JP4329628B2 - 一対の鋼管のコンクリート接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁等に適用される一対の鋼管のコンクリート接合構造に関する。

鋼材を用いたトラス構造では、トラスとなる一対の鋼材を梁に接合して構成され、三角形を単位とした骨組構造を形成する。ここで、一般には、トラスの接合相手部材となる梁は、やはり鋼材であり、溶接により直接接合するか、あるいはガセットプレートやアングルなどを介して溶接又はボルト締めなどによって一体化を図るようになっている。

一方、鋼管をコンクリート中に定着するには、アンカーとなる部材を介して定着することが必要であり、従来では、鋼管端面にアンカー鉄筋やアンカー鋼棒を取付ける構造や、ガセット構造や鋳鉄などの鋼部材を取付けた上でコンクリートに一体化していた。

従って、鋼管・コンクリートによるトラス構造に適用した場合には、一対の鋼管の定着部分にアンカーとなる部材を固定した状態でコンクリートを打設し、一体化を図らなければならないが、次に述べるような課題があった。

即ち、アンカーとなる部材を溶接、ボルト締めなどにより鋼管端部に取付けておかなければならないため、部品点数が多く、構造が複雑化するため、施工性が悪く、施工期間が長くなり、従って高コストなる。

本発明は、以上の課題を解決するためのものであり、その目的は、部品点数が少なく、施工が簡単で工期短縮できるコンクリート接合構造を提供することである。

本発明の他の目的は、引張り及び圧縮に対して十分な耐力を得ることができるコンクリート接合構造を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明は、近接配置された一対の鋼管の端部をコンクリートを介在して接合する構造であって、前記一対の鋼管の一方の端部には連結鋼板の一端が接続されており、前記連結鋼板の他端は、前記一対の鋼管の他方の端部に設けられた係合部と係合することにより、前記一対の鋼管は相互に連結されている一対の鋼管のコンクリート接合構造であって、前記連結鋼板の他端は断面Ｔ字状であり、前記一対の鋼管の他方は、端部に切欠きが設けられた中空鋼管であり、前記連結鋼板の断面Ｔ字状の他端を、前記切欠きに嵌め込むことにより、前記一対の鋼管は相互に連結されていることを特徴とするものである。従って、本発明では、従来に比較して、部品点数が少なく施工が簡単で工期短縮が可能となる。また、部品点数が少ないにも関わらず各鋼管の軸方向に対する引張り及び圧縮に対して十分な耐力を備えた接合構造とすることができる。

また、前記連結鋼板の他端は断面Ｔ字状であり、前記一対の鋼管の他方は、端部に切欠きが設けられた中空鋼管であり、前記連結鋼板の断面Ｔ字状の他端を、前記切欠きに嵌め込むことにより、前記一対の鋼管は相互に連結されているので、施工にあたって、各鋼管の位置決めが容易であり、作業効率が向上する。

また、前記コンクリートに接する前記鋼管の表面にリブが設けられている。これにより、定着効果を高めることができる。

更に、前記鋼管の前記コンクリートに接する部分の外周には、複数の孔が設けられている。これにより定着効果を更に高めることができる。

更に、前記コンクリート内に位置する前記鋼管の端部には、定着用の鍔部が設けられている。これにより定着効果を更に高めることができる。

以上のような構成により、本発明による一対の鋼管のコンクリート接合構造にあっては、簡単な構造であっても、引張り及び圧縮に対して十分な耐力を得ることができる。また、連結鋼板は、予め鋼管に溶接されているので、部品点数が少なく、従って従来に比べて施工が簡単で工期短縮が可能となる。更に、施工にあたって、各鋼管の位置決めが容易であり、作業効率が向上する。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明をトラス組を構成する一対の鋼管（鋼管トラス）に適用した場合を示す。

同図において、橋梁などで用いられるコンクリート版３には、その内部にトラス構造を形成する一対の中空鋼管１−１、１−２の端部が埋込まれている。コンクリート版３における中空鋼管１−１、１−２の埋込位置、つまりトラス節点近傍には、肉厚部３ａが設けられており、コンクリートと中空鋼管１との接触領域を広くしている。

中空鋼管１−１、１−２の先端部の中心は、肉厚部３ａを除いたコンクリート版３の厚みの半分の位置まで埋込まれている。この位置は、図で破線で示されている。このようにすることで、より付着性能の高い構造となる。

