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技術 鋼・コンクリート複合桁

出願人 株式会社ピーエス三菱
発明者 大浦隆河村直彦
出願日 1995年4月7日 (25年2ヶ月経過) 出願番号 1995-082597
公開日 1996年10月22日 (23年8ヶ月経過) 公開番号 1996-277507
状態 特許登録済
技術分野 橋または陸橋 建築用棒状部材
主要キーワード アール部分 横断面形 横繋ぎ材 面プロフィル 連続鋼板 サイン曲線 連続曲線 架橋位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年10月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

目的

プレキャストコンクリート桁を軽量化し、材料費節減輸送効率の向上、下部構造物の工費節減、構造物全体としての耐震性の向上を図る。

構成

波形鋼板からなる腹板2と、主鉄筋5及びフープ鉄筋6を内包し腹板2がその内部まで挿入されている鉄筋コンクリートからなる上フランジ3と、主鉄筋7、フープ鉄筋8及びPC緊張材9を内包し腹板2がその内部まで挿入されて一体化されているプレストレストコンクリートからなる下フランジ4とから構成した鋼・コンクリート複合桁である。

概要

背景

一般の橋梁高速道路建設には、コンクリート耐食性や、低騒音性などから、コンクリート桁、特にプレストレストコンクリート(PC)桁が多用されている。又コンクリート橋建設方法として、架橋位置に直接構築する場所打ちコンクリートによる方法、架橋位置近傍にコンクリート桁製作ヤードを設けプレキャストコンクリート桁製作して運搬架設する方法、又は架橋位置とは直接関係のない位置にある工場でプレキャストコンクリート桁を製作してトレーラーなどで運搬して架設する方法を適宜選択して橋梁の建設が行なわれてきた。この工場製品コンクリート桁は、JISで規定された上、JIS指定工場で製作されるため高品質で高精度の桁が使用できるメリットもあった。

概要

プレキャストコンクリート桁を軽量化し、材料費節減輸送効率の向上、下部構造物の工費節減、構造物全体としての耐震性の向上を図る。

波形鋼板からなる腹板2と、主鉄筋5及びフープ鉄筋6を内包し腹板2がその内部まで挿入されている鉄筋コンクリートからなる上フランジ3と、主鉄筋7、フープ鉄筋8及びPC緊張材9を内包し腹板2がその内部まで挿入されて一体化されているプレストレストコンクリートからなる下フランジ4とから構成した鋼・コンクリート複合桁である。

目的

然るに、場所打ちコンクリートによる方法又は近傍ヤードによる製作・架設方法は大型の桁を製作可能であるなどそれなりの優位性があるが、工場制約ではプレキャスト桁の運搬・架設に当って桁長や重量について輸送上の制約があり、コスト高となっている。又、桁重量が大きいとそれを支える下部構造物の工費や構造物全体としての耐震性にも影響してくる。本発明はこのような実情に鑑み開発されたもので、次の課題を達成することを目的とするものである。
1)コンクリートと鋼の特徴を組み合わせ、可及的に軽量化を図る。
2)軽量化することによって輸送費の軽減を図る。
3)橋梁上部を軽量化することによって、橋梁下部工の工費の軽減と耐震性の向上を図る。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
3件

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請求項1

フランジ及び下フランジがプレキャストコンクリートから成り、腹板鋼板であることを特徴とする鋼・コンクリート複合桁

請求項2

横断面形状がI形又はT形であることを特徴とする請求項1記載の鋼・コンクリート複合桁。

請求項3

腹板は凹凸が桁長手方向に繰り返し連続する波形鋼板であることを特徴とする請求項1記載の鋼・コンクリート複合桁。

請求項4

下フランジがプレテンション方式又はポストテンション方式プレストレストコンクリート構造であることを特徴とする請求項1記載の鋼・コンクリート複合桁。

請求項5

下フランジがプレテンション方式でプレストレスが導入されており、かつポストテンションシースダクトが形成されていることを特徴とする請求項1記載の鋼・コンクリート複合桁。

