JP6209014B2 - コンクリート部材の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストコンクリート等のコンクリート部材の接合方法に関する。

底版と、底版の両側方縁部からそれぞれ立設される一対の外壁と、一対の外壁の頂部を接合する頂版と、一対の外壁の間に設けられた中壁とからなる２連ボックスカルバートにおいて、中壁は、頂版と構造的に剛結されるのが一般的である。このように中壁と頂版とは剛接合されているので、地震時の地盤のせん断変形に伴って接合部に生じる大きな曲げモーメントによって、接合部を損傷させないようにするために、大きな部材断面や鉄筋量の増加が必要になる。

そこで、中壁の頂部と頂版との接合部を非剛接合にする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３３２６８３号公報

しかしながら、従来技術では、頂版と中壁の結合部が「ほぞ」を利用した半ピン接合であるため、完全なピン接合が実現できない。また、「ほぞ」構造を採用するには、部材をプレキャスト材にする必要があるが、プレキャスト材の接合面のレベルに不陸を生じさせることなく合わせることが困難であり、中壁に頂版からの軸力を確実に伝達することができないという問題点があった。

本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地震時における接合部の損傷を防止できると共に、頂版からの軸力を確実に伝達することができるコンクリート部材の接合方法を提供することにある。

本発明のコンクリート部材の接合方法は、底版と、プレキャストコンクリート部材である一対の外壁、中壁及び頂版との互いの接合によって、前記底版と、前記底版の両側方縁部からそれぞれ立設された一対の外壁と、前記一対の外壁の間に設けられた中壁と、前記一対の外壁の頂部を接合する前記頂版とで箱型に構成された２連ボックスカルバートにおいて、前記中壁の頂面に前記頂版を接合するコンクリート部材の接合方法であって、前記中壁の頂面に形成されたジョイントバー挿入穴を囲むように弾性変形材を敷設する弾性変形材敷設工程と、前記一対の外壁と前記頂版との剛接合によって前記頂版を前記中壁の頂面に対して間隔をおいて位置決めし、前記中壁の頂面と前記頂版と前記弾性変形材とで充填空間を画定するレベル合わせ工程と、前記ジョイントバー挿入穴に対向して前記頂版に形成されたジョイントバー貫通孔からジョイントバーを挿入して前記中壁と前記頂版とを接合する接合工程と、前記充填空間にグラウトを充填するグラウト充填工程とを有することを特徴とする。
さらに、本発明のコンクリート部材の接合方法において、前記グラウト充填工程では、前記ジョイントバー貫通孔から前記充填空間に前記グラウトを充填しても良い。
さらに本発明のコンクリート部材の接合方法において、前記グラウト充填工程では、前記中壁の側面から前記ジョイントバー挿入穴に連通するように形成された注入孔から前記充填空間に前記グラウトを充填しても良い。
さらに、本発明のコンクリート部材の接合方法において、前記頂版には、頂面と前記充填空間とを連通する空気孔が形成されていても良い。
さらに、本発明のコンクリート部材の接合方法において、前記弾性変形材には、外部と前記充填空間とを連通する連通孔が形成されていても良い。
さらに、本発明のコンクリート部材の接合方法において、前記弾性変形材は、硬度が４０〜９０度の硬質ゴムであっても良い。
さらに、本発明のコンクリート部材の接合方法において、前記グラウトは、ＪＰ漏斗を用いたグラウトの流動性試験において、流下時間が８秒から１２秒であっても良い。
また、本発明のコンクリート部材の接合構造は、上述のコンクリート部材の接合方法によって、前記中壁の頂面に前記頂版がピン構造で接合されていることを特徴とする。

本発明によれば、ジョイントバーによって第１のコンクリート部材と第２のコンクリート部材とを接合すると共に、その接合部を、第１のコンクリート部材の頂面と第２のコンクリート部材と弾性変形材とで画定された充填空間にグラウトを充填することにより、ピン構造とすることができ、地震時における曲げモーメントの発生に備えた部材の大断面化や鉄筋量の増加を防止できると共に、第１のコンクリート部材に第２のコンクリート部材からの軸力を確実に伝達することができるという効果を奏する。

