波形ウェブ

波形鋼板ウェブPC橋とは

波形鋼板ウェブPC橋とは、プレストレスコンクリートPC橋のウェブを波形鋼板に置き換えたコンクリートと鋼の複合構造で1980年代にフランスで開発された合理的な構造形式です。

特徴

主桁自重の軽減

主桁自重の10%〜30%を占めるウェブに軽量な波形鋼板を用いるため、自重を軽減でき、支間の長大化や下部構造をスレンダーにすることが可能となりました。

優れたアコーディオン効果

軸力に抵抗しない波形鋼板のアコーディオン効果によりコンクリート床版に効率よくプレストレスを導入できます。

高いせん断座屈耐力

鋼板を波形にすることにより高いせん断座屈耐力が得られるため、補剛材を必要としません。

施工の合理化・工期短縮・コストの低減

ウェブに波形鋼板を用いることにより、従来のコンクリートウェブに比べて、現場作業が少なくなり施工の合理化、工期の短縮が可能となります。

現場溶接継手に関する研究

波形鋼板ウェブ同士の現場溶接継手構造に関して、当社独自の継手案を提案しています。
当社の構造案とフランスのドール橋の継手形式を下図に示します。当社案の特徴は、ウェブ同士のすみ肉溶接とウェブのスカーラップ位置を分離することにより、継手部全体としての疲労強度を向上させていることです。
当社提案の継手構造の疲労耐久性を確認するために、各種の疲労試験および３次元ＦＥＭ解析による応力照査などを実施しています。

1.面内曲げ試験体による疲労試験

継手部の疲労強度を確認するために、プレストレストコンクリートの上下フランジと波形鋼板ウェブで構成された実物大試験体を用い、疲労試験を明星大学の疲労試験機で実施し、試験の結果、当社案の継手部には、疲労亀裂は発生せず、その高い疲労耐久性が確認されました。

面内曲げ試験体による疲労試験状況

2.面外曲げに着目した疲労試験

継手部のウェブの面外曲げモーメントに対する疲労強度を確認するために、プレストレストコンクリートの上下フランジと波形鋼板ウェブ２枚で構成された箱桁断面の試験体を用い、疲労試験を法政大学と当社技術研究所で実施し、試験の結果、継手部での疲労亀裂は発生せず、高い疲労耐久性を確認しています。

面内曲げ試験体による疲労試験状況

3.FEM解析検討

継手部の応力性状の確認を目的に、各種の立体ＦＥＭ解析を実施しています。

実物大疲労試験体の解析

解析では、実験時の測定応力との整合性を確認しています。解析結果から、東骨案の方がドール橋よりも応力集中の範囲が小さいことおよび面外変形が小さいことなどを確認しました。

実橋モデル（下田橋）の解析

実橋レベルでの継手部応力の確認を目的に、全橋モデルのＦＥＭ解析を実施しています。解析の結果、疲労上、特に問題となる応力性状はありませんでした。片側載荷時の断面の変形からは、載荷側ウェブおよび非載荷側ウェブの変形の違いなどの波形鋼板ウェブ橋特有の挙動を確認しました。