連続Ｉ桁橋およびその中間支点近傍のＩ桁の構造
【課題】Ｉ桁の座屈の発生を防止するとともに、Ｉ桁における鋼とコンクリートの合成効果を高めて、連続Ｉ桁橋の中間支点近傍のＩ桁の耐荷力を向上させる。
【解決手段】連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２近傍において、下フランジ３４の上面にずれ止め４０を複数個配設し、ずれ止め４０を含み、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、鉛直補剛材３８Ａの下部で囲まれる空間に、フレッシュコンクリートを、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリート４６が塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設して、ずれ止め４０全体、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、鉛直補剛材３８の下部を、コンクリート４６と一体化させ、さらに、中間支点１２の直上にある鉛直補剛材３８Ａ同士の間隔を、中間支点１２の直上にない鉛直補剛材３８Ｂ同士の間隔よりも狭くする。
【解決手段】連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２近傍において、下フランジ３４の上面にずれ止め４０を複数個配設し、ずれ止め４０を含み、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、鉛直補剛材３８Ａの下部で囲まれる空間に、フレッシュコンクリートを、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリート４６が塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設して、ずれ止め４０全体、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、鉛直補剛材３８の下部を、コンクリート４６と一体化させ、さらに、中間支点１２の直上にある鉛直補剛材３８Ａ同士の間隔を、中間支点１２の直上にない鉛直補剛材３８Ｂ同士の間隔よりも狭くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁等の土木構造物、特に、連続Ｉ桁橋およびその中間支点近傍のＩ桁の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７に示すように、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２近傍には大きな負の曲げモーメントが生じる。この負の曲げモーメントにより、図１８〜図２０に示すＩ桁１３０のウェブ１３６下部から下フランジ１３４にかけての桁断面には大きな圧縮力が作用するため、図１８に示すように下フランジ１３４が局部座屈したり、図１９に示すようにウェブ１３６下部が局部座屈したり、図２０に示すようにＩ桁１３０全体が横倒れ座屈、横ねじれ座屈等の横座屈を起こす可能性がある。特に、連続Ｉ桁橋１０のスパンが比較的長い場合において、Ｉ桁１３０に高強度鋼などを適用する場合には、このような問題が顕著となる。図１８〜図２０において、１３２は上フランジ、１８０はＩ桁１３０の上に設置する床版である。
【０００３】
これに対する従来技術１として、中間支点１２近傍において、
（１）下フランジ１３４の板厚を大きくする。
（２）ウェブ１３６の板厚を大きくする。
（３）横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する。
等の対策がある。
【０００４】
また、従来技術２として、特許文献１に記載された橋梁用連続桁が挙げられる。この橋梁用連続桁は、上下のフランジとウェブとを有して橋軸方向に延び、１又は複数の中間支点で支持される鋼製の桁本体を備え、この桁本体の上記中間支点の周辺には、垂直、水平鉄筋の全て若しくは一部を埋設してなる鉄筋コンクリートが、上記ウェブに添うようにして打設されており、上記垂直鉄筋が、垂直に延びると共に上下端が上下のフランジにそれぞれ連結され、上記水平鉄筋が、上記橋軸方向に延び上記垂直鉄筋と直交されていることを特徴とし、上記中間支点周辺の被支持領域が、鉄筋コンクリートで補強されている。
【０００５】
また、従来技術３として、特許文献２や特許文献３を挙げることができ、特許文献２や特許文献３には、少なくとも一対のＩ桁が橋軸方向に配設された連続桁橋において、支承による被支持部近傍の前記一対のＩ桁の下フランジ間に、補強板（特許文献２）やコンクリート版（特許文献３）を架設固定し、箱形断面として補強することが記載されている。
【０００６】
さらに、従来技術４として、特許文献４を挙げることができ、特許文献４には、箱桁橋梁において、中間支点周辺の領域の鋼箱桁の内部空間全体をコンクリートで埋め尽くして補強することが記載されている。
【０００７】
また、従来技術５として、特許文献５を挙げることができ、特許文献５には、Ｉ桁の下フランジ上面にプレキャスト板を配設して、下フランジの局部座屈を防止した、中間支点近傍のＩ桁の構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６６３１７号公報
【特許文献２】特開平１１−８１２４０号公報
【特許文献３】特開平１１−１４８１１０号公報
【特許文献４】特開２００４−１７６３４４号公報
【特許文献５】特開２００６−２９９５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術１には、次のような問題点がある。
（Ａ）下フランジ及びウェブの板厚を大きくする場合には、鋼重が大幅に増え、また、断面ごとの溶接接合やボルト接合による作業が大変になるため、工数が増え、工費が増大することになる。
（Ｂ）横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する場合には、横桁や横溝等の個数が増えるため、鋼重および工数が増え、工費が増大することになる。
【００１０】
また、特許文献１に記載の従来技術２には、次のような問題点がある。
【００１１】
従来技術２は、垂直鉄筋の上下端を上下のフランジにそれぞれ直接、あるいは、短鉄筋とカプラーを介して溶接等により連結する必要がある。一般に、桁橋の上下フランジ間は２〜３ｍ程度となるため、垂直鉄筋も２〜３ｍ程度の長さとなる。２〜３ｍの長さの長い鉄筋を上下のフランジへ直接溶接する作業は、煩雑かつ困難であり、精度確保も難しい。また、短鉄筋とカプラーを介して連結する場合も、まず短鉄筋を溶接し、さらに長い鉄筋をカプラーを介して連結する必要があるため、工数が増えるばかりか、短鉄筋の取付位置や角度等に高い精度が要求される。また、特許文献１の図６には、垂直鉄筋の下側部だけをコンクリートに埋設し、桁本体が非支持領域において圧縮応力で座屈しないようにした実施形態が記載されているが、垂直鉄筋の上側部は大気中に露出しており、腐食が懸念される。
【００１２】
また、特許文献２及び３に記載された技術（従来技術３）は、隣接するＩ桁の下フランジ間に補強板やコンクリート版を架設固定して、箱形断面を形成してＩ桁を補強する技術であるが、箱型断面であるため、Ｉ桁のウェブの局部座屈を防ぐ効果を向上させるために、架設固定する補強板やコンクリート版の厚さを増すと、上部工の重量が大幅に増えてしまう。
【００１３】
また、特許文献４に記載された技術（従来技術４）は、中間支点周辺の領域の鋼箱桁の内部空間全体をコンクリートで埋め尽くして補強する技術であるが、箱桁のウェブを外側から拘束しておらず、箱桁のウェブの局部座屈を防ぐ効果が十分とはいえない。
【００１４】
また、特許文献５に記載された技術（従来技術５）は、Ｉ桁の下フランジの上にプレキャスト板を配設して、Ｉ桁のウェブを両側から挟み込んでいるが、特許文献３に記載された技術とは異なり箱形断面を形成しておらず、Ｉ桁のウェブを挟み込む範囲を広くするためにプレキャスト板の厚さを厚くしても、特許文献３に記載された技術ほどは、上部工の重量は増加しない。しかし、プレキャスト板を用いていることから、Ｉ桁のウェブを両側から遊びなく挟み込むことは難しく、Ｉ桁のウェブを十分に拘束することは難しい。また、プレキャスト板を用いていることから、Ｉ桁の長手方向と直交する各断面において鋼とコンクリートの合成効果を高めることには限界がある。