また、中空鋼管１−１、１−２の先端側の外周面には、溝が設けられており、この溝によりフランジ状の複数のリブ２が所定ピッチで形成されている。リブ２は、中空鋼管１の外周に打設されるコンクリートに対する良好な付着性能を確保するためのもので、その形成ピッチ、及び中空鋼管１−１、１−２に対する突出量、幅などは適宜設定される。

従来、これら中空鋼管１−１、１−２のリブ２の外側に、スパイラル筋を設けることがある。このスパイラル筋は、中空鋼管１−１、１−２の周囲に巻き回された螺旋鉄筋であり、コンクリートに対する中空鋼管１−１、１−２の付着性能を高める効果がある。

しかし、ここではスパイラル筋を設けていない。それを補完する目的で、リブ２又は溝に多数の孔９を形成する。この孔は、コンクリートの最大骨材径（粗骨材の最大径）の４／３以上の径を有するように設定される。通常、このような孔９のみでは十分な付着性能を得ることは難しいが、後述の連結鋼板５を設けたことで、スパイラル筋を省略しても十分な付着性能が確保される。

また、複合トラス橋に応用する場合、設計荷重時にトラス構造に作用する軸力は、圧縮と引張が一意的に決まる。ここでは、中空鋼管１−１には、主に抜出し力（引張軸力）が作用し、中空鋼管１−２は押込み力（圧縮軸力）が作用するものとする。従って、抜出し力（引張軸力）に耐えるために中空鋼管１−１は、中空鋼管１−２よりも広い面積に亙ってリブ２及び多数の孔９が設けられている。

更に、中空鋼管１−１ 、１−２には、夫々、中空鋼管端部に端部鋼板７を溶接することにより、鍔７ａが形成されている。この端部鋼板７は、中空鋼管１−１ 、１−２に加わる軸力を、コンクリートで受け止める面積を大きくし強度を向上させる。しかし、常に設けられるものではなく、必要性に応じて、適宜、設置又は省略される。

そして、抜出し力（引張軸力）の作用する中空鋼管１−１には、中空鋼管端部に連結鋼板５が溶接されている。この連結鋼板５は、中空鋼管１−１を工事現場へ搬送する前に、その端部に予め溶接しておく。同様に、端部鋼板７も、中空鋼管１−１、１−２を工事現場へ搬送する前に、その端部に予め溶接しておく。従って、工事現場へ搬送する必要部品点数としては、連結鋼板５と端部鋼板７を含めて中空鋼管１−１は１点として計数される。その形状としては、図２に示されているように、中心に円形孔７ｂのあるリング状であり、中空鋼管１−１、１−２に対して、同心の位置に溶接される。

また、連結鋼板５は、図２に示されているように、断面Ｔ字状となっており、中空鋼管１−２に設けられた切欠き部１ａ及び端部鋼板７の切欠き部７ａを有する係合部８に係合するような長さ及び形状を持っている。施工時に、図２に示されているように、中空鋼管１−１、１−２は、互いに連結鋼板５を介して連結される。

従って、中空鋼管１−１、１−２本体のリブ加工と、多数の孔９の付着力に加え、この連結鋼板５による相互連結により一体化され、確実な定着を図る構造となっている。また、中空鋼管１−１、１−２同士が連結鋼板５を介して作用軸力を伝達しあい、そのエネルギーを分散することができる。特に、トラス格点部に作用することとなる剪断力に対しての抵抗力を高める効果がある。連結鋼板５は、本発明の特徴であるので、以下、更に詳しく説明する。

図１に示されているように、連結鋼板５の形状は、左右対称の台形となっており、一端に中空鋼管１−１が溶接され、他端に係止鋼板５ａが溶接されている。係止鋼板５ａは、中空鋼管１−１、１−２を連結する際に、相手側の中空鋼管１−２に設けられた切欠き部１ａ及び端部鋼板７の切欠き部７ａから軸方向に挿入し、相手側の中空鋼管１−２の内部に位置する。その後、内部がコンクリートで充填されることによって連結され一体化が図られる。従って、中空鋼管１−１、１−２の相互の位置決め作業を容易にする効果がある。

一般には、連結鋼板５あるいは係止鋼板５ａの高さ（図１で上下方向の寸法）が大きい程、その効果も大きいと考えられる。しかし、その高さと効果は、配置の自由度や取り扱いの容易さ等とトレードオフの関係にあり、コンクリートの性質や中空鋼管１−１、１−２のサイズあるいは配置により、適宜設定される。

