JP5728048B2 - 橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁の伸縮変位を吸収する橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法に関する。

人や自動車が川、海、道路、線路などの交通路上の交差物を乗り越えるために橋梁が構築される。例えば、図２に示すように、橋梁１００は、両端の橋台１０２と橋台１０２間に離隔して配置された橋脚１０４との橋下部構造体により、橋桁１０６を含む橋上部構造を支持した構造となっている。橋桁１０６等の橋上部構造を構成する橋梁部材は、季節や気候による温度変化、人や自動車等の移動体による活荷重により長手方向に伸縮する。橋梁の伸縮変位を吸収するために、橋桁と橋台及び橋桁どうしの間には遊間と呼ばれる隙間が設けられている。さらに、この遊間を覆い人や自動車の走行面の連続性を確保するために、橋梁の伸縮変位に応じて伸縮するジョイント部（または伸縮装置や伸縮継手とも呼ばれている）が設けられている。橋梁のジョイント部構造は、橋桁の伸縮に応じて伸縮する機能を保持しながら長期間耐える耐久性を備える必要がある。さらに、橋桁どうしの隙間から雨水や雪が浸入し流下するとその下部構造側の支承部における橋台や橋脚のコンクリート腐食や鉄筋等金属構造材を酸化させ、これらの橋梁の下部構造の耐久性を著しく損なうことから、伸縮装置は止水性が要求される。

従来、橋梁のジョイント部構造に関する技術について種々提案されている。例えば特許文献１には、埋設型のジョイント部構造が開示されている。特許文献１の埋設継手の構造は、骨材舗装部材がアスファルト等からなるバインダを皮膜した骨材子の集合体で構成した骨材舗装部材を舗装部材間に介装させて舗装面を連続した構造であり、その骨材舗装部材の変形によって橋梁の伸縮を吸収させようとものであった。

特開２００４−１２４４５６号公報

しかしながら、従来の橋梁の埋設型ジョイント部構造は、骨材どうしの間にアスファルト等のバインダが充填されていない空隙があることから、ジョイント部でのバインダの有無により伸縮変位を全体的に分散させることができずに伸縮作用に偏りが生じてしまい、伸縮を十分に吸収しきれずにクラックが生じやすかった。また、骨材どうしの間の空隙にバインダを充填しようとしても、骨材どうしが噛み合うように配置されそれらの隙間が比較的小さいことから、ある程度粘性が高い流動性のバインダを充填しにくいため、十分に骨材どうしの間にバインダを充填することが困難であった。したがって、従来の橋梁の埋設型ジョイント部構造では、橋梁の伸縮が繰り返されると、埋設型ジョイント部構造では比較的早期に埋設型ジョイント部構造にクラックが入りやすく、止水機能が損なわれて生じたクラックから雨水が下に漏れて橋台や橋脚、支承等の下部構造を劣化、腐食、損傷させてしまう問題があった。さらに、頻繁にジョイント部を監視する必要があったり、頻繁に補修メンテナンスを行う必要が生じるため、ジョイント部構造の補修にかかる工事によって、道路渋滞を招いたり、コストがかかり、道路管理上にも大きな問題となっていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、橋梁の伸縮変位を良好に吸収しながら止水機能を長期的に保持できる橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、橋桁又は橋台を含む橋梁部材どうしを接続する橋梁のジョイント部構造であり、第１橋梁部材１２と、第１橋梁部材１２に接続される第２橋梁部材１４であって、第１橋梁部材１２との間に遊間１６を介在して対向する第２橋梁部材１４と、第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４の対向上部を第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４との対向線方向に長く切り欠いて遊間１６に沿って形成された凹部１８と、骨材と固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダとを混合した接合材２２を凹部１８に埋め込み状に充填して設けられ、橋梁部材１２、１４の伸縮変位を吸収するジョイント部２０と、を含み、接合材２２の骨材は、骨材全体に対して重量比で８〜１５％の割合で、石材を安定な水平面に置いた状態での平面視でその輪郭に接する２つの平行線間の最小距離である幅ｂを、該水平面に平行で石材表面に接する平行面間の最大距離である厚さｔ、で割った値が３以上（ｂ／ｔ≧３）となる偏平骨材３８を含み、ジョイント部２０は、接合材の偏平骨材３８が偏平方向を横方向に向くように揃えた状態で配置されて設けられた橋梁の埋設型ジョイント部構造１０から構成される。

