JP2004003290A

JP2004003290A - 鋼材とコンクリートのずれ止め構造および鋼・コンクリート合成版

Info

Publication number: JP2004003290A
Application number: JP2003028103A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tanaka; 田中　正明; Toshiyuki Ishikawa; 石川　敏之; Nobuto Okubo; 大久保　宣人; Shigeyuki Matsui; 松井　繁之; Akimitsu Kurita; 栗田　章光
Original assignee: KOMAI TEKKO KK; Kurimoto Ltd; Katayama Stratech Corp
Current assignee: KOMAI TEKKO KK; Kurimoto Ltd; Katayama Stratech Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】鋼材とコンクリート間のずれ止めを確実に行うことができ、かつ、コンクリートのひび割れを防止できるずれ止め構造と鋼・コンクリート合成版を提供することである。
【解決手段】鋼・コンクリート合成版の底鋼板１に、複数の長孔２を設けた鋼製リブ３を立設し、各長孔２に曲げ剛性の高い鋼パイプ４を通してリブ３と直交方向に配設することにより、打設されるコンクリート５のずれ止め効果を十分に確保するとともに、その重量を増大させることなく、鋼パイプ４の高い曲げ剛性で、繰り返しモーメント荷重による鋼パイプ４の配設方向における撓みを抑制して、コンクリート５のひび割れを防止できるようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼材面に打設されるコンクリートをずれ止めする構造と、鋼板で片面側の外郭を形成された鋼・コンクリート合成版に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁等で用いられる鋼材とコンクリート間のずれ止めには、スタッド型ジベル、トラス型ジベル、孔あき鋼板型ジベル等、様々な構造のものが使用されている。このようなずれ止め構造は、外郭鋼板の片面側にコンクリートが打設される鋼・コンクリート合成版の中や、鋼主桁と各種コンクリート床版の結合部に多く用いられており、この他に、鋼主桁とコンクリート橋脚の結合部等に用いられることもある。
【０００３】
前記スタッド型ジベルは構造が簡単であるが、スタッド１本当たりのコンクリートのずれ止め効果が小さいので、多数のスタッドを設ける必要がある。スタッド型ジベルは繰り返し荷重による疲労にも弱い。また、トラス型ジベルは、コンクリートのずれ止め効果は大きいが、構造が複雑で、打設されるコンクリートが回り込み難く、その充填性が悪くなる問題がある。一方、孔あき鋼板型ジベルは、比較的簡単な構造でコンクリートのずれ止め効果を期待でき、かつ、コンクリートの回り込みもよいことが知られている。
【０００４】
この種の孔あき鋼板型ジベルを採用した鋼・コンクリート合成版としては、図６に示すような合成床版が周知である。この合成床版は、底面外郭を形成する底鋼板５１の上面側に、所定の間隔を開けて孔あき鋼板製のリブ５２を立設し、リブ５２に所定の間隔を開けて設けられた複数の孔５３に棒鋼５４を通して、リブ５２と直交方向に配筋し、底鋼板５１上にコンクリート５５を打設して、各リブ５２と棒鋼５４を埋設したものである。なお、各孔５３でのコンクリート５５の回り込みを確保するために、孔径は５０〜１００ｍｍ程度とされ、棒鋼５４の直径はこれよりも十分に細い１３〜２２ｍｍ程度とされる。
【０００５】
また、特開平９−２２１７０６号公報には、前記リブ５２の上方にも鉄筋を配筋することが提案され、特開２００１−２４８１１３号公報には、前記棒鋼５４の両端部に定着頭部を一体に形成することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した孔あき鋼板型ジベルを採用した従来の鋼・コンクリート合成版は、合成版に作用する繰り返しモーメント荷重により、リブの上端からコンクリートにひび割れが生じやすい問題がある。これは、リブの各孔に通される棒鋼が１３〜２２ｍｍ程度の小さな直径であまり曲げ剛性が大きくなく、繰り返しモーメント荷重による棒鋼の配筋方向での合成版の撓みを十分に抑制できないためである。
【０００７】
前記棒鋼の曲げ剛性を高めるためには、棒鋼の直径を大きくすればよいが、棒鋼の直径を大きくすると、合成版の重量が増大する問題がある。また、コンクリートの回り込みを確保するためにリブの孔径も大きくする必要があるので、リブの高さが高くなり、合成版の厚み設計に支障を来す問題もある。
【０００８】
