JP6080462B2 - 橋桁におけるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置 - Google Patents

Description

本発明はＩ形断面、もしくはＴ形断面の主桁の断面外に外ケーブルを配置し、定着させるために使用されるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置に関するものである。

Ｉ形断面、もしくはＴ形断面の主桁の断面外に主桁へのプレストレス導入のための外ケーブルを例えば既設の橋桁に対する補強の目的で付加的に配置する場合、外ケーブルを定着させるためのブロックを主桁の幅方向両側に配置し、ＰＣ鋼材等を用いてブロックを主桁に圧着接合することが行われる（特許文献１、２参照）。この方法ではブロック接合のために主桁の内部にＰＣ鋼材を挿通させるための孔を穿設する必要があるため、主桁の圧縮耐力を低下させる可能性がある。

また主桁の幅方向両側にブロックを配置することは、図８に示すように幅方向に隣接する主桁間にブロックの配置とＰＣ鋼材の架設（配置）を行うための十分な空間がある場合にのみ可能であるため、幅方向に隣接する主桁間にＰＣ鋼材の架設のための空間が存在しない場合には、ブロックを配置することが困難である。

特許文献１、２と異なり、主桁を貫通するＰＣ鋼材を使用することなく、外ケーブル定着のためのブロックを主桁に固定する方法として、主桁の下フランジを包囲する補強枠をモルタルや接着剤により接着させる方法がある（特許文献３参照）。

特許文献３では主桁の下フランジを下側から包囲する形状の補強枠４を下フランジの上面（段差部１５）に下向きに係止させ、補強枠４と主桁の表面との間に充填されるモルタル、接着剤等の充填材の付着力のみによって補強枠４を主桁に接合した状態を維持し、補強枠４と主桁の底面との間に配置される外ケーブルとしてのＰＣケーブル２を充填材中に定着させている（段落００１１〜００１２）。ＰＣケーブル２は充填材中に埋設された状態になる（図２）。

特開平８−１５８３１５号公報（請求項１、段落００１８〜００３５、図１〜図８） 特開平９−１５１４１７号公報（請求項１、段落００１５〜００２７、図１〜図８） 特開２０１２−５２３１９号公報（請求項１、段落００１１〜００１４、図１〜図３）

特許文献３ではＰＣケーブル２に緊張力が与えられないか（段落００１１、００１３）、ＰＣケーブル２に導入される緊張力が小さい範囲であれば（段落００１４）、補強枠と主桁との間に充填される充填材の付着力のみによって補強枠が主桁の下フランジを包囲した状態を維持することは可能であると考えられる。

但し、充填材の付着力のみに主桁の軸方向に配置されるＰＣケーブルの張力を負担させる方法では、ＰＣケーブルに導入される張力の反力を直接、充填材が負担することになるが、充填材は主桁に拘束された状態にないため、ＰＣケーブルの反力を負担することには自ずから限界がある。従って緊張力が与えられた複数本のＰＣケーブルを補強枠と主桁との間の充填材中に埋設させた状態を維持することは困難であり、充填材の付着力のみに依存する以上、ＰＣケーブルに導入可能な緊張力は制限されざるを得ない。

本発明は上記背景より、幅方向に隣接する主桁間に、外ケーブル定着用ブロックを固定するためのＰＣ鋼材架設のための空間が存在しない場合にも外ケーブルを定着させることを可能にし、外ケーブルに導入される緊張力の反力を負担可能な外ケーブルの定着装置を提案するものである。

請求項１に記載の発明の橋桁におけるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置は、下フランジを有するＩ形断面、もしくはＴ形断面の主桁が幅方向に並列する橋桁において、前記主桁の軸方向に沿い、前記主桁の断面外に架設される外ケーブルを前記主桁に定着させるための定着装置であり、
隣接する前記主桁間に跨り、前記両主桁の前記下フランジの上面上のウェブ間に配置されて前記下フランジに支持され、少なくとも前記主桁の前記下フランジの上面から前記主桁の前記ウェブの高さ方向中間部までの高さを持つ上部材と、前記主桁の前記下フランジの下面の下に配置される下部材と、前記主桁を外した領域の、前記上部材と前記下部材との間に架設され、緊張力が与えられる緊張材とを備え、前記緊張材が緊張され、前記上部材と前記下部材に定着されて前記上部材と前記下部材が前記主桁を挟み込んだ状態で前記主桁に固定されていることを構成要件とする。

「主桁が下フランジを有する」とは、主桁の下部にウェブの幅より幅方向外側へ張り出す部分を有することの意味であり、主桁が下フランジを有することで、上部材は単純に隣接する主桁の下フランジ上に載置されるだけで、両主桁に支持された状態になる。下フランジの上面は水平面である場合と、主桁の幅方向中心から幅方向両側へかけてウェブから下フランジに向かう傾斜が付いた面をなす場合がある。

「主桁が幅方向に並列すること」には、橋桁の幅方向（橋軸直角方向）に隣接する主桁の上フランジが互いに接触した状態で並列する場合と、主桁の上フランジ間に間隔を置いて並列する場合がある。隣接する主桁の上フランジ間に間隔が空く場合、主桁間には現場打ちコンクリートの打設による床版が構築されるか、プレキャスト床版が敷設される。

