JP4548311B2

JP4548311B2 - 複合ラーメン橋の橋台構造

Info

Publication number: JP4548311B2
Application number: JP2005324835A
Authority: JP
Inventors: 克佳中西; 秀昭長山; 和彦河尻
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: JP2007132046A

Description

本発明は、鋼管杭を基礎杭とした複数の鋼製Ｉ桁からなる複合ラーメン橋における該鋼管杭と該鋼製Ｉ桁との接合部を含む橋台構造に関するものである。

本発明に関する先行技術として、特許文献１が知られている。

これは、鋼桁と鉄筋コンクリート橋脚との剛結部に配筋する鉄筋を省略し、且つコンクリートの施工性を向上し、鋼桁と鉄筋コンクリートとの接合面のコンクリートの圧壊を防止することができる鋼桁と鉄筋コンクリート橋脚との接合構造及び接合方法を提供するために成されたもので、図９に示す如く、鋼管２が一体に設けられて対向配置された鋼桁１からなる主桁Ｇと、上部が下部橋脚Ｐ₁から突出した主鉄骨３とを有し、主鉄骨３の突出部に鋼桁１に設けた鋼管２を嵌合し、下部橋脚Ｐ₁と主桁Ｇとの間にコンクリ−ト４を打設するとともに鋼管２内にコンクリートを充填し、主桁Ｇを橋脚Ｐに剛結合したものである。

特開２００３−３３６２１５号公報

ところが、上記した特許文献１では、合成床版橋や鋼床版桁に適用する場合、（１）これらの桁高が小さいため、桁間に鋼管を配置して強固に接合する十分な長さが得られない、（２）これを解決するために鋼管を横桁に溶接するケースは加工費が嵩みコストアップに繋がる、（３）また、このケースでは、鋼管溶接部の応力伝達が複雑で設計が困難であるという問題がある。

又、特許文献１では、鋼桁と鉄筋コンクリート橋脚との剛結を対象としており、杭との関係について触れられていない。通常、杭と橋脚との間にはフーチングが介在し、杭から桁への力は、杭から、フーチング、橋脚を介して桁に流れる。その結果、異部材の接合箇所がその間に３箇所必要となる。これは、接合のための部材が増えることに繋がり、施工性が悪くなる。

更に、特許文献１では、鋼管を被せられる側である主鉄骨を鋼管に限定しておらず、鋼管のように円形でないその他の形状の場合は、内側からの拘束が弱いため定着長を多めに設定する必要が生じ、合理的でない。加えて、軟弱地盤においては、基礎杭に地盤の変形に応じて柔軟に追随する鋼管杭を採用することが有効であり、その場合、鋼管をフーチングに定着する方法を別途考えなければならない。そして、フーチングには、鋼管杭との接合部分と橋脚との接合部分とが必要になり、フーチングを大型化させ、経済性を低くすることに繋がる。

本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたもので、合成床版橋あるいは鋼床版桁と鋼管杭と橋台とで構成される安価かつ力の伝達が明確な合理化された複合ラーメン橋の橋台構造を提供することを課題とする。

本発明は、鋼管杭を基礎杭とした複数の鋼製Ｉ桁からなる複合ラーメン橋における該鋼管杭と該鋼製Ｉ桁との接合部を上端部に含む橋台構造であって、前記鋼管杭は該橋台構造を下端から前記接合部まで貫通しており、前記接合部は、前記鋼製Ｉ桁に鋼管を溶接して上から被せる外鋼管と、前記鋼管杭の鋼管を直接利用して下から林立する内鋼管とを有する二重鋼管構造を含み、該鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管内及び該二重管間隙並びに該鋼管杭の少なくとも二重管部にはコンクリートが充填されていると共に、該二重鋼管構造部を含む前記接合部は、外側からコンクリートで巻き込まれていることにより、前記課題を解決したものである。

