JP4651974B2 - プレキャストコンクリート製床版及びそれを用いた合成床版 - Google Patents

Description

この発明は鋼製の主桁上に連続して敷設されるプレキャストコンクリート製床版を主桁に一体化させて構成される合成床版に関するものである。

橋軸直角方向に並列して橋脚間に架設される鋼製の主桁上に敷設され、主桁に一体化して合成床版を構成するプレキャストコンクリート製の床版は主桁の上面に突設されたスタッドボルト等のシアコネクタを、床版を貫通して形成された開口内に取り込みながら主桁上に敷設された後、開口内にモルタルやコンクリート等の充填材が充填されることにより主桁との一体性を確保する（特許文献１〜特許文献４参照）。

この床版と主桁との接合と同様に、隣接する床版同士を両床版の幅方向の端面部分に形成された切欠きや開口内に前記シアコネクタを介在させ、充填材を充填することにより接合する場合には隣接する床版同士が分離しようとする力に対する抵抗力が十分ではないことから、幅方向（橋軸方向）に配列する床版を貫通するＰＣ鋼材を配置することが必要になる（特許文献１〜特許文献３参照）。

シアコネクタによらず、床版の幅方向の端面から突出する鉄筋を互いに重ね合わせると共に、両床版の端面間にコンクリート等の充填材を充填することにより隣接する床版を接合する方法によれば、幅方向に配列する床版を貫通させてＰＣ鋼材を配置することは必ずしも必要ではない（特許文献４参照）。
特開平7-102529号公報 特開平11-222811号公報 特開平11-222814号公報 特開平10-159227号公報

特許文献４では床版の床板部分の薄肉化を図りながら、床版の幅方向（橋軸方向）と長さ方向（橋軸直角方向）の曲げ剛性を確保するために床板の底面に、幅方向と長さ方向の２方向に梁状のリブ（主桁31〜34）を並列させて形成しているため、幅方向に隣接する床版同士を、リブから床版の幅方向両側に張り出す床板を対向させ、床板の側面から突出する双方の鉄筋を重ね合わせ、その重ね合わせた部分に床版の長さ方向に鉄筋を配筋し、コンクリートを打設することにより互いに接合している。

この床版は長さ方向に見た断面上、幅方向に並列するリブ（主桁31，32）から床板が張り出すπ形をするため、幅方向に隣接する床版は長さ方向に並列するリブ（主桁33，34）上の床板部分で接合されることになるが、長さ方向に並列するリブは長さ方向には部分的にしかないことから、床版間の接合部の曲げ剛性は床板の長さ方向に連続してリブが形成されている場合より低く、接合部の内、リブ（主桁33，34）のない部分は実質的に床板部分のみが床版上の荷重を負担することになるため、接合部に作用する繰り返し荷重に対する疲労強度が低い。

この発明は上記背景より、隣接する床版間の接合部に繰り返し荷重に対する高い疲労強度を持たせた合成床版を提案するものである。

本願の請求項１に係る発明は、長手方向にプレストレスが導入された複数のプレキャストコンクリート製床版を、該床版の短手方向に互いに突き合わせながら、並列する主桁上に跨るように敷設し、前記短手方向に隣接する前記床版どうしを互いに接合して構成される合成床版において、
前記床版は、
前記短手方向両側に位置し前記長手方向に連続する縦梁と、
前記両縦梁間を繋ぎ前記短手方向に連続する横梁と、
梯子状に組まれた前記縦梁と横梁の上に、前記両縦梁間に跨って載せた形をした床板とを有し、
前記横梁は、並列する前記主桁上に位置し、
前記床板は、前記短手方向両側の側面間距離が並列する前記両縦梁の外側の側面間距離より短く、
前記床板の前記短手方向両側の側面から定着材が突出しており、
前記短手方向に隣接する前記床版どうしの側面間に充填材が充填され、前記定着材が前記充填材中に埋設されて前記短手方向に隣接する前記床版どうしが互いに接合されていることにより、隣接する床版間の接合部に繰り返し荷重に対する高い疲労強度を保有させる。

なお、以下の説明においては、上述の「長手方向」を床版の「長さ方向」、上述の「短手方向」を床版の「幅方向」として説明する。

床版の幅方向に並列する縦梁が床版の幅方向両側に位置し、幅方向に隣接する床版どうしが縦梁の側面において互いに突き合わせられ、隣接する床版の接合部は縦梁とその上に後から充填されるコンクリート等の充填材から構成される。床版の全長に亘って縦梁の成に床板の厚さを加えた大きさの厚さを持つため、特許文献４のように床板が幅方向に並列するリブから張り出す形（π形断面）の床版と比較すると、本発明の方が接合部の曲げ剛性及び曲げ強度が格段に上昇し、繰り返し荷重に対し、高い疲労強度を保有することになる。

