JP4223430B2 - 函体コンクリートブロックの弾性接合構造および弾性接合方法 - Google Patents

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本発明は、河川堤防内に設けられる樋門、水路や共同溝等に用いられる暗渠などの管渠における函体コンクリートブロックの弾性接合構造に関するものである。
例えば樋門においては、管渠を構成する函体コンクリートブロックを緊張材により管軸方向の緊張力を導入して一体化し、プレストレストコンクリート構造とする場合があり、接合には剛接合方式と弾性接合方式が用いられている（例えば、非特許文献１参照) 。
このような接合部の止水には、例えば接合面間に平ゴム等を挟み込むゴム継手が用いられているが、緊張材のシース孔に関しては、シース孔にＰＣ鋼より線等の緊張材を通した後、シース孔内に水浸入防止のためのグラウト材を注入している。剛接合方式の場合には、高流動性モルタルを注入し、弾性接合方式の場合には、低粘度ウレタン弾性シール材を注入している。
（財）国土開発技術研究センター編「柔構造樋門設計の手引き」、株式会社山海堂、平成１０年１１月３０日発行、ｐ164-173
前述のような弾性接合の場合、比較的高価な低粘度ウレタン弾性シール材が多量に必要であり、また注入作業も手間がかかり、材料コストおよび施工コストがかかるなどの課題がある。
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたもので、樋門等の管渠に用いる函体コンクリートブロックの弾性接合において、従来のシール孔へのグラウト材の注入作業を不要とし、簡単で安価な部材により短時間にシール孔の止水を行うことができ、材料コストおよび施工コストの大幅な低減を図れ、しかも管渠のせん断変形や曲げ変形等に対しても長期間にわたって確実な止水性が得られる函体コンクリートブロックの弾性接合構造および弾性接合方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項１の発明は、函体コンクリートブロックの継手部に弾性体（ゴム等）を介在させ、函体コンクリートブロックに形成された函軸方向に沿うシース孔に挿通した緊張材（ＰＣ鋼棒・ＰＣ鋼線・ＰＣ鋼より線など）により函軸方向の緊張力を導入することにより、函体コンクリートブロック同士を弾性接合する場合に用いられる函体コンクリートブロックの弾性接合構造であり、弾性体（ＣＲ等のゴム）からなるリングパッキング材が函体コンクリートブロックの継手部におけるシース孔のそれぞれの端部開口の間に設けられ、このリングパッキング材は、両端部がそれぞれシース孔の端部開口に嵌入される円筒部と、この円筒部の中心部に函軸方向に沿って穿設された緊張材の挿通孔と、この円筒部の中央部に函体コンクリートブロックの接合端面で挟み込まれるように突設されたフランジ部を有することを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合構造である。
本発明は、樋門やその他の管渠に適用されるものであり、一対の函体コンクリートブロック間のシース孔位置にリングパッキング材を配置し、引張接合により函体接合端面間に位置するフランジ部を圧縮変形させ、シース孔周りの函体接合端面間を止水し、さらにこのフランジ部の圧縮変形により円筒部が緊張材の表面に向って圧縮膨出することにより挿通孔の内面を緊張材の表面に押し付けて密着させ、緊張材の表面を止水するものである。これによりシース孔内への水の浸入が確実に防止される。リングパッキング材は一方の函体のシース孔の端面開口に装着しておけばよい。また、リングパッキング材の形状は、管渠のせん断変形や曲げ変形等に対して容易に変形して追従することができ、長期間にわたって確実な止水性が得られる。さらに、函体毎の芯ずれに対応することができるため、緊張材をシース孔の中心に保持でき、緊張材の損傷を防止することができる。
