JP3632760B2 - Corrugated steel web and PC deck bridges - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はウェブに波形鋼板を使用したPC橋において、波形鋼板と上部及び下部コンクリート床版との一体性を確保しながら、橋軸直角方向の曲げモーメントに対する抵抗力を高めた接合部構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
上部コンクリート床版と下部コンクリート床版、及び両床版をつなぐ波形鋼板のウェブから構成される波形鋼板ウェブPC橋では、橋軸方向の水平せん断力に対する波形鋼板とコンクリートのずれ止めとして図5に示すように波形鋼板の床版側の端面に溶接されたフランジプレートにスタッドジベルを溶接する方法が用いられているが、波形鋼板ウェブPC橋では特に水平せん断力に対して波形鋼板と床版が完全な合成構造を維持する前提で設計が行われることから、スタッドジベルが負担すべきせん断力が大きくなる傾向がある。
【0003】
スタッドジベルを用いる場合に、フランジプレートとコンクリート間のせん断力に対する抵抗力を確保する上では、スタッドジベルのコンクリートとの付着面積を増すためにスタッドジベルの本数を多くすることが必要になる一方、コンクリートの回りや付着を確保する上では、波形鋼板に溶接されるフランジプレートに突設し得る本数に制限があるため、両条件を満たすにはフランジプレートの幅や肉厚を大きくすることが必要になり、更には波形鋼板自体の寸法を拡大することが必要になる等、根底から設計の変更をしなければならない場合がある。
【0004】
この問題に対し、出願人はスタッドジベルに代えて多数の孔を有する孔明き鋼板をフランジプレートに溶接し、コンクリートのせん断耐力を利用することによりフランジプレートと床版のコンクリートとの間のせん断抵抗力を確保する方法を提案している(特開2000−355906号)。
【0005】
この方法は図7に示すように孔明き鋼板の孔内にコンクリートが回り込むことで、コンクリートとフランジプレート間に作用する橋軸方向の水平せん断力に対し、孔明き鋼板の孔以外の部分のコンクリートとの付着力と、孔を貫通しているコンクリートの孔内周面との間の支圧力と、孔内に位置するコンクリートの、孔明き鋼板の両面と同一面上の2断面におけるせん断耐力によって抵抗し、孔の径に対応した断面積を持つコンクリートのコア部分のせん断耐力がせん断抵抗力に付加される結果、スタッドジベルを突設する場合以上のせん断抵抗力を期待できる利点がある。
【0006】
しかしながら、孔明き鋼板の孔においてコンクリートが発揮するせん断耐力の断面の位置は孔明き鋼板の板厚で決まり、孔明き鋼板の両面間距離はその位置におけるコンクリートのせん断耐力が偶力を形成する程の大きさにならないため、図1に示すように波形鋼板とコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントには抵抗することができない。
【0007】
スタッドジベルに代え、図6に示すようにアングルジベルを溶接する方法もあるが、溶接量が多く、溶接延長の増大によるフランジプレートの残留応力等の初期不整が大きくなる問題がある。またアングルジベルによっても橋軸直角方向の抵抗力を発揮し得ないため、橋軸直角方向の曲げモーメントに抵抗することはできない。
【0008】
この発明は上記背景より、波形鋼板とコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントにも抵抗可能な接合部構造を提案するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明では波形鋼板のコンクリート床版側の端面に溶接されたフランジプレートのコンクリート側に、橋軸方向に間隔をおいて貫通孔が形成されたウェブプレートを橋軸直角方向に並列させて波形鋼板の全幅を挟んでその外側に溶接することにより、各ウェブプレートの貫通孔内に位置するコンクリートが発生するせん断抵抗力によって偶力を形成させ、波形鋼板とコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに抵抗する能力を確保する。
【0010】
ウェブプレートの貫通孔内に位置するコンクリートは各ウェブプレート毎に、その両表面と同一面上の2断面においてせん断抵抗力を発揮するが、波形鋼板の上端と下端に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに対しては各ウェブプレートの貫通孔内のコンクリートが互いに逆向きに抵抗力を発揮することで偶力のモーメントを形成し、曲げモーメントに抵抗する。
