JP2012144946A - プレストレス導入構造およびプレストレス導入方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】PC鋼材3がシース管4に挿通され、シース管4の一端4aに固定された第1端板5にPC鋼材3の固定側端部3aが固定され、PC鋼材3の圧縮力導入側端部3bに固定された押圧板8と、PC鋼材3の圧縮力導入側端部3b側を押圧板8とともに引っ張って緊張力を与えた状態でシース管4の他端4bに固定された第2端板6と、押圧板8と第2端板6との間に配置されるピン部材9とを備え、ピン部材9は、押圧板8の第2端板6に対する支持状態が解除可能に設けられたプレストレス導入構造1を提供する。
【選択図】図4
Description
そして、一般的にPC鋼材の定着部は、コンクリート部材を切り欠いて設けたり、部材の外側に設けたりすることとなる(例えば、特許文献1参照)。この場合、部材の面内に定着部を設け、専用の開放機にて緊張開放して部材にプレストレスを導入し、その後、切欠部にモルタルを充填することが行われている。
すなわち、プレストレス導入装置では、コンクリート部材にプレストレスを導入すれば、ひび割れを抑制することができるが、構築されたコンクリート部材に対して後からプレストレスを導入する場合、別途、PC鋼材の緊張、定着作業が必要となり、手間と時間がかかるという問題があった。
また、コンクリート表面に定着用の切欠部が形成され、定着後に切欠部の穴埋めが行われるが、その切欠部からひび割れが発生し、さらにひび割れよりコンクリート内部に水が浸透してコンクリートの耐久性が低下するという問題があった。
また本発明の他の目的は、コンクリート構造物の耐久性の低下を防止するこができるプレストレス導入構造およびプレストレス導入方法を提供することである。
また、プレストレス導入を行うためのPC鋼材の定着部(圧縮力導入側定着部)がコンクリート構造物のコンクリート内部に配置されているので、コンクリート構造物の表面側からプレストレス導入を行う必要がなくなり、ひび割れ等の原因となる切欠部がコンクリート表面に形成されることがないので、コンクリート構造物の強度の低下を防ぐことができる。
また、プレストレス導入を行う部分がコンクリート構造物のコンクリート内部に配置されているので、コンクリート構造物の表面側からプレストレス導入を行う必要がなくなり、ひび割れ等の原因となる切欠部がコンクリート表面に形成されることがないので、コンクリート構造物の強度の低下を防ぐことができる。
また、本発明に係るプレストレス導入構造では、第1筒状体と第2筒状体との分割部の周囲がカバー体によって覆われていてもよい。
この場合、プレストレス導入後にカバー体の内部に硬化材を充填することができ、カバー体の内部に空隙が残るのを防ぐことができる。
本発明では、例えば棒状部材を挿通孔よりカバー体の内部に挿入することが可能であり、その棒状部材を用いることによりカバー体内に配置される介挿部材の支持状態を簡単に解除することができる。そして、プレストレス導入後には、挿通孔よりカバー体内の空間に硬化材を注入することができ、隙間無く確実な充填を行うことができる。また、コンクリート打設後に注入用の孔を設けるといった手間のかかる作業をなくすことが可能となる。
この場合、ピン部材を軸方向を略圧縮力導入方向に向けた状態で部材間に配置することで部材同士の支持状態が維持され、ピン部材を倒すことでその支持状態を極めて簡単に解除することができる。
本発明では、膨張体を部材間に配置することで部材同士の支持状態が維持され、膨張体を収縮させることでその支持状態を容易に解除することができる。
この場合、液状の樹脂が入った状態の袋体を部材間に配置することで部材同士の支持状態が維持され、袋体を破って収縮させることでその支持状態を容易に解除することができる。
