JP4603413B2 - 波形鋼板ウエブ桁の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、波形鋼板をウエブに用いた波形鋼板ウエブ桁の製造方法に関する。

従来より、波形鋼板ウエブ桁における波形鋼板と上下床版コンクリートとの接合方式として、波形鋼板の上下端部にフランジプレートを溶接し、フランジプレートにスタッドジベルを溶植し、スタッドジベルが溶植されたフランジプレートを介して波形鋼板と上下床版コンクリートとを接合するスタッド接合方式が知られている。

しかし、このようなスタッド接合方式はコストが嵩むことから、施工性に優れると共に経済性にも優れた、波形鋼板を上下床版コンクリート中に埋設することによって波形鋼板と上下床版コンクリートとを接合する埋め込み接合方式が開発され、実用化されている。埋め込み接合方式としては、例えば、波形鋼板の上下端部近傍に複数の孔をあけ、その孔に貫通鉄筋を挿通し、さらに波形鋼板の上下端部に拘束鉄筋を溶接し、これらを上下床版コンクリートに埋め込むことによって接合する方式が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
水口和之、他５名，本谷橋の設計と施工−張出し架設工法による波形鋼板ウエブＰＣ箱桁橋−，「橋梁と基礎」，株式会社建設図書，１９９８年９月１日，第３２巻，第９号，ｐ．２−１０

波形鋼板ウエブ桁における波形鋼板と上下床版コンクリートとの接合方式として埋め込み接合方式を適用することによって、上述したように、スタッド接合方式を適用した場合よりも低コストで効率良く施工することができる。

一般に、波形鋼板はプレス機による曲げ加工によって波形成形を行うが、設計された寸法通りに鋼板に曲げ加工を施すことは困難であるため、製作された波形鋼板の原寸は設計された寸法に対して誤差が生じることがある。そのため、波形鋼板を埋め込み接合方式で上下床版コンクリート中に埋設して波形鋼板ウエブ桁を製造するにあたって、上下床版コンクリートを打設するためのコンクリート型枠のせき板を波形鋼板の波形形状に合致させるためには、現場にて、波形鋼板の原寸に基づいてせき板を波形鋼板の波形形状に合わせて加工して微調整する作業が必要があり、生産性が悪い。また、波形鋼板の側面とせき板との間に隙間がない状態に現場でせき板を加工するには困難性があり、隙間が生じた状態でコンクリートを打設すると、打設されたコンクリートがその隙間から漏れるおそれがある。

また、上述した埋め込み接合方式を適用して製造された波形鋼板ウエブ桁においては、波形鋼板の上下床版コンクリート中に埋設された部分の鋼板側面と上下床版コンクリートとが直接接することとなる。一般に、鋼部材とコンクリート部材との間の付着力が弱いことが知られており、その鋼板側面と上下床版コンクリートとの接合部分で付着切れが引き起こされるおそれがある。さらには、例えば結露によって波形鋼板に付着する水滴や雨水などといった水がその接合部分に流れ込んで浸透するおそれもある。

本発明は、上記事情に鑑み、波形鋼板の側面とせき板との間から打設コンクリートが漏れるのを完全に防止すると共に、現場にてせき板を波形鋼板の波形形状に合わせて加工する作業をなくし、生産性が向上された波形鋼板ウエブ桁の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法は、波形鋼板ウエブを埋め込み接合方式で上下床版コンクリート中に埋設して波形鋼板ウエブ桁を製造するに当り、波形鋼板の側面と、コンクリート型枠のせき板との隙間を閉止する部材を介装してコンクリートを打設することを特徴とする。

ここで、本発明にいう「隙間を閉止する部材」とは、上記隙間のせき板側に取付部を設け、この取付部と波形鋼板の側面との間に介装し、波形鋼板の側面に圧着して隙間をなくする長尺の部材であり、例えば、弾性材、ゴム、プラスチックス、又は伸縮性を有する緩衝材などをいう。

