JP3987875B1 - まくらぎ構造体およびまくらぎ構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡素化することが可能で、且つ、軽量化を図ることが可能なコンクリート製のまくらぎ構造物を提供することを課題とする。
【解決手段】レールＲの下側に設置される超高強度繊維補強コンクリート製のまくらぎ構造体１であって、レールＲと交差する方向に配置される横梁１０，１０と、この横梁１０，１０と交差する縦梁２０，２０を含んで構成されており、横梁１０がプレストレストコンクリート構造からなり、縦梁２０が鉄筋コンクリート構造からなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レールの下側に設置されるまくらぎ構造体およびまくらぎ構造体の製造方法に関する。

鉄道の線路を構成するレール（軌条）の下側には、レールとともに「軌きょう」を構成するまくらぎ構造体が設置されている。まくらぎ構造体は、レールの間隔を一定に保持するとともに、レールに作用する列車の重量を分散させるものであり、バラスト道床やコンクリート道床などに支持されている。

まくらぎ構造体には、木製のものだけでなく、ＦＦＵ（ガラス長繊維強化プラスチック発泡体）製のものなどがあるが、近年では、コンクリート製のものが主流になっている。

コンクリート製のまくらぎ構造体の形態には、種々のものがあるが、一対のレールに交差するように配置される横梁を備えるものが一般的である。例えば、特許文献１には、一本の横梁からなるまくらぎ構造体が開示されており、特許文献２には、複数本の横梁を縦梁で連結してなるまくらぎ構造体が開示されている。

特開２００３−１１９７０１号公報 特開平９−２７３１０２号公報

近年発生している列車脱線事故のように、高速走行時あるいは地震時には、軌きょう横抵抗力の不足が問題となっている。また、夏期には、レール温度の上昇によるロングレールの横座屈も列車走行に支障をきたしている。レールの横座屈防止や地震時・脱線時の水平力に対し軌きょう横抵抗力を向上させることは高速鉄道の安全性確保において特に重要である。軌きょう横抵抗力を向上させるものとして、スラブ直結軌道やラダーまくらぎ軌道などがあるが、既設軌道のまくらぎ更換に向いていない。

特許文献２においては、横梁のみのまくらぎ構造体を枠型形状に変えることで接地面積を増やし鉛直方向の荷重分散を図ろうとしている。しかし、特許文献２で想定している従来の材料技術および製造方法では、まくらぎの断面形状および寸法を変更できず、接地面積が増える分、横まくらぎに比べ重量が嵩んでしまい（横まくらぎは約２５０ｋｇ、枠型まくらぎは７００ｋｇ以上）、軌陸ショベルによる更換工事が困難になってしまう。

また、特許文献２においては、まくらぎ構造体を、プレストレストコンクリート構造とするか、あるいは、鉄筋コンクリート構造とすることが記載されているが、横梁と縦梁の双方をプレストレストコンクリート構造とすると、横梁と縦梁の交差部分でＰＣ鋼材やシースが錯綜することになるので、その製造工程が煩雑になる虞があり、また、横梁と縦梁の双方を鉄筋コンクリート構造とすると、ひび割れ耐力を確保するために部材断面を大きくする必要があるので、軽量化を阻害する虞がある。

さらに、横梁と縦梁が交差するようなまくらぎ構造体では、いかなる材料を使用しても、製造時には型枠による外部拘束が発生してしまい、コンクリート材料の自己収縮ひずみが拘束され、まくらぎ構造体にひび割れを発生させる恐れがある。

このような観点から、本発明は、軌きょう横抵抗力を向上させるとともに、軽量化を図ることが可能で、且つ、製造工程を簡素化することが可能なコンクリート製のまくらぎ構造物を提供することを第一の課題とし、さらには、このようなまくらぎ構造体の製造方法を提供することを第二の課題とする。

前記した第一の課題を解決すべく創案された発明は、レールの下側に設置される超高強度繊維補強コンクリート製のまくらぎ構造体であって、前記レールと交差する方向に配置される横梁と、前記横梁と交差する縦梁とを含んで構成されており、前記横梁がプレストレストコンクリート構造からなり、前記縦梁が鉄筋コンクリート構造からなることを特徴とする。

縦梁を備えていると、鉛直方向に作用する列車荷重が分散され、加えて、夏期においては、レール温度の上昇に起因するレールの横座屈が防止される。また、縦梁によって軌きょう横抵抗力が向上するので、地震時・脱線時の安全性が向上する。なお、縦梁の位置に特に制限はない。

また、横梁をプレストレストコンクリート構造とし、縦梁を鉄筋コンクリート構造とすれば、横梁と縦梁の交差部分でのＰＣ鋼材やシースの錯綜を避けることが可能になるので、その製造工程を簡素化することが可能となり、さらには、横梁の小断面化を図ることが可能になるので、まくらぎ構造体の軽量化を推し進めることが可能となる。

また、まくらぎ構造体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スターラップ、スパイラル筋、インサートの定着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まくらぎ構造体の軽量化を図ることが可能となる。つまり、まくらぎ構造体を超高強度繊維補強コンクリート製とすれば、横梁からスターラップやスパイラル筋をなくし、前記横梁に配筋される鋼材を、その長手方向に沿って配置されるＰＣ鋼材のみにすることができ、同様に、縦梁からスターラップやスパイラル筋をなくし、前記縦梁に配筋された鋼材を、主筋のみにすることができる。

また、まくらぎ構造体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を低下させずに、横梁や縦梁の小断面化を図ることが可能となり、ひいては、まくらぎ構造体の軽量化を図ることが可能となる。また、付着強度が高いため、まくらぎ構造体に埋込栓や脱線防止インサートなどが埋設されている場合には、その定着耐力が数倍向上する。さらに、支圧強度は１５０（Ｎ／ｍｍ^２）の圧縮強度よりもさらに高いため、ポストテンション方式ではＰＣ鋼棒端部の定着板を小さくすることができ、ひいては、まくらぎ構造体の断面縮小と軽量化を図ることが可能となる。

なお、プレストレスの導入方法は、プレテンション方式であってもよいし、ポストテンション方式であってもよいが、前記横梁に、その長手方向に沿って複数のＰＣ鋼材が配置されている場合には、同一の油圧源により作動する複数のセンターホールジャッキで前記複数のＰＣ鋼材に一括して引張力を導入することにより、前記横梁にプレストレスを付与することが望ましい。このようにすると、横梁に均等にプレストレスが導入されることになるので、プレストレスを付与する過程において、縦梁の二次応力の発生を防ぐことができる。

また、まくらぎ構造体が、複数の前記横梁を備えており、前記各横梁が、その長手方向に沿って配置されたＰＣ鋼材を具備している場合には、同一の油圧源により作動する複数のセンターホールジャッキで複数の前記横梁の各々に配置された前記ＰＣ鋼材に一括して引張力を導入することにより、複数の前記横梁に同時にプレストレスを付与することが望ましい。このようにすると、複数の横梁に均等にプレストレスが導入されることになるので、プレストレスを付与する過程において、縦梁の二次応力の発生を防ぐことができる。

本発明においては、前記横梁の下部に、その側方に向かって張り出す横梁フランジを形成することが望ましい。このようにすると、横梁フランジによって道床との接触面積が増大することになるので、横梁を細くして軽量化を図っても、横梁を介して道床に作用する列車荷重等を適度に分散させることが可能となり、バラスト道床に使用する場合には、列車通過時の横梁の沈み込みを抑制するとともに、バラスト道床の沈下や横移動などを抑制することが可能となる。すなわち、道床との接地面積を確保しつつも、その軽量化を図ることが可能となる。また、このまくらぎ構造体をバラスト道床の上部に埋設すれば、横梁フランジ上に敷き詰められたバラストによって、横梁が押さえ込まれることになるので、軌きょう（レールとまくらぎ構造体とからなる構造物）の安定性が向上することになる。