本発明に係るコンクリート部材の接合方法の実施の形態が適用される２連ボックスカルバートの構成例を示す図である。 図１に示す２連ボックスカルバートの接合方法を説明するための分解図である。 本発明に係るコンクリート部材の接合方法の実施の形態の弾性変形材敷設工程を説明するための斜視図である。 本発明に係るコンクリート部材の接合方法の実施の形態のレベル合わせ工程を説明するための頂面及び断面図である。 図４に示す筒状体に接続される排気ホースの配管方法を説明するための側面及び正面図である。 図４に示す中壁の他の構成例を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施の形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態のコンクリート部材の接合方法は、図１を参照すると、底版２、底版２の両側方縁部からそれぞれ立設された一対の外壁３と、一対の外壁３の間に設けられた中壁４と、一対の外壁３の頂部を接合する頂版５とで箱型に構成された２連ボックスカルバート１において、中壁４と、頂版５との接合に適用される。底版２、一対の外壁３、中壁４及び頂版５は、プレキャストコンクリート部材であり、互いの接合によって２連ボックスカルバート１が形成される。なお、図１において、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は２連ボックスカルバート１がトンネル軸方向に連設された状態を示す側面図である。本実施の形態の２連ボックスカルバート１は、図１（ｂ）に示すように、トンネル軸方向に勾配を有している。

図２を参照すると、２連ボックスカルバート１の接合は、まず、底版２と一対の外壁３及び中壁４とを、底版２から鉛直方向にそれぞれ突出している底版主筋２１を用いて剛接合する。なお、図２において、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図である。また、図２（ｃ）に示す符号６は、中壁４に形成された浚渫口である。

次に、図３に示すように、硬質ゴム等の弾性変形可能な弾性変形材７を中壁４の頂面に敷設する。弾性変形材７は、中壁４の頂面に形成されたジョイントバー挿入穴４１を囲むように敷設する。なお、図３には、中壁４の頂面の周縁部に、環状の弾性変形材７を敷設した例を示したが、弾性変形材７を複数の部材で構成し、複数の部材をつないで環状に敷設しても良い。この工程は、本実施の形態のコンクリート部材の接合方法における弾性変形材敷設工程となる。

次に、図２を参照すると、一対の外壁３と頂版５とを、一対の外壁３の頂面から突出している外壁主筋３１を用いて剛接合する。これにより、頂版５は、中壁４の頂面と間隔をおいて配置され、中壁４の頂面に対する頂版５の底面の位置合わせが行われる。この工程は、本実施の形態のコンクリート部材の接合方法におけるレベル合わせ工程となる。

レベル合わせ工程によって、図４に示すように、中壁４の頂面に対する頂版５の底面の位置合わせが行われた状態で、中壁４の頂面に敷設された弾性変形材７は、頂版５の荷重によって弾性変形し、弾性変形材７と、中壁４の頂面、頂版５の底面とで充填空間Ａが画定される。換言すると、弾性変形材７の弾性変形後の厚さを考慮して中壁４の高さが設定されている。すなわち、本実施の形態では、厚さ２ｃｍの弾性変形材７を用いたが、レベル合わせ工程によって、中壁４の頂面と頂版５の底面との間隙が弾性変形材７の厚さ２ｃｍ未満になるように、中壁４の高さが設定されている。なお、図４において、（ａ）は位置合わせされた中壁４と頂版５の頂面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＹ−Ｙ断面図である。

