JP4006481B2 - プレキャストコンクリート製床版の継手構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、プレキャストコンクリート製床版を用いた橋梁路床の構築における床版の継手構造に関し、特に、床版の継手部の耐力を高めたプレキャストコンクリート製床版の継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁の路床を構成する床版は、走行する自動車等の荷重を直接支持するものである。近年、かかる路床の構築においては、強度の均質化、設計精度の確保、そして工期の短縮化などの要請から、予め工場にて製造しておくブロック化されたプレキャストコンクリート製の床版（通称、「ＰＣ床版」）が使用されるようになってきている。
【０００３】
これらブロック化されたＰＣ床版を一体化させるための継手部は、図１０に示すように、端面から所定長さ延出した後に湾曲又は屈曲して元の端面に戻るいわゆるループ状に連続した鉄筋ａ１（以下、「ループ筋」と略称する。）を、互いに接近させたＰＣ床版Ａの端面から突出させて交互に対向進入させ、かつ側面視で重畳するように配置したループ筋ａ１どうしを締結した後に、その継手部となる端面間に間詰めコンクリートａ２を打設して一体化させる構造を採っている。このような鉄筋の配置は、荷重により継手部の断面には中立軸Ｃを境に引張応力と圧縮応力が作用し、コンクリート構造の引張耐力の脆弱さを補うためのものである。
【０００４】
また、特開平８−３２６１９７号として開示されている継手構造は、図１１に示すように、ＰＣ床版Ｂのループ筋ｂ１を矩形状に形成すると共に、ループ筋ｂ１のそれぞれの内側位置の長手方向に鋼板ｂ３を対向させて配置した後に、間詰めコンクリートｂ４を打設し、ループ筋ｂ１に作用する引張力を間詰めコンクリートへの圧縮力に変えて力の伝達を向上させて継手の強度を向上させるものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すＰＣ床版Ａの継手構造は、鉄筋自体とコンクリートの付着力が元来低いため、適宜な継手強度を得るにはループ筋ａ１の突出長を長くせざるを得ず、これに伴って継手部の端面間距離が増大し、この継手部に打設する間詰めコンクリートａ２の量が増大して経済的でないばかりかフランジｄ１の幅が小さい主桁Ｄで構成する橋梁には適用できない問題があった。
【０００６】
また、図１１に示すＰＣ床版Ｂの継手構造では、ループ筋ｂ１の突出長のバラツキが大きいため、鋼板ｂ３が継手部の長手方向に長い場合にはループ筋ｂ１と鋼板ｂ３の間に隙間が発生することから鉄筋と鋼板の密着性に問題があり、ループ筋ｂ１から鋼板ｂ３へ力の伝達が悪かった。また、密着性を確保するため鋼板ｂ３に突起やジベルを設置するなどの措置をしているが、この鋼板ｂ３では力の伝達に寄与しないばかりかコストが嵩み問題であった。
【０００７】
さらに、荷重により曲げモーメントがループ筋ｂ１に作用した場合には、引張力が働く鉄筋ｂ２（以下、「引張筋」と称する。）と鋼板ｂ３は偏心しているため、引張筋ｂ２からの鋼板ｂ３への力の伝達の効率が悪く問題があった。
【０００８】
【目的】
そこで、本願発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、プレキャストコンクリート製床版の継手構造において、継手部の端面間距離を短くすると共に、ループ筋と介在させる鋼板に新規構成を採ることにより、継手部断面に作用する引張力への対抗をより効果的に作用させることを目的としたプレキャストコンクリート製床版の継手構造を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本願発明にかかるプレキャストコンクリート製床版の継手構造は以下のように構成している。
