JP3761020B2

JP3761020B2 - コンクリ−ト部材の連結部の構造及びプレストレス連結方法

Info

Publication number: JP3761020B2
Application number: JP2000059106A
Authority: JP
Inventors: 耕輔古市; 健太郎吉田; 廣原; 豊藤野; 靖佐久間; 大矢島
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: JP2001248394A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、コンクリ−ト部材のセグメント相互をアンボンドＰＣ鋼材を利用して連結する連結部の構造及び当該コンクリ−ト部材のセグメント相互をプレストレスを導入しながら連結する連結方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、シ−ルドトンネル等の土圧や水圧に耐える必要のあるトンネル状構造物は、工業生産されたセグメントを施工場所で隣接する他のセグメントと強固に一体化する必要がある。その一手段として、コンクリ−ト部材からなる適数個のセグメントの部材中の円周方向に配置されたＰＣ鋼材に緊張力を導入しながらセグメント相互を連結する連結方法がある。
この方法は、隣接するコンクリ−ト部材のセグメントにプレストレスを導入した状態でＰＣ鋼材を定着する必要があった。
【０００３】
上記定着方法としては従来より幾つかの方法が行われている。
図６は従来から行われている一般的な定着方法で、コンクリ−トセグメントＡは、その内部にＰＣ鋼材を挿通するためのダクトＢを形成し、該ダクトＢは、その両端部がいずれかのセグメントＡの内側に設けられた切欠部Ｃにおいて開口している。このダクトＢに挿通されたＰＣ鋼材は、センタ−ホ−ルジャッキＤを使用して緊張させる。その緊張状態を維持したまま、アンカ−プレ−ト、くさび等によりセグメントを定着し、且つセグメントにプレストレスを与えている。
【０００４】
図７は、他のプレストレス連結方法で、仮定着用取外可能部材Ｅを介してＰＣ鋼材ＦをナットＧで締め付けることによりＰＣ鋼材に引張応力を与え、その状態で連結部材ＨでＰＣ鋼材Ｆを連結し、その後、仮定着用取外可能部材Ｅを除去することによりコンクリ−ト部材にプレストレスを与えている。
【０００５】
図８は、他のプレストレス連結方法で、ＰＣ鋼材Ｉの両端にコッタ−受金具Ｊを固定し、このコッタ−受金具Ｊの溝に、テ−パ−面を有するコッタ−Ｋを挿入することによりコッタ−受金具Ｊを互いに引き寄せ、ＰＣ鋼材Ｉに引張応力を与え、コンクリ−ト部材にプレストレスを導入している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記図６のものにあっては、ＰＣ鋼材が円周方向の一部で交差することになるので、この部分でプレストレスが不連続となり、均一にプレストレスがかからなかったり、偏心モ−メントが生じる恐れがあった。
【０００７】
また、ＰＣ鋼材の定着端は、上記緊張力の反力を受け持つことになり、当該部分に大きな引張応力が生じることになる。このため、この定着端付近は鉄筋等で補強する必要が生じていた。更に、この作業はリングの内側からの作業となるので、ＰＣ鋼材の定着、緊張等の作業に相当なスペ−スを必要としていた。
【０００８】
上記図７のものにあっては、仮定着用取外可能部材の取り付け、および取り外しという作業が必要となり作業工程が増加する。同時に、仮定着用取外可能部材はハンマ−等で叩いて取り外すため引張力のかかった状態での作業となり危険性があった。
【０００９】
上記図８のものにあっては、コッタ−の抜け止めを考慮する必要があり、且つＰＣ鋼材にはコッタ−のテ−パ−部分のみの引張力しか導入することができない欠点があり、また、その引張力の強度の調節をすることも困難であった。
更に、ＰＣ鋼材の中間部のコンクリ−ト内で、当該ＰＣ鋼材を固定しなければならない欠点もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＰＣ鋼材の緊張手段を容易にし、定着端付近の構造を簡単なものにするとともに、コンクリ−トセグメントの円周方向に均一にプレストレスを導入することができるコンクリ−ト部材の連結部の構造およびプレストレス連結方法を提供することにある。
【００１１】
