JP6259807B2 - 道路橋防護柵及びその設置工法 - Google Patents

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本発明は、例えば橋梁等の路面側端部に設置されるプレキャスト壁高欄等の道路橋防護柵及びその設置工法に関する。
道路橋には、路面からの車両の逸脱、転落防止を目的として防護柵や防護壁が設けられている。防護柵には、例えば、適宜間隔に支柱を立てて複数本のレールを水平方向に配置する鋼製の構造などがある。防護壁には、例えば、地覆上に連続した壁を立設するコンクリート製の構造がある。コンクリート構造の防護壁は、現地にて鉄筋及び型枠を組み立て、コンクリートを打設する方法が一般的である。
工期短縮を目的としてプレキャスト部材を工場で製作して現地に搬入し、床版側端部と接合して防護柵を構築する方法もある。この場合の接合方法として、
1.床版とプレキャスト部材の双方から鉄筋を突出させ、両者を現地で打設するコンクリートで一体化する。
2.アンカーボルトにより両者を緊結する(例えば、特許文献1参照)。
3.PC鋼材を配置してプレストレスにて両者を一体化する(例えば、特許文献2参照)。
等の方法がある。
特開平09−296414号公報 特開2002−146721号公報
しかしながら、1の方法は、プレキャスト部材の仮保持、現地での鉄筋の組み立て、型枠の組み立て、コンクリートの打設などの作業を必要とするため、作業が煩雑であり、時間がかかり、コストの低減が困難であった。
2の方法は、所定の強度を確保するためにより多くのアンカーボルトが必要である。多数のアンカーボルトが使われると、アンカーボルトにナットを締付けるための空間を多数設ける必要があり、コンクリート部材の断面欠損が多くなり、かえって耐力が低下するおそれがあった。また、プレキャスト部材の設置作業時にプレキャスト部材とアンカーボルトとの接触が起こりやすく、接触した場合、プレキャスト部材やアンカーボルトを損傷させるおそれがあった。さらに、多数のアンカーボルトを使用すると、ボルトの締め付け作業やトルク管理に時間がかかるという問題もあった。
3の方法は、PC鋼材の配置やプレストレスの導入・定着作業が必要であるため、緊張ジャッキ、緊張ポンプ、定着具が必要であり、コストが高くなる。また、緊張作業の管理も必要である。
また、1から3の工法は、一般的な鉄筋や鋼製の緊張材・定着具を使用するため、それらの鋼材の腐食・劣化のおそれがある。例えば、降雨による湿食や、特に寒冷地で用いられる凍結防止剤(塩化ナトリウム)の散布によって発生する塩化物イオンによる腐食などが考えられる。これらの対策として、コンクリートのかぶり厚さを大きくとる、コンクリート表面を被覆する程度の対策しかなかった。
そこで、鉄筋等の鋼材に比べ軽量で引張強度が高く、水分や塩分に対して優れた耐腐食性を有する連続繊維補強材を道路橋防護柵の補強材として用いる工法が本発明者らにより検討されている。この工法によれば、連続繊維補強材の高い強度を十分活かすことができれば道路橋防護柵の十分な補強が可能である。しかしながら、この工法では、連続繊維補強材の強度を活かすための十分な定着長さをどのようにして確保すべきかが課題となる。連続繊維補強材に特殊な定着装置を取り付けるなどして連続繊維補強材の定着強度を高める方法などが検討されたが、この方法では、定着装置を連続繊維補強材に取り付けるための煩雑な作業が発生し、コストの増大をも招くことが問題となる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、耐久性に優れ、工期短縮が可能な道路橋防護柵及びその設置工法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る道路橋防護柵は、床版の側端部に立設された連続繊維補強材と、前記連続繊維補強材を収容可能な貫通孔を有し、この貫通孔に前記連続繊維補強材を収容するようにして前記床版の前記側端部の上に設置されたプレキャスト壁材と、前記貫通孔内の隙間に充填されたセメント系充填材とを具備し、前記連続繊維補強材は、より線状に成形され、前記プレキャスト壁材の前記貫通孔内に位置する部位の一部が定着補強部として機能するようによりが解かれてなる。
本発明に係る道路橋防護柵は、連続繊維補強材を補強材として用いたことによって、高強度で、水分や塩分等による腐食による耐久性の低下を防止することができるとともに、より線状の連続繊維補強材のプレキャスト壁材の貫通孔内に位置する部位の一部のよりを解いて定着補強部を形成したことによって、連続繊維補強材のセメント系充填材との付着面積を増大させ、連続繊維補強材の定着強度を高めることができる。これにより、連続繊維補強材の強度を活かして道路橋防護柵の十分な補強が可能になる。