すなわち、ループ筋（１１）を端面（１０）から所定間隔で複数個突出させて成るプレキャストコンクリート製の床版（１）を、互いの端面（１０）を近接させてループ筋（１１）どうしを交互に対向進入させるように配置し、該各ループ筋（１１）の端面対向方向の内側に帯状の鋼板（３）を床版幅方向へ配置した後に、近接対向した端面（１０）間の継手部（２）に間詰めコンクリート（４）を打設して隣接する床版（１）どうしを連結一体化するプレキャストコンクリート製床版の継手構造において、ループ筋（１１）を熱間加工によって屈曲させて角部（１１ａ）を略直角としたコ字状に形成し、当該ループ筋（１１）どうしが対向進入した状態では、隣接するループ筋（１１）との床版幅方向の距離がループ筋（１１）の端面（１０）からの突出間隔の半分となるようにプレキャストコンクリート製床版（１）を配置し、かつ、前記鋼板（３）を継手部（２）断面の中立軸（Ｃ）より引張力が作用する側に配置したことを特徴としている。
【００１０】
また、帯状の鋼板（３）を、複数枚の鋼板（３）の連続配置によって構成し、かつ各鋼板（３）を前記ループ筋（１１）の角部（１１ａ）を結ぶ縦筋（１１ｃ）の内側に当接するように配置したことを特徴としている。
【００１１】
加えて、各鋼板（３）の下端縁に切欠き（３０）を設け、該切欠き（３０）をループ筋（１１）の引張力が作用する横筋（１１ｂ）に嵌合させて配置したことを特徴としている。
【００１２】
なお、上記の特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本願発明に係るＰＣ床版の継手構造（以下、「継手構造」と略称する。）の具体的な実施形態例について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施形態例の継手構造で構築する床版全体とＰＣ床版を示す外観斜視図であり、図２は本実施形態例の継手構造を示す図１のＡＡ線断面図あり、図３は本実施形態例の継手構造を示す図１のＢＢ線断面図あり、図４は本実施形態例のＰＣ床版、及びそのループ筋の形成方法を示す斜視図であり、図５は本実施形態例の継手構造における鋼板を示す斜視図であり、図６は本実施形態例の継手構造における鋼板の配置状態を示す平面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。
【００１４】
本実施形態例の対象となるＰＣ床版１は、次のようにして連結されて一連一体の路床を構築し、自動車等の荷重Ｇを支持している。
すなわち、図１に示すように、並列状に架設した主桁Ｄのフランジｄ１上にＰＣ床版１の複数個を互いの端面１０を近接対向させて配置し、各端面に突出状に取付けられたループ筋１１どうしを、交互に対向進入させかつ側面視で重畳するように近接配置して継手部２を構成する。
【００１５】
次に、継手部２で重畳した各ループ筋１１の縦筋１１ｃの内側（取付けられている端面側）に当接させ、かつＰＣ床版１の幅方向に延びる鋼板３を互いに対向させて配置する。最後に、継手部２に間詰めコンクリート４を打設充填して隣接するＰＣ床版１どうしを連結一体化して路床を形成するものである。これらの継手部２の断面は、橋梁の幅員方向側（図１のＡＡ線断面）では図２に示すようになり、橋梁の橋長方向側（図１のＢＢ線断面）では図３に示すようになる。
【００１６】
さらに敷衍すると、上記したＰＣ床版１の継手構造として機能する継手部２は、ＰＣ床版１から突出したループ筋１１、鋼板３、及び打設充填された間詰めコンクリート４から構成されている。
【００１７】
