JP2016008394A

JP2016008394A - プレキャスト床版と、主桁との接合構造

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Publication number: JP2016008394A
Application number: JP2014128125A
Authority: JP
Inventors: 唯堅趙; Iken Cho
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-01-18
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: JP6301747B2

Abstract

【課題】ジベル鋼材自体をコンパクトにしつつ、且つ耐力と剛性を上げることが可能で、床版と接合部の耐力バランスを確保に寄与する、プレキャスト床版と、主桁との接合構造を提供する。
【解決手段】超高強度繊維補強コンクリートで製作したプレキャスト床版と、主桁との接合構造であって、前記主桁の上面に設けた、形鋼からなる、ジベルと、前記床版に設け、前記ジベルの外形に沿って箱抜きした、開口部と、をからなり、前記開口部に前記ジベルを挿入して、該ジベルと開口部との隙間にモルタルなどの充填材を充填する。前記ジベルには、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、又は溝形鋼を用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレキャスト床版と、主桁との接合構造に関し、より詳細には、超高強度繊維補強コンクリートで製作したプレキャスト床版における、主桁との接合構造に関する。

図４に、従来のプレキャスト床版と主桁との接合構造を示す。
プレキャスト床版を主桁に設置する際には、図４（ａ）のように主桁ｂにスタットジベルｃ１を設けたり、図４（ｂ）のように孔あきの鋼板ジベルｃ２を設けたりして、床版ａを矩形状に箱抜きした部分（矩形状の箱抜き部ａ１）に当該ジベルｃ１，ｃ２を設置し、矩形状の箱抜き部ａ１にモルタルｄを充填して、床版ａと主桁ｂとを接合している。
特許文献１には、図４（ｂ）に示す孔あきの鋼板ジベルを用いた構造が開示されている。

特開２００２−７０２２７号公報

しかし、前記従来技術によれば、以下に記載する問題点のうち、少なくとも一つの問題点がある。

（１）スタットジベルの問題点
従来多用されているスタッドジベルは一本当たりの剛性が小さいため、スタッドを多数配置する必要がある。スタッドを多数配置するには、床版の箱抜きの数を増やすか、箱抜きの寸法を大きくしなければならないため、プレキャスト床版に弱部が生じてしまう。
また、充填する結合モルタルの強度が低いため、ずれ止めとしての耐力も低い。箱抜きが大きいと、現場充填のモルタル量が多くなってしまい施工効率が低い。

（２）孔あき鋼板ジベルの問題点
孔あき鋼板ジベルは、スタッドに比べ剛性が大きいが、耐力は同程度のため、スタッドと同じように、箱抜きの数か大きさを増やさなければならない。
また、プレキャスト床版の場合は、孔あき鋼板ジベルの連続配置は困難である。

（３）接合部の問題点
プレキャスト床版の箱抜き部分の充填作業は現場施工であるため、充填材としてダクタル（登録商標）などの超高強度繊維補強コンクリートを用いることは、凝結が遅く不向きである。
よって、プレキャスト床版を、超高強度繊維補強コンクリートで製作したとしても、結局床版の箱抜き部分はモルタル充填となるため、床版が高強度であっても、接合部が弱部となってしまう。

以上の通り、プレキャスト床版の場合、いかにジベル鋼材自体をコンパクトにし、且つ耐力と剛性を上げるか、同時にジベルの相手となる充填モルタルの強度を上げるかが重要である。
特に、床版の軽量化を図るために高強度の材料（例えば超高強度繊維補強コンクリート）を適用する場合には、接合部が弱部とならないように接合部の剛性を高めて、床版と接合部の耐力バランスを確保することが特に重要である。
また、超高強度繊維補強コンクリート製の床版自体の高強度性を有効に生かすことができれば、なお望ましい。