ジョイント部２０は、遊間１６に挿入される伸縮性のバックアップ材２８と、凹部１８の底面に遊間１６上を跨って設置されるギャッププレート３０と、ギャッププレート３０を被覆するように凹部１８の底面に設置されるシート体３２と、接合材２２の充填前に凹部１８の第１橋梁部材１２側の内壁面と第２橋梁部材１４側の内壁面とにそれぞれ塗布され、該凹部１８に充填された接合材２２と一体化するバインダ層３６と、を含むこととしてもよい。

また、凹部１８は縦断面視で矩形状に形成されており、ジョイント部２０のバインダ層３６は、凹部１８の第１橋梁部材側と第２橋梁部材側のそれぞれについて隅部を含む側壁面と底壁面とに塗布して形成されることとしてもよい。

さらに本発明は、橋桁又は橋台を含む橋梁部材どうしを接続する橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法であり、遊間１６を介在して互いに対向して接続される第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４の対向上部を第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４との対向線方向に長く切り欠いて遊間１６に沿った凹部１８を形成する工程と、凹部１８内面にプライマを塗布する工程と、遊間１６に伸縮性のバックアップ材２８を挿入する工程と、凹部１８の底面に遊間１６上に跨らせてギャッププレート３０を設置する工程と、凹部１８の底面に設置されたギャッププレート３０を被覆するようにシート体３２を設置する工程と、凹部１８の第１橋梁部材１２側の内壁面と第２橋梁部材１４側の内壁面とにそれぞれ伸縮性バインダを塗布しバインダ層３６を形成する工程と、骨材全体に対して重量比で８〜１５％の偏平骨材を含む骨材と固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダとを混合した接合材２２を凹部１８に充填する工程と、凹部１８に充填した接合材２２を上から転圧することにより偏平骨材の偏平方向が横方向に向くように揃えながら締め固める工程と、を含むこと橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法から構成される。

本発明の橋梁の埋設型ジョイント部構造によれば、橋桁又は橋台を含む橋梁部材どうしを接続する橋梁のジョイント部構造であり、第１橋梁部材と、第１橋梁部材に接続される第２橋梁部材であって、第１橋梁部材との間に遊間を介在して対向する第２橋梁部材と、第１橋梁部材と第２橋梁部材の対向上部を第１橋梁部材と第２橋梁部材との対向線方向に長く切り欠いて遊間に沿って形成された凹部と、骨材と固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダとを混合した接合材を凹部に埋め込み状に充填して設けられ、橋梁部材の伸縮変位を吸収するジョイント部と、を含み、接合材の骨材は、骨材全体に対して重量比で８〜１５％の偏平骨材を含むことから、偏平骨材を含むことで接合材の骨材どうしの間に伸縮性バインダを充填させてジョイント部を構成できるので、橋梁部材の伸縮変位の際に接合材の伸縮が一部に偏ることがなく、良好に伸縮変位を吸収でき、耐久性を向上できる。また、偏平骨材の偏平方向を横向きとすることで、伸縮による横方向の引張や圧縮に抗することができ耐久性を向上できる。その結果、ジョイント部での伸縮機能を保持しながら、ジョイント部による止水機能を長期的に保持できる。

ジョイント部は、遊間に挿入される伸縮性のバックアップ材と、凹部の底面に遊間上を跨って設置されるギャッププレートと、ギャッププレートを被覆するように凹部の底面に設置されるシート体と、接合材の充填前に凹部の第１橋梁部材側の内壁面と第２橋梁部材側の内壁面とにそれぞれ塗布され、該凹部に充填された接合材と一体化するバインダ層と、を含む構成とすることにより、バインダ層によって接合材と第１、第２橋梁部材との接合力を向上し、接合材の表面と第１、第２橋梁部材との付着切れを防止でき、耐久性を向上できる。

また、凹部は縦断面視で矩形状に形成されており、ジョイント部のバインダ層は、凹部の第１橋梁部材側と第２橋梁部材側のそれぞれについて隅部を含む側壁面と底壁面とに塗布して形成される構成とすることにより、接合材と第１、第２橋梁部材との接合力を向上し、耐久性を保持できる。

