JP2018193705A - スペーサー - Google Patents

Abstract

【課題】プレキャスト壁材の補強材にその軸方向への滑りに対する高い抵抗力を伴って取り付けられ得るスペーサーを提供する。【解決手段】このスペーサーは、それぞれバネ鋼材を用いて一体に形成された基部とこの基部の両端に延設された２つの板状の脚部とを有し、２つの脚部の開脚角度が第１の角度から弾性変形により変更可能とされ、２つの脚部が、補強材の軸方向に対応する第１の方向に貫通し、かつ前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一面が開放された貫通空間を形成する切り欠き部を有し、２つの脚部の開脚角度が第１の角度から第２の角度に縮小されたとき、貫通空間の前記開放された一面が補強材を径方向に貫通空間内に導入可能な大きさ切り替わり、貫通空間内への補強材の導入により２つの脚部の開脚角度が第１の角度と第２の角度との間の第３の角度に固定されるように構成されたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、道路橋の床版の両側の側端部に立設された補強材を用いてプレキャスト壁材を設置する場合に、プレキャスト壁高欄に設けられた貫通孔の内壁面と補強材の外周面との間に適切な隙間を確保するために用いられるスペーサーに関する。

道路橋には、路面からの車両の逸脱、転落防止を目的として防護柵や防護壁が設けられている。防護柵には、例えば、適宜間隔に支柱を立てて複数本のレールを水平方向に配置する鋼製の構造などがある。防護壁には、例えば、地覆上に連続した壁を立設するコンクリート製の構造がある。コンクリート構造の防護壁は、現地にて鉄筋及び型枠を組み立て、コンクリートを打設する方法が一般的である。

工期短縮を目的としてプレキャスト部材を工場で製作して現地に搬入し、床版側端部と接合して防護柵を構築する方法もある。この場合の接合方法として、床版の側端部に連続繊維補強材を十分な定着長をとって直立に立設し、連続繊維補強材を収容可能な貫通孔を設けたプレキャスト壁材を搬入し、床版の側端部に立設した連続繊維補強材を貫通孔に挿入させた状態でプレキャスト壁材を床版の側端部の上に充填材などを介して高さを調整して設置し、連続繊維補強材が収容された貫通孔内の隙間にセメント系充填材を充填する、といった方法が知られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１６０６９０号公報

ここで、床版の側端部の上面から突出した連続繊維補強材の外周面とプレキャスト壁材の貫通孔の内壁面との間には、セメント系充填材が均一に充填されるように一定の隙間が確保される必要がある。そのため連続繊維補強材の外周面とプレキャスト壁材の貫通孔の内壁面との間にスペーサーが配置される。

スペーサーとしては、典型的にはドーナツ状スペーサーなどが用いられる。しかしながら、縦向きに配設される連続繊維補強材にドーナツ状のスペーサーを取り付けると、床版の側端部に立設された連続繊維補強材に貫通孔を挿入させながらプレキャスト壁材を降下設置される際に、貫通孔の内壁がスペーサーと当接してスペーサーに下向きの力が加わることによってスペーサーが元の取り付け位置から下方にずれるおそれがある。スペーサーが下方にずれると、連続繊維補強材の上部の外周面と貫通孔の内壁面との隙間にバラツキが生じやすくなる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、補強材にその軸方向への滑りに対する高い抵抗力を伴って取り付けられることによって、上からの圧を受けて下方にずれることを防止することのできるスペーサーを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスペーサーは、立設された補強材と、この補強材を収容する貫通孔を有するプレキャスト壁材の前記貫通孔の内壁面との隙間を確保するために用いられるスペーサーであって、それぞれバネ鋼材を用いて一体に形成された基部とこの基部の両端に延設された２つの板状の脚部とを有し、前記２つの脚部の開脚角度が第１の角度から弾性変形により変更可能とされ、前記２つの脚部が、前記補強材の軸方向に対応する第１の方向に貫通し、かつ前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一面が開放された貫通空間を形成する切り欠き部を有し、前記２つの脚部の開脚角度が前記第１の角度から第２の角度に縮小されたとき、前記貫通空間の前記開放された一面が前記補強材を径方向に前記貫通空間内に導入可能な大きさ切り替わり、前記貫通空間内への前記補強材の導入により前記２つの脚部の開脚角度が前記第１の角度と前記第２の角度との間の第３の角度に固定されるように構成されたものである。