なお、横梁フランジは、横梁の長手方向に沿って連続して設けてもよいし、一部に設けてもよい。また、軌きょうの安定性を向上させるためには、横梁の両側に横梁フランジを設けることが望ましいが、横梁の片側のみに横梁フランジを設けても差し支えない。

前記横梁が、前記レールを支持する一対の支持部と、前記一対の支持部を繋ぐ連結部とを備えて構成されている場合には、前記支持部を前記連結部よりも幅広に形成するとよい。このようにすると、まくらぎ構造体のより一層の軽量化を図ることが可能になる。また、支持部と連結部とで横梁の側面に凹凸が形成されることになるので、このまくらぎ構造体をバラスト道床の上部に埋設した場合には、まくらぎ構造体の横ズレ（レールと交差する方向への変位）を抑制することが可能となる。

また、本発明においては、前記縦梁の下部に、その側方に向かって張り出す縦梁フランジを形成してもよい。このようにすると、縦梁フランジによって道床との接触面積が増大することになるので、縦梁を細くして軽量化を図っても、縦梁を介して道床に作用する列車荷重等を適度に分散させることが可能となり、バラスト道床に使用する場合には、列車通過時の縦梁の沈み込みを抑制するとともに、バラスト道床の沈下や横移動などを抑制することが可能となる。また、このまくらぎ構造体をバラスト道床の上部に埋設すれば、縦梁によってまくらぎ構造体の横ズレが抑制され、さらに、縦梁フランジ上に敷き詰められたバラストによって、縦梁が押さえ込まれることになるので、軌きょうの安定性がより一層向上することになる。

なお、縦梁フランジは、縦梁の長手方向に沿って連続して設けてもよいし、一部に設けてもよい。また、軌きょうの安定性を向上させるためには、縦梁の両側に縦梁フランジを設けることが望ましいが、横梁の片側のみに縦梁フランジを設けても差し支えない。

なお、まくらぎ構造体を超高強度繊維補強コンクリート製としているので、横梁フランジや縦梁フランジに配置する鉄筋等を省略あるいは削減すること可能となり、従来不可能であった合理的なまくらぎ断面形状を造ることができる。

縦梁の位置に特に制限はないが、レールの直下に設ければ、レールを長手方向に沿って連続的に支持することが可能となるので、安定性のよい軌きょうを得ることが可能となる。なお、縦梁をレールの直下に設ければ、列車走行時の振動や騒音を緩和する軌道パッドをレールとまくらぎ構造体との間に連続して介在させることも可能となる。

まくらぎ構造体に縦梁が含まれている場合には、前記縦梁の長手方向の端部に、隣接する他のまくらぎ構造体の縦梁の端部に係合する係合手段を形成するとよい。このようにすると、隣接するまくらぎ構造体間にズレが発生し難くなるので、軌きょうの安定性がより一層向上することになる。

カーブ区間等においては、列車の逸脱を防止する脱線防止ガードをレールに並設する場合があるので、この脱線防止ガードを設置する際に利用するインサートを予めまくらぎ構造体に埋設しておくとよい。インサートを後付けする場合には、その挿入孔を穿設する際に鉄筋やＰＣ鋼材を切断・損傷する虞があるので、慎重かつ精度の高い作業が要求され、その結果、脱線防止ガードの設置作業が長期化する虞があるが、インサートを予め埋設しておけば、かかる心配が不要となるので、脱線防止ガードの取付作業を簡易迅速に行うことが可能になる。

まくらぎ構造体を超高強度繊維補強コンクリート製とする場合には、その硬化体の圧縮強度を１５０（Ｎ／ｍｍ^２）以上とし、割裂引張強度を５（Ｎ／ｍｍ^２）以上とし、曲げ強度を１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上とすることが望ましい。このようにすると、従来のコンクリートでは不可能であった１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上の有効プレストレス（圧縮応力）を導入することが可能となるので、横梁や縦梁の小断面化を図ることが可能となる。なお、割裂引張強度を５（Ｎ／ｍｍ^２）以上とし、曲げ強度を１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上とすると、横梁や縦梁の小断面化をより一層推し進めることが可能となるので、好適である。

また、まくらぎ構造体を超高強度繊維補強コンクリート製とする場合には、その硬化体の５００年中性化深さの推定値を５（ｍｍ）以下とし、塩化物イオン拡散係数を０．０１（ｃｍ^２／年）以下とすることが望ましい。このようにすると、従来５０年程度であった耐用年数を１００年以上にすることが可能となるので、まくらぎ構造体の更新周期が長期化し、ひいては、ライフサイクルコストを低減し、環境負荷を少なくすることが可能となる。また、補強繊維がコンクリートの隅々まで入っているため、まくらぎ構造体の耐衝撃性や耐磨耗性が一段と向上する。

前記した第二の課題を解決すべく創案された発明は、レールと交差する方向に配置される複数の横梁と、前記横梁と交差する複数の縦梁とを含んで構成される超高強度繊維補強コンクリート製のまくらぎ構造体を製造する方法であって、前記横梁となる空間と前記縦梁となる空間を具備する型枠を準備する工程と、前記横梁となる空間にＰＣ鋼材を設置するとともに、前記縦梁となる空間に主筋を設置する工程と、前記型枠内に、超高強度繊維補強コンクリートを打設する工程と、前記型枠を脱型する工程と、同一の油圧源により作動する複数のセンターホールジャッキで複数の前記横梁の各々に配置された前記ＰＣ鋼材に一括して引張力を導入することにより、複数の前記横梁に同時にプレストレスを付与する工程と、を含むことを特徴とする。前記したまくらぎ構造体を製造するためのまくらぎ構造体製造用型枠としては、前記横梁の側面を成形する内枠と、当該内枠の外側に配置される外枠とを備え、前記内枠が、前記外枠よりも弾性係数の小さい材料で形成されていることが望ましい。

このようなまくらぎ構造体製造用型枠を使用すると、コンクリートの自己収縮を吸収して内部応力の発生を抑制するので、ひび割れが発生し難くなる。また、内型枠によって横梁の自己収縮に伴う変形が吸収されるので、まくらぎ構造体製造用型枠に大きな側圧（拘束力）が作用することがなく、したがって、脱型作業をスムーズに行うことが可能となる。

また、まくらぎ構造体製造用型枠は、前記したまくらぎ構造体製造用型枠の構成要素に加えて、前記横梁の端面を成形する妻枠と、前記妻枠に取り付けられる治具とをさらに備え、前記治具は、有底筒状の取付部材と、ＰＣ鋼材の端部を保持する保持部材とを有し、前記保持部材は、前記取付部材の内部に挿入される保持部と、前記取付部材の係止端面に係止される基部とを有し、前記保持部の先端部に、前記ＰＣ鋼材の端部に形成された雄ねじが螺入される雌ねじが形成されており、前記取付部材の底部に形成された挿通孔に挿通した前記ＰＣ鋼材の前記雄ねじを前記保持部の前記雌ねじに螺入し、前記基部を前記取付部材の前記係止端面に係止することで、前記ＰＣ鋼材が保持されるものであることが望ましい。

このようなまくらぎ構造体製造用型枠によれば、スターラップ等を省略した場合であっても、ＰＣ鋼材を精度良く配置することが可能となる。

本発明に係るまくらぎ構造体によれば、大幅な軽量化を図ることが可能となり、さらには、製造工程の簡素化を図ることが可能となる。言い換えれば、従来の横まくらぎに比べ重量を増加させることなく、軌きょう横抵抗力を向上させることができる。また、締結装置の引抜き耐力やＰＣ鋼材の定着効率を飛躍的に向上させるとともに、高品質・高靭性（延性）で、耐磨耗性や耐久性（耐用年数の長い）に優れたまくらぎ構造体を実現することができる。また、本発明に係るまくらぎ構造体の製造方法によれば、前記したまくらぎ構造体を得ることができる。

