JP2005226246A

JP2005226246A - 部材の接合構造

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Publication number: JP2005226246A
Application number: JP2004033497A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Fukuura; 福浦尚之; Yoshihiro Tanaka; 田中良弘
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP4022205B2

Abstract

【課題】プレキャスト部材断面の縮小化と部材の軽量化を実現し、プレキャスト部材同士の接合部強度を確保した部材の接合構造を提供すること。
【解決手段】繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材１と、コンクリート部材１の接合側の内部に埋め込まれて接合側端部１１から突設させた有孔プレート２と、接合されるコンクリート部材１，１同士の端部間に設けた間隔に充填された充填材３とからなり、複数の有孔プレート２，２をコンクリート部材１，１から交互に突設させて千鳥配置に構成した部材の接合構造である。ここで、夫々の有孔プレート２，２の対応する孔２１，２１に同一の鋼製棒体４を貫通させることもでき、また有孔プレート２，２の端部同士を接合させることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレキャストコンクリート部材（桁同士、床版同士、桁と床版）の接合構造に関するものである。

橋梁などのコンクリート構造物を建設する方法の一つに、橋梁架設位置でコンクリートを打設して建設する方法とは異なり、現地ヤード或いは工場にて部材を製作し、橋梁架設位置でこれらをプレストレス力にて一体化して組立てるプレキャストブロック工法がある。かかる工法では、組立てる際の部材間の接合面の処置はウェットジョイント或いはドライジョイント面とし、その面での力の伝達はせん断力（面に平行な力）と断面の各点で面に直角方向に作用する圧縮力のみを伝達すればよく、断面の各点に作用する面直角方向引張力の伝達はなされていなかった。従来のコンクリート材料では、材料自身の引張強度は小さなものであり（３Ｍｐａ程度）、さらに建設後の経年劣化（乾燥収縮や塩害など）による引張強度の低下から従来のコンクリートでは設計上無視する、或いは考慮してもあまり実用上の意味をなさなかった。

近時、コンクリート材料の高強度化はめざましく、中でも超高強度の繊維補強セメント系混合材料は従来のコンクリートに比して高い圧縮強度及び引張強度を有すること、耐久性に極めて優れていることから乾燥収縮、経年劣化による強度低下が非常に小さいこと、したがって従来のコンクリートでは設計上無視していた引張応力を考慮することで従来のコンクリートではできなかった構造の合理化、簡素化、軽量化が図られるものである。

ところで、構造物を構成するプレキャスト部材同士を接合する方法として、有孔鋼板を用いた接合方法がある。例えば、鋼製主桁とコンクリート床版を一体化させる場合（合成桁）には、鋼製主桁のフランジ上面から突設させた有孔鋼板をコンクリート床版内に埋め込んで一体化するものである。特許文献１においては、上フランジ上面に多数のスタッドジベルｂを配した鋼製桁ａとプレキャストコンクリート床版ｃからなる鋼合成複合橋が開示されている（図８参照）。
上記有孔鋼板を用いた接合方法をコンクリート部材同士の接合に用いるためには、板厚が比較的大きな（３０ｃｍ程度以上）部材に有孔鋼板を埋め込まないと力の伝達が十分におこなわれず、したがって、従来は上記合成桁への適用に限定されるものであった。また、プレキャストコンクリート部材同士の接合構造としては、接合部材の端部からループ状に曲げ加工した鉄筋同士を千鳥配置したループジョイントや直線状の鉄筋同士を重ね継手し、かかる継手部をコンクリート等で一体化する構造がある。
特開平１１−２２２８１４号公報

前記した従来の部材同士の接合構造にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞プレキャストコンクリート部材同士の接合において、従来のコンクリート（普通コンクリートなど）にて製作されたコンクリート部材を使用した場合には、コンクリート部材の引張強度を期待できない。また、コンクリート部材を超高強度の繊維補強セメント系混合材料にて製作した場合であっても、従来の接合方法では接合面にて面直角方向引張力を伝達できず、したがって材料特性を発揮できない。
＜２＞プレキャストコンクリート部材同士を接合する際に、接合面端部からループ状鉄筋を突設させて交差させたループジョイントとする場合には、ループ状に曲げた鉄筋を所要の部材間隙間に配置することから断面内に配置できる鉄筋の断面積が少なくならざるを得ない。太径鉄筋はループ径が大きくなって収まり難く、小径鉄筋の過密配置は隙間内に充填する充填材の回り込みを防止することとなるからである。接合部の鉄筋断面積が少なくなることによって部材間伝達力も小さくならざるを得ない。
＜３＞プレキャストコンクリート部材同士を接合する際に、直線状の鉄筋同士を重ね継手する場合には部材間隙間を十分にとる必要が生じ、したがってその適用範囲が極めて限定される。

