JP5004880B2 - コンクリート部材の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁または道路若しくは橋梁の梁部材の連結に好適で、施工が容易で工費の低減と接合部のコンパクト化を図れる、コンクリート部材の接合構造に関する。

橋桁や建物の床版に使用されるプレキャストコンクリート等のコンクリート部材を連結する場合、隣接するコンクリート部材の接合部を離間して対向配置し、それらの接合部間に所定の鉄筋継手を配置し、該継手の周囲にコンクリ−トを充填して、コンクリート部材間の断面力を伝達するようにしている。

このようなコンクリート部材の接合構造として、コンクリート部材の接合部間に円弧状の定着筋を対向配置し、該定着筋の間にトラック形状のループ筋を定着筋と非接触状態で配置し、前記定着筋とループ筋の重合域に補強筋を直交配置し、それらの周囲にコンクリートを充填して、ループ筋が負担する引張り力を、定着筋とループ筋に包囲された領域の充填材に圧縮力として作用させ、当該部のひび割れを防止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記接合構造は、定着筋の端部を円弧状に形成するとともに、ループ筋をトラック形状に形成しているため、それらの円弧状分、接合部が幅広になり桁高が大形化して施工が大規模化し、またループ筋を定着筋と非接触状態で配置するため、その配筋作業が面倒で能率が悪く、しかも定着筋とループ筋との力の伝達を欠く上に強度不安もあって、十分な耐力や接合強度を得られず、作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁や、道路若しくは橋梁の梁部材の連結には適用できないという問題があった。

そこで、前記問題を解決するものとして、コンクリート部材の接合部間に接合鉄筋の略コ字形の連結部を互いに重合して配置し、これら連結部の内外に補強鉄筋を直交して配置し、それらの周囲にコンクリートを充填したものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかし、前記接合構造は、連結部の重合分、接合部をコンパクトにできるが、接合鉄筋の間隔が粗いため、接合鉄筋と補強鉄筋との力の伝達を欠く上に強度不安があって、十分な耐力や接合強度を得られず、作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁や、道路若しくは橋梁の梁部材の連結には適用できないという問題があった。

特許第３５８５４４４号公報 特開２００５−１６００２号公報

本発明はこのような問題を解決し、例えば作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁または道路若しくは橋梁の梁部材の連結に好適で、施工が容易で工費の低減と接合部のコンパクト化を図れる、コンクリート部材の接合構造を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、接合端部に複数の接合鉄筋を突設した二つのコンクリ−ト部材を設け、これら二つのコンクリ−ト部材の接合鉄筋を離間して同軸上に対向配置し、各コンクリ−ト部材の隣接する接合鉄筋の間に、閉合形の補強鉄筋を他方のコンクリ−ト部材の接合鉄筋に亘って配置し、かつ前記補強鉄筋を接合鉄筋に密着かつ重合配置するととともに、前記接合鉄筋と補強鉄筋との重合領域内に、これらと交差方向に支圧補強鉄筋を配置し、前記コンクリ−ト部材の接合端部間に充填材を充填かつ固化したコンクリ−ト部材の接合構造において、前記コンクリ−ト部材の接合端部に大小二種類の略コ字形の接合鉄筋を突設し、該接合鉄筋をコンクリ−ト部材の側面視上、内外に配置し、接合鉄筋に対する充填材の付着を促し、コンクリート部材の接合部の強度を向上し、例えば作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁または道路若しくは橋梁の梁部材の連結に好適にしている

請求項２の発明は、大小二種類の接合鉄筋を大小相似形状の略コ字形状に屈曲形成し、接合鉄筋の小形化を図り、それらの材料費の低減と成形の容易化を図り、また接合部をコンパクト化して、工費の低減を図るようにしている。
請求項３の発明は、補強鉄筋を大小二種類の略矩形状に形成し、これら二種類の補強鉄筋を隣接する接合鉄筋の間に密着かつ重合配置し、前記補強鉄筋をコンクリ−ト部材の側面視上、内外に配置し、接合鉄筋に対する充填材の付着を促し、コンクリート部材の接合強度を向上するようにしている。