本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法は、波形鋼板の側面とせき板との隙間を閉止する部材を介装してコンクリートを打設するものである。従って、本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法によれば、上述した要因によって、波形成形された波形鋼板の原寸と設計された寸法との間で誤差が生じ、波形鋼板の側面とせき板との間に隙間が生じたとしても、上記部材が隙間を閉止することとなるため、打設されたコンクリートが漏れることが完全に防止されるとともに、現場にてせき板を波形鋼板の波形形状に合わせて加工する作業が不要であり、生産性が向上する。また、上記「隙間を閉止する部材」として、弾性材やゴムや伸縮性を有する部材が適用された場合には、例えばコンクリートを打設する際などに波形鋼板が規定の位置からずれてしまったとしても、この部材の変形能力によって隙間が生じることを回避することができる。

ここで、上記本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法は、上記コンクリート型枠が、このコンクリート型枠の左右のフレームに反力を支持させ、上記波形鋼板の側面を両側からそれぞれ押圧してその波形鋼板とそのコンクリート型枠との関係位置を固定する位置決め部材を備えたことが好ましい。

このような位置決め部材を備えた波形鋼板ウエブ桁の製造方法によれば、波形鋼板が規定の関係位置に固定される。また、上記「隙間を閉止する部材」として、弾性材やゴムや伸縮性を有する部材が適用された場合に、例えばコンクリートを打設する際などに波形鋼板が規定の関係位置からずれてしまうことが防止される。

また、上記本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法は、上記位置決め部材が、上記波形鋼板と上記コンクリート型枠のフレームとの関係位置を調節する位置調節機構を有するものであることがさらに好ましい。

上記位置決め部材がこのような位置調節機構を有することによって、波形鋼板を規定の関係位置に、より一層正確に位置決めすることができる。このような位置調節機構としては、くさび、ねじジャッキ等を用いるとよい。

また、上記本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法において、上記波形鋼板の上下床版コンクリート中に埋設される部分の鋼板側面に接着剤を塗布し、この接着剤に粉粒体を添着した後上下床版のコンクリート型枠を組立てることも好ましい形態である。

上記鋼板側面に塗布した接着剤に粉粒体を添着することによって、その鋼板側面の表面積が増大する。そのため、上記鋼板側面に粉粒体が添着された波形鋼板を埋め込み接合方式で上下床版コンクリート中に埋設して製造された波形鋼板ウエブ桁における、その鋼板側面と上下床版コンクリートとの接合部分における接着表面積が増大すると共に、粉粒体とコンクリートとの噛み合いによる付着力が増大することとなり、この接合部分において、コンクリートにおける引張強度と同等もしくはその引張強度以上の付着力が確保される。その結果、この接合部分において鋼板側面とコンクリートとの付着切れが防止される。また、このような付着力が確保されることによって、接合部分における遮水効果が得られるため、上述した要因によってその接合部分に水が浸透することが阻止され、防食性が向上する。

さらに、上記本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法として、上記接着剤として各種のものを用いることができるが、特にエポキシ樹脂系接着剤が適切であり、また、上記粉粒体は、強度が高く、噛み込み性に優れた珪砂あるいは細砂とすると、さらに好ましい。

本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法によれば、波形鋼板の側面とせき板との隙間を閉止する部材を介装してコンクリートを打設するため、打設されたコンクリートが漏れることが完全に防止されるとともに、現場にてせき板を波形鋼板の波形形状に合わせて加工する作業が不要であり、生産性が向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図３は、本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法の一実施形態を適用して製造された波形鋼板ウエブ桁の断面図であり、図４は、図３に示す波形鋼板ウエブ桁の側面図であり、図５は、図４に示す波形鋼板ウエブ桁の上床版コンクリート側から波形鋼板を透視した透視図である。

以下、図３〜図５に示す、波形鋼板１０をウエブに用いた波形鋼板ウエブ桁１を製造する工程を説明する。尚、本実施形態の波形鋼板ウエブ桁１は、波形鋼板１０と上下床版コンクリート２１，２２との接合方式として、波形鋼板１０を上床版コンクリート２１および下床版コンクリート２２中に埋設することによって波形鋼板１０と上下床版コンクリート２１，２２とを接合する埋め込み接合方式が適用されている。

まず、図示しないプレス機を用い、設計された寸法に従って、鋼板に対して曲げ加工を施して波形成形を行い、波形鋼板１０を製作する（プレス工程）。

次に、必要に応じて、プレス工程で製作された波形鋼板１０に対して、例えば、溶融亜鉛めっき処理を施す（鋼板表面処理工程）。

次に、波形鋼板１０の、上下床版コンクリート２１，２２中に埋設される部分の鋼板側面１１，１２（図６参照）にエポキシ樹脂系接着剤３０（図７，図８参照）を塗布し、このエポキシ樹脂系接着剤に珪砂４０（図７，図８参照）を添着する（珪砂添着工程）。このエポキシ樹脂系接着剤３０は、本発明の接着剤の実施例であり、この珪砂４０は、本発明の粉粒体の実施例である。尚、この珪砂添着工程に関する詳細な説明は後述する。