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、鋼重、上部工の重量の増加、工数、工費を低減しつつ、施工の容易さや設置する鋼部材の腐食防止にも配慮した上で、１又は複数の中間支点によって支持される連続Ｉ桁橋の、負の曲げモーメントが作用する中間支点近傍において、Ｉ桁の下フランジ及びウェブ下部の局部座屈、Ｉ桁全体の横座屈の発生を防止するとともに、Ｉ桁の長手方向と直交する各断面における鋼とコンクリートの合成効果を高めて、連続Ｉ桁橋の中間支点近傍のＩ桁の耐荷力を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る、連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造は、上フランジ、下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材を備えたＩ桁と床版によって構成され、両端の端支点と１又は複数の中間支点とによって支持される連続Ｉ桁橋の、負の曲げモーメントが作用する中間支点近傍において、下フランジの上面にずれ止めを複数個配設し、該ずれ止めを含み、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部で囲まれる空間に、フレッシュコンクリートを、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートが塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設して、前記ずれ止め全体、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部を、前記フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートと一体化させてなり、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隔は、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材同士の間隔よりも狭くなっており、以上の構成により、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を防止して、Ｉ桁の耐荷力を向上させることを特徴とする。
【００１７】
ここで、塑性中立軸とは、曲げモーメントによる塑性応力状態における断面の中立軸である。
【００１８】
なお、連続Ｉ桁橋は、正確には上部工と下部工からなるが、本明細書においては、「連続Ｉ桁橋の上部工」を「連続Ｉ桁橋」と記載している。
【００１９】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材を、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有するようにし、一方、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材を、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有さないようにし、鉄筋を前記下フランジの上方に前記Ｉ桁の長手方向に配置する妨げとならないようにしてもよい。
【００２０】
また、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にはコンクリートを打設しないで済む場合もある。
【００２１】
一方、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にコンクリートを打設してもよい。
【００２２】
また、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材の下部を鋼部材により補剛してもよい。
【００２３】
また、連続Ｉ桁橋において、前記Ｉ桁の構造を、負の曲げモーメントが作用する領域のみに配置することにより、連続Ｉ桁橋全体の重量増加を抑えつつ、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、ずれ止め全体、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部が、コンクリートと一体化されて合成構造となっている。特に、ウェブの下部は両側からコンクリートで拘束されており、ウェブ下部の局部座屈が防止されている。さらに、下フランジの上面にずれ止めが複数個配設されているため、下フランジもコンクリートと合成された一体構造となっており、下フランジの局部座屈も防止されている。さらにまた、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隔は、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材同士の間隔よりも狭くなっている。
【００２５】
このため、本発明では、下フランジ及びウェブ下部の局部座屈やＩ桁全体の横座屈に対する耐荷力は格段に高められている。
【００２６】
したがって、連続Ｉ桁橋の中間支点近傍において大きな負の曲げモーメントが生じ、下フランジに大きな圧縮力が作用する場合でも、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、下フランジ及びウェブ下部の局部座屈やＩ桁全体の横座屈が効果的に防止されており、鋼材の塑性域の性能まで活用することができる。
【００２７】
さらに、前述のように、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、鋼とコンクリートの合成構造となっており、Ｉ桁の長手方向と直交する断面は合成断面として曲げモーメントに抵抗することができる。
【００２８】
したがって、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、耐荷力が大幅に向上しており、従来技術１のように、下フランジやウェブの板厚を大きくしたり、横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置したりする必要がないため、従来技術１より鋼重、工数、工費を低減することができる。
【００２９】
また、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、ずれ止めを用いており、鉄筋はコンクリート内に配設しなくてもよく、特許文献１に記載の従来技術２のように、上下のフランジへ垂直鉄筋を連結する必要がないため、施工が容易である。特許文献１に記載の従来技術２では、上下のフランジへ垂直鉄筋を連結する必要があるため、鉄筋を溶接するような煩雑かつ施工管理が困難な作業が必要であり、また、鉄筋の取り付け位置や角度などに、高い精度が要求される。また、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、鉄筋を配設する場合であっても、概ね平らで安定した下フランジの上面で組み立ておよび配設作業を行なえるため、作業および施工管理は容易である。
【００３０】
このため、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、施工作業が軽減され、工費と工期を低減することができる。
【００３１】
また、前記コンクリートを、塑性中立軸より下の領域である圧縮域内となるように配設しているので、塑性応力状態においても、コンクリートにひび割れが発生せず、全塑性曲げモーメントに達するまで、コンクリートの性能をフルに活用することができるとともに、重量増加を抑えることができる。これに対し、特許文献１では、ウェブの高さ方向にフレッシュコンクリートを部分的に打設してもよいことが記述されているが、配設するコンクリートの高さについての具体的な記述がない。このため、特許文献１に記載の技術では、配設するコンクリートの高さが高い場合には、コンクリート部のひび割れや破壊などを生じるおそれがある。逆に、配設するコンクリートの高さが低い場合には、ウェブが局部座屈するおそれがある。
【００３２】
さらに、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、特許文献１の図６に記載の技術とは異なり、鋼部材は全体がコンクリート内に含まれており、大気中に露出しないので、設置する鋼部材の腐食も抑制される。また、特許文献１の図６に記載の技術では、垂直鉄筋と上フランジ下面との連結部における疲労破壊も懸念されるが、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、そのような懸念はない。
【００３３】
また、本発明では、特許文献２及び３に記載された技術とは異なり、箱型断面を形成しないので、Ｉ桁のウェブの局部座屈を防ぐ効果を向上させるために、配設するコンクリートの高さを高くしても、箱型断面を形成する場合より重量の増加を抑えることができる。
【００３４】
また、本発明では、特許文献４に記載された技術とは異なり、ウェブ下部を両側からコンクリートで拘束するので、ウェブの局部座屈を防ぐ効果を十分に発現させることができる。
【００３５】
また、本発明では、特許文献５に記載された技術とは異なり、プレキャスト板を用いないので、Ｉ桁のウェブを両側から遊びなく挟み込むことができ、Ｉ桁のウェブを十分に拘束することができる。また、フレッシュコンクリートを打設して、コンクリートとＩ桁を一体化させているので、Ｉ桁の長手方向と直交する各断面において鋼とコンクリートの合成効果を高めることもできる。
【００３６】
また、連続Ｉ桁橋において、前記Ｉ桁の構造を、負の曲げモーメントが作用する領域のみに配置する場合、連続Ｉ桁橋全体の重量増加を抑えつつ、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造を示す斜視図
【図２】同じく側面図
【図３】中間支点近傍のＩ桁の下フランジの上面に、ずれ止めである板部材を配設した施工段階を示す斜視図
【図４】同じく側面図
【図５】板部材の一例を示す斜視図
【図６】板部材の切り欠きの例を示す側面図
