JP5476419B2

JP5476419B2 - コンクリート製構造物

Info

Publication number: JP5476419B2
Application number: JP2012087864A
Authority: JP
Inventors: 和久清水; 秀樹岸
Original assignee: Asahi Concrete Works Co Ltd
Current assignee: Asahi Concrete Works Co Ltd
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-04-06
Also published as: JP2013217083A

Description

本発明は、主として内部を人や車両が通行可能なコンクリート製構造物に関する。

従来より、内部を人や車両が通行可能であり正面視アーチ状をなすコンクリート製構造物が種々考えられてきている。このようなコンクリート製構造物は、下端、換言すれば幅方向両端と、上端、換言すれば幅方向中央とにヒンジを有する３ヒンジ構造を有するとともに、その上方に盛土等を行い、盛土の上方に道路等を形成することにより盛土上方も通行できるようにする用途に多く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

しかして、従来のこの種のコンクリート製構造物は、盛土を行う工程が行われている際及び構造物完成時に、このコンクリート製構造物の側方の盛土から受ける圧力により、この構造物の内面が引っ張られる大きな曲げモーメントが発生する。

また、内部を人や車両が通行可能にするために大きな建築限界を設定する必要があり、この建築限界に対応して建築限界の形状ごとに固有の曲率を設定する必要があった。そのため、建築限界の幅や高さといった形状が変化するごとに、それぞれ対応する曲率を有する型枠を形成する必要があった。さらに、この構造物を解析するための構造解析用フレームもその都度設定する必要があった。

特開２０００−３３７０９０号公報

本発明は以上の点に着目し、構造物の内面が引っ張られる大きな曲げモーメントが発生することに伴う不具合の発生を抑制しつつ、種々の形状の建築限界に対してコンクリート製構造物を形成するための型枠の兼用化を図ることを目的とする。

すなわち本発明に係るコンクリート製構造物は、設置面に接続し第１の曲率を有するとともに第１の内角を有する第１の要素と、この第１の要素の上端に連続し前記第１の曲率より大きい第２の曲率を有するとともに第２の内角を有する第２の要素と、この第２の要素の上端に接続し前記第２の曲率より小さい第３の曲率を有し第３の内角を有するとともに先端に接合面を有する第３の要素とを備え、前記第２の曲率が前記第１及び第３の曲率より大きく、前記第１、第２及び第３の内角の和が９０度であるコンクリート製部材の前記接合面同士を接続して形成されるとともに内部空間に建築限界が設定され、上方に盛土が行われることを特徴とする。

このようなものであれば、第１の要素の曲率が第２の要素よりも小さいので、この第１の要素は従来のものの下端部近傍の部位と比較して鉛直に近く、盛土を行う工程が行われている際及び構造物完成時に側方の盛土から受ける圧力によって発生する曲げモーメントを低減できる。また、第２の要素の曲率を最も大きくしているので、所望の大きさの建築限界を内部に形成するためのこのコンクリート製構造物の幅寸法及び高さ寸法を小さくできるとともに、完成時には外面が引っ張られるモーメントを発生させるようにし、これら第１〜第３の要素の長さを変更することにより所望の形状の建築限界を内部に形成できる。加えて、このような構成により、建築限界の形状に関わらず第１〜第３の要素それぞれの曲率に対応する型枠のみを用意すればよく、加えて構造物を解析するための構造解析用フレームをその都度設定する必要もなくなるので、型枠構造の簡素化、型枠を製造する費用の削減、及び構造解析用フレームの設定にかかる費用の削減を図ることができる。なお、本発明において、「曲率」とは、「曲率半径」の逆数を示す概念である。また、「第１〜第３の要素の内角」とは、正面視した際に建築限界の下辺の中心と第１〜第３の要素の上端及び下端それぞれとを結ぶ２本の線分がなす角を示す概念である。

さらなる型枠構造の簡素化及び型枠を製造する費用の削減を図るための態様として、前記第１の曲率と前記第３の曲率とが等しいものが挙げられる。

このようなコンクリート製構造物を設置面に設置するための態様の一例として、前記コンクリート製部材の下端と前記設置面との接続部分をヒンジ部としているものが挙げられる。