このスペーサーでは、弾性変形により２つの脚部の開脚角度を第１の角度から第２の角度に縮小することによって貫通空間の開放された一面が補強材を径方向に貫通空間内に導入可能な大きさ切り替わることによって、作業員は片手で容易にスペーサーを補強材に取り付けることができる。また、貫通空間内への補強材の導入により２つの脚部の開脚角度が第１の角度と第２の角度との間の第３の角度に固定されることによって、スペーサーの弾性力によって補強材が２つの脚部の切り欠き部の４つの端面に径方向より挟み込まれた状態で保持される。このため、スペーサーは補強材にその軸方向への滑りに対する高い抵抗力を伴って取り付けられ、床版の側端部に立設された補強材に貫通孔を挿入させながらプレキャスト壁材を降下設置させる際に、貫通孔の内壁がスペーサーと接触してスペーサーに下向きの力が加わったとしても、スペーサーが元の取り付け位置から下方にずれることを防止できる。

また、前記基部は、曲面形状を有する板バネ構造であってもよい。これにより、基部と２つの脚部の全体を弾性変形させることができ、全体の靭性が高くなる。

本発明のスペーサーは、プレキャスト壁材の補強材にその軸方向への滑りに対する高い抵抗力を伴って取り付けられ得る。これにより、床版の側端部に立設された補強材に貫通孔を挿入させながらプレキャスト壁材を降下設置させる際に、貫通孔の内壁がスペーサーと接触してスペーサーに下向きの力が加わったとしても、スペーサーが元の取り付け位置から下方にずれることを防止できる。また、取り付け作業が容易であり、工期短縮を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るプレキャスト壁高欄の構造を橋軸方向から示す縦断面図である。 図１のプレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 同じくプレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 同じくプレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 同じくプレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 図１のプレキャスト壁高欄におけるプレキャスト壁材の貫通孔内の連続繊維補強材およびスペーサーを示す拡大縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るスペーサーの斜視図である。 図７のスペーサーをＯ−Ｙ方向から見た側面図である。 図７のスペーサーをＺ−Ｏ方向から見た上面図である。 図７のスペーサーをＸ−Ｏ方向から見た側面図である。 スペーサーの貫通空間に連続繊維補強材を導入する前の側面図である。 スペーサー１０の貫通空間に連続繊維補強材を導入する時の側面図である。 スペーサー１０貫通空間に連続繊維補強材３を導入した後の側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
本実施形態は、道路橋の床版の両側の側端部に立設された連続繊維補強材を補強材として用いてプレキャスト壁材を設置する場合に、プレキャスト壁高欄に設けられた貫通孔の内壁面と連続繊維補強材の外周面との間に適切な隙間を確保するために用いられるスペーサーに関するものである。

はじめに、スペーサーが用いられる対象であるプレキャスト壁高欄の構造について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る道路橋防護柵であるプレキャスト壁高欄１の構造を橋軸方向から示す縦断面図である。

同図に示すように、道路橋の床版２の両側の側端部２ａの上面２ｃには、この床版２の側端部２ａの上に立設されるプレキャスト壁高欄１の補強材としての連続繊維補強材３が直立に立設される。一方、プレキャスト壁材４は連続繊維補強材３を個々に収容可能な貫通孔４ａを有し、この貫通孔４ａに連続繊維補強材３を収容するようにして立設される。そして、プレキャスト壁材４の各貫通孔４ａ内に高流動性を有するセメント系充填材５が充填される。

（床版２及び連続繊維補強材３について）
床版２は、例えばプレキャストコンクリート製、現場打ち鉄筋コンクリート製などのコンクリート系材料により構成される。

連続繊維補強材３には、例えば、炭素繊維、アラミド繊維及びガラス繊維の少なくともいずれか１つとエポキシ樹脂及びビニルエステル樹脂の少なくともいずれか１つを組み合せた複合材料が利用される。連続繊維補強材３は、鉄筋等の鋼材に比べ軽量で引張強度が高く、水分や塩分に対して優れた耐腐食性を有する。