【0011】
各ウェブプレート毎にコンクリートが発生するせん断抵抗力の大きさはウェブプレートの両面と同一面上に位置する2断面におけるせん断耐力の和となる。偶力のモーメントの大きさは並列するウェブプレート間の距離によって決まり、ウェブプレートが距離を隔てる程、大きくなる。
【0012】
また鉄筋をウェブプレートの貫通孔に貫通させることにより、コンクリートのせん断耐力を超えた後にも鉄筋が貫通孔に係合した状態を維持し、鉄筋に抵抗力を発揮し続けさせ、フランジプレートとコンクリート間の接合部における曲げモーメントに対する靱性を向上させる。
【0013】
ウェブプレートの貫通孔に鉄筋を挿通させることで、コンクリートのせん断耐力の鉄筋径分が目減りするものの、鉄筋のせん断耐力がウェブプレートの貫通孔におけるコンクリートのせん断抵抗力に加算されるため、曲げモーメントに抵抗する偶力のモーメントが増大する。
【0014】
特にウェブプレートの貫通孔が鉄筋の径より大きくすることで、コンクリートのせん断耐力の鉄筋径分の目減りが実質的になくなり、コンクリートのせん断耐力と鉄筋のせん断耐力の和がそのまません断抵抗力として曲げモーメントに抵抗することになる。
【0015】
本発明では貫通孔におけるコンクリートのせん断耐力による偶力のモーメントによって橋軸直角方向の曲げモーメントに抵抗するため、フランジプレートには少なくとも2枚のウェブプレートが一体化していれば足りる。
【0016】
【発明の実施の形態】
この発明は図1に示すように上部コンクリート床版1及び下部コンクリート床版2と、両コンクリート床版1,2をつなぐウェブの波形鋼板3から構成されるPC橋において、波形鋼板3のコンクリート床版1,2側の端面に溶接されたフランジプレート4のコンクリート側に、貫通孔5aが形成されたウェブプレート5,5を橋軸直角方向に並列させ、一体化させたものである。
【0017】
PC橋は死荷重及び活荷重による橋軸方向の曲げモーメントに対し、対になって抵抗する上部コンクリート床版1及び下部コンクリート床版2と、波形鋼板3、または図4に示すように波形鋼板3とウェブコンクリート6から構成され、波形鋼板3の上端は上部コンクリート床版1に接合され、下端は下部コンクリート床版2に接合される。
【0018】
図3,図4に示すようにPC橋のウェブの成は支間の中央部から支点側へかけて次第に、または支点寄り付近で大きくなる。図4は特に波形鋼板3の製作と、下部コンクリート床版2との接合を単純化するために支間の全長に亘って一定の成の波形鋼板3を使用し、支間の中央部付近のウェブを波形鋼板3のみで構成し、支点寄りのウェブを波形鋼板3とその下のウェブコンクリート6から構成した場合を示す。
【0019】
PC橋の断面を示す図1に示すようにフランジプレート4は波形鋼板3の全幅が納まる幅を持ち、波形鋼板3の上端と下端に溶接され、上部のフランジプレート4の上面と下部のフランジプレート4の下面にそれぞれウェブプレート5,5が溶接される。波形鋼板3の上端のフランジプレート4とウェブプレート5,5は上部コンクリート床版1に、下端のフランジプレート4とウェブプレート5,5は下部コンクリート床版2のコンクリート中に埋設される。ウェブプレート5には縞鋼板が使用される場合もある。
【0020】
図2ではフランジプレート4とウェブプレート5,5を橋軸方向に連続させているが、断続的に配置することもある。
【0021】
ウェブプレート5,5には橋軸方向に間隔をおいて貫通孔5aが形成される。図2ではフランジプレート4とコンクリート間に作用する橋軸方向の水平せん断力と橋軸直角方向の曲げモーメントに対し、コンクリートのせん断耐力と鉄筋7のせん断耐力によって抵抗させるために、各貫通孔5aに上部コンクリート床版1、もしくは下部コンクリート床版2のコンクリート中に配筋される鉄筋7を挿通させている。この場合、全貫通孔5aに鉄筋7を挿通させる必要はなく、貫通孔5aの形状は円形には限られない。
【0022】
フランジプレート4とコンクリート間に作用する橋軸方向の水平せん断力と橋軸直角方向の曲げモーメントに対し、貫通孔5aを貫通するコンクリートのせん断耐力のみによって抵抗させる場合は貫通孔5aに鉄筋7を挿通させる必要はないが、貫通孔5aにはコンクリートがせん断耐力を発揮し得る、10数mm〜数10mm程度の大きさが与えられる。
【0023】
貫通孔5aに鉄筋7を挿通させた上で、貫通孔5aにおけるコンクリートのせん断耐力を発揮させるには図2に示すように鉄筋7の径に相当するコンクリートの断面積分のせん断耐力の損失の影響がない程度に貫通孔5aは鉄筋7の径より大きく形成される。