また、前記接合面同士が互いに対向するコンクリート製部材同士を接合する際の態様の一例として、前記接合面同士の接続部分をヒンジ部としている。

一方、このようなコンクリート製構造物の耐久性の更なる向上を図るための構成として、前記接合面同士が互いに対向するコンクリート製部材の前記接合面同士を前記接合面間に圧縮応力を加えた状態で互いに固定しているものが挙げられる。このようなものであれば、このようなコンクリート製構造物の上端部の内面に発生する引張応力を打ち消すことができるからである。

本発明によれば、構造物の内面が引っ張られる大きな曲げモーメントが発生することに伴う不具合の発生を抑制しつつ、種々の形状の建築限界に対してコンクリート製構造物を形成するための型枠の兼用化を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係るコンクリート製構造物を示す全体斜視図。同実施形態に係るコンクリート製構造物を示す正面図。本発明の第二実施形態に係るコンクリート製構造物を示す正面図。従来のコンクリート製構造物を示す正面図。

本発明の第一実施形態を、図面を参照しつつ以下に述べる。

本実施形態に係るコンクリート製構造物１は、図１及び図２に示すように、設置面に接続し第１の曲率Ｒ１を有するとともに第１の内角θ１を有する第１の要素２ａと、この第１の要素２ａの上端に連続し前記第１の曲率Ｒ１より大きい第２の曲率Ｒ２を有するとともに第２の内角θ２を有する第２の要素２ｂと、この第２の要素２ｂの上端に接続し前記第２の曲率Ｒ２より小さい第３の曲率Ｒ３を有し第３の内角θ３を有するとともに先端に接合面２ｃ１を有する第３の要素２ｃとを備え、前記第１、第２及び第３の内角θ１〜θ３の和が９０度であるコンクリート製部材２の前記接合面２ｃ１同士を接続して形成されるとともに内部空間２ｓに建築限界Ｌが設定されている。また、このコンクリート製構造物１は、前後方向に複数個を互いに隣接させた状態で設けられ、前後に隣接する他のコンクリート製構造物１と接続手段であるＰＣ鋼材４又は図示しないボルトを介して接続されている。また、本実施形態では、幅方向一方側の奥行き方向両端に、奥行き寸法が他のコンクリート製構造物１の２分の１であるコンクリート製構造物１を配している。その上で、幅方向一方側に位置する他のコンクリート製構造物１は、奥行き方向位置を幅方向他方側に位置するコンクリート製構造物１と奥行き寸法の２分の１だけずらして配置している。なお、このコンクリート製構造物１の奥行き寸法は、例えば約１．５ｍに設定している。

さらに詳述すると、このコンクリート製構造物１の内部には、幅７０００ｍｍ、高さ４５００ｍｍの正面視矩形の建築限界Ｌを設定していて、この建築限界Ｌの上辺の左右両端においてこの建築限界Ｌとコンクリート製構造物１とが接する。なお、建築限界Ｌの形状は種々に設定してよいが、建築限界Ｌの幅寸法が３５００〜１００００ｍｍ、高さ寸法が２０００〜６０００ｍｍ程度である場合に本発明をより好適に実施できる。この建築限界Ｌとコンクリート製構造物１とが接する部位の上方及び下方に隣接する部位に前記第２の要素２ｂを設定している。また、この第２の要素２ｂの下端から前記第１の要素２ａを、また、この第２の要素２ｂの上端から前記第３の要素２ｃをそれぞれ滑らかに連続させて設けている。そして、前記第２の曲率Ｒ２は前記第１及び第３の曲率Ｒ３よりも大きくしている。また、第１の曲率Ｒ１と第３の曲率Ｒ３とは等しく設定している。より具体的には、本実施形態においては、第２の曲率Ｒ２の逆数である第２の要素２ｂの曲率半径は、４０００ｍｍに設定している。一方、第１の曲率Ｒ１の逆数である第１の要素２ａの曲率半径及び第３の曲率Ｒ３の逆数である第３の要素２ｃの曲率半径は、ともに９０００ｍｍに設定している。