定着補強部は、よりを解いた複数の素線の先端部分を結束具を用いて束ねることによって提灯状に形成されたものであってよい。このことにより、連続繊維補強材のセメント系充填材との付着面積を増大させるとともに、よりを解いた部分の隙間にセメント系充填材が入り込み大きな塊となり機械的な引抜き抵抗を増し、連続繊維補強材の定着強度を高めることができる。
また、よりを解いた複数の素線の先端部分を結束具を用いて束ねたことで、プレキャスト壁材の貫通孔に連続繊維補強材を挿入する際に、連続繊維補強材においてよりを解かれた素線が貫通孔の入口端面や内壁面で接触して変形したりすることを回避できる。これにより、プレキャスト壁材の貫通孔に連続繊維補強材を挿入する作業が容易になり、工期短縮を図ることができる。
さらに、本発明に係る他の形態である道路橋防護柵の設置工法は、一部のよりを解いて定着補強部が形成されたより線状の連続繊維補強材を準備する工程と、床版の側端部に前記連続繊維補強材立設する工程と、前記連続繊維補強材を収容可能な貫通孔を有するプレキャスト壁材の前記貫通孔に前記連続繊維補強材の前記定着補強部を含む部位を挿入しながら前記床版の前記側端部の上にプレキャスト壁材を設置する工程と、前記貫通孔内の隙間にセメント系充填材を充填する工程とを有する。
本発明によれば、連続繊維補強材を補強材として用いたことによって、高強度で、水分や塩分等による腐食による耐久性の低下を防止することができるとともに、より線状の連続繊維補強材のプレキャスト壁材の貫通孔内に位置する部位の一部のよりを解いて定着補強部を形成したことによって、連続繊維補強材のセメント系充填材との付着面積を増大させ、連続繊維補強材の定着強度を高めることができる。これにより低コストで道路橋防護柵の耐久性を向上させることができる。また、道路橋防護柵の設置のための工期短縮を図ることができる。
本発明の一実施形態に係るプレキャスト壁高欄の構造を橋軸方向から示す縦断面図である。 図1のA−A´線断面図である。 本実施形態で採用されるより線状の連続繊維補強材を示す側面図である。 図1のプレキャスト壁材に設けられた貫通孔の詳細断面図である。 プレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 プレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 プレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 プレキャスト壁高欄の設置工程を示す縦断面図である。 本発明に係るプレキャスト壁高欄の構造の変形例を示す縦断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る道路橋防護柵であるプレキャスト壁高欄1の構造を橋軸方向から示す縦断面図、図2は図1のA−A´線断面図である。
(プレキャスト壁高欄1の構造の概要)
これらの図に示すように、道路橋の床版2の両側の側端部2aの上面2cには、この床版2の側端部2aの上に立設されるプレキャスト壁高欄1の補強材としての複数の連続繊維補強材3が直立に立設される。これらの連続繊維補強材3は橋軸方向に所定の間隔で立設されている。一方、プレキャスト壁材4は連続繊維補強材3を個々に収容可能な複数の貫通孔4aを有し、これらの貫通孔4aに連続繊維補強材3を収容するようにして立設される。そして、プレキャスト壁材4の各貫通孔4a内に高流動性を有するセメント系充填材5が充填される。
以下、各々の構成について説明する。
(床版2及び連続繊維補強材3について)
床版2は、例えばプレキャストコンクリート製、現場打ち鉄筋コンクリート製などのコンクリート系材料により構成される。床版2の側端部2aの上面2cには、少なくとも橋軸方向に所定の間隔を置いて複数の連続繊維補強材3が直立に立設される。
連続繊維補強材3には、例えば、炭素繊維、アラミド繊維及びガラス繊維の少なくともいずれか1つとエポキシ樹脂及びビニルエステル樹脂の少なくともいずれか1つを組み合せた複合材料が利用される。連続繊維補強材3は、鉄筋等の鋼材に比べ軽量で引張強度が高く、水分や塩分に対して優れた耐腐食性を有する。
