JP2017186814A - Ｐｃ緊張材の中間定着装置および中間定着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設ＰＣ緊張材の中間部をコンクリートに定着させる際に、高い緊張力を維持し、加えて、たとえ作業時に緊張力にバラツキが生じたとしても、再度緊張力を加えて安定した品質を提供することができる中間定着装置および中間定着方法が必要とされている。【解決手段】反力装置の中に、ウェッジ、該ウェッジの外周に配置されるスリーブ及び該スリーブの外周に配置されるジャケットからなる中間定着具を前方に配置し、該ウェッジを押し込むためのジャッキを後方に配置することにより、ウェッジを押し込む際に装置が既設の供用側コンクリートに食い込んで行くことがなく、結果十分な押し込みを行い固定できることを特徴とした既設ＰＣ緊張材の中間定着装置および中間定着方法である。【選択図】 図１

Description

本発明は、既設のＰＣ緊張材の中間部をコンクリートに定着させる中間定着装置およびその中間定着方法に関する。

ＰＣ緊張材とは、コンクリートにプレストレス応力を導入するために埋め込まれた部材を言い、複数本のＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒などが用いられる。このＰＣ緊張材は、例えば、ＰＣ橋のＴ桁にプレストレスを導入するために、床版に埋め込まれる。

既設ＰＣ橋の架け替え工法として、一般には隣接して仮設橋を設け、既設橋を一挙に解体し、そこに新たな橋を建設する方法がとられる。この仮設橋による既設ＰＣ橋の架け替え工法は、仮設橋にも実橋と同程度の強度が必要になるため新設橋に近い建設コストがかかり、また迂回路の土地の確保や舗装等により更に工事費が増加する問題がある。このため既設橋上下線の片側を供用しながら交互に撤去、新設する低コストの工法が行われている。

ＰＣ橋は、床版内に配置されていた既設ＰＣ緊張材の緊張定着によって桁間横締めがされているが、片側供用方式の既設ＰＣ橋の架け替え工法では供用側の床版は既設ＰＣ緊張材によるプレストレスを残留させなければならないため、ＰＣ橋の端部ではなく中間部でＰＣ緊張材を定着する必要がある。

両端部においてＰＣ構造物の緊張材を定着する装置としては、楔、コーン、圧着グリップ、ボタンヘッドなどの機械的装置が知られているが、本発明が課題とするＰＣ橋の中間部で緊張材を定着することができないうえ、定着部位が非円形断面の場合には定着装置の装着ができないという問題があった。

既設ＰＣ緊張材を集合し、非円形断面状態で中間定着する従来技術としては、特許第３６８７９３０号公報（特許文献１）「ＰＣ構造物の切断工法」の中で中間定着具が開示されている。しかしながら、この方法は、ウレタンなどの膨張材を注入することによって仮定着を行うものであり、十分な緊張力を確保することができないため、仮定着が完了した後に本定着を行う必要があるという問題点があった。

上記問題を解決したものとして、特許第４７１２６１２号公報（特許文献２）「ＰＣ緊張材の中間定着装置および中間定着方法」が挙げられる。しかしながら、この特許文献２で示されている装置及び方法では楔を押し込む際に装置が既設の供用側コンクリートに食い込んで行く結果、撤去側のＰＣ緊張材を同時に引っ張って行くため該ＰＣ緊張材の破断する前に楔の押込みを終了する必要があることから、十分に楔を押し込む事ができず、ＰＣ緊張材の固定が不十分である問題点があった。
また、楔内でＰＣ緊張材が一部滑ったり、楔からはみ出たり等、楔内のＰＣ緊張材の固定が不十分でバラツキが多い問題点もあった。
さらに、この特許文献２では中間定着装置を装着する際に上記理由で固定が不十分な結果緊張力が減少した場合、再度緊張力を加えることができないという問題があった。

特許第３６８７９３０号公報 特許第４７１２６１２号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、既設のＰＣ緊張材の中間部をコンクリートに定着させる際に高い緊張力を維持することができ、加えて、たとえ作業時に緊張力にバラツキが生じたとしても、再度緊張力を加えることができ、結果として安定した品質を提供することができる中間定着装置および中間定着方法を提供するものである。