【図７】橋軸方向鉄筋および帯筋について、所定の配筋を行なって下フランジの上面に設置した例を示す側面図
【図８】橋軸方向鉄筋を板部材の切り欠きに落とし込んで、所定の位置に配置させる状況を示す斜視図
【図９】型枠を設置した状況を示す側面図
【図１０】負の曲げモーメントを受ける中間支点近傍のＩ桁の構造における塑性応力状態での断面の応力分布の概念図
【図１１】中間支点部鉛直補剛材を鋼部材で補剛した状況を示す側面図
【図１２】中間支点の直上の空間にフレッシュコンクリートを充填し、コンクリートをｈcの高さまで配設した状況を示す側面図
【図１３】本発明の第２実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造を示す側面図
【図１４】下フランジの上面に配設されるコンクリートの橋軸方向の配置位置の例を模式的に示す側面図
【図１５】同じく他の例を模式的に示す側面図
【図１６】本発明の実施形態を連続Ｉ桁橋（２主Ｉ桁橋）に適用した場合で、中間支点近傍を橋軸直角方向の面で切断した断面を斜め上方から見た斜視図
【図１７】連続Ｉ桁橋における曲げモーメント分布の一例を模式的に示す側面図
【図１８】連続Ｉ桁橋の中間支点近傍における下フランジの局部座屈を示す正面図
【図１９】連続Ｉ桁橋の中間支点近傍におけるウェブ下部の局部座屈を示す正面図
【図２０】連続Ｉ桁橋の中間支点近傍における横座屈を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３９】
図１（斜視図）及び図２（側面図）は、本発明の第１実施形態を示す図である。本実施形態は、連続Ｉ桁橋１０（図１７参照）におけるＩ桁３０のうち、中間支点１２近傍のＩ桁３０に適用されている。Ｉ桁３０は、上フランジ３２、下フランジ３４、ウェブ３６、鉛直補剛材３８から構成されている。鉛直補剛材３８は、中間支点部鉛直補剛材３８Ａおよび一般部鉛直補剛材３８Ｂからなる。下フランジ３４の上面には、ずれ止めである板部材４０および所定の配筋（橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４）を含み、かつ、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部および鉛直補剛材３８の下部と一体化したコンクリート４６が配設されている。コンクリート４６が配設されている領域は、塑性中立軸より下の領域である圧縮域内である。
【００４０】
フレッシュコンクリートを打設し、該フレッシュコンクリートが硬化してコンクリート４６となった後の状態を示す図１及び図２では、本実施形態の特徴である板部材４０および板部材４０を活用して行なう鉄筋４２、４４の配筋の状況がわかりにくいので、以下では、施工途中の図を参照しつつ、本実施形態の構造および施工方法を説明する。
【００４１】
図３は、中間支点１２近傍のＩ桁３０の下フランジ３４の上面に、ずれ止めである板部材４０を配設した施工段階を示す斜視図であり、図４は同じく側面図である。
【００４２】
Ｉ桁３０は、工場等で所定の長さごと（最大１２ｍ程度）に製作され、現場で順次つなぎ合わされて架設される。ずれ止め部材である板部材４０は、工場等で溶接などにより配設することを原則とするが、現場で配設してもかまわない。
【００４３】
板部材４０は、図５に示すように、例えば厚さ１９ｍｍ程度の鋼板に、鉄筋を所定の位置に配置できるような形状の切り欠き４０Ａを設けたものである。切り欠き４０Ａの形状は、鉄筋を所定の位置に配置できるような形状であれば特に限定されず、例えば図６（Ａ）〜（Ｅ）に示す鍵穴形状とすることができる。
【００４４】
図６（Ａ）は、２列の鉄筋を１段に配置し、鉄筋の出入り口を２つとした形状の例であり、図６（Ｂ）は、２列の鉄筋を２段に配置し、鉄筋の出入り口を２つとした形状の例であり、図６（Ｃ）は、２列の鉄筋を２段に配置し、鉄筋の出入り口を１つとした形状の例である。図６（Ｄ）、（Ｅ）は、鉄筋が配置される切り欠き４０Ａに、配置された鉄筋の位置がずれないようにかぎを付けた形状である。図６（Ｄ）は、３列の鉄筋を１段に配置し、鉄筋の出入り口を３つとした形状の例であり、図６（Ｅ）は、３列の鉄筋を２段に配置し、鉄筋の出入り口を３つとした形状の例である。
【００４５】
また、板部材４０は、図３及び図４に示すように、鉛直補剛材間の下フランジ３４の上面に配設することにより、Ｉ桁３０の架設時における下フランジの局部座屈防止のための補剛材としても寄与することができる。
【００４６】
次に、鉄筋４２、４４の組み立ておよび設置作業ならびにフレッシュコンクリートの打設作業について説明する。
【００４７】
図７は、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４について、所定の配筋を行なって下フランジ３４の上面に配設した例を示す側面図である。この例では、２列の橋軸方向鉄筋４２が２段に合計で４本配置されており、この４本の橋軸方向鉄筋４２を所定間隔で外側から取り囲むように帯筋４４が配置されている。
【００４８】
本実施形態では、板部材４０に切り欠き４０Ａが設けられているので、図８に示すように、橋軸方向鉄筋４２を板部材４０の切り欠き４０Ａに落とし込んで、所定の位置に配置させることができる。なお、図８における板部材４０の切り欠き４０Ａは、図示の都合上、２本の鉄筋を配置できるような形状（図６（Ａ）の形状）に描いているが、本実施形態における切り欠き４０Ａの実際の形状は図６（Ｂ）の形状であり、２列の橋軸方向鉄筋４２を２段に合計で４本配置できるようになっている。
【００４９】
現場での具体的な配筋作業は、まず４本の橋軸方向鉄筋４２を板部材４０の切り欠き４０Ａに落とし込んで、所定の位置に配置させる。その後、この４本の橋軸方向鉄筋４２を外側から取り囲むように、帯筋４４を所定間隔で配置して、図７に示すような配筋を行う。このように、本実施形態においては、事前に鉄筋を組み立てておかず、現場で鉄筋を組み立てる場合であっても、現場での作業および施工管理が極めて容易である。なお、本実施形態においても、事前に組み立てた鉄筋を用いて、橋軸方向鉄筋４２を板部材４０の切り欠き４０Ａに落とし込んで、所定の位置に配置させてもよい。どちらの場合でも、概ね平らで安定した下フランジ３４上に鉄筋を設置すればよく、かつ、切り欠き４０Ａを備えた板部材４０が配設されているため、現場での作業および施工管理は極めて容易となる。
【００５０】
また、事前に組み立てた鉄筋を用いる場合、例えば、図５における切り欠き４０Ａを、設置する橋軸方向鉄筋４２の径に合わせた幅を有する上下に長い長穴とし、該長穴に組み立てた鉄筋を設置してもよい。
【００５１】
なお、フレッシュコンクリートを打設して配設するコンクリートの領域は、塑性中立軸よりも下の領域であるので、かぶり厚さも考慮して、鉄筋４２、４４および板部材４０を配設する領域を決める必要がある。
【００５２】
配筋作業終了後、図９に示すように、所定の高さまで型枠４８を設置し、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、中間支点部鉛直補剛材３８Ａの下部で囲まれる空間にフレッシュコンクリートを打設する。フレッシュコンクリートは、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリート４６が塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設する。
【００５３】
型枠４８は、例えば図９に示されるように、中間支点部鉛直補剛材３８Ａ、下フランジ３４などと仮固定点４８Ａで仮固定することにより設置することができる。なお、配設するコンクリート４６の高さは、下フランジ３４およびウェブ３６の板厚や期待する曲げ耐力などにより異なるが、桁高３ｍのＩ桁橋の場合、例えば３００〜７００ｍｍ程度とすることができる。
【００５４】
フレッシュコンクリートの硬化後、型枠４８を撤去すると、図１および図２に示すように、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、中間支点部鉛直補剛材３８Ａの下部、板部材４０の全体、鉄筋４２、４４の全体、およびコンクリート４６が一体化された合成構造となる。これにより、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２近傍において大きな負の曲げモーメントが生じることによって、ウェブ３６下部から下フランジ３４にかけての桁断面に大きな圧縮力が作用する場合でも、下フランジ３４およびウェブ３６の下部が局部座屈したり、Ｉ桁３０全体が横座屈するおそれが極めて小さくなる。
【００５５】
このため、本実施形態においては、中間支点１２近傍のＩ桁３０を構成する鋼材の塑性域の性能を有効に活用できるようになるとともに、鋼とコンクリートの合成断面として曲げモーメントに抵抗できるようになり、中間支点１２近傍のＩ桁３０の耐荷力を飛躍的に向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、鋼部材である板部材４０、鉄筋４２、４４は全てコンクリート４６内に埋設されており、特許文献１の図６の場合とは異なり、鋼部材である板部材４０、鉄筋４２、４４は大気中に露出していないので、設置する鋼部材の腐食は抑制される。
【００５７】
