JP2005171705A - Double-tube structure of bridge pier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強度を高めて耐震性を向上させた橋脚の二重管構造に関し、特に既設の鋼製橋脚に対して補強のために外側鋼管を追加する橋脚の二重管構造に関する。 The present invention relates to a double pier structure of a bridge pier that has improved strength and improved earthquake resistance, and particularly relates to a double pipe structure of a pier in which an outer steel pipe is added for reinforcement to an existing steel pier.
橋脚の補強工事は、既設の橋脚に対して載荷重量の増加や耐震設計の見直しによって現在の基準をクリアできていないために行われることがある。そうした既設の橋脚に対して行う鋼製橋脚の補強構造としては、例えば下記特許文献1には、鋼製橋脚の下部に繊維強化プラスチック(FRP)材の線材料やピアノ線を橋脚に巻き回す構造のものが提案されている。また、この他には下記特許文献2に、鉄筋コンクリート製橋脚の外周に鋼管を設置し、橋脚と鋼管との間にモルタルや樹脂などの固結材を充填する構造が提案されている。そして、橋脚の強化および耐震性を向上させるための構造としては、この他にも様々なものが提案されている。
しかし、既設の橋脚に対して耐震性向上などのため耐力を大幅に補強する工事を行う場合、前記特許文献1によるFRP材の線材料やピアノ線を橋脚に巻き回す構造では、座屈荷重に対しては補強効果が現れて大いに改善されるが、ピアノ線などが巻き回された橋脚であっても、それ自身の強度が曲げ応力に対して充分ではなかった。また、前記特許文献2による橋脚と鋼管との間に固結材を充填する構造では、内側のコンクリート製橋脚と外側の補強鋼管との間の力の伝達経路に固結材が挟まっていることから、加重時の挙動が複雑になるため、補強による強度向上の評価が困難であった。従って、模型による実験が必要になるなど、その実験期間と費用負担が大きくなってしまい、更には施工によって所期の効果が得られる否かが不確実であり、有効な補強構造とはいえない。その他、従来の補強構造においては、補強構造が大きくなって建築限界などの制約を満足できなかったり、基部補強と橋脚部補強の取り合い構造がよくないなど、橋脚の強化および耐震性を向上させるための有効な構造が見あたらなかった。
However, when a construction that greatly strengthens the proof strength is performed on the existing pier to improve the seismic resistance, etc., in the structure in which the wire material of the FRP material and the piano wire are wound around the pier according to
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく提案するものであり、既設の橋脚に対する補強に優れた橋脚の二重管構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention proposes to solve such a problem, and an object thereof is to provide a double-pipe structure of a bridge pier excellent in reinforcement for an existing bridge pier.
本発明に係る橋脚の二重管構造は、内側鋼管と外側鋼管とが中空部を介して一体的に固定されたものであって、前記内側鋼管には、その外周面に軸線方向に沿って配置された複数の縦リブが径方向に起立するように溶接され、前記外側鋼管は、円周方向に分割された複数の外側鋼管用板からなるものであって、それぞれの外側鋼管用板が隣り合う縦リブの間に配置され、その縦リブに対して固定されて鋼管を構成するものであることを特徴とする。 The double pipe structure of the pier according to the present invention is such that an inner steel pipe and an outer steel pipe are integrally fixed via a hollow portion, and the inner steel pipe has an outer peripheral surface along an axial direction thereof. A plurality of arranged vertical ribs are welded so as to stand up in the radial direction, and the outer steel pipe is composed of a plurality of outer steel pipe plates divided in the circumferential direction, and each outer steel pipe plate is It is arrange | positioned between adjacent vertical ribs, and it fixes with respect to the vertical rib, and comprises a steel pipe, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係る橋脚の二重管構造は、前記外側鋼管用板が円周方向両端に固定板を備え、隣り合う当該外側鋼管用板の固定板によって縦リブを挟み込み、重ねられた固定板及び縦リブを貫通した高力ボルトによって連結することにより、前記内側鋼管と外側鋼管とが一体的に固定されようにしたものであることが望ましい。
また、本発明に係る橋脚の二重管構造は、前記固定板と縦リブとの間に調整フィラーが挟み込まれたものであることが望ましい。
更に、本発明に係る橋脚の二重管構造は、前記内側鋼管と外側鋼管との間の中空部に間詰めのためのモルタルが流し込まれたものであることが望ましい。
Further, in the double pipe structure of the pier according to the present invention, the outer steel pipe plate is provided with fixing plates at both ends in the circumferential direction, the vertical ribs are sandwiched between the fixing plates of the adjacent outer steel pipe plates, and the fixing is overlaid It is desirable that the inner steel pipe and the outer steel pipe are integrally fixed by connecting with a high-strength bolt that penetrates the plate and the vertical rib.
