構造が構築されてきた。
ところで、スタッドジベルを設ける主な目的は、水平力が床版に作用した場合でもかかるスタッドジベルのせん断抵抗によって床版が横ずれしないようにすることである。さらに、頭付きスタッドジベルを使用することにより、ジベルが床版から容易に引抜けるのを防止することができる。
【０００３】
特許文献１においては、上フランジ上面に多数のスタッドジベルｂを配した鋼製桁ａとプレキャストコンクリート床版ｃからなる鋼合成複合橋が開示されている（図１１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２２２８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、以下の点である。
＜１＞床版を桁上に単純支持した接合構造では、桁と床版の一体化を図ることができず、床版の横ずれの懸念があり、また、桁と床版が一体化した構造に比べて桁及び床版の断面が大きくなって不経済である。
＜２＞スタッドジベルを桁上に設けた場合には床版の横ずれは防止できるものの、多数のスタッドジベルを配する必要から桁幅が大きくならざるを得ない。さらに、スタッドジベルが障害となり床版の設置が困難である。
＜３＞スタッドジベルを桁上に設けた場合でも桁と床版の一体化構造とはなり得ないため、桁と床版が一体化した構造に比べて桁及び床版の断面が大きくなって不経済である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の桁と床版の接合構造は、桁と、前記桁の上面に突設した該桁の延伸方向に伸びるプレートと、前記桁の上面に前記プレートを挟むように設置した複数のコンクリート床版と、からなり、前記プレートは該プレート表面に複数のプレート穴を設けてなり、前記桁と複数の前記コンクリート床版の端面とから形成される空間に充填した充填材によって前記桁と複数の前記コンクリート床版を一体化したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の桁と床版の接合構造は、前記する桁と床版の接合構造において、ナットと該ナットの一端に設けた定着板とからなる定着ナットを、該ナットの他の一端を前記プレート側に配置して前記コンクリート床版内に複数設けて前記コンクリート床版を構成し、棒体と該棒体の一端に設けた定着プレートとからなる定着棒体において該棒体の他の一端を前記プレート穴に貫通させて前記ナットに螺挿させたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の桁と床版の接合構造は、前記する桁と床版の接合構造において、前記プレートの上下又はプレート延伸方向に設けた複数の前記プレート穴に複数の前記定着棒体を千鳥配置で貫通方向を変えて貫通させ、対向する前記コンクリート床版内に設けた複数の前記ナットに前記棒体を螺挿させたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記する桁と床版の接合構造を構築する本発明の桁と床版の接合方法は、前記桁の上面に前記プレートを挟むように前記コンクリート床版を該コンクリート床版の端面と前記プレートに間隔を置いて設置し、前記プレート穴を貫通した前記定着棒体を前記ナットに螺挿し、前記桁と複数の前記コンクリート床版の端面とから形成される空間に前記充填材を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の桁と床版の接合構造及び桁と床版の接合方法は、以下の利点がある。
＜１＞プレート穴を備えたプレートと充填材として使用する繊維補強セメント系混合材料を組み合わせることにより、スタッドジベルを使用する場合と比較して接合部の桁幅の狭小化を図ることができる。
＜２＞桁から突設したプレートとプレート穴を貫通させた定着棒体と充填材として使用する繊維補強セメント系混合材料とを組み合わせることにより、桁と床版の一体化を図ることができる。したがって、桁と床版に生じる断面力を低減でき、桁及び床版の断面をより小さくすることができるため経済的である。
＜３＞床版を桁上に設置するに際し、桁上中央付近にはプレートが突設しているだけで多数のスタッドジベルなどが存在しないため、床版を所定位置に簡易かつ迅速に設置することが可能である。さらに、コンクリート製床版の製作にあたり、型枠形状が複雑になることもないため、床版の製作作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜１＞接合構造