また、このコンクリート製構造物１の下端、すなわち第１の要素２ａの下端は、設置面に設けた基礎部３の設置溝３ａ内に配している。ここで、このコンクリート製構造物１の下端は曲げモーメントが発生しないヒンジ部としている。

一方、このコンクリート製構造物１の上端、すなわち各コンクリート製部材２の第３の要素２ｃの上端は、幅方向両側にそれぞれ配したコンクリート製部材２の前記接合面２ｃ１同士が対向した状態で接続している。また、互いに対向するコンクリート製部材２の第３の要素２ｃの接合面２ｃ１同士が対向する部位は、曲げモーメントが発生しないヒンジ部としている。さらに詳述すると、図示は省略するが、一方のコンクリート製部材２の第３の要素２ｃの接合面２ｃ１には、表面が縦断面視略円弧状をなす突起を備えているとともに、他方のコンクリート製部材の第３の要素２ｃの接合面２ｃ１には、前記突起と凹凸係合可能な凹部を備えており、この凹部内を前記突起が移動可能に構成している。なお、この接続構造は従来のこの種のコンクリート製部材２に用いられるものと同様であるので、より詳細な説明は省略する。また、接合面２ｃ１同士が対向する部位及び前後方向に隣接するコンクリート製部材２間には、伸び能力のある接着剤等を利用した防水加工を施して、内部空間２ｓへの水の浸入を防ぐようにしている。

ここで、このコンクリート製部材２は、以下に述べるような方法により、設置に先立って形成される。まず、第２の要素２ｂとなるべき箇所を形成するための型枠の両側に、第１の要素２ａとなるべき箇所を形成するための型枠及び第３の要素２ｃとなるべき箇所を形成するための型枠を隣接させて配置する。ここで、第１の要素２ａ及び第３の要素２ｃとなるべき箇所を形成するための型枠の長手寸法は、建築限界Ｌの大きさ及び形状に対応させて予め計算しておく。その後、型枠内にコンクリートを打設する。

また、このコンクリート製構造物１の設営は、以下のようにして行う。すなわち、コンクリート製部材２の下端を上述したように基礎部３の設置溝３ａ内に配し、互いに接合面２ｃ１が対向するコンクリート製部材２間を接続した後、これも上述したように前後方向に隣接するコンクリート製部材２間をＰＣ鋼材４又はボルトで接続する。その後、目地部分、すなわち接合面２ｃ１同士が対向する部分及び奥行き方向に隣接するコンクリート製部材２同士が接する部分に防水加工を施した後、このコンクリート製構造物１の上方に道路等を形成して上方を人や車両等が通行できるようにすべく、このコンクリート製構造物１の上方に盛土を行う。

この盛土を行う工程が行われている際において、このコンクリート製構造物１の側方にのみ盛土が行われている段階では、この構造物が受ける曲げモーメントは、図２の二点鎖線に示すようなものである。この曲げモーメントは、図４の二点鎖線に示すような従来のコンクリート製構造物１におけるものと比較して顕著に小さい。その後、盛土工程が完了した段階でこの構造物が受ける曲げモーメントは、図２の細実線に示すようなものである。この曲げモーメントも、図４の細実線に示すような従来のコンクリート製構造物１におけるものと比較して顕著に小さい。さらに、第２の要素２ｂは、図４の細実線に示すような従来のコンクリート製構造物１におけるものと異なり、外面に引張応力が発生する方向の曲げモーメントを受ける。