本実施形態に係るまくらぎ構造体１は、図１に示すように、平行に配置される一対のレールＲ，Ｒの間隔を一定に保持するとともに、レールＲ，Ｒに作用する列車の重量を分散させるものであり、レールＲの長手方向に複数連設され、レールＲ，Ｒとともに「軌きょう」を構成する。なお、以下の説明においては、レールＲの長手方向を前後方向と称し、レールＲ，Ｒと直交する方向を左右方向と称する場合がある。

まくらぎ構造体１は、レールＲ，Ｒの下側に設置されるものであり、レールＲと交差する方向（左右方向）に配置される横梁１０と、レールＲの長手方向（前後方向）に沿って配置される縦梁２０とを含んで構成されていて、バラスト道床Ｂの上部に埋設されている。なお、本実施形態では、路盤上にバラスト（道床バラスト）を盛り立てて形成したバラスト道床Ｂにまくらぎ構造体１を埋設した場合を例示するが、まくらぎ構造体１の適用範囲を限定する趣旨ではない。

本実施形態に係るまくらぎ構造体１は、コンクリート製であり、図２に示すように、間隔をあけて平行に配置された前後二本の横梁１０，１０と、この横梁１０，１０と交差する左右二本の縦梁２０，２０とを備えて構成されていて、格子状を呈している。

横梁１０の下部には、その側方（前方または後方）に向かって張り出す横梁フランジ１０ａが形成されている。横梁フランジ１０ａは、横梁１０の短手方向の両側面に設けられており、かつ、縦梁２０との交差部分を除き、横梁１０の全長に亘って連続して形成されている。横梁フランジ１０ａの断面形状は、先細りの台形状を呈しているが、横梁フランジ１０ａの下面は、横梁１０の本体部分の下面と面一になっている（図３の（ｄ）参照）。なお、横梁フランジ１０ａは、無筋になっている。

横梁フランジ１０ａの厚さ寸法に特に制限はないが、レールＲが載置される部位の桁高を１００〜３００（ｍｍ）とした場合には、その基端部の厚さ寸法を２０〜５０（ｍｍ）とすることが望ましい。また、横梁フランジ１０ａの突出長さ寸法にも特に制限はないが、横梁１０の本体部分の幅寸法を１００〜３００（ｍｍ）とした場合には、２０〜１００（ｍｍ）とすることが望ましい。

縦梁２０の下部には、その側方（右側方または左側方）に向かって張り出す縦梁フランジ２０ａが形成されている。縦梁フランジ２０ａは、縦梁２０の短手方向の両側面に設けられており、かつ、横梁１０との交差部分を除き、縦梁２０の全長に亘って連続して形成されている。縦梁フランジ２０ａの断面形状は、先細りの台形状を呈しているが、縦梁フランジ２０ａの下面は、縦梁２０の本体部分の下面と面一になっている（図３の（ｂ）参照）。なお、縦梁フランジ２０ａは、無筋になっている。

縦梁フランジ２０ａの厚さ寸法に特に制限はないが、レールＲが載置される部位の桁高を１００〜３００（ｍｍ）とした場合には、その基端部の厚さ寸法を２０〜５０（ｍｍ）とすることが望ましい。また、縦梁フランジ２０ａの突出長さ寸法にも特に制限はないが、縦梁２０の本体部分の幅寸法を５０〜３００（ｍｍ）とした場合には、２０〜１００（ｍｍ）とすることが望ましい。

横梁１０および縦梁２０の構成をより詳細に説明する。横梁１０は、レールＲを支持する一対の支持部１１，１１と、一対の支持部１１，１１を繋ぐ連結部１２と、支持部１１，１１から連結部１２と反対方向に向かって方持ち梁状に延出する延出部１３，１３とを備えて構成されている。また、横梁１０は、プレストレストコンクリート構造からなり、図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、横梁１０の内部には、その長手方向に沿って複数本（本実施形態では四本）のＰＣ鋼材１４が挿通されている。なお、本実施形態では、最大で１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上の圧縮応力（有効プレストレス）を横梁１０に導入することができる。また、横梁１０に配筋された鋼材（鉄筋やＰＣ鋼材など）は、縦梁２０との交差部分を除き、ＰＣ鋼材１４のみであり、スターラップやスパイラル筋は配筋されていない。

図３の（ｂ）に示すように、支持部１１には、レールＲが載置されるとともに、レールＲを保持する締結部品（図示略）が固定される。なお、支持部１１の上面は、隣接する連結部１２の上面および延出部１３の上面よりも低くなっていて、横梁１０の上部に形成された凹部の底面になっている。なお、図示は省略するが、支持部１１の上面とレールＲの下面との間に、列車走行時の振動や騒音を緩和する軌道パッドを介設してもよい。図３の（ａ）に示すように、支持部１１には、レールＲが載置される部位の両側に、上面に開口する埋込栓（雌ネジ）１１ａ，１１ａが埋設されている。埋込栓には、板ばねや線ばね（パンドロール）などからなる締結部品（図示略）を固定するためのボルト（図示略）が螺合される。

連結部１２は、支持部１１と一体に形成されている。連結部１２の端部（支持部１１に隣接する部位）には、脱線防止ガード（図示略）を設置する際に利用されるインサート１２ａ，１２ａが埋設されている。列車の逸脱を防止する脱線防止ガード（図示略）をレールＲに並設する場合には、図３の（ｂ）に示すように、インサート１２ａ，１２ａを利用して、連結部１２の端部（支持部１１に隣接する部位）の上面にブラケット１５を固定し、このブラケット１５に脱線防止ガードを保持させる。なお、インサート１２ａには、ブラケット１５を固定するためのボルト（図示略）が螺合される。

延出部１３は、支持部１１と一体に形成されている。ポストテンション方式を採用する本実施形態においては、図３の（ｄ）に示すように、延出部１３の側端面に、円錐台状を呈する複数（本実施形態では四つ）の定着穴１３ａ，１３ａ，…が形成されている。定着穴１３ａには、ＰＣ鋼材１４を定着するための定着ナット１４ａが収容される。また、定着穴１３ａの底面には、定着板１３ｂ，１３ｂが埋設されている。

ＰＣ鋼材１４は、公称径が９（ｍｍ）以上で、周囲に被膜層が形成されたアンボンドＰＣ鋼棒からなり、横梁１０の内部に埋設されている。ＰＣ鋼材１４は、ポストテンション方式を採用する本実施形態においては、端部に螺合させた定着ナット１４ａによって横梁１０に定着されている。なお、ＰＣ鋼材１４の種類に特に制限はなく、従来より使用されているＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線などを使用することができる。また、アンボンドタイプではないＰＣ鋼材１４を用いる場合には、横梁１０の内部に埋設したシースにＰＣ鋼材１４を挿通すればよい。

図３の（ｂ）に示すように、左右の縦梁２０，２０は、レールＲ，Ｒの設置間隔と等しい間隔をあけて対向している。すなわち、縦梁２０は、レールＲの直下に位置するように配置されており、横梁１０の支持部１１において横梁１０と交差する（図３の（ａ）参照）。また、縦梁２０の上面は、レールＲを支持できるように、横梁１０の支持部１１の上面と面一になっている。すなわち、本実施形態では、横梁１０の支持部１１と縦梁２０とによって、レールＲが連続的に支持されることになる。なお、図示は省略するが、縦梁２０の上面とレールＲの下面との間に、列車走行時の振動や騒音を緩和する軌道パッドを介設してもよい。