Moreover, it is desirable that the double pipe structure of the pier according to the present invention has an adjustment filler sandwiched between the fixing plate and the vertical rib.
Furthermore, it is desirable that the double pipe structure of the pier according to the present invention is such that a mortar for filling is poured into a hollow portion between the inner steel pipe and the outer steel pipe.
本発明に係る橋脚の二重管構造は、既設の橋脚(内側鋼管)に対して外側鋼管を連結することによって補強を行う場合に有効であって、鋼管同士を縦リブを介して直接固定するため座屈荷重に対する補強効果の他、曲げ応力に対する強度も充分なものとなる。また、既設の内側鋼管と補強用の外側鋼管とを縦リブによって連結した構成は、力の伝達経路が明確であり、補強による強度向上の評価が容易に行える。更に、内側鋼管と外側鋼管とは縦リブを介して僅かな隙間をあけて連結されるため、その補強構造自体が建設限界を超えるような大型なものではなく、コンパクトな補強構造となる。 The double pipe structure of the pier according to the present invention is effective when reinforcing the outer pier by connecting the outer steel pipe to the existing pier (inner steel pipe), and directly fixes the steel pipes through vertical ribs. Therefore, in addition to the reinforcing effect against the buckling load, the strength against the bending stress is sufficient. Moreover, the structure which connected the existing inner side steel pipe and the outer side steel pipe for a reinforcement with a longitudinal rib has a clear force transmission path | route, and can perform the evaluation of the strength improvement by reinforcement easily. Furthermore, since the inner steel pipe and the outer steel pipe are connected to each other with a slight gap through the longitudinal rib, the reinforcing structure itself is not a large structure that exceeds the construction limit, and a compact reinforcing structure.
本発明は、内側鋼管と外側鋼管とが中空部を介して一体的に固定するものであって、内側鋼管には、その外周面に軸線方向に沿って配置した複数の縦リブを径方向に起立するように溶接し、外側鋼管は、円周方向に分割した複数の外側鋼管用板からなるものとして、それぞれの外側鋼管用板を隣り合う縦リブの間に配置し、その縦リブに対して固定することにより鋼管を構成するようにしたので、既設の橋脚に対する補強に優れた橋脚の二重管構造を提供することが可能になった。 In the present invention, an inner steel pipe and an outer steel pipe are integrally fixed through a hollow portion, and the inner steel pipe has a plurality of longitudinal ribs arranged along the axial direction on the outer peripheral surface thereof in the radial direction. As the outer steel pipe is composed of a plurality of outer steel pipe plates divided in the circumferential direction, the outer steel pipe plates are arranged between adjacent vertical ribs, Since the steel pipe is configured by fixing the steel pier, it is possible to provide a double pier structure of the pier excellent in reinforcement to the existing pier.