連続繊維補強材３は曲げ成型により任意の形状にして用いることができる。本実施形態では、例えば、１本の芯材の周りに複数本の素線を所定のピッチでより合わせて構成される直径17.2mmのより線状の連続繊維補強材３をＵ字形に曲げ成型したものなどが用いられる。Ｕ字形の連続繊維補強材３は、そのＵ字形における下部の折返し部分３ａが床版２のコンクリート中に埋め込まれて一体化される。そしてこのＵ字形の連続繊維補強材３の上部の２本の直立部分３ｂが床版２の側端部２ａの上面２ｃから幅員方向に所定の距離を置いた位置で突出させてある。なお、Ｕ字形の連続繊維補強材３ではなく、例えばＬ字形の２本の連続繊維補強材を組み合せて本実施形態と同様の連続繊維補強材３を構成してもよい。また、床版２のコンクリート中に埋め込まれる先端に突起などの定着加工を施して、所要の定着強度を確保した２本の直線の連続繊維補強材を組み合せて本実施形態と同様の連続繊維補強材３を構成してもよい。

（プレキャスト壁材４について）
床版２の側端部２ａの上にはプレキャストコンクリート製の壁材であるプレキャスト壁材４が、プレキャスト壁材４自身の設置位置の微調整を可能とするための空隙６ａの部分に充填された無収縮モルタルや樹脂接着剤などの充填材６と微調整用の治具（図示せず）を介して設置される。

プレキャスト壁材４は、床版２の側端部２ａに立設された各連続繊維補強材３を個々に収容可能な貫通孔４ａを有し、この貫通孔４ａに連続繊維補強材３を収容した状態で床版２の側端部２ａの上に充填材６及び高さ調整用の冶具（図示せず）などを介して設置される。連続繊維補強材３が収容された貫通孔４ａ内にはセメント系充填材５が充填される。貫通孔４ａ内に充填されるセメント系充填材５としては、高強度、高流動性、早強性を有するモルタルが用いられる。このようなセメント系充填材５を用いることによって、工期の短縮、貫通孔４ａ内での連続繊維補強材３の定着強度向上を図れる。

貫通孔４ａの内径は、連続繊維補強材３の外周面との間に適度なクリアランスが確保されてセメント系充填材５が貫通孔４ａ内に満遍なく充填されるように選定される。本実施形態では、例えば、40mm程度とされている。

連続繊維補強材３は水分及び塩分等に対して優れた耐腐食性を有するので、プレキャスト壁材４の外壁面から貫通孔４ａまでの厚さは、コンクリート中の鉄筋の腐食進行を低減させるように決められるかぶり厚さ等を考慮しなくてよい。従来工法では70m程度必要であったかぶり厚は本実施形態では、例えば30mm程度とされている。

床版２の側端部２ａとプレキャスト壁材４との互いの接合面２ｃ、４ｃの間には、プレキャスト壁材４の設置位置の微調整を可能とするために空隙６ａが設けられており、微調整後にこの空隙６ａに無収縮モルタルや樹脂接着剤などの充填材６が充填される。床版２の側端部２ａとプレキャスト壁材４との互いの接合面２ｃ、４ｃの間の距離は、ライナープレートまたは硬質ゴムなどの高さ調整用の収具（図示せず）を使って微調整される。プレキャスト壁材４の設置位置の微調整とは、橋軸方向に連続するプレキャスト壁材４の各ブロックの上端面の高さと幅員方向での位置を揃えるための微調整である。高さの微調整についてはライナープレートまたは硬質ゴムなどの高さ調整用の収具（図示せず）を使って行われ、幅員方向での位置を揃えるための微調整は、上記の空隙６ａの部分で連続繊維補強材３をプレキャスト壁材４の調整位置に合せて僅かに曲げることなどによって行われる。

