(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートからなる上床版と、前記上床版の下側に設けられ、コンクリートからなる下床版と、これらを連結するウェブとを有し、断面形状が箱状となった橋桁であって、
前記ウェブは、複数の板状部材を、該橋桁の軸線方向に配列したものであり、該板状部材の各々は、該板状部材の高さ方向の中位より前記上床版と接合される上辺及び前記下床版と接合される下辺に近づくにしたがって、幅が徐々に拡大されたものであることを特徴とする橋桁。
【請求項２】
前記板状部材は鋼板であり、前記上辺と前記下辺との間に、鉛直方向に対して該橋桁の側面視における斜め方向のリブを有することを特徴とする請求項１に記載の橋桁。
【請求項３】
前記リブは、前記鋼板の、該橋桁断面が箱状となった内側面に複数の突起を溶接接合し、この突起を埋め込むように形成されたコンクリートからなることを特徴とする請求項２に記載の橋桁。
【請求項４】
前記板状部材は、コンクリート板であり、前記上辺と前記下辺との間に、鉛直方向に対して該橋桁の側面視における斜め方向のプレストレスが導入されていることを特徴とする請求項１に記載の橋桁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、道路橋、鉄道橋等の橋桁に係り、特に、コンクリートからなる上床版及び下床版と、鋼部材又はプレキャストコンクリート部材からなるウェブとを有する橋桁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、橋桁をコンクリート、特にプレストレストコンクリートで形成することが一般に行われている。そして、支間の長いコンクリート橋では桁の断面形状は、通常箱型となり、上床版と下床版とこれらを連結するウェブとで構成される。このようなコンクリートで構築される橋桁では、桁自重の１０〜３０％程度をウェブが占めており、鋼からなる橋桁に比べて桁自重がかなり大きくなる。
【０００３】
このため、コンクリートのウェブを鋼板に置きかえることによって桁自重を軽減することが提案されており、特開平７−１８９４２５号公報には、鋼平板をウェブとして用いた桁、及び上下方向の折り曲げ線で波形に折り曲げた鋼板をウェブとして用いた桁が開示されている。このような鋼部材からなるウェブを有する橋桁では、桁重量を低減して橋の基礎・下部構造への負担を軽減することができるとともに、コンクリートの一般的な箱桁と比べて、ウェブの鉄筋組立、コンクリート打設等の作業を省略することができ、施工の省力化と工期の短縮を図ることも可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように鋼部材をウェブとして用いる橋桁では、次のような問題点がある。
鋼部材は、工場等においてあらかじめ製作しておき、橋桁の架設現場において、所定位置に支持するとともに、現場打設される上床版及び下床版のコンクリートと一体化される。そして、橋桁の軸線方向に架設が進行するのにともなって、所定長さの鋼部材を順序接合することになる。鋼部材は、一般に溶接によって接合されるが、架設現場における溶接は条件が悪く、多くのコストが必要になるとともに、工程を短縮するための障害となる。特に、架設中の橋桁を片持ち支持し、先端部に順序桁を構築してゆく、いわゆる片持ち工法では、一つの施工ブロックの長さを大きくすることが難しく、鋼部材の接合を数多くくり返し行うことになって、上記問題点は一層顕著となる。
【０００５】
また、ウェブに鋼平板を用いる場合は、上床版又は下床版のコンクリートに橋桁の軸線方向のプレストレスを導入したときに、鋼部材が変形を拘束し、コンクリートに効率よく圧縮応力が導入されないという問題点がある。
【０００６】
一方、ウェブに波形に加工した鋼部材を用いる場合は、橋桁の軸線方向に変形し易く、上床版又は下床版のコンクリートには効率よくプレストレスが導入されるが、鋼板材を波形に曲げ加工するのに多くの手間と費用を要することになる。
【０００７】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、従来のコンクリート箱桁に比べて重量が軽減されるとともに、少ない工程で経済的に構築することができる橋桁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、  コンクリートからなる上床版と、前記上床版の下側に設けられ、コンクリートからなる下床版と、これらを連結するウェブとを有し、断面形状が箱状となった橋桁であって、  前記ウェブは、複数の板状部材を、該橋桁の軸線方向に配列したものであり、該板状部材の各々は、該板状部材の高さ方向の中位より前記上床版と接合される上辺及び前記下床版と接合される下辺に近づくにしたがって、幅が徐々に拡大されたものである橋桁を提供する。
【０００９】
このような橋桁では、ウェブとなる板状部材は、橋桁の軸線方向に所定の幅で、それぞれが分離されたまま上床版及び下床版のコンクリートと接合される。したがって、これらの板状部材は接合する必要はなく、橋桁を構築する工程が簡略化される。また、所定位置に据え付け前の板状部材は、所定幅で、それぞれ独立しているので、取り扱いが容易である。
【００１０】
さらに、板状部材は上辺及び下辺の全長がそれぞれ上床版又は下床版に接合されるので、トラス構造のように棒状の部材を上床版又は下床版に接合する場合のように接合部の構造が複雑にならず、局部的に応力が大きくなることも少なくなる。
