JP2000337093A

JP2000337093A - アーチ形中空構造物

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Publication number: JP2000337093A
Application number: JP11147276A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Matsuba; 美晴松葉; Hiroyuki Akiyama; 博之秋山; Akira Sato; 彰佐藤
Original assignee: NIHON SAMICON KK
Current assignee: NIHON SAMICON KK
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、下部工の薄型化が可能で、所定の
支持力が得られるアーチ形中空構造物を提供する。【解決手段】アーチ形構15の下部を下部工21により連
結したアーチ形中空構造物において、下部工21を支持す
る杭41を設ける。杭41の支持力により、下部工21に加わ
る地盤反力が削減され、下部工21を薄型化することがで
き、また、不当沈下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーチ形をなす中
空構造物に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、アーチ形中空構
造物として、実開昭５９−１９２９１１号公報には、３
ヒンジアーチ型の単位長のコンクリートブロックを連接
し、該ブロック群をＰＣ鋼材で緊張してなるプレキャス
トコンクリート製スノーシェルター（公報実用新案登録
請求の範囲）がある。このシェルターは、アーチ部材端
に曲げモーメントが生じない３ヒンジのコンクリートア
ーチを主要構成材とし、信頼性の高いプレキャストブロ
ック部材で構築（マイクロフィルム第２頁第10〜13行）
しており、このように３ヒンジ構造のアーチ形構造物を
地中に埋設し、アーチカルバートとして通路を形成する
ものが知られている。

【０００３】図１４は３ヒンジ構造のアーチ形構造物の
説明図であり、左右のプレキャスト板101，101の頂部の
接合部分をヒンジ102により滑節とし、該プレキャスト
板101，101の下部をヒンジ103，103にして下部工104に
接合している。そして、このような３ヒンジ構造のアー
チ形中空構造物は静定構造物であり、これに土砂などに
より等分布荷重Ｐが加わり、その側面に等分布荷重Ｑが
加わると、ヒンジ102，103である接合部分には曲げモー
メントが発生しない代りに、各部材におけるほぼ中央位
置で曲げモーメントが最大となり、構造全体の強度が最
も弱い部材の強度に左右される。また、このような構造
物では、埋め戻し深さが大きくなると、土砂など荷重と
自重により、図１４に示したように、下部工104に大き
な曲げモーメントが発生するため、下部工104の強度を
大きくする必要があり、下部工104を現場打ちコンクリ
ート等で形成する場合は、下部工104が大型で厚くな
り、工事が大掛かりになるという問題がある。また、構
造物の下方の地盤は、該構造物を支持する支持力を備え
る必要があるが、埋め戻し深さが大で、下部工104が大
型になると、下方の地盤が不当沈下を起こす虞も有る。

【０００４】そこで、本発明は、下部工の薄型化が可能
で、所定の支持力が得られるアーチ形中空構造物を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アー
チ形構の下部を下部工により連結したアーチ形中空構造
物において、前記下部工を支持する杭を設けたものであ
る。

【０００６】この請求項１の構成によれば、杭の支持力
により、下部工に加わる地盤反力が削減され、下部工を
薄型化することができ、また、不当沈下を防止できる。

【０００７】また、請求項２の発明は、前記杭は前記ア
ーチ形構の下部位置に対応して設けられているものであ
る。

【０００８】この請求項２の構成によれば、アーチ形構
の上部に加わる荷重は、アーチ形構の下部を支点として
下部工に加わるため、これを杭により効果的に支持する
ことができる。

