JP2010236274A - 鋼矢板壁及びその構築方法、並びに鋼矢板壁を用いた合成床板構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構築コストの上昇及び鋼矢板の打設抵抗の増大をそれぞれ効果的に抑制しつつ、厚さ方向に沿った負荷荷重により鋼矢板に生じる撓み変形を効果的に抑制する。
【解決手段】鋼矢板壁３４では、テンションロッド３６が鋼矢板１０におけるポケット溝３２内を通って継手部２２を貫通すると共に、ポケット溝３２内で張力Ｔｓが生じた状態とされ、かつアンカナット４０がテンションロッド３６に生じた張力Ｔｓを鋼矢板１０の継手部２２に伝達する。これにより、テンションロッド３６から伝達される張力Ｔｓにより鋼矢板１０には、その長手方向に沿って内部応力が生じ、この内部応力は鋼矢板１０を一方向へ撓ませる曲げモーメントとして作用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数枚の鋼矢板を用いて構築された鋼矢板壁及び、その構築方法に関する。
また、本発明は、鋼矢板壁が複数の支持桁体の間に掛け渡される鋼製梁部材として用いられた鋼及びコンクリートの合成床板構造及び、その構築方法に関する。

複数枚の鋼矢板を用いて構築される鋼矢板壁としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１記載の鋼矢板壁は、複数枚の鋼矢板が並列されると共に、互いに隣接する一対の鋼矢板が継手部を介して連結されて構成されている。この鋼矢板にはウェブの外側に複数個のアンカー金具が溶接等により固定されており、これらのアンカー金具を介してタイワイヤーが緊張材として取り付けられている。

ここで、鋼矢板のウェブは、一方向に沿って細長いプレート状に形成されると共に、その長手直角方向に沿った断面形状が略コ字状に形成されている。また複数個のアンカー金具は、ウェブの長手方向に沿って配列されており、タイワイヤーは、複数個のアンカー金具を介してウェブに連結されている。タイワイヤーは、その下端部が最下端に配置されたアンカー金具に固定されると共に、上端部に形成されたねじ部にナット状の端末金具が捩じ込まれており、この端末金具の締込み量（締結トルク）を変化させることにより、タイワイヤーの緊張度（張力）が調整可能になっている。

特許文献１記載の鋼矢板壁では、鋼矢板頭部において増締めしてタイワイヤーに緊張力（張力）を発生させることにより、外部荷重を受けた鋼矢板の撓み変形を抑制できる。
また特許文献２には、間隔をおいた支持桁に渡って複数のハット形の鋼製梁が並列して配置されると共に、各鋼製梁におけるアーム部が載置され、かつ並列して配置されたハット形鋼製梁が支持桁の長手方向に連続するように配置され、隣り合う鋼製梁のウェブ間の凹部内にコンクリートを打設して固化して、並列して配置された鋼製梁が連続して一体化された鋼・コンクリート合成床版（合成床板構造）が記載されている。この合成床板構造では、鋼製梁として一方の継手部の爪先端部が部分的に切除されたハット型の鋼矢板が用いられており、互いに隣接する鋼矢板が継手部を介して連結されている。

特開平１１−５０４４６号公報 特開２００７−２３１７０４号公報

しかしながら、特許文献１記載の鋼矢板壁では、鋼矢板の外側に複数個のアンカー金具を溶接等により固定すると共に、これらアンカー金具を介してタイワイヤーを連結する必要があることから、アンカー金具及びタイワイヤーを鋼矢板に取り付ける作業が煩瑣になると共に、アンカー金具及びタイワイヤーの追加に伴って鋼矢板壁の構築コストも上昇する。

また、鋼矢板をアンカー金具及びタイワイヤーと共に地盤中に打設する場合には、鋼矢板に取り付けられたアンカー金具の影響により打設抵抗が大幅に増大するため、例えば、打設可能な地盤が限定されたり、バイブロハンマ等の打設装置として高出力（高衝撃力）のものを用いる必要が生じる。
また、鋼矢板に取り付けられたアンカー金具及びタイワイヤーが地盤中に埋設され、又は海等に水没する場合には、アンカー金具及びタイワイヤーに腐蝕対策を施す必要性が発生するが、このような腐蝕対策は、鋼矢板壁の構築コストを上昇させる要因になる。

一方、特許文献２記載の合成床板構造では、コンクリート層及び鋼製梁の重量（自重）の影響により鋼製梁（ハット形鋼矢板）に発生する撓み変形を抑制する手段が設けられていない。このため、自重の影響によるハット形鋼矢板の撓み変形を十分に小さくするには、鋼矢板の長手方向に沿った支持桁のピッチを短くし、又は鋼矢板として曲げ剛性が十分に高い肉厚のものを用いる必要があるが、このような対応のみにより鋼矢板の撓み変形を低減する場合には、合成床板構造が恒久的に用いられるものでない場合であっても、合成床板構造の構築コストが大幅に上昇してしまう。