さらに、本発明の橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法によれば、橋桁又は橋台を含む橋梁部材どうしを接続する橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法であり、遊間を介在して互いに対向して接続される第１橋梁部材と第２橋梁部材の対向上部を第１橋梁部材と第２橋梁部材との対向線方向に長く切り欠いて遊間に沿った凹部を形成する工程と、凹部内面にプライマを塗布する工程と、遊間に伸縮性のバックアップ材を挿入する工程と、凹部の底面に遊間上に跨らせてギャッププレートを設置する工程と、凹部の底面に設置されたギャッププレートを被覆するようにシート体を設置する工程と、凹部の第１橋梁部材側の内壁面と第２橋梁部材側の内壁面とにそれぞれ伸縮性バインダを塗布しバインダ層を形成する工程と、骨材全体に対して重量比で８〜１５％の偏平骨材を含む骨材と固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダとを混合した接合材を凹部に充填する工程と、凹部に充填した接合材を上から転圧することにより偏平骨材の偏平方向が横方向に向くように揃えながら締め固める工程と、を含むことから、耐久性を向上し、伸縮機能及び止水機能を長期的に保持できるジョイント部構造を簡単に施工することができる。また、ジョイント部構造の補修が必要な場合にも簡単に補修することができる。

本発明の一実施形態に係る橋梁の埋設型ジョイント部構造の要部を示す縦断面説明図である。 橋梁の概略説明図である。 偏平骨材の拡大図であり（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。 図１の橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工工程である。 図１の橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工工程である。 橋梁の埋設型ジョイント部構造に係る供試体を試験する装置の側面図である。 橋梁の埋設型ジョイント部構造に係る供試体を試験する装置の平面図である。 橋梁の埋設型ジョイント部構造の他の実施形態の縦断面説明図である。 実物大供試体試験における試験結果の表である。

以下添付図面を参照しつつ本発明の橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法の実施形態について説明する。本発明に係る橋梁の埋設型ジョイント部構造は、例えば、橋梁において、橋桁どうし或いは橋桁と橋台との接続部におけるジョイント部構造であり、接続部に埋め込み状に設けられて橋梁の伸縮変位を吸収する埋設型の伸縮装置である。図１ないし図５は、本発明の橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法の一実施形態を示している。なお、橋梁の概略構成については背景技術で説明したものと同一符号を付している。図１に示すように、本実施形態において、橋梁の埋設型ジョイント部構造１０は、第１橋梁部材１２と、第１橋梁部材１２に対して遊間１６を介在して対向した状態で接続される第２橋梁部材１４と、第１、第２橋梁部材１２、１４に凹設される凹部１８と、凹部１８に設けられるジョイント部２０と、を含む。

図２に示すように、例えば、橋梁１００は、その橋梁の両端に橋台１０２が配置されるとともにその間に橋脚１０４が配置され、それらの橋台１０２と橋脚１０４とによる下部構造によって、支承部１０５を介設して上部構造である橋桁１０６が架設されている。本実施形態に係る橋梁の埋設型ジョイント部構造１０は、各構成部材の切れ目となっている部分である、橋台１０２と橋桁１０６の一端部との接続部分２００、及び橋脚１０４上で支持される橋桁１０６の対向端部どうしの接続部分２０２に適用される。

第１、第２橋梁部材１２、１４は、橋梁の橋台又は橋桁とその上側に形成される床版１０８及びそれらの上面側に形成される舗装部１１０を含む橋梁の構成部材である。本実施形態では、第１橋梁部材１２及び第２橋梁部材１４ともに橋桁１０６を含み、橋梁のジョイント部構造１０は橋桁どうしを接続する場合について説明する。図１に示すように、第１、第２橋梁部材１２、１４は、例えば、主桁の上にコンクリート製の床版１０８が形成され、表面側にアスファルト等で舗装部１１０が設けられている。なお、第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４のいずれか一方を橋台を含む構成としてもよい。第１、第２橋梁部材１２、１４の端部どうしは、例えば、数ｃｍ程度の遊間１６を介在させて対向配置されている。

凹部１８は、第１橋梁部材１２及び第２橋梁部材１４の遊間１６を挟んだ対向部分のそれぞれの一部分を切り欠いて遊間１６に沿って長く凹設されており、ジョイント部２０の一構成要素となる接合材２２が充填される。凹部１８は、図１、図４（ａ）に示すように、第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４の対向上部を第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４との対向線方向に長く切り欠いて形成されており、第１橋梁部材１２側の凹部１８内面を形成する第１切欠き部２４と、第２橋梁部材１４側の凹部１８内面を形成する第２切欠き部２６と、を含み、それらの対向空隙部分で構成されている。本実施形態では、第１、第２切欠き部２４、２６は、第１、第２橋梁部材１２、１４の対向接続端部側において上層の舗装部１１０の部分がＬ字段差状に切欠きされて形成されており、凹部１８は、例えば、縦断面視で矩形状に設けられている。