縦梁２０は、図２に示すように、横梁１０，１０間に位置する中間部２１と、横梁１０，１０から片持ち梁状に突出する突出部２２，２２とを備えて構成されている。また、縦梁２０は、鉄筋コンクリート構造からなり、縦梁２０の内部には、その長手方向に沿って複数本の主筋（図示略）が埋設されている。なお、縦梁２０に配筋された鋼材は、横梁１０との交差部分を除き、主筋のみであり、スターラップやスパイラル筋は配筋されていない。

中間部２１および突出部２２には、脱線防止ガード（図示略）を設置する際に利用されるインサート２１ａ，２２ａが埋設されている。インサート２１ａ，２２ａは、本実施形態では、他の縦梁２０と対向する側面に開口している。インサート２１ａ，２２ａには、図示せぬ脱線防止ガードやブラケットを固定するためのボルト（図示略）が螺合される。

突出部２２は、中間部２１の長さの半分だけ、横梁１０から突出している。突出部２２の先端部分（すなわち、縦梁２０の長手方向の端部）には、隣接する他のまくらぎ構造体１’の縦梁２０’の端部に係合する係合手段である係合凸部２３または係合凹部２４が形成されている。すなわち、一方の突出部２２の先端面には、その幅方向の中央部に半円柱状の係合凸部２３が形成されており、他方の突出部２２の先端面には、その幅方向の中央部に係合凸部２３と略同形の半円柱状の係合凹部２４が形成されている。係合凸部２３は、他のまくらぎ構造体１’の係合凹部２４’に横ズレ不能に係合し、係合凹部２４は、他のまくらぎ構造体１’の係合突部２３’に横ズレ不能に係合する。なお、本実施形態では、縦梁２０の一端に係合凸部２３を設けるとともに、他端に係合凹部２４を設けた場合を例示したが、これに限定されることはなく、隣接する他のまくらぎ構造体１’の係合手段の形態によっては、縦梁２０の両端に係合凸部２３，２３を設けてもよいし、両端に係合凹部２４，２４を設けてもよい。

まくらぎ構造体１を構成するコンクリートは、超高強度繊維補強コンクリートである。本実施形態では、硬化体の圧縮強度が１５０（Ｎ／ｍｍ^２）以上であり、割裂引張強度が５（Ｎ／ｍｍ^２）以上であり、曲げ強度が１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上である超高強度繊維補強コンクリートであって、硬化体の５００年中性化深さの推定値が５（ｍｍ）以下で塩化物イオン拡散係数が０．０１（ｃｍ^２／年）以下である超高強度繊維補強コンクリートを使用している。なお、中性化深さの推定値ｙ（ｍｍ）は、年数をｔ（年）、中性化速度係数をα（ｍｍ／年^０．５）とすると、ｙ＝α・ｔ^０．５により算出することができるから、５００年中性化深さの推定値が５（ｍｍ）以下であるためには、中性化速度係数αが０．２３（ｍｍ／年^０．５）以下であればよい。また、塩化物イオン拡散係数は、例えば、浸漬試験により得られた塩化物イオン濃度分布から推定することができる。

なお、前記したような強度・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２．５（ｍｍ）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０．１〜０．２５（ｍｍ）で長さが１０〜２０（ｍｍ）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として、表１に示すような配合により実現することができる。なお、表１の配合により得られた超高強度繊維補強コンクリートの中性化速度係数αは、０．０８９（ｍｍ／年^０．５）であったので、５００年中性化深さの推定値ｙは、１．９９（ｍｍ）となる。

次に、図４および図５を参照して、まくらぎ構造体１の製造方法を説明する。まくらぎ構造体１は、図４の（ａ）〜（ｅ）に示す型枠３０を用いて製造する。なお、まくらぎ構造体１は、その上下を反対にした状態で製造される。

図４の（ａ）に示すように、型枠３０は、第一側枠３１と、第二側枠３２と、第三側枠３３と、横梁底枠３４（図４の（ｂ）参照）と、縦梁底枠３５（図４の（ｃ）参照）と、基盤３６（図４の（ｃ）参照）と、妻枠３７と備えて構成されている。

第一側枠３１は、まくらぎ構造体１の四隅にある入隅部（横梁１０の延出部１３の側面および縦梁２０の突出部２２の側面）を成形するものであり、鋼製材料や木製材料で形成されていて、平面視Ｌ字状を呈している。

第二側枠３２は、一本の横梁１０に二本の縦梁２０，２０が交差することで形成される平面視コ字状を呈する部分、又は、二本の横梁１０，１０に一本の縦梁２０が交差することで形成される平面視コ字状を呈する部分を成形するものであり、平面視コ字状を呈している。すなわち、第二側枠３２は、横梁１０の連結部１２と左右の縦梁２０，２０の突出部２２，２２とによって形成される二つの入隅部を含む部位、又は、前後の横梁１０，１０の延出部１３，１３と縦梁２０の中間部２１とによって形成される二つの入隅部を含む部位と、を成形するものである。第二側枠３２は、図４の（ｃ）および（ｅ）にも示すように、鋼材や木材で形成された外枠３２ａと、鋼材や木材よりも弾性係数の小さい材料（例えば、天然ゴム、合成ゴム、硬質ウレタン、発泡スチロールなどの樹脂系材料）で形成された内枠３２ｂとを備えて構成されている。内枠３２ｂは、横梁フランジ１０ａを含む横梁１０の側面および縦梁フランジ２０ａを含む縦梁２０の側面を成形するものであり、外枠３２ａによって保持される。

第三側枠３３は、図４の（ａ）に示すように、二本の横梁１０，１０に二本の縦梁２０，２０が交差することで形成される平面視ロ字状を呈する部分を成形するものであり、平面視ロ字状を呈している。すなわち、第三側枠３３は、前後の横梁１０，１０の連結部１２，１２と左右の縦梁２０，２０の中間部２１，２１とによって形成される四つの入隅部を含む部位を成形するものである。第三側枠３３は、図４の（ｃ）および（ｅ）にも示すように、鋼材や木材で形成された外枠３３ａと、鋼材や木材よりも弾性係数の小さい材料（例えば、天然ゴム、合成ゴム、硬質ウレタン、発泡スチロールなどの樹脂系材料）で形成された内枠３３ｂとを備えて構成されている。内枠３３ｂは、横梁フランジ１０ａを含む横梁１０の側面および縦梁フランジ２０ａを含む縦梁２０の側面を成形するものであり、外枠３３ａによって保持される。

図４の（ｂ）および（ｅ）に示す横梁底枠３４は、横梁１０の上面（図では下面）を成形するためのものであり、鋼材や木材などで形成されている。横梁底枠３４の大部分は、鋼製材料や木製材料で形成されているが、図４の（ｂ）に示すように、横梁底枠３４のうち、横梁１０の支持部１１の上面（図では下面）を成形する突部の肩部分は、鋼製材料や木製材料よりも弾性係数の小さい材料（例えば、天然ゴム、合成ゴム、硬質ウレタン、発泡スチロールなどの樹脂系材料）からなるブロック３４ａが配置されている。

図４の（ｃ）および（ｄ）に示す縦梁底枠３５は、縦梁２０の上面（図では下面）を成形するためのものであり、図４の（ｃ）および（ｅ）に示す基盤３６は、第一側枠３１、第二側枠３２および第三側枠３３の台座となるものである。また、図４の（ａ）〜（ｅ）に示す妻枠３７は、少なくとも横梁底枠３４および縦梁底枠３５の端部に配置される。

型枠３０を組み立てたら、図示は省略するが、横梁１０となる空間に、ＰＣ鋼材１４（図３の（ａ）参照）を所定のかぶりや間隔を確保しつつ配置するとともに、埋込栓１１ａ、インサート１２ａ（図３の（ａ）参照）、定着穴１３ａ（図３の（ｃ）参照）を形成するための治具（中子）などを所定の位置に配置し、さらに、縦梁２０となる空間に、所定のかぶりや間隔を確保しつつ主筋を配置するとともに、インサート２１ａ，２２ａ（図３の（ａ）参照）を配置する。

