(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下のフランジとウエブとを有して橋軸方向に延び、１又は複数の中間支点で支持される鋼製の桁本体を備え、この桁本体の上記中間支点の周辺には、第１、第２鉄筋の全てもしくは一部を埋設してなる鉄筋コンクリートが、上記ウエブに添うようにして打設されており、上記第１鉄筋が、上記ウエブから離れ垂直に延びるとともに上下端が上下のフランジにそれぞれ連結され、上記第２鉄筋が、上記ウエブから離れ上記橋軸方向に延び上記第１鉄筋と直交されていることを特徴とする橋梁用連続桁。
【請求項２】
上記ウエブにも上下フランジにも垂直な仮想の二面と、上下フランジと、ウエブとによって画成された四角形状の領域部に、上記鉄筋コンクリートが打設、収容されていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁用連続桁。
【請求項３】
上記ウエブには、垂直補剛材が上記橋軸方向に離れて複数設けられ、隣り合う垂直補剛材と上下のフランジとウエブとによって四角形状の凹部が画成されており、この凹部内に上記鉄筋コンクリートが収容されていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁用連続桁。
【請求項４】
上記ウエブにも上下フランジにも垂直な仮想の二面と、上記上下フランジのうち圧縮応力を受けるフランジと、このフランジに平行でウエブに垂直な仮想の面と、ウエブとによって画成された四角形状の領域部に、上記鉄筋コンクリートが打設、収容されていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁用連続桁。
【請求項５】
上記第１鉄筋の上下端が、上記フランジに突き当てられ、溶接されていることを特徴とする請求項１から４までの何れかに記載の橋梁用連続桁。
【請求項６】
少なくとも一方のフランジには、他方のフランジを向く面にスタッドが溶植され、このスタッドと上記第１鉄筋とが、連結継手を介して連結されていることを特徴とする請求項１から４までの何れかに記載の橋梁用連続桁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、橋梁の連続桁に関し、特に、鋼製でΙ桁形状に構成された連続桁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、従来のＩ型形状に構成された橋梁用連続桁１は、中間支点１ａの周辺の被支持領域Ｘ１では、中間支点１ａにかかる応力に耐えるよう断面を大きくしている。即ち、図示はしないが、それ以外の支間領域Ｘ２より、被支持領域Ｘでは下フランジ３を幅広にしたり、上下フランジ３やウエブ４を厚肉にしたり、ウエブを高くする。これによって、領域Ｘ１内、特に中間支点１ａでの強度が確保されている。また、中間支点１ａに垂直補剛材２を多数枚（密に）設けることにより、強度を補強する場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の構造では、製作に際して、各領域ごとに幅や厚さの異なるフランジやウエブ用の鋼鈑をいくつも揃え、これら鋼鈑を逐一溶接して継ぎ足さなければならなかった。このような構造では、鋼材重量は削減できても製作工数が多大であり、製作コストが嵩む原因となっている。工数削減のためには、上下のフランジ、ウェブとも桁全長に亘り同一断面の単純な構造が望ましいが、中間支点での強度に応じた構造で全長を通すのでは、鋼材重量が大幅に増加する問題が発生する。
また、近年、阪神淡路大震災で落橋被害が多発した。このため、従来の静定であるゆえに連結部で落橋しやすい単純桁橋から、不静定であるため落橋しにくい連続桁橋が採用されるようになってきている。
【０００４】
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、橋梁用連続桁において、軽量で単純な断面で通すため、被支持領域にあるフランジやウエブの断面寸法を大きくすること以外の手段によって、被支持領域の強度を高めることにある。