【0024】
【発明の効果】
波形鋼板のコンクリート床版側の端面に溶接されたフランジプレートのコンクリート側に、橋軸方向に間隔をおいて貫通孔が形成されたウェブプレートを橋軸直角方向に並列させて配置することで、貫通孔内に位置するコンクリートの、ウェブプレートの両面と同一面上の2断面におけるせん断耐力によって偶力を形成させるため、波形鋼板とコンクリート床版との接合部に作用する橋軸直角方向の曲げモーメントに抵抗する能力を確保することができる。
【0025】
ウェブプレートの貫通孔に鉄筋を挿通させることで、コンクリートのせん断耐力に鉄筋のせん断耐力が加算されるため、曲げモーメントに抵抗する偶力のモーメントが増大する。
【0026】
鉄筋がウェブプレートの貫通孔を貫通することで、コンクリートのせん断耐力を超えた後にも鉄筋が貫通孔に係合した状態を維持し、抵抗力を発揮し続けるため、フランジプレートとコンクリート間の接合部における曲げモーメントに対する靱性が向上する。
【0027】
またウェブプレートの貫通孔を鉄筋の径より大きくすることで、コンクリートのせん断耐力の鉄筋径分の目減りが実質的になくなるため、コンクリートのせん断耐力と鉄筋のせん断耐力の和を曲げモーメントに抵抗するせん断抵抗力として期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】波形鋼板ウェブPC橋の構成を示した断面図である。
【図2】ウェブプレートの貫通孔におけるコンクリートのせん断耐力と鉄筋のせん断耐力を発揮させる場合の波形鋼板とフランジプレート及びウェブプレートの関係を示した斜視図である。
【図3】ウェブが波形鋼板のみで構成される場合の波形鋼板ウェブPC橋の外観を示した立面図である。
【図4】ウェブが波形鋼板とウェブコンクリートから構成される場合の波形鋼板ウェブPC橋の外観を示した立面図である。
【図5】フランジプレートにスタッドジベルを溶接した場合の従来の接合部を示した斜視図である。
【図6】フランジプレートにアングルジベルを溶接した場合の従来の接合部を示した斜視図である。
【図7】フランジプレートに孔明き鋼板を溶接した場合の従来の接合部を示した斜視図である。
【符号の説明】
1……上部コンクリート床版、2……下部コンクリート床版、3……波形鋼板、4……フランジプレート、5……ウェブプレート、5a……貫通孔、6……ウェブコンクリート、7……鉄筋。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a joint structure in a PC bridge using corrugated steel plates for webs, which increases the resistance to bending moment in the direction perpendicular to the bridge axis while ensuring the integrity of the corrugated steel plates and the upper and lower concrete slabs. It is.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Upper concrete slab and the lower concrete slab, and is configured corrugated steel web PC bridge from the web of corrugated steel connecting both deck, in FIG. 5 as a displacement preventing the corrugated steel and concrete for the horizontal shear force of the bridge axis As shown in the figure, a method of welding a stud gibber to a flange plate welded to the end face of the corrugated steel plate on the floor slab side is used. Since the design is performed on the premise of maintaining a complete composite structure, the shear force that the stud gibber should bear tends to increase.