また、このような継手部には、シース孔のリングパッキング材の他に、外側にゴム継手が設けられ、弾性接合構造が構成される。このゴム継手は、函体の全周にわたって配設されるものであり、例えば、ゴム本体の止水部と、耐圧プレート部と、この止水部と耐圧プレート部とを連結一体化するハンガー部とから構成されるＴ型ゴム継手を用いることができる。止水部は、函体接合端面間に配置され、一方の函体の接合端面に向って突出するリング状の突起を圧縮変形させて止水を行う。耐圧プレート部は、接合時に継手部の外周面を覆って土砂の侵入を防止する部分であり、一端部の固定部を固定側の函体に固定しておく。
本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の函体コンクリートブロックの弾性接合構造において、リングパッキング材が函軸方向に沿う分割面で分割されていることを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合構造である。
即ち、リングパッキング材を縦割りの２分割や３分割とし、緊張材に対して組み付けることができるようにしたものであり、緊張材の端部に太径のねじ等があってリングパッキング材の挿通孔に緊張材を挿入できない場合に適用される。緊張材を配置した後、分割したリングパッキング材を緊張材に組み付けながら円筒部の一端部をシース孔の端部開口内に嵌入する。
本発明の請求項３の発明は、函体コンクリートブロックの継手部に弾性体（ゴム等）を介在させ、函体コンクリートブロックに形成された函軸方向に沿うシース孔に挿通した緊張材（ＰＣ鋼棒・ＰＣ鋼線・ＰＣ鋼より線など）により函軸方向の緊張力を導入することにより、函体コンクリートブロック同士を弾性接合する場合に用いられる函体コンクリートブロックの弾性接合方法であり、請求項１に記載のリングパッキング材の円筒部の一方の端部を、接合する前に接合する一方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に嵌入装着しておき、函体コンクリートブロックのシース孔とリングパッキング材の挿通孔に挿通した緊張材を緊張することにより、他方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に前記リングパッキング材の円筒部の他方の端部を嵌入し、リングパッキング材のフランジ部を函体コンクリートブロックの接合端面で挟んで圧縮し、挿通孔の内面を圧縮膨出により緊張材の表面に密着させることを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合方法である。即ち、一体型のリングパッキング材を用い、緊張材を配置する前にリングパッキング材を装着する場合である。
本発明の請求項４の発明は、函体コンクリートブロックの継手部に弾性体（ゴム等）を介在させ、函体コンクリートブロックに形成された函軸方向に沿うシース孔に挿通した緊張材（ＰＣ鋼棒・ＰＣ鋼線・ＰＣ鋼より線など）により函軸方向の緊張力を導入することにより、函体コンクリートブロック同士を弾性接合する場合に用いられる函体コンクリートブロックの弾性接合方法であり、函体コンクリートブロックのシース孔に緊張材を挿通した後、請求項２に記載の複数割りのリングパッキング材を継手部空間に位置する緊張材に組み付けると共にその円筒部の一方の端部を、接合する一方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に嵌入装着し、緊張材を緊張することにより、他方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に前記リングパッキング材の円筒部の他方の端部を嵌入し、リングパッキング材のフランジ部を函体コンクリートブロックの接合端面で挟んで圧縮し、挿通孔の内面を圧縮膨出により緊張材の表面に密着させることを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合方法である。即ち、分割型のリングパッキング材を用い、緊張材を配置した後にリングパッキング材を装着する場合である。
なお、緊張材の緊張方法には、複数個の函体を部分的に緊張する場合と、全ての函体を一度に緊張する場合がある。
以上のような構成の本発明によれば、次のような効果が得られる。