【００１１】
この板状部材がウェブとして上床版及び下床版のコンクリートと一体化されると、橋桁に作用するせん断力に対して、この板状部材内で対角線上の斜め方向に圧縮力と引張力とが作用する。このとき、板状部材は上辺及び下辺側に近づくにしたがって幅が拡大されているので、斜め方向の圧縮力及び引張力は上床版及び下床版に有効に伝達され、せん断力に抵抗することができる。また、板状部材の上下方向の中位部分は幅が縮小されており、重量が軽減される。
【００１２】
さらに、板状部材は、橋桁の軸線方向に連続していないため、上床版又は下床版のコンクリートにプレストレスを導入したときに、上床版又は下床版の変形はわずかに拘束されるにすぎず、橋桁の軸線方向に有効に圧縮応力が導入される。
なお、上記板状部材は、鋼板材であるのが望ましいが、プレキャストコンクリートからなるものであってもよい。
【００１３】
請求項２に係る発明は、  請求項１に記載の橋桁において、  前記板状部材は鋼板であり、前記上辺と前記下辺との間に、鉛直方向に対して該橋桁の側面視における斜め方向のリブを有するものとする。
【００１４】
鋼板は部材厚が小さく、面内方向に圧縮力が作用すると座屈を生じるおそれがあるが、圧縮力が作用する方向にリブを設け、剛性を大きくすることによって、斜め方向の座屈を防止することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の橋桁において、  前記リブは、前記鋼板の、該橋桁断面が箱状となった内側面に複数の突起を溶接接合し、この突起を埋め込むように形成されたコンクリートからなるものとする。
【００１６】
この橋桁では、コンクリート部材が突起によって鋼板と一体となり、鋼板の剛性が増大する。したがって、鋼板の座屈が有効に防止される。また、鋼部材を溶接接合することによってリブを形成する場合と比較すると、斜めに引張力が作用する方向を横切るように溶接線が形成されるのを回避することができる。したがって、溶接による熱の影響を受けることがなく、部材の依頼性が向上する。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の橋桁において、  前記板状部材は、コンクリート板であり、前記上辺と前記下辺との間に、鉛直方向に対して該橋桁の側面視における斜め方向のプレストレスが導入されているものとする。
【００１８】
この橋桁では、ウェブとなる板状部材を現場で形成することができ、コストの低減を図ることができる。また、板状部材の斜め方向に作用する引張力に対しては、あらかじめプレストレスを導入しておくことによって、ひび割れの発生を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である橋桁の側面図及び断面図であり、図２は、同じ橋桁の下方からの斜視図である。また、図３は、同じ橋桁の橋脚で支持される部分を示す側面図である。
この橋桁２は、複数の橋脚１ａ、１ｂ及び橋台（図示しない）上に支持された連続桁となっており、コンクリートからなる上床版１１と、この下方に支持されるコンクリートの下床版１２と、上記上床版１１と下床版１２とを連結し、ウェブとして機能する鋼部材１３とで主要部が構成されている。
【００２０】
上記上床版１１は、橋桁２の軸線方向に連続しており、この上に路面が形成されるもので、軸線方向及びこれと直角方向にＰＣ鋼材（図示しない）が埋設されている。そして、これらのＰＣ鋼材を緊張し、コンクリートに定着することによってプレストレスが導入されており、橋桁に負の曲げモーメントが作用したとき、及び上床版１１上に車両等の荷重が作用したときに、有害なひび割れ等が生じないようになっている。一方、下床版１２にも橋の軸線方向にプレストレスが導入され、正の曲げモーメントに基づく引張応力に対抗し得るものとなっている。
【００２１】
また、コンクリート部材外であって箱型となった桁断面の内側に、橋桁２の軸線方向の緊張材を配置し、この緊張材の張力によって上床版１１及び下床版１２のコンクリートにプレストレスを導入することもできる。
【００２２】
上記鋼部材１３は、図４に示すように、鋼平板からなりウェブとして機能する本体部２１と、その上辺及び下辺に沿ってほぼ直角に添設された上フランジ２２及び下フランジ２３とで主要部が構成されている。
【００２３】
上記本体部２１は、上辺と下辺との中間位置で幅が最も小さく、上辺又は下辺に近づくに従って幅が直線的に拡大されており、鼓のような形状の板部材となっている。上フランジ２２及び下フランジ２３は、上記本体部２１の上縁又は下縁に溶接によって接合されており、上フランジ２２の上面及び下フランジ２３の下面には、複数のスタッドジベル２４、２５が植設されている。上床版１１及び下床版１２のコンクリートは、上記上フランジ２２の上面又は下フランジ２３の下面に密接するとともに、上記スタッドジベル２４、２５を埋め込むように形成されており、これによって上床版１１と鋼部材１３と下床版１２とが一体となっている。
【００２４】
上記本体部２１の、箱桁断面の内側となる面に、一方の対角線に沿って複数のスタッドジベル２６が植設されている。そして、本体部２１を形成する鋼平板に密接するとともに、上記スタッドジベル２６を埋め込むようにコンクリート部材２７が形成されている。このコンクリート部材２７は、斜め方向の柱状となり、この方向に大きな圧縮応力が作用したときに、本体部２１の鋼板の座屈を防止するとともに、圧縮力の一部を負担するようになっている。