先ず、ＰＣ床版１は、予め工場で製造されるものであって、図４に示すように、主桁Ｄのフランジｄ１に載置する両側の断面積を若干厚くして台形状の形状を成し、ＰＣ床版１の主桁Ｄと直交する両側（橋梁の幅員方向側）の下端縁部からは棚板状に突出させたハンチ１３を一体形成している。このハンチ１３は、ＰＣ床版１の敷設時に隣接するＰＣ床版１どうしの対向端面間で目地材２０を介して突き当てて、継手部２の下面側を覆う底型枠として機能する。これにより継手部２に打設した間詰めコンクリート４の保持を確実なものとしている。
【００１８】
また、ＰＣ床版１の各端面１０には、複数個のループ筋１１を等間隔で突出状（又は植設状）に配列形成しており、このループ筋１１の形態は側面視（図２、図３参照。）で略直角の角部１１ａを２個もったコ字状に屈曲され、端面１０と角部１１ａを略水平に連絡する２本の横筋１１ｂと、２個の角部１１ａを連絡する縦筋１１ｃとから成る。そして、上記角部１１ａは熱間加工より略直角となるように加工している。本実施形態例では、鉄筋径が１９ｍｍの場合には、内側の曲げ半径ｒを約１０ｍｍ程度に形成している。一方、冷間加工によれば、鉄筋径１９ｍｍの場合の内側曲げ半径ｒは、鉄筋径の略５倍の４７．５ｍｍになる。
【００１９】
なお、ループ筋１１の形成において、端面１０からの突出長のバラツキを少なくするため、２個の角部１１ａと縦筋１１ｃよりなる屈曲棒１２を別体として予め形成しておき、端面１０から突出した区々の横筋１１ｂの突出長さを揃えた後、前記屈曲棒１２を横筋１１ｂの先端部１１ｄに溶接（又はガス圧接）して一体化するようにしても良い。
【００２０】
この様に構成したＰＣ床版１には、等間隔（１ピッチ「Ｐ」）に配列形成したループ筋１１どうしが対向進入した状態では、隣接するループ筋１１との距離が１／２Ｐとなるようにするため、端面１０におけるループ筋１１の配列を幅方向へ１／２Ｐずらして形成した２種類のタイプを形成しておき、互いに異なるタイプのＰＣ床版１が隣接するようにして配設している。
【００２１】
次に、対向進入させたループ筋１１の縦筋１１ｃの対向側には、鋼板３を配設している。該鋼板３の配設位置は、荷重Ｇによって生じる断面力のうち引張応力が作用する部分側となる。すなわち、図２に示すように、下に凸曲となる曲げモーメントが作用する橋梁の幅員方向側の場合には中立軸Ｃより下側に配置し、図３に示すように、上に凸曲となる曲げモーメントが作用する橋梁の橋長方向の場合には中立軸Ｃより上側に配置するようにしている。
【００２２】
また、鋼板３の形状は、図５に示すように、鋼材からなる矩形状の板体であり、長手方向の下端縁にはループ筋１１の下側の引張力が作用する横筋１１ｂに嵌合させる複数の切欠きを形成している。これらの切欠きには、ループ筋１１の１ピッチＰに合わせると共に縦筋１１ｃの当接位置に形成する切欠き３０と、対向進入するループ筋１１を避けるための切欠き３１を両端隅部と中心部とに配置している。つまり、鋼板３には１／２Ｐごとに交互に切欠き３１、３０を順番に設けている。また、この鋼板３の縦筋１１ｃの当接位置には、結束線挿通用の結束穴３２を４つ開設している。
【００２３】
そして、上記のように構成された鋼板３は、図１のＡＡ線断面側（橋梁の幅員方向側）で説明すると、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各ループ筋１１の縦筋１１ｃの対向側であって、当該縦筋１１ｃと当接させると共に切欠き３０、３１を所定の横筋１１ｂに跨ぐように嵌合させて、鋼板３の面に対して横筋１１ｂがほぼ垂直となるようにして取付けている。そして、かかる鋼板３を複数枚用いて、ＰＣ床版１の幅方向へ面一となるように連続させて配置し、結束穴３２に結束線３３を通してループ筋１１へ強固に固定している。
【００２４】