図１に示すように、ジョイント部２０は、遊間１６上を覆うように凹部１８に接合材２２を埋め込み状に充填して設けられ、第１橋梁部材１２と第２橋梁部材とにそれぞれ接続されることにより第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４とを接続する伸縮継手主要部であり、第１、第２橋梁部材１２、１４の伸縮変位を吸収する。本実施形態では、ジョイント部２０は、接合材２２の充填に先立って設置される、バックアップ材２８とギャッププレート２６とシート体２８とを含む。図４（ｂ）にも示すように、バックアップ材２８は、例えば、遊間１６内に埋没状に挿入される止め部材であり、第１、第２橋梁部材１２、１４の伸縮変位による遊間１６の変位を吸収するように伸縮性を有する弾性素材から設けられている。図４（ｃ）にも示すように、ギャッププレート３０は、例えば、金属製の板材からなり、凹部１８の底面に遊間１６上を跨いで載置され、ピン３４によってバックアップ材２８と固定される。ギャッププレート３０は、第１、第２橋梁部材の第１、第２切欠き部２４、２６の底壁面に跨って遊間１６上を閉鎖するように設置され、橋梁の伸縮時に接合材が遊間側に侵入するのを防止するとともに、ジョイント部上面側から遊間上にかかる荷重を第１、第２橋梁部材側に伝達する。図４（ｄ）にも示すように、シート体３２は、例えば、ギャッププレート３０を上から被覆して後に充填される接合材２２とギャッププレート３０との間に介在するように凹部１８の底面に配置される。シート体３２は、例えば、接合材２２の伸縮を吸収するように伸縮性素材のシート材であり、特に本実施形態では、耐熱性、耐寒性のゴムシートからなる。

さらに、図１、図５（ｅ）に示すように、ジョイント部２０は、接合材２２の充填の前に凹部１８内面に塗布されるバインダ層３６を含む。バインダ層３６は、接合材２２に混合されるバインダと同一のものであって、例えば、熱溶融状態である程度粘性をもった流動状態となるとともに、固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダからなる。伸縮性バインダの一例としては、例えば、アスファルト、油、ゴム、砂・炭酸カルシウム・炭酸マグネシウム等からなるフィラー、等を配合して構成された弾性ゴム配合のアスファルト系バインダからなる。バインダ層３６は、凹部１８の第１橋梁部材１２側の切欠き部２４の隅部を含む側壁面と底壁面、及び第２橋梁部材１４側の切欠き部２６の隅部を含む側壁面と底壁面に塗布される。バインダ層３６は、凹部１８に充填される接合材２２と一体化とし、接合材２２の両端部側と第１、第２橋梁部材側の凹部１８内面との接合を良好に保持し、橋梁部材の伸縮によって該橋梁部材と接合材とが分離したりクラックが生じるのを防止する。本実施形態では、バインダ層３６は、例えば、凹部１８の底面側ではシート体３２が設置されていない部分に、ギャッププレート３０と同じ厚み程度に塗布される。なお、バインダ層３６は、ギャッププレート３０やシート体３２の下層側にも塗布することとしてもよい。

凹部１８に充填される接合材２２は、骨材３８、４０と伸縮性バインダ４２とを混合して構成される。伸縮性バインダ４２は、例えば、上述のバインダ層３６と同様に、熱溶融状態である程度粘性をもった流動状態となるとともに、固化後に伸縮性及び止水性を有する伸縮性バインダからなる。本実施形態では、伸縮性バインダは、例えば、アスファルト、油、ゴム、砂・炭酸カルシウム・炭酸マグネシウム等からなるフィラー、等を配合して構成されている。

接合材２２に配合される骨材は、例えば、種々形状の砕石等の石材からなり、偏平形状の偏平骨材３８と、偏平形状でない非偏平骨材４０と、を所定の割合で含有して構成されている。本実施形態において、偏平骨材とは、図３に示すように、幅ｂ又は長さＬに対して厚さｔが十分に小さいものからなる。なお、骨材を水平面上に置いたとき、安定する状態で上から見たときの図を平面図とし、平面図（図３（ｂ））での骨材の短辺を幅ｂ、骨材の長辺を長さＬとし、側面図（図３（ａ））での水平面から該水平面と平行で骨材表面までの最大距離を骨材の厚さｔとする。本実施形態において、偏平骨材か否かの判定についての具体的な一例としては、例えば、骨材の幅ｂを骨材の厚さｔで割った値が３以上（幅ｂ／厚さｔ≧３）となるものを偏平骨材としている。接合材２２中の偏平骨材３８は、凹部１８に接合材２２が充填された後に、該接合材２２を上から転圧することにより、その偏平方向が横に向けられた状態となる。