この結果、杭から桁へ直接力が伝達され、設計が容易になる。又、鋼管同士の付着接合となり、多少の施工誤差が吸収できる。該二重鋼管構造部を含む前記接合部を外側からコンクリートで巻き込むことによって、鋼管部の剛性を高めると共に鋼材の腐食を防止することができる。そして、該鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管内及び二重管間隙並びに該鋼管杭の少なくとも二重管部にコンクリートを充填すれば、鋼管周方向の拘束力が高まり、該鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管と該鋼管杭との接合が強固になる。

特に、鋼管杭に被せる外鋼管の内径を鋼管杭の外径の３倍以下とし、鋼管杭を鋼管杭外径の１．５倍程度外鋼管に埋め込めば、周方向の拘束力が確保され、図１に示す如く、該二重鋼管構造部内の力の伝達がコンクリート内を４５°の角度で行われるとすれば、軸方向の引抜きに対して、少なくとも鋼管杭２０外径Ｄの１／２の軸方向長さ区間で力の伝達が確保できるため、鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管２２と該鋼管杭２０との接合部に作用する曲げモーメントに対し鋼管杭２０外面の支圧抵抗力によって抵抗できる。

更に、該二重鋼管構造において外鋼管の内面及び／又は鋼管杭外面に軸方向のコンクリートずれ止めを設置すれば、橋台軸方向の力に対して強固に抵抗できる。その結果、橋台構造の合理的な設計が可能となる。

又、鋼管杭の鋼管及び／又は鋼製Ｉ桁に溶接した鋼管を外面突起付き鋼管や内面突起付き鋼管とすれば、コンクリートずれ止めを別途設ける必要がない。

ここで、鋼製Ｉ桁の上下フランジ間のウェブ両側位置に半割鋼管を、該半割鋼管の両端面を上下フランジに溶接しつつ、溶接すれば、より強固に桁と杭とを剛結できる。

更に、橋台に主筋及び帯筋を配置すれば、橋台コンクリートの曲げ耐力を上昇させると共に、コンクリートのひび割れを抑制することができる。

そして、橋台を鋼殻で覆えば、橋台コンクリートの打設時型枠として活用できるばかりでなく、更なる橋台コンクリートの曲げ耐力の上昇とコンクリートのひび割れ抑制が可能な合理的な構造を提供できる。但し、橋台を鋼殻で覆うことは、橋台高が高い場合、コスト上昇に繋がるため有効ではなく、橋台高が低い場合に有効な構造である。

本発明の効果を以下に示す。

（１）杭から桁へ直接力が伝達され、設計が容易になる。

（２）フーチングレス構造となり、経済性、施工性が高い。

（３）鋼管同士の付着接合となり、多少の施工誤差が吸収できる。

（４）二重鋼管構造部を含む前記接合部を外側からコンクリートで巻き込むことによって、鋼管部の剛性を高めるとともに鋼材の腐食を防止することが出来る。

（５）鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管内及び二重管間隙並びに鋼管杭の少なくとも橋台区間部にコンクリートを充填すれば、鋼管周方向の拘束力が高まり、鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管と鋼管杭との接合が強固になる。

（６）鋼管杭に被せる外鋼管の内径を鋼管杭の外径の３倍以下とし、鋼管杭を鋼管杭外径の１．５倍程度外鋼管に埋め込めば、周方向の拘束力が確保され、図１に示した如く、該二重鋼管構造部内の力の伝達がコンクリート内を４５°の角度で行われるとすれば、軸方向の引抜きに対して、少なくとも鋼管杭２０外径Ｄの１／２の軸方向長さ区間で力の伝達が確保できるため、鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管と鋼管杭との接合部に作用する曲げモーメントに対し鋼管杭外面の支圧抵抗力によって抵抗できる。

（７）二重鋼管構造部において外鋼管内面及び／又は鋼管杭外面にコンクリートずれ止めを設置したり、外面突起付き鋼管や内面突起付き鋼管を用いれば、橋台軸方向の力に対しても抵抗できる。