この場合、融解部材を部材間に配置することで部材同士の支持状態が維持される。そして、融解部材の外周及び内部の少なくとも一方に設けられた電熱線に電流を流し、発熱させて融解部材を融解することでその支持状態を容易に解除することができる。
また、コンクリート内部の空間でプレストレス導入が行えるので、コンクリート表面に切欠部が形成されることがなく、コンクリート構造物の耐久性の低下を防止するこができる。
図1乃至図3に示すように、本第1の実施の形態によるプレストレス導入構造1は、高架橋の中間スラブ(以下、単に「スラブ2」という)であるコンクリート構造物に採用され、スラブ2の幅方向に生じるひび割れR(図1に示す二点鎖線)を防止するため、スラブ2の一方向に沿って延在する複数のPC鋼材3、3、…が互いに所定間隔をもって配設され、スラブ2を形成するコンクリートCにプレストレスが導入された構造となっている。ここで、スラブ2は、平面視で外周部に梁2Aが一体的に設けられている。
PC鋼材3は、例えば鋼棒、鋼線、鋼より線などを採用でき、スラブ2の厚さ方向において略中央の位置(図3に示す厚さ方向で上側鉄筋2Bと下側鉄筋2Cの間の位置)に配置されるとともに、両端部3a、3bのそれぞれが梁2Aが設けられる位置で定着されている。
図4に示すように、プレストレス導入構造1は、PC鋼材3と、PC鋼材3を挿通させるためのシース管4(筒状体)と、このシース管4の長手方向の一端(図4で右側の端部)でPC鋼材3の一端(固定側端部3a)を定着する固定側定着部T1と、シース管4の他端(図4で左側の端部)でPC鋼材3の他端(圧縮力導入側端部3b)を定着する圧縮力導入側定着部T2とを備えて概略構成されている。固定側定着部T1と圧縮力導入側定着部T2は、それぞれ梁2A内(図2参照)に位置している。
さらに、PC鋼材3の圧縮力導入側端部3bを引っ張って緊張力を与えた状態で第2端板6と押圧板8との間に複数のピン部材9、9、…(介挿部材)が介挿され、これら複数のピン部材9の周囲がカバー体7で覆われ、カバー体7の内部空間7aとスラブ2の外方とが挿通孔10によって連通されている。
ピン部材9の長さ寸法は、第2端板6と押圧板8との間に配置されるピン部材9の本数や剛性などの条件により設定されている。
先ず、図4に示すように、コンクリートCを打設する前において、構築するスラブ2の所定位置に予め緊張力が与えられたPC鋼材3を型枠内にセットしておく。すなわち、プレストレス導入構造1は、例えば工場などにおいて、PC鋼材3に緊張力(図5に示す矢印F1方向)を与えた状態を維持しつつ、圧縮力導入側定着部T2の第2端板6と押圧板8との間に複数のピン部材9、9、…を介挿させた状態で予め製作しておく。
続いて、図6(a)に示すように、打設したコンクリートCが硬化したとき、挿通孔10から棒状部材Pを挿入して、ピン部材9を側方(ピン部材9の軸方向に対して略直交する方向)から押して倒す。つまり、第2端板6と押圧板8との間のつっかえが外れ、ピン部材9における押圧板8の第2端板6に対する支持状態を解除することができる。これにより、図6(b)に示すように、押圧板8はPC鋼材3によって作用する緊張力が開放され、緊張力F1とは反対方向に戻ろうとする力(矢印F2)が作用して第2端板6側へ近接する方向へ向けて移動するため、押圧板8がコンクリートCを押圧して圧縮力を与えることとなり、スラブ2にプレストレスを導入することができる。
このとき、図6(b)に示すように、剛性の小さい樹脂製等のカバー体7は、押圧板8と第2端板6とによって押し潰され、また、第2端板6と押圧板8との間の空間には押し倒された複数のピン部材9が残った状態となる。
そして、プレストレス導入後には、図6(b)に示すように、挿通孔10よりカバー体7の内部空間7aに硬化材11を充填することで、プレストレス導入作業が完了となる。
また、コンクリート打設後に注入用の孔を設けるといった手間のかかる作業をなくすことが可能となる。