【０００９】また、請求項３の発明は、前記下部工が現
場打ちコンクリートにより形成されているものである。

【００１０】この請求項３の構成によれば、打設した杭
と下部工との一体化が容易となり、かつ下部工は形状が
比較的簡単であるから、プレキャスト製に比べて安価に
施工することができる。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を添付図面
を参照して説明する。図１ないし図１２は、本発明の第
１実施例を示し、同図に示すように、プレキャストコン
クリート製の基本アーチ形ユニット板１は、高強度コン
クリート２からなり、その湾曲方向にアンポンドＰＣ鋼
材３を配置し、このＰＣ鋼材３はアーチ形ユニット板１
の頂部側に図５に示すように埋込定着具３Ａが固着され
ており、前記アンポンドＰＣ鋼材３を緊張して緊張力を
付与し、アーチ形ユニット板１の下部において図６に示
すように定着具３Ｂにより定着している。前記基本アー
チ形ユニット板１は、ほぼ等間隔に設けた屈曲位置４に
おいて折線状に屈曲し、内面と外面とに平面５Ｎと平面
５Ｇを多数有しており、その内面形状は、隣合う平面５
Ｎ，５Ｎの内角θＮとして平面５Ｎ…が連続した屈曲面
をなし、該基本アーチ形ユニット板１において、屈曲位
置４における内面を結んだ線は円弧となる。前記基本ア
ーチ形ユニット板１の外面も隣合う平面５Ｇ…が連続し
た屈曲面をなす。また、前記基本アーチ形ユニット板１
の頂部６には、該頂部６を下部側よりも肉厚にする肉厚
部７が形成され、この肉厚部７の上面７Ｕは水平に近い
平坦に形成されており、前記肉厚部７側に向って前記ア
ーチ形ユニット板１は次第に厚くなるように形成されて
いる。すなわち図２に示すように、屈曲位置４における
厚さＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ
４となっており、この例では、Ｔ１は３００ミリ、Ｔ２
は３３０ミリ、Ｔ３は３６０ミリ、Ｔ４は３９０ミリに
している。尚、接合面９の厚さはＴ４に等しく、符号Ｔ
１を記載した屈曲位置４の下部の厚さはＴ１に等しい。
前記頂部６にはダクト８が形成され、このダクト８は一
端を頂部６の接合面９に開口し、他端を該肉厚部７の端
部で外面側に形成した段部10に開口している。また、前
記基本アーチ形ユニット板１の接合面９において、前記
ダクト８は下部側に配置されている。また、前記基本ア
ーチ形ユニット板１には長さ方向のダクト11が複数形成
されている。尚、基本アーチ形ユニット板１には図示し
ない鉄筋が埋設されている。

【００１２】そして、一対の前記基本アーチ形ユニット
板１，１の頂部の接合面９，９を突合せ、ダクト８にＰ
Ｃ鋼棒12を挿通し、前記段部10において、ＰＣ鋼棒12の
端部にアンカープレート13を挿通し、ＰＣ鋼棒12に緊張
力を付与すると共に、ＰＣ鋼棒12の端部に形成された螺
子部にナット14を締め付けて定着することにより、基本
アーチ形ユニット板１，１の頂部６，６相互を剛に接合
してアーチ形構15を形成する。さらに、長さ方向に隣合
うアーチ形構15，15…のダクト11に横締用ＰＣ鋼材16を
挿通しかつ緊張して定着する。

【００１３】また、前記アーチ形構15の下部は、下部工
21により連結され、この例の下部工21は現場打ちコンク
リートによる鉄筋コンクリート製であり、ほぼ一定厚さ
の平板部22と、この平板部22の両側に設けた受台部23，
23とからなり、この受台部23の上部には前記アーチ形構
15の下部を挿入する凹部24が形成されている。そして、
前記凹部24に前記アーチ形構15の下部を挿入し、凹部24
にモルタルなどを詰めて下部工21に該アーチ形構造15を
剛に接合する。そして、前記アーチ形構15とこのアーチ
形構15の下部を連結する下部工21により中空構造物であ
るアーチ形カルバート25が形成される。尚、図中26は前
記下部工21の上に設けた道路面、27は歩道である。そし
て、基本アーチ形ユニット板１を用いたアーチ形構15で
は、接合面９，９における両側のアーチ形ユニット板１
の内面５Ｎ，５Ｎのなす頂部内角θは他の内角θＮと等
しくなり、該アーチ形構15の半径Ｒが例えば６メート
ル、内空幅Ｈが１２メートルとなり、また、前記受台部
23，23の内側寸法である幅員は、１１．１メートルとな
る。

【００１４】また、前記下部工21の下部には、杭たる鉄
筋コンクリート杭41が打設され、この鉄筋コンクリート
杭41は、前記アーチ形構14の下部位置に対応して設けら
れている。そして、現場施工においては、鉄筋コンクリ
ート杭41を打設し、該鉄筋コンクリート杭41の上部に該
鉄筋コンクリート杭41内部の鉄筋42を露出し、該鉄筋コ
ンクリート杭41の上部を埋設するようにして、コンクリ
ートを打設して前記下部工21を形成すると共に、該下部
工21の鉄筋（図示せず）を前記鉄筋コンクリート杭41の
鉄筋42に溶着して剛結する。