上述したようなコンクリートのひび割れは、鋼・コンクリート合成版に限らず、コンクリートに撓みが生じる部位に孔あき鋼板型ジベルを採用した場合には生じる恐れがある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、鋼材とコンクリート間のずれ止めを確実に行うことができ、かつ、コンクリートのひび割れを防止できるずれ止め構造と鋼・コンクリート合成版を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の鋼材とコンクリートのずれ止め構造は、鋼材のコンクリートが打設される面に沿って、帯状の鋼製リブを１枚または複数枚間隔を開けて立設し、複数の鋼パイプを前記リブの側面と概ね直角に交わるように配設して、これらのリブと鋼パイプを前記打設されるコンクリートで埋設し、前記鋼材とコンクリートとをずれ止めする構成を採用した。
【００１１】
すなわち、鋼材のコンクリート打設面に、帯状の鋼製リブを１枚または複数枚間隔を開けて立設するとともに、複数の鋼パイプをリブの側面と概ね直角に交わるように配設して、これらのリブと鋼パイプを打設されるコンクリートで埋設することにより、リブと鋼パイプの組み合わせでコンクリートのずれ止め効果を確保するとともに、鋼材とコンクリートを合わせた全体の重量を増大させることなく、鋼パイプの高い曲げ剛性で、繰り返しモーメント荷重による鋼パイプの配設方向における撓みを抑制して、コンクリートのひび割れを防止できるようにした。また、鋼パイプはコンクリートと密着する表面積が大きく、１本当たりのコンクリートのずれ止め効果が大きいので、その配設本数を少なくすることができる。さらに、リブと平行方向のずれ止め効果のみならず、リブと直交方向のずれ止め効果も期待できる。
【００１２】
前記各鋼パイプをリブの側面と交わるように配設する手段を、前記帯状のリブの長手方向に所定の間隔を開けて複数の孔を設け、これらの各孔に前記鋼パイプを通すものとすることにより、各鋼パイプを簡単な施工で配設することができる。
【００１３】
前記リブの各孔を、リブの長手方向に延びる長孔とすることにより、鋼パイプを通したあとに、コンクリートの回り込みを許容する隙間を開けることができ、コンクリートの充填性をよくすることができる。
【００１４】
前記各鋼パイプの外周の少なくとも一部を、前記リブの孔縁に溶接することにより、その輸送や現場での施工を容易にすることができる。
【００１５】
また、この発明の鋼・コンクリート合成版は、片面の外郭を形成する外郭鋼板の片面側にコンクリートを打設し、打設されたコンクリートと前記外郭鋼板とをずれ止めする手段を設けた鋼・コンクリート合成版において、このずれ止め手段として、上述したいずれかのずれ止め構造を用いた構成を採用した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る鋼材とコンクリートのずれ止め構造を採用した鋼・コンクリート合成版を示す。この鋼・コンクリート合成版は橋梁用の床版であり、底面外郭を形成する底鋼板１の上面側に沿って、所定の間隔を開けて複数の孔２を設けた帯状の鋼製リブ３を、溶接により間隔を開けて平行に立設し、等しいピッチで設けられた各リブ３の孔２に鋼パイプ４を直角に通して、底鋼板１上にコンクリート５を打設し、各リブ３と鋼パイプ４を埋設したものである。この実施形態では、各リブ３は床版の幅方向に向けて立設され、各鋼パイプ４は床版の長手方向に配設されている。なお、リブ３の上方には鉄筋６も配筋されている。
【００１７】
図２に示すように、前記各孔２は横長の長円形状に形成され、各孔２の中央に通された各鋼パイプ４の両側には、コンクリート５の回り込みを許容する十分な隙間が開けられている。なお、孔２の形状は、楕円形状や長方形形状等の他の横長形状としてもよい。
【００１８】
図３は、図２の変形例を示す。この変形例では、各鋼パイプ４外周の上下部分が各孔２の縁に溶接されている。その他は、実施形態と同じである。このように、鋼パイプ４の外周を部分的に孔２の縁に溶接することにより、コンクリートの回り込みを確保した上で、コンクリートを打設する際に鋼パイプ４が所定の位置からずれるのを防止することができる。
【００１９】
上記した実施形態では、鋼・コンクリート合成版の長手方向にずれ止め構造の鋼パイプを配設し、複数の鋼製リブを溶接で外郭鋼板に立設したが、鋼パイプは合成版の幅方向に配設してもよく、鋼製リブはボルト締め等で外郭鋼板に立設してもよい。
【００２０】
また、実施形態では、鋼製リブに等しいピッチで孔を設けて各孔に鋼パイプを通すことにより、鋼パイプを等間隔に配設したが、孔のピッチを変化させて、各鋼パイプの配設間隔を適宜変えるようにしてもよい。なお、鋼製リブに孔を設けることなく、鋼パイプの端を溶接等で鋼製リブと交わるように固定してもよい。
【００２１】
さらに、本発明に係る鋼材とコンクリートのずれ止め構造は、実施形態の鋼・コンクリート合成版の他に、鋼主桁と各種コンクリート床版の結合部や鋼主桁とコンクリート橋脚の結合部等、他の形態の鋼材とコンクリートの結合部にも採用することができる。
【００２２】
【実施例１】
図１に示した鋼・コンクリート合成床版を用意し、これをスパンの長さ３０００ｍｍで支持して、その中央部に集中荷重Ｐを負荷する静的曲げ試験を行った。用意した床版の構造諸元は以下の通りである。

