JP2018204356A - Steel girder reinforcement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、既設鋼桁の補強方法に関し、詳しくは、経年劣化した既設床版を新設床版に取り替える床版取替時において、補強が必要になった既設鋼桁を補強する鋼桁の補強方法に関するものである。 The present invention relates to a method for reinforcing an existing steel girder, and more specifically, reinforcement of a steel girder that reinforces an existing steel girder that needs to be reinforced when replacing an existing floor slab that has deteriorated over time with a new floor slab. It is about the method.
道路橋などの橋梁では、経年劣化(老朽化)した既設床版を新設床版に取り替えることが行われている。しかし、橋梁建造時と現在とでは、設計荷重(設計上の輪荷重などの活荷重)の基準が変わっており、床版取替時に橋梁を支える鋼桁を補強しなければならない場合がある。このため、従来、床版取替時に床版に取り替えに加えて、既設の鋼桁に大型のブラケットやビームを取り付けて補強することが行われていた。 In bridges such as road bridges, existing floor slabs that have deteriorated over time (aged) are replaced with new floor slabs. However, the standard of design load (live load such as wheel load in design) has changed between the time of building the bridge and the present, and the steel girders that support the bridge may have to be reinforced when the slab is replaced. For this reason, conventionally, in addition to replacing the floor slab when replacing the floor slab, a large bracket or beam has been attached to the existing steel girder for reinforcement.
また、床版と桁との合成やずれ止めとして、主桁となる鋼桁の上フランジには、スタッドジベル(頭付きスタッド)や馬蹄形ジベルなどのずれ止めをスタッド溶接などで溶接する必要があった。しかし、鋼桁に自重などの荷重が作用して曲げ応力などの応力が作用している状態で溶接を行うと、熱収縮で上フランジに圧縮の残留応力が作用してしまい、主桁である鋼桁に想定していない撓みが生じる結果となっていた。 Also, as a combination of floor slabs and girders and to prevent displacement, it is necessary to weld stud gibbles (studs with heads), horseshoe-shaped gibels, etc. to the upper flanges of the steel girders that are the main girders by stud welding. It was. However, if welding is performed in a state where a load such as its own weight is applied to the steel girder and a stress such as bending stress is applied, compressive residual stress acts on the upper flange due to thermal contraction, which is the main girder. The result was an unexpected bending of the steel girder.
特に、合成桁は、床版と一体となって外力に対抗するため、鋼桁の断面積(特に上フランジの厚さ)が小さくなっている。その上、合成桁では、床版と鋼桁との合成効果を期待するため、スタッドジベル等の多数のずれ止めを現場溶接しなければならず、溶接に伴って鋼桁に想定していない撓みが生じてしまうという問題が顕著であった。このため、現場溶接による熱収縮の影響で鋼桁が撓むのを抑制する鋼桁の補強方法が切望されていた。 In particular, since the composite girder is integrated with the floor slab to counter external force, the cross-sectional area of the steel girder (particularly the thickness of the upper flange) is reduced. In addition, in composite girders, in order to expect the composite effect of the floor slab and steel girders, a large number of detents such as stud gibbles must be welded in the field, and the bending that is not assumed in the steel girders during welding The problem of the occurrence of this was remarkable. For this reason, the steel girder reinforcement method which suppresses bending of a steel girder by the influence of the heat shrink by field welding has been desired.
例えば、特許文献1には、I断面鋼桁の上フランジ近傍の腹板側面に、鋼桁長手方向に圧縮杆材を添設し、鋼桁腹板に固着したブラケットに反力を支持させて該圧縮杆材に圧縮力を加え、鋼桁の図心位置より上側に引張応力を導入する既設鋼桁の補強方法が開示されている(特許文献1の特許請求の範囲の請求項1、明細書の段落[0009]〜[0013]、図面の図1、図2等参照)。 For example, in Patent Document 1, a compression brazing material is attached in the longitudinal direction of the steel girder on the side of the belly plate near the upper flange of the I-section steel girder, and the reaction force is supported by a bracket fixed to the steel girder plate. A method of reinforcing an existing steel girder is disclosed in which a compressive force is applied to the compression girdle and tensile stress is introduced above the centroid position of the steel girder (Claim 1, Claim of Patent Document 1) (See paragraphs [0009] to [0013] of the book, FIGS. 1 and 2 of the drawings, etc.).
