JP5995788B2 - プレキャストコンクリート床版の接続構造 - Google Patents

Description

この発明は、橋梁等に使用されるプレキャストコンクリート床版の接続構造に関し、詳しくは継手部長さを短くするための先端形状を持つ継手鉄筋を用いるプレキャストコンクリート床版の接続構造に関する。

橋梁等の床版には工場で製作されたプレキャスト製のコンクリート床版（以下プレキャスト床版と略す）が用いられている。このプレキャスト床版は橋軸方向に並列する主桁に対し、これと直角方向に複数枚整列載置するもので、各プレキャスト床版の橋軸方向端部は、対向するプレキャスト床版端部と間隙を有し、この部分には双方から継手鉄筋が突設している。

このプレキャスト床版の接続構造は、従来は所謂ループ継手が一般的でＪＩＳ規格でも統一化されている。この従来のループ継手の構造は、図３に示すように位置をずらして橋軸方向に突出する互いのループ状継手鉄筋１０５を適宜間隔で配置し、このループ状継手鉄筋１０５の直角方向から補強鉄筋１０６を挿入し、プレキャスト床版本体１０２間の間詰め部１０４に場所打ちのコンクリートを打設して隣接するプレキャスト床版１０２，１０２同士を接続する構造であった。

ところで、床版の設計では道路橋示方書に準拠して最小床版厚が規定されており、この最小厚は連続版の場合には
ｈ（ｍｍ）≧（３０Ｌ＋１１０）×０．９
となっている。ここで、Ｌ：床版支間(主桁間隔)（ｍ），最小厚≧１６０ｍｍであるが、床版では床版支間を０≦Ｌ≦６ｍとしているため、上式を適用すると
Ｌ＝２．５ｍのときはｈ＝１７０ｍｍ
Ｌ＝４．０ｍのときはｈ＝２１０ｍｍ
Ｌ＝６．０ｍのときはｈ＝２７０ｍｍとなる。

従って一般的な床版支間であるＬ＝２．７ｍ〜３．０ｍのときには、最小床版厚はｈ＝１８０ｍｍとなるのであるが、前述のループ継手を用いる場合には、ループ鉄筋を屈曲させて床版内に納めるため、床版厚は２４０ｍｍ以上必要であった。

ループ継手を用いずにプレキャスト床版を接続する構造としては、圧着グリップ式継手鉄筋を用いるプレキャスト床版が提案されている。

従来の圧着グリップ式継手鉄筋を用いるプレキャスト床版としては、例えば特許文献１に記載されるような継手構造があった。
特開２００７−２３１５６９号公報

この継手構造は、図４に示すように、各プレキャスト床版本体１１２から橋軸方向に突出する上側継手鉄筋１１５と、下側継手鉄筋１１６を有し、夫々の継手鉄筋１１５，１１６の先端部には圧着グリップ１１７を固着していた。これらの継手鉄筋１１５，１１６を突出する床版端面１１３は、下方に間詰めコンクリート１１４を支承するための張出し部１１８を設け、これら対向する張出し部１１８，１１８同士を突き合わせて図示しない主桁上に載置していた。

床版端面１１３は上方が広がる傾斜面を有しており、対向する床版端面１１３から突出する上側継手鉄筋１１５，１１５同士及び下側継手鉄筋１１６，１１６同士は、夫々同レベル位置に配置するが、相互に干渉しないように橋軸直角方向の位置はずらして配筋していた。

間詰め部は、橋軸方向の引張力を間詰コンクリート１１４を介して床版本体１１２相互に伝達するもので、圧着グリップ１１７を採用することで継手鉄筋１１５，１１６の継手部長さを道路橋示方書にある２５φから１５φに減少させても重ね継手として機能することが確認されていた。

このように圧着グリップ式継手鉄筋を用いるプレキャスト床版は、床版厚を適切な厚さに維持できると共に間詰め部の幅を小さくすることが可能となり現場打ちコンクリートの打設量を削減できる効果があった。

床版の設計では車輪荷重（１００ｋＮ）による曲げモーメントで発生する下側継手鉄筋の引張応力についてσ＝１２０Ｎ／ｍｍ²≦σa＝１２０Ｎ／ｍｍ²と、鉄筋の許容値ギリギリに設計するのが経済性の観点から一般的である。

又、床版には車輪荷重でせん断力も発生する。例えば車輪幅５００ｍｍの直下に鉄筋を８本配置する場合、このせん断力を８本配置の鉄筋Ｄ１９で負担する時のせん断応力度はτ＝１００×１０³／２８６．５ｍｍ²×８本＝４４Ｎ／ｍｍ²≦τa＝８０Ｎ／ｍｍ²となり、これも鉄筋の許容せん断応力度を満たすことになる。