[0003]
In order to secure the resistance to the shearing force between the flange plate and the concrete when using the stud gibber, it is necessary to increase the number of stud gibels in order to increase the adhesion area of the stud diver to the concrete, In order to secure the surroundings and adhesion of concrete, there is a limit to the number of flange plates that can be protruded from the corrugated steel plate, so it is necessary to increase the width and thickness of the flange plate to satisfy both conditions. In some cases, the design of the corrugated steel sheet itself needs to be changed, for example, it is necessary to enlarge the dimensions of the corrugated steel sheet itself.
[0004]
In response to this problem, the applicant welded a perforated steel plate having a large number of holes instead of a stud diver to the flange plate, and used the shear strength of the concrete to obtain a shear resistance between the flange plate and the floor slab concrete. A method for securing the force has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-355906).
[0005]
In this method, as shown in FIG. 7 , the concrete wraps around the hole in the perforated steel plate, so that the horizontal shearing force acting between the concrete and the flange plate acts in the direction of the bridge axis. And the bearing pressure between the inner peripheral surface of the concrete passing through the hole, and the shear strength of the concrete located in the hole in two cross sections on the same plane as both surfaces of the perforated steel plate As a result of the resistance to the shear strength of the core portion of the concrete having a cross-sectional area corresponding to the diameter of the hole being added to the shear resistance, there is an advantage that a greater shear resistance can be expected than when stud studs are provided.
[0006]
However, the position of the cross section of the shear strength exerted by the concrete in the hole of the perforated steel sheet is determined by the thickness of the perforated steel sheet, and the distance between both surfaces of the perforated steel sheet is such that the shear strength of the concrete at that position forms a couple. Therefore, the bending moment in the direction perpendicular to the bridge axis acting on the joint between the corrugated steel plate and the concrete slab cannot be resisted as shown in FIG.
[0007]
Although there is a method of welding an angle diver as shown in FIG. 6 in place of the stud gibber, there is a problem that the amount of welding is large and initial irregularities such as residual stress of the flange plate due to an increase in welding extension become large. In addition, since the angle diver cannot exert the resistance force in the direction perpendicular to the bridge axis, it cannot resist the bending moment in the direction perpendicular to the bridge axis.
[0008]
The present invention proposes a joint structure that can resist the bending moment in the direction perpendicular to the bridge axis that acts on the joint between the corrugated steel sheet and the concrete floor slab.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The concrete side of the flange plate that is welded to the end surface of the concrete slab side of the corrugated steel in the present invention, corrugated steel by parallel webs plate having a through hole formed at intervals in the bridge axis direction Hashijiku perpendicular By welding to the outside across the entire width of the steel plate, a couple is formed by the shear resistance generated by the concrete located in the through holes of each web plate and acts on the joint between the corrugated steel plate and the concrete floor slab Ensure the ability to resist bending moments perpendicular to the bridge axis.
[0010]
The concrete located in the through hole of the web plate exhibits shear resistance in two cross sections on the same plane as both surfaces of each web plate, but in the direction perpendicular to the bridge axis acting on the upper and lower ends of the corrugated steel sheet. With respect to the bending moment, the concrete in the through-holes of each web plate exerts a resistance force in opposite directions to form a moment of couple and resist the bending moment.
[0011]
The magnitude of the shear resistance generated by the concrete for each web plate is the sum of the shear strength in two cross sections located on the same plane as both sides of the web plate. The magnitude of the moment of the couple is determined by the distance between the parallel web plates, and increases as the web plates are separated.
[0012]
The addition Rukoto to penetrate the reinforcing bar into the through hole of the web plate, even after exceeding the shear strength of the concrete to remain rebar is engaged with the through hole, to continue to exert a resistive force to the reinforcing bar, the flange plate and the toughness against bending moment at the junction between the concrete Ru improved.