特許文献1に記載の既設鋼桁の補強方法は、鋼コンクリート合成桁の床版取替時に仮支柱を設けたりすることなく鋼桁の上フランジに生ずる圧縮応力を緩和し、鋼桁の座屈を防止するとされている。 The method for reinforcing an existing steel girder described in Patent Document 1 reduces the compressive stress generated in the upper flange of a steel girder without providing a temporary support when replacing the floor slab of a steel-concrete composite girder. It is supposed to prevent.
また、特許文献2には、既設主桁の下方に反力架台を設置し、前記反力架台の下方に支持桁を配置し、前記支持桁を接合手段によって既設主桁に接合し、接合された前記支持桁と既設主桁の間にジャッキを配置し、前記ジャッキをジャッキアップすることによって既設主桁を仮受けする合成桁の床版取替工法における主桁仮受け方法が開示されている(特許文献1の特許請求の範囲の請求項1、明細書の段落[0020]〜[0030]、図面の図1〜図8等参照)。
Further, in
特許文献2に記載の床版取替工法における主桁仮受け方法は、ベントを使用することなく、安全かつ確実に施工でき、工期を短縮でき、曲線桁にも対応可能で、キャンバー調整が容易で、経済性に優れるとされている。
The main girder provisional method in the floor slab replacement method described in
しかし、特許文献1に記載の既設鋼桁の補強方法、及び特許文献2に記載の床版取替工法における主桁仮受け方法は、既設の鋼桁に大型のブラケットやビームを取り付ける必要があり、施設が大掛かりで費用が嵩むという問題があった。また、特許文献1に記載の既設鋼桁の補強方法や特許文献2に記載の主桁仮受け方法でも、鋼桁の上フランジには、床版との合成のため、スタッドを現場溶接する必要があり、熱収縮で上フランジに圧縮の残留応力が作用してしまい、鋼桁に想定していない撓みが生じるという問題を解決することはできていない。
However, the reinforcing method of the existing steel girder described in Patent Document 1 and the main girder provisional receiving method in the floor slab replacement method described in
そこで本発明は、前記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、橋梁の床版取替時において熱収縮による残留応力が発生せず、鋼桁に想定していない撓みが生じないとともに、同時に鋼桁の補強が可能な鋼桁の補強方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is that a steel girder is assumed that no residual stress is generated due to thermal contraction when a bridge slab is replaced. It is an object of the present invention to provide a method for reinforcing a steel girder that does not cause any bending and at the same time can reinforce the steel girder.
請求項1に記載の鋼桁の補強方法は、橋梁の既設床版を新設床版に取り替える際の鋼桁の補強方法であって、前記鋼桁の上面を補強する補強鋼板を平面上に載置して応力が作用しない状態でスタッドジベルや馬蹄形ジベルなどのずれ止めを溶接し、その後、応力が作用しない状態でずれ止めが溶接された前記補強鋼板を、前記既設床版が撤去された前記鋼桁の前記上面に接合することを特徴とする。 The method for reinforcing a steel girder according to claim 1 is a method for reinforcing a steel girder when an existing floor slab of a bridge is replaced with a new floor slab, and a reinforcing steel plate for reinforcing the upper surface of the steel girder is mounted on a plane. Welding stoppers such as stud gibbles or horseshoe-shaped gibels in a state where stress is not applied, and then reinforcing steel plate to which the stoppers are welded in a state where stress is not applied, the existing floor slab has been removed The steel girder is joined to the upper surface.