外ケーブルは主桁の軸方向に沿って架設されるが、必ずしも主桁の軸方向に平行であるとは限らない。主桁の軸方向は橋軸方向である。「外ケーブルが主桁の断面外に架設」とは、外ケーブルが主桁の断面内を挿通しないことであり、外ケーブルの架設に伴って主桁が損傷を受けることはない。橋桁は既設と新設を含む。

上部材は隣接する主桁間に跨って両主桁の下フランジ上のウェブ間に配置され、両主桁の下フランジに支持されることから、上部材が予め製作された製品である場合には、隣接する主桁の上フランジが互いに接触するか、間隔が確保されるかを問わずに、上部材は隣接する主桁の下フランジ間の間隔より大きい幅を持つ。但し、１個の上部材の厚さが隣接する主桁の下フランジ間の間隔以下であれば、橋桁が既設の場合にも上部材を主桁の下面側から隣接する主桁のウェブ間に差し込むことは可能である。上部材の厚さは主桁の軸方向の寸法を指す。上部材は製品化される場合、鋼製とプレキャストコンクリート製があり、コンクリートには高強度のモルタルが含まれる。上部材は現場で鉄筋コンクリート造等で構築される場合もある。

隣接する主桁の下フランジ間の間隔が製品化される場合の上部材の厚さより小さくなる場合には、上部材は隣接する主桁間のウェブ間に現場で構築される。請求項１における「上部材が主桁の下フランジの上面の上に配置される」ことには、製品化された上部材が下フランジ上に設置される場合と、現場で構築されて設置状態になる場合を含む。

上部材が特に主桁の幅方向に、側面が隣接する主桁のウェブの幅方向の側面に接触する程度の幅を持っている場合（請求項２）には、上部材は隣接する主桁間への設置状態で両主桁に幅方向に挟まれ、拘束されるため、主桁間に設置され、緊張材から圧縮力を受けた状態で、幅方向の変位に対して安定する。また主桁下フランジの上面に、主桁の幅方向中心から幅方向両側へかけてウェブから下フランジに向かう傾斜が付けられている場合には、上部材は緊張材から圧縮力を受けたときに、主桁を上部材の幅方向中心側から幅方向両側へ向かって押す力が発生し、上部材が主桁から幅方向中心側へ反力を受けた状態になるため、上部材の設置状態での幅方向の安定性が向上する。

上部材はまた、隣接する主桁間に跨って主桁の下フランジの上面上に配置されることで、主桁の下面下に配置される下部材との間に架設される緊張材に緊張力が与えられたときに、圧縮力が両側の主桁に均等に分散して作用するため、いずれかの主桁に圧縮力が集中することはない。

緊張材は主桁を外した、主桁の断面外の領域に架設され、緊張力の導入によって上部材と下部材に主桁の下フランジを挟持させるため、緊張材は原則的に鉛直方向に向けて架設される。但し、外ケーブルの主桁に対する配置位置と傾斜角度等の関係で、鉛直に対して傾斜して架設されることもある。

上部材と下部材を連結する緊張材は上部材の上端面と下部材の下端面との間を貫通し、緊張力を与えられた状態で、両端部において上部材と下部材に定着されることにより上部材と下部材に圧縮力を加え、上部材と下フランジ上面との間、及び下部材と下フランジ下面との間に摩擦力を生じさせる。主桁が上部材と下部材から受ける圧縮力は下フランジに作用するが、緊張材が主桁の断面外に架設されることで、主桁自体は上部材と下部材、及び緊張材の設置によって損傷を受けることはなく、断面が欠損することもないため、上部材と下部材から受ける圧縮力によって耐力が低下する等の影響はない。

上部材２は隣接する２本の主桁５、５間に跨った状態で主桁５の下フランジ５１の上面に接触（密着）するため、幅方向両側寄りの下面において主桁５の下フランジ５１に接触し、幅方向中間部の下面は主桁５には接触しない。上部材２が図１〜図３に示すように下フランジ５１の下面にまで亘る高さを持つ場合には、上部材２の幅方向中間部の下面は下部材３に接触する。この場合、上部材２は全高に亘って緊張材４の反力を負担する状態になるため、下面が下部材３に接触しない場合より圧縮力の負担能力が高くなり、それだけ大きい緊張力を緊張材４に与えることが可能になる。

上部材２の幅方向中間部の下面が図４〜図７に示すように下フランジ５１の上面のレベルに位置する場合には、上部材２の幅方向中間部の区間の、隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間が開放するため、図５、図７に示すように上部材２の下の空間が外ケーブル６の架設と定着のために使用されることがある。主桁５の下フランジ５１の上面に、主桁５の幅方向中心から幅方向両側へかけてウェブ５２から下フランジ５１に向かう傾斜が付けられている場合には、上部材２の幅方向両側寄りの下面に同じ傾斜が付けられる。

下部材３は主桁５の下フランジ５１の下面下に配置され、上部材２と対になって下フランジ５１を挟み込む。上部材２は下部材３との連結時に隣接する主桁５、５間に跨るが、下部材３は図１、図３、図５、図７に示すように上部材２と同様に隣接する主桁５、５間に跨って配置される場合と、図２、図４、図６に示すように１本の主桁５単位で配置される場合がある。