[0013]
In Rukoto is inserted reinforcing bars into the through hole of the web plate, although rebar size of shear strength of the concrete is eroded, since shear strength of rebar is added to the shear resistance of the concrete in the through hole of the web plate, bending The moment of the couple that resists the moment increases.
[0014]
In particular, the size Kusuru it than the diameter through hole of the reinforcing bar of the web plate, ullage rebar size of Shear Strength of concrete substantially eliminated, as such shear resistance sum of shear strength and shear strength of the reinforcing bars of the concrete It will resist the bending moment.
[0015]
In the present invention, since the bending moment in the direction perpendicular to the bridge axis is resisted by the moment of the couple due to the shear strength of the concrete in the through hole, it is sufficient that at least two web plates are integrated with the flange plate.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the present invention relates to a PC bridge composed of an upper concrete floor slab 1 and a lower
[0017]
PC Bridge to bridge axis direction of the bending moment due to dead load and live load, the upper concrete slab 1 and the
[0018]
As shown in FIGS. 3 and 4 , the PC bridge web gradually increases from the central part of the support to the fulcrum side or near the fulcrum. In particular, FIG. 4 uses a
[0019]
As shown in FIG. 1 showing the cross section of the PC bridge, the flange plate 4 has a width that can accommodate the entire width of the
[0020]
In FIG. 2, the flange plate 4 and the web plates 5 and 5 are continuous in the bridge axis direction, but may be intermittently arranged.
[0021]
Through
[0022]
When the horizontal shear force acting on the bridge axis acting between the flange plate 4 and the concrete and the bending moment in the direction perpendicular to the bridge axis are resisted only by the shear strength of the concrete passing through the through
[0023]
On which is inserted the reinforcing bars 7 into the through-
[0024]
【The invention's effect】
On the concrete side of the flange plate welded to the end surface of the corrugated steel plate on the concrete floor slab side, the web plates with through holes formed at intervals in the bridge axis direction are arranged in parallel in the direction perpendicular to the bridge axis. Bending in the direction perpendicular to the bridge axis acting on the joint between the corrugated steel plate and the concrete slab in order to form a couple of shear strength in the two cross sections on the same plane as both sides of the web plate. The ability to resist the moment can be ensured.
[0025]
By inserting the reinforcing bar through the through hole of the web plate, the shearing strength of the reinforcing bar is added to the shearing strength of the concrete, so the moment of the couple that resists the bending moment increases.
[0026]
Since the reinforcing bar penetrates the through hole of the web plate, the reinforcing bar keeps engaging with the through hole even after exceeding the shear strength of the concrete, and the resistance plate continues to exert resistance. Toughness against bending moment at the part is improved.
[0027]
In addition, by making the through hole of the web plate larger than the diameter of the reinforcing bar, the reduction in the shear strength of the concrete is substantially eliminated, so the sum of the shear strength of the concrete and the shear strength of the reinforcing bar resists the bending moment. It can be expected as shear resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a corrugated steel web PC bridge.
FIG. 2 is a perspective view showing a relationship between a corrugated steel plate, a flange plate, and a web plate in a case where a concrete shear strength and a reinforcing bar shear strength are exhibited in a through hole of the web plate.
FIG. 3 is an elevational view showing the appearance of a corrugated steel web PC bridge when the web is composed only of corrugated steel.
FIG. 4 is an elevation view showing the appearance of a corrugated steel web PC bridge when the web is composed of corrugated steel and web concrete.
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional joint when a stud gibber is welded to a flange plate.
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional joint when an angledivel is welded to a flange plate.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional joint when a perforated steel plate is welded to a flange plate.
[Explanation of symbols]
1 …… Upper concrete floor slab, 2 …… Lower concrete floor slab, 3 …… Corrugated steel plate, 4 …… Flange plate, 5 …… Web plate, 5a …… Through hole, 6 …… Web concrete, 7 …… Rebar .
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