本発明のＰＣ緊張材の中間定着装置および中間定着方法は、反力装置の中に、ウェッジ、該ウェッジの外周に配置されるスリーブ及び該スリーブの外周に配置されるジャケットからなる中間定着具を前方に配置し、該ウェッジを押込むためのジャッキを後方に配置することにより（図１）ウェッジを押し込む際に中間定着具が既設の供用側コンクリートに食い込んで行くことがなく、結果十分な押し込みを行い固定できることを特徴としたものである。
また、中間定着具内でＰＣ緊張材を滑ることなく十分に固定するために、ウェッジの内面に該ＰＣ緊張材に食い込む歯を設けること（図３）、二つ割りのウェッジからＰＣ緊張材がはみ出ることがないように、割り形状をスパイラル状または非対称形状とすること（図４、図５）、ウェッジの内面形状を１２本の断面形状を俵様に積み上げたＰＣ緊張材と同じにすること（図６）、ＰＣ緊張材の束の中にグリップキーを挿入すること（図９）、を特徴としたものである。
さらに、中間定着具を既設供用側コンクリートから幾分離れた位置に設置できるため、中間定着具と既設供用側コンクリートとの間に長さの調整ができる調整支圧板を設置し、若干低下した緊張力をジャッキで必要な緊張力を加えた状態で支圧板の長さを調整して固定することによって安定した緊張力を得られることを特徴としたものである（図１０）。

本発明によれば、既設ＰＣ緊張材の中間部を既設の供用側コンクリートに十分に固定し、かつ当初と同様の緊張力を付与できることから、既設の供用側コンクリートの性能を低下させることなく安全性を確保し、もう一方の既設の撤去を行うことができる。

反力装置、中間定着具及びジャッキを配置した中間定着装置 中間定着具組み立て図 内面に歯形形状を有するウェッジ 二つ割り形状がスパイラル状であるウェッジの例 二つ割り形状が非対称形状であるウェッジの例 内面形状が６角形である三つ割り形状ウェッジ 開口スリーブと半割りスリーブ 作業手順と供用側緊張材張力の推移例 グリップキーとその配置例 ジャッキでの再緊張力の調整と調整支圧板

以下、本発明に係るＰＣ緊張材の中間定着装置および中間定着方法を具体化した実施の形態について説明する。本実施の形態の中間定着装置は、図１に記載の様に、反力装置ＡおよびＢをロッド３で固定し、該ＡＢ間の前方（既設供用コンクリート側）に中間定着具が配置され、後方（既設撤去コンクリート側）にジャッキが配置されたものである。中間定着具４は中心にある既設ＰＣ緊張材をスリーブ７およびジャケット８で外側から保持しスリーブと中心にある既設ＰＣ緊張材との間にウェッジ６を後方のジャッキ５で押し込んだもので（図２）、既設ＰＣ緊張材を中間定着装置の中で強固に定着することが出来る。

中間定着装置の反力装置がない従来の中間定着方法では、ジャッキで中間定着具のウェッジを押し込む時に既設ＰＣ緊張材の中間定着具より後の部分が引っ張られ、ＰＣ緊張材張力の許容値を超えることから、必要な押し込み力の１／３程度の力でしかジャッキで押し込むことができず、十分な定着力が得られない原因となっていたが、本願の反力装置ＡおよびＢを有する中間定着装置を使用すれば、後方の既設ＰＣ緊張材が引っ張られることなく押し込むことができ、中間定着具を十分な強度で既設ＰＣ緊張材に固定することができる。