【００２５】
上記鋼部材１３は、図２又は図３に示すように、橋桁２の軸線とほぼ平行な二つの面内で軸線方向に配列され、上床版１１と下床版１２とを箱状に連結する。そして、この橋桁２に曲げモーメントが作用したときに上床版１１と下床版１２とが一体となって、抵抗するものとなっている。
【００２６】
また、上記鋼部材１３の本体部２１を形成する鋼平板は上下方向の中位部分で幅が狭くなっているので、配列された鋼部材１３間でほぼ菱形の開口１４ができるが、せん断力に対しては、図３に示すように、それぞれの鋼部材１３内に作用する斜め方向の引張力Ａと、これに交差する方向の圧縮力Ｂによって抵抗し得るものとなる。そして、斜め方向の圧縮力Ｂは、コンクリート部材２７によって一部が分担されるとともに、この圧縮力Ｂによる本体部２１の座屈は、コンクリート部材２７によって防止される。
【００２７】
また、ウェブとなる鋼部材１３は、橋桁２の軸線方向に分割され、上床版１１又は下床版１２の軸線方向の変形を拘束することが少なくなっている。したがって、上床版１１又は下床版１２には、少ない緊張材で有効にプレストレスを導入することができる。
【００２８】
次に、上記橋桁２の構築方法の一例について説明する。
まず、橋脚１上に、コンクリートの横桁２ａを含む柱頭部２ｂを形成し、橋脚１に仮固定する。そして、両側へ片持ち状態で張り出すように所定長の桁を順次増設してゆく。
一回に増設する長さは、橋桁の軸線方向に上記鋼部材１３を配置する間隔と同じに設定し、この長さのプレキャストセグメント２ｃをあらかじめ形成しておき、これを順次接合する。プレキャストセグメント２ｃは、図５に示すように、橋桁の軸線方向に所定長さの上床版１１と下床版１２と一対の鋼部材１３とで形成されており、上床版１１又は下床版１２に緊張材を挿通するダクト（図示しない）が設けられている。
【００２９】
このプレキャストセグメント２ｃは、クレーン等で吊り上げて、片持ち状となった架設中の橋桁先端に支持し、上記ダクトに挿通される緊張材によって、既に片持ち状に連結されたセグメントと緊結する。
【００３０】
なお、本願発明に係る橋桁は、上床版及び下床版のコンクリートを現場打設してもよい。また、上記のように片持ち架設工法の他、支保工上でプレキャストセグメントを連結する方法、支保工上で上床版及び下床版のコンクリートを打設する方法、橋桁を後方に順次継ぎ足すように形成するとともに前方に押し出す、いわゆる押出し工法等、様々な方法でも構築することができる。
【００３１】
図６は、図１から図３までに示す橋桁２で用いられる鋼部材１３に代えて、橋桁のウェブとして機能させるプレキャストコンクリート部材３０を示す概略斜視図である。
このプレキャストコンクリート部材３０は、側面形状が図４に示す鋼部材１３と同様に、上辺と下辺との中間部で幅が最小となり、上辺及び下辺に向かって幅が直線的に拡大するものとなっている。厚さは、全域がほぼ均一になっており、引張力が作用する斜め方向に緊張材３１が埋め込まれ、プレストレスが導入されている。また、上辺及び下辺の端面には、コンクリート内から複数の鉄筋３２が突き出しており、この鉄筋３２を埋め込むように上床版及び下床版のコンクリートが形成される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願に係る発明の橋桁では、ウェブを鋼部材やプレキャストコンクリート部材として軽量化することができるとともに、独立した板状部材を配列してウェブを形成するので、橋桁の構築が容易となりコストが低減される。また、ウェブが軸線方向の変形を拘束することが少なくなり、上床版又は下床版のプレストレスを有効に導入することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態である橋桁の側面図及び断面図である。
【図２】図１に示す橋桁の下方からの斜視図である。
【図３】図１に示す橋桁の橋脚で支持される部分を示す側面図である。
【図４】図１に示す橋桁でウェブとして機能する鋼部材の概略斜視図である。
【図５】図１に示す橋桁の一構築方法で採用されるプレキャストセグメントの概略斜視図である。
【図６】図４に示す鋼部材に代え、ウェブとして用いることができるプレキャストコンクリート部材の概略斜視図である。
【符号の説明】
１                      橋脚
２                      橋桁
１１                    上床版
１２                    下床版
１３                    鋼部材
１４                    開口
２１                    鋼部材の本体部
２２                    上フランジ
２３                    下フランジ
２４、２５、２６        スタッドジベル
２７                    コンクリート部材
３０                    プレキャストコンクリート部材
３１                    緊張材
３２                    鉄筋
【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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