なお、充填空間Ａは、後の工程でグラウトを充填するための空間である。従って、充填されたグラウトが漏れ出さないように、中壁４の頂面及び頂版５の底面と弾性変形材７との間の水密性を保つ必要がある。そこで、弾性変形材７に、適度な弾性変形と、弾性変形に伴う適度な反力とが要求される。この要求を満たすためには、硬度が４０〜９０度の硬質ゴムを用いると良い。なお、中壁４の頂面と頂版５の底面とが粗く、中壁４の頂面及び頂版５の底面と弾性変形材７との間の水密性が保てない場合には、必要に応じて弾性変形材７と中壁４の頂面との間、特に弾性変形材７の角部にコーキング処理を施す様にしても良い。

図３及び図４を参照すると、頂版５には、頂面から底面に貫通するジョイントバー貫通孔５１が、中壁４の頂面に形成されたジョイントバー挿入穴４１と対向する位置に形成されている。なお、弾性変形材７は、中壁４の頂面に形成されたジョイントバー挿入穴４１を囲むように敷設されているため、ジョイントバー貫通孔５１は、外部と充填空間Ａとを連通する連通孔として機能する。また、頂版５のジョイントバー貫通孔５１の周りには、頂面から底面に貫通して外部と充填空間Ａとを連通する４本の空気孔５２が形成されている。

次に、ＰＣ鋼棒あるいは鉄筋等のジョイントバー９を、図４に示すように、ジョイントバー貫通孔５１を介してジョイントバー挿入穴４１まで挿入し、頂版５と中壁４とを接合する。ジョイントバー９は、せん断補強材であり、せん断力を伝達させるためのズレ止め鉄筋として機能する。従って、ジョイントバー９には定着長さは必要なく、ズレ止め鉄筋としての長さがあればこと足りる。この工程は、本実施の形態のコンクリート部材の接合方法における接合工程となる。

図３を参照すると、弾性変形材７の側面には、外部と充填空間Ａとを連通する連通孔７１が形成されており、連通孔７１には、アルミパイプ等の弾性変形材７よりも硬度が高い筒状体８が挿入されている。筒状体８を挿入することで、頂版５の荷重によって弾性変形材７が弾性変形しても連通孔７１が閉塞されることがない。連通孔７１は、挿入された筒状体８が側方に突出されるように形成されている。また、トンネル軸方向に勾配を有している場合には、連通孔７１は充填空間Ａの最頂部に形成すると好適であり、本実施の形態では、充填空間Ａの最頂部の性変形材７の角部２か所に形成されている。

次に、図５に示すように、筒状体８に排気ホース８１を接続する。図５において、（ａ）は中壁４と頂版５との接合部を側面から見た図であり、（ｂ）は中壁４と頂版５との接合部を正面から見た図である。排気ホース８１は、充填空間Ａにグラウトを充填する際に、充填空間Ａ内の空気を排気すると共に、充填空間Ａにグラウトが密実に充填されたことを確認するために用いられる。従って、排気ホース８１内のグラウトを視認することができる透明もしくは半透明のホースであることが好ましい。排気ホース８１は、充填空間Ａの最頂部よりも立ち上げて配管し、予め設定した充填空間Ａの最頂部との水頭差ｈを設ける。なお、本実施の形態のようにトンネル軸方向に勾配を有している場合には、図５に示すように、排気ホース８１を既設の頂版５の底面に養生テープ等を用いて止めながら立ち上げると良い。本実施の形態では、充填空間Ａの最頂部との水頭差ｈが１５０ｍｍ以上になるように排気ホース８１を配管した。

次に、ジョイントバー貫通孔５１から充填空間Ａに、底版２、一対の外壁３、中壁４及び頂版５の母材コンクリートよりも高強度を発現するグラウトを充填する。グラウトの充填に伴って、充填空間Ａ内の空気は、頂版５に形成された空気孔５２と、弾性変形材７に形成された連通孔７１（筒状体８、排気ホース８１)とから排出され、グラウトが充填空間Ａに密実に充填される。特に、弾性変形材７の連通孔７１を充填空間Ａの最頂部に形成することで、充填空間Ａ内の空気とグラウトとが確実に置換される。この工程は、本実施の形態のコンクリート部材の接合方法におけるグラウト充填工程となる。