ここで、負の曲げモーメントを受ける中間支点１２近傍のＩ桁３０の構造における塑性応力状態での断面の応力分布の概念図を図１０に示す。ここでは、床版６０内の橋軸方向鉄筋６０Ａ、Ｉ桁３０、コンクリート４６を考慮して塑性応力状態における力の釣り合いを考え、塑性中立軸を算出している。なお、床版６０のコンクリートは引張域となり、ひび割れを生じるため、ここでは考慮していない。塑性中立軸より上の領域は引張応力が生じている引張域、塑性中立軸より下の領域は圧縮応力が生じている圧縮域となる。図１０において、ｈcはコンクリート４６の高さを示し、Ｄcpはコンクリート４６の下面から塑
性中立軸までの距離を示す。
【００５８】
本実施形態のように、塑性応力状態での断面の応力分布を考慮して、配設するコンクリート４６の高さを塑性中立軸以下の圧縮域内に制限（ｈc≦Ｄcp）することにより、コン
クリート４６に作用する応力を常に圧縮応力とすることができる。このため、コンクリート４６にはひび割れが発生せず、全塑性曲げモーメントに達するまで、コンクリート４６の性能をフルに活用することができる。また、配設するコンクリート４６の高さを塑性中立軸以下の圧縮域内に制限（ｈc≦Ｄcp）することにより、打設するフレッシュコンクリ
ートの量も少なくなり、重量増加が抑制される。
【００５９】
なお、全塑性曲げモーメントまでコンクリート４６の性能をフルに活用する場合には、図１１に示すように、中間支点部鉛直補剛材３８Ａを鋼部材５０で補剛して、中間支点１２近傍の曲げ耐力を向上させることが好ましい。また、図１２に示すように、中間支点部鉛直補剛材３８Ａの下部、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部から形成される中間支点１２の直上の空間に、フレッシュコンクリートを充填し、コンクリート５２をコンクリート４６の高さｈcと同程度の高さまで設け、中間支点１２近傍の曲げ耐力を向上させてもよい。
【００６０】
以上説明した第１実施形態では、ずれ止め部材として板部材４０を用いているが、ずれ止め部材は板部材４０に限定されず、例えば頭付きスタッド５４（図１３参照）を板部材４０に替えて用いてもよい。この場合も、事前に鉄筋を組み立てておき、下フランジ３４上に設置してもよいし、現場で直接下フランジ３４上に組み立ててもよい。どちらの場合でも、概ね平らで安定した下フランジ３４上に鉄筋を設置すればよいため、現場での作業および施工管理は容易となる。ただし、頭付きスタッド５４を用いた場合、下フランジ３４上で直接鉄筋を組み立てるのは、板部材４０を用いた場合よりは鉄筋の位置決めにおいて手間がかかる。また、頭付きスタッド５４では、Ｉ桁の架設時における下フランジの局部座屈防止のための補剛材として寄与することはできない。
【００６１】
本発明の第２実施形態を、図１３（側面図）に示す。第２実施形態は、ずれ止めとして、板部材４０に加え、頭付きスタッド５４を溶接等により下フランジ３４上に設置した実施形態である。板部材４０に加え、頭付きスタッド５４を下フランジ３４上に設置することにより、鋼とコンクリートの合成効果をさらに高めることができ、中間支点１２近傍のＩ桁３０の耐荷力をさらに向上させることができる。なお、図１３においては、図示の都合上、コンクリート４６の内部に含まれる板部材４０および頭付きスタッド５４を実線で描いている。
【００６２】
以上説明した実施形態では、ずれ止めとして、板部材４０、頭付きスタッド５４を用いたが、本発明に適用できるずれ止めはこれらに限定されず、例えば、形鋼をずれ止めに用いてもよいし、形鋼や鉄筋で形成されたトラス形状のずれ止めを用いてもよい。ただし、せん断耐力、じん性、断面の合成効果などを考慮した上で、適切なタイプのものを選定する必要がある。
【００６３】
また、以上説明した実施形態では、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４を用いたが、十分なずれ止めを配設しておけば、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４は必須ではなく、省略してもよい。ただし、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４を省略すると、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４を配設した場合と比べて耐荷力が低下する。
【００６４】
次に、第１実施形態または第２実施形態を連続Ｉ桁橋に適用した場合について説明する。図１４および図１５は、第１実施形態または第２実施形態を連続Ｉ桁橋１０に適用した場合で、下フランジ３４の上面に配設されるコンクリート４６の橋軸方向の配置位置を模式的に示す側面図である。図１４および図１５において、符号１４は、端支点を示す。
【００６５】
本発明の実施形態においては、コンクリート４６は、負の曲げモーメントが作用する領域（以下、負曲げ域と記す）に配置する。図１４に示すように、コンクリート４６を負曲げ域の全域にわたり配置してもよいし、図１５に示すように、負の曲げモーメントが特に大きい領域のみに配置してもよい。コンクリート４６の橋軸方向の配置位置は、断面に作用する負の曲げモーメントの大きさや、Ｉ桁に座屈が生じるときの曲げモーメントの大きさ等を勘案して決定すればよい。このように、コンクリート４６を配置する位置を、所定の負曲げ域に限定することにより、重量増加を抑えつつ、下フランジ３４およびウェブ３６下部の局部座屈ならびにＩ桁３０全体の横座屈を効果的に防止することができる。
【００６６】
図１６は、第１実施形態または第２実施形態を連続Ｉ桁橋（２主Ｉ桁橋）２０に適用した場合で、中間支点１２近傍を橋軸直角方向の面で切断した断面を斜め上方から見た斜視図である。Ｉ桁３０のウェブ３６下部の両側において、下フランジ３４の上面に、コンクリート４６が配設されており、Ｉ桁３０のウェブ３６下部は両側からコンクリート４６で拘束されている。平行に並んだ２つのＩ桁３０の上には、床版８０が配設されている。
【００６７】
なお、以上説明してきた実施形態では、Ｉ桁３０の上に設置する床版８０の施工については記述していないが、架設ステップや施工順序などを勘案して適切に施工を行う必要がある。床版８０の施工順序についての工夫としては、ブロック施工の順序についての工夫（中間支点ブロックの後打ちなど）をしたり、Ｉ桁３０の下フランジ３４上にフレッシュコンクリートを打設して配設するコンクリート４６との施工順序についての工夫をしたりすることなどが考えられる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…連続Ｉ桁橋
１２…中間支点
１４…端支点
２０…連続Ｉ桁橋（２主Ｉ桁橋）
３０…Ｉ桁
３２…上フランジ
３４…下フランジ
３６…ウェブ
３８…鉛直補剛材
３８Ａ…中間支点部鉛直補剛材
３８Ｂ…一般部鉛直補剛材
４０…板部材
４０Ａ…切り欠き
４２…橋軸方向鉄筋
４４…帯筋
４６、５２…コンクリート
４８…型枠
５０…鋼部材
５４…頭付きスタッド
６０、８０…床版
６０Ａ…床版６０内の橋軸方向鉄筋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁等の土木構造物、特に、連続Ｉ桁橋およびその中間支点近傍のＩ桁の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７に示すように、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２近傍には大きな負の曲げモーメントが生じる。この負の曲げモーメントにより、図１８〜図２０に示すＩ桁１３０のウェブ１３６下部から下フランジ１３４にかけての桁断面には大きな圧縮力が作用するため、図１８に示すように下フランジ１３４が局部座屈したり、図１９に示すようにウェブ１３６下部が局部座屈したり、図２０に示すようにＩ桁１３０全体が横倒れ座屈、横ねじれ座屈等の横座屈を起こす可能性がある。特に、連続Ｉ桁橋１０のスパンが比較的長い場合において、Ｉ桁１３０に高強度鋼などを適用する場合には、このような問題が顕著となる。図１８〜図２０において、１３２は上フランジ、１８０はＩ桁１３０の上に設置する床版である。
【０００３】
これに対する従来技術１として、中間支点１２近傍において、
（１）下フランジ１３４の板厚を大きくする。
（２）ウェブ１３６の板厚を大きくする。
（３）横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する。
等の対策がある。
【０００４】
また、従来技術２として、特許文献１に記載された橋梁用連続桁が挙げられる。この橋梁用連続桁は、上下のフランジとウェブとを有して橋軸方向に延び、１又は複数の中間支点で支持される鋼製の桁本体を備え、この桁本体の上記中間支点の周辺には、垂直、水平鉄筋の全て若しくは一部を埋設してなる鉄筋コンクリートが、上記ウェブに添うようにして打設されており、上記垂直鉄筋が、垂直に延びると共に上下端が上下のフランジにそれぞれ連結され、上記水平鉄筋が、上記橋軸方向に延び上記垂直鉄筋と直交されていることを特徴とし、上記中間支点周辺の被支持領域が、鉄筋コンクリートで補強されている。
【０００５】
また、従来技術３として、特許文献２や特許文献３を挙げることができ、特許文献２や特許文献３には、少なくとも一対のＩ桁が橋軸方向に配設された連続桁橋において、支承による被支持部近傍の前記一対のＩ桁の下フランジ間に、補強板（特許文献２）やコンクリート版（特許文献３）を架設固定し、箱形断面として補強することが記載されている。