次に、本発明に係る橋脚の二重管構造について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態で説明する橋脚の二重管構造は、既設の橋脚に対して補強を行うためのものであり、具体的にはランプ橋の車線拡幅に伴い橋脚に横梁を増設することを目的として行う補強に関する。図1は、既設の脚柱に横梁を設けた橋脚を二重管構造とするための組立概要図である。つまり、図1(a)に示すように、現在は脚柱のみからなる橋脚1の上に不図示の橋桁が掛け渡され、その橋桁の上に1車線の道路がつくられている。これに対して本実施形態では、図1(b)に示す上端の横梁3と補強用の外側鋼管2を追加することにより、図1(c)に示すように、既設の脚柱1を補強するとともに横梁3をもった新たな橋脚10を施工しようとするものである。そして、横梁3が増設された橋脚10には、幅広の橋桁がかけられて2車線の道路拡幅が行われる。
Next, an embodiment of a double pipe structure of an pier according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The double-pipe structure of the pier described in this embodiment is intended to reinforce the existing pier, and specifically, for the purpose of adding a horizontal beam to the pier along with the lane widening of the ramp bridge. Regarding the reinforcement to be performed. FIG. 1 is an assembly schematic diagram for making a pier having a horizontal beam on an existing pedestal to have a double pipe structure. In other words, as shown in FIG. 1 (a), a bridge girder (not shown) is currently bridged on a
図2は、橋脚の二重管構造を水平方向断面(図1(c)のA−A断面)で示した図である。補強後の橋脚は、図2に示すように既設の脚柱(以下、「内側鋼管」とする)1の外側に、補強用の外側鋼管2がその内側鋼管1と同軸に設けられた二重構造をなしている。この二重構造は、先ず内側鋼管1に対して、その外周表面に軸方向に沿って配置された複数の縦リブ11,11…が溶接される。本実施形態では、内側鋼管1の外周を8分割する位置に縦リブ11,11…が配置され、図示するように内側鋼管1の外周面に対して径方向に起立した状態で溶接されている。次に、この縦リブ11,11…に対して外側鋼管2が固定される。
FIG. 2 is a diagram showing a double pipe structure of a bridge pier in a horizontal direction cross section (AA cross section in FIG. 1C). As shown in FIG. 2, the pier after reinforcement is a double structure in which an
外側鋼管2は、内側鋼管1のように一つの円筒管ではなく、円周を8分割する縦リブ11,11…に対応して設けられた8枚の長尺な長方形状の外側鋼管用板12,12…から構成されている。図3は、そうした外側鋼管2を構成する1枚の外側鋼管用板12部分を拡大して示した水平方向断面図である。すなわち、外側鋼管用板12は、図示する円周方向には円筒形状の外側鋼管2を構成する曲率をもって湾曲し、図面を貫く外側鋼管2の軸方向には真っ直ぐな板材である。その外側鋼管用板12には、湾曲した円周方向の両端に、固定板13,13が溶接によって一体的に形成されている。固定板13,13は、外側鋼管12に対して、その端部接線方向に直交する(外側鋼管2を構成した場合に径方向を向く)方向に固定されている。そして、こうした同じ構成の外側鋼管用板12,12…が8枚用意され、内側鋼管1に縦リブ11,11…を介して連結される。
The
8枚の外側鋼管用板12,12…は、図2に示すように、内側鋼管1に立設された縦リブ11,11…の間にそれぞれ配置され、図3に示すように、隣り合う外側鋼管用板12の固定板13,13が縦リブ11を両側から挟み込んでいる。縦リブ11と外側鋼管用板12,12の固定板13,13には、ボルトを通す複数の孔が開けられているめ、縦リブ11,11…の間に配置された外側鋼管用板12は、縦リブ11と固定板13,13との孔が揃うように位置決めされる。そして、揃った孔には高力ボルト14,14…が通され、高力ボルト14,14…の締め付けによって固定板13,13及び縦リブ11が一体的に固定される。高力ボルト14は、部材間の摩擦力を利用して接合するボルトであり、剪断力はこの摩擦力で支えられるので、ボルトが切れない限り強く締め付ければ締め付けるほど接合力が強くなる。また、縦リブ11とそれを両側から挟む固定板13,13との間には、縦リブ11の設置誤差や外側鋼管用板12の製作誤差を考慮して調整フィラー15,15…が挟み込まれる。
As shown in FIG. 2, the eight outer
用意された8枚の外側鋼管用板12,12…は、このように縦リブ11,11…と重なり合った固定板13,13が高力ボルト14,14…によって固定され、同一円周上に全てが配置されるて一本の外側鋼管2として構成される。そのため、既設の内側鋼管1と、この新たに設けられた8枚の外側鋼管用板12,12…からなる外側鋼管2とによって二重管構造の脚柱がつくられる。そして、その二重管を構成する内側鋼管1と外側鋼管2との間の中空部には、間詰めのためのモルタルが流し込まれる。なお、この間詰モルタルは必ずしも脚柱の高さ方向全体に入れる必要はなく、横揺れを受けたときに下方部分にかかる曲げ応力が小さくなるように、例えば下半分だけにするようにしてもよい。