本発明の接合構造１は、桁２とその上面に設置した複数のコンクリート床版４，４との接合部の構造である。
桁２の上面には、かかる桁２の延伸方向に伸びるプレート３を予め備えておく。なお、プレート３には後述するように複数のプレート穴３１を設けておく。桁２上面にコンクリート床版４，４を設置し、桁２とコンクリート床版４，４の端面４１，４１から形成される空間５に充填材８を充填することによりかかる接続構造１を成形する。
ここで、接合構造１は大きく二つの実施形態を選定できる。その一つは上記するように複数のプレート穴３１を備えたプレート３を上面に設けた桁２を使用して接続構造１を成形する形態である。他の一つは、プレート穴３１を貫通させた後述する定着棒体７をコンクリート床版４内に備えた定着ナット６に螺挿して接続構造１を成形する形態である（図１参照）。ここで、プレート３の上下又はプレート３延伸方向に設けた複数のプレート穴３１，３１に複数の定着棒体７，７を千鳥配置で貫通方向を変えて貫通させ、対向するコンクリート床版４，４内に設けた複数のナット６１，６１に棒体７１，７１を螺挿させるのが好ましい。対向するコンクリート床版４，４から交互にかつ均等に定着用の定着棒体７，７を空間５内に張出すことで強固なコンクリート床版４，４同士の接合を実現できるからである。
【００１１】
上記する実施形態のうち、前者を使用する場合は、スタッドジベルを使用するのと同様の効果、すなわち、コンクリート床版４の横ずれを防止することが可能となる。すなわち、プレート３に設けたプレート穴３１を充填材８が貫通した状態で硬化することにより、コンクリート床版４に作用した水平力は硬化した充填材８を介してプレート３に伝達され、さらにプレート３と接合している桁２に伝達されることとなる。
【００１２】
一方、上記実施形態のうち、後者を使用する場合は、コンクリート床版４の横ずれを防止することに加え、定着棒体７を空間５内にて定着させることによってコンクリート床版４，４同士を剛結合とすることが可能となる。したがって、本実施形態によればコンクリート床版４は桁２の延伸方向と直角方向に連続した床版を成形することとなり、コンクリート床版４の中央に生じる曲げモーメントも剛結合構造でない場合に比べて低減することができる。
また、桁２から突設したプレート３とプレート穴３１を貫通した定着棒体７とによって、桁２とコンクリート床版４との接合構造をも剛結合構造とすることができる。
【００１３】
また、上記する実施形態を複合した形態を使用することもできる。すなわち、プレート３の上下又はプレート３延伸方向に設けた複数のプレート穴３１，３１において、一つ又は複数のプレート穴３１ごとに定着棒体７を設置する構造である。かかる形態によれば、接合構造１として必要な接合力ごとに定着棒体７の設置数を調整することが可能となる。
【００１４】
＜２＞桁、プレート
桁２は鋼製の箱桁（図２参照）やＨ鋼桁などの鋼製桁２１を使用できる。また、コンクリート製のＩ型桁（図３参照）やＵ型桁を桁の延伸方向で緊張材にて連結させたプレストレストコンクリートあるいは鉄筋コンクリート構造の桁（コンクリート製桁２２）として使用できる。ここで、コンクリート製桁２２は、普通コンクリート材料のほか、繊維補強系の高強度コンクリート材料にて製作できる。  桁２の断面性能や材質の選定などは、設計荷重や施工性および経済性などを勘案して決定するのがよい。
なお、桁２は、工場にて予め製作することのほか、現場の製作ヤードにて製作することもできる。
【００１５】
鋼製桁２１を使用する場合、桁の上面にはプレート穴３１を複数備えたプレート３を例えば溶接２４にて接合する（図２参照）。ここで、プレート３は桁２と複数の後述するコンクリート床版４，４の端面４１，４１とから形成される空間５に充填した充填材８がプレート穴３１を貫通して硬化することによりコンクリート床版４の横ずれを防止するための部材である。さらに、後述する定着棒体７をプレート穴３１に貫通させることでコンクリート床版４，４同士を剛結合構造とするための部材でもある。
プレート３は例えば鋼材にて製作することができる。
【００１６】
従来のように桁の上面にスタッドジベルを多数設ける構造と異なり、かかるプレート３は桁の上面の中央（または中央付近）に桁の延伸方向に突設しているため、コンクリート床版４の設置に際して障害となることもない。