【０００６】
さらに、従来技術４として、特許文献４を挙げることができ、特許文献４には、箱桁橋梁において、中間支点周辺の領域の鋼箱桁の内部空間全体をコンクリートで埋め尽くして補強することが記載されている。
【０００７】
また、従来技術５として、特許文献５を挙げることができ、特許文献５には、Ｉ桁の下フランジ上面にプレキャスト板を配設して、下フランジの局部座屈を防止した、中間支点近傍のＩ桁の構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６６３１７号公報
【特許文献２】特開平１１−８１２４０号公報
【特許文献３】特開平１１−１４８１１０号公報
【特許文献４】特開２００４−１７６３４４号公報
【特許文献５】特開２００６−２９９５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術１には、次のような問題点がある。
（Ａ）下フランジ及びウェブの板厚を大きくする場合には、鋼重が大幅に増え、また、断面ごとの溶接接合やボルト接合による作業が大変になるため、工数が増え、工費が増大することになる。
（Ｂ）横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置する場合には、横桁や横溝等の個数が増えるため、鋼重および工数が増え、工費が増大することになる。
【００１０】
また、特許文献１に記載の従来技術２には、次のような問題点がある。
【００１１】
従来技術２は、垂直鉄筋の上下端を上下のフランジにそれぞれ直接、あるいは、短鉄筋とカプラーを介して溶接等により連結する必要がある。一般に、桁橋の上下フランジ間は２〜３ｍ程度となるため、垂直鉄筋も２〜３ｍ程度の長さとなる。２〜３ｍの長さの長い鉄筋を上下のフランジへ直接溶接する作業は、煩雑かつ困難であり、精度確保も難しい。また、短鉄筋とカプラーを介して連結する場合も、まず短鉄筋を溶接し、さらに長い鉄筋をカプラーを介して連結する必要があるため、工数が増えるばかりか、短鉄筋の取付位置や角度等に高い精度が要求される。また、特許文献１の図６には、垂直鉄筋の下側部だけをコンクリートに埋設し、桁本体が非支持領域において圧縮応力で座屈しないようにした実施形態が記載されているが、垂直鉄筋の上側部は大気中に露出しており、腐食が懸念される。
【００１２】
また、特許文献２及び３に記載された技術（従来技術３）は、隣接するＩ桁の下フランジ間に補強板やコンクリート版を架設固定して、箱形断面を形成してＩ桁を補強する技術であるが、箱型断面であるため、Ｉ桁のウェブの局部座屈を防ぐ効果を向上させるために、架設固定する補強板やコンクリート版の厚さを増すと、上部工の重量が大幅に増えてしまう。
【００１３】
また、特許文献４に記載された技術（従来技術４）は、中間支点周辺の領域の鋼箱桁の内部空間全体をコンクリートで埋め尽くして補強する技術であるが、箱桁のウェブを外側から拘束しておらず、箱桁のウェブの局部座屈を防ぐ効果が十分とはいえない。
【００１４】
また、特許文献５に記載された技術（従来技術５）は、Ｉ桁の下フランジの上にプレキャスト板を配設して、Ｉ桁のウェブを両側から挟み込んでいるが、特許文献３に記載された技術とは異なり箱形断面を形成しておらず、Ｉ桁のウェブを挟み込む範囲を広くするためにプレキャスト板の厚さを厚くしても、特許文献３に記載された技術ほどは、上部工の重量は増加しない。しかし、プレキャスト板を用いていることから、Ｉ桁のウェブを両側から遊びなく挟み込むことは難しく、Ｉ桁のウェブを十分に拘束することは難しい。また、プレキャスト板を用いていることから、Ｉ桁の長手方向と直交する各断面において鋼とコンクリートの合成効果を高めることには限界がある。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、鋼重、上部工の重量の増加、工数、工費を低減しつつ、施工の容易さや設置する鋼部材の腐食防止にも配慮した上で、１又は複数の中間支点によって支持される連続Ｉ桁橋の、負の曲げモーメントが作用する中間支点近傍において、Ｉ桁の下フランジ及びウェブ下部の局部座屈、Ｉ桁全体の横座屈の発生を防止するとともに、Ｉ桁の長手方向と直交する各断面における鋼とコンクリートの合成効果を高めて、連続Ｉ桁橋の中間支点近傍のＩ桁の耐荷力を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る、連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造は、上フランジ、下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材を備えたＩ桁と床版によって構成され、両端の端支点と１又は複数の中間支点とによって支持される連続Ｉ桁橋の、負の曲げモーメントが作用する中間支点近傍において、下フランジの上面にずれ止めを複数個配設し、該ずれ止めを含み、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部で囲まれる空間に、フレッシュコンクリートを、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートが塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設して、前記ずれ止め全体、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部を、前記フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートと一体化させてなり、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隔は、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材同士の間隔よりも狭くなっており、以上の構成により、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を防止して、Ｉ桁の耐荷力を向上させることを特徴とする。
【００１７】
ここで、塑性中立軸とは、曲げモーメントによる塑性応力状態における断面の中立軸である。
【００１８】
なお、連続Ｉ桁橋は、正確には上部工と下部工からなるが、本明細書においては、「連続Ｉ桁橋の上部工」を「連続Ｉ桁橋」と記載している。
【００１９】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材を、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有するようにし、一方、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材を、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有さないようにし、鉄筋を前記下フランジの上方に前記Ｉ桁の長手方向に配置する妨げとならないようにしてもよい。
【００２０】
また、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にはコンクリートを打設しないで済む場合もある。
【００２１】
一方、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にコンクリートを打設してもよい。
【００２２】
また、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材の下部を鋼部材により補剛してもよい。
【００２３】
また、連続Ｉ桁橋において、前記Ｉ桁の構造を、負の曲げモーメントが作用する領域のみに配置することにより、連続Ｉ桁橋全体の重量増加を抑えつつ、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、ずれ止め全体、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部が、コンクリートと一体化されて合成構造となっている。特に、ウェブの下部は両側からコンクリートで拘束されており、ウェブ下部の局部座屈が防止されている。さらに、下フランジの上面にずれ止めが複数個配設されているため、下フランジもコンクリートと合成された一体構造となっており、下フランジの局部座屈も防止されている。さらにまた、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隔は、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材同士の間隔よりも狭くなっている。
【００２５】
このため、本発明では、下フランジ及びウェブ下部の局部座屈やＩ桁全体の横座屈に対する耐荷力は格段に高められている。
【００２６】
したがって、連続Ｉ桁橋の中間支点近傍において大きな負の曲げモーメントが生じ、下フランジに大きな圧縮力が作用する場合でも、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、下フランジ及びウェブ下部の局部座屈やＩ桁全体の横座屈が効果的に防止されており、鋼材の塑性域の性能まで活用することができる。
【００２７】