【００２３】
図４は、静的曲げ試験における荷重Ｐと撓み変位δの関係を示すグラフである。この試験結果より、実施例の床版は設計荷重Ｐ_Ｓ（２４０ｋＮ）に対して十分な曲げ強度を有することが分かる。
【００２４】
【実施例２】
実施例１と同様に、図１に示した鋼・コンクリート合成床版を用意し、移動する集中荷重を床版の支間中央位置に繰り返し負荷する輪荷重走行試験を行った。スパンの長さは２２００ｍｍとし、負荷する荷重とその繰り返し数は、１７７ｋＮで３０万回、２０６ｋＮで３０万回、さらに２３５ｋＮで４０万回の合計１００万回とした。用意した床版の構造諸元は以下の通りである。

【００２５】
この輪荷重走行試験の結果、所定の１００万回の繰り返し載荷を終了しても床版の破壊現象は発生せず、床版としての使用限界を超えるような撓みも認められなかった。この試験床版の設計荷重Ｐ_Ｓは１００ｋＮであり、本試験の載荷荷重はこれよりも十分大きいことから、実施例の床版は十分な疲労耐久性を有していることがわかる。
【００２６】
【実施例３】
実施形態の鋼・コンクリート合成床版のコンクリートのずれ止め効果を調査するために、前記底鋼板に１つの孔を有する１枚のリブを溶接し、孔に１本の鋼パイプを通してコンクリートで埋設したテスト用サンプルを用意し、コンクリートのリブと平行方向へのずれ止めに対する押し抜き試験を行った。コンクリートのずれ止め効果は、コンクリートの押し抜き荷重Ｑで評価した。テスト用サンプルの厚さ寸法、リブとリブ孔の寸法、鋼パイプの寸法、およびコンクリート、リブ鋼板、鋼パイプの強度は、実施例１の合成床版と同じである。なお、比較例として、前記鋼パイプを直径１６ｍｍで同一強度の棒鋼とし、リブ孔を直径７０ｍｍの円形としたときの押し抜き破断荷重Ｑ_Ｂを、次式で算出した。
Ｑ_Ｂ＝　１．４５　｛（ｄ^２−φ_ｓｔ ^２）・ｆ_ｃｕ＋φ_ｓｔ ^２・ｆ_ｓｔ｝−　２６．１　　　（１）
（１）式は、保坂らによる「孔あき鋼板ジベルのせん断特性に関する実験的研究」：土木学会構造工学論文集、Ｖｏｌ．４６Ａ（２０００年　３月）　に発表されたものであり、各記号の意味は、ｄ：孔あき鋼板ジベルの孔径（ｍｍ）、φ_ｓｔ：棒鋼の直径（ｍｍ）、ｆ_ｃｕ：コンクリートの圧縮強度（ｋＮ／ｍｍ^２）、ｆ_ｓｔ：棒鋼の引張強度（ｋＮ／ｍｍ^２）である。
【００２７】
図５は、押し抜き試験における押し抜き荷重Ｑとコンクリートと鋼パイプ間の相対ずれγとの関係を示すグラフである。（１）式から算出した棒鋼を用いた孔あき鋼板ジベルの押し抜き破断荷重Ｑ_Ｂが約４００ｋＮであるのに対して、実施例の押し抜き荷重Ｑは６００ｋＮ強である。したがって、鋼パイプを用いた実施例のものは、棒鋼を用いた従来のものに対して、約５０％コンクリートのずれ止め効果が向上している。また、実施例のものは、相対ずれγが増大しても押し抜き荷重Ｑが低下しておらず、じん性の高いずれ止め構造であることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の鋼材とコンクリートのずれ止め構造は、鋼材のコンクリート打設面に、帯状の鋼製リブを１枚または複数枚間隔を開けて立設するとともに、複数の鋼パイプをリブの側面と概ね直角に交わるように配設して、これらのリブと鋼パイプを打設されるコンクリートで埋設するようにしたので、リブと鋼パイプの組み合わせでコンクリートのずれ止め効果を十分に確保できるとともに、ずれ止め構造の重量を増大させることなく、鋼パイプの高い曲げ剛性で、繰り返しモーメント荷重による鋼パイプの配設方向における撓みを抑制し、コンクリートのひび割れを防止することができる。