また、コンクリート内部の空間でプレストレス導入が行えるので、コンクリート表面に切欠部が形成されることがなく、スラブ2の耐久性の低下を防止するこができる。
図7に示すように、第2の実施の形態によるプレストレス導入構造1Aは、上述した第1の実施の形態の圧縮力導入側定着部T2におけるピン部材9(図4参照)に代えて袋体12(介挿部材、膨張体)を設けた構成としたものである。すなわち、圧縮力導入側定着部T2は、PC鋼材3に緊張力を与えた状態における第2端板6と押圧板8との間に、例えばアラミド繊維などの高強度の樹脂系の材料からなる袋に例えば遅延剤入りモルタル等の樹脂材121(液状の樹脂)を詰めて膨張した状態の袋体12を介挿させている。
そして、袋体12の内部の樹脂材121(図7参照)がカバー体7の内部空間7aを充填するが、充填量が不足する場合には挿通孔10より上述した第1の実施の形態と同様に硬化材11を注入すれば良い。
次に、図9に示すように、第3の実施の形態によるプレストレス導入構造1Bは、第2端板6と押圧板8との間に電熱線131を外周に巻き付けた硬化樹脂体13(介挿部材、融解部材)を介挿させた構成としたものである。この硬化樹脂体13は、電熱線131に電流を流すことによって生じる熱により融解する樹脂を硬化させたものであり、例えば軌道レール調節等に用いられる電熱式調整パッキン(HMP)等の材料を採用することができる。
そして、硬化樹脂体13に巻き付けられている電熱線131は、スラブ2の外方へ出されて電源(図示省略)へ繋がっている。
したがって、本プレストレス導入構造1Bは、梁高が1m程の梁など、PC鋼材3の設置位置が深くなるようなコンクリート部材に対応することができる。
次に、図11に示すように、第4の実施の形態によるプレストレス導入構造1Cは、PC鋼材3と、PC鋼材3を挿通させるとともに長手方向中間部で二分割された固定側鋼管14(第1筒状体)および圧縮力導入側鋼管15(第2筒状体)と、PC鋼材3の他端側を引っ張って緊張力を与えた状態で、固定側鋼管14に対して圧縮力導入側鋼管15を支持するピン部材16(介挿部材)と、固定側鋼管14と圧縮力導入側鋼管15との分割部の周囲を覆うカバー体17とを備えている。ここで、固定側鋼管14と圧縮力導入側鋼管15とはそれぞれ同径をなし、同軸線上に係合している。
圧縮力導入側鋼管15は、一端(当接部15a)側が前記内筒部142に嵌合し、固定側鋼管14とは反対側の他端15bにPC鋼材3の圧縮力導入側端部3bを定着する端板151を備えている。
続いて、図12に示すように、打設したコンクリートCが硬化したとき、挿通孔18から前記棒状部材を挿入して、ピン部材16を側方から押して倒す。つまり、連結環144と圧縮力導入側鋼管15の当接部15aとの間のつっかえが外れ、ピン部材16における圧縮力導入側鋼管15の固定側鋼管14に対する支持状態を解除することができる。これにより、圧縮力導入側鋼管15はPC鋼材3によって作用する緊張力F1が開放され、緊張力F1とは反対方向に戻ろうとする力(矢印F2)が作用して固定側鋼管14側へ近接する方向へ向けて移動するため、圧縮力導入側鋼管15に固定される端板151がコンクリートCを押圧して圧縮力を与えることとなり、スラブ2にプレストレスを導入することができる。なお、倒れたピン部材16は、カバー体17内に残したままとする。
次に、図13に示す第5の実施の形態によるプレストレス導入構造1Dは、上述した第4の実施の形態のピン部材16(図11参照)に代えて、樹脂入りの袋体19を鋼管内に配置させた構成のものである。
具体的にプレストレス導入構造1Dは、固定側鋼管14が圧縮力導入側鋼管15より大径の筒状をなし、圧縮力導入側鋼管15が固定側鋼管14の内周側に挿通した状態で嵌合している。そして、圧縮力導入側鋼管15が固定側鋼管14の内側にはPC鋼材3の長手方向X全体にわたって袋体19が設けられている。