詳細には、接合材２２の骨材は、偏平骨材３８が骨材全体に対する重量比で８〜１５％、非偏平骨材４０が残りの重量比で９２〜８５％で、合計で１００％になるように構成される。一般に道路の舗装等に用いられるアスファルト合材の骨材については、耐久性や施工性等の問題から偏平骨材の含有量は極力少ない方が好ましいとされる。しかしながら、本実施形態に係る橋梁の埋設型ジョイント部構造１０では、通常の舗装とは異なって、橋梁の伸縮変位を吸収する機能を保持させながら耐久性を向上させるために、上述のように、骨材中の偏平骨材の含有率が重量比で８〜１５％となるような骨材構成で接合材が構成される。このようにジョイント部２０の接合材２２に偏平骨材を所定の比率で含有させることにより、骨材どうしの間に加熱溶融状態である程度の粘性をもった流動状態の伸縮性バインダを充填させやすくなり、接合材が固化形成された状態で、橋梁部材の伸縮変位が生じた際に接合材２２での伸縮作用が一部分に偏りにくく全体に分散させながら伸縮を良好に吸収できる。その上、骨材の偏平方向が向けられることにより橋梁部材の伸縮変位に対する横方向の引っ張り又は圧縮方向に耐えて耐久性を向上することができる。したがって、繰り返される橋梁部材の伸縮変位にもジョイント部２０の接合材２２にクラックが生じることなく、ジョイント部２０での止水機能を良好に保持できる。

例えば、接合材２２の骨材中に含有される偏平骨材が骨材全体に対する重量比で８％よりも少ないと、骨材どうしの間に伸縮性バインダが充填されにくく、橋梁部材の伸縮変位の際に接合材の伸縮が偏りが生じてしまい、クラックが生じやすくなり、その結果ジョイント部構造での止水機能が喪失されてしまう。一方、例えば、骨材中に含有される偏平骨材が骨材全体に対する重量比で１５％よりも多いと、逆に骨材どうしの間の空隙が多くなりすぎることから、ジョイント部自体の強度が低下するとともに、橋梁部材の伸縮変位の際に接合材の伸縮が偏りが生じてしまい、クラックが生じやすくなったり、沈下が生じやすくなり、その結果ジョイント部構造での止水機能が喪失されてしまう。

なお、接合材２２は、凹部１８の深さに応じて複数回に分けて投入、転圧を繰り返しながら充填することとしてもよい。すなわち、図８に示すように、ジョイント部２０は、凹部１８内に接合材２２の層を複数層形成することとしてもよい。また、その際、下層側の接合材と上層側の接合材との間に伸縮性バインダ４６を塗布するようにしてもよい。また、接合材２２の最上面に伸縮性バインダ４６を塗布しても良い。

次に、図４、図５を参照しつつ、本実施形態に係る橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法について説明する。図４（ａ）に示すように、第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４の対向上部を第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４との対向線方向に長く切り欠いて、遊間１６に沿った凹部１８を形成する。本実施形態では、例えば、第１、第２橋梁部材１２、１４の上層側に形成されている舗装部１１０をカッターブレード等によってカットしたりチッパー等ではつったりして、縦断面視矩形状の凹部１８を形成する。なお凹部１８を形成した後には必要に応じて、凹部の底面等に凹凸や段差等があればセメントやモルタル等で面一に調整してもよい。図４（ｂ）に示すように、第１、第２橋梁部材１２、１４の床版１０８どうしの遊間１６に伸縮性のバックアップ材２８を埋め込み状に挿入して止水処理する。凹部内面すなわち第１、第２橋梁部材側のそれぞれの切欠き部内面の側壁面及び底壁面にプライマ４４を塗布する。図４（ｃ）に示すように、凹部１８の底面に遊間１６上に跨らせてギャッププレート３０を設置し、該ギャッププレート３０をバックアップ材２８にピン３２で固定する。なお、ギャッププレート３０を設置する前に凹部１８の内面にバインダを塗布して形成してもよい。図４（ｄ）に示すように、ギャッププレート３０を被覆するように凹部１８の底面にシート体３２を設置する。図４（ｅ）に示すように、凹部１８の第１橋梁部材１２側の隅部を側壁面と底壁面及び第２橋梁部材１４側の隅部を側壁面と底壁面にそれぞれ伸縮性バインダを塗布しバインダ層３６を形成する。バインダ層３６の凹部１８の底壁部分の塗布は、ギャッププレート３０の厚みに対応して、シート体１２が設置されていない部分に塗布する。