上部材２は隣接する主桁５、５の各下フランジ５１の上面に接触した状態で、下部材３と対になって主桁５の下フランジ５１を上下に挟み込むことで、下部材３との間に架設される緊張材４に与えられる緊張力の反力を圧縮力として受け、下部材３と共に主桁５に固定された状態を維持する。上部材２と下部材３は緊張材４から圧縮力を受けることで、それぞれ主桁５下フランジ５１の上面と下面に密着する。上部材２と下フランジ５１上面との間、及び下部材３と下フランジ５１下面との間には緊張材４から与えられる圧縮力による支圧力が作用するため、主桁５の軸方向に作用する力に対しては、基本的に上部材２と下部材３の下フランジ５１との間の接触面積分の、支圧力に応じた摩擦力によって抵抗する。「主桁５の軸方向に作用する力」は外ケーブル６に導入される張力（緊張力）のことを言う。

上部材２及び下部材３と主桁５との間、すなわち上部材２の下面と下フランジ５１上面の少なくともいずれか一方、または下部材３の上面と下フランジ５１下面の少なくともいずれか一方には、両者間の摩擦力を稼ぐ目的で、目荒しが施されることがある。また上部材２下面と下フランジ５１上面との間、及び下部材３上面と下フランジ５１下面との間には、それぞれの面間の空隙を減少させ、接触面積を増加させるためにモルタル、接着剤等の充填材が充填されることもある。上部材２及び下部材３と下フランジ５１間への充填材の充填による接触面積の増大は摩擦力の増大にもなるが、充填材は付着力を発揮し、主桁５の軸方向に作用する力に対する抵抗力になることもある。

上部材２と下部材３が対になって主桁５を挟み込み、緊張材４から与えられる圧縮力を受けることで、上部材２下面と下フランジ５１上面との間、及び下部材３上面と下フランジ５１下面との間に生じる支圧力による摩擦力が、外ケーブル６が定着される上部材２と下部材３のいずれかが受ける主桁５の軸方向に作用する外ケーブル６の張力に抵抗する。上部材２下面と下フランジ５１上面との間、及び下部材３上面と下フランジ５１下面との間に充填材が充填され、付着力を発揮する場合には、支圧力による摩擦力に加え、充填材の付着力が、外ケーブル６の張力に対する抵抗力に加算される。

上部材２と下部材３が負担すべき「主桁５の軸方向に作用する力」に対しては、１個の上部材２と１個（１枚）の下部材３の組み合わせ単位で、主桁５との間に生じる摩擦力等によって抵抗するか、図４〜図７に示すように主桁５の軸方向に複数、配列する複数個の上部材２と１個の下部材３の組み合わせ単位で、主桁５との間に生じる摩擦力等によって抵抗する。前記のように製品化されている上部材２の厚さは隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間からの挿入上の制約から、下フランジ５１、５１間の間隔以下に制限されるため、１個の上部材２と主桁５との間の摩擦力等のみでは「主桁５の軸方向に作用する力」に対する抵抗力が不足する場合には、主桁５の軸方向に配列する複数個の上部材２が集合することで、十分な抵抗力を確保する。

上部材２が隣接する主桁５、５間に跨って下フランジ５１、５１の上面上に配置され、下フランジ５１の下面下に配置される下部材３との間に架設される緊張材４の緊張力により下部材３と共に主桁５に固定され、主桁５との間に生ずる摩擦力等によって外ケーブル６の張力に抵抗するため、幅方向に隣接する主桁５、５間にＰＣ鋼材（緊張材４）の架設のための空間が存在しない場合にも、外ケーブル６の張力を負担できる上部材２と下部材３を主桁５の周囲に配置することが可能になる。主桁５の周囲に固定された上部材２と下部材３が外ケーブル６の張力を負担できることで、外ケーブル６が定着される定着部材９を上部材２と下部材３の少なくともいずれかに固定することができるため、主桁５の周囲に外ケーブル６を架設し、外ケーブル６に張力を導入することが可能になる。

また上部材２と下部材３を主桁５に固定するための緊張材４は主桁５を外した領域に架設されることで、上部材２と下部材３の主桁５への固定に伴って主桁５に孔を形成することも、損傷させることもないため、主桁５の圧縮耐力を低下させることがない。

橋桁５０にプレストレスを導入するための外ケーブル６が定着される定着部材９は図１に示すように上部材２が兼ねる場合（請求項３）と、図２〜図７に示すように上部材２と下部材３の少なくともいずれか一方に固定される場合（請求項４）がある。図２〜図７では定着部材９が下部材３に固定される場合を示しているが、図５、図７のように隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間の空間に定着部材９が配置される場合の定着部材９は上部材２に固定されることもある。

上部材２が定着部材９を兼ねる図１に示す例の場合（請求項３）、外ケーブル６の張力は上部材２に直接、負担されるため、主桁５には上部材２から、または上部材２とそれに連結された下部材３から主桁５との間の摩擦力等を通じて伝達される。定着部材９が上部材２、もしくは下部材３に固定される場合（請求項４）には、外ケーブル６の張力は定着部材９から上部材２、もしくは下部材３を経由し、主桁５との間の摩擦力等を通じて主桁５に伝達される。