次に、珪砂添着工程で鋼板側面１１，１２（図６参照）に珪砂４０（図７，図８参照）が添着された波形鋼板１０に対して、図３，図４に示す上下床版コンクリート２１，２２を打設するためのコンクリート型枠を組立て、所定の位置に鉄筋、ＰＣ鋼材、シース等を配設した上で、コンクリートを打設する（コンクリート打設工程）。

ここで、図１，図２を参照して、上記コンクリート打設工程について詳述する。

図１は、波形鋼板に対して上下床版のコンクリート型枠が組立てられて上下床版コンクリートが打設された状態を示す断面図であり、図２は、図１に示す波形鋼板とコンクリート型枠のせき板との境界部分の拡大図である。

図１には、珪砂添着工程で鋼板側面１１，１２（図６参照）に珪砂４０（図７，図８参照）が添着された波形鋼板１０（図７，図８参照）に対して上下床版のコンクリート型枠５０が組立てられて上下床版コンクリート２１，２２が打設された状態が示されている。また、図２には、図１に示す波形鋼板１０とコンクリート型枠５０のせき板５１との境界部分が示されている。

図１，図２に示すように、コンクリート型枠５０のせき板５１には取付部５１１が設けられている。この取付部５１１に、隙間を閉止する部材の実施例として、伸縮性を有する緩衝材６０が取付けられている。この緩衝材６０は、上下面および片側面を拘束されて圧縮された状態で取付部５１１に取付けられる。

上述した、プレス機による曲げ加工によって波形成形を行うプレス工程において、設計された寸法通りに鋼板に曲げ加工を施すことは困難であることから、このプレス工程で製作された波形鋼板１０の原寸は設計された寸法に対して誤差が生じることがある。ところが、このようにして緩衝材６０を取付けたコンクリート型枠５０を組立てると、緩衝材６０が波形鋼板１０の側面に圧着するため、波形鋼板１０の側面とせき板５１との間に隙間が生じたとしても、緩衝材６０がその隙間を閉止することとなる。従って、打設されたコンクリートが漏れることが完全に防止されるとともに、現場にてせき板５１を波形鋼板１０の波形形状に合わせて加工する作業が不要であり、生産性が向上する。また、例えばコンクリートを打設する際などに波形鋼板１０が規定の位置からずれてしまったとしても、この緩衝材６０の変形能力によって隙間が生じることを回避することができる。

また、図１，図２に示すように、コンクリート型枠５０には、このコンクリート型枠５０の左右のフレーム５２に反力を支持させ、波形鋼板１０の側面を両側からそれぞれ押圧して波形鋼板１０とコンクリート型枠５０との関係位置を固定する位置決め部材７０が備えられている。ここでは、波形鋼板１０を規定の位置に配備した後に、波形鋼板１０の側面を両側からそれぞれ押圧した位置決め部材７０をコンクリート型枠５０にボルト８０で固定することによって、波形鋼板１０が規定の関係位置に固定される。そのため、例えばコンクリートを打設する際などに波形鋼板１０が規定の関係位置からずれてしまうことが防止される。

尚、本実施形態では、位置決め部材７０をコンクリート型枠５０にボルト８０で固定することによって波形鋼板１０の関係位置を固定する例を示したが、この位置決め部材７０が、波形鋼板１０とコンクリート型枠５０のフレーム５２との関係位置を調節する、例えば、くさび、ねじジャッキ等といった位置調節機構を有するものであってもよい。位置決め部材７０がこのような位置調節機構を有することによって、波形鋼板１０を規定の関係位置に、より一層正確に位置決めすることができる。

ここで、図６〜図８を参照して、上記珪砂添着工程について詳述する。

図６は、図３，図４に示す上下床版コンクリート中に埋設される部分の鋼板側面が示された波形鋼板の側面図であり、図７は、図６に示す鋼板側面にエポキシ樹脂系接着剤が塗布されて珪砂が添着された波形鋼板の縦断面図であり、図８は、図７に示す波形鋼板の鋼板側面の拡大図である。