位置決め作業の観点からは、係止鋼板５ａは、中空鋼管１−１、１−２を連結する際に、相手側の中空鋼管１−２の内壁に完全に接するように設計しておくことが有利と考えられる。しかし、係止鋼板５ａと中空鋼管１−２の内壁の間に、若干の隙間を許す設計とすると、施工時の柔軟性を高める。いずれにせよ、中空鋼管１−２の内部は円筒面なので、平板である係止鋼板５ａとの間にコンクリートが入り込み、付着力を高める効果が期待できる。

連結鋼板５の形状としては、左右対称の台形以外にも、効果的な形状があり得る。これは、強度や定着性能、あるいは加工上の理由等から、最も適切なものが選択される。

また、中空鋼管１−１、１−２を角型鋼管としても、本発明の趣旨を実現する上で問題はない。その場合には、平板である係止鋼板５ａと面対面の接触が可能となる。

以上のような構造によって、容易な構造で鋼材量が少なく、構造上の弱点のない鋼管部材とコンクリートの接合構造が実現される。

図３は、以上のトラス構造を、鋼トラスウェブＰＣ橋を構成するＰＣ橋ユニットの成型に適用した場合の側面を示す。

同図において、ＰＣ橋ユニット１０は、側面視で上下の車線を左右対称に設けたコンクリート製ＰＣ橋天井部１１と、ＰＣ橋天井部１１の下部にあって、これより幅狭のコンクリート製ＰＣ橋床部１２と、鋼トラスウェブを構成する一断面で４つの中空鋼管１とからなり、型枠支持装置１３内で一体に成型される。この中空鋼管１は、上記中空鋼管１−１、１−２と同様に構成されている。

各中空鋼管１の上端は、側面視でＰＣ橋天井部１１を形作る型枠内にあって、ＰＣ橋天井部１１の上下車線部における中央分離帯位置と路側帯位置に互いに下部内側に向けて傾斜するように配置され、下端も同じくＰＣ橋床部１２を形作る型枠内に、上記の通りの構造によって配置される。

また、各中空鋼管１の上下の定着端は完全なトラス構造となっており、上記の通り、連結鋼板を介した結合により所定角度でジグザグ状に連続するよう上下の型枠内に配置される。

また、橋梁は、片持ち張出架設や全支保工架設などその形式に応じた工法によって架設が行われる。そして、各型枠内に必要な配筋を行った後、各型枠内にコンクリートを打設することにより、各中空鋼管１の上下端部がＰＣ橋天井部１１及びＰＣ橋床部１２に定着され、各部一体化したＰＣ橋ユニット１０が完成される。

以上、本発明を実施形態により説明したが、当業者にとっては、本発明が本願中に説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形例及び実装例が、発明の上記の実施形態に対してなし得ることは明らかである。

本発明による一対の中空鋼管のコンクリート接合構造を示す縦断面図である。 本発明による一対の中空鋼管のコンクリート接合構造で用いられる中空鋼管と連結鋼板との係合状態を示す縦断面図である。 同接合構造を鋼トラスウェブＰＣ橋を構成するＰＣ橋ユニットの成型に適用した場合を示す部分断面側面図である。

符号の説明

１、１−１、１−２ 中空鋼管
１ａ 切欠き部
２ リブ
３ コンクリート版
３ａ 肉厚部
５ 連結鋼板
５ａ 係止鋼板
７ 端部鋼板
７ａ 鍔部
７ｂ 円形孔
８ 係合部
９ 孔
１０ ＰＣ橋ユニット
１１ ＰＣ橋天井部
１２ ＰＣ橋床部
１３ 型枠支持装置

Claims (4)

1. 近接配置された一対の鋼管の端部をコンクリートを介在して接合する構造であって、前記一対の鋼管の一方の端部には連結鋼板の一端が接続されており、前記連結鋼板の他端は、前記一対の鋼管の他方の端部に設けられた係合部と係合することにより、前記一対の鋼管は相互に連結されている一対の鋼管のコンクリート接合構造であって、
   前記連結鋼板の他端は断面Ｔ字状であり、前記一対の鋼管の他方は、端部に切欠きが設けられた中空鋼管であり、前記連結鋼板の断面Ｔ字状の他端を、前記切欠きに嵌め込むことにより、前記一対の鋼管は相互に連結されていることを特徴とする一対の鋼管のコンクリート接合構造。
2. 前記コンクリートに接する前記鋼管の表面にリブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の一対の鋼管のコンクリート接合構造。
3. 前記鋼管の前記コンクリートに接する部分の外周には、複数の孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の一対の鋼管のコンクリート接合構造。
4. 前記コンクリート内に位置する前記鋼管の端部には、定着用の鍔部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の一対の鋼管のコンクリート接合構造。

Images