π形断面の床版の場合より隣接する床版の接合部の曲げ剛性及び曲げ強度が向上することで、隣接する床版同士を接合する上で、π形断面の床板同士を接合する場合のように必ずしも充填材の充填部分において高い曲げ耐力を確保するための接合を行う必要がないため、両床版の接合方法を簡略化することが可能となり、接合方法の自由度が増す。例えばπ形断面の場合のように両床版の側面から突出させたループ状の鉄筋を互いに重ね合わせ、その重ね合わせた部分に床版の長さ方向に鉄筋を配筋し、充填材を充填して接合する他、両床版の側面から突出させた鉄筋やＰＣ鋼材、あるいは連続繊維補強材を単純に重ねて充填材を充填する等より接合することも可能となる。

隣接する床版の縦梁が互いに突き合わせられるとは、縦梁の側面同士が互いに完全に密着する場合と、後述のように鉛直荷重によるアーチ作用を期待する場合に、アーチ作用に伴う、隣接する床版の縦梁からの水平反力を受け得る範囲で、各床版の幅方向の変位を許容するためにシーリング材やパッキンを挟み、クリアランスを設けて隔てる場合を含む。

横梁上に位置し、両縦梁間に跨る床板の幅方向両側の側面間距離が、並列する縦梁の外側の側面間距離より短いことで、床版の幅方向両側の縦梁上には縦梁を残して上面側と側面側から切欠きが形成される形になる。この縦梁上の切欠きに面する床板の幅方向の側面、もしくは縦梁の上面から、隣接する床版の接合部である切欠き部分に充填される充填材との一体性を確保するための定着筋等の定着材が突出し、隣接する床版は縦梁の側面において互いに突き合わせられた状態で、切欠き部分に突出する双方の定着材が充填材中に埋設されることにより互いに接合される。

床板上の鉛直荷重は、長さ方向（床版の長手方向）に並列する横梁から直接主桁に伝達される他、幅方向（床版の短手方向）両側の縦梁に流れて主桁に伝達されるため、床板は鉛直荷重によって曲げモーメントを負担することになるが、請求項２に記載のように縦梁の内側の側面と床板の底面とを連続させて上に凸のアーチ形状に形成する等、上に凸の曲面状に形成した場合には床板上の鉛直荷重の多くがアーチ作用によって床版の幅方向両側に流れることで、床板が負担する曲げモーメントが低減されるため、床板部分の薄肉化を図りながら、床板の曲げ疲労強度を高めることが可能になり、床版の耐久性を向上させることが可能になる。

アーチ作用によって幅方向両側の縦梁に流れる鉛直荷重は縦梁に、並列する縦梁間距離を広げようとする水平力を生じさせるが、この水平力はその床版に隣接する床版の縦梁に作用する水平力と相殺されるため、各床版の床板上からの鉛直荷重によって各縦梁が変位しようとすることはなく、縦梁は床版の幅方向両側に位置することで、鉛直荷重による水平力に対して高い安定性を有することになる。

また床版がπ形の断面形状をする場合、床版を幅方向に連続して敷設したとき、隣接する床版の接合部を含め、床板の下に、幅方向に並列するリブに挟まれた凹部が形成されるが、特許文献４では各床版が幅方向に並列するリブ間においてのみ主桁に接合されることから、連続する床版を１枚の版として見たときに、この版は一凹部置きに主桁に接合される形になる。このため、主桁への接合部分に水平せん断力が集中し易く、地震時の過大な水平力によっては一体性が損なわれ、床版が主桁に対してずれる可能性がある。

これに対し、幅方向両側に縦梁が位置する本発明の床版も幅方向に連続して敷設されたときに、幅方向に並列するリブに挟まれた凹部が形成されるが、隣接する床版の、各幅方向両側に位置する縦梁が互いに突き合わせられることで、隣接する床版の接合部の下には凹部が形成されないため、各床版を特許文献４と同様に横梁において主桁に接合した場合に、連続する床版を１枚の版として見たとき、版は全凹部において主桁に接合される形になる。よって特許文献４との対比では床版と主桁との一体性が強まり、地震時の過大な水平力によって床版が主桁に対してずれる可能性が低減される。

床版は主桁に対しては主桁上に位置する縦梁と横梁の少なくともいずれか一方が、主桁の上面に突設されたシアコネクタを取り込み、コンクリートやモルタル等の充填材が充填されることにより接合されるが、縦梁上において隣接する床版が互いに接合されることから、床版の主桁への接合と、隣接する床版の接合を分離して行う上では請求項３に記載のように横梁においてシアコネクタを取り込むことが適当である。この場合、横梁に主桁の上面に突設されたシアコネクタが挿通する開口が板厚方向に貫通して形成される。