しかし、引張力及びせん断力の各々に対して鉄筋の許容値以内であっても、合成応力度を照査すると上記の配筋の場合（σ/σa）²＋（τ/τa）²＝（１２０/１２０）²＋（４４/８０）²＝１．３０＞１．２となり、許容値を超過していた。

即ち、従来の圧着グリップ式継手鉄筋を用いるプレキャスト床版の継手構造において、間詰め部のコンクリートにひび割れが生じた場合には、間詰め部分の継手鉄筋に引張力とせん断力の双方が作用することになり、合成応力度が安全基準を満たさない恐れがあった。

この発明は、従来の圧着グリップ式継手鉄筋を用いるプレキャストコンクリート床版の継手構造が有する上記の問題点を解消すべくなされたものであり、間詰め部分のせん断破壊が生ずるおそれのない先端形状を持つ継手鉄筋を用いるプレキャスト床版の継手構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、この発明のプレキャスト床版の接続構造は、プレキャスト床版本体から橋軸方向に突出する上側継手鉄筋と、下側継手鉄筋を有し、これら夫々の継手鉄筋の先端部にネジ切りしてナットを取り付けるか、または前記先端部に圧着グリップを固着し、前記継手鉄筋を突出して対向する前記床版本体の端面間に充填する間詰めコンクリートを有するプレキャスト床版の接続構造において、前記床版本体の端面は、前記上側継手鉄筋の下部を開口上端とし、前記下側継手鉄筋の上部を開口下端とし、これらの開口上下端から前記床版本体の内方に溝形を形成するものであって、前記間詰めコンクリートはこの溝形に密着するせん断キー部を形成するものであり、前記床版本体の厚さｈに対して、前記開口上端と前記開口下端の幅をａとし、前記床版本体の上面及び下面からの夫々溝形底上端、溝形底下端までの距離をｂとする時、ｈ≧２２０ｍｍではａ＝ｂ、ｈ≦１９０ｍｍではｂ＝７２．５ｍｍとし、前記溝形は底部に至る両勾配を１０ｍｍとすることを特徴とするものである。

せん断の作用による破壊面は、床版の上面に生じる場合と、下面に生じる場合の２パターンがあるため、せん断キー部の厚さはプレキャスト床版本体端面の１／３程度が望ましい。

請求項２記載のプレキャスト床版の接続構造における溝形は、前記床版本体の端面全幅に形成する一条の溝形であって、２０ｍｍ以上の溝深さを有することを特徴とするものである。

溝形は開口端部から勾配を設けて形成することが望ましく、２０ｍｍの溝深さに対しては１０ｍｍ程度の勾配が望ましい。

この発明のプレキャスト床版の接続構造は、床版本体の端面に溝形を形成し間詰めコンクリートのせん断キー部と密着するので、間詰めコンクリートにひび割れが生じても、ズレが生じず、鉄筋にはせん断力が作用しない。

請求項２記載のプレキャスト床版の接続構造は、床版本体の端面全幅に２０ｍｍ以上の溝深さを有する一条の溝形を有するので、せん断キーとしての機能が十分に確保される。

プレキャスト床版の接続構造を示す断面図である。 プレキャスト床版本体端部の断面図である。 従来のプレキャスト床版のループ継手による接続構造を示す断面図である。 従来のプレキャスト床版の圧着グリップ式継手鉄筋を用いる接続構造を示す断面図である。

次にこの発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１はプレキャスト床版の接続構造を示す断面図である。プレキャスト床版１は、図示しない主桁に対し、これと直角方向にプレキャスト床版本体２を複数枚整列載置しており、各プレキャスト床版本体２の橋軸方向の端面３同士の間隙には間詰めコンクリート部４を有し、この部分には双方の端面３から上側継手鉄筋５と、下側継手鉄筋６が突設している。

夫々の継手鉄筋５，６の先端部にはネジ切りしてナット７を取り付け、床版本体２の端面３には、全幅に亘り一条の溝形８を形成する。この溝形８は上側継手鉄筋５の下部を開口の上端とし、下側継手鉄筋６の上部を開口の下端とするものであって、開口の端部からは勾配を設けて溝形８が形成されている。この溝形８に間詰めコンクリート部４が密着してせん断キー部９を形成している。

この溝形８の詳細を図２に基づき説明する。図２はプレキャスト床版本体端部の断面図である。溝形８は、溝深さを２０ｍｍ、底部に至る両勾配を１０ｍｍとするもので、床版本体２の厚さｈに対して、開口上端１０と開口下端１１の幅をａとし、プレキャスト床版本体２の上面及び下面からの夫々溝形底上端１２、溝形底下端１３までの距離をｂとする時、ａ＝ｂを原則として形状を決定する。