さらに、前述のように、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、鋼とコンクリートの合成構造となっており、Ｉ桁の長手方向と直交する断面は合成断面として曲げモーメントに抵抗することができる。
【００２８】
したがって、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、耐荷力が大幅に向上しており、従来技術１のように、下フランジやウェブの板厚を大きくしたり、横桁や横溝等の間隔を小さくして密に配置したりする必要がないため、従来技術１より鋼重、工数、工費を低減することができる。
【００２９】
また、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、ずれ止めを用いており、鉄筋はコンクリート内に配設しなくてもよく、特許文献１に記載の従来技術２のように、上下のフランジへ垂直鉄筋を連結する必要がないため、施工が容易である。特許文献１に記載の従来技術２では、上下のフランジへ垂直鉄筋を連結する必要があるため、鉄筋を溶接するような煩雑かつ施工管理が困難な作業が必要であり、また、鉄筋の取り付け位置や角度などに、高い精度が要求される。また、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、鉄筋を配設する場合であっても、概ね平らで安定した下フランジの上面で組み立ておよび配設作業を行なえるため、作業および施工管理は容易である。
【００３０】
このため、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、施工作業が軽減され、工費と工期を低減することができる。
【００３１】
また、前記コンクリートを、塑性中立軸より下の領域である圧縮域内となるように配設しているので、塑性応力状態においても、コンクリートにひび割れが発生せず、全塑性曲げモーメントに達するまで、コンクリートの性能をフルに活用することができるとともに、重量増加を抑えることができる。これに対し、特許文献１では、ウェブの高さ方向にフレッシュコンクリートを部分的に打設してもよいことが記述されているが、配設するコンクリートの高さについての具体的な記述がない。このため、特許文献１に記載の技術では、配設するコンクリートの高さが高い場合には、コンクリート部のひび割れや破壊などを生じるおそれがある。逆に、配設するコンクリートの高さが低い場合には、ウェブが局部座屈するおそれがある。
【００３２】
さらに、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、特許文献１の図６に記載の技術とは異なり、鋼部材は全体がコンクリート内に含まれており、大気中に露出しないので、設置する鋼部材の腐食も抑制される。また、特許文献１の図６に記載の技術では、垂直鉄筋と上フランジ下面との連結部における疲労破壊も懸念されるが、本発明に係る中間支点近傍のＩ桁の構造においては、そのような懸念はない。
【００３３】
また、本発明では、特許文献２及び３に記載された技術とは異なり、箱型断面を形成しないので、Ｉ桁のウェブの局部座屈を防ぐ効果を向上させるために、配設するコンクリートの高さを高くしても、箱型断面を形成する場合より重量の増加を抑えることができる。
【００３４】
また、本発明では、特許文献４に記載された技術とは異なり、ウェブ下部を両側からコンクリートで拘束するので、ウェブの局部座屈を防ぐ効果を十分に発現させることができる。
【００３５】
また、本発明では、特許文献５に記載された技術とは異なり、プレキャスト板を用いないので、Ｉ桁のウェブを両側から遊びなく挟み込むことができ、Ｉ桁のウェブを十分に拘束することができる。また、フレッシュコンクリートを打設して、コンクリートとＩ桁を一体化させているので、Ｉ桁の長手方向と直交する各断面において鋼とコンクリートの合成効果を高めることもできる。
【００３６】
また、連続Ｉ桁橋において、前記Ｉ桁の構造を、負の曲げモーメントが作用する領域のみに配置する場合、連続Ｉ桁橋全体の重量増加を抑えつつ、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造を示す斜視図
【図２】同じく側面図
【図３】中間支点近傍のＩ桁の下フランジの上面に、ずれ止めである板部材を配設した施工段階を示す斜視図
【図４】同じく側面図
【図５】板部材の一例を示す斜視図
【図６】板部材の切り欠きの例を示す側面図
【図７】橋軸方向鉄筋および帯筋について、所定の配筋を行なって下フランジの上面に設置した例を示す側面図
【図８】橋軸方向鉄筋を板部材の切り欠きに落とし込んで、所定の位置に配置させる状況を示す斜視図
【図９】型枠を設置した状況を示す側面図
【図１０】負の曲げモーメントを受ける中間支点近傍のＩ桁の構造における塑性応力状態での断面の応力分布の概念図
【図１１】中間支点部鉛直補剛材を鋼部材で補剛した状況を示す側面図
【図１２】中間支点の直上の空間にフレッシュコンクリートを充填し、コンクリートをｈcの高さまで配設した状況を示す側面図
【図１３】本発明の第２実施形態に係る中間支点近傍のＩ桁の構造を示す側面図
【図１４】下フランジの上面に配設されるコンクリートの橋軸方向の配置位置の例を模式的に示す側面図
【図１５】同じく他の例を模式的に示す側面図
【図１６】本発明の実施形態を連続Ｉ桁橋（２主Ｉ桁橋）に適用した場合で、中間支点近傍を橋軸直角方向の面で切断した断面を斜め上方から見た斜視図
【図１７】連続Ｉ桁橋における曲げモーメント分布の一例を模式的に示す側面図
【図１８】連続Ｉ桁橋の中間支点近傍における下フランジの局部座屈を示す正面図
【図１９】連続Ｉ桁橋の中間支点近傍におけるウェブ下部の局部座屈を示す正面図
【図２０】連続Ｉ桁橋の中間支点近傍における横座屈を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３９】
図１（斜視図）及び図２（側面図）は、本発明の第１実施形態を示す図である。本実施形態は、連続Ｉ桁橋１０（図１７参照）におけるＩ桁３０のうち、中間支点１２近傍のＩ桁３０に適用されている。Ｉ桁３０は、上フランジ３２、下フランジ３４、ウェブ３６、鉛直補剛材３８から構成されている。鉛直補剛材３８は、中間支点部鉛直補剛材３８Ａおよび一般部鉛直補剛材３８Ｂからなる。下フランジ３４の上面には、ずれ止めである板部材４０および所定の配筋（橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４）を含み、かつ、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部および鉛直補剛材３８の下部と一体化したコンクリート４６が配設されている。コンクリート４６が配設されている領域は、塑性中立軸より下の領域である圧縮域内である。
【００４０】
フレッシュコンクリートを打設し、該フレッシュコンクリートが硬化してコンクリート４６となった後の状態を示す図１及び図２では、本実施形態の特徴である板部材４０および板部材４０を活用して行なう鉄筋４２、４４の配筋の状況がわかりにくいので、以下では、施工途中の図を参照しつつ、本実施形態の構造および施工方法を説明する。
【００４１】
図３は、中間支点１２近傍のＩ桁３０の下フランジ３４の上面に、ずれ止めである板部材４０を配設した施工段階を示す斜視図であり、図４は同じく側面図である。
【００４２】
Ｉ桁３０は、工場等で所定の長さごと（最大１２ｍ程度）に製作され、現場で順次つなぎ合わされて架設される。ずれ止め部材である板部材４０は、工場等で溶接などにより配設することを原則とするが、現場で配設してもかまわない。
【００４３】
板部材４０は、図５に示すように、例えば厚さ１９ｍｍ程度の鋼板に、鉄筋を所定の位置に配置できるような形状の切り欠き４０Ａを設けたものである。切り欠き４０Ａの形状は、鉄筋を所定の位置に配置できるような形状であれば特に限定されず、例えば図６（Ａ）〜（Ｅ）に示す鍵穴形状とすることができる。
【００４４】
図６（Ａ）は、２列の鉄筋を１段に配置し、鉄筋の出入り口を２つとした形状の例であり、図６（Ｂ）は、２列の鉄筋を２段に配置し、鉄筋の出入り口を２つとした形状の例であり、図６（Ｃ）は、２列の鉄筋を２段に配置し、鉄筋の出入り口を１つとした形状の例である。図６（Ｄ）、（Ｅ）は、鉄筋が配置される切り欠き４０Ａに、配置された鉄筋の位置がずれないようにかぎを付けた形状である。図６（Ｄ）は、３列の鉄筋を１段に配置し、鉄筋の出入り口を３つとした形状の例であり、図６（Ｅ）は、３列の鉄筋を２段に配置し、鉄筋の出入り口を３つとした形状の例である。
【００４５】
また、板部材４０は、図３及び図４に示すように、鉛直補剛材間の下フランジ３４の上面に配設することにより、Ｉ桁３０の架設時における下フランジの局部座屈防止のための補剛材としても寄与することができる。
【００４６】
次に、鉄筋４２、４４の組み立ておよび設置作業ならびにフレッシュコンクリートの打設作業について説明する。
【００４７】
図７は、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４について、所定の配筋を行なって下フランジ３４の上面に配設した例を示す側面図である。この例では、２列の橋軸方向鉄筋４２が２段に合計で４本配置されており、この４本の橋軸方向鉄筋４２を所定間隔で外側から取り囲むように帯筋４４が配置されている。