なお、ＰＣ鋼材１４（図３の（ａ）参照）の位置決め方法に特に制限はないが、例えば、図１２に示すような治具７０を利用するとよい。

ここで、治具７０の構成を詳細に説明する。治具７０は、妻枠３７に取り付けられる有底筒状の取付部材７１と、ＰＣ鋼材１４の端部を保持する保持部材７２とを備えて構成されている。

取付部材７１は、型枠３０内に挿入される挿入部７１ａと、妻枠３７に設けられた雌ねじ３７ａに螺合する雄ねじ部７１ｂと、妻枠３７の外面に突設された円筒状の係止壁３７ｂに係止される係止部７１ｃとを備えて構成されている。挿入部７１ａは、定着穴１３ａ（図３の（ｃ）参照）を形成するための中子としての役割を担う部位であり、先細りの円錐台状を呈していて、その先端部（すなわち、取付部材７１の底部）には、ＰＣ鋼材１４が挿通される挿通孔７１ｄが形成されている。係止部７１ｃは、雄ねじ部７１ｂよりも大きな外径を備えていて、雄ねじ部７１ｂ側の端面が係止壁３７ｂの端面に係止される。定着板１３ｂは、取付部材７１の先端部（底部）に取り付けておくとよい。なお、図示は省略するが、定着板１３ｂは、型枠３０の脱型後に定着穴１３ａの底部に取り付けてもよい。

保持部材７２は、取付部材７１の係止端面（妻枠３７の外側に突出した端面）７１ｅに係止される基部７２ａと、この基部７２ａの取付部材７１側の端面７２ｂに突設された保持部７２ｃと、基部７２ａの係止面７２ｂとは反対側の端面に突設された突部７２ｄとを備えて構成されている。基部７２ａの外径は、取付部材７１の内径よりも大きくなっている。保持部７２ｃは、取付部材７１の内部に挿入可能な形状に成形されている。保持部７２ｃの先端部には、ＰＣ鋼材１４の端部に形成された雄ねじが螺入される雌ネジ７２ｅが形成されている。突部７２ｄは、保持部材７２を回転させる際に使用される部位であり、図示せぬ工具等で把持できるように角柱状に成形されている。

このような構成の治具７０でＰＣ鋼材１４を保持するには、まず、妻枠３７の雌ねじ３７ａに取付部材７１の挿入部７１ａを挿入するとともに、雌ねじ３７ａに雄ねじ部７１ｂを螺合し、係止部７１ｃが係止壁３７ｂの端面に当接するまで取付部材７１を回転させる。次に、取付部材７１の内部に保持部材７２の保持部７２ｃを挿入し、取付部材７１の挿通孔７１ｄに挿通させたＰＣ鋼材１４の雄ねじを、保持部７２ｃの雌ねじ７２ｅに螺入する。その後、保持部材７２の基部７２ａが取付部材７１の係止端面７１ｅに当接するまで保持部材７２を回転させ、さらに、ＰＣ鋼材１４にたるみが無くなるまで、保持部材７２を回転させる。このような治具７０を使用すれば、スターラップ等を省略した場合であっても、ＰＣ鋼材１４を正確に設置することが可能となる。

型枠３０の組立やＰＣ鋼材１４の設置作業が終了したら、所定の配合で練り混ぜられたフレッシュな超高強度繊維補強コンクリートを打設し、適宜な方法で締固め、その後、適宜な期間、養生を行い、超高強度繊維補強コンクリートが脱型強度に達したら、型枠３０を脱型する。

なお、第二側枠３２および第三側枠３３を鋼材だけで構成すると、超高強度繊維補強コンクリートの自己収縮が拘束されて内部応力が発生するので、弱材齢の超高強度繊維補強コンクリートにひび割れが発生する虞があるが、弾性係数の小さい樹脂系材料からなる内枠３２ｂ，３３ｂ（図４の（ａ），（ｃ），（ｅ）参照）を具備する場合には、超高強度繊維補強コンクリートの自己収縮を吸収して内部応力の発生を抑制するので、ひび割れが発生し難くなる。また、第二側枠３２および第三側枠３３を鋼材だけで構成すると、超高強度繊維補強コンクリートの自己収縮に起因して、第二側枠３２および第三側枠３３に大きな側圧（拘束力）が作用するので、脱型作業をスムーズに行えない虞があるが、内枠３２ｂ，３３ｂ（図４の（ａ），（ｃ），（ｅ）参照）を具備する場合には、自己収縮に伴う変形が吸収されるので、第二側枠３２および第三側枠３３に大きな側圧（拘束力）が作用することはなく、したがって、脱型作業をスムーズに行うことが可能となる。

同様に、横梁底枠３４を鋼材だけで構成すると、横梁底枠３４の突部の周囲にある超高強度繊維補強コンクリートの自己収縮が拘束されて内部応力が発生するので、弱材齢の超高強度繊維補強コンクリートにひび割れが発生する虞があるが、弾性係数の小さい樹脂系材料からなるブロック３４ａ（図４の（ｂ）参照）を具備する場合には、超高強度繊維補強コンクリートの自己収縮を吸収して内部応力の発生を抑制するので、ひび割れが発生し難くなる。また、横梁底枠３４を鋼材だけで構成すると、超高強度繊維補強コンクリートの自己収縮に起因して、横梁底枠３４の突部に大きな圧力（拘束力）が作用するので、脱型作業をスムーズに行えない虞があるが、ブロック３４ａ（図４の（ｂ）参照）を具備する場合には、自己収縮に伴う変形が吸収されるので、横梁底枠３４に大きな側圧（拘束力）が作用することはなく、したがって、脱型作業をスムーズに行うことが可能となる。

なお、妻枠３７を脱型する際には、治具７０を取り外す。治具７０を取り外す場合には、まず保持部材７２を回転させてＰＣ鋼材１４から取り外し、その後に、取付部材７１を回転させて妻枠３７から取り外せばよい。

そして、ポストテンション方式を採用する本実施形態においては、図５の（ｂ）に示すように、ＰＣ鋼材１４にジャッキなどを用いて所定の引張力を導入して横梁１０に圧縮応力（プレストレス）を付与すると、まくらぎ構造体１が得られる。

なお、複数のＰＣ鋼材１４，１４，…について一本ずつ引張力を導入してもよいが、プレストレスを付与する過程において縦梁２０に二次応力が発生するのを防ぐために、図５の（ａ）に示すように、ラムチェア４０と、ジャッキ装置５０と、油圧源であるポンプ６０とを用いて複数のＰＣ鋼材１４，１４，…に一括して引張力を導入したほうがよい。特に、複数の横梁１０，１０を備える本実施形態においては、複数の横梁１０，１０の各々にラムチェア４０とジャッキ装置５０とを配置し、複数のジャッキ装置５０，５０に同時に油圧を付与するポンプ６０を用いて、複数の横梁１０，１０の各々に配置された複数のＰＣ鋼材１４，１４，…に一括して引張力を導入することにより、複数の横梁１０，１０に同時にプレストレスを付与することが望ましい。このようにすると、複数の横梁１０，１０に均等にプレストレスが導入されることになるので、プレストレスを付与する過程において縦梁２０の二次応力発生を防ぐことができる。

ラムチェア４０は、図５の（ｂ）に示すように、定着ナット１４ａを締め付けるためのスペースを確保する治具であり、ジャッキ装置５０が取り付けられる台座４１と、この台座４１から延びる外脚４２および内脚４３とを備えて構成されている。外脚４２は、四つの定着穴１３ａ，１３ａ，…を取り囲むように配置され、その突端が横梁１０の端面に当接する。また、内脚４３は、隣り合う定着穴１３ａ，１３ａの間に配置され、その突端が横梁１０の端面に当接する。図５の（ｃ）に示すように、台座４１は、四つの定着穴１３ａ，１３ａ，…に対応して四つの開口部を備えており、本実施形態では、格子状（田の字状）を呈している。