（せん断補強について）
床版２の側端部２ａと無収縮モルタルなどの充填材６との継ぎ手部分のせん断補強のため、床版２の側端部２ａの上面（接合面２ｃ）には第１のせん断キー２ｂが突設されている。

また、プレキャスト壁材４と無収縮モルタルなどの充填材６とのせん断補強のため、床版２の側端部２ａとプレキャスト壁材４との間の空隙６ａに充填された無収縮モルタルなとの充填材６によって第２のせん断キー６ｂが形成されるように、プレキャスト壁材４の接合面４ｃにはせん断キー形成室４ｂが設けられている。

これらのせん断補強によって、プレキャスト壁材４が水平方向の外圧を受けたときに、その外圧を床版２の側端部２ａに伝達させることができ、床版２の側端部２ａとプレキャスト壁材４の互いの接合部分で破断が生じることを回避できる。

（プレキャスト壁高欄の設置工法）
次に、本実施形態に係るプレキャスト壁高欄の設置工法について説明する。
なお、床版２のためのコンクリート材としてはプレキャストコンクリートが用いられる場合を想定する。この場合、連続繊維補強材３はプレキャストコンクリート工場内で床版２のプレキャストコンクリートの製作時に一体に設けられ、現場に搬入され、設置される。床版２が場所打ちコンクリートの場合には、床版２のコンクリート打設前に連続繊維補強材３を配置しておけばよい。

図２から図５は設置された床版２にプレキャスト壁材４を設置する工程を示す図である。
まず、図２に示すように、クレーンなどによって吊り上げられたプレキャスト壁材４を、床版２の側端部２ａに立設された連続繊維補強材３がプレキャスト壁材４の貫通孔４ａに下から挿入するように位置を合せながら降下させ、図３に示すように、プレキャスト壁材４を床版２の側端部２ａの上に空隙６ａを介して設置する。このとき、ライナープレートまたは硬質ゴムなどの高さ調整用の冶具（図示せず）を用いて、橋軸方向に連続するプレキャスト壁材４の各ブロックの上端面の高さを揃えるための微調整が行われる。同様に各ブロックの幅員方向での位置を揃えるための微調整も行われる。

微調整の完了後、図４に示すように、空隙６ａに無収縮モルタルなどの充填材６が充填される。このとき、プレキャスト壁材４の接合面４ｃに設けられたせん断キー形成室４ｂ内にも充填材６が充填されることによって第２のせん断キー６ｂが得られる。

次に、図５に示すように、プレキャスト壁材４の各貫通孔４ａ内にセメント系充填材５が充填される。このセメント系充填材５の充填は、プレキャスト壁材４の各貫通孔４ａが重力方向に穿たれていることで、プレキャスト壁材４の貫通孔４ａの上側の開口部からのセメント系充填材５の注入によって行われる。これにより、貫通孔４ａ内に連続繊維補強材３を安定して定着させることができる。
以上で、道路橋防護柵であるプレキャスト壁高欄１の設置が完了する。

［スペーサー］
次に、本実施形態のスペーサーについて説明する。
図６に示すように、床版２の側端部２ａの上面から突出した連続繊維補強材３の外周面とプレキャスト壁材４の貫通孔４ａの内壁面との間には、セメント系充填材５が均一に充填されるように、スペーサー１０によって一定の隙間が確保される。

図７は本発明の一実施形態に係るスペーサー１０の斜視図、図８は図７のスペーサー１０をＯ−Ｙ方向から見た側面図、図９は図７のスペーサー１０をＺ−Ｏ方向から見た上面図、図１０は図７のスペーサー１０をＸ−Ｏ方向から見た側面図である。

本実施形態のスペーサー１０は、バネ鋼板などのバネ鋼材から曲げ加工などによって製作されたものである。このスペーサー１０は、基部１１と２つの脚部１２、１３からなる。基部１１は、曲面形状を有する板バネ構造を有し、例えば略半円の円弧形断面を有する。２つの脚部１２、１３は基部１１のＸ軸方向の両円弧端に各々対照的に延設される。２つの脚部１２、１３は、開脚角度Ａが第１の角度（例えば１１０度など）から弾性変形により変更可能とされる。２つの脚部１２、１３の各々の先端部分１２ａ、１３ｂを互いに近付ける方向に同時に押圧すると、開脚角度Ａが縮小するようにスペーサー１０が全体的に弾性変形し、押圧を解除すると元の開脚角度Ａに復帰するようになっている。