【００４８】
本実施形態では、板部材４０に切り欠き４０Ａが設けられているので、図８に示すように、橋軸方向鉄筋４２を板部材４０の切り欠き４０Ａに落とし込んで、所定の位置に配置させることができる。なお、図８における板部材４０の切り欠き４０Ａは、図示の都合上、２本の鉄筋を配置できるような形状（図６（Ａ）の形状）に描いているが、本実施形態における切り欠き４０Ａの実際の形状は図６（Ｂ）の形状であり、２列の橋軸方向鉄筋４２を２段に合計で４本配置できるようになっている。
【００４９】
現場での具体的な配筋作業は、まず４本の橋軸方向鉄筋４２を板部材４０の切り欠き４０Ａに落とし込んで、所定の位置に配置させる。その後、この４本の橋軸方向鉄筋４２を外側から取り囲むように、帯筋４４を所定間隔で配置して、図７に示すような配筋を行う。このように、本実施形態においては、事前に鉄筋を組み立てておかず、現場で鉄筋を組み立てる場合であっても、現場での作業および施工管理が極めて容易である。なお、本実施形態においても、事前に組み立てた鉄筋を用いて、橋軸方向鉄筋４２を板部材４０の切り欠き４０Ａに落とし込んで、所定の位置に配置させてもよい。どちらの場合でも、概ね平らで安定した下フランジ３４上に鉄筋を設置すればよく、かつ、切り欠き４０Ａを備えた板部材４０が配設されているため、現場での作業および施工管理は極めて容易となる。
【００５０】
また、事前に組み立てた鉄筋を用いる場合、例えば、図５における切り欠き４０Ａを、設置する橋軸方向鉄筋４２の径に合わせた幅を有する上下に長い長穴とし、該長穴に組み立てた鉄筋を設置してもよい。
【００５１】
なお、フレッシュコンクリートを打設して配設するコンクリートの領域は、塑性中立軸よりも下の領域であるので、かぶり厚さも考慮して、鉄筋４２、４４および板部材４０を配設する領域を決める必要がある。
【００５２】
配筋作業終了後、図９に示すように、所定の高さまで型枠４８を設置し、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、中間支点部鉛直補剛材３８Ａの下部で囲まれる空間にフレッシュコンクリートを打設する。フレッシュコンクリートは、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリート４６が塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設する。
【００５３】
型枠４８は、例えば図９に示されるように、中間支点部鉛直補剛材３８Ａ、下フランジ３４などと仮固定点４８Ａで仮固定することにより設置することができる。なお、配設するコンクリート４６の高さは、下フランジ３４およびウェブ３６の板厚や期待する曲げ耐力などにより異なるが、桁高３ｍのＩ桁橋の場合、例えば３００〜７００ｍｍ程度とすることができる。
【００５４】
フレッシュコンクリートの硬化後、型枠４８を撤去すると、図１および図２に示すように、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部、中間支点部鉛直補剛材３８Ａの下部、板部材４０の全体、鉄筋４２、４４の全体、およびコンクリート４６が一体化された合成構造となる。これにより、連続Ｉ桁橋１０の中間支点１２近傍において大きな負の曲げモーメントが生じることによって、ウェブ３６下部から下フランジ３４にかけての桁断面に大きな圧縮力が作用する場合でも、下フランジ３４およびウェブ３６の下部が局部座屈したり、Ｉ桁３０全体が横座屈するおそれが極めて小さくなる。
【００５５】
このため、本実施形態においては、中間支点１２近傍のＩ桁３０を構成する鋼材の塑性域の性能を有効に活用できるようになるとともに、鋼とコンクリートの合成断面として曲げモーメントに抵抗できるようになり、中間支点１２近傍のＩ桁３０の耐荷力を飛躍的に向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、鋼部材である板部材４０、鉄筋４２、４４は全てコンクリート４６内に埋設されており、特許文献１の図６の場合とは異なり、鋼部材である板部材４０、鉄筋４２、４４は大気中に露出していないので、設置する鋼部材の腐食は抑制される。
【００５７】
ここで、負の曲げモーメントを受ける中間支点１２近傍のＩ桁３０の構造における塑性応力状態での断面の応力分布の概念図を図１０に示す。ここでは、床版６０内の橋軸方向鉄筋６０Ａ、Ｉ桁３０、コンクリート４６を考慮して塑性応力状態における力の釣り合いを考え、塑性中立軸を算出している。なお、床版６０のコンクリートは引張域となり、ひび割れを生じるため、ここでは考慮していない。塑性中立軸より上の領域は引張応力が生じている引張域、塑性中立軸より下の領域は圧縮応力が生じている圧縮域となる。図１０において、ｈcはコンクリート４６の高さを示し、Ｄcpはコンクリート４６の下面から塑
性中立軸までの距離を示す。
【００５８】
本実施形態のように、塑性応力状態での断面の応力分布を考慮して、配設するコンクリート４６の高さを塑性中立軸以下の圧縮域内に制限（ｈc≦Ｄcp）することにより、コン
クリート４６に作用する応力を常に圧縮応力とすることができる。このため、コンクリート４６にはひび割れが発生せず、全塑性曲げモーメントに達するまで、コンクリート４６の性能をフルに活用することができる。また、配設するコンクリート４６の高さを塑性中立軸以下の圧縮域内に制限（ｈc≦Ｄcp）することにより、打設するフレッシュコンクリ
ートの量も少なくなり、重量増加が抑制される。
【００５９】
なお、全塑性曲げモーメントまでコンクリート４６の性能をフルに活用する場合には、図１１に示すように、中間支点部鉛直補剛材３８Ａを鋼部材５０で補剛して、中間支点１２近傍の曲げ耐力を向上させることが好ましい。また、図１２に示すように、中間支点部鉛直補剛材３８Ａの下部、下フランジ３４の上面、ウェブ３６の下部から形成される中間支点１２の直上の空間に、フレッシュコンクリートを充填し、コンクリート５２をコンクリート４６の高さｈcと同程度の高さまで設け、中間支点１２近傍の曲げ耐力を向上させてもよい。
【００６０】
以上説明した第１実施形態では、ずれ止め部材として板部材４０を用いているが、ずれ止め部材は板部材４０に限定されず、例えば頭付きスタッド５４（図１３参照）を板部材４０に替えて用いてもよい。この場合も、事前に鉄筋を組み立てておき、下フランジ３４上に設置してもよいし、現場で直接下フランジ３４上に組み立ててもよい。どちらの場合でも、概ね平らで安定した下フランジ３４上に鉄筋を設置すればよいため、現場での作業および施工管理は容易となる。ただし、頭付きスタッド５４を用いた場合、下フランジ３４上で直接鉄筋を組み立てるのは、板部材４０を用いた場合よりは鉄筋の位置決めにおいて手間がかかる。また、頭付きスタッド５４では、Ｉ桁の架設時における下フランジの局部座屈防止のための補剛材として寄与することはできない。
【００６１】
本発明の第２実施形態を、図１３（側面図）に示す。第２実施形態は、ずれ止めとして、板部材４０に加え、頭付きスタッド５４を溶接等により下フランジ３４上に設置した実施形態である。板部材４０に加え、頭付きスタッド５４を下フランジ３４上に設置することにより、鋼とコンクリートの合成効果をさらに高めることができ、中間支点１２近傍のＩ桁３０の耐荷力をさらに向上させることができる。なお、図１３においては、図示の都合上、コンクリート４６の内部に含まれる板部材４０および頭付きスタッド５４を実線で描いている。
【００６２】
以上説明した実施形態では、ずれ止めとして、板部材４０、頭付きスタッド５４を用いたが、本発明に適用できるずれ止めはこれらに限定されず、例えば、形鋼をずれ止めに用いてもよいし、形鋼や鉄筋で形成されたトラス形状のずれ止めを用いてもよい。ただし、せん断耐力、じん性、断面の合成効果などを考慮した上で、適切なタイプのものを選定する必要がある。
【００６３】
また、以上説明した実施形態では、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４を用いたが、十分なずれ止めを配設しておけば、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４は必須ではなく、省略してもよい。ただし、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４を省略すると、橋軸方向鉄筋４２および帯筋４４を配設した場合と比べて耐荷力が低下する。
【００６４】
次に、第１実施形態または第２実施形態を連続Ｉ桁橋に適用した場合について説明する。図１４および図１５は、第１実施形態または第２実施形態を連続Ｉ桁橋１０に適用した場合で、下フランジ３４の上面に配設されるコンクリート４６の橋軸方向の配置位置を模式的に示す側面図である。図１４および図１５において、符号１４は、端支点を示す。
【００６５】
本発明の実施形態においては、コンクリート４６は、負の曲げモーメントが作用する領域（以下、負曲げ域と記す）に配置する。図１４に示すように、コンクリート４６を負曲げ域の全域にわたり配置してもよいし、図１５に示すように、負の曲げモーメントが特に大きい領域のみに配置してもよい。コンクリート４６の橋軸方向の配置位置は、断面に作用する負の曲げモーメントの大きさや、Ｉ桁に座屈が生じるときの曲げモーメントの大きさ等を勘案して決定すればよい。このように、コンクリート４６を配置する位置を、所定の負曲げ域に限定することにより、重量増加を抑えつつ、下フランジ３４およびウェブ３６下部の局部座屈ならびにＩ桁３０全体の横座屈を効果的に防止することができる。