図６には、波形鋼板１０の一部分が示されている。また、この図６に示す波形鋼板１０の上部および下部の斜線が施された鋼板側面１１，１２は、図３，図４に示す波形鋼板ウエブ桁１の上下床版コンクリート２１，２２中に埋設される部分の鋼板側面である。

図７，図８に示すように、図６に示す波形鋼板１０の鋼板側面１１，１２に、エポキシ樹脂系接着剤３０を塗布する。尚、エポキシ樹脂系接着剤３０の塗布量や塗布方法は、使用するエポキシ樹脂系接着剤の規定による。本実施形態では、エポキシ樹脂系接着剤３０として「アルプロン Ｄ−１２」（商品名）（日本レジン株式会社：コンクリート・モルタル打継ぎかさ上げ用接着剤）を使用し、この接着剤を０．３〜２．０ｍｍ程度の塗布厚さで塗布する。

また、図７，図８に示すように、塗布されたエポキシ樹脂系接着剤３０の上から、このエポキシ樹脂系接着剤３０の接着有効時間内に、０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の粒径を有する珪砂４０を散布する。エポキシ樹脂系接着剤３０が硬化することによって、散布された珪砂４０がエポキシ樹脂系接着剤に添着する。粒度が０．２ｍｍ未満ではコンクリートとの噛合効果が少なく、５．０ｍｍ超では大きさと接着力とのバランスが適切でなくなる。

以上説明した珪砂添着工程で、波形鋼板１０の鋼板側面１１，１２に塗布されたエポキシ樹脂系接着剤３０に珪砂４０を添着することによって、鋼板側面１１，１２の表面積が増大することとなる。また、珪砂は強度が高く、粒度が一定しているため、打設されるコンクリートへの噛み込み性や再現性に優れているため好ましい。

本実施形態の波形鋼板ウエブ桁１（図３〜図５参照）は、上述したように埋め込み接合方式を適用して製造されるものであり、波形鋼板１０の上下床版コンクリート２１，２２中に埋設された部分の鋼板側面１１，１２と上下床版コンクリート２１，２２とが直接接することとなる。

一般に、鋼部材とコンクリート部材との間の付着力は弱いことが知られている。本実施形態の波形鋼板１０の鋼板側面１１，１２には、上記珪砂添着工程で珪砂４０が添着されているため、鋼板側面１１，１２に珪砂４０が添着された波形鋼板１０を埋め込み接合方式で上下床版コンクリート２１，２２中に埋設して製造された波形鋼板ウエブ桁１（図３〜図５参照）における、鋼板側面１１，１２と上下床版コンクリート２１，２２との接合部分における接着表面積が増大する。さらに、珪砂４０とコンクリートとの噛み合いによる付着力が増大することとなり、この接合部分において、コンクリートにおける引張強度と同等もしくはその引張強度以上の付着力が確保される。

その結果、この接合部分において鋼板側面１１，１２と上下床版コンクリート２１，２２との付着切れが防止される。また、このような付着力が確保されることによって、接合部分における遮水効果が得られるため、例えば結露によって波形鋼板に付着する水滴や雨水などといった水がその接合部分に流れ込んで浸透することが阻止され、防食性が向上する。

最後に、コンクリート打設工程で打設されたコンクリートを養生し、コンクリート型枠５０を脱枠することによって、図３〜図５に示す波形鋼板ウエブ桁１が製造される（脱枠工程）。

尚、上述した実施形態では、隙間を閉止する部材が、伸縮性を有する緩衝材である例について説明したが、隙間を閉止する部材は、これに限られるものではなく、例えば、弾性材、ゴム、プラスチックスなどといった、取付部と波形鋼板の側面との間に介装され、波形鋼板の側面に圧着して隙間をなくするものであればよい。

また、上述した実施形態では、本発明の接着剤が、エポキシ樹脂系接着剤である例について説明したが、本発明の接着剤は、これに限られるものではなく、鋼板およびコンクリートの双方に対して強い接着性を有する接着剤であればよい。