図５の（ａ）に示すように、ジャッキ装置５０は、一の横梁１０に挿通される複数（本実施形態では四つ）のＰＣ鋼材１４，１４，…に一括して引張力を付与するものであって、ＰＣ鋼材１４の本数に対応する数（本実施形態では四つ）のセンターホールジャッキ５１，５１，…（図５では二つのみ図示）を束ねて一体化したものである。各センターホールジャッキ５１には、ポンプ６０に通じる親ホース６１から分岐した子ホース６２が接続されていて、ポンプ６０を作動させると、複数のセンターホールジャッキ５１，５１，…に同じ大きさの油圧（液圧）が一括して付与される。つまり、複数のセンターホールジャッキ５１，５１，…は、同一の油圧源（ポンプ６０）によって同時に作動する。なお、図５の（ｂ）に示すように、センターホールジャッキ５１の中央部には、本実施形態では、ＰＣ鋼材１４にカプラー５２を介して接続されたテンションバー５３が挿通されていて、テンションバー５３を介してＰＣ鋼材１４に引張力が付与される。

このような構成のジャッキ装置５０を用いれば、複数のＰＣ鋼材１４，１４，に一括して且つ均一に引張力を導入することができる。

以上説明した本実施形態に係るまくらぎ構造体１によれば、横梁１０をプレストレストコンクリート構造としたので、横梁１０の小断面化を図ることが可能となり、ひいては、まくらぎ構造体１の軽量化を推し進めることが可能となる。また、縦梁２０を鉄筋コンクリート構造としたので、横梁１０と縦梁２０の交差部分におけるＰＣ鋼材の錯綜を避けることが可能となり、ひいては、まくらぎ構造体１の製造工程を簡素化することが可能となる。

また、本実施形態の如くまくらぎ構造体１の形態を格子状にすると、横梁のみからなるまくらぎ構造体に比べて、道床に埋設したときの横方向の抵抗力を１．５倍以上に増大させることが可能となる。

本実施形態においては、横梁フランジ１０ａと縦梁フランジ２０ａとによってバラスト道床Ｂとの接触面積が増大することになるので、横梁１０および縦梁２０を細くして軽量化を図っても、バラスト道床Ｂに作用する列車荷重等を適度に分散させることが可能となり、列車通過時の横梁１０および縦梁２０の沈み込みを抑制するとともに、バラスト道床Ｂの沈下や横移動などを抑制することが可能となる。すなわち、まくらぎ構造体１によれば、バラスト道床Ｂとの接地面積を確保しつつも、その軽量化を図ることが可能となる。また、このまくらぎ構造体１をバラスト道床Ｂの上部に埋設したときに、横梁フランジ１０ａおよび縦梁フランジ２０ａ上に敷き詰められたバラストによって、横梁１０および縦梁２０が押さえ込まれることになるので、軌きょうの安定性が向上することになる。

このように、まくらぎ構造体１では、接地面積と重量を増やさずに、従来の横まくらぎに比べて軌きょうの沈下量を少なくすることが可能になるとともに、軌きょう横抵抗力を増やすことが可能となり、その結果、夏期においてレール温度の上昇に起因するレールの横座屈が防止され、急曲線高速走行時や地震時の走行安全性が向上することになる。なお、この効果は、実験およびＦＥＭ解析により確認している。

本実施形態においては、縦梁２０によってレールＲを長手方向に沿って連続的に支持することとしたので、安定性のよい軌きょうを得ることが可能となり、さらには、列車走行時の振動や騒音を緩和する軌道パッドをレールＲとまくらぎ構造体１との間に連続して介在させることも可能となる。

本実施形態においては、縦梁２０の長手方向の端部に設けた係合手段（係合凸部２３，係合凹部２４）によって、隣接するまくらぎ構造体１，１間に横ズレが発生し難くなるので、軌きょうの安定性がより一層向上することになる。

本実施形態においては、脱線防止ガードを設置する際に利用するインサート１２ａ，２１ａ，２２ａが横梁１０や縦梁２０に埋設されているので、脱線防止ガードの取付作業が容易になる。なお、インサート１２ａ，２１ａ，２２ａを後付けする場合には、その挿入孔を穿設する際に鉄筋やＰＣ鋼材を切断・損傷する虞があるので、慎重かつ精度の高い作業が要求され、その結果、脱線防止ガードの取付作業が長期化する虞があるが、インサート１２ａ，２１ａ，２２ａを予め埋設しておけば、かかる心配が不要となるので、脱線防止ガードの取付作業を簡易迅速に行うことが可能になる。

本実施形態においては、横梁フランジ１０ａおよび縦梁フランジ２０ａを無筋としているので、まくらぎ構造体１の軽量化を図るとともに、製造工程の簡素化を図ることが可能となる。

また、まくらぎ構造体１を超高強度繊維補強コンクリート製とすると、通常のコンクリートに比べてひび割れ耐力、破壊耐力、付着強度などが向上するので、スターラップ、スパイラル筋、インサート１２ａ，２１ａ，２２ａの定着筋などを省略あるいは削減することが可能となり、従来不可能であった合理的なまくらぎ断面形状を造ることができる。また、その結果、配筋作業を簡略化とまくらぎ構造体の軽量化を図ることが可能となる。なお、超高強度繊維補強コンクリートでまくらぎ構造体１を形成すると、その重量を普通コンクリートで形成した場合の６０％以下に抑えることが可能となる。

また、まくらぎ構造体１を超高強度繊維補強コンクリート製とすると、支圧強度も向上するので、横梁１０に設けた定着板１３ｂの面積を小さくすることが可能となり、ひいては、横梁１０の小断面化を図ることが可能となる。

特に、本実施形態では、超高強度繊維補強コンクリートの硬化体の圧縮強度を１５０（Ｎ／ｍｍ^２）以上とし、割裂引張強度を５（Ｎ／ｍｍ^２）以上とし、曲げ強度を１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上としたので、従来のコンクリートでは不可能であった１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上の圧縮応力（有効プレストレス）を横梁１０に導入することが可能となり、ひいては、横梁１０の小断面化を図ることが可能となる。

加えて、本実施形態では、超高強度繊維補強コンクリートの硬化体の５００年中性化深さの推定値を５（ｍｍ）以下とし、塩化物イオン拡散係数を０．０１（ｃｍ^２／年）以下としたので、従来５０年程度であった耐用年数を１００年以上にすることが可能となり、また、ＰＣ鋼材や主筋等のかぶりを２０（ｍｍ）以下に設定することが可能となる。まくらぎ構造体１の耐用年数が１００年以上になると、まくらぎ構造体１の更新周期が長期化するので、ライフサイクルコストを低減し、環境負荷を少なくすることが可能となり、また、ＰＣ鋼材や主筋等のかぶりが小さくなると、横梁１０や縦梁２０の小断面化を図ることが可能となる。

なお、前記したまくらぎ構造体１の構成は、適宜変更しても差し支えない。例えば、前記した実施形態では、横梁フランジ１０ａおよび縦梁フランジ２０ａの断面形状が先細りの台形状を呈している場合を例示したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、断面長方形を呈するものであっても差し支えない。また、前記した実施形態では、横梁フランジ１０aの上面および縦梁フランジ２０ａの上面が平面状を呈している場合を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、図６に示す横梁フランジ１０ａ’および縦梁フランジ２０ａ’のように、その上面が凹曲面状を呈しているものであっても差し支えない。