The prepared eight outer
ところで、縦リブ11,11…を利用して外側鋼管2を設けるようにした構造では、その外側鋼管2から縦リブ11,11…が径方向に突き出しているため、それが目立ってしまって場所によっては外観上好ましくないことがある。そこで、外観を良くするため、例えば図3に二点鎖線で示すように、縦リブ11,11…先端位置の径よりも大きい寸法でこの二重構造の脚柱を囲むように円筒形状の化粧板19を設けるようにしてもよい。
By the way, in the structure which provided the outer
ところで、前述した二重管構造の橋脚は、既設の内側鋼管1の柱部分のみ補強が施されている。これにより橋脚の柱部分の強度は上がったものの、補強がなされていない基部は、柱部分に比して、地震の横揺れによって基部に作用する応力が大きくなってしまい、逆に耐震強度が落ちてしまう。また、地震によって脚柱に万一破損が生じた場合、その破損基部に生じてしまっても基部は地中にあるため、破損を確認ができない。そこで、基部に対する耐震性を考慮し、かつ万一破損が生じたとしても柱部分に破損個所が現れるようにするため、本実施形態では、前述したように二重管構造にして補強を行った脚柱に対して、次のような基部固定構造が加えて設けられている。
By the way, the above-mentioned double-pipe structure pier is reinforced only in the column portion of the existing
固定構造は、図1に示すように橋脚10には脚柱下の基部4に構成されるものである。基部4には、菱形形状をした複数の定着リブ21,21…が外側に張り出すようにして取り付けられており、アンカー鉄筋22,22…が地面に打ち込まれるとともに、定着リブ21,21…の周りにコンクリートが打設される。図4は、そうした基部4に構成される固定構造を水平方向断面(図1(c)のB−B断面)で示した図である。前述したように内側鋼管1には、その外周面に溶接固定された縦リブ11,11…が軸方向に沿って下端部分にまで伸びている。定着リブ21,21…は、この縦リブ11の延長上に縦リブ11と一体に形成されている。図5は、一つの縦リブ11と定着リブ21との関係を示した図4の部分拡大図である。
As shown in FIG. 1, the fixing structure is configured in the
図5に示すように、内側鋼管1には下端部分にも縦リブ11が設けられており、その両側から縦リブ11を挟み込んだ外側鋼管12,12の固定板13,13が、貫通した高力ボルト14,14…によって一体的に固定されている。ただし、図3と比べて分かるように、定着リブ21は、この基部4部分では面積が大きく内側鋼管1や外側鋼管2(外側鋼管用板12)の外周面から径方向に大きく突き出している。そして、固定板13は、縦リブ11よりも大きく突き出しており、縦リブ11の延長上で定着リブ21も挟み込めるようになっている。図1に示すような菱形形状をした定着リブ21は、こうした外側鋼管12,12の固定板13,13によって挟み込まれ、貫通した高力ボルト14,14…によって一体的に固定される。このとき、縦リブ11及び定着リブ21と、それらを挟み込む固定板13,13との間には、縦リブ11及び定着リブ21の設置誤差や外側鋼管用板12の製作誤差を考慮して調整フィラー15,15…が挟み込まれている。
As shown in FIG. 5, the
定着リブ21,21…は、既設の内側鋼管1に溶接固定された縦リブ11,11…の数と同じ8枚が固定される。そして、定着リブ21,21…の先端にはアンカー定着鋼管23が溶接固定される。定着リブ21,21…とアンカー定着鋼管23、更には外側鋼管2に、この基部4全体にコンクリートを打設する際、コンクリートの定着性をよくするため複数のスタッドボルト25,25…が取り付けられる。スタッドボルト25,25…は、平面で表された図5に示す位置において、更に図面を貫く縦方向にも複数のスタッドボルト25,25…が取り付けられている。そして、アンカー定着鋼管25の内周及び外周においてアンカー鉄筋22,22…が地面に打ち込まれる。こうした定着リブ21,21…及びアンカー定着鋼管23などからなる固定構造においては、図4に二点鎖線で示す位置までコンクリートが流し込まれて固められ、橋脚10の下端部に根巻きコンクリートが打設される。
The fixing
よって、本実施形態における橋脚の二重管構造は、既設の橋脚(内側鋼管1)に対して外側鋼管2を連結することによって補強を行う場合に有効であって、鋼管同士を縦リブ11,11…を介して直接固定するため座屈荷重に対する補強効果の他、曲げ応力に対する強度も充分なものとなる。そして、既設の内側鋼管1と補強用の外側鋼管2とを縦リブ11,11…によって連結する構成としたことで、力の伝達経路が明確であり、補強による強度向上の評価が容易に行えるようになった。また、既設の内側鋼管1と外側鋼管2とが縦リブ11,11…を介して僅かな隙間をあけて連結される構造であるため、その補強構造自体が建設限界を超えるような大型なものではなく、コンパクトな補強構造となる。また、外側鋼管2の板厚や隙間の大きさを調整することで、必要な強度を調整することができる。
Therefore, the double pipe structure of the pier in this embodiment is effective when reinforcing by connecting the
更に、本実施形態における橋脚の二重管構造は、内側鋼管1に直接固定した縦リブ11に、外側鋼管2を高力ボルト14にて連結固定する簡易な構成としたので、コストを抑えたものとすることができた。そして、基部4の固定構造についても、縦リブ11の延長に定着リブ21を設け、アンカー定着鋼管23を固定した簡易な構造にしてコストを抑えたものとすることができた。