本発明の部材の接合構造は、コンクリート部材同士の接合構造であって、繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材と、前記コンクリート部材の接合側の内部に埋め込まれて接合側端部から突設させた有孔プレートと、接合される前記コンクリート部材同士の端部間に設けた間隔に充填された充填材と、からなり、複数の前記有孔プレートを前記コンクリート部材から交互に突設させて千鳥配置に構成したことを特徴とする部材の接合構造である。ここで、前記コンクリート部材同士の夫々の前記有孔プレートに刻設された孔であって、対応する夫々の該孔に同一の鋼製棒体を貫通させた構成とすることもできる。また、前記コンクリート部材同士の夫々の対応する前記有孔プレートの端部同士を接合させた構成とすることもできる。

本発明の部材の接合構造は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞有孔プレートを使用することにより、プレキャストコンクリート部材同士の接合において部材間隙間の間隔を極力狭くすることが可能となる。また、所要の部材間隙間間隔にも容易に対応可能となる。
＜２＞有孔プレートの板厚や数量を適宜調整することで、接合部の所要引張力（力の伝達力）を確保したプレキャストコンクリート部材同士の接合構造を実現できる。
＜３＞繊維補強セメント系混合材料にて製作したコンクリート部材を使用することにより、断面の縮小化、部材の軽量化を図ることができる。なお、コンクリート部材同士の隙間に上記材料と同一ないしは同程度の充填材を使用することによって、部材一般部に比して接合部が構造弱部とならない接合部の構造を実現できる。

＜１＞接合構造の構成
本発明の部材の接合構造は、プレキャスト製品であるコンクリート部材１，１同士の接合構造である。ここで、プレキャスト製品とは、工場や現場ヤードにて予め製作された桁や床版などのコンクリート部材１のことをいう。以下、コンクリート部材１として、コンクリート桁を取り上げ、かかるコンクリート桁同士の接合構造について説明する。

コンクリート桁は後述する繊維補強セメント系混合材料から製作した超高強度コンクリート桁を使用する。また、その形状は、矩形中実断面、Ｉ型中実断面、Ｔ型中実断面、逆Ｔ型中実断面、Ｌ型中実断面、Ｕ型断面、ボックス断面等、多様に選定できる。なお、床版においても、矩形中実断面、１方向又は２方向のリブ付断面等を選択できる。
コンクリート桁の接合側端部１１には、有孔プレート２の一部をその内部に埋め込んでおくとともに該有孔プレート２の一端を突設させて構成しておく。有孔プレート２には複数の孔２１を刻設しておくが、かかる孔２１は有孔プレート２がコンクリート桁内に埋め込まれている部分及び接合側端部１１から突設した部分の双方に設けておくのがよい。ここで、有孔プレート２のコンクリート桁への設置形態及び接合させるコンクリート桁双方の有孔プレート２，２同士の配置形態は様々である。以下、実施例ごとに分けて説明する。