既設ＰＣ緊張材を中間定着具に固定する場合、該ＰＣ緊張材と接触するウェッジの形状が最も大きな影響を与える。本願においては、ウェッジの内面にＰＣ緊張材と直角方向に歯を設け、この歯がＰＣ緊張材に食い込むことによって固定力を向上させることとした。この場合、本願においては中間定着装置によって従来よりも大きな力でウェッジを押込むため、歯の形状（歯の高さ）と表面硬度が重要となる。研究の結果、歯の高さが０．５ｍｍ未満ではウェッジとＰＣ緊張材の接触部で若干の滑りが発生して十分な固定力が得られないことが分かった。
また、歯の表面硬度はＰＣ緊張材よりＨＶ０．３の条件で＋２００以上でないと歯がＰＣ緊張材に十分食い込まず滑りが発生し、＋５００の場合（１０００ＨＶ０．３）ではウェッジが硬くなり過ぎて押込み時に割れが発生した。
そこで歯の高さを０．５ｍｍ以上とし、表面硬度はＰＣ緊張材より＋２００ＨＶ０．３以上かつ１０００ＨＶ０．３未満である必要がある。(図３、表１)

さらに、ＰＣ緊張材は複数本のＰＣ緊張材の束となっているが、二つ割り形状のウェッジをジャッキでスリーブ内に押し込む時、一部のＰＣ緊張材がウェッジの隙間から外にはみ出し、結果として十分な固定力が得られない場合が実際の施工現場で散見された。実際の施工においては、ＰＣ緊張材がはみ出ない様に細心の注意をはらって作業が行われるが、注意をはらったとしても一部のＰＣ緊張材がはみ出し、一度この様な状態になった場合には修正が効かず十分な固定力が得られないままに施工工事が進んでしまう問題があった。そこで、本願においては、このＰＣ緊張材のはみ出しを防止するために鋭意検討した結果、ウェッジの二つ割りの形状をＰＣ緊張材と平行でないようにする事とし、その形状について研究の結果、ＰＣ緊張材との平行からＰＣ緊張材1本分以上ずれたスパイラル状の二つ割り形状であれば、はみ出しを防止することができることが分かった。(図４)

なお、検討の結果、ウェッジの製作には少し手間が必要であるが、スパイラル状でなくとも二つ割り形状が平行でない非対称形状であれば同様の効果が得られることが分かった。その例を図５に示す。

一方、ＰＣ緊張材が１２本と決まっている場合における専用のウェッジを考案した。これは、図６に示す様に、ＰＣ緊張材１３を断面方向に２本、３本、４本及び３本を積み重ね６角形の形状とする。この６角の形状とされたＰＣ緊張材を三つ割り形状のウェッジ１２で保持するもので、ＰＣ緊張材の１２本のうち確実に９本はウェッジと接することとなり、施工現場におけるバラツキを極力排除することが可能となる。

既設ＰＣ緊張材の中間部を既設のコンクリートに定着させる方法を次に示す。まず、中間定着装置を設置する範囲のＰＣ緊張材を露出させる。この範囲は中間定着装置がＰＣ緊張材の長さ方向に約５５０ｍｍ、これと直角方向に約４００ｍｍであることから、概ね長さ方向６００ｍｍ、直角方向４５０ｍｍが適当である。次に、ばらばらになっているＰＣ緊張材を番線等で束ねた後、中間定着装置の反力装置Ａ，Ｂ及びこれらを繋ぐ２本のロッド３を設置し、中間定着の位置を決める。
束ねられたＰＣ緊張材を、一部を切り欠いた開口スリーブ１４から挿入し、該ＰＣ緊張材とスリーブの隙間にウェッジ６を差し込んだ後、開口スリーブの開口部にスリーブピン１５を嵌合させ、さらにスリーブの外周からジャケット８を締め付けて固定する。この内側から、ウェッジ、スリーブ、ジャケットの順でセットされた中間定着具４は、中間定着装置の前方すなわち既設構造コンクリート側の位置に設置する必要がある。