一方、例えば、予め固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダを加熱して流動状態としておき、そして、回転ミキサーで骨材と伸縮性バインダとを混合する。骨材は、骨材全体に対して重量比で８〜１５％の偏平骨材と、残りの９２〜８５％の非偏平骨材と、で構成する。骨材と伸縮バインダとの混合は加熱しながら行い、骨材が加熱溶融状態のバインダにコーティングされるように十分に混合しておく。図５（ｆ）に示すように、加熱状態で接合材２２を凹部１８内に打設して埋め込み状に充填する。その後、図５（ｇ）に示すように、凹部１８内に充填した接合材２２を上から振動ローラＶＲで転圧することにより、偏平骨材の偏平方向が横方向に向くように揃えながら締め固める。ある程度の期間養生して接合材を固化することにより、ジョイント部２０が形成され、第１橋梁部材１２と第２橋梁部材１４が接続される。なお、本実施形態では、凹部１８に接合材２２を一回で充填してもよく、複数回に分けて接合材２２を凹部に投入し、転圧するのを繰り返しながら、凹部１８内に接合材２２の層を複数形成してジョイント部２０を設けることとしてもよい。この際、接合材の層の間にバインダを塗布してもよく、接合材の打設、転圧、バインダの塗布、を繰り返して形成してもよい。複数回に分けて接合材２２を凹部１８に投入することで、転圧する際に接合材２２中の偏平骨材の偏平方向を横に向けやすい。

次に、橋梁の埋設型ジョイント部構造の実施例として、実際の橋梁の代わりに実物大供試体を用いて行った試験について説明する。本実施例では、ＮＥＸＣＯ試験方法（東日本高速道路株式会社、中日本高速道路株式会社、西日本高速道路株式会社）「埋設ジョイントの実物大試験方法（試験法４３７０−２０１１）」に基づいて、製作した橋梁の埋設型ジョイント部構造の実物大供試体に対して伸縮性能試験（引張試験、圧縮試験）及び耐久性能試験（連続試験）及び水張り試験を行った。なお、伸縮性能試験及び耐久性能試験では、橋梁のジョイント部構造に要求される照査年数を１５年として設定した。

＜供試体の作製＞本供試体試験では、第１、第２橋梁部材１２、１４として、コンクリート製の型枠４８を作製した。型枠は、遊間５０ｍｍを介在して対向された２つ型枠部材４８ａ、４８ｂからなり、対向上部に凹部を形成した。型枠４８に形成される凹部１８の寸法は長さ１０５０ｍｍ、幅５００ｍｍ、深さ７５ｍｍで設定した。ジョイント部２０は、凹部内に長さ７００ｍｍの範囲で施工した。ジョイント部の形成は、上記の実施形態で説明した橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法に基づいて、遊間へのバックアップ材の挿入、プライマの塗布、ギャッププレートの設置、シート体の設置、バインダ層の塗布、接合材の充填、接合材上から転圧、養生を行って供試体１０Ｔを作製した。接合材は、骨材２０ｋｇに対して伸縮性バインダ３．４ｋｇの割合で加熱状態で混合して作製した。伸縮性バインダは、アスファルト５０％、砂・炭酸カルシウム・炭酸マグネシウム３０％、油１０％、タイヤリサイクルゴム１０％、で組成された、Ｄ．Ｓ．ＢＲＯＷＮ社製の市販品を使用した。骨材は、アメリカ合衆国で産出された石材を用いた。供試体１０Ｔは、接合材中の偏平骨材の骨材全体に対する重量比（以下、偏平骨材の含有比率という）が０．８〜１７％までそれぞれ異なる１２個の供試体を作製した。具体的には、供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２まで、偏平骨材の含有比率が０．８％、３％、５％、７％、７．５％、８％、１０％、１２％、１４％、１５％、１６％、１７％で設定したものを作製した（図９参照）。作製された供試体のジョイント部の接合材の表面には、試験中の伸縮状況や試験後のひび割れ状況を把握するため、白ペンキを全面に塗布し、乾燥後、５０ｍｍ間隔で格子状に墨打ちした。