その具体的手段として、方形円弧板の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材が、その周囲をシ−スに囲まれてその内部に埋設され、当該アンボンドＰＣ鋼材の両端部には継手が形成され、当該両端部の継手は、方形円弧板の側縁部に取り付けたアンボンドＰＣ鋼材の固定のための固定金具と、一方の雄側固定金具に固定或いはスライド自在に配設された連結金具および当該連結金具を固定するクサビ又は落とし鍵等を使用したクサビ金具とより形成されているコンクリ−ト部材の構造から成るものである。
【００１２】
更に、その具体的手段として、方形円弧板の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材がその周囲をシ−スに囲まれてその内部に埋設され、当該アンボンドＰＣ鋼材の両端部には継手が形成され、当該両端部の継手は、方形円弧板の側縁部に取り付けたアンボンドＰＣ鋼材の固定のための固定金具と、一方の雄側固定金具にスライド自在に配設されて突出部を設けた連結金具および当該連結金具を固定するクサビ金具とより形成され、その突出部を隣接する他の方形円弧板の雌側固定金具の凹部に挿入し、雌側固定金具の表面側に形成された上記凹部と連通するクサビ打ち込み用貫通孔より、雄側連結金具の突出部により形成された挿入孔へクサビを挿入し固定することにより、方形円弧板相互を連結するコンクリ−ト部材のプレストレス連結方法から成るものである。
【００１３】
また、その具体的手段として、方形円弧板の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材がその周囲をシ−スに囲まれてその内部に埋設され、当該アンボンドＰＣ鋼材の両端部には継手が形成され、当該両端部の継手は、方形円弧板の側縁部に取り付けたアンボンドＰＣ鋼材の固定のための固定金具と、一方の雄側固定金具に固定された連結金具および当該連結金具を固定するクサビ金具とより形成され、当該連結金具は、その裏面側でアンボンドＰＣ鋼材を固定し、その表面側で連結金具の突出部を方形円弧板の側縁部より突出形成させ、当該突出部を隣接する他の方形円弧板の雌側固定金具の凹部に挿入し、アンボンドＰＣ鋼材の他端側は、雌側固定金具においてアンボンドＰＣ鋼材に形成された螺子にボルトを噛合接合させ、ボルトの回転により緊張力を導入してアンボンドＰＣ鋼材を緊張させ、当該凹部に挿入された突出部の挿入孔へ落とし鍵を落とし込むことにより、隣接する方形円弧板相互を連結するコンクリ−ト部材のプレストレス連結方法から成るものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本願発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
図１は、コンクリ−トセグメント１の断面図を示し、当該コンクリ−トセグメント１は鉄筋コンクリ−トによる方形円弧板２として形成され、そのコンクリ−トセグメント１を適数個リング状に組み立てることによりシ−ルドトンネル等が構築される。
【００１５】
コンクリ−トセグメント１の円周方向には、鉄筋コンクリ−トによる方形円弧板２の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材３がその周囲をシ−ス４に囲まれて、その内部に埋設される。当該アンボンドＰＣ鋼材３の両端部には継手５が形成される。
【００１６】
上記アンボンドＰＣ鋼材３はアンボンド処理を行ったＰＣ鋼材で、上記処理を行っていない通常のＰＣ鋼材に比較して緊張材の角変化に関する摩擦係数が１／５と極めて小さいので、円周方向に緊張する場合でも、必要本数を少なくしてコンクリ−トセグメントに充分なプレストレスを導入することができる。
【００１７】
また、アンボンドＰＣ鋼材３は、その周囲をシ−ス４によって囲まれ、当該シ−ス４は、ポリエチレン製で且つアンボンドＰＣ鋼材３の周囲はグリスで覆われているので、アンボンドＰＣ鋼材３は、当該シ−ス４中をスライド自在に移動することが可能となる。また、耐食性にも優れている。
【００１８】
アンボンドＰＣ鋼材３の両端部の継手５は、方形円弧板２の側縁部に取り付けた固定金具６，一方の固定金具６に固定或いはスライド自在に配設された連結金具および当該連結金具を固定するクサビ金具とより形成されている。
【００１９】
固定金具６は鋼板製のもので、アンボンドＰＣ鋼材３の端部の定着と、当該アンボンドＰＣ鋼材３に導入される緊張力に耐える強度を有し、方形円弧板２の形成時にその側縁部に固定される。上記固定状態を良好とするために、方形円弧板２の中心部に向かって、固定金具６の裏面側に適宜アンカ−部材９が形成されている。クサビ金具とは、雌側固定金具に、雄側固定金具に設けた連結金具の突出部を固定するクサビ又は落とし鍵等を総称するものである。以下、実施例に基いて説明する。