実施形態の一つとして、接合させるコンクリート桁の夫々の接合側端部１１，１１から夫々複数の有孔プレート２，２を突設させておく。有孔プレート２は、コンクリート桁を縦断面的にみた際に、該有孔プレート２のプレート面がかかるコンクリート桁の縦断面側となるようにコンクリート桁に埋め込み設置する（図１参照）。コンクリート桁の上面からの鉛直荷重に対してかかる接合部においても十分な曲げ耐力を確保するためである。
また、双方のコンクリート桁から突設した有孔プレート２，２は、上記する縦断面図において千鳥配置となるように交互に配されるのがよい（図１参照）。左右のコンクリート桁からの力の伝達をかかる接合部の上面又は下面に偏らせることなく上面から下面にわたって均等に伝達させるためである。
さらに、コンクリート桁をその上面からみた平面図において、左右から突設した有孔プレート２，２が桁の幅方向において所定の間隔を置くように各コンクリート桁に該有孔プレート２が埋め込み設置されるのがよい（図２参照）。コンクリート桁の幅方向においても左右のコンクリート桁からの力の伝達をその幅方向において偏らないようにするためである。なお、縦断面的には千鳥配置としながら、各コンクリート桁の中央から突設した有孔プレート２，２を平面的には重なるように（平面的には千鳥配置とはなっていない）構成することもできる（図示せず）。

接合させるコンクリート桁の接合側端部１１，１１の間には所定の間隔を置いて接合側端部面を対向させる。ここで、所定の間隔とは、有孔プレート２の突設長に桁接合時の余裕代を加味した長さのことをいう。
所定の間隔を置いてコンクリート桁同士を配置後、かかる間隔に充填材３を充填硬化させることによりコンクリート桁同士の接合構造を構築できる。

繊維補強セメント系混合材料にてコンクリート桁を製作するため、桁断面の縮小化及び桁の軽量化を図ることができ、また、接合部は双方のコンクリート桁から縦断面的にも平面的にも千鳥配置され、所要鋼材量を備えた有孔プレート２にて構成されるため、接合側端部１１間の間隔に応じて所要の接合強度をもった部材の接合構造を実現できる。

＜２＞コンクリート部材及び有孔プレート
コンクリート部材１（コンクリート桁）は、設計条件に応じてその断面形状及び桁長などを適宜選定できる。
本発明で使用するコンクリート桁は、繊維補強セメント系混合材料にて製作されたコンクリート桁である。部材規模の縮小化及び軽量化を図ること、及び埋め込まれた有孔プレート２に外力（引張力など）が作用した場合でもその構成成分である鋼繊維の作用によって引張抵抗の向上を図ることなどが繊維補強セメント系混合材料にて製作する目的の一つである。図３にかかる外力と抵抗力のメカニズムを示す。従来のコンクリートにおいてはその組成が粗骨材を有することにより、コンクリート内部の局所的な応力が大きくなり、そこから破壊が誘発されることによって外力に対する抵抗力は比較的小さかった。それに比して繊維補強セメント系混合材料を使用した場合は、内部応力は比較的均一であり、また鋼繊維が入っているために局所的なひび割れが生じてもかかる鋼繊維も外力に対する抵抗力（引張抵抗）を発揮することができる。なお、有孔プレート２の孔２１を貫通硬化したコンクリートのせん断抵抗によって、又孔２１における支圧抵抗によって引張外力に抗し得ることとなる。

本発明で使用する繊維補強セメント系混合材料としては、例えば、セメント、ポゾラン質微粉末と珪石の粉末、シリカフューム、粒径３ｍｍ以下の砂または珪砂、高性能減水剤に水を単位水量（出来上がりコンクリート容積１ｍ³当たり）として１７５〜１８０ｋｇ程度（水／セメントの比率が２０〜２２％程度）を加えた高強度セメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで、長さが８〜１６ｍｍ、引張り降伏応力度が２６００〜２８００Ｎ／ｍｍ^２の超高強度の鋼繊維を容積で１％程度混入して得られる、φ５×１０ｃｍ供試体の圧縮強度１５０〜２２０ＭＰａ、引張強度８〜２０ＭＰａ、４×４×１６ｃｍ供試体の曲げ強度２５〜４５ＭＰａ、付着強度１５〜９０ＭＰａ、透気係数２．５×１０^-１８ｍ^２、吸水率０．０５ｋｇ／ｍ³、塩分拡散係数０．０２×１０^-１２ｍ^２／ｓｅｃ、弾性係数３５〜５５ＧＰａの特性を備える材料を使用するのが好ましい。