＜試験装置＞図６、図７に示すような試験装置５０に供試体１０Ｔをセットして試験を行った。試験装置５０は、例えば、機枠５２に電動アクチュエータ５４やジャッキを取り付けて構成されている。機枠５２の上には、固定台５６と、水平面上を左右にスライドして固定台５４に対して近接離間する可動台５８と、が設置され、可動台５８にアクチュエータ５４が連結されている。作製した供試体１０Ｔの一方の型枠部材４８ａを固定台５６に固定し、他方の型枠部材４８ｂを可動台５８に固定する。アクチュエータ５４は、コントロールボックスが電気的に接続されており、所定の条件で設定されたシーケンサに基づいてアクチュエータ５４によって可動台５８に固定された型枠部材４８ｂを自動でスライドさせ、固定台５６側の型枠部材４８ａに近付けたり離したりすることにより、擬似的に橋梁の伸縮変位を生じさせる。

＜連続試験＞連続試験は、１日の温度差による橋梁部材の伸縮変位の年間における繰り返しを想定した試験である。試験装置のアクチュエータを可動して「初期状態（伸縮量±０ｍｍ）→所定の引張量→初期状態（伸縮量±０ｍｍ）→所定の圧縮量→初期状態（伸縮量±０ｍｍ）」を所定の回数繰り返して行った。本試験での条件は、伸縮量±７．５ｍｍ（圧縮量７．５ｍｍ、引張量７．５ｍｍ、合計振幅量１５ｍｍ）、繰り返し回数６０００回、伸縮速度１．５ｍｍ／ｓｅｃ、温度条件１５℃（±５℃）とした。

＜圧縮試験＞圧縮試験は、夏季等の温度上昇による橋梁部材の伸張を想定した試験である。試験装置のアクチュエータを駆動して「初期状態（伸縮量±０ｍｍ）→所定の圧縮量→初期状態（伸縮量±０ｍｍ）」を所定の回数繰り返して行った。本試験での条件は、圧縮量２０ｍｍ、繰り返し回数１５回、伸縮速度０．０２ｍｍ／ｓｅｃ、温度条件６０℃以上とした。繰り返し回数は照査年数（１５年）×１回で設定した。

＜引張試験＞引張試験は、冬季等の温度低下による橋梁部材の収縮を想定した試験である。試験装置のアクチュエータを可動して「初期状態（伸縮量±０ｍｍ）→所定の引張量→初期状態（伸縮量±０ｍｍ）」を所定の回数繰り返して行った。本試験での条件は、引張量２０ｍｍ、繰り返し回数１５回、伸縮速度０．０２ｍｍ／ｓｅｃ、温度条件−１０℃以下とした。繰り返し回数は照査年数（１５年）×１回で設定した。

＜水張り試験＞水張り試験は、連続試験、圧縮試験、引張試験を行った後に、止水機能が保持されているかどうか、すなわち漏水の有無を確認する試験である。供試体を引張量２０ｍｍで引張状態を保持し、供試体のジョイント部と型枠との境界部に水を張ることができるように堰を設け、水深１０ｃｍ以上の水を張り、常温（０℃以上）で２４時間以上その水張り状態を継続した。

＜試験結果＞供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２についてそれぞれ上記の試験を行った。連続試験、圧縮試験、引張試験は、試験中には伸縮に伴うジョイント部表面の格子状の墨打ちの変化状況や試験後には供試体のジョイント部のクラックの有無、ジョイント部の端部の付着切れ、沈下の有無、を目視により確認した。水張り試験は、目視により供試体のジョイント部からの漏水の有無を確認した。その結果を図９に示す。

＜評価＞図９に示すように、接合材の骨材中に含有される偏平骨材が重量比で８〜１５％の場合には、連続試験、圧縮試験、引張試験では、第１、第２橋梁部材の伸縮変位に対してジョイント部において伸縮の偏りがなく全体的に伸縮し、試験中にクラックが生じることもなく、水張り試験での漏水も無く止水機能を良好に保持することができた。したがって、実際の橋梁のジョイント部構造として適用しても実用できると判定できる。一方、接合材の骨材中に含有される偏平骨材が重量比で７．５％以下の場合や偏平骨材１６％以上の場合には、連続試験、圧縮試験、引張試験では、第１、第２橋梁部材の伸縮変位に対して該ジョイント部の接合材の両端部側でのみ伸縮し、両端部にクラックが生じたり沈下が発生しているともに、水張り試験では漏水が生じてしまい止水機能を保持できなかった。したがって、実際の橋梁のジョイント部構造として想定の照査年数（１５年）では実用することができず不合格と判定される。この試験結果により、橋梁の埋設型ジョイント部構造のジョイント部の接合材中に偏平骨材を骨材全体に対して重量比で８〜１５％に設定することで良好に橋梁の伸縮変位を吸収でき、耐久性を向上し長期間止水機能を保持できることが分かる。