以上に述べたように、本実施形態によれば、第１の要素２ａの曲率が第２の要素２ｂの曲率よりも小さい、換言すれば第１の要素２ａの曲率半径が第２の要素２ｂの曲率半径よりも大きいので、この第１の要素２ａは従来のものの下端部近傍の部位と比較して鉛直に近く、盛土を行う工程が行われている際の側方の盛土から受ける圧力によって発生する曲げモーメントを低減できる。また、第２の要素２ｂの曲率を最も大きくしている、換言すれば第２の要素２ｂの曲率半径を最も小さくしているので、所望の大きさの建築限界Ｌを内部に形成するためのこのコンクリート製構造物１の幅寸法及び高さ寸法を小さくできるとともに、完成時には外面が引っ張られるモーメントを発生させるようにし、これら第１〜第３の要素２ａ〜２ｃの長さを変更することにより所望の形状の建築限界Ｌを内部に形成できる。加えて、このような構成により、建築限界Ｌの形状に関わらず第１〜第３の要素２ａ〜２ｃそれぞれの曲率に対応する型枠のみを用意すればよく、さらに構造物を解析するための構造解析用フレームをその都度設定する必要もなくなるので、型枠構造の簡素化、型枠を製造する費用の削減、及び構造解析用フレームの設定にかかる費用の削減を図ることができる。

また、第１の曲率Ｒ１と第３の曲率Ｒ３とを等しく設定しているので、さらなる型枠構造の簡素化及び型枠を製造する費用の削減を図ることができる。

加えて、接合面２ｃ１同士が対向する部位及び前後方向に隣接するコンクリート製部材２間には、伸び能力のある接着剤等を利用した防水加工を施しているので、地震等によりコンクリート製部材２間の相対位置がずれた場合であっても内部空間２ｓへの水の浸入を防ぐことができる。

そして、建築限界Ｌの幅寸法が３５００〜１００００ｍｍ、高さ寸法が２０００〜６０００ｍｍ程度、より具体的には幅寸法が７０００ｍｍ、高さ寸法が４５００ｍｍであるので、ボックスカルバートを利用して形成するには大きすぎ、トンネルを設けて形成するには小さすぎるこのような大きさの内部空間２ｓを好適に形成できる。

次いで、本発明の第二実施形態を、図面を参照しつつ以下に述べる。なお、以下の説明において、上述した第一実施形態におけるものに対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。

本実施形態に係るコンクリート製構造物１も、図３に示すように、設置面に接続し第１の曲率Ｒ１を有するとともに第１の内角θ１を有する第１の要素２ａと、この第１の要素２ａの上端に連続し前記第１の曲率Ｒ１より大きい第２の曲率Ｒ２を有するとともに第２の内角θ２を有する第２の要素２ｂと、この第２の要素２ｂの上端に接続し前記第２の曲率Ｒ２より小さい第３の曲率Ｒ３を有し第３の内角θ３を有するとともに先端に接合面２ｃ１を有する第３の要素２ｃとを備え、前記第１、第２及び第３の内角θ１〜θ３の和が９０度であるコンクリート製部材２の前記接合面２ｃ１同士を接続して形成されるとともに内部空間２ｓに建築限界Ｌが設定されている。また、このコンクリート製構造物１は、前後方向に複数個を互いに隣接させた状態で設けられ、前後に隣接する他のコンクリート製構造物１と、接続手段であるＰＣ鋼材４又は図示しないボルトで接続されている。また、本実施形態では、幅方向一方側の奥行き方向両端に、奥行き寸法が他のコンクリート製構造物１の２分の１であるコンクリート製構造物１を配している。その上で、幅方向一方側に位置する他のコンクリート製構造物１は、奥行き方向位置を幅方向他方側に位置するコンクリート製構造物１と奥行き寸法の２分の１だけずらして配置している。なお、このコンクリート製構造物１の奥行き寸法は、例えば約１．５ｍに設定している。以下、前述した第一実施形態に係るコンクリート製構造物との相違点についてのみ述べる。

本実施形態では、コンクリート製部材２の第３の要素２ｃは、以下に述べるような構成を有する。図３に示すように、第３の要素２ｃの先端部すなわち上端部には、肉厚部２１を設けている。この肉厚部２１の上面は略水平でかつ平坦である。そして、この第３の要素２ｃの先端すなわち接合面２ｃ１側は、互いに対向するコンクリート製部材２の前記接合面２ｃ１間同士が相互に相対移動不能に接続されている。より具体的には、両コンクリート製部材２の肉厚部２１の厚さ方向中間部又は中間より下方の部位に、両接合面２ｃ１を通過するように接続部材であるアンボンドＰＣ鋼材５を配し、このアンボンドＰＣ鋼材５を介して両コンクリート製部材２を接続している。すなわち、前記接合面２ｃ１間に圧縮応力を加えた状態で両コンクリート製部材２の接合面２ｃ１間を互いに固定している。