定着部材９が上部材２、もしくは下部材３に固定される場合、定着部材９は上部材２の上面か下面、または図２〜図７に示すように下部材３の上面か下面に固定される。定着部材９の固定位置は上部材２と下部材３との間（隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間）、または上部材２の上面、あるいは下部材３の下面の少なくともいずれかになり、その位置は主桁５の軸方向のある断面における、外ケーブル６の架設位置（主桁５との偏心距離）に応じて決められる。

定着部材９の上部材２、もしくは下部材３への固定手段は問われないが、上部材２、もしくは下部材３の構造種別に応じて決められる。例えば上部材２、もしくは下部材３が鋼材の場合には図２等に示すように溶接、もしくはボルト１０により接合され、コンクリート製の場合にはアンカーとそれに螺合するボルト等により接合される。ボルト１０を使用する場合、主桁５への損傷を回避する上で、ボルト１０は主桁５には到達しない。

定着部材９が例えば図５、図７に示すように下部材３の上面と下面に対になって配置されるような場合には、下部材３を厚さ方向に貫通させて上下の定着部材９、９間にボルト１０を挿通することができるため、ボルト接合による場合のボルト１０の螺合長さ不足による定着強度不足が生ずることは回避される。

定着部材９が下部材３に固定される場合、定着部材９は下部材３の下面側と上面側のそれぞれに付き、図２に示すように主桁５の幅方向に並列する場合と、図５に示すように主桁５の軸方向にずれて配列する場合がある。定着部材９が主桁５の軸方向にずれて定着される場合は、１個の下部材３が負担する外ケーブル６の張力が主桁５の軸方向に分散されるため、１本の外ケーブル６に導入可能な緊張力を増大できる利点、あるいは１個の下部材３と主桁５との間に生じさせるべき摩擦力を低減できる利点がある。

上部材が隣接する主桁間に跨って下フランジの上面上に配置され、下フランジの下面下に配置される下部材との間に架設される緊張材の緊張力により下部材と共に主桁に固定され、主桁との間に生ずる摩擦力等によって外ケーブルの張力に抵抗するため、幅方向に隣接する主桁間にＰＣ鋼材（緊張材）の架設のための空間が存在しない場合にも、外ケーブルの緊張力を負担できる上部材と下部材を主桁の周囲に配置することが可能になる。主桁の周囲に固定された上部材と下部材が外ケーブルの緊張力を負担できる結果、外ケーブルが定着される定着部材を上部材と下部材のいずれかに固定することで、主桁の周囲に外ケーブルを架設し、緊張力を導入することが可能である。

また上部材と下部材を主桁に固定するための緊張材は主桁を外した領域に架設され、上部材と下部材の主桁への固定に伴って主桁に孔を形成することも、損傷させることもないため、主桁の圧縮耐力を低下させることはない。

（ａ）は上部材が現場打ちコンクリート造で構築され、外ケーブル定着用の定着部材を兼ねる場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、上部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線断面図である。 （ａ）は上部材が現場打ちコンクリート造で構築され、下部材が各主桁単位で配置され、外ケーブル定着用の定着部材が下部材の下面に固定される場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、定着部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。 （ａ）は上部材が現場打ちコンクリート造で構築され、下部材が隣接する主桁間単位で配置され、外ケーブル定着用の定着部材が下部材の下面に固定される場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、定着部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。 （ａ）は上部材がプレキャストコンクリート製で、下部材が各主桁単位で配置され、外ケーブル定着用の定着部材が下部材の下面に固定される場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、定着部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｄ−ｄ線断面図である。 （ａ）は上部材がプレキャストコンクリート製で、下部材が隣接する主桁間単位で配置され、外ケーブル定着用の定着部材が下部材の下面に固定される場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、定着部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｅ−ｅ線断面図である。 （ａ）は上部材が鋼製で、下部材が各主桁単位で配置され、外ケーブル定着用の定着部材が下部材の下面に固定される場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、定着部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｆ−ｆ線断面図である。 （ａ）は上部材が鋼製で、下部材が隣接する主桁間単位で配置され、外ケーブル定着用の定着部材が下部材の下面に固定される場合の、隣接する主桁間への上部材の配置状態と、定着部材への外ケーブルの挿通状態を示した主桁軸方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｇ−ｇ線断面図である。 下フランジを有するＩ形断面、もしくはＴ形断面の主桁が幅方向に並列する橋桁の例を示した橋軸方向に見たときの縦断面図である。 図８に示す橋桁の主桁の断面外に外ケーブルが架設されている様子を示した橋桁の側面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１−（ａ）は図８に示すような、下フランジ５１を有するＩ形断面、もしくはＴ形断面の主桁５が幅方向に並列する橋桁５０に使用され、図９に示すように主桁５の軸方向に沿い、主桁５の断面外に架設される外ケーブル６を主桁５に定着させるための定着装置１の具体例と主桁５との関係を示した橋軸方向の断面図である。図１−（ａ）は主桁５を軸方向に見たときの定着装置１とその両側に位置する主桁５、５との関係を示し、図１−（ｂ）は図１−（ａ）のａ−ａ線の断面を示している。図８、図９は下フランジ５１と上フランジ５３を有する複数本の主桁５が幅方向に互いに接触しながら配列する橋桁５０の形態例を示している。