【００２０】
【実施例１】
図２は、雌側固定金具６を示し、図３は、雄側固定金具６に設けた連結金具１１を示している。
図２の雌側固定金具６は、その裏面側へ突起１６が形成され、その突起１６にアンボンドＰＣ鋼材３の端部１４が螺合固定されている。他方、雌側固定金具６の表面側には、連結金具１１を受け入れる凹部１２がその開口部を側面に露出して形成されている。
【００２１】
図３の雄側固定金具６は立方体形状をし、その内側には凹部１３を形成し、その開口部は方形円弧板２の側面に露出されている。また雄側固定金具６の後側には、方形円弧板２の中心部に向かって延出する適宜本数のアンカ−部材９が形成されている。アンカ−部材９には、抜け止め手段としてフック状のものを設けると有効である。
【００２２】
当該凹部１３にはアンボンドＰＣ鋼材３の端部１５が突出し、その先端部は連結金具１１に固定されている。上記アンボンドＰＣ鋼材３の端部１５と連結金具１１との固定は、螺合等適宜な手段で行われる。
【００２３】
上記実施例では、連結金具１１の一端部に雌ねじ手段を設けておき、アンボンドＰＣ鋼材３の端部１５に形成された雄ねじを螺合させることにより、両者を連結することができる。
【００２４】
上記連結金具１１は外方へ緊張されることにより、当該凹部１３中をスライドすることになるが、図３（ｂ）に示すようにそのスライド長Ｗの巾で、緊張力に応じて移動することになる。
【００２５】
上記連結金具１１の突出部は方形円弧板２の側縁部より突出することになるが、その突出部は隣接する他の方形円弧板２の雌側固定金具６の凹部１２に挿入されることになる。
【００２６】
雌側固定金具６の表面側には、上記凹部１２と連結するクサビ打ち込み用貫通孔１８が表面側より形成され、他方、雄側固定金具６に設けた連結金具１１の突出部１７にクサビ貫通のための挿入孔１９が形成されている。
【００２７】
したがって、緊張力により雌側固定金具６の凹部１２に挿入された突出部１７の挿入孔１９に、貫通孔１８よりクサビ２０を挿入し固定することにより、方形円弧板２相互を緊張力を導入した状態で連結することができる。
【００２８】
クサビ２０は、図２（ｂ）に示すように、ジャッキ等により貫通孔１８に挿入するが、その抜け止め手段の一例として、図２（ｃ）に示すように、貫通孔１８の側壁にテ−パ−状の溝２１を形成し、当該溝２１内に発条体２２および円柱体２３を設けている。
【００２９】
したがって、上記貫通孔１８に挿入されるクサビ２０は、挿入時には、該円柱体２３を発条体２２の付勢力に抗して押し下げることにより挿入されるが、挿入後は、発条体２２が円柱体２３を押し上げ、円柱体２３がテ−パ−状の溝２１の狭められた空間に位置することになり、クサビ２０をその側面から強力に押し付け、それによりクサビ２０が固定され、当該クサビ２０の抜け止めが達成されることになる。
【００３０】
また、クサビ２０の先端部が凹部１２に形成された溝２４に入り込むことにより、クサビ２０挿入方向と直交する方向に（つまり、アンボンドＰＣ鋼材方向）に力が作用しても、上記溝２４に入り込んだクサビ２０の先端部が係止手段の役割をすることなり、アンボンドＰＣ鋼材方向への抜け止めを達成することができる。
【００３１】
上記抜け止め手段は一例を示したもので、適宜摩擦手段、挿入物の戻りを防止することのできるラチェット機構等を採用することにより抜け止めを達成することができる。クサビ２０を固定した後、その挿入入り口をキャップ２５により隠蔽することができる。キャップ２５は、貫通孔１８の側壁に形成された係止溝２６により固定することができる。
【００３２】
【実施例２】
図４は雌側固定金具６を示している。雌側固定金具６は、その裏面側の方形円弧板２側へ突起３６が形成され、その突起３６の凹部３４にアンボンドＰＣ鋼材３の端部１４が挿入されている。当該雌側固定金具６の表面側には、雄側固定金具６に設けた連結金具３１の突出部３７を受け入れる凹部３２がその開口部を側面に露出して形成されている。
【００３３】
図５は、雄側固定金具６に設けた連結金具３１を示している。該固定金具６の後側にはアンボンドＰＣ鋼材３の端部１５を取り付けるための雌ねじが形成され、表面に露出する部分には連結金具３１が固定されている。上記アンボンドＰＣ鋼材３の端部１５は、当該固定金具６に螺合等適宜な手段によって連結される。
【００３４】