さらに、プレストレス導入前の状態において、図13に示す二点差線のように、圧縮力導入側鋼管15の外周面を覆う被覆部材20を設けておき、打設したコンクリートCと圧縮力導入側鋼管15とが接着しない構成となっている。
次に、図15に示す第6の実施の形態によるプレストレス導入構造1Eは、上述した第5の実施の形態において、袋体19(図13参照)に代え、プレストレス導入前でPC鋼材3の緊張力を保持するために、電熱線211を内装した硬化樹脂体21(介挿部材、溶融部材)によって固定側鋼管14と圧縮力導入側鋼管15を接着保持させた構成となっている。
すなわち、硬化樹脂体21は、PC鋼棒3に緊張力を与えた状態で固定側鋼管14と圧縮力導入側鋼管15とがPC鋼材3の軸線方向Xにオーバーラップする部分を固着している。このときの鋼管14、15どうしの接着強度は、前記緊張力に耐え得る強度、すなわちPC鋼材3が緊張力に対して元に戻ろうとする力に対抗できる強度を有するものとされる。なお、硬化樹脂体21は、上述した第3の実施の形態の硬化樹脂体13(図9参照)と同様の部材から形成されるものであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
さらに、上述した第5の実施の形態と同様に、プレストレス導入前の状態において、図 に示す二点差線のように、圧縮力導入側鋼管15の外周面を覆う被覆部材20を設けておき、打設したコンクリートCと圧縮力導入側鋼管15とが接着しない構成となっている。
例えば、本実施の形態では梁2Aを備えた中間スラブを適用対象としているが、これに限定されることはなく、例えば高架橋の張出しスラブに本実施の形態のプレストレス導入構造1、1A〜1Eを適用することも可能である。
そして、本実施の形態のようにPC鋼材3の両端部3a、3bの定着部の位置を梁2Aが設けられる位置としているが、定着部の位置についてもとくに制限されることはない。
さらに、挿通孔10、18、カバー体7、17の形状、位置、大きさ等の構成についても、PC鋼材3の引張力や介挿部材の種類に応じて任意に設定することが可能である。
なお、本第1乃至第3の実施の形態ではカバー体7を設けた構成としているが、カバー体7は省略することも可能である。
また、第2の実施の形態では、袋体12を先端の尖った棒状部材で突き破る方法により、その袋体12を収縮させているが、袋体12を突き破る手段として針状の部材等を用いることも可能であり、その他の手段を採用することも勿論可能である。例えば、カバー体7内で袋体12の入口部を封止する紐状部材を取り外すことで、その入口部を開放して袋体を収縮させるようにしても良い。
2 スラブ(コンクリート構造物)
3 PC鋼材
4 シース管(筒状体)
5 第1端板
6 第2端板
7、17 カバー体
8 押圧板
9、16 ピン部材(介挿部材)
10、18 挿通孔
11 硬化材
12、19 袋体(介挿部材、膨張体)
13、21 硬化樹脂体(介挿部材、融解部材)
14 固定側鋼管(第1筒状体)
15 圧縮力導入側鋼管(第2筒状体)
20 被覆部材
131 電熱線
C コンクリート
F1 緊張力
F2 圧縮力
S 隙間
T1 固定側定着部
T2 圧縮力導入側定着部
Claims (11)
- PC鋼材を用いてコンクリート構造物にプレストレスを導入するためのプレストレス導入構造であって、
前記PC鋼材は、筒状体に挿通されるとともに、両端の定着部が前記コンクリート構造物内に埋設され、
一方の固定側定着部は、前記筒状体の一端に固定された第1端板に前記PC鋼材の一端が固定されてなり、
他方の圧縮力導入側定着部は、
前記PC鋼材の他端に固定された押圧板と、
前記PC鋼材の他端側を前記押圧板とともに引っ張って緊張力を与えた状態で前記筒状体の他端に固定された第2端板と、
前記押圧板と前記第2端板との間に配置される介挿部材と、
を備え、