（８）（３）〜（６）により橋台構造の合理的な設計が可能となり、特に、合成床版橋や鋼床版桁のように、上部工の桁高が低く、桁間の充填コンクリートに鋼管杭を定着できない場合に有効である。

（９）鋼製Ｉ桁の上下フランジ間のウェブ両側位置に半割鋼管を、半割鋼管の両端面を上下フランジに溶接しつつ、溶接すれば、より強固に桁と杭とを剛結出来る。

（１０）橋台に主筋および帯筋を配置すれば、橋台コンクリートの曲げ耐力を上昇させるとともに、コンクリートのひび割れを抑制することができる。

（１１）橋台を鋼殻で覆えば、橋台コンクリートの打設時型枠として活用できるばかりでなく、更なる橋台コンクリートの曲げ耐力の上昇とコンクリートのひび割れ抑制が可能な合理的な構造を提供できる。但し、橋台を鋼殻で覆うことは、経済上、橋台高が低い場合に有効な構造である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図２は、本発明の実施形態を具備する複合ラーメン橋の接合部橋台構造の縦断面図であり、合成床版橋や鋼床版桁でなる上部工１０が鋼床版である場合について示している。上部工１０を構成する１２は鋼桁であり、１２ａが鋼桁ウェブ、１２ｂが鋼桁下フランジ、１２ｃが鋼桁上フランジであり、ここではデッキプレートとなる。２０は鋼管杭であり、その先端に鋼桁１２に溶接された外鋼管２２が被せられ、鋼管杭２０と鋼桁１２とを接合している。鋼管杭２０と併行して、主筋２４と該主筋２４を拘束する帯筋２６を配置し、コンクリート３０を巻いて橋台４０を構成する。ここで、コンクリート３０はデッキプレート（１２ｃ）位置まで巻く。

図３乃至図６は、第１実施形態を具備する複合ラーメン橋の橋台構造の接合部の施工手順である。図２に示した如く、鋼管杭２０を基礎杭とした複数の鋼桁１２からなる複合ラーメン橋における鋼管杭２０と鋼桁１２との接合部を上端部に含む橋台構造において、図３に示す如く、鋼桁１２に鋼管を溶接して上から被せる外鋼管２２とし、図４に示す如く、鋼管杭２０の鋼管を直接利用して下から林立する内鋼管とした二重鋼管構造の接合とし、鋼桁１２に溶接した外鋼管２２内及び二重管間隙並びに鋼管杭２０の二重管部にコンクリート３０を充填すると共に、図５に示す如く、橋台４０に主筋２４及び帯筋２６を配置する。更に、図６に示す如く、二重鋼管構造部を含む前記接合部を外側からコンクリート３０で巻き込んで完工する。

図７に、二重鋼管構造部の外鋼管２２内面及び鋼管杭２０の先端部外面におけるコンクリートずれ止め２３、２１の設置状況を示す。ずれ止め２３、２１を設けることにより、橋台軸方向の力に対しても抵抗できる。ここでは、ずれ止めとして突起を３段設けているが、３段に限らない。また、スタッドや鉄筋を溶接して、ずれ止めとしてもよい。更に、ずれ止めを一方のみとしたり、全て省略しても良い。

図８に示す第２実施形態は、第１実施形態の図３において、鋼製Ｉ桁１２の上下フランジ１２ｂ、１２ｃ間のウェブ１２ａ両側位置に半割鋼管５０を、半割鋼管５０の両端面を下フランジ１２ｂ及びデッキプレート１２ｃに溶接しつつ、溶接したものである。

本実施形態によれば、より強固に桁１２と杭２０とを剛結できる。

本発明の実施形態に係る橋梁の諸元については、橋梁の種類、規模等に応じて種々異なるが、図２〜図７の第１実施形態の構成における寸法の一例を示せば、次の通りである。

鋼管杭２０は外径３００ｍｍ、厚さ１６ｍｍ、外鋼管２２は外径４００ｍｍ、厚さ１６ｍｍ、上部工１０は幅員１２ｍの鋼床版で、桁高７００ｍｍ、ウェブ１２ａ厚９ｍｍ、下フランジ１２ｂ幅４００ｍｍ×板厚３２ｍｍ、桁上フランジ１２ｃに相当するデッキプレート厚１２ｍｍで、橋台４０の寸法は高さ３ｍ、幅１２ｍ、奥行き２ｍである。主筋２４はＤ２５、帯筋２６はＤ１６である。