技術分野

0001

本発明は、橋梁建設に使用されるプレキャスト桁に関し、更に詳しくはコンクリート鋼板複合構造の鋼・コンクリート複合桁の構造に関する。

背景技術

0002

一般の橋梁や高速道路の建設には、コンクリートの耐食性や、低騒音性などから、コンクリート桁、特にプレストレストコンクリート(PC)桁が多用されている。又コンクリート橋建設方法として、架橋位置に直接構築する場所打ちコンクリートによる方法、架橋位置近傍にコンクリート桁製作ヤードを設けプレキャストコンクリート桁製作して運搬架設する方法、又は架橋位置とは直接関係のない位置にある工場でプレキャストコンクリート桁を製作してトレーラーなどで運搬して架設する方法を適宜選択して橋梁の建設が行なわれてきた。この工場製品コンクリート桁は、JISで規定された上、JIS指定工場で製作されるため高品質で高精度の桁が使用できるメリットもあった。

発明が解決しようとする課題

0003

然るに、場所打ちコンクリートによる方法又は近傍ヤードによる製作・架設方法は大型の桁を製作可能であるなどそれなりの優位性があるが、工場制約ではプレキャスト桁の運搬・架設に当って桁長や重量について輸送上の制約があり、コスト高となっている。又、桁重量が大きいとそれを支え下部構造物の工費や構造物全体としての耐震性にも影響してくる。本発明はこのような実情に鑑み開発されたもので、次の課題を達成することを目的とするものである。
1)コンクリートと鋼の特徴を組み合わせ、可及的に軽量化を図る。
2)軽量化することによって輸送費の軽減を図る。
3)橋梁上部を軽量化することによって、橋梁下部工の工費の軽減と耐震性の向上を図る。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その技術手段は、上フランジ及び下フランジがプレキャストコンクリートから成り、腹板が鋼板であることを特徴とする鋼・コンクリート複合桁である。このような複合桁としては、横断面形状がI形又はT形であるとよく、腹板は凹凸が桁長手方向に繰り返し連続する波形鋼板であることが好ましい。又下フランジはプレテンション方式又はポストテンション方式プレストレストコンクリート構造とすればよく、さらに下フランジがプレテンション方式でプレストレスが導入されており、かつポストテンションシースダクトが形成されている形式の桁は好適である。

0005

本発明の複合桁は、断面がほぼI形又はT形をなすプレキャスト桁であって、上フランジ及び下フランジがコンクリートで形成され、それを繋ぐ腹板を鋼板に置き換え、実質的に腹板を薄くして軽量な桁とする。そのとき腹板の鋼板を桁長手方向に凹凸が繰り返し連続する波形鋼板とすることにより、腹板の上下方向の剛性を大きくすることができ、リブスチフナー取付を必要とせずに必要な剛性を確保することができる。従って、鋼板の切断加工溶接手間などを大幅に節減することが可能である。

0006

さらに下フランジにプレストレスを導入することによって桁自重及び活荷重による曲げモーメントに対する抵抗を大きくすることが可能となり、単なる鋼・コンクリート複合桁とは異なる高性能の複合桁を提供することができる。本発明は、腹板を鋼板にすることで桁の軽量化を図ると同時に、腹板鋼板を桁長手方向に波付けすることによって、プレストレスを導入する(桁長手軸方向圧縮力を付与する)ときのコンクリートの微妙な変位拘束することなく効率よくコンクリートにプレストレスを与えることができる。従って、同量のプレストレスを導入する場合、PC鋼材の量を節減できることとなり、より作業性、経済性が向上することとなる。平板状の鋼板はプレストレスによる圧縮力が鋼板の軸圧縮力として作用し、コンクリートへのプレストレスの伝達を阻害することとなるが、本発明の凹凸繰り返し連続鋼板は長手軸方向の変形が自由となり、コンクリートへのプレストレス伝達にロスが生じないのでプレストレスを最も有効に利用できる。