前記介挿部材は、前記押圧板の前記第2端板に対する支持状態が解除可能に設けられていることを特徴とするプレストレス導入構造。 - PC鋼材を用いてコンクリート構造物にプレストレスを導入するためのプレストレス導入構造であって、
前記PC鋼材は、筒状体に挿通されるとともに、両端の定着部が前記コンクリート構造物内に埋設され、
前記筒状体は、長手方向中間部で二分割され、
前記PC鋼材の一端が二分割された一方の第1筒状体の一端に固定され、前記PC鋼材の他端が他方の第2筒状体に固定され、
前記PC鋼材の他端側を引っ張って緊張力を与えた状態で前記第1筒状体と前記第2筒状体との間に配置されるとともに、前記第1筒状体に対して前記第2筒状体を支持する介挿部材が設けられ、
前記介挿部材は、前記第2筒状体の前記第1筒状体に対する支持状態が解除可能に設けられていることを特徴とするプレストレス導入構造。 - 前記押圧板と前記介挿部材との周囲を覆うカバー体が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のプレストレス導入構造。
- 前記第1筒状体と前記第2筒状体との分割部の周囲がカバー体によって覆われていることを特徴とする請求項2に記載のプレストレス導入構造。
- 前記カバー体には、その内部空間と前記コンクリート構造物の外方とを連通する挿通孔が設けられていることを特徴とする請求項3又は4に記載のプレストレス導入構造。
- 前記介挿部材は、軸方向を略圧縮力導入方向に向けて配置されるピン部材であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプレストレス導入構造。
- 前記介挿部材は、収縮可能な膨張体であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプレストレス導入構造。
- 前記膨張体は、液状の樹脂入り袋体であることを特徴とする請求項7に記載のプレストレス導入構造。
- 前記介挿部材は、融解部材と、該融解部材の外周及び内部の少なくとも一方に設けられた電熱線とからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレストレス導入構造。
- PC鋼材を用いてコンクリート構造物にプレストレスを導入するためのプレストレス導入方法であって、
前記PC鋼材を筒状体に挿通するとともに、両端の定着部を前記コンクリート構造物内に配置する工程と、
前記筒状体の一端に固定された第1端板に前記PC鋼材の一端を固定する工程と、
前記PC鋼材の他端に押圧板を固定するとともに、前記PC鋼材の他端側を引っ張って緊張力を与えた状態で前記筒状体の他端に第2端板を固定する工程と、
前記押圧板と前記第2端板との間に介挿部材を配置するする工程と、
前記コンクリート構造物のコンクリートの打設後において、前記押圧板の前記第2端板に対する支持状態を解除する工程と、
を有していることを特徴とするプレストレス導入方法。 - PC鋼材を用いてコンクリート構造物にプレストレスを導入するためのプレストレス導入方法であって、
前記PC鋼材を長手方向中間部で二分割された筒状体に挿通するとともに、両端の定着部を前記コンクリート構造物内に配置する工程と、
前記PC鋼材の一端を二分割された一方の第1筒状体の一端に固定するとともに、前記PC鋼材の他端を他方の第2筒状体に固定する工程と、
前記PC鋼材の他端側を引っ張って緊張力を与えた状態で前記第1筒状体と前記第2筒状体との間に介挿部材を設け、前記第1筒状体に対して前記第2筒状体を支持する工程と、
前記コンクリート構造物のコンクリートの打設後において、前記第2筒状体の前記第1筒状体に対する支持状態を解除する工程と、
を有していることを特徴とするプレストレス導入方法。
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