(1) ゴム製で簡単な構成のリングパッキング材を用い、これを一方の函体に装着しておくようにしたため、従来のシール孔へのグラウト材の注入作業が不要となり、簡単で安価な部材により短時間にシール孔の止水を行うことができ、材料コストおよび施工コストの大幅な低減を図れる。
(2) 接着剤を使用しないため、低温下でもリングパッキング材を装着することができ、寒冷地でも弾性接合構造の管渠の施工が可能となる。
(3) リングパッキング材は管渠のせん断変形や曲げ変形等に対して容易に変形して追従することができる形状であり、長期間にわたって確実な止水性が得られる。
(4) リングパッキング材は函体毎の芯ずれに対応することができる形状であり、緊張材をシース孔の中心に保持でき、緊張材の損傷を防止することができる。
以下、本発明を図示する一実施形態に基づいて説明する。これは、樋門の函体コンクリートブロックに本発明を適用した例である。図１は本発明の函体コンクリートブロックの接合部を示したものであり、(a) は全体正面図、(b) は部分正面図、(c) は弾性接合部分の鉛直断面図である。図２は本発明で用いるせん断変形量の異なるリングパッキング材を示す断面図である。図３は分割型のリングパッキング材を示す正面図である。図４はリングパッキング材の形状の異なる種々の例を示す断面図である。
図１において、函体コンクリートブロック１は長方形断面で所定の肉厚の管体であり、その四隅部と側壁部中央に緊張材２のシース孔３が函軸方向に平行に穿設されており、接合する一対の函体コンクリートブロック１、１の継手部におけるシース孔３、３のそれぞれの端部開口３ａ、３ａの間に本発明のリングパッキング材１０が配置される。また、この継手部の外周部には外周全体を取り囲むゴム継手２０が装着される。なお、シース孔３は、函体コンクリートブロック１内に埋設された鋼製パイプ４により形成されている。
リングパッキング材１０は、例えばゴム硬度Ａ３０程度のクロロプレンゴム（ＣＲ）であり、シース孔３の内径とほぼ等しい外径を有する円筒部１１と、この円筒部１１の函軸方向の中央部から外に向って一体的に突出するリング状のフランジ部１２とから構成され、円筒部１１の中心部に緊張材２が挿通する挿通孔１３が穿設されている。
所定長さで突出するフランジ部１２により円筒部１１の左右両側は所定長さの嵌入部１１ａ、１１ｂとなっており、この嵌入部１１ａ、１１ｂがそれぞれシース孔３の端部開口３ａ内に完全に嵌入される。なお、フランジ部１２は後述する緊張接合時には圧縮変形して厚みが小さくなるため、右側の嵌入部１１ｂは左側の嵌入部１１ａよりも長さが短く形成されている。また、フランジ部１２の付け根部には応力集中を防止するハンチ１２ａが形成されており、これに対応して端部開口３ａの端面には面取りが施されている。
また、フランジ部１２の両側面と挿通孔１３の内面には、断面が半円状で円周方向に連続する突起１４を複数一体的に突設されている。この突起１４は、押付力により変形して密着性を良くするために設けられている。挿通孔１３では突起１４の先端内径が緊張材２の外径にほぼ同じになるようにしている。
フランジ部１２は、一対の函体コンクリートブロック１、1 の接合端面に挟まれて圧縮変形（35〜50％程度) し、シース孔周りの函体接合端面間を止水する。このフランジ部の圧縮変形に伴い、円筒部１１が緊張材２の表面に向って圧縮膨出し、挿通孔１３の内面が緊張材２の表面に押し付けられて密着し、緊張材２の表面の止水がなされる。また、リングパッキング材１０の形状は、管渠のせん断変形や曲げ変形等に対して変形して追従することができ、長期間にわたって確実な止水性が得られ、さらに函体毎の芯ずれ（Max 20〜30mm) に対応することができ、緊張材２をシース孔３の中心に保持でき、緊張材２の損傷を防止することができる。
図２(a) は、２０ｍｍせん断用のリングパッキング材１０（円筒部１１の厚み２０ｍｍ) であり、図２(b) は、円筒部１１の厚みを増し、フランジ部１２の高さを大きくした３０ｍｍせん断用のリングパッキング材１０である。
ゴム継手２０は、図１(c) に示すように、ゴム本体の止水部２１と、耐圧プレート部２２と、ハンガー部２３とから構成されるＴ型ゴム継手が用いられる。止水部２１には、一方の移動側の函体コンクリートブロック１の接合端面に向って突出するリング状の突出部２１ａが内外方向に２つ設けられており、緊張接合時に一対の突出部２１ａが圧縮変形（50％程度）することにより止水がなされる。