床版は請求項１に記載のように並列する主桁上に、床版の幅方向に互いに突き合わせられながら敷設され、隣接する床版の床板の側面間に充填材が充填されて各床版の定着材が充填材中に埋設され、隣接する床版が互いに接合されることにより合成床版を構成する。

横梁に開口が形成された請求項３に記載の合成床版は請求項１と同様に隣接する床版と互いに接合される一方、床版の開口内に主桁の上面に突設されたシアコネクタが挿通させられると共に、充填材が充填されることにより主桁に接合され、合成床版を構成する。

請求項１では、床版の幅方向両側に位置する縦梁と、幅方向に連続する横梁と、両縦梁間に跨って位置し、幅方向両側の側面間距離が縦梁の外側の側面間距離より短い床板の各部位から床版を構成し、縦梁の側面において隣接する床版どうしが互いに突き合わせられながら主桁上に敷設され、接合されることで、隣接する床版どうしの接合部全長に亘って縦梁の成に床板の厚さを加えた大きさの厚さを持たせることができるため、従来のリブが張り出す形のπ形断面の床版より接合部の曲げ剛性及び曲げ強度が格段に上昇し、繰り返し荷重に対し、高い疲労強度を保有させることができる。

またπ形断面の床版の場合より隣接する床版の接合部の曲げ剛性及び曲げ強度が向上することで、隣接する床版同士を充填材の充填部分において必ずしも高い曲げ耐力を確保するための接合を行う必要がなくなり、両床版の接合方法の自由度を増すことができる。

請求項２では縦梁の内側の側面と床板の底面を連続させて上に凸の曲面状に形成することで、床板上の鉛直荷重の多くをアーチ作用によって床版の幅方向両側に流し、床板が負担する曲げモーメントを低減することができるため、床板部分の薄肉化を図りながら、床板の曲げ疲労強度を高めることができ、床版の耐久性を大幅に向上させることができる。

請求項３では横梁に主桁の上面に突設されたシアコネクタが挿通する開口を形成し、床版を横梁において主桁に接合するため、床版の主桁への接合と、隣接する床版同士の接合を分離して行うことができ、各作業を効率的に行うことができる。

請求項１に記載のプレキャストコンクリート製床版（以下床版）１は床版１の長さ方向にプレストレスが導入された状態で製作され、図１、図２に示すように床版１の幅方向に隣接し、互いに突き合わせられながら、床版１の長さ方向に並列する主桁20，20上に敷設され、主桁20に接合されると共に、隣接する床版１と互いに接合されることにより合成床版を構成するものである。並列する主桁20，20は両者間に架設され、双方に接合される横桁21によって繋がれる。

床版１は幅方向両側に位置し、長さ方向に連続する縦梁２，２と、主桁20上の、両縦梁２，２間に位置し、長さ方向に並列し、幅方向に連続する横梁３，３と、両縦梁２，２間に跨って横梁３，３上に位置し、幅方向両側の側面間距離が並列する縦梁２，２の外側の側面間距離より短い床板４の各部位から構成され、横梁３，３において並列する主桁20，20上に載置される。

床版１は部位的には幅方向に並列する縦梁２，２と、両縦梁２，２の対向する側面間に架設される横梁３，３と、両縦梁２，２間に跨って横梁３上に位置する床板４の少なくとも５部分から成立し、形態的には図２に示すように梯子状に組まれた縦梁２，２と横梁３，３上の、縦梁２，２を除く部分に床板４を載せた形をし、横梁３，３以外の床板４の下に上に凸の凹部５が形成された形になる。長さ方向に並列する横梁３，３は主桁20に対応した位置に形成されるため、図面では縦梁２，２間に２箇所形成されているが、３箇所以上形成されることもある。

図面では床板４上の鉛直荷重の多くがアーチ作用によって床版１の幅方向両側の縦梁２，２に流れるよう、凹部５を縦梁２の内側の側面と床板４の底面が連続し、上に凸のアーチ形状に形成しているが、必ずしもその必要はない。アーチ作用を生じさせる上では縦梁２の側面と床板４の底面が連続して上に凸の曲面状に形成されていれば足りる（請求項２）。

図３−(a)、図４−(a)に示すように床板４の幅方向両側の側面間距離が並列する縦梁２，２の外側の側面間距離より短いことで、縦梁２の部分は縦梁２を残して上面側と側面側から切り欠かれた形をし、この切欠き６部分に、床板４や縦梁２中に埋設された定着筋等の鋼材や繊維補強材等の定着材７が床板４の幅方向の側面から突出する。

床板４の側面や縦梁２の上面から突出する定着材７は図３に示すように縦梁２の側面から隣接する床版１側へ張り出す場合と、図４に示すように縦梁２の側面までに留まる場合がある。縦梁２やその付近の床板４中には床版１に長さ方向にプレストレスを与えるためのＰＣ鋼材や繊維強化材料等の引張材８が配置される。