また、このコンクリート製構造物１の上方に道路等を形成して上方を人や車両等が通行できるようにすべくこのコンクリート製構造物１の上方に盛土を行う工程が行われている際において、このコンクリート製構造物１の側方にのみ盛土が行われている段階では、この構造物が受ける曲げモーメントは、図３の二点鎖線に示すようなものである。この曲げモーメントは、図４の二点鎖線に示すような従来のコンクリート製構造物１におけるものと比較して顕著に小さい。その後、盛土工程が完了した段階でこの構造物が受ける曲げモーメントは、図３の細実線に示すようなものである。この曲げモーメントも、第１及び第３の要素２ａ、２ｃにおいては図４の細実線に示すような従来のコンクリート製構造物１におけるものと比較して顕著に小さい。さらに、第２の要素２ｂは、図４の細実線に示すような従来のコンクリート製構造物１におけるものと異なり、外面に引張応力が発生する方向の曲げモーメントを受ける。

すなわち本実施形態によっても、上述した第一実施形態の構成に係る主要な効果、すなわち盛土を行う工程が行われている際の側方の盛土から受ける圧力によって発生する曲げモーメントを低減できるという効果、所望の大きさの建築限界Ｌを内部に形成するためのこのコンクリート製構造物１の幅寸法及び高さ寸法を小さくできるという効果、前記第１〜第３の要素２ａ〜２ｃの長さを変更することにより所望の形状の建築限界Ｌを内部に形成できるという効果、及び構造物を解析するための構造解析用フレームをその都度設定する必要がなく、型枠構造の簡素化、型枠を製造する費用の削減、及び構造解析用フレームの設定にかかる費用の削減を図ることができるという効果を得ることができる。

加えて、本実施形態の構成によれば、前記左右のコンクリート製部材２の前記第３の要素２ｃの先端すなわち接合面２ｃ１同士をを前記接合面２ｃ１間に圧縮応力を加えた状態で互いに固定しているので、このようなコンクリート製構造物１の上端部の内面に発生する引張応力を打ち消すことができ、従ってこのようなコンクリート製構造物１の耐久性の更なる向上を図ることができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、上述した第一及び第二実施形態では、第１の要素の曲率である第１の曲率と第３の要素の曲率である第３の曲率とを等しくしているが、これら第１及び第３の曲率を異ならせるようにしてもよい。

また、建築限界の幅寸法及び高さ寸法、第１及び第３の曲率、並びに第２の曲率は上述した第一及び第二実施形態における値に限らず適宜設定してよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。

１…コンクリート製構造物
２…コンクリート製部材
２ａ…第１の要素
２ｂ…第２の要素
２ｃ…第３の要素

Claims

設置面に接続し第１の曲率を有するとともに第１の内角を有する第１の要素と、この第１の要素の上端に連続し第２の曲率を有するとともに第２の内角を有する第２の要素と、この第２の要素の上端に接続し第３の曲率を有し第３の内角を有するとともに先端に接合面を有する第３の要素とを備え、前記第２の曲率が前記第１及び第３の曲率より大きく、前記第１、第２及び第３の内角の和が９０度であるコンクリート製部材の前記接合面同士を接続して形成されるとともに内部空間に建築限界が設定され、上方に盛土が行われることを特徴とするコンクリート製構造物。
前記第１の曲率と前記第３の曲率とが等しい請求項１記載のコンクリート製構造物。
前記コンクリート製部材の下端と前記設置面との接続部分をヒンジ部としている請求項１又は２記載のコンクリート製構造物。
前記接合面同士が互いに対向するコンクリート製部材の前記接合面同士の接続部分をヒンジ部としている請求項３記載のコンクリート製構造物。
前記接合面同士が互いに対向するコンクリート製部材の前記接合面同士を前記接合面間に圧縮応力を加えた状態で互いに固定している請求項３記載のコンクリート製構造物。