なお、２つの脚部１２、１３各々の基部１１から離間する側の先端部分１２ａ、１３ｂは、作業員がこのスペーサー１０を指で挟んで２つの脚部１２、１３の開脚角度Ａを縮小する方向に弾性変形させる際に指からの力を受けやすいように適度な角度に曲げ加工されている。

また、一対の脚部１２、１３には各々、連続繊維補強材３の軸方向に対応する第１の方向（Ｘ軸方向）に貫通し、かつ第１の方向に対して直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の一面が開放された貫通空間を形成するための切り欠き部１２１、１３１が設けられている。切り欠き部１２１、１３１は、図９、図１０の側面図にも示すように、連続繊維補強材３を保持するための保持空間を形成する保持領域１２２、１３２と、連続繊維補強材３をその径方向である第２の方向（Ｙ軸方向）に保持空間内に導入するための導入空間を形成する導入領域１２３、１３３とが設けられる。すなわち、第１の方向（Ｘ軸方向）に貫通する貫通空間の全体は、保持領域１２２、１３２により形成される保持空間と、導入領域１２３、１３３によって形成される導入空間からなる。

なお、貫通空間、保持空間、および導入空間などの「空間」は三次元の空間を意味し、保持領域および導入領域などの「領域」は二次元の空間を意味することとする。

図１１、図１２、図１３は連続繊維補強材３にスペーサー１０を取り付ける際の動作を説明するための側面図であり、特にスペーサー１０の開脚角度Ａと、切り欠き部１２１、１３１によって形成される貫通空間（保持空間、導入空間）との関係を示した図である。

図１１はスペーサー１０の貫通空間（導入空間）に連続繊維補強材３を導入する前の状態を示す側面図である。スペーサー１０の貫通空間に連続繊維補強材３を導入する前の２つの脚部１２、１３の開脚角度をＡ１（第１の角度）とする。この状態では、２つの脚部１２、１３の切り欠き部１２１、１３１によって形成される貫通空間において、導入領域１２３、１３３によって形成される導入空間のＺ軸方向の幅Ｚ１は連続繊維補強材３の径ｄ未満である。

続いて、図１２に示すように、２つの脚部１２、１３の各々の先端部分１２ａ、１２ｂを互いに近付ける方向に同時に押圧することによって開脚角度がＡ１から例えばＡ２（第２の角度）に縮小されるようにスペーサー１０が全体的に弾性変形する。このようにスペーサー１０が弾性変形すると、２つの脚部１２、１３の各々の切り欠き部１２１、１３１の導入領域１２３、１３３によって形成される導入空間のＺ軸方向の幅Ｚ１が連続繊維補強材３の径ｄよりも大きい値にまで拡がり、導入空間を通して連続繊維補強材３を保持領域１２２、１３２により形成される保持空間まで導入することが可能になる。

連続繊維補強材３を、そのまま２つの脚部１２、１３の各々の切り欠き部１２１、１３１の保持領域１２２、１３２によって形成される保持空間あるいはその直前まで導入したところで、２つの脚部１２、１３の押圧を解除すると（作業者が指をスペーサー１０から離すと）、図１３に示すように、スペーサー１０の弾性力によって２つの脚部１２、１３の開脚角度がＡ２からＡ３（第３の角度）に拡がる。

ここで、貫通空間における導入空間と保持空間との関係を説明する。
図１１から図１３に示すように、保持領域１２２、１３２によって形成される保持空間のＺ軸方向の幅Ｚ２は、導入領域１２３、１３３により形成される導入空間のＺ軸方向の幅Ｚ１と同様２つの脚部１２、１３の開脚角度Ａに応じて変化する。２つの脚部１２、１３の開脚角度Ａ１、Ａ２、Ａ３において、保持領域１２２、１３２によって形成される保持空間のＺ軸方向の幅Ｚ２は導入領域１２３、１３３により形成される導入空間のＺ軸方向の幅Ｚ１より大とされ、その差異は、保持領域１２２、１２３の、基部１１と逆側の先端位置Ｐ２が導入領域１２３、１３３の、基部１１と逆側の先端位置Ｐ１よりもさらに先に拡張されていることによって与えられる。