連続繊維補強材3は曲げ成型により任意の形状にして用いることができる。本実施形態では、例えば、直径が17.2mmのより線状の連続繊維補強材3をU字形に曲げ成型したものなどが用いられる。U字形の連続繊維補強材3は、そのU字形における下部の折返し部分3aが床版2のコンクリート中に埋め込まれて一体化される。そしてこのU字形の連続繊維補強材3の上部の2本の直立部分3bが床版2の側端部2aの上面2cから幅員方向に所定の距離を置いた位置で突出させてある(図1及び図4等を参照)。なお、U字形の連続繊維補強材3ではなく、例えばL字形の2本の連続繊維補強材を組み合せて本実施形態と同様の連続繊維補強材3を構成してもよい。また、床版2のコンクリート中に埋め込まれる先端に突起などの定着加工を施して、所要の定着強度を確保した2本の直線の連続繊維補強材を組み合せて本実施形態と同様の連続繊維補強材3を構成してもよい。
図3は本実施形態で採用されるより線状の連続繊維補強材3を示す側面図である。
同図に示されるように、本実施形態では、より線状の連続繊維補強材3が用いられる。より線状の連続繊維補強材3は、1本の素線を芯材3dとして、この芯材3dの周りに複数本例えば6本の素線3eを所定のピッチでより合わせて構成される。
より線状の連続繊維補強材3の、床版2の側端部2aの上面2cから突出させた直立部分3bの先端付近の部位には定着補強部3cが形成される。この定着補強部3cは、より線状の連続繊維補強材3の該当部位のよりを解くことによって形成される。より線状の連続繊維補強材3のよりを解いた部位において、芯材3d、素線3e同士の間に隙間ができるとともに径が広がるため、プレキャスト壁材4の貫通孔4a内に充填されるセメント系充填材5との付着面積が増大し、連続繊維補強材3の定着強度が高くなる。
図3に示したように、定着補強部3cは、より具体的には、よりを解いた複数の素線3eの先端部分を結束具3fを用いて芯材3dの周りに束ねることによって提灯状に形成してもよい。本例では、提灯状の部分(定着補強部3c)の径R1を、よりを解いていない部分の径R0に対して例えば1.7倍程度に拡げた。また、提灯状の部分(定着補強部3c)の長さL1は、直径が17.2mmのより線状の連続繊維補強材3の場合では例えば180mm程度とした。
なお、本発明は、必ずしもより線状の連続繊維補強材3の定着補強部3cを提灯状にすることに限定されるものではなく、例えば、よりを解いた素線の先端部分の結束をせずに解いたままとしたものであってもよい。このようにしても、プレキャスト壁材4の各貫通孔4a内に充填されるセメント系充填材5との付着面積が増大し、連続繊維補強材3の定着強度を向上させることができる。
(プレキャスト壁材4について)
床版2の側端部2aの上にはプレキャストコンクリート製の壁材であるプレキャスト壁材4が、プレキャスト壁材4自身の設置位置の微調整を可能とするための空隙6a(図6参照)の部分に充填された無収縮モルタルや樹脂接着剤などの充填材6と微調整用の治具(図示せず)を介して設置される。
プレキャスト壁材4は、床版2の側端部2aに立設された各連続繊維補強材3を個々に収容可能な複数の貫通孔4aを有し、これらの貫通孔4aに連続繊維補強材3を一本ずつ収容した状態で床版2の側端部2aの上に充填材6及び高さ調整用の冶具(図示せず)などを介して設置される。連続繊維補強材3が収容された貫通孔4a内にはセメント系充填材5が充填される。貫通孔4a内に充填されるセメント系充填材5としては、高強度、高流動性、早強性を有するモルタルが用いられる。このようなセメント系充填材5を用いることによって、工期の短縮、貫通孔4a内での連続繊維補強材3の定着強度向上を図れる。
貫通孔4aの内径は、連続繊維補強材3の外周面との間に適度なクリアランスが確保されてセメント系充填材5が貫通孔4a内に満遍なく充填されるように選定される。本実施形態では、例えば、40mm程度とされている。
連続繊維補強材3は水分及び塩分等に対して優れた耐腐食性を有するので、プレキャスト壁材4の外壁面から貫通孔4aまでの厚さは、コンクリート中の鉄筋の腐食進行を低減させるように決められるかぶり厚さ等を考慮しなくてよい。従来工法では70mm程度必要であったかぶり厚は本実施形態では、例えば30mm程度とされている。
貫通孔4aの内壁面には、例えば、図4に示すように、貫通孔4aの仮想的な中心軸CLの位置から内壁面までの距離が貫通孔4aの中心軸CLの方向に沿って連続的に変わるように凹凸4eが設けられることが望ましい。これにより、貫通孔4aの内壁面に対するセメント系充填材5の付着性が向上し、プレキャスト壁材4が水平方向の外圧を受けたとき発生する曲げモーメントによって貫通孔4aの内壁面への付着部分で硬化後のセメント系充填材5が破断しにくくなる。