また、上述した実施形態では、本発明の粉粒体が、珪砂である例について説明したが、本発明の粉粒体は、これに限られるものではなく、例えば、強度が高く、噛み込み性に優れた細砂などであってもよく、打設されたコンクリートと粉粒体との接着表面積が最大となる粒径を有する粉粒体であればよい。尚、あまり大きな粉粒体を使用すると、施工時に落下するおそれがあるため、５ｍｍ以下の粒径を有するものが好ましい。

また、上述した実施形態では、波形鋼板と上下床版コンクリートとの間の付着力を確保するために、上記珪砂添着工程を導入したが、この珪砂添着工程で説明した手法は、鋼部材とコンクリート部材との間の付着力が必要とされる各種用途に適用することができる。この手法を適用することのできる用途の具体例としては、上述した波形鋼板ウエブ桁の波形鋼板とコンクリートとの接合の他、例えば、鋼コンクリート複合トラス橋の鋼管とコンクリートとの接合や、鋼製ストラットがコンクリートに埋め込まれる部分や、鋼コンクリート合成構造における接合部や、鋼管巻き立てアーチ橋の鋼管とコンクリートとの接合部や、鋼殻セルが埋め込まれた主塔における鋼とコンクリートとの接合部や、鋼管柱がコンクリートに埋め込まれる部分などが挙げられる。

波形鋼板に対して上下床版のコンクリート型枠が組立てられて上下床版コンクリートが打設された状態を示す断面図である。 図１に示す波形鋼板とコンクリート型枠のせき板との境界部分の拡大図である。 本発明の波形鋼板ウエブ桁の製造方法の一実施形態を適用して製造された波形鋼板ウエブ桁の断面図である。 図３に示す波形鋼板ウエブ桁の側面図である。 図４に示す波形鋼板ウエブ桁の上床版コンクリート側から波形鋼板を透視した透視図である。 図３，図４に示す上下床版コンクリート中に埋設される部分の鋼板側面が示された波形鋼板の側面図である。 図６に示す鋼板側面にエポキシ樹脂系接着剤が塗布されて珪砂が添着された波形鋼板の縦断面図である。 図７に示す波形鋼板の鋼板側面の拡大図である。

符号の説明

１ 波形鋼板ウエブ桁
１０ 波形鋼板
１１，１２ 鋼板側面
２１ 上床版コンクリート
２２ 下床版コンクリート
３０ エポキシ樹脂系接着剤
４０ 珪砂
５０ コンクリート型枠
５１ せき板
５１１ 取付部
５２ フレーム
６０ 緩衝材
７０ 位置決め部材
８０ ボルト

Claims (6)

1. 波形鋼板ウエブを埋め込み接合方式で上下床版コンクリート中に埋設して波形鋼板ウエブ桁を製造するに当り、波形鋼板の側面とコンクリート型枠のせき板との隙間に、弾性材、ゴム、プラスチックス、および伸縮性を有する緩衝材のうちのいずれかからなる、前記波形鋼板の原寸と該波形鋼板の設計寸法との間で生じる誤差を吸収しつつ前記隙間を閉止する部材を介装し、前記コンクリート型枠の左右のフレームに反力を支持させるとともに前記波形鋼板の側面を両側からそれぞれ押圧して該波形鋼板と該コンクリート型枠との関係位置を固定する位置決め部材を該コンクリート型枠に取り付けて、コンクリートを打設することを特徴とする波形鋼板ウエブ桁の製造方法。
2. 前記隙間を閉止する部材を、該部材が圧縮された状態で、前記波形鋼板の側面と前記コンクリート型枠のせき板との隙間に介装することを特徴とする請求項１記載の波形鋼板ウエブ桁の製造方法。
3. 前記位置決め部材が、前記波形鋼板と前記コンクリート型枠のフレームとの関係位置を調節する位置調節機構を有するものであることを特徴とする請求項１または２記載の波形鋼板ウエブ桁の製造方法。
4. 前記波形鋼板の上下床版コンクリート中に埋設される部分の鋼板側面に接着剤を塗布し、該接着剤に粉粒体を添着した後上下床版のコンクリート型枠を組立てることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の波形鋼板ウエブ桁の製造方法。
5. 前記接着剤はエポキシ樹脂系接着剤とし、前記粉粒体は珪砂あるいは細砂としたことを特徴とする請求項４記載の波形鋼板ウエブ桁の製造方法。
6. 前記粉粒体が、０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの粒径を有するものであることを特徴とする請求項４または５記載の波形鋼板ウエブ桁の製造方法。

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