本発明の目的は、上記事実を考慮して、構築コストの上昇及び鋼矢板の打設抵抗の増大をそれぞれ効果的に抑制しつつ、厚さ方向に沿った負荷荷重により鋼矢板に生じる撓み変形を効果的に抑制できる鋼矢板壁及び、その構築方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記事実を考慮して、構築コストの上昇を効果的に抑制しつつ、自重により鋼矢板壁に生じる撓み変形を効果的に抑制できる合成床板構造及び、その構築方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る鋼矢板壁は、一方向に沿って細長いプレート状のウェブ、該ウェブの両端部に設けられた一対のフランジ部、該一対のフランジ部の端部からそれぞれ外側へ延出する一対のアーム部、該一対のアーム部の先端部にそれぞれ形成された一対の継手部及び、該継手部の内側に、前記ウェブの長手方向に沿って延在するように形成されたポケット溝を具備する鋼矢板を、前記ウェブの長手直角方向に沿って複数枚配列すると共に、互いに隣接する一対の鋼矢板における継手部同士を嵌合することにより構築された鋼矢板壁であって、前記鋼矢板における少なくとも一方の前記ポケット溝に配置され、該ポケット溝内を通って前記継手部を前記長手方向に沿って貫通すると共に、前記ポケット溝内で前記長手方向に沿った張力が生じた状態とされる棒状のテンション部材と、前記テンション部材の両端部に装填されると共に、前記テンション部材の両端部を、該テンション部材の張力が伝達されるように前記継手部の長手方向の両端部にそれぞれ連結するアンカ部材と、を備えたことを特徴とする鋼矢板壁。

上記請求項１に係る鋼矢板壁では、テンション部材がポケット溝内を通って継手部を貫通すると共に、ポケット溝内で張力が生じた状態とされ、かつアンカ部材が、テンション部材の両端部を継手部の長手方向の両端部にそれぞれ連結し、テンション部材に生じた張力を鋼矢板の継手部に伝達することにより、テンション部材から伝達される張力により鋼矢板には、その長手方向に沿って内部応力が生じ、この内部応力は鋼矢板を一方向へ撓ませる曲げモーメントとして作用する。

従って、鋼矢板が厚さ方向に沿って片面側から負荷荷重を受ける場合には、この負荷荷重により鋼矢板に生じる撓み変形とは反対方向の撓み変形を生じさせるように、テンション部材が配置されるポケット溝の位置を適宜設定すれば、テンション部材から伝達される張力が、負荷加重により鋼矢板に生じる曲げモーメントを打ち消すように作用し、負荷加重により生じる鋼矢板の撓み変形を低減できる。

このとき、テンション部材の張力を負荷加重の大きさに応じて適宜調整すれば、負荷加重により生じる内部応力と張力により生じる内部応力を略均衡させることが可能になるので、負荷加重により生じる鋼矢板の撓み変形を十分に小さいものにできる。
また請求項１に係る鋼矢板壁では、テンション部材が継手部の内側に形成されたポケット溝内に配置されることから、テンション部材を増設したことにより鋼矢板の地盤等に対する打設抵抗が増加することもなく、またテンション部材を鋼矢板に装填するためにはアンカ部材を追加するだけでよいので、鋼矢板壁の構築コストの増大を効果的に抑制できる。

さらに請求項２に係る鋼矢板壁は、請求項１記載の鋼矢板壁において、前記鋼矢板が負荷荷重を受ける場合に、前記テンション部材は、前記長手方向に沿った張力により、前記負荷荷重を受けた前記鋼矢板に生じる内部応力とは反対方向の内部応力を前記鋼矢板に発生させることを特徴とする。
また本発明の請求項３に係る鋼矢板壁の構築方法は、請求項１又は請求項２記載の鋼矢板壁を構築する際に用いられる鋼矢板壁の構築方法であって、前記テンション部材を、連結前の一方の鋼矢板におけるポケット溝内に通して継手部を貫通させると共に、一方の鋼矢板が連結される他方の鋼矢板における継手部を貫通させる貫通工程と、前記アンカ部材を前記テンション部材の基端部に装填すると共に、該テンション部材の基端部を、一方の継手部における基端部に連結固定する連結工程と、他方の継手部の基端部を一方の継手部の先端部に部分的に嵌合させた後、前記テンション部材の先端部に前記長手方向に沿った引張力を加え、該引張力により他方の鋼矢板を、その継手部が一方の鋼矢板の継手部と所定長に亘って嵌合する位置まで移動させる嵌合工程と、を有することを特徴とする。

上記請求項３に係る鋼矢板壁の構築方法では、請求項１又は請求項２記載の鋼矢板壁を構築する際に、他方の継手部の基端部を一方の継手部の先端部に部分的に嵌合させた後、テンション部材の先端部に長手方向に沿った引張力を加え、この引張力により他方の鋼矢板を、その継手部が一方の鋼矢板の継手部と所定長に亘って嵌合する位置まで移動させることにより、他方の鋼矢板（後続鋼矢板）の継手部を一方の鋼矢板（先行鋼矢板）の継手部に嵌合させつつ、後続鋼矢板をその長手方向に沿って移動させることができるので、後続鋼矢板を鋼矢板壁の一部を構成した先行鋼矢板に連結し、後続鋼矢板を鋼矢板壁の一部とすることができる。

このとき、鋼矢板壁が略鉛直方向以外の方向に設置されており、バイブロハンマ等の重量物の垂直落下により衝撃力を発生させる装置を用いて後続鋼矢板を先行鋼矢板に嵌合できない場合でも、テンション部材を牽引可能な装置を用いれば、後続鋼矢板の継手部を一方の先行鋼矢板の継手部に嵌合させつつ、後続鋼矢板をその長手方向に沿って容易に移動させることができる。

また、本発明の請求項４に係る合成床板構造は、請求項１又は請求項２記載の鋼矢板壁により構成され、複数の支持桁体の間に掛け渡される鋼製梁部材と、前記鋼製梁部材上に打設されたコンクリート材料からなるコンクリート層と、前記コンクリート層の内部に埋設される補強鉄筋体と、前記鋼製梁部材の上面側に所定の間隔を空けてそれぞれ固着されると共に、前記補強鉄筋体に連結される複数の連結部材と、を有することを特徴とする。