よって、本願発明は、ジベル鋼材自体をコンパクトにしつつ、且つ耐力と剛性を上げることが可能で、床版と接合部の耐力バランスを確保に寄与する接合構造の提供を目的の一つとする。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、超高強度繊維補強コンクリートで製作したプレキャスト床版と、主桁との接合構造であって、前記主桁の上面に設けた、形鋼からなる、ジベルと、前記床版に設け、前記ジベルの外形に沿って箱抜きした、開口部と、をからなり、前記開口部に前記ジベルを挿入して、該ジベルと開口部との隙間にモルタル充填してなる、床版と主桁との接合構造を提供する。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記ジベルは、平面視して略直交する第１の面および第２の面を有し、且つ第１の面または第２の面のうち何れかが、対向する複数面を設けており、前記開口部は、前記ジベルの対向する複数面の間に、床版本体の領域が存するように設けてあることを特徴とする。
また、本願の第３発明は、前記第１または第２発明において、前記ジベルが、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、又は溝形鋼であることを特徴とする。

本願発明によれば、以下に記載する効果のうち、少なくとも一つの効果を得ることができる。
（１）ジベルを形鋼とすることで、外形寸法をコンパクトにしながら、大きな支圧面積、周長、断面積および断面二次モーメントが得られ、ジベル鋼材のせん断耐力と剛性が向上する。
（２）開口部をジベルの外形に沿った形状とし、ジベルと開口部とを嵌めあうことで、例えばジベルをＨ形鋼としたとき、Ｈ形鋼の前面（フランジ側）の支圧抵抗と、側面のコッター方式せん断抵抗のダブル抵抗機構が生まれ、外形寸法をコンパクトにしながら、コンクリート（モルタル）側も高耐力・高剛性を実現することができる。
（３）プレキャスト床版に超高強度繊維補強コンクリートを適用することで、側面のコッターが強くなるので、ずれ止めのせん断耐力が向上する。
（４）箱抜き領域が小さくなるので、プレキャスト床版の断面欠損が小さくなる。
（５）箱抜き領域が小さくなるので、現場充填モルタルの量が少なくなり、施工性が向上する。
（６）ジベルが、平面視して略直交する第１の面および第２の面を有することで、２つの抵抗機構の破壊面が直交するため、１方向のひび割れが発生してもずれ止め耐力と剛性への影響が少ない。
（７）Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、又は溝形鋼を切断して用いることができるので、ジベルの製作性が良く、材料コストも低く抑えることができる。
（８）ジベルとなる形鋼に穴をあけておけば、十分な引抜抵抗が得られ、ずれ変形に伴うプレキャスト床版と主桁間の目開きを拘束できる。

本発明の接合構造の一例を示す概略図。実施例１に係る接合構造の機能作用を示す概略図。本発明の接合構造のその他の実施例を示す概略図。従来の接合構造を示す概略図。

以下、図面を参照しながら本発明の各実施例について詳細に説明する。

図１に、本発明の接合構造の一例を示す。
本発明に係る床版Ａと主桁Ｂとの接合構造は、前記主桁Ｂの上面に設けたジベル１と、前記床版Ｂに設け前記ジベル１の外形に沿って箱抜きした開口部２とを備え、前記開口部２にジベル１を挿入し、該ジベル１と開口部２との間の隙間にモルタルを充填して構成する。

ジベル１は、平面視して略直交する第１の面および第２の面を有し、且つ第１の面または第２の面のうち何れかが、対向する複数面を設けた態様である。
開口部２は、前記ジベル１の対向する複数面の間に、床版Ａ本体の領域が存するように設けてあることを要する。
これらの条件を満たす限り、ジベル１および開口部２の形状は、如何なる形状を呈してもよい。
以下、各構成要素の詳細について説明する。

床版Ａは、道路橋などのコンクリート構造物の床版を構成するプレキャスト部材である。
床版Ａの素材は、一般的なコンクリートを用いることができるが、本実施例では、超高強度繊維補強コンクリートを用いている。