請求項４の発明は、大小二種類の補強鉄筋を、隣接する接合鉄筋の間に交互に配置し、補強鉄筋の容易化と接合強度の向上を図るようにしている。
請求項５の発明は、内側に配置した接合鉄筋の屈曲部の内側と、前記内側に配置した補強鉄筋の屈曲部の内側に、前記支圧補強鉄筋を配置し、該支圧補強鉄筋を介し接合鉄筋と補強鉄筋に作用する応力を伝達可能にしている。
請求項６の発明は、コンクリ−ト部材の接合端部間に、前記大小二種類の略コ字形の接合鉄筋と、大小二種類の略矩形状の補強鉄筋とで囲繞し、かつ該領域に充填材を充填して略矩形状の二つのコアコンクリ−トを形成し、緻密かつ堅牢なコアコンクリートを得られ、接合部の接合強度を向上するようにしている。

請求項７の発明は、コンクリ−ト部材間の応力を、前記大小二種類の接合鉄筋と補強鉄筋とを介して前記支圧補強鉄筋に伝達し、該支圧補強鉄筋を介し前記二つのコアコンクリ−トを圧縮応力状態に形成可能にし、接合鉄筋と補強鉄筋の固定と定着を図り、接合部の接合強度を向上するようにしている。

請求項１の発明は、コンクリ−ト部材の接合端部に大小二種類の略コ字形の接合鉄筋を突設し、該接合鉄筋をコンクリ−ト部材の側面視上、内外に配置したから、接合鉄筋に対する充填材の付着を促し、コンクリート部材の接合部の強度を向上し、例えば作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁または道路若しくは橋梁の梁部材の連結に好適な効果がある。
請求項２の発明は、大小二種類の接合鉄筋を大小相似形状の略コ字形状に屈曲形成したから、接合鉄筋の小形化を図り、それらの材料費の低減と成形の容易化を図り、また接合部をコンパクト化して、工費の低減を図ることができる。

請求項３の発明は、補強鉄筋を大小二種類の略矩形状に形成し、これら二種類の補強鉄筋を隣接する接合鉄筋の間に密着かつ重合配置し、前記補強鉄筋をコンクリ−ト部材の側面視上、内外に配置し、接合鉄筋に対する充填材の付着を促し、コンクリート部材の接合強度を向上することができる。
請求項４の発明は、大小二種類の補強鉄筋を、隣接する接合鉄筋の間に交互に配置し、補強鉄筋の容易化と接合強度の向上を図ることができる。
請求項５の発明は、内側に配置した接合鉄筋の屈曲部の内側と、前記内側に配置した補強鉄筋の屈曲部の内側に、前記支圧補強鉄筋を配置したから、該支圧補強鉄筋を介し接合鉄筋と補強鉄筋に作用する応力を伝達することができる。

請求項６の発明は、コンクリ−ト部材の接合端部間に、前記大小二種類の略コ字形の接合鉄筋と、大小二種類の略矩形状の補強鉄筋とで囲繞し、かつ該領域に充填材を充填して略矩形状の二つのコアコンクリ−トを形成したから、緻密かつ堅牢なコアコンクリートを得られ、接合部の接合強度を向上することができる。
請求項７の発明は、コンクリ−ト部材間の応力を、前記大小二種類の接合鉄筋と補強鉄筋とを介して前記支圧補強鉄筋に伝達し、該支圧補強鉄筋を介し前記二つのコアコンクリ−トを圧縮応力状態に形成可能にしたから、接合鉄筋と補強鉄筋の固定と定着を図り、接合部の接合強度を向上することができる。

以下、本発明を鉄道用レールの敷設用ＰＣ（プレストレストコンクリート）桁に適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図４において１はプレキャストコンクリート製の床版で、該床版１上に緩衝シート２を介して、左右一対の第１および第２コンクリート部材である主桁３，４が、軸方向に離間して対向配置され、その接合部５にコンクリートまたはモルタル等の充填材６を打設し、前記主桁３，４を連結している。
この場合、左右一対のコンクリート部材の連結は実質的に同一であるため、主桁３，４の片側部分について説明することとし、他側部分の連結の説明と図示を省略する。