ａ＞ｂとするとｂ部が先行して破壊してしまうため、せん断キー部９を形成するａ部と床版本体２のｂ部とが同じ強さとなるように設定するものである。ただし、上記条件をｈ≦１９０ｍｍに適用すると、上側継手鉄筋５及び下側継手鉄筋６と勾配が重なるようになるためｂの最小値は７２．５ｍｍとする。

間詰めコンクリート部４の機能としては、車輪荷重によるせん断力を間詰め部からプレキャスト床版本体２に伝達することであり、継手鉄筋５，６の先端部にネジ切りしてナット７を取り付ける。なお、継手鉄筋５，６の先端部にはナット７の代わりに圧着グリップを固着してもよい。このようにナット７を取り付けたり、圧着グリップを固着することで大きな引張力を受けてもアンカーとして機能するものである。

間詰めコンクリート部４は、隣接する両プレキャスト床版本体２から橋軸方向の引張力を受けるので、間詰めのコア部分は継手鉄筋５，６による引違いの圧縮力が作用し、ポアソン方向(橋軸直角方向)に引張力が発生する。そのために、間詰め部としては、継手鉄筋の引抜き破壊やコンクリートのコーン破壊、目地部のせん断破壊、目地部やコア部の橋軸方向ひび割れのような破壊形態が考えられる。

ここで、継手鉄筋のコンクリートへの定着が健全であれば目地開きが発生せず、車輪荷重による引張力を伝達するが、目地部に橋軸方向ひび割れが発生すると、コーン破壊の抵抗性が低下するので、ひび割れが発生しないように橋軸直角方向に鉄筋を配置して補強する必要がある。

図２に示す床版本体２の厚さｈとせん断キーａ，ｂの関係を以下のように定めた。なお、ｈ≧２００ｍｍでは５ｍｍ刻みでサイズを決定した。
ｈ＝１７０ｍｍ，ａ＝４５ｍｍ，ｂ＝７２．５ｍｍ
ｈ＝１８０ｍｍ，ａ＝５５ｍｍ，ｂ＝７２．５ｍｍ
ｈ＝１９０ｍｍ，ａ＝６５ｍｍ，ｂ＝７２．５ｍｍ
ｈ＝２００ｍｍ，ａ＝７０ｍｍ，ｂ＝７５ｍｍ
ｈ＝２２０ｍｍ，ａ＝８０ｍｍ，ｂ＝８０ｍｍ
ｈ＝２５０ｍｍ，ａ＝９０ｍｍ，ｂ＝９０ｍｍ
ｈ＝２８０ｍｍ，ａ＝１００ｍｍ，ｂ＝１００ｍｍ

ｈ＝１８０ｍｍ，ａ＝５５ｍｍ，ｂ＝７２．５ｍｍ、鉄筋ピッチ１５０ｍｍの場合、鉄筋１ピッチ当たりのせん断キーに作用するせん断応力は、
τ＝（２８６．５ｍｍ²×４４Ｎ／ｍｍ²）／（１５０ｍｍ×７２．５ｍｍ）
＝１．１６Ｎ／ｍｍ²≦τa＝１．４０Ｎ／ｍｍ²
となり、押し抜きせん断応力度の許容値以下となるので、せん断力をせん断キーだけで負担できる。即ち、鉄筋にはせん断力が作用しない。

１ プレキャスト床版
２ プレキャスト床版本体
３ 床版本体端面
４ 間詰めコンクリート部
５ 上側継手鉄筋
６ 下側継手鉄筋
７ ナット
８ 溝形
９ せん断キー部

Claims (2)

1. プレキャストコンクリート床版本体から橋軸方向に突出する上側継手鉄筋と、下側継手鉄筋を有し、これら夫々の継手鉄筋の先端部にネジ切りしてナットを取り付けるか、または前記先端部に圧着グリップを固着し、前記継手鉄筋を突出して対向する前記床版本体の端面間に充填する間詰めコンクリートを有するプレキャストコンクリート床版の接続構造において、前記床版本体の端面は、前記上側継手鉄筋の下部を開口上端とし、前記下側継手鉄筋の上部を開口下端とし、これらの開口上下端から前記床版本体の内方に溝形を形成するものであって、前記間詰めコンクリートはこの溝形に密着するせん断キー部を形成するものであり、前記床版本体の厚さｈに対して、前記開口上端と前記開口下端の幅をａとし、前記床版本体の上面及び下面からの夫々溝形底上端、溝形底下端までの距離をｂとする時、ｈ≧２２０ｍｍではａ＝ｂ、ｈ≦１９０ｍｍではｂ＝７２．５ｍｍとし、前記溝形は底部に至る両勾配を１０ｍｍとすることを特徴とするプレキャストコンクリート床版の接続構造。
2. 前記溝形は、前記床版本体の端面全幅に形成する一条の溝形であって、２０ｍｍ以上の溝深さを有することを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート床版の接続構造。

Images