床版Ａにダクタル（登録商標）などの超高強度繊維補強コンクリートを用いた場合、以下の点で実用性が高いものと考えられる。
（１）軽量化（鉛直荷重・地震荷重の低減、下部工縮減、架設設備縮減、特に長大橋に対して効果的。）
（２）耐久性（疲労耐久性、化学的耐久性、維持管理・メンテナンス費用縮減、長寿命による環境負荷削減。）
（３）施工性（製作省力化（鉄筋組立無し）、現場工期短縮、軽量化による施工重機の軽量化。）
これらのメリットの詳細について以下説明する。

床版Ａを超高強度繊維補強コンクリート製とすれば、ひび割れ耐力や破壊耐力を低下させることなく主鉄筋、配力筋、継手部の補強鉄筋などを省略あるいは削減することが可能となるので、配筋作業の簡略化とプレキャスト床版の軽量化を図ることが可能となる。

また、床版Ａを超高強度繊維補強コンクリート製とすれば、ＰＣ鋼材に対する付着強度が高まるので、プレテンション方式では必要定着長が短くなり、太径のＰＣ鋼材を使用することが可能となる。
太径のＰＣ鋼材を使用すれば、高いプレストレスを導入することが可能となるので、ひび割れ耐力と破壊耐力が向上する、あるいはひび割れ耐力と破壊耐力が低下せずに、プレキャスト床版のスラブとリブの断面薄肉化を図ることが可能となり、構造物の軽量化を図ることが可能となる。

また、超高強度繊維補強コンクリートは、付着強度が高いため、プレキャスト製の床版Ａに埋め込んだ継手鋼材の定着耐力が数倍向上する。さらに、支圧強度は圧縮強度よりもさらに高いため、ボルト継手やポストテンション方式ＰＣ鋼材端部の定着板を小さくすることができ、ひいては、プレキャスト床版および継手部の断面縮小と軽量化を図ることが可能となる。

プレキャスト製の床版Ａとして使用する場合の超高強度繊維補強コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ^２以上、割裂引張強度が４Ｎ／ｍｍ^２以上、曲げ強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上、５００年中性化深さの推定値が５ｍｍ以下、塩化物イオン拡散係数が０．０１ｃｍ^２／年）等の強度・特性を備える。

なお、前記した強度・特性を有する超高強度繊維補強コンクリートは、例えば、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含むプレミックス紛体に高性能減水剤と水とを混入して得られたセメント系マトリックスに、直径が０．１−０．２５ｍｍで長さが１０−２０ｍｍの形状を有する鋼繊維を１．０容積％以上混入することで得ることができる。
なお、水セメント比は、０．２４以下であることが望ましい。
ここで、ポゾラン系反応粒子とは、例えば、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグのほか、カオリンの誘導体から選定した化合物、沈降シリカ、火山灰、シリカゾル等からなる粒子のことである。
具体的な配合の一例を表１に示す。

主桁Ｂは、道路橋などの鋼コンクリート構造物の主桁を構成する部材である。
主桁Ｂは、公知の構造、素材等を用いればよく、詳細な説明は省略する。

ジベル１は、床版Ａと主桁Ｂとを接合する為の部材である。
ジベル１は、主桁Ｂの上面に溶接等で配置する。ジベル１の配置位置、配置数は、特段限定されない。
本発明では、ジベル１は形鋼を用いることができる。
なお、本実施例ではジベル１は平面視してＨ形形状を呈しており、例えば公知材料のＨ形鋼を、長手方向に適宜切断したものを用いることができる。
よって、本実施例では、ジベル１のウェブ１１が第１の面に相当し、フランジ１２が第２の面に相当する。
本実施例では、ジベル１を構成するＨ形鋼のウェブ１１に貫通孔１１１を設けているが、本発明の必須要件ではない。この貫通孔１１１を設けておけば、十分な引抜抵抗が得られるため、ずれ変形に伴うプレキャスト床版と主桁間の目開きを拘束する機能を発揮することができる。