図８では各主桁５の下フランジ５１の幅方向両側に外ケーブル６、６を配置した様子を示しているが、ここでは外ケーブル６を下に凸に配置する（偏向させる）ためのブロック（偏向部）を省略している。図９は図８に示す橋桁５０の各主桁５の幅方向両側に配置される外ケーブル６の架設状況を示している。図１〜図７では隣接する主桁５、５が、それぞれの上フランジ５３、５３が互いに接触した状態で配列している様子を示しているが、隣接する主桁５、５の上フランジ５３、５３間には空隙（クリアランス）が確保されることもある。その場合、上フランジ５３、５３間の空隙には主桁５、５に連続する鉄筋が配筋され、モルタル、コンクリート等が充填される。

定着装置１は図１−（ａ）に示すように隣接する主桁５、５間に跨り、主桁５の下フランジ５１の上面上に配置される上部材２と、主桁５の下フランジ５１の下面下に配置される下部材３と、主桁５を外した領域の、上部材２と下部材３との間に架設され、緊張力が与えられる緊張材４から構成される。緊張材４には主にＰＣ鋼棒等のＰＣ鋼材が使用されるが、繊維強化プラスチック等の繊維強化材料が使用されることもある。外ケーブル６は上部材２と下部材３のいずれかに固定される定着部材９に定着されることにより主桁５の断面外に定着される。定着部材９は図１に示すように上部材２が兼ねることもあり、下部材３がブラケット等、定着部材が一体化する形状をすることにより下部材３が定着部材９を兼ねることもある。

上部材２は緊張材４の反力を受けて圧縮力を負担することから、主に図１〜図５に示すように鉄筋コンクリート造等で構築、もしくは製作されるが、図６、図７に示すように鋼材で製作されることもある。下部材３は、上部材２上に緊張材４を定着するために設置される、後述の定着プレート２０と対になることで、上部材２に圧縮力を加える働きをするため、図示するように主に鋼材（鋼板）が使用されるが、鉄筋コンクリート造（プレキャストコンクリート製）の版が使用されることもある。上部材２と下部材３はまた、繊維補強モルタルで製作されることもある。

図１は特に上部材２が、外ケーブル６の端部が定着される定着部材９を兼ねている場合の例を示している。鉄筋コンクリート造の、特に現場打ちコンクリート造の上部材２は少なくとも主桁５の下フランジ５１の上面からウェブ５２の高さ方向中間部までに亘る高さを持ち得るため、上部材２には図１−（ｂ）に示すように外ケーブル６を水平に対して傾斜させて定着させる部位の定着に適した形状を与えることが可能である。

緊張材４は上部材２と下部材３を高さ方向に挿通した状態で、一端側から緊張力が与えられることにより上部材２と下部材３に圧縮力を与え、上部材２と下部材３とで主桁５の下フランジ５１を高さ方向に挟み込み、上部材２と下部材３を主桁５の下フランジ５１に圧着させた状態で上部材２と下部材３に定着される。図面では１個の上部材２に付き、幅方向両側位置の２箇所に緊張材４、４を配置しているが、１個の上部材２当たり、幅方向に３本以上、緊張材４を配置することもある。上部材２（主桁５）の軸方向には、緊張材４は上部材２の軸方向の長さに応じて図４に示すように１本、もしくは図１に示すように複数本、配置される。

図示するように下部材３に鋼板（プレート）を使用した場合には、下部材３が緊張材４の端部を定着させるための定着プレートを兼ねることができるため、図１等ではコンクリート造で構築、もしくは製作された上部材２の上面にのみ定着プレート２０を配置している。上部材２を鋼材で製作した例を示す図６、図７においても上部材２上に定着プレート２０を配置しているが、この場合の定着プレート２０は省略されることもある。

図１は上部材２が現場打ちコンクリート造で構築され、上部材２内に外ケーブル６挿通用のシース７が水平に対して傾斜した状態で埋設された場合の例を示しているが、定着部材９を兼ねる上部材２内にシース７を埋設することは、シース７を軸方向に分割させておくことで、上部材２をプレキャストコンクリートで製作する場合にも可能である。その場合、シース７は軸方向に分割された単位で、プレキャストコンクリートの上部材２内に埋設される。

上部材２が現場打ちコンクリート造で構築される場合、主桁５の下フランジ５１の下面下と、隣接する主桁５、５のウェブ５２、５２間、及び主桁５、５の側面間にコンクリート打設用の型枠（堰板）が組み立てられる。型枠の内部に補強用の鉄筋と外ケーブル６挿通用のシース７、及び上部材２を隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１に圧着接合する緊張材４が挿通するためのシース４１が配置され、コンクリート中に埋設される。シース４１は原則的に鉛直方向を向いて配置されるが、外ケーブル６の傾斜、配置状態等に応じ、外ケーブル６との干渉を回避するために鉛直方向に対して傾斜することもある。

図１では（ｂ）に示すようにシース７が上部材２（定着部材９）の内部で水平に対して傾斜して配置されることに対応し、上部材２がシース７の全長を被覆するよう、上部材２の、外ケーブル６の定着側の端部のレベルから、上部材２内でシース７が最も下に位置するレベルまでの範囲に亘る高さを与えている。結果的に上部材２は主桁５のウェブ５２の上フランジ５３寄りのレベルから下フランジ５１の下面までに跨る高さを持っている。図１では各上部材２内に１本の外ケーブル６を配置しているが、上部材２内に複数本の外ケーブル６を配置することもある。外ケーブル６が上部材２内に複数本、配置される場合、外ケーブル６は上部材２内の緊張材４、４の配置位置に影響しない範囲で、高さ方向に、または幅方向に配列する。