【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に、本発明は、橋梁用連続桁に係り、その第１の特徴では、上下のフランジとウエブとを有して橋軸方向に延び、１又は複数の中間支点で支持される鋼製の桁本体を備えている。この桁本体における上記中間支点の周辺の被支持領域には、第１、第２鉄筋を埋設してなる鉄筋コンクリートが、上記ウエブに添うようにして打設されている。上記第１鉄筋は、垂直に延びるとともに上下端が上下のフランジにそれぞれ連結されている。上記第２鉄筋は、上記橋軸方向に延び、上記第１鉄筋と直交されている。
【０００６】
本発明の第２の特徴では、ウエブにも上下フランジにも垂直な仮想の二面と、上下のフランジと、ウエブとによって画成された四角形状の領域部に、上記鉄筋コンクリートが打設、収容されている。ここで、「仮想の二面」とは、「領域部」の範囲を確定するために想定されたものであって、そこにコンクリート打設用の型枠（板材）が設置されることになる。この仮想の二面の何れか一方の位置に、ちょうど垂直補剛材などが存在する場合もあり、その場合は、この垂直補剛材などが型枠として代用される。
【０００７】
本発明の第３の特徴では、上記桁本体のウエブに、垂直補剛材が上記橋軸方向に離れて複数設けられ、隣り合う垂直補剛材と上下のフランジとウエブとによって四角形状の凹部が画成されている。この凹部内に上記鉄筋コンクリートが収容されている。
【０００８】
本発明の第４の特徴では、ウエブにも上下フランジにも垂直な仮想の二面と、上記上下フランジのうち圧縮応力を受けるフランジと、このフランジに平行でウエブに垂直な仮想の面と、ウエブとによって画成された四角形状の領域部に、上記鉄筋コンクリートが収容されている。「仮想の面」の意味することろは、上記第２の特徴と同様である。
【０００９】
本発明の第５の特徴では、上記第１鉄筋の上下端が、上記フランジに突き当てられ、溶接されている。
【００１０】
本発明の第６の特徴では、少なくとも一方のフランジに、他方のフランジを向く面にスタッドが溶植されている。このスタッドと上記第１鉄筋とが、筒形状の連結継手を介して連結されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態として、まず、第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図４は、橋梁Ｂを示したものである。橋梁Ｂは、橋軸方向に延びる連続桁１０を有している。連続桁１０は、長手方向に離れた複数の中間支点１０ａにおいて支承２０を介して橋脚３０により支持されている。なお、連続桁１０は、橋梁Ｂの幅方向（紙面に直交する方向）に離れて複数本並行して架設されている。これら桁１０上に床版（図示せず）が敷設されている。
【００１２】
連続桁１０は、図１及び図３に示すような、桁本体１１が主体となっている。桁本体１１は、上下のフランジ１２，１３とウエブ１４とを有するＩ形鋼で構成されている。ウエブ１４の両側面には、垂直補剛材１５が長手方向にある間隔をおいて設けられている。隣り合う垂直補剛材１５と上下のフランジ１２，１３とウエブ１４とによって四角形状の凹部１１ａが画成されている。
【００１３】
図１及び図４に示すように、桁本体１１には、架設後の連続桁に負の曲げモーメントのかかる領域か否かによって、橋軸方向に分割された２種類の仮想の領域Ｒ１，Ｒ２が設定されている。一方の被支持領域Ｒ１は、負の曲げモーメントとなる領域（一部正の曲げモーメントとなる領域を含むこともある）で、中間支点１０ａ周辺を占める。橋軸方向の境界作成を容易にするため、支承２０の近くの５本の垂直補剛材に囲まれた４つの凹部１１ａに跨がらせている。（負の曲げモーメントの範囲によっては、凹部１１ａの数は変動する。）他方の支間領域Ｒ２は、被支持領域Ｒ１以外の支間部分を占めている。支間領域Ｒ２のウエブ１４には、上フランジ１２寄りに、水平補剛材１６が設けられている。なお、水平補剛材１６は、被支持領域Ｒ１には設けられていない（図３参照）。
【００１４】