上記請求項４に係る合成床板構造では、複数の支持桁体の間に掛け渡される鋼製梁部材が、請求項１又は請求項２記載の鋼矢板壁により構成されることにより、鋼製梁部材上へのコンクリートの打設前あるいは打設完了後に、テンション部材に長手方向に沿った張力を生じさせれば、このテンション部材により鋼製梁部材を構成した各鋼矢板に対し、鋼製梁部材、コンクリート層及び補強鉄筋体の重量（自重）に対抗するポストテンションを作用させることができるので、自重により鋼矢板壁（合成床板構造）に生じる撓み変形を効果的に抑制できる。

また請求項４に係る合成床板構造では、ポストテンションを鋼製梁部材に作用させないものと比較し、鋼矢板の長手方向に沿った支持桁のピッチを相対的に長くし、又は鋼矢板として相対的に肉厚の薄いものを用いても、自重の影響による鋼製梁部材（合成床板構造）の撓み変形を十分に小さくできるので、合成床板構造の構築コストの上昇を効果的に抑制できる。

また、本発明の請求項５に係る合成床板構造の構築方法は、請求項４記載の合成床板構造の構築方法であって、前記鋼製梁部材上へのコンクリートの打設前あるいは打設完了後に、前記テンション部材に前記長手方向に沿った張力を生じさせ、該テンション部材により前記鋼製梁部材に対してポストテンションを作用させることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る鋼矢板壁及び、その構築方法によれば、構築コストの上昇及び鋼矢板の打設抵抗の増大をそれぞれ効果的に抑制しつつ、厚さ方向に沿った負荷荷重により鋼矢板に生じる撓み変形を効果的に抑制できる。
また、本発明に係る合成床板構造及び、その構築方法によれば、構築コストの上昇を効果的に抑制しつつ、自重により鋼矢板壁に生じる撓み変形を効果的に抑制できる。

本発明の実施形態に係る鋼矢板壁の構成を示す斜視図である。 図１に示される鋼矢板壁の平面図である。 図１に示される鋼矢板壁における互い嵌合した継手部の構成を示す斜視図及び平面図である。 図１に示される鋼矢板壁を構成する鋼矢板の平面図である。 本発明の実施形態に係る鋼矢板壁及び、その構築に用いられるクレーン及びバイブロハンマの模式図である。 本発明の実施形態に係る合成床板構造の構成を示す斜視図である。 図６に示される合成床板構造における鋼製梁の構成を示す斜視図である。 図６に示される合成床板構造における鋼製梁及び鉄筋構造体の構成を示す斜視図である。 図６に示される合成床板構造における鋼製梁及びコンクリート層の構成を示す斜視図である。 図７に示される鋼製梁を構成した複数枚の鋼矢板の継手部付近の構成を示し斜視図である。 本実施形態に係る一対の鋼矢板を連結する途中の状態を示す斜視図である。 （Ａ）は鋼矢板により構成される単純梁を想定した解析モデルを示す側面図、（Ｂ）は解析モデルにおける鋼矢板の変移量の分布を示すグラフ、（Ｃ）は解析モデルにおける鋼矢板の曲げモーメントの分布を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る鋼矢板壁及び、この鋼矢板壁を用いた合成床板構造について図面を参照して説明する。
（鋼矢板壁の説明）
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る鋼矢板壁が示され、図４には、図１に示される鋼矢板壁に用いられる鋼矢板が示されている。図１に示されるように、鋼矢板１０は全体として一方向へ細長いプレート状に形成されている。鋼矢板１０には、長手方向（矢印Ｌ方向）と直交する板幅方向（矢印Ｓ方向）の中心側にウェブ１２が形成されると共に、このウェブ１２の両端部に一対のフランジ部２０が形成され、この一対のフランジ部２０の端部からそれぞれ外側へ延出する一対のアーム部１４が全長に亘って形成されている。なお、本実施形態に係る鋼矢板１０は、その断面形状からハット形鋼矢板と一般的に呼称されている。

図４に示されるように、ウェブ１２の両端部から板厚方向（矢印Ｔ方向）に対して斜め外側へ向かって、それぞれ延出する一対のフランジ部２０が曲げ加工により形成されている。ここで、ウェブ１２は鋼矢板１０の長手方向及び板幅方向とそれぞれ平行に延在している。また、一対のアーム部１４は、一対のフランジ部２０の先端部からそれぞれ幅方向に沿って外側へ延出している。ウェブ１２とアーム部１４は略平行となるように形成されている。

図４に示されるように、鋼矢板１０では、その断面に対して板幅方向に沿った幾何学的な中心線Ｃを設定することが可能であり、一方のフランジ部２０及びアーム部１４と、他方のフランジ部２０及びアーム部１４とは、中心線Ｃを介して互いに対称的な形状を有している。また鋼矢板１０は、中心線Ｃ上に断面における幾何学的な中心点である重心Ｇを有している。

一対のアーム部１４の先端部には、それぞれ継手部２２、２３が形成されている。継手部２２、２３は、板幅方向に沿った断面形状がそれぞれ略Ｃ字状とされている。ここで、一方の継手部２２と他方の継手部２３とは、重心Ｇに対して互いに点対称となる形状をそれぞれ有している。
図３（Ｂ）に示されるように、一方の継手部２２には、アーム部１４の先端部から板厚方向に沿ってウェブ１２とは反対側へ屈曲された屈曲部２４及び、この屈曲部２４の先端部から板幅方向外側へ延出する底板部２６が一体的に形成されている。また継手部２２には、底板部２６の先端部から板厚方向に沿ってウェブ１２とは反対側へ突出する爪部２８が一体的に形成されている。爪部２８は、板幅方向に沿って内側（アーム部１４側）へ傾斜しており、その先端側の断面形状が略楔状になっている。爪部２８の内側には略平面状の噛合面３０が形成されている。