図１では外ケーブル６が水平に対して傾斜して配置される関係で、（ｂ）に示すように外ケーブル６の端部が定着される上部材２の定着面２ａが外ケーブル６の軸線に対して直交する面をなすように形成され、その定着面２ａに外ケーブル６を定着するための定着プレート８が配置される。

図１の例では上記型枠内へのコンクリートの打設後、強度発現を待って型枠が撤去され、主桁５の下フランジ５１の下面下に下部材３が配置され、上部材２と下部材３との間に緊張材４が架設される。緊張材４は上部材２内に埋設されているシース４１内に挿通させられる。コンクリートの硬化後に緊張材４を架設する場合、上部材２には緊張材４の緊張により圧縮力としてのプレストレスが与えられるが、緊張材４はコンクリートの打設前に緊張させられ、コンクリートの硬化後に緊張が解放され、プレテンション式に上部材２にプレストレスが導入されることもある。

コンクリートの硬化後に緊張材４を架設する場合は、更に緊張材４の一方の端部を上部材２と下部材３のいずれか一方に定着した状態で、他方の端部側で緊張材４を緊張した後、他方の端部を上部材２と下部材３のいずれか他方に定着することが行われる。図示する例のように緊張材４の上端部と主桁５の上フランジ５３との間に、緊張材４の緊張に十分な空間が確保されないような場合には、緊張材４の下端側で緊張作業が行われるが、緊張材４上端部の上部材２への定着は、図１−（ｂ）に示すように上部材２の軸方向両側の空間を利用して行われる。

緊張材４の緊張後、緊張側の端部が下部材３、もしくは上部材２に定着される。緊張作業が行われない側の端部は予め上部材２、もしくは下部材３に定着される。外ケーブル６は緊張材４の緊張後にシース７内に挿通させられるか、型枠の組み立て時に予め挿通させられる。下部材３が鋼板（プレート）の場合、前記のように下部材３は緊張材４を定着するための定着プレートを兼ねることができるが、上部材２のようにコンクリート製の場合には、コンクリートの表面を保護するために上部材２の上面に上記の定着プレート２０が設置され、定着プレート２０に緊張材４が定着される。図面では緊張材４をナット定着しているが、定着方法は問われない。

上部材２が現場打ちコンクリート造で構築される場合、下部材３との間に架設される緊張材４への緊張力の導入により上部材２にプレストレスが与えられると同時に、上部材２が主桁５の下フランジ５１に圧着接合される。このとき、上部材２と下フランジ５１の上面との間、及び下部材３と下フランジの下面との間に圧縮力（支圧力）が作用し、この圧縮力が外ケーブル６に与えられる緊張力に対する抵抗力になる。また上部材２が現場打ちコンクリート造の場合には、上部材２と主桁５との間の接触面にコンクリートの打設時に付着力が生ずるため、この付着力も外ケーブル６の緊張力に対する抵抗力に加算される。

図２、図３は上部材２が現場打ちコンクリート造で構築される場合に、外ケーブル６が定着される定着部材９が下部材３に固定される場合の定着装置１の構成例を示している。図２は下部材３が主桁５単位で配置される場合、図３は下部材３が隣接する主桁５、５間に跨って配置される場合の例である。定着部材９の材料は問われないが、主に鋼製とコンクリート製が使用される。

下部材３が主桁５単位で配置される図２の場合、下部材３の幅方向両側には主桁５の両側に配置される緊張材４、４が定着される。下部材３が隣接する主桁５、５間に跨って配置される図３の場合は、下部材３が上部材２と対になって主桁５の下フランジ５１を挟み込むため、上部材２における緊張材４、４の挿通位置に対応した位置に緊張材４、４が定着される。

図２と図３との対比から分かるように、隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１の側面間距離に応じ、下部材３が主桁５単位で配置される図２に示す場合と、隣接する主桁５、５間に跨る図３に示す場合とでは、下部材３に与えられる、主桁５幅方向の幅が異なることがある。下部材３が主桁５単位で配置される場合、下部材３には図２に示すように下フランジ５１の幅に、下フランジ５１の幅方向両側に配置される緊張材４、４の定着のために要する幅を加えた程度の幅が与えられる。下部材３が隣接する主桁５、５間に跨る場合は、前記のように下部材３が上部材２と対になって下フランジ５１を挟み込み、下フランジ５１に圧縮力を作用させるため、下部材３には上部材２と同等程度の幅が与えられる。

図２、図３に示す例では下部材３の幅の相違に応じ、下部材３が主桁５単位で配置される場合に１個（１枚）の下部材３に２本の外ケーブル６を定着させ（図２）、隣接する主桁５、５間に跨る場合に１個（１枚）の下部材３に１本の外ケーブル６を定着させている（図３）。このことから、１本の主桁５に付き、外ケーブル６を１本、配置するか、複数本、配置するか等の条件に従い、あるいは複数本の外ケーブル６を配置する場合にどのように分散させて配置するか等の条件に応じ、下部材３を図２に示すように主桁５単位で配置するか、図３に示すように主桁５、５間に跨って配置するか、が選択される。