請求項2に記載の鋼桁の補強方法は、請求項1に記載の鋼桁の補強方法において、前記橋梁は、合成桁であり、前記既設床版を撤去する際に既設のずれ止めを切断した上、応力が作用しない状態でずれ止めが溶接された前記補強鋼板を、前記既設床版が撤去された前記鋼桁の前記上面にボルト接合することを特徴とする。
The method for reinforcing a steel girder according to
請求項1及び2に記載の鋼桁の補強方法によれば、現場溶接ではなく補強鋼板を平面上に載置して応力が作用しない状態でずれ止めを溶接して、その補強鋼板を鋼桁の上面に接合するので、床版取替時のずれ止め溶接時において熱収縮による残留応力が発生せず、鋼桁に想定していない撓みが生じない。
According to the method for reinforcing a steel girder according to
また、請求項1及び2に記載の鋼桁の補強方法によれば、ずれ止めの溶接を現場溶接ではなく、別途工場等の現場外で予め行い、床版取替の現場では乾式接合だけ済むため、現場作業を短縮して通行止めの期間を短縮することができる。このため、床版取替の労務コストも低減することができる。
According to the method for reinforcing a steel girder according to
さらに、請求項1及び2に記載の鋼桁の補強方法によれば、床版取替時において新設床版と既存鋼桁とを一体化するためのずれ止めの設置と、必要な鋼桁の補強を同時に行うことができる。このため、さらに床版取替の工期を短縮してコストも低減することができる。
Further, according to the method for reinforcing a steel girder according to
以下、本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a method for reinforcing a steel girder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、図1を用いて、本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法を適用する既設の橋梁について簡単に説明する。橋梁としてI形鋼からなる鋼桁と鉄筋コンクリート床版を一体化した鋼コンクリート合成桁を例示して説明する。 First, an existing bridge to which a steel girder reinforcement method according to an embodiment of the present invention is applied will be briefly described with reference to FIG. A steel concrete composite girder in which a steel girder made of I-shaped steel and a reinforced concrete slab are integrated as a bridge will be described as an example.
図1は、本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法を適用する橋梁1の上部構造を、橋軸方向と直交する鉛直面で切断した状態を示す鉛直断面図である。図1に示すように、図示形態に係る橋梁1の上部構造は、I形鋼からなる複数の鋼桁2と、これらの既設の鋼桁2の上に載置された鉄筋コンクリート製の既設床版3など、から構成されている。この橋梁1の上部構造は、鋼桁2の上フランジ20に突設されたずれ止め(図示せず)で既設床版3と鋼桁2とが一体化されている合成桁である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a state in which an upper structure of a bridge 1 to which a steel girder reinforcement method according to an embodiment of the present invention is applied is cut along a vertical plane orthogonal to a bridge axis direction. As shown in FIG. 1, the superstructure of the bridge 1 according to the illustrated embodiment includes a plurality of
また、この橋梁1の上部構造は、既設床版3の幅方向の端部には、鉄筋コンクリート製の高欄4が形成され、既設床版3の上には、アスファルト舗装5が敷設されている。本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法は、このような橋梁1の既設床版3を新設床版に取り替える際に、構造設計上の活荷重増加に伴って補強する場合に好適に適用される。
Further, in the upper structure of the bridge 1, a rail 4 made of reinforced concrete is formed at the end of the existing floor slab 3 in the width direction, and an
(既設床版撤去工程)
先ず、本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法では、図示しない合成桁のずれ止めを切断して既設床版3と鋼桁2とを分離し、図2に示すように、既設床版3を揚重可能な所定の大きさに切断して撤去する既設床版撤去工程を行う。図2は、本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法の既設床版撤去工程を示す工程説明図である。
(Existing floor slab removal process)
First, in the method for reinforcing a steel girder according to an embodiment of the present invention, an existing floor slab 3 and a
具体的には、本工程では、ダイヤモンドカッターやワイヤソーを用いて、既設床版3を揚重機で揚重可能な所定の大きさに切断する。次に、ジャッキ等で床版と鋼桁の縁切りを行う。そして、橋梁1上や橋梁1下の道路上に設置した揚重機であるラフタークレーンのなどの移動式クレーンを用いて、所定の大きさに切断した既設床版3を吊り上げてトラック等の輸送車両で搬出して撤去する。最後に主桁上面のずれ止めをガス等で10mm程度残して切断し、砥石などを装着したグラインダー等で鋼桁上面を平滑に仕上げる。 Specifically, in this step, the existing floor slab 3 is cut into a predetermined size that can be lifted by a lifting machine, using a diamond cutter or a wire saw. Next, the edge of the floor slab and the steel girder are cut with a jack or the like. Then, using a mobile crane such as a roughing crane that is a lifting machine installed on the bridge 1 or on the road under the bridge 1, the existing floor slab 3 cut to a predetermined size is lifted to transport a vehicle such as a truck. Remove it and remove it. Finally, the main girder upper surface is cut off by leaving about 10 mm of gas or the like, and the steel girder upper surface is smoothed with a grinder equipped with a grindstone.