有孔プレート２は、所要の引張抵抗力、間隔及び桁幅などを勘案してそのプレート厚やプレート長（コンクリート桁への埋め込み長や接合側端部１１からの突設長）を適宜選定できる。また、孔２１の刻設数は該孔２１を刻設することによって低下する有孔プレート２１自体の引張強度と、該孔２１を刻設することによって増加する有孔プレート２とコンクリートの付着強度（上記するせん断抵抗の増加に起因）とを勘案して決定できる。
有孔プレート２は、鋼材にて製作するのが好ましい。

＜３＞充填材
充填材３は、コンクリート桁同士の間隔に充填してコンクリート桁同士を一体化させるための接合構造の構成要素である。コンクリート桁は上記する繊維補強セメント系混合材料にて製作されるため、かかる接合部が構造弱部とならないためにも使用する充填材３としては桁と同様な繊維補強セメント系混合材料を使用するか、設計耐力を確保できるだけの高強度なセメント系材料を使用するのがよい。

本実施例は、各コンクリート桁から夫々１枚の有孔プレート２，２を突設させておき、縦断面的には夫々の有孔プレート２，２の突設部の孔２１，２１が重なるように配置し、重なって対応する孔２１，２１に同一の鋼製棒体４（例えば異径棒鋼など）を貫通させた状態で間隔を充填材３にて充填した構造である（図４，５参照）。鋼製棒体４にて有孔プレート２，２同士を連結して構成することにより、左右片方のコンクリート桁からの引張力を鋼製棒体４に作用するせん断力を介して他方のコンクリート桁へ伝達する力の伝達メカニズムを実現できる（図５参照）。
本実施例においては、他の形態として、各コンクリート桁から夫々複数の有孔プレート２，２を突設させておき、上記同様に重なって対応する孔２１，２１に同一の鋼製棒体４を貫通させた構成とすることもできる（図示せず）。

本実施例は、各コンクリート桁から夫々複数の有孔プレート２，２を突設させておき、有孔プレート２，２の端部同士を例えば突き合わせ溶接などにて接合させた状態で間隔を充填材３にて充填した構造である（図６，７参照）。ここで、接合部の強度を高め、力の伝達性能を向上させるためには、平面的にみて各接合側端部１１，１１から夫々複数突設した有孔プレート２，２同士を接合させるのがよい（図７参照）。ここで、接合側端部１１から突設した各有孔プレート２，２において縦断面的にみて対応する位置に孔２１，２１を刻設しておくことにより、同一の鋼製棒体４を補強筋として貫通させることもできる。
本実施例において、各コンクリート桁から突設させる有孔プレート２は縦断面的には単数（１枚のプレート高が桁高程度である）であっても複数であってもよい（図６参照）。

実施例の縦断面図。図１の平面図。外力と抵抗力のメカニズムを説明した説明図。他の実施例の縦断面図。図４の平面図。他の実施例の縦断面図。図６の平面図。従来の合成桁の構造を説明した分解斜視図。

符号の説明

１・・・・コンクリート部材
１１・・・接合側端部
２・・・・有孔プレート
２１・・・孔
３・・・・充填材
４・・・・鋼製棒体

Claims

コンクリート部材同士の接合構造であって、
繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材と、
前記コンクリート部材の接合側の内部に埋め込まれて接合側端部から突設させた有孔プレートと、
接合される前記コンクリート部材同士の端部間に設けた間隔に充填された充填材と、からなり、
複数の前記有孔プレートを前記コンクリート部材から交互に突設させて千鳥配置に構成したことを特徴とする、
部材の接合構造。
コンクリート部材同士の接合構造であって、
繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材と、
前記コンクリート部材の接合側の内部に埋め込まれて接合側端部から突設させた有孔プレートと、
接合される前記コンクリート部材同士の端部間に設けた間隔に充填された充填材と、からなり、
前記コンクリート部材同士の夫々の前記有孔プレートに刻設された孔であって、対応する夫々の該孔に同一の鋼製棒体を貫通させたことを特徴とする、
部材の接合構造。
コンクリート部材同士の接合構造であって、
繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材と、
前記コンクリート部材の接合側の内部に埋め込まれて接合側端部から突設させた有孔プレートと、
接合される前記コンクリート部材同士の端部間に設けた間隔に充填された充填材と、からなり、
前記コンクリート部材同士の夫々の対応する前記有孔プレートの端部同士を接合させたことを特徴とする、
部材の接合構造。