このように鋼板３を複数枚で構成することより、一枚の帯状板を側面から挿入する現場作業を軽減することができる。また、一枚もの鋼板では全てのループ筋１１の縦筋１１ｃへ均一に当接させることが困難であると共に、幾つかの縦筋１１ｃに対しては離隔した状態で施工されていたため、この離隔した部分の間詰めコンクリート４が剥離したりして強度が低下していたが、本実施形態例のようにループ筋間隔の２倍程度の長さで形成した鋼板３を複数枚で構成することより、上記設計誤差を吸収して、全ての縦筋１１ｃへ均一に当接させることができることとなる。
【００２５】
また、鋼板３の短手方向の上端縁の位置は、継手部２の断面の中立軸Ｃより下側の引張力が作用する側になるよう寸法取りしている。
【００２６】
なお、以上はＡＡ線断面側の鋼板３の配置状況であるが、ＢＢ線断面側では、鋼板３の配置はループ筋１１の上側の横筋１１ｂに引張力が作用するため、図５、図６に示す状態とは上下逆に配置されることとなる（図示省略）。
【００２７】
【本実施形態の作用】
本実施形態例の継手構造は、荷重Ｇの負荷により、次のように作用する。
すなわち、図１のＡＡ線断面側においては、継手部２に下へ凸曲となる曲げモーメントＭが作用し、この場合は、通常、中立軸Ｃより下側の間詰めコンクリート４の部分には引張応力が分布することとなり、対向進入するループ筋１１の下側の横筋１１ｂどうしにおける力の伝達は横筋１１ｂ間詰めコンクリート４と付着力のみにより為されることになる。
しかし、図７に示すように、ループ筋１１の縦筋１１ｃに鋼板３を対向させて取付けたことにより、ループ筋１１の下側の横筋１１ｂに作用する引張力が、縦筋１１ｃを介して対向した鋼板３の間隔を狭める方向に作用し、これにより鋼板３の間の間詰めコンクリート４には、図示する三角分布状の圧縮応力σが作用することとなる。これにより、多数が対向進入する下側の横筋１１ｂ、１１ｂ、・・・群の間における力の伝達が確実なものとなり、継手部２がより一体化してその連結強度が向上することとなる。
【００２８】
また、図１のＢＢ線断面側においては、継手部２に上へ凸曲となる曲げモーメントＭが作用し、この場合は、図８に示すように、応力分布は上記の場合と上下逆となり、中立軸Ｃより上側に三角分布した圧縮応力σが作用することになる。これにより、上記とは逆に、引張力が作用する上側の横筋１１ｂ、１１ｂ、・・・群の間における力の伝達が確実なものとなり、継手部２の連結強度が向上することとなる。
【００２９】
さらに、鋼板３は、切欠き３０、３１を設けて鋼板３を引張力が作用する横筋１１ｂへ嵌合するように配置したことにより、ループ筋１１の横筋１１ｂと鋼板３の面とがより垂直関係を維持すると共に、鋼板３の下端側が引張力の作用する横筋１１ｂと重畳することとなる。その結果、図９（Ａ）に示すように、横筋１１ｃに作用する引張力Ｔの作用軸と、鋼板３に分布する圧縮応力の合力Ｗの作用軸との偏心距離Ｌ（偏心距離）が、図９（Ｂ）に示す従来例の場合より短くなり、この偏心により縦筋１１ｃへ鋼板３のずれ、及び付近の間詰めコンクリート４へのせん断力として作用する回転モーメントを少なく抑えることができる。すなわち、横筋１１ｂの引張力Ｔと上記鋼板３の合力Ｗとの作用軸が、ほぼ同軸上となりより直接的かつ効率的な伝達が可能となる。
【００３０】
【効果】
本願発明は上記のように構成しているため、以下のような効果を有する。
即ち、ループ筋の縦筋の対向側に当接状態で鋼板を対向配置しているため、継手部に打設した間詰めコンクリートの凸曲外側に分布する引張応力を直接的にかつ効率的に圧縮応力に変えてループ筋間の力の伝達を向上させることが可能となり、強度がより向上した継手構造が提供できることになる。
【００３１】
また、ループ筋を直角の角部をもったループ状にしたため継手部を短くすることができる。その結果、打設する間詰めコンクリート容積の減量による工期の短縮とコスト削減が図れると共に、フランジ幅が狭い橋梁にも適用可能となり、床版製作施工の柔軟性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態例の継手構造で構築する床版全体とＰＣ床版を示す外観斜視図である。