本実施の形態では、ジョイントバー貫通孔５１の内径を約５０ｍｍ、ジョイントバー９の径を約２９ｍｍとし、グラウトは、ジョイントバー貫通孔５１とジョイントバー９との間隙を通って充填空間Ａに充填される。このグラウトは、流動性を確保して充填空間Ａに密実に充填すると共に、硬化後の十分強度を確保しなければならない。そこで、ＪＰ漏斗を用いたグラウトの流動性試験において、流下時間が８秒から１２秒であることが好ましい。流下時間が８秒未満の場合には、流動性は好適で充填空間Ａに密実に充填することができるが、硬化後の十分な強度を確保することができない。一方、流下時間が１２秒を超える場合には、流動性が低いため充填空間Ａに密実に充填することができない。

次に、排気ホース８１の解放端からグラウトが流出することを確認する。排気ホース８１の解放端からのグラウトの流出は、充填空間Ａ内の空気とグラウトとが確実に置換されたことを意味する。そして、排気ホース８１の解放端からのグラウトの流出を確認したのち、排気ホース８１を結束線等で止水する。そして、グラウトの硬化によって、本実施の形態のコンクリート部材の接合方法による接合構造が形成される。

なお、本実施の形態では、頂版５に空気孔５２を、弾性変形材７に連通孔７１をそれぞれ形成したが、必ずしも両方を形成する必要はなく、充填空間Ａ内の空気を確実に排出可能であれば、いずれか一方のみを形成するようにしても良い。

また、本実施の形態では、グラウト充填工程において、グラウトをジョイントバー貫通孔５１から充填するように構成が、図６に示すように、中壁４の側面からジョイントバー挿入穴４１に連通する注入孔４２を形成し、注入孔４２からグラウトを充填するようにしても良い。この場合には、充填空間Ａ内の下方側からグラウトを充填することができるため、充填空間Ａ内の空気の置換を容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態は、中壁４（第１のコンクリート部材）の頂面に頂版５（第２のコンクリート部材）を接合するコンクリート部材の接合方法であって、中壁４の頂面に形成されたジョイントバー挿入穴４１を囲むように弾性変形材７を敷設する弾性変形材敷設工程と、頂版５を中壁４の頂面に対して間隔をおいて位置決めし、中壁４の頂面と頂版５と弾性変形材７とで充填空間Ａを画定するレベル合わせ工程と、ジョイントバー挿入穴４１に対向して頂版５に形成されたジョイントバー貫通孔５１からジョイントバー９を挿入して中壁４と頂版５とを接合する接合工程と、充填空間Ａにグラウトを充填するグラウト充填工程とを有する。
この構成により、接合部をピン構造にすることができるため、地震に備えた接合部の大断面化や鉄筋量の増加を防止できると共に、接合される中壁４の頂面と頂版５の底面とに不陸があっても、弾性変形材７でレベルが調整された充填空間Ａに密実に充填されたグラウトを介して接合されるため、中壁４に頂版５からの軸力が確実に伝達される。また、接合のための特別なダンパ等の接合部品を用いることなく、ピン構造を実現できるため、結合構造のコストが低減される。これにより、プレキャスト製品等のコンクリート部材の適用性が向上し、ボックスカルバートを代表とする構造物の市場性を向上させることができる。

さらに、本実施の形態は、グラウト充填工程では、ジョイントバー貫通孔５１から充填空間Ａにグラウトを充填する。
この構成により、グラウトを充填するための特別な注入孔を形成する必要がないと共に、上方側からグラウトを充填することができるため、市場性や作業性が向上する。

さらに、本実施の形態は、グラウト充填工程では、中壁４の側面からジョイントバー挿入穴４１に連通するように形成された注入孔４２から充填空間Ａにグラウトを充填することも可能である。
この構成により、充填空間Ａ内の下方側からグラウトを充填することができるため、充填空間Ａ内の空気の置換を容易に行うことができる。