次いで、設置された中間定着具を最終的に定着させるためのジャッキ５を該中間定着具の後方に設置した後、反力装置Ｂによってジャッキの押し込み力の反力をとりつつ中間定着具のウェッジ６を押し込み、既設ＰＣ緊張材を中間定着具によって定着する。
この時、前方には反力装置Ａが設置されているため、後方側のＰＣ緊張材を引っ張ることなく施工することができ、ＰＣ緊張材の張力許容値まで押し込むことができる。反力装置がない場合には、例えばＰＣ緊張材の張力許容値が２９６ｋＮ、既設ＰＣ緊張材に初期張力が２２６ｋＮ加わっている時ジャッキによって加えられる押込み力は２９６ｋＮ−２２６ｋＮ＝７０ｋＮとなり、十分な定着ができない。
一方、本願発明によれば、図８に示すように、ウェッジ押込み時にも過大な張力が加わることのなく押し込みを完了することができる。

なお、開口スリーブ１４に替えて半割りスリーブ１６を使用する場合は、束ねられたＰＣ緊張材を該半割りスリーブで抱えた状態で、スリーブの外周からジャケット８を締め付けて固定した後、ウェッジ６をＰＣ緊張材と半割りスリーブ１６の隙間に差込み、ジャッキ５でウェッジ６を押し込むこととなる。
この方法は、上記スリーブピン１５をスリーブ開口部に嵌合させる工程を省略できることから、ＰＣ緊張材をスリーブに貫通させるのに若干の技能が必要ではあるが、慣れれば省工程が可能である。

既設ＰＣ緊張材の中間定着方法において、ウェッジ、スリーブ、ジャケットによって既設ＰＣ緊張材を締め付ける場合、ＰＣ緊張材は１本ではなく複数本存在し、これを束としてこの束の外周から締め付けるため、どうしても束の中央に近いＰＣ緊張材は外周からの締め付け力が伝わりにくい、また束の内部や外周面に隙間がある場合も締め付け力が伝わりにくく、施工を十分慎重に行ったとしてもＰＣ緊張材間での滑りが発生し、定着力の低下に繋がる場合が多い。そこで、ＰＣ緊張材の内部または外周部でウェッジに接触しない部分や隙間となる部分にＰＣ緊張材のダミー材を差し込むことが行われることがある。
しかしながら、この場合は、ＰＣ緊張材間の滑りを十分に止めることができず、若干の滑りが発生することが多い。そこで、表面に歯型形状を有し、該ＰＣ緊張材より高硬度のグリップキー１７をＰＣ緊張材の束の内部または外周部でウェッジに接触しない箇所に差し込んだ後にウェッジを押し込むことによって、グリップキー表面の歯がＰＣ緊張材に食い込み、上記滑りを止めることができる。（図９）

ＰＣ緊張材の外径５．０ｍｍ及び７．０ｍｍで行った実施例の表２では、グリップキーの外径が２．５ｍｍから４．０ｍｍの範囲においては歯の高さは０．２ｍｍで十分であるが、外径が４．０ｍｍから４．５ｍｍの場合には、歯の高さは若干高い０．３ｍｍが良い結果となった。（外径４．０ｍｍの場合はいずれの歯の高さでも良い結果であった。）
また、グリップキーの表面硬度は９００ＨＶ０．３から１０００ＨＶ０．３の範囲で、ＰＣ緊張材の滑りを確実に止めることができる。
なお、今回はＰＣ緊張材の外径５．０ｍｍおよび７．０ｍｍの実施例を示したが、基本的な考え方は、実施例以外の外径にもそのまま適用できる。その際は、ＰＣ緊張材の外径によって隙間が変わるため、それに合わせてグリップキーの外径を決定する必要がある。

中間定着具を既設のＰＣ緊張材に定着した後、反力装置を取り外し前方の既設供用側コンクリートと中間定着具の間に調整支圧板１８を設置する。このとき、調整支圧板の機能を十分に発揮させるために、既設供用側コンクリート面に背面充填材２１を施工して、調整支圧板を確実に受け止める構造とするのが望ましい。
調整支圧板設置後、該支圧板を保持する調整支圧ジャッキ２０を支圧板間に設置する(図１０)。この時のジャッキは、中間定着装置の後方に当初設置し定着後に撤去したジャッキ５を再び使用し設置することが有効である。
ジャッキ設置後に、既設ＰＣ緊張材１３を切断し、ジャッキによって供用するために必要な緊張力を再度加え、その状態で調整ネジ１９によって調整支圧板を固定する。この結果、中間定着具を定着した後の緊張力は当初の必要な緊張力から低下する場合が多いが、再度ジャッキによって緊張力を加えることができるので、供用側コンクリートの品質を落とすことなく既設ＰＣ緊張材の中間定着を行うことができる。（図８）
なお、調整ネジ１９によって調整支圧板１８を固定した後、調整支圧ジャッキ２０を撤去し、一連の作業を終了する。