(ボルト孔削孔工程)
次に、本実施形態に係る鋼桁の補強方法では、図3に示すように、前工程で既設床版3を撤去して露出した鋼桁2の上フランジ20に、補強鋼板6をボルト接合するためのボルト孔21を削孔機で削孔するボルト孔削孔工程を行う。図3は、本実施形態に係る鋼桁の補強方法のボルト孔削孔工程を鋼桁2の上フランジ20付近を拡大して示す工程説明図である。
(Bolt drilling process)
Next, in the method for reinforcing a steel girder according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the reinforcing
具体的には、本工程では、後述のスタッドジベルSJと干渉しない上フランジ20の所定の位置に図示しない電動ドリルなどの削孔機を用いてハイテンションボルト(高力ボルト)用のボルト孔21を削孔する。
Specifically, in this step, a
(補強鋼板接合工程)
次に、本実施形態に係る鋼桁の補強方法では、図4に示すように、前工程で削孔した上フランジ20のボルト孔21にハイテンションボルトHBを挿通して、工場等で予めずれ止めが溶接された補強鋼板6を上フランジ20にボルト接合する補強鋼板接合工程を行う。図4は、本実施形態に係る鋼桁の補強方法の補強鋼板接合工程を示す工程説明図である。
(Reinforced steel plate joining process)
Next, in the steel girder reinforcement method according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the high tension bolt HB is inserted into the
本工程で用いる補強鋼板6は、既設の鋼桁2の上フランジ20に応じた幅で、設計荷重増加分の補強に適した所定の厚さの構造用鋼板であり、一般的には、厚さ8mm以上の鋼板が用いられる。勿論、本発明に係る補強鋼板の幅や厚さは、構造設計に応じて適宜変更可能なことは云うまでもない。
The reinforcing
また、図4(a)(c)に示すように、補強鋼板6には、予め補強鋼板6に曲げ応力などの横応力が作用しない状態でずれ止めであるスタッドジベルSJが溶植されている。具体的には、工場等の風雨を避けられる屋内施設等において、補強鋼板6を凹凸のない平面上に載置して自重等により曲げ応力等が作用しない状態でスタッドガンを用いてスタッドジベルSJ(例えば、φ19〜22程度)を補強鋼板6の上面に押し当ててスタッド溶接する。
4 (a) and 4 (c), the reinforcing
勿論、補強鋼板6を溶接する場所は、工場等の屋内施設に限られず、補強鋼板6を載置した際に補強鋼板6に応力が作用しない状態で溶接可能な場所であれば屋外であっても構わない。但し、屋内施設で溶接を行った方が、風雨が避けられて溶接の品質が安定するため好ましい。
Of course, the place where the reinforcing
また、補強鋼板6に予め溶接する本発明に係るずれ止めは、スタッドジベルSJに限られず、馬蹄形ジベルなどの他の形態のずれ止めであってもよいことは云うまでもない。
Needless to say, the detent according to the present invention, which is welded to the reinforcing
このように、本実施形態に係る鋼桁の補強方法では、補強鋼板6に曲げ応力などの応力が作用しない状態でスタッド溶接するため、熱収縮で主桁である鋼桁2が撓むのを抑制することができる。これに対して、従来の床版取替工事では、床版が撤去された既存鋼桁上にスタッドジベルなどのずれ止めが直接現場溶接されていた。つまり、橋梁の床版取替工事が行われる現場において、鋼桁の自重や撤去した部分以外の床版の重みが鋼桁に作用した状態で新たなずれ止めの溶接がなされていた。このため、熱収縮で上フランジに圧縮の残留応力が作用してしまい、鋼桁に想定していない撓みが生じる結果となっていた。
Thus, in the method for reinforcing a steel girder according to the present embodiment, stud welding is performed in a state in which bending stress or the like does not act on the reinforcing
その上、従来の床版取替工事では、既存鋼桁の上面に直接スタッド溶接を現場溶接で行うため、コンクリート片などが付着した既存鋼桁の上面をスタッド溶接ができる程度に綺麗に清掃して磨き上げなければならず、非常に手間と作業時間を要していた。 In addition, in conventional floor slab replacement work, stud welding is directly performed on the top surface of the existing steel girder by on-site welding, so the top surface of the existing steel girder to which concrete fragments or the like have adhered is cleaned clean enough to allow stud welding. It had to be polished, and it took a lot of time and work.