また、前記した実施形態では、横梁１０の短手方向の両側に横梁フランジ１０ａ，１０ａを設けた場合を例示したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、横梁１０の片側のみに横梁フランジ１０ａを設けても差し支えない。縦梁フランジ２０ａについても同様である。

前記した実施形態では、縦梁２０の端部に設けた係合手段が、横ズレ不能に係合する縦向きの係合凸部２３と係合凹部２４である場合を例示したが、これに限定されることはなく、図７の（ａ）に示すように、縦ズレ不能に係合する係合凸部２５と係合凹部２６であっても差し支えない。すなわち、縦梁２０の桁高方向の中央部において横向きに形成した半円柱状の係合凸部２５と係合凹部２６を係合手段としても差し支えない。このようにすると、隣接するまくらぎ構造体１，１間に縦ズレが発生し難くなるので、軌きょうの安定性がより一層向上することになる。

また、図７の（ｂ）に示すように、横ズレ不能且つ縦ズレ不能に係合する係合凸部２７と係合凹部２８を係合手段としても差し支えない。すなわち、縦梁２０の中央部に形成した半球状の係合凸部２７と係合凹部２８を係合手段としても差し支えない。このようにすると、隣接するまくらぎ構造体１，１間に横ズレも縦ズレも発生し難くなるので、軌きょうの安定性がより一層向上することになる。

また、前記した実施形態では、二本の横梁１０，１０を備えるまくらぎ構造体１を例示したが、これに限定されることはなく、図８の（ａ）に示すように、一本の横梁１０を備えるまくらぎ構造体２であっても差し支えない。なお、横梁１０と交差する縦梁２２０は、横梁１０，１０から片持ち梁状に突出する突出部２２２，２２２を具備し、突出部２２２の下部には、その側方に張り出す縦梁フランジ２２０ａ，２２０ａが形成されている。このようなまくらぎ構造体２をバラスト道床の上部に埋設しても、縦梁２２０によってまくらぎ構造体の横ズレが抑制され、さらに、縦梁フランジ２２０ａ上に敷き詰められたバラストによって、縦梁２２０が押さえ込まれることになるので、安定性の高い軌きょうを得ることが可能となる。なお、図８の（ｂ）に示すように、三本以上の横梁１０を備えるまくらぎ構造体３であっても勿論差し支えない。

なお、鉛直方向の荷重分散と軌きょう横抵抗力向上とはその設計思想が異なるため、軌きょう横抵抗力向上を主目的とする場合には、縦梁２０をレールＲの直下に位置させなくともよい。すなわち、前記した実施形態では、縦梁２０がレールＲの直下に位置する場合を例示したが、これに限定されることはなく、図９の（ａ）および（ｂ）に示すまくらぎ構造体４のように、縦梁４２０がレールＲの真下に位置しないものであっても差し支えない。まくらぎ構造体４も、間隔をあけて平行に配置された前後二本の横梁１０，１０と、この横梁１０，１０と交差する左右二本の縦梁４２０，４２０とを備えて構成されているが、縦梁４２０が横梁１０，１０の端部を繋ぐように配置されている。なお、縦梁４２０は、断面矩形を呈しており、縦梁フランジを具備していないが、まくらぎ構造体４をバラスト道床の上部に埋設すれば、縦梁４２０によってまくらぎ構造体４の横ズレが抑制されることになるので、安定性の高い軌きょうを得ることが可能となる。

また、前記した実施形態では、横梁フランジ１０ａを横梁１０の長手方向に沿って連続して形成した場合を例示したが、これに限定されることはなく、図１０の（ａ）および（ｂ）に示すまくらぎ構造体５のように、横梁５１０の一部に横梁フランジ５１０ａを形成してもよい。なお、まくらぎ構造体５においては、縦梁フランジ５２０ａを縦梁５２０の長手方向に沿って連続して形成しているが、縦梁５２０の一部に縦梁フランジ５２０ａを形成しても差し支えない。

横梁５１０は、レールＲを支持する一対の支持部５１１，５１１と、一対の支持部５１１，５１１を繋ぐ連結部５１２と、支持部５１１，５１１から連結部５１２と反対方向に向かって方持ち梁状に延出する延出部５１３，５１３とを備えて構成されており、横梁フランジ５１０ａは、支持部５１１の下部のみに形成されている。

なお、図１０の（ａ）に示すように、支持部５１１は、連結部５１２よりも幅広に形成されている。すなわち、連結部５１２が、支持部５１１よりも細くなっている。このようにすると、まくらぎ構造体５のより一層の軽量化を図ることが可能になる。また、支持部５１１，５１１と連結部５１２とで横梁５１０の側面に凹凸が形成されることになるので、まくらぎ構造体５をバラスト道床の上部に埋設したときに、まくらぎ構造体５の横ズレ（レールＲと交差する方向への変位）を抑制することが可能となる。

また、前記した実施形態では、横梁１０および縦梁２０の断面形状が逆Ｔ字状を呈する場合を例示したが、これに限定されることはなく、図１１の（ａ）〜（ｃ）に示すまくらぎ構造体６のように、横梁６１０および縦梁６２０の断面形状がＩ字状を呈するものであっても差し支えない。

図１１の（ｃ）を参照してより詳細に説明すると、横梁６１０は、ウェブ６１０ｃと、ウェブ６１０ｃの下部の両側に形成された第一の横梁フランジ６１０ａ，６１０ａと、ウェブ６１０ｃの上部の両側に形成された第二の横梁フランジ６１０ｂ，６１０ｂとを備えて構成されていて、ウェブ６１０ｃの上部と下部にＰＣ鋼材１４が配置されている。なお、ウェブ６１０ｃは、桁高方向の中央部の幅が狭められた中細りの形状を呈しており、ウェブ６１０ｃの側面は、凹面（円筒面）状を呈している。

また、ウェブ６１０ｃは、図１１の（ａ）に示すように、縦梁６２０との交差部分に向かうに従って幅広になり、横梁６１０と縦梁６２０の交差部分において平面視略ひし形の支持部６１１を形成している。すなわち、横梁６１０は、レールＲを支持する一対の支持部６１１，６１１と、一対の支持部６１１，６１１を繋ぐ連結部６１２とを備えているが、支持部６１１が連結部６１２よりも幅広になっている。

縦梁６２０は、図１１の（ｂ）に示すように、レールＲの真下に位置するウェブ６２０ｃと、ウェブ６２０ｃの下部の両側に形成された第一の縦梁フランジ６２０ａ，６２０ａと、ウェブ６２０ｃの上部の両側に形成された第二の縦梁フランジ６２０ｂ，６２０ｂとを備えて構成されていて、ウェブ６２０ｃの上部と下部に主筋（図示略）が配置されている。なお、ウェブ６２０ｃも、桁高方向の中央部の幅が狭められた中細りの形状を呈しており、ウェブ６２０ｃの側面は、凹面（円筒面）状を呈している。また、図１１の（ａ）に示すように、ウェブ６２０ｃも、横梁６１０との交差部分に向かうに従って幅広になる。

このようにすると、横梁６１０および縦梁６２０の断面積が小さくなるので、まくらぎ構造体６の軽量化を図ることが可能となる。

また、まくらぎ構造体６においては、横梁６１０の支持部６１１を連結部６１２よりも幅広にしているので、まくらぎ構造体６のより一層の軽量化を図ることが可能になる。

前記した実施形態においては、プレストレスの導入方法がポストテンション方式である場合を例示したが、プレテンション方式であっても勿論差し支えない。

プレストレスをプレテンション方式により導入する場合でも、従来より使用されているＰＣ鋼材（ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線など）を使用することができるが、全長に亘ってネジ加工やインデント加工（凹凸加工）が施されているＰＣ鋼材（ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線など）を使用すれば、付着強度が高まるため必要定着長が短くなり好適である。