１ 反力装置Ａ
２ 反力装置Ｂ
３ ロッド
４ 中間定着具
５ ジャッキ
６ ウェッジ
７ スリーブ
８ ジャケット
９ 内面歯形形状を有するウェッジ
１０ スパイラル状ウェッジ
１１ 非対称ウェッジ
１２ 三つ割りウェッジ
１３ ＰＣ緊張材
１４ 開口スリーブ
１５ スリーブピン
１６ 二つ割りウェッジ
１７ グリップキー
１８ 調整支圧板
１９ 調整ネジ
２０ 調整支圧ジャッキ
２１ 背面充填材

Claims (7)

1. 既設のＰＣ緊張材の中間部を既設のコンクリートに定着させるために、反力装置の中に、ウェッジ、該ウェッジの外周に配置されるスリーブ及び該スリーブの外周に配置されるジャケットからなる中間定着具を前方に配置し、該ウェッジを押し込むためのジャッキを後方に配置して、この装置内で該中間定着具を既設のＰＣ緊張材に固定することを特徴とするＰＣ緊張材の中間定着装置。
2. 請求項１記載のウェッジであって、ＰＣ緊張材に接触する内面に、歯の高さ０．５ｍｍ以上であってＰＣ緊張材より２００ＨＶ０．３以上大きい表面硬度の歯をＰＣ緊張材と直角の方向に有することを特徴とする、請求項１記載のＰＣ緊張材の中間定着装置。
3. 請求項１記載のウェッジの形状が、二つ割り形状であって、該割り形状が入り側と出側でＰＣ緊張材と平行でなく少なくとも該ＰＣ緊張材１本分以上ずれたスパイラル状または非対称形状となっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＰＣ緊張材の中間定着装置。
4. １２本のＰＣ緊張材を断面方向に２本、３本、４本及び３本と俵積み様に積み重ねて６角形状としたものに、請求項１記載のウェッジが三つ割り形状であって該内面形状がＰＣ緊張材と一致した６角形状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＰＣ緊張材の中間定着装置。
5. 既設のＰＣ緊張材の中間部をコンクリートに定着させる中間定着方法であって、まず請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載の中間定着装置を設置する範囲のＰＣ緊張材を露出させ、次に該装置内の前方に、円形断面の一部を切り欠いた開口スリーブの開口部から前記ＰＣ緊張材を貫通させ、ウェッジを前記ＰＣ緊張材の外周に差し込み、前記開口スリーブの開口部にスリーブピンを嵌合させた後に、前記開口スリーブの外周からジャケットを締め付けて固定するか、または、半割りスリーブで前記ＰＣ緊張材を抱えた状態でスリーブの外周からジャケットを締め付けて固定した後、ウェッジを該ＰＣ緊張材とスリーブの間に差し込むかして、最後に中間定着装置の後方に配置されているジャッキによって該ウェッジを押し込むことによって、中間定着具を既設のＰＣ緊張材の中間で定着する方法。
6. 請求項５記載の中間定着方法において、ＰＣ緊張材の束の中に歯型形状を有し該ＰＣ緊張材より高硬度のグリップキーを挿入することを特徴とする請求項５記載の中間定着具を既設のＰＣ緊張材の中間で定着する方法。
7. 請求項５又は請求項６の一連の工程が終了し、中間定着具が既設のＰＣ緊張材の中間で定着された後、既設の供用側コンクリート面と中間定着具との間に長さの調整ができる調整支圧板を設置し、次にジャッキを支圧板内にセットし必要な緊張力を加えた状態で支圧板の位置を決定して固定することを特徴とするＰＣ緊張材を中間で定着する方法。