前記主桁３，４は略Ｌ字形断面に成形され、その外側に凸部７，８が形成され、その内側に幅広な凹状段部９，１０が形成され、該段部９，１０上の中間部に一本のレール（図示略）が敷設されている。
実施形態の場合、凹状段部９，１０の接合端部９ａ，１０ａは、凸部７，８の接合端部７ａ，８ａよりも軸方向へ若干突出し、その分接合部５の長さを短小にしている。

前記接合端部７ａ，８ａに、閉合形の先端形状を有する大小二種類の接合鉄筋１１〜１４が突設され、実施形態では前記閉合形として略コ字形状が用いられ、かつこれらが凸部７，８の幅方向に交互に離間して配置されていて、その間隔は後述するループ筋の略線径に形成され、前記接合端部７ａ，８ａの直線状の埋設鉄筋１１ａ〜１４ａが、凸部７，８内の上下位置に配置されている。

このうち、大形側の接合鉄筋１１，１３は同形に形成され、小形側の接合鉄筋１２，１４は同形に形成され、これらは同径の鉄筋を大小相似形状のコ字形に屈曲して形成され、その屈曲部の折曲半径を鉄筋径の略２．５倍に形成し、かつ接合端部７ａ，８ａからの突出長さを、対応する埋設鉄筋１１ａ〜１４ａの上下間距離より短小に形成している。

前記凸部７，８の接合鉄筋１１，１３および接合鉄筋１２，１４の端部は、図４のようにそれぞれ離間して対向配置され、かつそれらは平面上、互いに同軸上に配置され、接合鉄筋１１，１３の端部は、接合鉄筋１２，１４の端部よりも若干、近接して配置されている。

そして、相隣接する接合鉄筋１１，１２と、接合鉄筋１３，１４との間に亘って、大小二種類の補強鉄筋１５，１６が交互に重合して配置され、それらの重合部を結束線（図示略）で結束して保持している。

前記補強鉄筋１５，１６は、接合鉄筋１１と同径の鉄筋を矩形に屈曲して閉合形に形成され、その矩形形状は略相似形状に形成され、このうち大形の補強鉄筋１５は、横幅が接合部５の長さより若干短小で、縦幅が接合鉄筋１１または１３の垂直部の長さと略同長の横長矩形に形成され、かつその四隅の屈曲部の折曲半径を、前記鉄筋１５の外径の略２．５倍に形成していて、該補強鉄筋１５と接合鉄筋１１または１３の直線部との重合長さを、前記鉄筋１５の外径の略２倍以上に形成している。

また、小形の補強鉄筋１６は、横幅が補強鉄筋１５の横幅より短小で、縦幅が接合鉄筋１２または１４の垂直部の長さと略同長の横長矩形に形成され、かつその四隅の屈曲部の折曲半径を、前記鉄筋１６の外径の略２．５倍に形成していて、該補強鉄筋１６と接合鉄筋１２または１４の直線部との重合長さを、前記鉄筋１６の外径の略２倍以上に形成している。

なお、実施形態では隣接する接合鉄筋１１，１２、または接合鉄筋１３，１４の間に、一の補強鉄筋１５，１６を介挿しているため、補強鉄筋１５，１６の総数が、接合鉄筋１１，１２、または接合鉄筋１３，１４の総数より一つ不足しているが、それらの総数は設計上、同数であることが望ましい。
このため一の接合鉄筋１１，１２、または接合鉄筋１３，１４の間に、二つの補強鉄筋１５または１６を配置して、前記鉄筋１１，１２または１３，１４と、１５，１６との数量を同数に調整する。

前記内側に配置した接合鉄筋１１ないし１２と、補強鉄筋１６とが重合する略矩形の重合域１７，１８の四隅に、二本の支圧補強鉄筋１９，２０が主桁３，４の軸方向と直交して配置され、これらを結束線（図示略）で結束して前記四隅の内側位置に保持している。
前記支圧補強鉄筋１９，２０は、接合鉄筋１１と同径の直線状の鉄筋で構成され、これを主桁３，４の側方から差し込んで配置している。
なお、図２では前記支圧補強鉄筋１９，２０を互いに異方向から差し込んで作図しているが、同側から差し込んでも良い。