まくらぎ構造体を超高強度繊維補強コンクリート製とする場合には、公称径が９ｍｍ以上の太径のＰＣ鋼材を使用することが望ましい。太径のＰＣ鋼材を使用すれば、従来では不可能であった高いプレストレス（１５Ｎ／ｍｍ^２以上）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を低下させずに、横梁や縦梁の小断面化を図ることが可能となり、ひいては、まくらぎ構造体の軽量化を図ることが可能となる。

なお、参考までに、ＰＣ鋼材の付着強度の測定結果を表１に示す。表２に示すように、公称径１６（ｍｍ）の異径鉄筋を試験対象とする場合、普通コンクリート（補強繊維のないコンクリート）の圧縮強度を４１．３（Ｎ／ｍｍ^２）とした場合（Ｎｏ．１）の付着強度を「１」とすると、超高強度繊維補強コンクリートの圧縮強度を２００（Ｎ／ｍｍ^２）とした場合（Ｎｏ．２）の付着強度は「４．１」となる。つまり、プレテンション方式の場合は、ＰＣ鋼材が同じであれば、超高強度繊維補強コンクリートを用いる場合の方が普通コンクリートを用いる場合よりも大きなプレストレスを導入することができる。また、まくらぎに埋設されている埋込栓、脱線防止インサートなどの定着耐力は数倍向上する。

また、Ｎｏ．１の付着強度を「１」とすると、ネジ加工を施した公称径１３（ｍｍ）のＰＣ鋼棒を用い、超高強度繊維補強コンクリートの圧縮強度を２００（Ｎ／ｍｍ^２）とした場合（Ｎｏ．４）の付着強度は「３．０」となり、インデント加工を施した公称径７．０（ｍｍ）のＰＣ鋼線を用い、超高強度繊維補強コンクリートの圧縮強度を２００Ｎ／ｍｍ^２とした場合（Ｎｏ．５）の付着強度は「１．４」となる。つまり、プレテンション方式の場合には、ＰＣ鋼材にネジ加工やインデント加工を施すと、大きなプレストレスを導入することができる。

本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体の使用例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部分の拡大断面図、（ｄ）は（ａ）のＹ１矢視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体を製造するための型枠を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、（ｃ）は（ａ）のＸ３−Ｘ３断面図、（ｄ）はＹ２−Ｙ２断面図、（ｅ）は（ａ）のＹ３−Ｙ３断面図である。 （ａ）はプレストレスの導入方法を説明するための平面図、（ｂ）は拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＺ−Ｚ断面図である。 横梁フランジおよび縦梁フランジの変形例を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は係合手段の変形例を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体の変形例を示す斜視図である。 （ａ）本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体の変形例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ４矢視図である。 （ａ）本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体の変形例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ５矢視図である。 （ａ）本発明の実施形態に係るまくらぎ構造体の変形例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ６矢視図、（ｃ）は（ａ）のＹ６矢視図である。 ＰＣ鋼材の端部を保持する治具の構成を説明するための断面図である。

符号の説明

１ まくらぎ構造体
１０ 横梁
１０ａ 横梁フランジ
１１ 支持部
１２ 連結部
１２ａ インサート
１４ ＰＣ鋼材
２０ 縦梁
２０ａ 縦梁フランジ
２１ａ，２２ａ インサート
２３ 係合凸部（係合手段）
２４ 係合凹部（係合手段）
３０ 型枠（まくらぎ構造体製造用型枠）
３２ａ，３３ａ 外枠
３２ｂ，３３ｂ 内枠
３７ 妻枠
５１ センターホールジャッキ
６０ ポンプ（油圧源）
７０ 治具
７１ 取付部材
７１ｅ 係止端面
７２ 保持部材
７２ａ 基部
７２ｃ 保持部

Claims (14)

1. レールの下側に設置される超高強度繊維補強コンクリート製のまくらぎ構造体であって、
   前記レールと交差する方向に配置される複数の横梁と、
   前記横梁と交差する複数の縦梁とを含んで構成されており、
   前記横梁および前記縦梁は、一体打設により一体成形されており、
   前記横梁がプレストレストコンクリート構造からなり、前記縦梁が鉄筋コンクリート構造からなり、
   前記各横梁は、その長手方向に沿って配置されたＰＣ鋼材を具備しており、
   複数の前記横梁の各々に配置された前記ＰＣ鋼材に一括して引張力を導入することにより、複数の前記横梁に同時にプレストレスを付与したことを特徴とするまくらぎ構造体。
2. 前記横梁の下部に、その側方に向かって張り出す横梁フランジが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のまくらぎ構造体。
3. 前記横梁は、前記レールを支持する一対の支持部と、前記一対の支持部を繋ぐ連結部とを備えており、前記支持部が前記連結部よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のまくらぎ構造体。
4. 前記縦梁の下部に、その側方に向かって張り出す縦梁フランジが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
5. 前記縦梁の長手方向の端部に、隣接する他のまくらぎ構造体の縦梁の端部に係合する係合手段が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
6. 脱線防止ガードを設置する際に利用されるインサートが埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
7. 前記超高強度繊維補強コンクリートの圧縮強度が１５０（Ｎ／ｍｍ^２）以上であり、割裂引張強度が５（Ｎ／ｍｍ^２）以上であり、曲げ強度が１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
8. 前記横梁に１５（Ｎ／ｍｍ^２）以上の有効プレストレスが導入されていることを特徴とする請求項７に記載のまくらぎ構造体。
9. 前記横梁に配筋された鋼材が、その長手方向に沿って配置されたＰＣ鋼材のみであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
10. 前記縦梁に配筋された鋼材が、主筋のみであることを特徴とする特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
11. 前記超高強度繊維補強コンクリートの５００年中性化深さの推定値が５（ｍｍ）以下であり、塩化物イオン拡散係数が０．０１（ｃｍ^２／年）以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のまくらぎ構造体。
12. レールと交差する方向に配置される複数の横梁と、前記横梁と交差する複数の縦梁とを含んで構成される超高強度繊維補強コンクリート製のまくらぎ構造体を製造する方法であって、
    前記横梁となる空間と前記縦梁となる空間を具備する型枠を準備する工程と、
    前記横梁となる空間にＰＣ鋼材を設置するとともに、前記縦梁となる空間に主筋を設置する工程と、
    前記型枠内に、超高強度繊維補強コンクリートを打設する工程と、
    前記型枠を脱型する工程と、
    同一の油圧源により作動する複数のセンターホールジャッキで複数の前記横梁の各々に配置された前記ＰＣ鋼材に一括して引張力を導入することにより、複数の前記横梁に同時にプレストレスを付与する工程と、を含むことを特徴とするまくらぎ構造体の製造方法。
13. 前記型枠が、前記横梁の側面を成形する内枠と、当該内枠の外側に配置される外枠とを備えており、
    前記内枠が、前記外枠よりも弾性係数の小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のまくらぎ構造体の製造方法。
14. 前記型枠が、前記横梁の端面を成形する妻枠と、前記妻枠に取り付けられる治具とを備えており、
    前記治具は、有底筒状の取付部材と、ＰＣ鋼材の端部を保持する保持部材とを有し、
    前記保持部材は、前記取付部材の内部に挿入される保持部と、前記取付部材の係止端面に係止される基部とを有し、
    前記保持部の先端部に、前記ＰＣ鋼材の端部に形成された雄ねじが螺入される雌ねじが形成されており、
    前記取付部材の底部に形成された挿通孔に挿通した前記ＰＣ鋼材の前記雄ねじを前記保持部の前記雌ねじに螺入し、前記基部を前記取付部材の前記係止端面に係止することで、前記ＰＣ鋼材が保持されることを特徴とする請求項１２に記載のまくらぎ構造体の製造方法。

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