【図２】 本実施形態例の継手構造を示す図１のＡＡ線断面図ある。
【図３】 本実施形態例の継手構造を示す図１のＢＢ線断面図ある。
【図４】 本実施形態例のＰＣ床版、及びそのループ筋の形成方法を示す斜視図である。
【図５】 本実施形態例の継手構造における鋼板を示す斜視図である。
【図６】 本実施形態例の継手構造における鋼板の配置状態を示す平面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。
【図７】 本実施形態例の継手構造のＡＡ線断面において荷重による応力分布状態を示す説明図である。
【図８】 本実施形態例の継手構造にＢＢ線断面において荷重による応力分布状態を示す説明図である。
【図９】 本実施形態例の継手構造（Ａ）と従来の継手構造（Ｂ）の力の作用状態を比較した説明図である。
【図１０】 従来の床版の継手構造を示す断面図である。
【図１１】 従来の床版の継手構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＰＣ床版
１０ 端面
１１ ループ筋
１１ａ 角部
１１ｂ 横筋
１１ｃ 縦筋
１１ｄ 先端部
１２ 屈曲棒
１３ ハンチ
２ 継手部
２０ 目地材
３ 鋼板
３０ 切欠き
３１ 切欠き（対向側鉄筋用）
３２ 結束穴
３３ 結束線
４ 間詰めコンクリート
Ａ ＰＣ床版（従来例１）
ａ１ ループ筋
ａ２ 間詰めコンクリート
Ｂ ＰＣ床版（従来例２）
ｂ１ ループ筋
ｂ２ 引張筋
ｂ３ 鋼板
ｂ４ 間詰めコンクリート
Ｃ 中立軸（継手部断面の）
Ｄ 主桁
ｄ１ フランジ
σ 圧縮応力
Ｇ 荷重
Ｌ 偏心距離
Ｍ 曲げモーメント
ｒ 曲げ半径
Ｐ ピッチ（ループ筋間隔）
Ｔ 引張力
Ｗ 圧縮力

Claims (3)

1. ループ筋（１１）を端面（１０）から所定間隔で複数個突出させて成るプレキャストコンクリート製の床版（１）を、互いの端面（１０）を近接させてループ筋（１１）どうしを交互に対向進入させるように配置し、
   該各ループ筋（１１）の端面対向方向の内側に帯状の鋼板（３）を床版幅方向へ配置した後に、
   近接対向した端面（１０）間の継手部（２）に間詰めコンクリート（４）を打設して隣接する床版（１）どうしを連結一体化するプレキャストコンクリート製床版の継手構造において、
   ループ筋（１１）を熱間加工によって屈曲させて角部（１１ａ）を略直角としたコ字状に形成し、
   当該ループ筋（１１）どうしが対向進入した状態では、隣接するループ筋（１１）との床版幅方向の距離がループ筋（１１）の端面（１０）からの突出間隔の半分となるようにプレキャストコンクリート製床版（１）を配置し、
   かつ、前記鋼板（３）を継手部（２）断面の中立軸（Ｃ）より引張力が作用する側に配置したことを特徴とするプレキャストコンクリート製床版の継手構造。
2. 帯状の鋼板（３）を、複数枚の鋼板（３）の連続配置によって構成し、かつ各鋼板（３）を前記ループ筋１１の角部（１１ａ）を結ぶ縦筋（１１ｃ）の内側に当接するように配置したことを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート製床版の継手構造。
3. 各鋼板（３）の下端縁に切欠き（３０）を設け、該切欠き（３０）をループ筋（１１）の引張力が作用する横筋（１１ｂ）に嵌合させて配置したことを特徴とする請求項１、又は２記載のプレキャストコンクリート製床版の継手構造。

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