なお、前述の接合鉄筋１１〜１４と、補強鉄筋１６および支圧補強鉄筋１９，２０の構成は、凹状段部９，１０においても別個に構成され、それらを前述と同様な要領で略同時期に配置可能にしている。
この他、図中、２１は凸部７，８の両側に配置した型枠で、それらの内部にコンクリートまたはモルタル等の充填材６を打設可能にしている。

このように構成した本発明の接合構造に用いる主桁３，４は、予め工場で略Ｌ字形断面にプレキャストコンクリ−ト成形され、その内部の所定位置に埋設鉄筋１１ａ〜１４ａが軸方向に配置され、その一端または両端に接合鉄筋１１〜１４が突設している。
前記接合鉄筋１１〜１４は略コ字形状に形成されているから、先端部を半円状に形成したものに比べて鉄筋長さを短縮でき、その分材料費の低減と軽量化、並びに成形の容易化と接合部５の小形化を図れる。

しかも、接合鉄筋１１〜１４の屈曲部は、鉄筋径の約２．５倍の半径で折り曲げているから、直角に折り曲げたものに比べ、屈曲部の損傷や成形応力の残留が少なく、安定した強度と使用を得られる。
また、前記接合鉄筋１１〜１４は大小二種類のものを交互に複数配置しているから、同形の大形のものを複数配置するものに比べ、材料費の低減と軽量化を図れ、同形の小形のものを複数配置するものに比べ強度強化を図れ、しかも充填材６に対する分散配置を促し、曲げおよび剪断強度を向上できる。

更に、本発明の接合鉄筋１１〜１４の間に配置する補強鉄筋１５，１６は、略矩形に形成しているから、楕円形またはトラック形状のものに比べて、鉄筋長さを短縮でき、その分材料費の低減と軽量化、並びに成形の容易化を図れる。
また、本発明は補強鉄筋１５，１６を大小二種類で構成しているから、充填材６に対する分散配置を促し、曲げおよび剪断強度を向上できる。
一方、本発明は接合鉄筋１１〜１４と補強鉄筋１５，１６を高密度に配置しているが、これを鉄骨等の型鋼で構成する場合に比べ、材料費ないし工費の低減を図れる。

このような主桁３，４を用いて、既設のバラスト軌道をＰＣ桁仕様の軌道に改修する場合は、夜間等の線閉状態の下で施工する。
前記工事の概要は、既設のバラスト軌道の直下に床版１を敷設し、前記バラ
スト軌道のレールや枕木、バラスト等を撤去後、表出した床版１上に主桁３，４を重機（図示略）で搬送し、該主桁３，４を床版１上に設置し、それらにレールを敷設後、接合部にコンクリートを充填して接合する。

前記工事の手順は図３および図４のようで、先ず一方の主桁３を緩衝シート２を介して床版１上に設置する。この状況は図３（ａ）および図４（ａ）のようである。
この後、主桁３の軸方向に主桁４を緩衝シート２を介して床版１上に設置し、それらの接合端部７ａ，８ａを接合部５の長さ分、離間して対向配置する。
この状況は図３（ｂ）および図４（ｂ）のようである。

前記接合部５の長さを、長尺側の接合鉄筋１１，１３の長さの和よりも若干長尺にし、大形の接合鉄筋１１，１１の先端部を近接して配置する。
また、対向配置した接合鉄筋１１，１３および１２，１４は、平面上それぞれ同軸上に配置し、それらの垂直側端部を突き合わせて配置する。

次に、相隣接する接合鉄筋１１，１２および１３，１４の間に、補強鉄筋１５，１６を上方から挿入し、それらの重合部を結束線（図示略）で結束する。
この状況は図４（ｃ），（ｄ）のようで、隣接する接合鉄筋１１〜１４の間に補強鉄筋１５，１６が密着かつ重合して配置される。この場合、補強鉄筋１５，１６の先後は何れでも良く、また補強鉄筋１５，１６は接合部５の中央に配置する。