上記実施例２では、雄側固定金具６の一端部に雌ねじを設け、アンボンドＰＣ鋼材３の端部１５に形成された雄ネジを螺合させることにより両者を連結することができる。
上記雄側固定金具６の他端部に設けた連結金具３１は方形円弧板２の表面より突出することになるが、その突出部は隣接する他の方形円弧板２の雌側固定金具６の凹部３２に挿入されることになる。
【００３５】
アンボンドＰＣ鋼材３の他端部１４は、図４（ｂ）に示すように、雄側固定金具６の裏面側に設けた突起３６に形成した凹部３４に挿入されている。更に、当該突起３６には、当該凹部３４と連通する貫通孔３８を設け、方形円弧板２の表面側に、その表面側から当該貫通孔３８に連通する孔３９が形成されている。
【００３６】
アンボンドＰＣ鋼材３の他端部１４に形成された雄ネジに、上記孔３９，貫通孔３８及び凹部３４を通してボルト４０を挿通し、噛合接合させ、当該ボルト４０を回転させることによりアンボンドＰＣ鋼材３に緊張力を導入させることが可能となる。更に、上記緊張力を導入した状態が保持できるように、ボルト４０の側面にラチェット機構等により上記緊張状態が解除され、逆回転現象が生じることを防止することが出来る。
【００３７】
雌側固定金具６の凹部３２には、その内側の側壁に溝４１，４２が各々形成され、当該溝４１にバネ式落とし鍵４３を挿入し、その落とし鍵４３の先端部はテ−パ−面とされ、さらにその先端部は、当該溝４２に挿入される。
【００３８】
従って、雄側固定金具６に設けた連結金具３１を凹部３２に挿入すると、上記落とし鍵４３はそのテ−パ−面によりバネ力に抗して押し上げられ、更に挿入することにより、緊張部材３７に形成された挿入孔４４に落とし鍵４３がバネ力により落とし込まれ、その先端は凹部３２に形成された溝４２に入り込み、バネ力及び溝４２への入り込みにより落とし鍵４３の抜け止めを達成することが出来る。この落とし鍵４３により、隣接する方形円弧板２相互を連結することができる。
【００３９】
その後、上記したようにボルト４０を回転させ、アンボンドＰＣ鋼材３に緊張力を導入させることが可能となる。
以上コンクリ−トセグメントを適数個リング状に組み立てるシ−ルドトンネルについて説明したが、橋梁の張出し部をプレキャスト版で後施工する場合にもこの技術を適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本願発明のコンクリ−ト部材のプレストレス連結方法は、コンクリ−ト部材にプレストレスを導入することにより一体化されるため、継手金物類を省略することができ、組立作業や時間を大幅に軽減することができる。また、ＲＣ構造と比較して、同様の曲げ強度を得るために必要な鉄筋量は大幅に低減することができる。
【００４１】
また、コンクリ−トのひび割れを制御することができ、組立時のリング変形が小さく、真円性、止水性に優れたセグメントよりなるコンクリ−ト部材の連結部の構造を得ることができ、高性能のシ−ルドトンネルが容易に施工することができる。
【００４２】
また、アンボンド構造を採用したので、大きな荷重が作用しても継手面は破壊されにくく、粘り強く、復元性の高い連結部を得ることができる。
また、コンクリ−トセグメントを適数個リング状に組立後シ−ルド機のテ−ルを抜けたときに、一般的に生じるピ−ス間継手のゆるみは、アンボンド構造を採用することでほぼなくすことができ、増し締めが不要になる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のコンクリ−トセグメントの断面図である。
【図２】（ａ）コンクリ−トセグメント端部の雌側連結金具部の斜視図である。
（ｂ）コンクリ−トセグメント端部の雌側連結金具部の側面断面図である。
（ｃ）クサビ部分の断面図である。
【図３】（ａ）コンクリ−トセグメント端部の雄側連結金具部の斜視図である。
（ｂ）コンクリ−トセグメント端部の雄側連結金具部の側面断面図である。
（ｃ）コンクリ−トセグメント端部の雄側連結金具部の平面断面図である。
【図４】（ａ）コンクリ−トセグメント端部の他の実施例の雄側連結金具部の斜視図である。
（ｂ）コンクリ−トセグメント端部の他の実施例の雄側連結金具部の側面断面図である。
【図５】（ａ）コンクリ−トセグメント端部の他の実施例の雌側連結金具部の斜視図である。
（ｂ）コンクリ−トセグメント端部の他の実施例の雌側連結金具部の側面断面図である。
（ｃ）コンクリ−トセグメント端部の他の実施例の雄側連結金具部の平面断面図である。
【図６】コンクリ−トセグメントの緊張状態を示す従来例の断面図である。
【図７】コンクリ−トセグメントの緊張状態を示す従来例の断面図である。