本発明の数値の根拠を示す断面図本発明の第１実施形態を具備する複合ラーメン橋の接合部橋台構造の縦断面図第１実施形態の始めの施工手順を示す斜視図図３に続く施工手順を示す斜視図図４に続く施工手順を示す斜視図図５に続く施工手順を示す斜視図前記実施形態におけるずれ止めの設置状況を示す半割図本発明の第２実施形態の要部を示す斜視図特許文献１に記載された従来の橋脚と鋼桁との接合構造を示す断面図

符号の説明

１０…上部工（鋼床版）
１２…鋼桁
１２ａ…鋼桁ウェブ
１２ｂ…鋼桁下フランジ
１２ｃ…鋼桁上フランジ（デッキプレート）
２０…鋼管杭（内鋼管）
２１、２３…ずれ止め
２２…外鋼管
２４…橋台の主筋
２６…橋台の帯筋
３０…コンクリート
４０…橋台
５０…半割鋼管

Claims

鋼管杭を基礎杭とした複数の鋼製Ｉ桁からなる複合ラーメン橋における該鋼管杭と該鋼製Ｉ桁との接合部を上端部に含む橋台構造であって、
前記鋼管杭は該橋台構造を下端から前記接合部まで貫通しており、
前記接合部は、前記鋼製Ｉ桁に鋼管を溶接して上から被せる外鋼管と、前記鋼管杭の鋼管を直接利用して下から林立する内鋼管とを有する二重鋼管構造を含み、
該鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管内及び該二重管間隙並びに該鋼管杭の少なくとも二重管部にはコンクリートが充填されていると共に、
該二重鋼管構造部を含む前記接合部は、外側からコンクリートで巻き込まれていることを特徴とする複合ラーメン橋の橋台構造。
前記鋼製Ｉ桁に溶接された鋼管を、該鋼管杭先端に少なくとも鋼管杭外径の１．５倍以上被せるように設置したことを特徴とする請求項１記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記鋼製Ｉ桁に溶接された鋼管の内径が、該鋼管杭の外径の３倍を上回らないことを特徴とする請求項１又は２記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記鋼管杭の少なくとも二重鋼管構造部分の外面、及び、前記鋼製Ｉ桁に溶接した外鋼管の少なくとも二重鋼管構造部分の内面の少なくともいずれか一方に、軸方向のコンクリートずれ止めを設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記鋼管杭の鋼管、及び、前記鋼製Ｉ桁に溶接した鋼管の少なくともいずれか一方を外面突起付き鋼管としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記鋼管杭の鋼管、及び、前記鋼製Ｉ桁に溶接した鋼管の少なくともいずれか一方を内面突起付き鋼管としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記外鋼管を前記鋼製Ｉ桁下フランジ下面に溶接したことを特徴とする１乃至６のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記鋼製Ｉ桁の上下フランジ間のウェブ両側位置に半割鋼管を、該半割鋼管の両端面を上下フランジに溶接しつつ、溶接したことを特徴とする請求項７記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記二重鋼管部分の回りに橋台の主筋及び帯筋を配設したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記橋台を更に鋼殻で覆ったことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
前記複合ラーメン橋の桁部分が合成床版橋又は鋼床版桁であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の複合ラーメン橋の橋台構造。
請求項１乃至１１のいずれかに記載の橋台構造の前記接合部を有する合成床版橋。
請求項１乃至１１のいずれかに記載の橋台構造の前記接合部を有する鋼床版桁。
請求項１乃至１１のいずれかに記載の橋台構造を有する複合ラーメン橋。