【００６６】
図１６は、第１実施形態または第２実施形態を連続Ｉ桁橋（２主Ｉ桁橋）２０に適用した場合で、中間支点１２近傍を橋軸直角方向の面で切断した断面を斜め上方から見た斜視図である。Ｉ桁３０のウェブ３６下部の両側において、下フランジ３４の上面に、コンクリート４６が配設されており、Ｉ桁３０のウェブ３６下部は両側からコンクリート４６で拘束されている。平行に並んだ２つのＩ桁３０の上には、床版８０が配設されている。
【００６７】
なお、以上説明してきた実施形態では、Ｉ桁３０の上に設置する床版８０の施工については記述していないが、架設ステップや施工順序などを勘案して適切に施工を行う必要がある。床版８０の施工順序についての工夫としては、ブロック施工の順序についての工夫（中間支点ブロックの後打ちなど）をしたり、Ｉ桁３０の下フランジ３４上にフレッシュコンクリートを打設して配設するコンクリート４６との施工順序についての工夫をしたりすることなどが考えられる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…連続Ｉ桁橋
１２…中間支点
１４…端支点
２０…連続Ｉ桁橋（２主Ｉ桁橋）
３０…Ｉ桁
３２…上フランジ
３４…下フランジ
３６…ウェブ
３８…鉛直補剛材
３８Ａ…中間支点部鉛直補剛材
３８Ｂ…一般部鉛直補剛材
４０…板部材
４０Ａ…切り欠き
４２…橋軸方向鉄筋
４４…帯筋
４６、５２…コンクリート
４８…型枠
５０…鋼部材
５４…頭付きスタッド
６０、８０…床版
６０Ａ…床版６０内の橋軸方向鉄筋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上フランジ、下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材を備えたＩ桁と床版によって構成され、両端の端支点と１又は複数の中間支点とによって支持される連続Ｉ桁橋の、負の曲げモーメントが作用する中間支点近傍において、下フランジの上面にずれ止めを複数個配設し、該ずれ止めを含み、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部で囲まれる空間に、フレッシュコンクリートを、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートが塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設して、前記ずれ止め全体、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部を、前記フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートと一体化させてなり、
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隔は、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材同士の間隔よりも狭くなっており、
以上の構成により、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を防止して、Ｉ桁の耐荷力を向上させることを特徴とする連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項２】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材は、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有しており、一方、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材は、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有しておらず、鉄筋を前記下フランジの上方に前記Ｉ桁の長手方向に配置する妨げとならないことを特徴とする請求項１に記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項３】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にはコンクリートが打設されていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項４】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にコンクリートが打設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項５】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材の下部が鋼部材により補剛されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載のＩ桁の構造を、負の曲げモーメントが作用する領域のみに配置させてなることを特徴とする連続Ｉ桁橋。
【請求項１】
上フランジ、下フランジ、ウェブ、鉛直補剛材を備えたＩ桁と床版によって構成され、両端の端支点と１又は複数の中間支点とによって支持される連続Ｉ桁橋の、負の曲げモーメントが作用する中間支点近傍において、下フランジの上面にずれ止めを複数個配設し、該ずれ止めを含み、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部で囲まれる空間に、フレッシュコンクリートを、該フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートが塑性中立軸より下の領域である圧縮域内に全て含まれるように打設して、前記ずれ止め全体、下フランジの上面、ウェブの下部、鉛直補剛材の下部を、前記フレッシュコンクリートが硬化してなるコンクリートと一体化させてなり、
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隔は、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材同士の間隔よりも狭くなっており、
以上の構成により、下フランジおよびウェブ下部の局部座屈ならびにＩ桁全体の横座屈を防止して、Ｉ桁の耐荷力を向上させることを特徴とする連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項２】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材は、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有しており、一方、前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にない鉛直補剛材は、前記ウェブの表面から前記上フランジおよび前記下フランジの縁部に達する幅を有しておらず、鉄筋を前記下フランジの上方に前記Ｉ桁の長手方向に配置する妨げとならないことを特徴とする請求項１に記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項３】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にはコンクリートが打設されていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項４】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材同士の間隙にコンクリートが打設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項５】
前記鉛直補剛材のうち前記中間支点の直上にある鉛直補剛材の下部が鋼部材により補剛されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の連続Ｉ桁橋における中間支点近傍のＩ桁の構造。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載のＩ桁の構造を、負の曲げモーメントが作用する領域のみに配置させてなることを特徴とする連続Ｉ桁橋。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１３６９３７（Ｐ２０１２−１３６９３７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９７１９９（Ｐ２０１２−９７１９９）
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【分割の表示】特願２００７−２６１２３９（Ｐ２００７−２６１２３９）の分割
【原出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【分割の表示】特願２００７−２６１２３９（Ｐ２００７−２６１２３９）の分割
【原出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]