この後、補強鉄筋１６の四隅の内側と、接合鉄筋１２，１４の屈曲部の内側に、支圧補強鉄筋１９または２０を主桁３，４の側方から二本づつ挿入し、これを接合鉄筋１１，１２，１３，１４の軸方向と直交配置し、それらの重合部を結束線（図示略）で結束する。この状況は図３（ｃ）および図４（ｅ）のようである。

このような接合鉄筋１１〜１４と、補強鉄筋１６および支圧補強鉄筋１９，２０は、凹状段部９，１０においても別個に構成され、それらが前述と同様な要領で略同時期に配置される。

この後、凸部７，８の内外位置に型枠２１，２１を取り付け、また凹状段部９，１０の外側に型枠（図示略）を取り付け、これら型枠２１，２１と接合端部部７ａ，８ａとの区画内、および凹状段部９，１０側の型枠と接合端部部９ａ，１０ａとの区画内に、コンクリ−トまたはモルタル等の充填材６を充填する。この状況は図３（ｄ）のようである。

そして、前記充填材６が固化したところで、型枠２１，２１を取り外せば、主桁３，４が接合部５の前記鉄筋１１〜１６および１９，２０と、充填材６とを介して連結される。
この後、凹状段部９，１０上に緊締装置（図示略）を介してレール（図示略）を取り付ければ、一連の改修作業が終了する。

こうして連結した主桁３，４の接合部５は図１のように、接合鉄筋１１〜１４と、補強鉄筋１５，１６とで区画された略矩形の重合域１７，１８に、コンクリート等の充填材６が充填され、二つの角柱状のコアコンクリートＣ_１，Ｃ_２が近接して形成される。

これらのコアコンクリートＣ_１，Ｃ_２には、主桁３，４の上側からは圧縮力が作用し、下側からは引張り力に抗する接合鉄筋１１〜１４と補強鉄筋１５，１６との圧縮力が作用し、これらの圧縮力が前記鉄筋１１〜１４、１５，１６を介して支圧補強鉄筋１９，２０に伝達され、前記コアコンクリートＣ_１，Ｃ_２に一様な圧縮状態が形成される。
このため、前記鉄筋１１〜１４、１５，１６がコアコンクリートＣ_１，Ｃ_２に固定かつ定着し、連続している鉄筋と同様の耐力を奏する。

しかも、大小の接合鉄筋１１〜１４が内外に緊密に配置され、該接合鉄筋１１〜１４の前後に大小の補強鉄筋１５，１６が内外に重合して配置され、かつ前記接合鉄筋１２，１４と補強鉄筋１６との屈曲部に複数の支圧補強鉄筋１９，２０が重合して配置され、これらに充填材６が緻密に付着するから、堅牢なコアコンクリートＣ_１，Ｃ_２が得られる。
それゆえ、前記コアコンクリートＣ_１，Ｃ_２を核にした接合部５の強度が増強し、主桁３，４の曲げ強度が向上する。

しかも、前記コアコンクリートＣ_１，Ｃ_２には、接合鉄筋１１〜１４と補強鉄筋１５，１６の直線状の垂直部分が、内外に亘って広域かつ高密度に配置されているから、主桁３，４の剪断強度が向上する。
したがって、主桁３，４の曲げ強度と剪断強度が向上するから、作用断面力が大きい鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁や、道路若しくは橋梁の梁部材の連結に好適なものとなる。

なお、前述の実施形態は本発明を鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁に適用しているが、これに限らずＲＣ（鉄筋コンクリート）構造一般の梁または桁の接合に適用することも可能である。

このように本発明のコンクリート部材の接合構造は、施工が容易で工費の低減と接合部のコンパクト化を図れるから、例えば作用断面力が大きな鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁または道路若しくは橋梁の梁部材の連結に好適である。

本発明を適用した鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁の接合部の要部を示す断面図である。 本発明を適用した鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁の接合部の接合状況を示す斜視図である。 本発明を適用した鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁の接合部正面の接合状況を順に示す説明図で、同図（ａ）は第１コンクリート部材を床版上に設置した状況を示し、同図（ｂ）は第１および第２コンクリート部材を床版上に離間して対向設置した状況を示し、同図（ｃ）は第１および第２コンクリート部材の接合鉄筋の間に補強鉄筋を配置し、その内側に支圧補強鉄筋を配置した状況を示し、同図（ｄ）は前記鉄筋を配置後、第１および第２コンクリート部材の接合部にコンクリートを充填した状況を示している。