開口部２は、前記ジベル１を嵌合して、床版Ａと主桁Ｂとを接合するための部材である。
開口部２は、前記床版Ａを箱抜きして形成する。
また、開口部２は、前記ジベル１の外形に対応した形状を呈する。
この「ジベルの外形に対応した形状」とは、ジベル１の外形に沿ってジベル１から一回り大きくした形状のもの、形状の一部がジベル１の外形に沿ったもの、等が含まれる。なお、開口部２を矩形状に箱抜きしたものは従来技術であるため、本発明からは除かれる。

図２を参照しながら、本発明の接合構造の施工手順について説明する。
図２では、ジベル１の形状をＨ形形状としてある場合の、主桁Ｂと床版Ａとが接合された状態の平面図を示している。
まず、主桁Ｂのジベル１に対し、床版Ａに設けた開口部２を嵌め込む。
このとき、開口部２と、ジベル１との間には僅かな隙間が生まれており、この隙間に充填材を充填して、充填部３となす。
充填材には、モルタルや、コンクリートを用いることができる。
前記モルタルは、従来使用されるモルタルでもよいし、施工効率の向上（急速施工）のために、急結性（速硬性）高強度無収縮モルタルや繊維補強モルタルを使用してもよい。
前記コンクリートは、一般的なコンクリートでもよいし、豆砂利コンクリートでも繊維補強コンクリートでもいいし、施工効率の向上（急速施工）のために、急結性（速硬性）高強度コンクリートを使用してもよい。また、本発明の接合構造の耐力と剛性を最大にするために、充填モルタルは超高強度繊維補強コンクリートを使用することもできる。

再度、図２を参照しながら、本発明の接合構造の機能・作用について説明する。
この接合構造では、ジベル１のフランジ１２が前面の支圧抵抗として機能する。
また、床版Ａの一部である、ジベル１のフランジ１２間の領域は、コッター部４としてせん断抵抗として機能する。
よって、本発明に係る接合構造では、前面側の支圧抵抗と、側面側のコッター式せん断抵抗とのダブル抵抗が機能することとなる。

図３に、本発明のその他の実施例について示す。
図３（ａ）は、図１に係るジベルを９０°回転させた態様である。
図３（ｂ）は、ジベルとして、溝形鋼を用いた態様である。
図３（ｃ）は、図３（ｂ）に係るジベルを９０°回転させた態様である。
図３（ｄ）は、図３（ｂ）に係るジベルを１８０°回転させた態様である。
このように、本発明は、ジベルにおける第１の面、第２の面が略直交する態様であって、それらの面が、橋軸方向又は橋軸直交方向を向く態様であれば、如何なる向きであってもよい。
また、図３に係るジベルは橋軸方向（主桁直交方向）に対となる面を設けているが、当該面は、単数でも、３つ以上でも良い。

Ａ床版
Ｂ主桁
１ジベル
１１ウェブ
１１１貫通孔
１２フランジ
３充填部
４コッター部
ａ床版
ａ１矩形状の箱抜き部
ｂ主桁
ｃ１スタットジベル
ｃ２孔あき鋼板ジベル
ｄモルタル

Claims

超高強度繊維補強コンクリートで製作したプレキャスト床版と、主桁との接合構造であって、
前記主桁の上面に設けた、形鋼からなる、ジベルと、
前記床版に設け、前記ジベルの外形に沿って箱抜きした、開口部と、
をからなり、
前記開口部に前記ジベルを挿入して、該ジベルと開口部との隙間に充填材を充填してなる、プレキャスト床版と、主桁との接合構造。
前記ジベルは、平面視して略直交する第１の面および第２の面を有し、且つ第１の面または第２の面のうち何れかが、対向する複数面を設けており、
前記開口部は、前記ジベルの対向する複数面の間に、床版本体の領域が存するように設けてあることを特徴とする、請求項１に記載のプレキャスト床版と、主桁との接合構造。
前記ジベルが、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、又は溝形鋼であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプレキャスト床版と、主桁との接合構造。