他方の継手部２３にも、屈曲部２５、底板部２７及び爪部２９がそれぞれ一体的に形成されており、これらの屈曲部２５、底板部２７及び爪部２９は、重心Ｇを中心として継手部２２における屈曲部２４、底板部２６及び爪部２８と点対称な形状とされている。また爪部２９には、その内側に噛合面３１が形成されており、図３（Ｂ）に示されるように、継手部２２と継手部２３とが互いに嵌合すると、噛合面３０と噛合面３１とは噛合（当接）可能とされている。

なお、鋼矢板壁３４に負荷荷重が作用していない状態では、噛合面３０と噛合面３１とは、図３に示されるように、隙間が空くことがあり、必ずしも面接触状態とはならないが、鋼矢板壁３４に一定以上の負荷荷重が作用すると、噛合面３０と噛合面３１とは面接触状態となると共に、負荷荷重に対応する圧接力で互いに圧接する。
継手部２２、２３には、それぞれ底板部２６、２７の内側面に凹状のポケット溝３２、３３が全長に亘って形成されている。ポケット溝３２、３３は、その深さ方向が板厚方向と実質的に一致しており、その断面形状が略Ｕ字状乃至略矩形状とされている。

図５に示されるように、本実施形態に係る鋼矢板壁３４は、処分埋立場の分離壁、垂直遮水壁等として用いられるものであり、鋼矢板１０は、鋼矢板壁３４の主要な構造部品として用いられる。すなわち、鋼矢板壁３４は、基本的には、複数枚の鋼矢板１０を順次、地盤５２中に打込み、これらの鋼矢板１０を幅方向Ｗに沿って並列的に配置することにより構築されている。このとき、互いに隣接する一対の鋼矢板１０は、図３（Ｂ）に示されるように、一方の継手部２２と他方の継手部２３とが互いに噛合った状態で、地盤５２（図５参照）中に打込まれており、これらの継手部２２、２３を介して互いに連結されている。

図３（Ｂ）に示されるように、鋼矢板１０は、一方のポケット溝３２の内部に配置される丸棒状のテンションロッド３６を備えている。このテンションロッド３６は鋼線により構成されており、具体的には、ＰＣ（プレストレストコンクリート）構造物用のＰＣ鋼線（例えば、記号ＳＷＰＲ１ＢＮのＰＣ鋼線）を用いることができる。またテンションロッド３６としては、断面円形のＰＣ鋼線以外にも、外周面に半円状の溝が複数本形成された「異形ＰＣ鋼線」や、複数本の鋼線が撚られて構成された「ＰＣ鋼より線」等も用いることができる。

図３（Ａ）に示されるように、テンションロッド３６には、その長手方向両端部にそれぞれ雄ねじ部３８（図３（Ａ）では、上端側の雄ねじ部３８のみを示す。）が形成されており、テンションロッド３６の全長は、一対の雄ねじ部３８の先端側が継手部２２の両端からそれぞれ突出可能となるように設定されている。すなわち、テンションロッド３６は、ポケット溝３２内を通って継手部２２を長手方向に沿って貫通し、その両端部を継手部２２の両端面からそれぞれ突出させる。

テンションロッド３６には、一対の雄ねじ部３８にそれぞれアンカナット４０が捩じ込まれている。これらのアンカナット４０の外径は、ポケット溝３２の最大内径よりも大きくされ、かつ継手部２２の板幅方向の寸法よりも小さくされている。なお、図３（Ａ）には、アンカナット４０としてテンションロッド３６の長手方向（軸線方向）へねじ穴が貫通する六角ナットが示されているが、テンションロッド３６の下端側に配置されるアンカナット４０としては、下端側が閉塞された袋ナットを用いても良い。

アンカナット４０は、テンションロッド３６に発生する張力等に応じて軸線方向に沿った厚さが適宜設定され、ねじ溝の剪断破壊による脱落、緩みが確実に防止される。また雄ねじ部３８に複数個のアンカナット４０を捩じ込むことより、雄ねじ部３８の先端側に位置するアンカナット４０をロック用のナットとして機能させ、アンカナット４０の緩みを確実に防止するようにしても良い。またテンションロッド３６における下端側の雄ねじ部３８に捩じ込まれるアンカナット４０については、地盤５２中に埋設された後は、雄ねじ部３８に対する捩込み量を調整する必要がないので、鋼矢板１０の打設前に溶接等により雄ねじ部３８に固着しておいても良い。

また、テンションロッド３６の両端部又は片側の端部に雄ねじ部３８を形成せず、スリットが形成された内側スリーブ及び、この内側スリーブを外周側からかしめ固定する外側スリーブからなる２ピースのアンカ部材をテンションロッド３６の両端部又は片側の端部に配置するようにしても良い。

次に、上記のように構成された鋼矢板１０により鋼矢板壁３４を構築する方法について説明する。
図５に示されるように、鋼矢板１０を地盤５２に打設する際には、クローラクレーン５４のクレーン５６に吊り下げられたバイブロハンマ５８のクランプにより鋼矢板１０の上端部を把持し、バイブロハンマ５８により鋼矢板１０に衝撃力を作用させる。これにより、衝撃力と共に作用するバイブロハンマ５８の重量及び鋼矢板１０の自重により鋼矢板１０が地盤５２に所定の打込み速度で打込まれる。