【図８】コンクリ−トセグメントの緊張状態を示す従来例の断面図である。
【符号の説明】
１コンクリ−トセグメント
２方形円弧板
３アンボンドＰＣ鋼材
４シ−ス
５継手
６固定金具
９アンカ−部材
１１、３１連結金具
１２、１３、３２凹部
１４、１５端部
１６、３６突起
１７、３７突出部
１８、３８貫通孔
１９挿入孔
２０クサビ
２１溝
２２発条体
２３円柱体
２４係止溝
２５キャップ
２６係止溝
３４凹部
３９孔
４０ボルト
４１、４２溝
４３落とし鍵
４４挿入孔

Claims

方形円弧板の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材がその周囲をシ−スに囲まれてその内部に埋設され、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部には継手が形成され、該両端部の継手は、方形円弧板の側縁部に取り付けたアンボンドＰＣ鋼材の固定のための固定金具、一方の雄側固定金具に固定或いはスライド自在に配設された連結金具及び該連結金具を他方の雌側固定金具に固定するクサビ金具とより形成されていることを特徴とするコンクリ−ト部材の連結部の構造。
雌側固定金具は、その裏面側の方形円弧板側へ突起を形成し、その突起にアンボンドＰＣ鋼材の端部が固定され、雌側固定金具の表面側には、雄側固定金具の凹部にスライド自在に設けた連結金具を受け入れる凹部がその開口部を側面に露出して形成され、他方、雄側固定金具に設けた凹部はその開口部を表面に露出し、該雄側固定金具の後方よりアンボンドＰＣ鋼材の端部が該凹部に突出形成され、該アンボンドＰＣ鋼材の先端部に連結金具が固定されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリ−ト部材の連結部の構造。
雌側固定金具は、その裏面側の方形円弧板側へ突起を形成し、その突起にアンボンドＰＣ鋼材の端部をスライド自在に固定し、雌側固定金具の表面側には、雄側固定金具に設けた連結金具を受け入れる凹部がその開口部を側面に露出して形成され、他方、雄側固定金具の裏面側にはアンボンドＰＣ鋼材の端部を取り付ける取付手段が施され、その表面側には突出部を設けた連結金具が方形円弧板側面から露出するように固定されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリ−ト部材の連結部の構造。
方形円弧板の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材がその周囲をシ−スに囲まれてその内部に埋設され、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部には継手が形成され、該両端部の継手は、方形円弧板の側縁部に取り付けたアンボンドＰＣ鋼材の固定のための固定金具と、一方の雄側固定金具にスライド自在に配設された連結金具及び該連結金具を雌側固定金具に固定するクサビ金具とより形成され、該連結金具の突出部を、隣接する他の方形円弧板の雌側固定金具の凹部に挿入し、雌側固定金具の表面側に形成された上記凹部と連通するクサビ打ち込み用貫通孔より、連結金具の突出部に形成された挿入孔へクサビを挿入し固定することにより、方形円弧板相互を連結することを特徴とするコンクリ−ト部材のプレストレス連結方法。
方形円弧板の円弧面に沿って複数本のアンボンドＰＣ鋼材がその周囲をシ−スに囲まれてその内部に埋設され、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部には継手が形成され、該両端部の継手は、方形円弧板の側縁部に取り付けたアンボンドＰＣ鋼材の固定のための固定金具と、一方の雄側固定金具に固定された連結金具及び該連結金具を雌側固定金具に固定するクサビ金具とより形成され、該雄側固定金具の裏面側でアンボンドＰＣ鋼材を固定し、表面側に連結金具の突出部を方形円弧板の側縁部より突出させ、該連結金具の突出部を隣接する他の方形円弧板の雌側固定金具の凹部に挿入し、アンボンドＰＣ鋼材の他端側を雌側固定金具の突起に形成した凹部へスライド自在に挿入し、方形円弧板及び突起に設けた孔および貫通孔より挿入されたボルトの雄ねじを、凹部に挿入されたアンボンドＰＣ鋼材端部の雄ねじに噛合接合させ、緊張力を導入してアンボンドＰＣ鋼材を緊張させ、雌側固定金具の凹部に挿入された連結金具の挿入孔へ鍵を落とし込むことにより、隣接する方形円弧板相互を連結することを特徴とするコンクリ−ト部材のプレストレス連結方法。