耐圧プレート部２２は、接合時に継手部の外周面を覆って土砂の侵入を防止する部分であり、一端部の固定部２２ａを固定側の函体コンクリートブロック１の外面に形成した凹部に嵌着することにより固定される。ハンガー部２３は、止水部２１と耐圧プレート部２２とを一体的に連結する部材であり、図１(b) に示すように、函体のコーナー部では切除し（図の斜線部分）、適度なＲの耐圧プレート部２２により馴染みを良くし、土砂の侵入を防止する。
このようなゴム継手２０は、函体の全周にわたって配設されるが、現場での装着を容易とするためには、高さ方向の中央部で分割し、分割部は突き合わせの簡易接合で接合する。また、このゴム継手２０は、管渠のせん断変形や曲げ変形等に対して変形して追従することができる。
以上のような構成の弾性接合構造において、次のような手順で接合を行う（図１参照) 。なお、緊張材の緊張方法には、複数個の函体を部分的に緊張する場合と、全ての函体を一度に緊張する場合がある。
(1) 接合する前において一対の函体コンクリートブロック１、１は所定の継手部空間をおいて設置されており、リングパッキング材１０の円筒部１１の一方の嵌入部１１ａを一方の固定側の函体コンクリートブロック１のシース孔３の端部開口３ａに嵌入装着しておく。この際、接着固定は不要であり、容易に装着することができる。また、接着剤を使用しないため、低温下でも装着が可能となる。ゴム継手２０も固定側の函体コンクリートブロック１の外面に装着しておく。
(2) ＰＣ鋼より線等の緊張材２を移動側の函体コンクリートブロック１のシース孔３内に通し、リングパッキング材１０の挿通孔１３を通して固定側の函体コンクリートブロック１のシース孔３内に挿通させる。この際、小径のリード線を用いて一方向から引き込むのが好ましい。
(3) 緊張材２を緊張し、両端部を定着させる。移動側の函体コンクリートブロック１が移動し、そのシース孔３の端部開口３ａ内にリングパッキング材１０の円筒部１１の他方の嵌入部１１ｂが嵌入し、さらにリングパッキング材１０のフランジ部１２が一対の函体コンクリートブロック１、１の接合端面で圧縮変形し、挿通孔１３の内面が圧縮膨出により緊張材２の表面に密着し、シース孔３内への水の浸入が確実に防止される。
次に、緊張材２のＰＣ鋼より線等の両端部に太径のねじが設けられている場合には、リングパッキング材１０の挿通孔１３に緊張材２を挿入することができない。この場合には、図３に示すように、リングパッキング材１０を函軸方向に平行な分割面で上下に２分割する。なお、２分割に限らず、３分割以上でもよい。
接合に際しては、リングパッキング材１０を装着する前に、所定の継手部空間をおいて設置された一対の函体コンクリートブロック１、１のシース孔３に緊張材２を挿通しておき、分割形のリングパッキング材１０を継手部空間に位置する緊張材２に組み付けると共にその円筒部の一方の嵌入部１１ａを、接合する一方の固定側函体コンクリートブロック１のシース孔３の端部開口３ａに嵌入装着する。その後、緊張材２を緊張する。後の工程は上記(3) と同じである。
図４は、リングパッキング材１０の形状をせん断変形等に対応できるようにしたものであり、円筒部１１の端部にテーパによる切欠き部を設け、この切欠き部により緊張材等の逃し部を形成することで、せん断変形等に容易に追従できるようにしている。図４(a）では、嵌入部１１ａの先端部の内側に函軸方向の外側に向って末広がりのテーパ１５を設けている。図４(b）では、嵌入部１１ｂの先端部の内側に函軸方向の外側に向って広がるテーパ１５を設け、さらに外側にも函軸方向の外側に向って狭まるテーパ１５を設けている。図４(c）では、円筒部１１の両側にテーパ１５と１６をそれぞれ設けたものである。
なお、以上は本発明を樋門に適用した例を示したが、これに限らず、その他の函体コンクリートブロックの接合にも適用できる。また、本発明は、以上のような図示例に限定されないことは言うまでもない。