【００１７】
コンクリート製桁２２を使用する場合は、プレート３の一部を桁内に埋め込んだ状態でコンクリート製桁２２を製作するのがよい（図３参照）。
【００１８】
桁２の上面の端部付近には充填材８の漏洩を防止するためのシール材２３を桁の延伸方向に沿って設置するのが好ましい（図２、図３参照）。
【００１９】
＜３＞コンクリート床版
コンクリート床版４は、矩形断面を有した版として製作できるが、必要に応じて中空断面を備えて製作することもできる。また、鉄筋コンクリート製の床版として、あるいはプレストレスト構造の床版として製作することができる。なお、コンクリート床版４は、普通コンクリート材料のほか、繊維補強系の高強度コンクリート材料にて製作できる。
【００２０】
コンクリート床版４，４は桁２の上面にプレート３を挟むようにプレート３に間隔を置いて設置し、その後、充填材８の硬化によって接合構造１を成形する。よって、充填材８とコンクリート床版４との接合をより強固にするために、コンクリート床版４のうち、プレート３側の端面４１には凹部４２を設けて凹凸状に成形するのが好ましい（図５参照）。
【００２１】
＜４＞定着ナット、定着棒体
定着ナット６と定着棒体７は、コンクリート床版４，４同士の接合を剛結合構造とするための部材である。
定着ナット６はナット６１とナット６１の一端に設けた定着板６２とから構成される（図４参照）。ナット６１と定着板６２の接合は摩擦圧接６３や溶接などによりおこなうことができる。ここで、摩擦圧接６３とは、ナット６１と定着板６２を高速で回転させて押し付け、その時に発生する摩擦熱によって両者を接合することをいう。
定着ナット６は定着板６２がコンクリート床版４の内部に、ナット６１の一端が端面４１上又は端面４１からプレート３側に突設するようにコンクリート床版４内に設置する（図５参照）。ここで、ナット６１の突設量が長ければ、棒体７１の長さを短くすることができ、定着棒体７の取り付けが容易になる。
なお、かかる定着ナット６の埋め込み位置は、コンクリート床版４を桁２上に設置した際にプレート穴３１を貫通した定着棒体７がナット６１に螺挿できるような位置とする。
【００２２】
定着棒体７は棒体７１と棒体７１の一端に設けた定着プレート７２とから構成される（図６参照）。棒体７１と定着プレート７２の接合は摩擦圧接６３などによりおこなうことができる。また、棒体７１の他の一端は、ナット６１に螺挿可能にねじ切り加工を施しておく。
また、定着プレート７２の外径寸法はプレート穴３１の穴径よりも大きくなるように成形しておくのがよい。
【００２３】
桁２の上面にコンクリート床版４を設置した後、プレート穴３１に定着棒体７を貫通させ、棒体７１をナット６１に螺挿して設置する。なお、かかる棒体７１の設置に際しては、コンクリート床版４を設置する前に予め定着棒体７をプレート穴３１に貫通した状態で係止させておき、コンクリート床版４を設置後に棒体７１の螺挿をおこなうのがよい。
また、対向するコンクリート床版４，４のそれぞれに埋め込まれている定着ナット６，６にはプレート穴３１，３１を貫通した定着棒体７，７を交互に設置していくのがよい（図１参照）。
【００２４】
定着ナット６は例えば鋼材にて製作することができる。また、定着棒体７については、定着プレート７２は鋼材にて製作でき、棒体７１は例えば異形鉄筋を使用することができる。
【００２５】
＜５＞充填材
充填材料８は普通コンクリートや膨張性のコンクリートあるいは無収縮モルタルのほか、繊維補強セメント系混合材料を使用することができる。
かかる繊維補強セメント系混合材料としては、例えば、セメント、ポゾラン質微粉末と珪石の粉末、シリカフューム、粒径２．５ｍｍ以下の砂または珪砂、高性能減水剤に水を単位水量（出来上がりコンクリート容積１ｍ3当たり）として１７５〜１８０ｋｇ程度（水／セメントの比率が２０〜２２％程度）を加えた高強度セメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで、長さが８〜１６ｍｍ、引張り降伏応力度が２６００〜３２００Ｎ／ｍｍ２の超高強度の鋼繊維を容積で２％程度混入して得られる圧縮強度２００〜２２０ＭＰａ、曲げ強度４０〜４５ＭＰａ、付着強度１５〜９０ＭＰａ、透気係数２．５×１０-１８ｍ２、吸水率０．０５ｋｇ／ｍ3、塩分拡散係数０．０２×１０-１２ｍ２／ｓｅｃ、弾性係数５０〜５５ＧＰａの特性を備える材料を使用するのが好ましい。