このとき、既に地盤５２中に打設された鋼矢板１０（先行鋼矢板１０Ｐ）に続いて打設される鋼矢板１０（後続鋼矢板１０Ｆ）は、その他方（図１では左側）の継手部２３が先行鋼矢板１０Ｐの一方（図１では右側）の継手部２２に嵌合した状態とされつつ、地盤５２中に打込まれて行く。これにより、先行鋼矢板１０Ｐに後続鋼矢板１０Ｆがそれぞれの継手部２２、２３を介して連結されて、地盤５２へ打設完了した後続鋼矢板１０Ｆにより鋼矢板壁３４が幅方向Ｗへ延長される。

本実施形態に係る鋼矢板壁３４の構築方法では、鋼矢板１０を地盤５２へ打設する時点で、アンカナット４０は、緩みが発生せず、かつテンションロッド３６がポケット溝３２から脱落しない程度の締結トルクで一対の雄ねじ部３８にそれぞれ捩じ込まれる。従って、テンションロッド３６には大きな張力が発生しておらず、この張力が鋼矢板１０に撓み変形を実質的に発生させることもない。

本実施形態に係る鋼矢板壁３４の構築方法では、鋼矢板壁３４を構成する全ての鋼矢板１０を地盤５２中へ打設完了した後に、テンションロッド３６における上端側の雄ねじ部３８に捩じ込まれているアンカナット４０が所定の締結トルクが発生するまで増締めされる。このとき、雄ねじ部３８に捩じ込まれるアンカナット４０は、テンションロッド３６の長手方向に沿った分力（引張力）を発生させ、この引張力によりテンションロッド３６における一対の雄ねじ部３８間に引張方向の弾性変形（伸び）を発生させる。これにより、テンションロッド３６には、その伸び量に応じた大きさの張力Ｔｓ（図１参照）が発生し、この張力Ｔｓは一対のアンカナット４０を介して継手部２２の両端面にそれぞれ伝達される。

このとき、アンカナット４０は、図３（Ｂ）の２点鎖線で示されるように、一方の継手部２２の端面におけるポケット溝３２の周縁部に圧接すると共に、他方の継手部２３における爪部２９の先端付近にも圧接する。従って、テンションロッド３６の張力Ｔｓは、アンカナット４０を介して継手部２２、２３の両端面にそれぞれ伝達されることになる。このため、複数枚の鋼矢板１０が鋼矢板壁３４を構成した状態では、鋼矢板１０における両側の継手部２２、２３の両端面にそれぞれ張力Ｔｓが伝達される。

テンションロッド３６の張力Ｔｓは、継手部２２、２３に対して圧縮荷重として作用するが、図３（Ｂ）に示されるように、曲げモーメントに対するアーム部１４の断面内における中立軸Ｎａに対して外側（ウェブ１２側）に作用する。従って、図１に示されるように、張力Ｔｓは、その一部が継手部２２、２３に対して板厚方向の分力Ｆｔに変換される。この分力Ｆｔは継手部２２、２３に対して曲げモーメントとして作用し、継手部２２、２３を介して鋼矢板１０の全体に作用する。これにより、張力Ｔｓを受けた鋼矢板１０には、図１の２点鎖線ＢＬにより示されるように、長手方向に沿った中央側が両端部に対して膨出するような撓み変形が生じる。

一方、鋼矢板壁３４の構築完了後に、鋼矢板壁３４により区画された敷地内に処分ごみ、土砂等が投入され、鋼矢板壁３４の内外における地表レベルに差が生じると、投入物の比重及び地表レベルに差に応じた荷重（負荷荷重）Ｆが鋼矢板壁３４を構成する各鋼矢板１０に加わる。このとき、鋼矢板１０は、下端側が固定された片持ち梁であると見做せるので、鋼矢板１０の上端側（自由端側）に作用する負荷荷重Ｆは、鋼矢板１０に対して曲げモーメントとして作用する。なお、本実施形態では、鋼矢板１０におけるウェブ１２の外側が投入物により地表レベルが内側に対して上昇するものとする。

本実施形態に係る鋼矢板壁３４の構築方法では、鋼矢板壁３４の内外における地表レベルが最大となった時に、鋼矢板１０に作用する負荷荷重Ｆ（最大荷重Ｆｍ）の大きさに応じて、上端側のアンカナット４０に発生させる締結トルクの大きさが設定される。これにより、テンションロッド３６には、最大荷重Ｆｍに対応する張力が発生することになる。この張力Ｔｓは、前述したように、鋼矢板１０に対して曲げモーメントとして作用し、張力Ｔｓによる曲げモーメントは、負荷荷重Ｆにより鋼矢板１０に生じる曲げモーメントとは反対方向の撓み変形を発生させる。

上記の現象を換言すると、鋼矢板１０が負荷荷重Ｆを受ける場合に、張力Ｔｓは、負荷荷重Ｆを受けた鋼矢板１０に生じる内部応力とは反対方向の内部応力を鋼矢板１０の断面内に発生させる。これにより、負荷荷重Ｆにより生じる内部応力と張力Ｔｓにより生じる内部応力とは互いに打ち消し合うことになる。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る鋼矢板壁３４の作用について説明する。
本実施形態に係る鋼矢板壁３４では、テンションロッド３６が鋼矢板１０におけるポケット溝３２内を通って継手部２２を貫通すると共に、ポケット溝３２内で張力Ｔｓが生じた状態とされ、かつアンカナット４０がテンションロッド３６に生じた張力Ｔｓを鋼矢板１０の継手部２２に伝達することにより、テンションロッド３６から伝達される張力Ｔｓにより鋼矢板１０には、その長手方向に沿って内部応力が生じ、この内部応力は鋼矢板１０を一方向へ撓ませる曲げモーメントとして作用する。