さらに、本実施の形態おいて、頂版５には、頂面と充填空間Ａとを連通する空気孔が形成されている。また、本実施の形態おいて、弾性変形材７には、外部と充填空間Ａとを連通する連通孔７１が形成されている。
この構成により、グラウトの充填に伴って充填空間Ａ内の空気が排気されるため、充填空間Ａにグラウトを密実に充填することができる。

さらに、本実施の形態おいて、弾性変形材７は、硬度が４０〜９０度の硬質ゴムである。
この構成により、グラウトの充填に好適な充填空間Ａを形成することができる。

さらに、本実施の形態おいて、グラウトは、ＪＰ漏斗を用いたグラウトの流動性試験において、流下時間が８秒から１２秒である。
この構成により、流動性を確保して充填空間Ａに密実に充填することができると共に、硬化後の強度を確保することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、本実施の形態では、浚渫口６が形成された中壁４を用いたが、浚渫口６が広い場合には、中柱と称される場合もある。すなわち、本実施の形態では、中壁４を中柱も含むと表現して用いている。

１ ２連ボックスカルバート
２ 底版
３ 外壁
４ 中壁
５ 頂版
６ 浚渫口
７ 弾性変形材
８ 筒状体
９ ジョイントバー
２１ 底版主筋
３１ 外壁主筋
４１ ジョイントバー挿入穴
４２ 注入孔
５１ ジョイントバー貫通孔
５２ 空気孔
７１ 連通孔
８１ 排気ホース

Claims (8)

1. 底版と、プレキャストコンクリート部材である一対の外壁、中壁及び頂版との互いの接合によって、前記底版と、前記底版の両側方縁部からそれぞれ立設された一対の外壁と、前記一対の外壁の間に設けられた中壁と、前記一対の外壁の頂部を接合する前記頂版とで箱型に構成された２連ボックスカルバートにおいて、前記中壁の頂面に前記頂版を接合するコンクリート部材の接合方法であって、
   前記中壁の頂面に形成されたジョイントバー挿入穴を囲むように弾性変形材を敷設する弾性変形材敷設工程と、
   前記一対の外壁と前記頂版との剛接合によって前記頂版を前記中壁の頂面に対して間隔をおいて位置決めし、前記中壁の頂面と前記頂版と前記弾性変形材とで充填空間を画定するレベル合わせ工程と、
   前記ジョイントバー挿入穴に対向して前記頂版に形成されたジョイントバー貫通孔からジョイントバーを挿入して前記中壁と前記頂版とを接合する接合工程と、
   前記充填空間にグラウトを充填するグラウト充填工程とを有することを特徴とするコンクリート部材の接合方法。
2. 前記グラウト充填工程では、前記ジョイントバー貫通孔から前記充填空間に前記グラウトを充填することを特徴とする請求項１記載のコンクリート部材の接合方法。
3. 前記グラウト充填工程では、前記中壁の側面から前記ジョイントバー挿入穴に連通するように形成された注入孔から前記充填空間に前記グラウトを充填することを特徴とする請求項１記載のコンクリート部材の接合方法。
4. 前記頂版には、頂面と前記充填空間とを連通する空気孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコンクリート部材の接合方法。
5. 前記弾性変形材には、外部と前記充填空間とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコンクリート部材の接合方法。
6. 前記弾性変形材は、硬度が４０〜９０度の硬質ゴムであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコンクリート部材の接合方法。
7. 前記グラウトは、ＪＰ漏斗を用いたグラウトの流動性試験において、流下時間が８秒から１２秒であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のコンクリート部材の接合方法。
8. 請求項１乃至請求項７記載のいずれかに記載のコンクリート部材の接合方法によって、前記中壁の頂面に前記頂版がピン構造で接合されていることを特徴とするコンクリート部材の接合構造。

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