図１及び図２に示すように、被支持領域Ｒ１の凹部１１ａには、ウエブ１４に添うようにして、鉄筋コンクリート４０が打設充填されている。鉄筋コンクリート４０の表面は、フランジ１２，１３あるいは垂直補剛材１５の縁と面一になっている。（設計上必要とされる強度によっては、コンクリートをフランジや垂直補剛材よりも薄くあるいは厚く打設する事もある。）
【００１５】
鉄筋コンクリート４０には、コンクリート４１の内部に、上下フランジに垂直に延びる垂直鉄筋４２（第１鉄筋）と、この垂直鉄筋４２に直交して水平（橋軸方向）に延びる水平鉄筋４３（第２鉄筋）とが、複数本ずつ格子状に埋設されている。垂直鉄筋４２の上下端は、上下のフランジ１２，１３にそれぞれ突き当てられ、例えばスポット溶接やアーク溶接にて連結されている。水平鉄筋４３は、垂直鉄筋４２に、ウエブ１４側から当てがわれ、番線（図示せず）にて結束されている。
【００１６】
鉄筋コンクリート４０は、被支持領域Ｒ１にのみ設けられており、支間領域Ｒ２には設けられていない。
【００１７】
鉄筋コンクリート４０は、桁製作工場で桁本体１１の製作に引き続いて施工してもよく、橋梁Ｂの架設現場で桁本体１１を架設中に施工してもよい。
【００１８】
上記のように構成された連続桁１０の作用を説明する。
連続桁１０は、鉄筋コンクリート４０におけるコンクリート４１の圧縮強度と鉄筋４２，４３の引張強度によって桁本体１１の変形を確実に拘束することができる。これによって、被支持領域Ｒ１の上フランジの曲げねじれ座屈強度やウエブの剪断座屈強度等の負の曲げモーメントに対する耐荷力を、大きく向上させることができる。（実験の結果、鉄筋コンクリートの無い鋼製桁本体だけのものに対して、その桁本体に鉄筋コンクリートを打設した本発明の適用品は、２〜３倍の耐荷力を有していた。）
【００１９】
したがって、被支持領域Ｒ１のフランジ１３の幅及び厚さ並びにウエブ１４の高さ及び厚さを、支間領域Ｒ２と等しくすることができ、領域Ｒ１，Ｒ２ごとに別の鋼鈑を用いる必要がない。また、垂直補剛材１５を中間支点１０ａ付近に狭い間隔で複数枚配置する必要もない。これによって、桁本体１１の製作を効率的かつ低コストで行うことができる。また、鋼材重量も低減できる。一方、被支持領域Ｒ１の鉄筋コンクリート４０は、鉄筋４２，４３の溶接や結束、及びコンクリート４１の打設によって比較的簡単に施工できる。
【００２０】
鉄筋コンクリート４０は、被支持領域Ｒ１にのみ設けられ、支間領域Ｒ２には設けられていないので、支間領域Ｒ２の自重による断面力は増加することはない。しかも、鉄筋コンクリート４０は、凹部１１ａの深さと同じかそれと同等の肉厚しかないので、被支持領域Ｒ１の自重による断面力の増加を極力小さくすることができる。
【００２１】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本発明の第２実施形態は、被支持領域Ｒ１を、垂直補剛材１５間としない場合の実施形態である。被支持領域Ｒ１の両端となるべき位置Ｐ１，Ｐ２には、上記第１実施形態における垂直補剛材１５を型枠とする代わりに、ウエブ１４にも上下フランジ１２，１３にも垂直に型枠を設置する。これによって、型枠と、それより中間支点１０ａ側の垂直補剛材１５との間に、四角形状の領域部１１ａ’が画成される。この領域部１１ａ’と凹部１１ａに垂直鉄筋４２と水平鉄筋４３を配筋したうえで、コンクリート４１を打設し、鉄筋コンクリート４０を形成する。
この第２実施形態では、被支持領域Ｒ１を、負の曲げモーメントになる領域のみとすることができ、中間支点１０ａにかかる曲げモーメントに対し、最も短いコンクリート打設範囲で対応をすることができる。
【００２２】
図６に示すように、本発明の第３実施形態は、桁本体１１が被支持領域Ｒ１において圧縮応力で座屈しないように、鉄筋コンクリート４０で強度増加を図る場合の実施形態である。上記の第１、第２実施形態における上フランジ１２を型枠とするのに代えて、上下フランジ１２，１３の間にフランジ１３と平行に型枠を設置し、型枠と下フランジ１３とで形成される四角形状の領域部１１ａ”にのみ水平鉄筋４２を配筋し、この領域部１１ａ”にコンクリート４１を打設する。垂直鉄筋４２は、下側部だけがコンクリート４１に埋設され、上側部はコンクリート４１から露出することになる。