従って、鋼矢板１０が厚さ方向に沿ってウェブ１２の外側から負荷荷重Ｆを受け、この負荷荷重Ｆが鋼矢板１０を他方向へ撓み変形させる曲げモーメントとして作用しても、テンションロッド３６から伝達される張力Ｔｓが負荷荷重Ｆにより鋼矢板１０に生じる曲げモーメントを打ち消すように作用し、負荷荷重Ｆにより生じる鋼矢板１０の撓み変形を低減できる。

このとき、テンションロッド３６の張力Ｔｓを負荷荷重Ｆの大きさに応じて適宜調整すれば、負荷荷重Ｆにより生じる曲げモーメント力と張力Ｔｓにより生じる曲げモーメントを略均衡させることが可能になるので、負荷荷重Ｆにより生じる鋼矢板１０の撓み変形を十分に小さいものにできる。
なお、張力Ｔｓは、鋼矢板１０を地盤５２中に打設した後にも、アンカナット４０により調整可能であることから、張力Ｔｓが経時的に大きく変化するような場合は、必ずしも鋼矢板１０の打設完了直後に、張力Ｔｓを最大荷重Ｆｍに対応させて設定する必要はなく、負荷荷重Ｆの変化に応じて張力Ｔｓの大きさを調整するようにしても良い。

また鋼矢板壁３４では、テンションロッド３６が鋼矢板１０における継手部２２内側に形成されたポケット溝３２内に配置されることから、テンションロッド３６を増設したことにより鋼矢板１０の地盤５２に対する打設抵抗が増加することもなく、またテンションロッド３６を鋼矢板１０に装填するためにはアンカナット４０を追加するだけでよいので、鋼矢板壁３４の構築コストの増大を効果的に抑制できる。

（鋼矢板壁を用いた合成床板構造の説明）
図６には、本発明の実施形態に係る合成床板構造が示されている。この合成床板構造６０は、図１及び図２に示される鋼矢板壁３４を支持桁６２の間に掛け渡される鋼製梁６４として用いている。なお、本実施形態に係る合成床板構造６０では、鋼矢板壁３４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

図７に示されるように、合成床板構造６０は、鉄筋コンクリートブロック等からなる一対の支持桁６２の間に掛け渡される鋼製梁６４を備えており、この鋼製梁６４は、複数枚の鋼矢板１０が板幅方向に沿って連結された鋼矢板壁３４により構成されている。この鋼製梁６４が図１及び図２に示される鋼矢板壁３４と異なる点は、鋼矢板壁３４では、複数枚の鋼矢板１０がそれぞれ地盤５２中に打設され、地盤５２に対して略垂直に立設されるのに対し、鋼製梁６４では、複数枚の鋼矢板１０がそれぞれ一対の支持桁６２間に掛け渡され、一対の支持桁６２間により略水平に支持される点のみである。

なお、本実施形態では、鋼製梁６４を一対（２個）の支持桁６２間に掛け渡したが、長尺の鋼製梁６４を用いる場合には、３個以上の支持桁６２間に掛け渡すようにしても良い。
鋼製梁６４の構築方法を図１１に基づいて説明する。先ず、略水平な作業面ＷＦ上に先行鋼矢板１０Ｐを載置した後、作業面ＷＦ上における先行鋼矢板１０Ｐに対して後方側に離間した位置に後続鋼矢板１０Ｆを載置すると共に、この後続鋼矢板１０Ｆにおける一方の継手部２２を、先行鋼矢板１０Ｐにおける他方の継手部２３と略一致するように、板幅方向に沿って位置決めする。

次いで、鋼矢板１０の全長に対して２倍を超える長さを有するテンションロッド３６を用意し、このテンションロッド３６を、後続鋼矢板１０Ｆにおける継手部２２の後端側からポケット溝３２内に挿入し、継手部２２を貫通させる。このテンションロッド３６の後端部にアンカナット４０を捩じ込み、このアンカナット４０を継手部２２の後端面に当接させると共に、テンションロッド３６の先端側を先行鋼矢板１０Ｐにおける継手部２３のポケット溝３２内に挿入し、継手部２３を貫通させる。

次いで、先行鋼矢板１０Ｐにおける継手部２３の先端面から突出したテンションロッド３６にセンタホールジャッキ６８を装填し、このセンタホールジャッキ６８によりテンションロッド３６に引張力を伝達する。この引張力により後続鋼矢板１０Ｆを先行鋼矢板１０Ｐ側へ移動させると共に、後続鋼矢板１０Ｆにおける継手部２２の先端部を先行鋼矢板１０Ｐにおける継手部２３の後端部に嵌合させる。この後、継手部２２、２３を互いに嵌合させたまま、センタホールジャッキ６８の引張力により後続鋼矢板１０Ｆをセンタホールジャッキ６８側へ移動（前進）させ、後続鋼矢板１０Ｆの先端が先行鋼矢板１０Ｐの先端と一致する位置まで移動したならば、センタホールジャッキ６８を作動停止させる。これにより、後続鋼矢板１０Ｆが先行鋼矢板１０Ｐに継手部２２、２３を介して連結される。