【００１５】このようにして形成したアーチ形カルバー
ト25を埋設すると、荷重が加わる。これを図４の図面に
基づいて説明すると、図４は前記基本アーチ形ユニット
板１より形成したアーチ形カルバート25に、土砂などに
より等分布荷重Ｐが加わり、その側面に等分布荷重Ｑが
加わる状態を示しており、これらの荷重Ｐ，Ｑが加わる
と、図４に示すように、アーチ形カルバート25には曲げ
モーメントＭが発生する。尚、本明細書において、正の
曲げモーメントＭは部材を凹にする方向のモーメント、
負の曲げモーメントＭは部材を凸にする方向のモーメン
トである。このようにアーチ形カルバート25を３剛とし
た不静定構造物とすることにより、そのアーチ形ユニッ
ト板１には正と負の曲げモーメントＭが発生し、３ヒン
ジのように負の曲げモーメントのみが発生するものと異
なり、アーチ形ユニット板１に発生する曲げモーメント
Ｍの最大値を小さくできる。また、アーチ形構15の頂部
には正の曲げモーメントＭが発生し、頂部６の下部に引
張力が発生し、すなわち接合面９，９の下部を開く方向
の力が発生するが、ＰＣ鋼棒12が接合面９の下部側に配
置されているため、前記引張力に効果的に抗することが
できる。

【００１６】そしてまた、アーチ形構15に偏荷重が加わ
った場合、例えば一方のアーチ形ユニット板１に他方の
アーチ形ユニット板１より大きな荷重が加わると、他方
のアーチ形ユニット板１は負の曲げモーメントＭが増加
するが、３剛の場合、図１４に示したように等分布荷重
で正と負の曲げモーメントＭが発生するから、偏荷重に
より負の曲げモーメントＭが増加しても、３ヒンジのも
のより発生する曲げモーメントＭは小さく、偏荷重に対
して構造的に有利である。

【００１７】また、下部工21は鉄筋コンクリート杭41に
より支持されているため、杭がない場合に比べて、下部
工に加わる地盤反力が削減され、これにより、現場打ち
により形成する下部工21の厚さを薄くすることができ
る。また、下部工21だけでは、該下部工21の下部地盤が
荷重により沈下する虞の有る現場でも、杭41を用いるこ
とにより、構造物が軽量になると共に、杭41の支持力に
より不当沈下を防止できる。

【００１８】このように本実施例では、請求項１に対応
して、アーチ形構15の下部を下部工21により連結したア
ーチ形中空構造物において、下部工21を支持する杭41を
設けたものであるから、杭41の支持力により、下部工21
に加わる地盤反力が削減され、下部工21を薄型化するこ
とができ、また、不当沈下を防止でき、特に埋め戻し厚
さの大きな設置場所及び下方地盤の支持力が小さな現場
での施工を容易とすることができる。

【００１９】また、このように本実施例では、請求項２
に対応して、杭41はアーチ形構15の下部位置に対応して
設けられているから、アーチ形構15の上部に加わる荷重
は、アーチ形構15の下部を支点として下部工21に加わる
ため、これを杭41により効果的に支持することができ
る。

【００２０】また、このように本実施例では、請求項３
に対応して、下部工21が現場打ちコンクリートにより形
成されているから、打設した杭41と下部工21との一体化
が容易となり、かつ下部工21は形状が比較的簡単である
から、プレキャスト製に比べて安価に施工することがで
きる。

【００２１】次に、図７ないし図１２に基いて、アーチ
形ユニット板の変形例について説明すると、前記アーチ
形カルバート25より幅員を小さくするために、前記基本
アーチ形ユニット板１の頂部６を短くしたアーチ形ユニ
ット板１Ａ，１Ｂ，１Ｃを形成する。これらアーチ形ユ
ニット板１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、頂部６の幅員方向の長さ
が前記基本アーチ形ユニット板１と異なり、それぞれの
接合面９Ａ，９Ｂ，９Ｃは前記接合面９と平行に形成さ
れている。尚、段部10は、アーチ形ユニット板１，１Ａ
が同一であり、アーチ形ユニット板１Ｂ，１Ｃは、前記
段部10より幅員方向に長い段部10Ａを備える。また、ア
ーチ形ユニット板１，１Ａのダクト８の相対高さ位置は
同一であり、アーチ形ユニット板１Ｂ，１Ｃのダクト８
の相対高さ位置は同一である。そして、それらアーチ形
ユニット板１Ａ，１Ｂ，１Ｃにより形成したアーチ形構
15Ａ，15Ｂ，15Ｃの頂部内角θＡ，θＢ，θＣと、前記
基本アーチ形ユニット板１により形成したアーチ形構15
の頂部内角θとの関係は、θ＞θＡ＞θＢ＞θＣとな
る。

【００２２】このように頂部６の幅員方向の長さを変
え、接合面の厚さＴＳとダクト８の中心位置とは下記の
表１のように設定した。尚、図３に示すように、表１中
で、Ｇｔ及びＮｔはそれぞれ内，外面からのダクト８の
中心位置を示す。また、それぞれのアーチ形ユニット板
１Ａ，１Ｂ，１Ｃで形成したアーチ形構15Ａ，15Ｂ，15
Ｃの内空幅Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃは、１１メートル，１０メ
ートル，９メートルとなる。