このように主桁５の断面形状、あるいは下フランジ５１の幅の大きさに応じ、隣接する主桁５、５間の間隔、あるいは各主桁５の底面の幅が相違するため、それぞれの場合に応じて下部材３の幅が相違する。それに伴い、下部材３の幅に応じて１個（１枚）の下部材３に図２に示すように主桁５の幅方向に複数個の定着部材９を固定できる場合と、図３に示すように１個の定着部材９しか定着できない場合があるため、下部材３の主桁５への固定位置は主桁５の断面形状等と、１本の主桁５に必要とする外ケーブル６の本数等に応じて決められる。

定着部材９が鋼製の場合、定着部材９は基本的に図２、図３に示すように下部材２の底面、もしくは上面に接触（密着）した状態で重なり、ボルト１０等により接合されるベースプレート９１と、外ケーブル６の軸方向に直交等、交差する方向を向いてベースプレート９１に溶接等により接合される定着プレート９２と、定着プレート９２に直交等、交差する方向を向いてベースプレート９１と定着プレート９２に接合され、定着プレート９２が受ける外ケーブル６の反力を負担するリブプレート９３等から構成される。定着プレート９２にはリブプレート９３の他に、定着部材９全体の剛性を確保するための補強プレートが付加されることもある。定着部材９がコンクリート製の場合、定着部材９は基本的にブロック状に形成される。

図２、図３の例においても上部材２自体は図１の例と同じ要領で構築され、上部材２の構築終了後、下部材３が主桁５の底面に配置され、下部材３と上部材２間を挿通する緊張材４の配置と、緊張材４への緊張力導入により上部材２と下部材３が圧縮力を受けた状態で主桁５に固定される。定着部材９は予め下部材３に一体的に接合されている場合と、下部材３の主桁５への固定後に接合される場合があり、一体的に接合されていることには、前記のように下部材３が定着部材９を兼ねることが含まれる。

図２、図３では上部材２が主桁５のウェブ５２から下フランジ５１の底面までに跨る高さを持つ場合の例を示しているが、上部材２は図４に示す例のように下フランジ５１の上にのみ構築されることもある。その場合、隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間には空間が形成されるため、その空間は図５に示す例のように定着部材９を配置するために利用可能になる。図２、図３ではまた、下部材３に定着部材９を固定しているが、図１の例と同じく、上部材２が定着部材９を兼ね、外ケーブル６が上部材２内を挿通し、上部材２の端面に定着されることもある。

定着部材９が鋼製の場合、定着部材９は下部材３には溶接により、もしくは定着部材９のベースプレート９１を貫通し、下部材３の厚さの範囲内に留まるボルト１０により接合される。ボルト１０を下部材３内に留め、主桁５に到達させない理由は主桁５を損傷させないためである。ボルト１０を使用する場合、下部材３にはボルト１０を受ける雌ねじ孔、もしくは挿入孔が形成される。ボルト１０は雌ねじ孔への螺合（螺入）により下部材３に接合される場合と、挿入孔への挿入と接着剤、モルタル等の充填材の充填により接合される場合がある。いずれの場合も、定着部材９を下部材３に固定するためのボルト１０を下部材３の厚さの範囲内に留めるために、下部材３にはボルト１０の螺合、もしくは定着に十分な厚さが与えられる。

定着部材９がコンクリート製の場合には定着部材９内にボルト挿通（螺合）用のスリーブ（ナット）を埋設しておくことで、ボルトにより接合することも可能である。また下部材３を上部材２に接合する緊張材４を利用して定着部材９を下部材２に固定することも可能である。例えば定着部材９のベースプレート９１を下部材３に重ね、両者に緊張材４が挿通するための挿通孔、もしくはねじ孔を形成する一方、緊張材４の下端部に雄ねじを切っておき、緊張材４の端部に螺合するナットの締結によりベースプレート９１を下部材３に固定することが可能である。

図４、図５は上部材２がプレキャストコンクリートで製作された場合の、上部材２の隣接する主桁５、５間への設置例を示す。図４は図２と同様に下部材３が主桁５単位で配置される場合、図５は図３と同様に下部材３が隣接する主桁５、５間に跨って配置される場合の例である。

図４、図５では上部材２が隣接する主桁５、５のウェブ５２、５２の側面に接触しながら、下フランジ５１、５１の上面に載置される形状に形成されているが、上部材２は隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間にも介在し、図２、図３に示す現場打ちコンクリート造の上部材２と同様の形状に形成されることもある。その場合、上部材２は隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１の両側面にも接触することが可能になるため、各上部材２の幅方向の移動に対する安定性が高まる。

上部材２がプレキャストコンクリート製の場合、上部材２は隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間の空間を通じて主桁５の下側からウェブ５２、５２間に差し込まれるため、１個（１枚）の上部材２の厚さは図４−（ｂ）、図５−（ｂ）に示すように隣接する下フランジ５１、５１間の距離以下に設定される。