【００２６】
＜６＞力の伝達メカニズム（１）
本発明の接合構造１をプレート３と定着棒体７及び充填材８として繊維補強セメント系混合材料にて構成した場合、繊維補強セメント系混合材料のせん断抵抗により桁２に生じたせん断力９１は充填材８（例えば、繊維補強セメント系混合材料）に伝達される。次に、充填材８のせん断力は定着棒体７のダボ効果と端面４１に設けた凹凸状による抵抗９３によってコンクリート床版４に伝達される（図８参照）。
ここで、定着棒体７のダボ効果とは、定着棒体７のダウエル力９２のことであり、定着棒体７が有する軸方向と直交する方向の抵抗力のことである。
【００２７】
＜７＞力の伝達メカニズム（２）
桁２に生じたせん断力９１を充填材８に伝達するメカニズムは以下のように考えられる（図９参照）。
プレート３からのせん断力９１は、プレート穴３１の肉厚の部分から充填材８に対して支圧力９３として作用する。その力は充填材８の全域に広がるが、その際に充填材８には二面せん断が作用するような形の応力分布ができ、支圧力９３が働く近傍においては外側に引っ張られるような割裂引張応力９４が働く。これに対して、本発明ではプレート穴３１に棒体７１が割裂引張応力９４に対して引張抵抗できるので補強効果を発揮する。さらに棒体７１には定着プレート７２がついているので、これが棒体７１の定着効果を与えるとともに、充填材８の割裂引張応力９４に対して支圧抵抗９６をすることになり充填材８は二面せん断抵抗力を増大することができる。
【００２８】
上記する接合構造１によって、例えば桁２の軸方向に発生する曲げモーメント対して桁２とコンクリート床版４が合成構造として機能できる。したがって、従来のような桁に床版を単純支持する構造に比べて桁及び床版の断面寸法を低減することが可能となる。
【００２９】
また、一端に定着プレート７２が設置された定着棒体７を介すことにより、コンクリート床版４のうち桁２の延伸方向と直交する方向に生じる曲げモーメントを効率的に伝達することができる（図１０参照）。すなわち、発生曲げモーメント９４に対して充填材８内とコンクリート床版４内に交互に支圧による圧縮ゾーン９７を構成することにより、力の伝達がスムーズとなる。
【００３０】
＜８＞桁と床版の接合方法
本発明の桁と床版の接合方法の一実施例を説明する。
まず、桁２の上面に設けたプレート３のプレート穴３１に定着棒体７を貫通させた状態で係止させておく。
次に桁２の上面にプレート３を挟むようにコンクリート床版４，４をそれぞれの端面４１，４１とプレート３に間隔を置いて設置する。
複数のプレート穴３１，３１に係止させた定着棒体７，７をコンクリート床版４，４内に設けた定着ナット６，６に螺挿する。
桁２とコンクリート床版４，４の端面４１，４１とから形成させる空間５に充填材８を充填し（図７参照）、充填材８の硬化をまって接合構造１を構築する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の桁と床版の接合構造を示した斜視図。
【図２】桁に鋼製桁を使用した実施例を示した斜視図。
【図３】桁にコンクリート製桁を使用した実施例を示した斜視図。
【図４】定着ナットを示した斜視図。
【図５】定着ナットを備えたコンクリート床版を示した斜視図。
【図６】定着棒体を示した斜視図。
【図７】充填材を充填している状況を説明した説明図。
【図８】床版と桁に作用するせん断力とせん断抵抗力を説明した斜視図。
【図９】せん断力の伝達メカニズムを説明した説明図。
【図１０】床版に曲げモーメントが作用した場合に桁と床版の接合構造に生じる支圧ゾーンを説明した説明図。
【図１１】従来の鋼合成複合構造を示した斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・接合構造
２・・・桁
２１・・上面
３・・・プレート
３１・・プレート穴
４・・・コンクリート床版
４１・・端面
５・・・空間
６・・・定着ナット
６１・・ナット
６２・・定着板
７・・・定着棒体
７１・・棒体
７２・・定着プレート
８・・・充填材
【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】
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