本発明の函体コンクリートブロックの接合部を示したものであり、(a) は全体正面図、(b) は部分正面図、(c) は弾性接合部分の鉛直断面図である。 本発明で用いるせん断変形量の異なるリングパッキング材を示す断面図である。 本発明で用いる分割型のリングパッキング材を示す正面図である。 本発明で用いるリングパッキング材の形状の異なる種々の例を示す断面図である。
符号の説明
１……函体コンクリートブロック
２……緊張材
３……シース孔
３ａ…端部開口
４……鋼製パイプ
１０……リングパッキング材
１１……円筒部
１１ａ…嵌入部
１１ｂ…嵌入部
１２……フランジ部
１２ａ…ハンチ
１３……挿通孔
１４……突起
１５……テーパ
１６……テーパ
２０……ゴム継手
２１……止水部
２１ａ…突出部
２２……耐圧プレート部
２２ａ…固定部
２３……ハンガー部

Claims (4)

  1. 函体コンクリートブロックの継手部に弾性体を介在させ、函体コンクリートブロックに形成された函軸方向に沿うシース孔に挿通した緊張材により函軸方向の緊張力を導入することにより、函体コンクリートブロック同士を弾性接合する場合に用いられる函体コンクリートブロックの弾性接合構造であり、
    弾性体からなるリングパッキング材が函体コンクリートブロックの継手部におけるシース孔のそれぞれの端部開口の間に設けられ、このリングパッキング材は、両端部がそれぞれシース孔の端部開口に嵌入される円筒部と、この円筒部の中心部に函軸方向に沿って穿設された緊張材の挿通孔と、この円筒部の中央部に函体コンクリートブロックの接合端面で挟み込まれるように突設されたフランジ部を有することを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合構造。
  2. 請求項１に記載の函体コンクリートブロックの弾性接合構造において、リングパッキング材が函軸方向に沿う分割面で分割されていることを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合構造。
  3. 函体コンクリートブロックの継手部に弾性体を介在させ、函体コンクリートブロックに形成された函軸方向に沿うシース孔に挿通した緊張材により函軸方向の緊張力を導入することにより、函体コンクリートブロック同士を弾性接合する場合に用いられる函体コンクリートブロックの弾性接合方法であり、
    請求項１に記載のリングパッキング材の円筒部の一方の端部を、接合する前に接合する一方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に嵌入装着しておき、函体コンクリートブロックのシース孔とリングパッキング材の挿通孔に挿通した緊張材を緊張することにより、他方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に前記リングパッキング材の円筒部の他方の端部を嵌入し、リングパッキング材のフランジ部を函体コンクリートブロックの接合端面で挟んで圧縮し、挿通孔の内面を圧縮膨出により緊張材の表面に密着させることを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合方法。
  4. 函体コンクリートブロックの継手部に弾性体を介在させ、函体コンクリートブロックに形成された函軸方向に沿うシース孔に挿通した緊張材により函軸方向の緊張力を導入することにより、函体コンクリートブロック同士を弾性接合する場合に用いられる函体コンクリートブロックの弾性接合方法であり、
    函体コンクリートブロックのシース孔に緊張材を挿通した後、請求項２に記載の複数割りのリングパッキング材を継手部空間に位置する緊張材に組み付けると共にその円筒部の一方の端部を、接合する一方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に嵌入装着し、緊張材を緊張することにより、他方の函体コンクリートブロックのシース孔の端部開口に前記リングパッキング材の円筒部の他方の端部を嵌入し、リングパッキング材のフランジ部を函体コンクリートブロックの接合端面で挟んで圧縮し、挿通孔の内面を圧縮膨出により緊張材の表面に密着させることを特徴とする函体コンクリートブロックの弾性接合方法。
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