１本の外ケーブル６に導入される緊張力の反力を主桁５との間の摩擦力等で負担する上で、複数枚のプレキャストコンクリート製の上部材２を必要とする場合には、上部材２は図４−（ｂ）、図５−（ｂ）に示すように複数枚、重ね合わせられることで定着装置１を構成する。下部材３は１枚で定着装置１を構成し得るから、下部材３は主桁５の長さ方向には全上部材２の厚さを加えた程度の長さを持つことになるが、各上部材２と対になるように主桁５の長さ方向に複数枚に分割されることもある。

図４は下部材３が主桁５の下フランジ５１単位で配置される場合に、主桁５の下フランジ５１の底面下に配置された下部材３が、２個以上（複数個）の定着部材９を主桁５の幅方向に並列させることができる程度の幅を持つ場合に、下部材３に主桁５の幅方向に２個以上の定着部材９を並列させて固定した場合の例を示す。

図５は下部材３が隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間に跨って設置される場合に、主桁５の軸方向に距離を置いて配置された定着装置１、１の各下部材３の下面と上面のそれぞれに定着部材９、９を固定した場合の例を示す。定着部材９はベースプレート９１が下部材３側を向いて固定される。

図５では同一鉛直線上に２本の外ケーブル６、６を段差を付けて配置するために、（ｂ）に示すように２個の定着装置１、１を主桁５の軸方向に距離を置いて配置し、一方の定着装置１における下部材３の上面と、他方の定着装置１における下部材３の下面にそれぞれ１個の定着部材９を固定している。図５に示すように２個の定着装置１、１を主桁５の軸方向に距離を置いて配置し、各定着装置１の下部材３の上面と下面に定着部材９を固定することは、１個の定着装置１における１個（１枚）の下部材３と主桁５との間の摩擦力等では２個の定着部材９、９が負担する外ケーブル６の反力を負担しきれない場合にも行われる。同じことは後述の図７にも言える。

例えば１個の定着装置１における１個（１枚）の下部材３と主桁５との間の摩擦力等で２個の定着部材９、９が負担する外ケーブル６、６の反力を負担できる場合には、同一の下部材３の上面と下面に下部材３を挟むように定着部材９、９を固定することもできる。その場合、１個の定着装置１に２個の定着部材９、９が固定されるため、１個の定着装置１に２本の外ケーブル６、６を高さ方向に並列させて定着させることになる。

図６、図７は図４、図５に示すプレキャストコンクリート製の上部材２がその形状のまま鋼材で製作された場合の、上部材２の設置例を示す。この場合の上部材２は主桁５の下フランジ５１の上面に接触する下部プレート２１と、下部プレート２１に対向し、緊張材４の上端部が定着される上部プレート２２と、下部プレート２１と上部プレート２２の双方に直交等、交差して溶接等により接合され、緊張材４の緊張力の反力を負担するリブプレート２３等から構成される。下部プレート２１と上部プレート２２にはリブプレート２３の他に、上部材２全体の剛性を確保するための補強プレートが付加されることもある。

図６は図４と同様、下部材３が主桁５の下フランジ５１単位で配置される場合に、主桁５の下フランジ５１の底面下に配置された下部材３に主桁５の幅方向に２個以上の定着部材９を並列させて固定した場合の例を示す。

図７は図５と同様、下部材３が隣接する主桁５、５の下フランジ５１、５１間に跨って設置される場合に、主桁５の軸方向に距離を置いて配置された定着装置１、１の各下部材３の下面と上面に定着部材９、９を固定した場合の例を示す。

１……定着装置、
２……上部材、２ａ……定着面、２０……定着プレート、
２１……下部プレート、２２……上部プレート、２３……リブプレート、
３……下部材、
４……緊張材、
５０……橋桁、
５……主桁、５１……下フランジ、５２……ウェブ、５３……上フランジ、
６……外ケーブル、７……シース、８……定着プレート、
９……定着部材、９１……ベースプレート、９２……定着プレート、９３……リブプレート、
１０……ボルト。

Claims (4)

1. 下フランジを有するＩ形断面、もしくはＴ形断面の主桁が幅方向に並列する橋桁において、前記主桁の軸方向に沿い、前記主桁の断面外に架設される外ケーブルを前記主桁に定着させるための定着装置であり、
   隣接する前記主桁間に跨り、前記両主桁の前記下フランジの上面上のウェブ間に配置されて前記下フランジに支持され、少なくとも前記主桁の前記下フランジの上面から前記主桁の前記ウェブの高さ方向中間部までの高さを持つ上部材と、前記主桁の前記下フランジの下面の下に配置される下部材と、前記主桁を外した領域の、前記上部材と前記下部材との間に架設され、緊張力が与えられる緊張材とを備え、前記緊張材が緊張され、前記上部材と前記下部材に定着されて前記上部材と前記下部材が前記主桁を挟み込んだ状態で前記主桁に固定されていることを特徴とする橋桁におけるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置。
2. 前記上部材は前記主桁の幅方向に、側面が前記隣接する主桁のウェブの幅方向の側面に接触する程度の幅を持っていることを特徴とする請求項１に記載の橋桁におけるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置。
3. 前記上部材は前記外ケーブルの端部が定着される定着部材を兼ねていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の橋桁におけるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置。
4. 前記外ケーブルの端部が定着される定着部材が前記上部材と前記下部材の少なくともいずれか一方に固定されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の橋桁におけるプレストレス導入用外ケーブルの定着装置。
   

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