この導入空間と保持空間との関係により、２つの脚部１２、１３の各々の先端部分１２ａ、１３ａを互いに近付ける方向への押圧力の付与が解除されたとき、スペーサー１０の弾性力によって２つの脚部１２、１３の開脚角度がＡ２からＡ３に拡がる。ここで、開脚角度Ａ１、Ａ２、Ａ３の関係はＡ１＞Ａ３＞Ａ２とされている。このため、保持領域１２２、１３２によって形成される保持空間に連続繊維補強材３が保持された状態においてはスペーサー１０の弾性力が働き、この弾性力によって連続繊維補強材３は径方向より２つの脚部１２、１３に挟み込まれた状態で保持空間に保持される。加えて、スペーサー１０は、切り欠き部１２１、１３１の計４つの端面Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が、連続繊維補強材３の周面の、軸方向にずれた４点と当接して連続繊維補強材３を保持する。

以上のことから、本実施形態のスペーサー１０は、連続繊維補強材３にその軸方向への滑りに対する高い抵抗力を伴って取り付けられる。これにより、床版２の側端部２ａに立設された連続繊維補強材３に貫通孔４ａを挿入させながらプレキャスト壁材４を降下設置させる際に、貫通孔４ａの内壁がスペーサー１０と接触してスペーサー１０に下向きの力が加わったとしても、スペーサー１０が元の取り付け位置から下方にずれることを防止できる。スペーサー１０の取り付け位置がずれないことによって、連続繊維補強材３の全長にわたって、プレキャスト壁材４の貫通孔４ａの内壁面との間の所定の隙間を確保することができる。

また、本実施形態のスペーサー１０は、作業員が片手で容易に連続繊維補強材３に取り付けたり、外したりし得るものである。これにより、工期短縮にも寄与し得る。

以上のように、本実施形態のスペーサー１０を用いることによって、プレキャスト壁高欄の設置作業の工期短縮、施工品質の向上を図ることができる。

以上、本発明に係るスペーサーの実施形態を説明したが、本発明のスペーサーは、連続繊維補強材に取り付けられるものに限定されるものではなく、例えば、プレキャスト壁材を補強可能な様々な種類の補強材に取り付けられ得るものである。

本発明に係るスペーサーは、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲で様々に変形して用いることが可能である。

２…床版
２ａ…側端部
３…連続繊維補強材
４…プレキャスト壁材
４ａ…貫通孔
５…セメント系充填材５
１０…スペーサー
１１…基部
１２、１３…脚部
１２１、１３１…切り欠き部

Claims (2)

1. 立設された補強材と、この補強材を収容する貫通孔を有するプレキャスト壁材の前記貫通孔の内壁面との隙間を確保するために用いられるスペーサーであって、
   それぞれバネ鋼材を用いて一体に形成された基部とこの基部の両端に延設された２つの板状の脚部とを有し、
   前記２つの脚部の開脚角度が第１の角度から弾性変形により変更可能とされ、
   前記２つの脚部が、前記補強材の軸方向に対応する第１の方向に貫通し、かつ前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一面が開放された貫通空間を形成する切り欠き部を有し、
   前記２つの脚部の開脚角度が前記第１の角度から第２の角度に縮小されたとき、前記貫通空間の前記開放された一面が前記補強材を径方向に前記貫通空間内に導入可能な大きさ切り替わり、前記貫通空間内への前記補強材の導入により前記２つの脚部の開脚角度が前記第１の角度と前記第２の角度との間の第３の角度に固定されるように構成された
   スペーサー。
2. 請求項１に記載のスペーサーであって、
   前記基部は、曲面形状を有する板バネ構造である
   スペーサー。

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