Furthermore, the double pipe structure of the pier in this embodiment has a simple configuration in which the
以上、本発明に係る橋脚の二重管構造について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、内側鋼管1の外周を8分割する位置に縦リブ11,11…が配置したが、それ以上又はそれ以下の数で分割して縦リブ11,11…を設けるようにしてもよい。
As mentioned above, although one Embodiment was described about the double pipe structure of the pier concerning this invention, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above-described embodiment, the
1 内側鋼管
2 外側鋼管
3 横梁
4 基部
11 縦リブ
12 外側鋼管用板
13 固定板
14 高力ボルト
15 調整フィラー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記内側鋼管には、その外周面に軸線方向に沿って配置された複数の縦リブが径方向に起立するように溶接され、
前記外側鋼管は、円周方向に分割された複数の外側鋼管用板からなるものであって、それぞれの外側鋼管用板が隣り合う縦リブの間に配置され、その縦リブに対して固定されて鋼管を構成するものであることを特徴とする橋脚の二重管構造。 A double pipe structure of a pier in which an inner steel pipe and an outer steel pipe are integrally fixed via a hollow portion,
The inner steel pipe is welded so that a plurality of vertical ribs arranged along the axial direction on the outer peripheral surface thereof stand up in the radial direction,
The outer steel pipe is composed of a plurality of outer steel pipe plates divided in the circumferential direction, and each outer steel pipe plate is disposed between adjacent vertical ribs and fixed to the vertical ribs. The double pipe structure of the pier, which constitutes a steel pipe.
前記外側鋼管用板は、円周方向両端に固定板を備え、隣り合う当該外側鋼管用板の固定板によって縦リブを挟み込み、重ねられた固定板及び縦リブを貫通した高力ボルトによって連結することにより、前記内側鋼管と外側鋼管とが一体的に固定されようにしたものであることを特徴とする橋脚の二重管構造。 In the double pipe structure of the pier according to claim 1,
The outer steel pipe plate is provided with fixing plates at both ends in the circumferential direction, the vertical ribs are sandwiched between the fixing plates of the adjacent outer steel pipe plates, and the fixed steel plates and the high strength bolts penetrating the vertical ribs are connected. Accordingly, the double pipe structure of the pier is characterized in that the inner steel pipe and the outer steel pipe are integrally fixed.
前記固定板と縦リブとの間に調整フィラーが挟み込まれたものであることを特徴とする橋脚の二重構造。 In the double pipe structure of the pier according to claim 2,
A double structure of a pier, wherein an adjustment filler is sandwiched between the fixing plate and the vertical rib.
前記内側鋼管と外側鋼管との間の中空部に間詰めのためのモルタルが流し込まれたものであることを特徴とする橋脚の二重管構造。 In the double pipe structure of the pier in any one of Claims 1 thru | or 3,
A double pipe structure for a bridge pier, wherein a mortar for filling is poured into a hollow portion between the inner steel pipe and the outer steel pipe.
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