本発明を適用した鉄道用レールの敷設用ＰＣ桁の接合部平面の接合状況を順に示す説明図で、同図（ａ）は第１コンクリート部材を床版上に設置した状況を示し、同図（ｂ）は第１および第２コンクリ−ト部材を床版上に離間して対向設置した状況を示し、同図（ｃ）は第１および第２コンクリート部材の接合鉄筋の間に大形の補強鉄筋を配置した状況を示し、同図（ｄ）は第１および第２コンクリート部材の接合鉄筋の間に小形の補強鉄筋を配置した状況を示し、同図（ｅ）は第１および第２コンクリート部材の接合鉄筋の内側に支圧補強鉄筋を配置し、またコンクリートの充填に備えてＰＣ桁に型枠を取り付けた状況を示している。

符号の説明

３ コンクリート部材（第１コンクリート部材）
４ コンクリート部材（第２コンクリート部材）
５ 接合部
６ 充填材
７ａ 接合端部
８ａ 接合端部
１１ 接合鉄筋

１２ 接合鉄筋
１５ 補強鉄筋
１６ 補強鉄筋
１９ 支圧補強鉄筋
２０ 支圧補強鉄筋
Ｃ_１ コアコンクリート
Ｃ_２ コアコンクリート

Claims (7)

1. 接合端部に複数の接合鉄筋を突設した二つのコンクリ−ト部材を設け、これら二つのコンクリ−ト部材の接合鉄筋を離間して同軸上に対向配置し、各コンクリ−ト部材の隣接する接合鉄筋の間に、閉合形の補強鉄筋を他方のコンクリ−ト部材の接合鉄筋に亘って配置し、かつ前記補強鉄筋を接合鉄筋に密着かつ重合配置するととともに、前記接合鉄筋と補強鉄筋との重合領域内に、これらと交差方向に支圧補強鉄筋を配置し、前記コンクリ−ト部材の接合端部間に充填材を充填かつ固化したコンクリ−ト部材の接合構造において、前記コンクリ−ト部材の接合端部に大小二種類の略コ字形の接合鉄筋を突設し、該接合鉄筋をコンクリ−ト部材の側面視上、内外に配置したことを特徴とするコンクリ−ト部材の接合構造。
2. 前記大小二種類の接合鉄筋を大小相似形状の略コ字形状に屈曲形成した請求項１記載のコンクリ−ト部材の接合構造。
3. 前記補強鉄筋を大小二種類の略矩形状に形成し、これら二種類の補強鉄筋を隣接する接合鉄筋の間に密着かつ重合配置し、前記補強鉄筋をコンクリ−ト部材の側面視上、内外に配置した請求項１または２記載のコンクリ−ト部材の接合構造。
4. 前記大小二種類の補強鉄筋を、隣接する接合鉄筋の間に交互に配置した請求項３記載のコンクリ−ト部材の接合構造。
5. 前記内側に配置した接合鉄筋の屈曲部の内側と、前記内側に配置した補強鉄筋の屈曲部の内側に、前記支圧補強鉄筋を配置した請求項１または３記載のコンクリ−ト部材の接合構造。
6. 前記コンクリ−ト部材の接合端部間に、前記大小二種類の略コ字形の接合鉄筋と、大小二種類の略矩形状の補強鉄筋とで囲繞し、かつ該領域に充填材を充填して略矩形状の二つのコアコンクリ−トを形成した請求項１または３記載のコンクリ−ト部材の接合構造。
7. 前記コンクリ−ト部材間の応力を、前記大小二種類の接合鉄筋と補強鉄筋とを介して前記支圧補強鉄筋に伝達し、該支圧補強鉄筋を介し前記二つのコアコンクリ−トを圧縮応力状態に形成可能にした請求項６記載のコンクリ−ト部材の接合構造。

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