この第３実施形態によれば、中間支点１０ａにかかる圧縮応力と引張応力を効率よく分担させることができる。
【００２３】
図７に示すように、本発明の第４実施形態では、上フランジ１２の下面に、短鉄筋４４（スタッド）が溶植されている。この短鉄筋４４と垂直鉄筋４２の上端部とが、筒形状のカプラー４５（連結継手）によって軸力を伝達可能に連結されている。同様に、下フランジ１３の上面にも短鉄筋４４が溶植され、カプラー４５を介して垂直鉄筋４２の下端部と連結されている。
【００２４】
この第４実施形態によれば、カプラー４５によって鉄筋４２，４４の端部どうしの間隔を調節することができる。したがって、垂直鉄筋４２の長さが一定していなくてもフランジ１２，１３との連結を確実に行うことができる。また、架設現場でコンクリート４１を打設する場合、工場で短鉄筋４４を溶植しておけば現場作業は容易となる。
【００２５】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。
例えば、桁本体として鋼箱桁を用いてもよい。
また、図７の第４実施形態において、垂直鉄筋４２の上下端の何れか一方だけカプラー４５を介して短鉄筋４４と連結し、他方は、対向するフランジ１２又は１３に直接突き当て、溶接してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の特徴によれば、鉄筋コンクリートによって桁本体の変形を拘束することができる。これによって、連続桁における中間支点周辺の被支持領域の強度を大きく向上させることができる。
本発明の第２の特徴によれば、上下フランジとフランジに垂直な板材を型枠にしてコンクリートを容易に打設することができ、設計上必要な部分のみ桁の強度を一層高めることができる。
本発明の第３の特徴によれば、上下フランジと垂直補剛材を型枠にしてコンクリートを容易に打設することができる。また、桁の強度をより一層高めることができる。
本発明の第４の特徴によれば、下フランジと下フランジに平行な板材とフランジに垂直な板材を型枠にしてコンクリートを容易に打設することができ、桁の圧縮強度を一層高めることができる。
本発明の第５の特徴によれば、第１鉄筋のフランジへの連結を、溶接によって簡単に行うことができる。
本発明の第６の特徴によれば、第１鉄筋の長さが一定していなくても、フランジへの連結を確実に行うことができる。また、工場で短鉄筋を溶植しておくことにより、架設現場での作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る連続桁の斜視図である。
【図２】上記連続桁の被支持領域の断面図である。
【図３】上記連続桁の桁本体の斜視図である。
【図４】上記連続桁を適用した橋梁の正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る連続桁の正面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る連続桁の正面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る連続桁の被支持領域の断面図である。
【図８】従来の連続桁の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｂ  橋梁
１０  連続桁
１１  桁本体
１１ａ  凹部
１１ａ’  領域部
１１ａ”  領域部
１２  上フランジ
１３  下フランジ
１４  ウエブ
１５  垂直補剛材
４０  鉄筋コンクリート
４２  垂直鉄筋（第１鉄筋）
４３  水平鉄筋（第２鉄筋）
４４  短鉄筋（スタッド）
４５  カプラー（連結継手）
【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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