鋼パイプはコンクリートと密着する表面積が大きく、１本あたりのコンクリートのずれ止め効果が大きいので、その配設本数を少なくすることができる。さらに、リブと平行方向のずれ止め効果のみならず、リブと直交方向のずれ止め効果も期待できる。
【００２９】
前記各鋼パイプをリブの側面と交わるように配設する手段を、前記帯状のリブの長手方向に所定の間隔を開けて複数の孔を設け、これらの各孔に前記鋼パイプを通すものとすることにより、各鋼パイプを簡単な施工で配設することができる。
【００３０】
前記リブの各孔を、リブの長手方向に延びる長孔とすることにより、鋼パイプを通したあとに、コンクリートの回り込みを許容する隙間を開けることができ、コンクリートの充填性をよくすることができる。
【００３１】
また、この発明の鋼・コンクリート合成版は、外郭鋼板の片面側に打設されるコンクリートのずれ止め手段として、上述した鋼材とコンクリートのずれ止め構造を採用したので、コンクリートのずれ止め効果を十分に確保でき、かつ、その重量を増大させることなく、鋼パイプの高い曲げ剛性でコンクリートのひび割れを防止することができる。なお、合成版を床版とする場合は、鋼パイプの内部空間を、ライフライン、通信回線、路面凍結防止ヒータ等の配設に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼材とコンクリートのずれ止め構造を採用した鋼・コンクリート合成版を示す一部切欠き斜視図
【図２】図１の要部を拡大して示す斜視図
【図３】図２の変形例を示す斜視図
【図４】静的曲げ試験における荷重と撓み変位の関係を示すグラフ
【図５】押し抜き試験における荷重と相対ずれの関係を示すグラフ
【図６】従来の鋼・コンクリート合成床版を示す一部省略切欠き斜視図
【符号の説明】
１　底鋼板
２　孔
３　リブ
４　鋼パイプ
５　コンクリート
６　鉄筋

Claims

鋼材のコンクリートが打設される面に沿って、帯状の鋼製リブを１枚または複数枚間隔を開けて立設し、複数の鋼パイプを前記リブの側面と概ね直角に交わるように配設して、これらのリブと鋼パイプを前記打設されるコンクリートで埋設し、前記鋼材とコンクリートとをずれ止めするようにした鋼材とコンクリートのずれ止め構造。
前記各鋼パイプをリブの側面と交わるように配設する手段が、前記帯状のリブの長手方向に所定の間隔を開けて複数の孔を設け、これらの各孔に前記鋼パイプを通すものである請求項１に記載の鋼材とコンクリートのずれ止め構造。
前記リブの各孔を、リブの長手方向に延びる長孔とした請求項２に記載の鋼材とコンクリートのずれ止め構造。
前記各鋼パイプの外周の少なくとも一部を、前記リブの孔縁に溶接した請求項２または３に記載の鋼材とコンクリートのずれ止め構造。
片面の外郭を形成する外郭鋼板の片面側にコンクリートを打設し、打設されたコンクリートと前記外郭鋼板とをずれ止めするずれ止め手段を設けた鋼・コンクリート合成版において、このずれ止め手段として、請求項１乃至４のいずれかに記載のずれ止め構造を用いたことを特徴とする鋼・コンクリート合成版。