【００２３】

【表１】

【００２４】上記表１のように、接合面において、アー
チ形構15，15Ａ，15Ｂでは、ＰＣ鋼棒12は接合面９，９
Ａ，９Ｂの内面側、アーチ形構15Ｃでは、ＰＣ鋼棒12は
接合面９Ｃの外面側とした。そして、アーチ形構15と同
様にアーチ形構15Ａ，15Ｂでは、設置時に荷重を受ける
と、接合面９，９Ａ，９Ｂの下部を開く方向に力が加わ
り、これに対して、内面側に配置したＰＣ鋼棒12が抗す
ることにより、頂部を強固に接合することができる。一
方、アーチ形構15Ｃでは、頂部内角θＣが小さくなり、
頂部６が尖がり形状となるため、図１４に示した荷重
Ｐ，Ｑが加わると、頂部６に負の曲げモーメントが発生
し、頂部６の上部に引張力が発生し、接合面９Ｃ，９Ｃ
の上部を開く方向の力が発生するが、ＰＣ鋼棒12が接合
面９Ｃの上部側に配置されているため、前記引張力に効
果的に抗することができる。

【００２５】図１３は本発明の第２実施例を示し、上記
第１実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説
明を省略して詳述すると、この例では、前記アーチ形構
15の頂部６の一側に囲いブロック31を立設し、この囲い
ブロック31の山側を埋め戻して傾斜面32を形成してい
る。

【００２６】このようにアーチ形構15の片側を埋め戻す
ことにより、アーチ形構15に偏荷重が加わっても、この
アーチ形カルバート25は３剛節による不静定構造物であ
るから、偏荷重に対して高い強度を得ることができ、上
記第１実施例と同様な作用，効果を奏する。

【００２７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形
実施が可能である。例えば、実施例では、下部工を現場
打ちコンクリートにより形成する例を示したが、請求項
１，２においては、下部工の一部又は全部をプレキャス
トコンクリート製としてもよい。また、湾曲方向のＰＣ
鋼材は、プレテンション方式により緊張するようにして
もよい。さらに、実施例では、平面が連続して屈曲した
アーチ形ユニット板を示したが、アーチ形ユニット板の
内面を円弧に形成してもよい。また、杭は、鉄筋コンク
リート杭に限らず、鋼管杭などを用いることもできる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明は、アーチ形構の下部を
下部工により連結したアーチ形中空構造物において、前
記下部工を支持する杭を設けたものであり、下部工の薄
型化が可能で、所定の支持力が得られるアーチ形中空構
造物を提供することができる。

【００２９】また、請求項２の発明は、前記杭は前記ア
ーチ形構の下部位置に対応して設けられているものであ
り、下部工の薄型化が可能で、所定の支持力が得られる
アーチ形中空構造物を提供することができる。

【００３０】また、請求項３の発明は、前記下部工が現
場打ちコンクリートにより形成されているものであり、
下部工の薄型化が可能で、所定の支持力が得られるアー
チ形中空構造物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す内空幅がＨの中空構
造物の正面図である。

【図２】同上アーチ形構の平面図である。

【図３】同上アーチ形構の頂部の断面図である。

【図４】同上モーメント図である。

【図５】同上アーチ形ユニット板の頂部の断面図であ
る。

【図６】同上アーチ形ユニット板の下部の断面図であ
る。

【図７】同上内空幅がＨａの中空構造物の正面図であ
る。

【図８】同上アーチ形構造の頂部の断面図である。

【図９】同上内空幅がＨｂの中空構造物の正面図であ
る。

【図１０】同上アーチ形構造の頂部の断面図である。

【図１１】同上内空幅がＨｃの中空構造物の正面図であ
る。

【図１２】同上アーチ形構造の頂部の断面図である。

【図１３】本発明の第２実施例を示す中空構造物の断面
図である。

【図１４】３ヒンジ構造のアーチ形構造物のモーメント
図である。

【符号の説明】

15，15Ａ，15Ｂ，15Ｃアーチ形構 21 下部工 41 鉄筋コンクリート杭（杭）

フロントページの続き (72)発明者佐藤彰新潟県新潟市弁天橋通１丁目８番23号日本サミコン株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 BB02 CA08 DA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーチ形構の下部を下部工により連結し
たアーチ形中空構造物において、前記下部工を支持する
杭を設けたことを特徴とするアーチ形中空構造物。
【請求項２】前記杭は前記アーチ形構の下部位置に対
応して設けられていることを特徴とする請求項１記載の
アーチ形中空構造物。
【請求項３】前記下部工が現場打ちコンクリートによ
り形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載
のアーチ形中空構造物。