隣接する床版１，１は各縦梁２の側面において互いに突き合わせられながら主桁20，20上に敷設され、互いに隣接する床版１，１の床板４，４の側面間、すなわち切欠き６にコンクリートやモルタル、あるいは接着剤等の充填材９が充填され、定着材７が充填材９中に定着されることにより互いに接合される（請求項１）。

床版１は縦梁２の上で隣接する床版１と接合されることから、隣接する床版１，１同士の接合を阻害しないよう、図面では主桁20上に位置する横梁３に、主桁20の上面に突設されたスタッドジベル等のシアコネクタ22が挿通する開口10を板厚方向に貫通させて形成している（請求項３）。この場合、床版１は開口10内にシアコネクタ22を挿通させると共に、充填材９を充填することにより主桁20に接合される。開口10は１本の横梁３につき、１箇所、または複数箇所形成される。

図３、図４は定着材７としてループ状に閉じた形で床板４から突出する定着筋を用いた場合の隣接する床版１，１の接合例を示す。

図３は縦梁２の側面から隣接する床版１側へ張り出す形で床板４の側面から突出させた双方の定着材７，７を交差させ、両定着材７，７によって包囲された領域に床版１の長さ方向に鉄筋11を挿通させた上で、床板４，４の側面間の切欠き６内に、床板４の側面と縦梁２の上面を型枠として充填材９を充填した場合である。

図４は縦梁２の側面までに留まる双方の定着材７，７を、その先端間に距離をおいて対向させ、両定着材７，７に跨る長さを持つ、ループ状に閉じた形の継手筋12を交差させて配置した上で、各定着材７と継手筋12とで包囲された領域に床版１の長さ方向に鉄筋11を挿通させ、床板４，４の側面間の切欠き６内に充填材９を充填した場合である。

図３、図４共、各床版１の幅方向の変位をある程度許容するために隣接する床版１，１間に僅かなクリアランスを確保していることに伴い、切欠き６内に充填される充填材９が隣接する床版１，１の縦梁２，２間へ流出することを防止するためのシーリング材13を縦梁２，２間に介在させている。

この他、各床版１の側面から定着材７としての直線状の鉄筋やＰＣ鋼材を突出させ、機械式継手や重ね継手等により接続する、あるいは定着材７としての鉄筋や連続繊維補強材を突出させ、両定着材７，７を単純に重ね、充填材９の付着力によって接続する等、隣接する床版１，１は両者が分離しようとする力に対して十分に抵抗し得るように接合されていればよい。

主桁上に床版を連続的に敷設した状況を示した斜視図である。 図１の仰観図である。 (a)はループ状に閉じた形の定着材を用いて隣接する床版を接合する様子を示した縦断面図、(b)は(a)の接合部の拡大図である。 (a)はループ状に閉じた形の他の定着材を用いて隣接する床版を接合する様子を示した縦断面図、(b)は(a)の接合部の拡大図である。

符号の説明

１……床版、２……縦梁、３……横梁、４……床板、
５……凹部、６……切欠き、７……定着材、８……引張材、９……充填材、
10……開口、11……鉄筋、12……継手筋、13……シーリング材、
20……主桁、21……横桁、22……シアコネクタ

Claims (3)

1. 長手方向にプレストレスが導入された複数のプレキャストコンクリート製床版を、該床版の短手方向に互いに突き合わせながら、並列する主桁上に跨るように敷設し、前記短手方向に隣接する前記床版どうしを互いに接合して構成される合成床版において、
   前記床版は、
   前記短手方向両側に位置し前記長手方向に連続する縦梁と、
   前記両縦梁間を繋ぎ前記短手方向に連続する横梁と、
   梯子状に組まれた前記縦梁と横梁の上に、前記両縦梁間に跨って載せた形をした床板とを有し、
   前記横梁は、並列する前記主桁上に位置し、
   前記床板は、前記短手方向両側の側面間距離が並列する前記両縦梁の外側の側面間距離より短く、
   前記床板の前記短手方向両側の側面から定着材が突出しており、
   前記短手方向に隣接する前記床版どうしの側面間に充填材が充填され、前記定着材が前記充填材中に埋設されて前記短手方向に隣接する前記床版どうしが互いに接合されていることを特徴とする合成床版。
2. 前記縦梁の内側の側面と前記床板の底面とが連続し、上に凸の曲面状をしている請求項１記載の合成床版。
3. 前記横梁に、前記主桁の上面に突設されたシアコネクタが挿通する開口が板厚方向に貫通して形成され、前記開口に充填材を充填して前記床版を前記主桁に接合している請求項１または２記載の合成床版。

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