以上説明した本発明の橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

本発明の橋梁の埋設型ジョイント部構造及びその施工方法は、橋梁の橋桁と橋台との接続、橋桁どうしの接続等の施工、補修メンテナンスに利用される。

１０ 橋梁の埋設型ジョイント部構造
１２ 第１橋梁部材
１４ 第２橋梁部材
１６ 遊間
１８ 凹部
２０ ジョイント部
２２ 接合材
２８ バックアップ材
３０ ギャッププレート
３２ シート体
３６ バインダ層
３８ 偏平骨材
４０ 非偏平骨材
４２ 伸縮性バインダ
４４ プライマ

Claims (4)

1. 橋桁又は橋台を含む橋梁部材どうしを接続する橋梁のジョイント部構造であり、
   第１橋梁部材と、
   第１橋梁部材に接続される第２橋梁部材であって、第１橋梁部材との間に遊間を介在して対向する第２橋梁部材と、
   第１橋梁部材と第２橋梁部材の対向上部を第１橋梁部材と第２橋梁部材との対向線方向に長く切り欠いて遊間に沿って形成された凹部と、
   骨材と固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダとを混合した接合材を凹部に埋め込み状に充填して設けられ、橋梁部材の伸縮変位を吸収するジョイント部と、を含み、
   接合材の骨材は、骨材全体に対して重量比で８〜１５％の割合で、石材を安定な水平面に置いた状態での平面視でその輪郭に接する２つの平行線間の最小距離である幅ｂを、該水平面に平行で石材表面に接する平行面間の最大距離である厚さｔ、で割った値が３以上（ｂ／ｔ≧３）となる偏平骨材を含み、
   ジョイント部は、接合材の偏平骨材が偏平方向を横方向に向くように揃えた状態で配置されて設けられたことを特徴とする橋梁の埋設型ジョイント部構造。
2. ジョイント部は、遊間に挿入される伸縮性のバックアップ材と、
   凹部の底面に遊間上を跨って設置されるギャッププレートと、
   ギャッププレートを被覆するように凹部の底面に設置されるシート体と、
   接合材の充填前に凹部の第１橋梁部材側の内壁面と第２橋梁部材側の内壁面とにそれぞれ塗布され、該凹部に充填された接合材と一体化するバインダ層と、を含むことを特徴とする請求項１記載の橋梁の埋設型ジョイント部構造。
3. 凹部は縦断面視で矩形状に形成されており、
   ジョイント部のバインダ層は、凹部の第１橋梁部材側と第２橋梁部材側のそれぞれについて隅部を含む側壁面と底壁面とに塗布して形成されることを特徴とする請求項２記載の橋梁の埋設型ジョイント部構造。
4. 橋桁又は橋台を含む橋梁部材どうしを接続する橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法であり、
   遊間を介在して互いに対向して接続される第１橋梁部材と第２橋梁部材の対向上部を第１橋梁部材と第２橋梁部材との対向線方向に長く切り欠いて遊間に沿った凹部を形成する工程と、
   遊間に伸縮性のバックアップ材を挿入する工程と、
   凹部内面にプライマを塗布する工程と、
   凹部の底面に遊間上に跨らせてギャッププレートを設置する工程と、
   凹部の底面に設置されたギャッププレートを被覆するようにシート体を設置する工程と、
   凹部の第１橋梁部材側の内壁面と第２橋梁部材側の内壁面とにそれぞれ伸縮性バインダを塗布しバインダ層を形成する工程と、
   骨材全体に対して重量比で８〜１５％の偏平骨材を含む骨材と固化後に伸縮性を有する伸縮性バインダとを混合した接合材を凹部に充填する工程と、
   凹部に充填した接合材を上から転圧することにより偏平骨材の偏平方向が横方向に向くように揃えながら締め固める工程と、を含むことを特徴とする橋梁の埋設型ジョイント部構造の施工方法。

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