これに対して、本実施形態に係る鋼桁の補強方法では、鋼桁2の上面の清掃が、既設の鋼桁2に補強鋼板6をハイテンションボルトHBで摩擦接合できる程度の清掃で済み、磨き上げる必要がない。このため、清掃に掛かる作業時間を短縮することができ、スタッド溶接等に掛かる労務コストも低減することができる。
On the other hand, in the steel girder reinforcement method according to the present embodiment, the upper surface of the
また、従来の床版取替工事では、既設の鋼桁の上面に直接スタッド溶接するため、既設の鋼桁のフランジに外ケーブルを定着させて桁が中央付近で山なりに反る力を与えたり、鋼桁に当て板補強したりすることで補強するしかなかった。このため、床版取替と同時に鋼桁の補強を行うことが困難であり、作業時間が掛かり、労務コストが増大する要因となっていた。 In addition, in conventional floor slab replacement work, stud welding is performed directly on the upper surface of an existing steel girder, so an outer cable is fixed to the flange of the existing steel girder, and the girder is warped in the vicinity of the center. Or by reinforcing the steel girder with a plate. For this reason, it is difficult to reinforce the steel girders simultaneously with the replacement of the floor slabs, which takes time and increases labor costs.
これに対して、本実施形態に係る鋼桁の補強方法では、新たな床版と鋼桁2とを一体化させるためのスタッドジベルSJ(ずれ止め)の設置と、鋼桁2の補強を同時に行うことができる。このため、さらに床版取替の作業時間を短縮することができ、労務コストも低減することができる。
On the other hand, in the method for reinforcing a steel girder according to the present embodiment, the installation of a stud gibber SJ (non-displacement) for integrating a new floor slab and the
そして、図4(b)(c)に示すように、本工程では、インパクトレンチなどの締付け工具を用いて、ボルト孔21に挿通されたハイテンションボルトHBで、前述のスタッドジベルSJが溶接された補強鋼板6を上フランジ20にボルト接合する。本工程の終了により本実施形態に係る鋼桁の補強方法自体は終了する。
Then, as shown in FIGS. 4B and 4C, in this step, the above-described stud dowel SJ is welded with the high tension bolt HB inserted into the
そして、その後、プレキャスト製のPC床版などの新設床版を載置して、合成部分となるスタッドジベルSJの周りのコッターに無収縮モルタル等の充填材を充填して一体化して橋梁1の床版取替工事が終了する。勿論、新設床版は、プレキャスト製のPC床版に限られず、プレキャスト製の鋼コンクリート合成床版や、従来通り、型枠、配筋等を行ってコンクリートを打設した新設のRC床版であっても構わないことは云うまでもない。 After that, a new floor slab such as a precast PC floor slab is placed, and the cotter around the stud gibber SJ as a composite portion is filled with a filler such as a non-shrink mortar to be integrated. Floor slab replacement work is completed. Of course, the new floor slab is not limited to the precast PC floor slab, it is a precast steel concrete composite floor slab, or a new RC floor slab in which concrete is placed by performing formwork, reinforcement, etc. as before. It goes without saying that it does not matter.