0007

下フランジにプレストレスを付与することにより、腹板には桁目重や活荷重により生じる曲げモーメントに抵抗させないので、可及的に薄くすることが可能となり、市販のデッキプレート等でも利用することができコストの低減を図ることができる。プレストレスの導入方法としては、プレテンション方式又はポストテンション方式の何れでもよく、さらにはプレテンション方式で一次プレストレスを導入しておいて、架設後ポストテンション方式で二次プレストレスを導入可能にシースダクトを形成しておくこともできる。本発明の複合桁は、このようにして広範な適用範囲に用いることができ、合理的な構造物設計思想に寄与するところが大きい。

0008

図3に本発明の実施例の鋼・コンクリート複合桁1の側面図を示した。そのB−B断面矢視図を図1に、A−A断面矢視図を図2に、C−C断面矢視図を図4に示した。この複合桁1は、波形鋼板からなる腹板2と、鉄筋コンクリートからなる上フランジ3と、プレストレストコンクリートからなる下フランジ4とから構成されている。上フランジ3は主鉄筋5とフープ鉄筋6を内包し、腹板2がその内部まで挿入されている。又、図2、3に示すように、横繋ぎ材挿通孔11を備えている。下フランジ4は主鉄筋7、フープ鉄筋8及びPC緊張材9を内包し、腹板2がその内部まで挿入されて一体化されている。図2に示す桁端付近横断面では腹板2はコンクリート10内に埋設されている。図4に示すように、腹板2は長手方向に波形が連続する断面形状を有している。この波形の鋼板を用いることによって、板厚が薄くても鉛直方向の曲げ剛性倒れ剛性を高めることができる。この波形の形状は、例えば図5に示すような長手方向部分21、斜方向部分22、これを連結するアール部分23を順次繰り返すU字形連続形状でもよく、図6に示すように斜部分24をアール部分25で順次連結して順次繰り返すV字形連続形状でもよい。又、サイン曲線、正逆の半円繰り返し連続曲線、正逆のΩ形連続曲線、正逆のA形連続形状などであってももちろんよい。

0009

図7に新JIS−A5313のウエブBG21規格桁12を例示した。この桁12はT断面桁であってフランジ14とウエブ13とが一体のコンクリートで形成されている。この規格桁のBG21と同様の桁断面性能を有する図1に示す実施例の鋼・コンクリート複合桁との比較を表1に示した。この例では、新JIS−A5313−BG21のT断面桁12と比較のため同様の形状で設計したが、本発明の実施に当たってはさらに作業性や運搬性を考慮した形状・寸法の桁とすることは随意である。

0010

本発明の鋼・コンクリート複合桁は、橋梁などに限らず、建築物の梁などに好適に適用することができる。

0011

────────────────────────────────────
実施例桁 比較例桁
JIS−A5313BG21
────────────────────────────────────
標準スパン21.0 m同左
桁長 21.6 m 同左
桁高110cm 同左
桁重 13.1トン22.5 トン
コンクリート量4.8 m3 9.0 m3
PC鋼材量 12本 20本
PC鋼より線1丁15)
腹板6 mm鋼板30 cmコンクリート
────────────────────────────────────

発明の効果

0012

本発明の鋼・コンクリート複合桁は、従来のプレキャスト桁に比較して軽量となり、材料費の節減、輸送効率の向上、下部構造物の工費節減、構造物全体としての耐震性の向上など絶大な効果を期待することができる。

図面の簡単な説明

0013

図1実施例の横断面図である。
図2実施例の横断面図である。
図3実施例の側面図である。
図4図3のC−C矢視断面図である。
図5腹板の横断面図である。
図6腹板の横断面図である。
図7比較例桁の横断面プロフィル図である。

--

0014

1複合桁2腹板
3 上フランジ4 下フランジ
5、7主鉄筋6、8フープ鉄筋
9PC緊張材10コンクリート
11横繋ぎ材挿通孔12 桁
13ウエブ14 フランジ
21長手方向部分22斜方向部分
23アール部分24 斜部分
25 アール部分

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