鋼矢板壁３４を構成する鋼矢板１０の枚数をＮとすると、上記作業を（Ｎ−１）回繰り返すことにより、Ｎ枚の鋼矢板１０からなる鋼矢板壁３４が構築される。
なお、鋼矢板１０の２倍を超える長さのテンションロッド３６は、後続鋼矢板１０Ｆを先行鋼矢板１０Ｐに連結した後、所定の長さに切断されると共に、先端部に雄ねじ部３８が形成され、この雄ねじ部３８には、図１０に示されるように、アンカナット４０が捩じ込まれる。また、鋼矢板１０の２倍を超える長さのテンションロッド３６の代わりに、２本のテンションロッド３６の雄ねじ部３８間を捩じ込み式のジョイント部材により連結し、後続鋼矢板１０Ｆを先行鋼矢板１０Ｐに連結した後、ジョイント部材をテンションロッド３６から離脱させるようにしても良い。

上記のようにして構築された鋼矢板壁３４は、例えば、クレーンにより吊り上げられ、図７に示されるように、その両端部が一対の支持桁６２上にそれぞれ載置される。これにより、一対の支持桁６２間に掛け渡された鋼製梁６４を鋼矢板壁３４により構成できる。この鋼製梁６４は、その両端部がそれぞれアンカボルト等を介して支持桁６２に連結固定される。

図８に示されるように、鋼製梁６４を構成する各鋼矢板１０における一対のフランジ部２０にはそれぞれ長手方向及び板幅方向に沿って所定の間隔毎にピン状のスタッドジベル７０が溶接により固定された後、鋼製梁６４上には、複数本の鋼線を三次元マトリックス状に連結して形成された鉄筋構造体７４が設置される。この鉄筋構造体７４は、スタッドジベル７０又はアンカロッド等の鋼製の連結部材を介して鋼製梁６４（鋼矢板１０）の上面側に連結される。

支持桁６２上に鉄筋構造体７４を設置完了した後、鋼製梁６４の外周縁に沿って矩形状の型枠（図示省略）が設置され、この型枠内に流動性を有するコンクリート材料が流し込まれる。コンクリート材料の硬化完了後に、型枠を鋼製梁６４から離脱させることにより、図９に示されるように、鋼製梁６４上に鉄筋構造体７４が埋設されたコンクリート層６６が形成され、鋼及びコンクリートが複合された合成床板構造６０が完成する。

なお、合成床板構造６０が橋等として用いられる場合、図６に示されるように、支持桁６２上の合成床板構造６０の上面部へ滑らかに傾斜するスロープブロック７２がコンクリート等により設置される。
本実施形態に係る合成床板構造６０の構築方法では、鋼製梁６４上へのコンクリートの打設前あるいは打設完了後に、テンションロッド３６における雄ねじ部３８に捩じ込まれアンカナット４０を所定の締結トルクが発生するまで増締めする。これにより、テンションロッド３６には張力Ｔｓが発生し、この張力Ｔｓが一対のアンカナット４０を介して継手部２２、２３の両端部にそれぞれ伝達される。この継手部２２、２３に伝達された張力Ｔｓは、前述したように、鋼製梁６４を構成した各鋼矢板１０に対して曲げモーメントとして作用し、この曲げモーメントは、図７の２点鎖線ＢＬにより示されるように、鋼矢板１０に長手方向に沿った中央側が両端部に対して上側へ膨出するような撓み変形を生させる。このとき、テンションロッド３６の張力Ｔｓの大きさは、鋼製梁６４の自重、コンクリート層６６の重量及び鉄筋構造体７４の重量の総和に対応するように設定される。なお、コンクリート打設完了後にアンカナット４０を増締めする場合はコンクリートの硬化前、硬化後のいずれでもよい。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る合成床板構造６０の作用について説明する。
本実施形態に係る合成床板構造６０では、一対の支持桁６２の間に掛け渡される鋼製梁６４が鋼矢板壁３４により構成されることにより、鋼製梁６４上へのコンクリートの打設前あるいは打設後に、テンションロッド３６に張力Ｔｓを生じさせれば、テンションロッド３６により鋼製梁６４を構成した各鋼矢板１０に対し、鋼製梁６４、コンクリート層６６及び鉄筋構造体７４の重量（自重）に対抗するポストテンションを作用させることができるので、自重により合成床板構造６０に生じる撓み変形を効果的に抑制できる。さらに、コンクリートの打設、硬化後にテンションロッド３６に張力Ｔｓを生じさせれば、コンクリートに圧縮応力が発生し、コンクリートのひび割れの発生を抑制することができる。

また合成床板構造６０では、ポストテンションを鋼製梁６４に作用させないものと比較し、鋼矢板１０の長手方向に沿った支持桁６２のピッチを相対的に長くし、又は鋼矢板１０として相対的に肉厚の薄いものを用いても、自重の影響による鋼製梁６４（合成床板構造６０）の撓み変形を十分に小さくできるので、合成床板構造６０の構築コストの上昇を効果的に抑制できる。

次に、本実施形態に係る鋼矢板１０における張力Ｔｓの影響をモデル解析した結果を実施例として説明する。
図１２（Ａ）に示されるように、鋼矢板１０をそれぞれ支持点７６、７７間に載置して、鋼矢板１０により構成される単純梁を想定した。図１２（Ｂ）には、鋼矢板１０の長手方向に沿った撓み量（変位量）の分布を演算した結果が示され、また図１２（Ｃ）には、長手方向に沿って鋼矢板１０に作用する曲げモーメントの分布を演算した結果が示されている。