本実施形態に係る鋼桁の補強方法によれば、応力が作用しない状態でスタッドジベルSJを補強鋼板6に溶接した上、現場で鋼桁2の上フランジ20の上面にボルト接合するので、床版取替時において熱収縮による残留応力が発生せず、鋼桁に想定していない撓みが生じない。
According to the method for reinforcing a steel girder according to the present embodiment, the stud gibber SJ is welded to the reinforcing
また、本実施形態に係る鋼桁の補強方法によれば、現場溶接ではなくスタッドジベルSJを予め工場等の現場外で溶接して、その補強鋼板6を上フランジ20に乾式接合するので、現場作業を短縮して橋梁1の通行止めの期間を短縮することができる。このため、床版取替の労務コストも低減することができる。
Further, according to the method for reinforcing a steel girder according to the present embodiment, the stud gibber SJ is welded in advance outside the site such as a factory in advance, and the reinforcing
さらに、本実施形態に係る鋼桁の補強方法によれば、床版取替時において新設床版と鋼桁2とを一体化するスタッドジベルSJの設置と、必要な鋼桁2の補強を同時に行うことができる。このため、さらに床版取替の工期を短縮してコストも低減することができる。また、構造設計に応じて鋼桁2の上フランジ20が増厚されるため、発生応力を低減することができる。
Furthermore, according to the method for reinforcing a steel girder according to the present embodiment, the installation of the stud gibber SJ that integrates the newly installed floor slab and the
以上、本発明の実施形態に係る鋼桁の補強方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明に係る技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。 As mentioned above, although the reinforcement method of the steel girder concerning the embodiment of the present invention was explained in detail, all the embodiments mentioned above or illustrated showed only one embodiment actualized in carrying out the present invention. Absent. Therefore, the technical scope according to the present invention should not be limitedly interpreted by these.
1 :橋梁
2 :鋼桁
20 :上フランジ
21 :ボルト孔
3 :既設床版
4 :高欄
5 :アスファルト舗装(舗装)
6 :補強鋼板
SJ : スタッドジベル(頭付きスタッド)
HB :ハイテンションボルト(高力ボルト)
1: Bridge 2: Steel girder 20: Upper flange 21: Bolt hole 3: Existing floor slab 4: Hand rail 5: Asphalt pavement (paving)
6: Reinforced steel sheet SJ: Stud gibber (stud with head)
HB: High tension bolt (high strength bolt)
Claims (2)
前記鋼桁の上面を補強する補強鋼板を平面上に載置して応力が作用しない状態でスタッドジベルや馬蹄形ジベルなどのずれ止めを溶接し、
その後、応力が作用しない状態でずれ止めが溶接された前記補強鋼板を、前記既設床版が撤去された前記鋼桁の前記上面に接合すること
を特徴とする鋼桁の補強方法。 A method of reinforcing a steel girder when replacing an existing floor slab of a bridge with a new floor slab,
Place a reinforcing steel plate that reinforces the upper surface of the steel girder on a flat surface, and weld a stopper such as a stud gibber or horseshoe-shaped gibber in a state where stress does not act,
Thereafter, the reinforcing steel plate to which the slip stopper is welded in a state where no stress acts is joined to the upper surface of the steel girder from which the existing floor slab has been removed.
前記既設床版を撤去する際に既設のずれ止めを切断した上、応力が作用しない状態でずれ止めが溶接された前記補強鋼板を、前記既設床版が撤去された前記鋼桁の前記上面にボルト接合すること
を特徴とする請求項1に記載の鋼桁の補強方法。 The bridge is a composite girder,
When the existing floor slab is removed, the existing stopper is cut, and the reinforcing steel plate to which the stopper is welded in a state where no stress acts is applied to the upper surface of the steel girder from which the existing floor slab has been removed. The method for reinforcing a steel girder according to claim 1, wherein bolting is performed.
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