上記解析モデルでは、鋼矢板１０としては２５Ｈ（有効幅：９００ｍｍ、ウェブ１２の厚さ：１３．２ｍｍ、フランジ部２０の厚さ：８．９ｍｍ）のものを用い、テンションロッド３６としては直径８ｍｍのＰＣ鋼線（ＳＷＰＲ１ＢＮ）を用い、張力Ｔｓは４３．７ｋＮに設定した。また支持点７６、７７間のスパンは８ｍに設定し、２５Ｈの鋼矢板１０の１ｍ当りの質量は１１３ｋｇとしてシミュレーションを行った。

上記シミュレーションによれば、テンションロッド３６から鋼矢板１０における中立軸までの距離を１５０ｍｍに設定した場合の曲げモーメントは６．５６ｋＮ・ｍとなり、張力Ｔｓにより鋼矢板１０に生じる変位量は、支持点７６、７７の中央で０．１４ｍｍとなった。
図１２（Ｂ）では、破線Ｌ１が張力Ｔｓを作用させない場合の鋼矢板１０の変位量を示し、実線Ｌ２が張力Ｔｓを作用させた場合の鋼矢板１０の変位量を示している。また図１２（Ｃ）では、破線Ｌ３が張力Ｔｓを作用させない場合の鋼矢板１０の曲げモーメントを示し、実線Ｌ２が張力Ｔｓを作用させた場合の鋼矢板１０の曲げモーメントを示している。

１０ 鋼矢板
１０Ｆ 後続鋼矢板
１０Ｐ 先行鋼矢板
１２ ウェブ
１４ アーム部
２０ フランジ部
２２、２３ 継手部
２４、２４ 屈曲部
２６、２７ 底板部
２８、２９ 爪部
３０、３１ 噛合面
３２、３３ ポケット溝
３４ 鋼矢板壁
３６ テンションロッド
３８ 雄ねじ部
４０ アンカナット
５２ 地盤
５４ クローラクレーン
５６ クレーン
５８ バイブロハンマ
６０ 合成床板構造
６２ 支持桁
６４ 鋼製梁
６６ コンクリート層
６８ センタホールジャッキ
７０ スタッドジベル
７２ スロープブロック
７４ 鉄筋構造体
７６、７７ 支持点
Ｆ 負荷荷重
Ｔｓ 張力
ＷＦ 作業面

Claims (5)

1. 一方向に沿って細長いプレート状のウェブ、該ウェブの両端部に設けられた一対のフランジ部、該一対のフランジ部の端部からそれぞれ外側へ延出する一対のアーム部、該一対のアーム部の先端部にそれぞれ形成された一対の継手部及び、該継手部の内側に、前記ウェブの長手方向に沿って延在するように形成されたポケット溝を具備する鋼矢板を、前記ウェブの長手直角方向に沿って複数枚配列すると共に、互いに隣接する一対の鋼矢板における継手部同士を嵌合することにより構築された鋼矢板壁であって、
   前記鋼矢板における少なくとも一方の前記ポケット溝に配置され、該ポケット溝内を通って前記継手部を前記長手方向に沿って貫通すると共に、前記ポケット溝内で前記長手方向に沿った張力が生じた状態とされる棒状のテンション部材と、
   前記テンション部材の両端部に装填されると共に、前記テンション部材の両端部を、該テンション部材の張力が伝達されるように前記継手部の長手方向の両端部にそれぞれ連結するアンカ部材と、
   を備えたことを特徴とする鋼矢板壁。
2. 前記鋼矢板が負荷荷重を受ける場合に、
   前記テンション部材は、前記長手方向に沿った張力により、前記負荷荷重を受けた前記鋼矢板に生じる内部応力とは反対方向の内部応力を前記鋼矢板に発生させることを特徴とする請求項１記載の鋼矢板壁。
3. 請求項１又は請求項２記載の鋼矢板壁を構築する際に用いられる鋼矢板壁の構築方法であって、
   前記テンション部材を、連結前の一方の鋼矢板におけるポケット溝内に通して継手部を貫通させると共に、一方の鋼矢板が連結される他方の鋼矢板における継手部を貫通させる貫通工程と、
   前記アンカ部材を前記テンション部材の基端部に装填すると共に、該テンション部材の基端部を、一方の継手部における基端部に連結固定する連結工程と、
   他方の継手部の基端部を一方の継手部の先端部に部分的に嵌合させた後、前記テンション部材の先端部に前記長手方向に沿った引張力を加え、該引張力により他方の鋼矢板を、その継手部が一方の鋼矢板の継手部と所定長に亘って嵌合する位置まで移動させる嵌合工程と、
   を有することを特徴とする鋼矢板壁の構築方法。
4. 請求項１又は請求項２記載の鋼矢板壁により構成され、複数の支持桁体の間に掛け渡される鋼製梁部材と、
   前記鋼製梁部材上に打設されたコンクリート材料からなるコンクリート層と、
   前記コンクリート層の内部に埋設される補強鉄筋体と、
   前記鋼製梁部材の上面側に所定の間隔を空けてそれぞれ固着されると共に、前記補強鉄筋体に連結される複数の連結部材と、
   を有することを特徴とする鋼矢板壁を用いた合成床板構造。
5. 請求項４記載の合成床板構造の構築方法であって、
   前記鋼製梁部材上へのコンクリートの打設前あるいは打設完了後に、前記テンション部材に前記長手方向に沿った張力を生じさせ、該テンション部材により前記鋼製梁部材に対してポストテンションを作用させることを特徴とする合成床板構造の構築方法。

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