運搬及び設置作業の効率化のため、プレキャスト壁材4は、橋軸方向に例えば2mの長さのブロックの単位で製作され、貫通孔4aは橋軸方向において例えば50cm間隔に設けられる。厚さは例えば25cm、壁厚方向の貫通孔4aの間隔は貫通孔4aの中心軸間で例えば15cmである。なお、これらの寸法は一例に過ぎない。
図5及び図6に示すように、床版2の側端部2aとプレキャスト壁材4との互いの接合面2c、4cの間には、プレキャスト壁材4の設置位置の微調整を可能とするために空隙6a(図6)が設けられており、微調整後にこの空隙6aに無収縮モルタルや樹脂接着剤などの充填材6が充填される。床版2の側端部2aとプレキャスト壁材4との互いの接合面2c、4cの間の距離は、ライナープレートまたは硬質ゴムなどの高さ調整用の収具(図示せず)を使って微調整される。プレキャスト壁材4の設置位置の微調整とは、橋軸方向に連続するプレキャスト壁材4の各ブロックの上端面の高さと幅員方向での位置を揃えるための微調整である。高さの微調整についてはライナープレートまたは硬質ゴムなどの高さ調整用の収具(図示せず)を使って行われ、幅員方向での位置を揃えるための微調整は、上記の空隙6aの部分で連続繊維補強材3をプレキャスト壁材4の調整位置に合せて僅かに曲げることなどによって行われる。
(せん断補強について)
床版2の側端部2aと無収縮モルタルなどの充填材6との継ぎ手部分のせん断補強のため、図1及び図5等に示すように、床版2の側端部2aの上面(接合面2c)には第1のせん断キー2bが突設されている。
また、プレキャスト壁材4と無収縮モルタルなどの充填材6とのせん断補強のため、床版2の側端部2aとプレキャスト壁材4との間の空隙6a(図6参照)に充填された無収縮モルタルなとの充填材6によって第2のせん断キー6b(図1及び図7参照)が形成されるように、プレキャスト壁材4の接合面4cにはせん断キー形成室4b(図6参照)が設けられている。
これらのせん断補強によって、プレキャスト壁材4が水平方向の外圧を受けたときに、その外圧を床版2の側端部2aに伝達させることができ、床版2の側端部2aとプレキャスト壁材4の互いの接合部分で破断が生じることを回避できる。
(プレキャスト壁高欄の設置工法)
次に、本実施形態に係るプレキャスト壁高欄の設置工法について説明する。
なお、床版2のためのコンクリート材としてはプレキャストコンクリートが用いられる場合を想定する。この場合、連続繊維補強材3はプレキャストコンクリート工場内で床版2のプレキャストコンクリートの製作時に一体に設けられ、現場に搬入され、設置される。床版2が場所打ちコンクリートの場合には、床版2のコンクリート打設前に連続繊維補強材3を配置しておけばよい。
図5から図8は設置された床版2にプレキャスト壁材4を設置する工程を示す図である。
まず、図5に示すように、クレーンなどによって吊り上げられたプレキャスト壁材4を、床版2の側端部2aに立設された複数の連続繊維補強材3がプレキャスト壁材4の複数の貫通孔4aに下から挿入するように位置を合せながら降下させ、図6に示すように、プレキャスト壁材4を床版2の側端部2aの上に空隙6aを介して設置する。このとき、ライナープレートまたは硬質ゴムなどの高さ調整用の冶具(図示せず)を用いて、橋軸方向に連続するプレキャスト壁材4の各ブロックの上端面の高さを揃えるための微調整が行われる。同様に各ブロックの幅員方向での位置を揃えるための微調整も行われる。
微調整の完了後、図7に示すように、空隙6aに無収縮モルタルなどの充填材6が充填される。このとき、プレキャスト壁材4の接合面4cに設けられたせん断キー形成室4b内にも充填材6が充填されることによって第2のせん断キー6bが得られる。
次に、図8に示すように、プレキャスト壁材4の各貫通孔4a内にセメント系充填材5が充填される。このセメント系充填材5の充填は、プレキャスト壁材4の各貫通孔4aが重力方向に穿たれていることで、プレキャスト壁材4の貫通孔4aの上側の開口部からのセメント系充填材5の注入によって行われる。これにより、貫通孔4a内に連続繊維補強材3を安定して定着させることができる。
以上で、道路橋防護柵であるプレキャスト壁高欄1の設置が完了する。
(効果等について)
本実施形態のプレキャスト壁高欄及びその設置工法によれば、次のような効果が得られる。
1.現地での鉄筋の組み立て、型枠の組み立て、コンクリートの打設などの作業が不必要とであり、従来工法と比較して作業が少なく、時間がかからず、工期の短縮が可能となる。
2.水分や塩分などに対する耐腐食特性に優れた連続繊維補強材3をプレキャスト壁高欄1の補強材として用いたことによって、耐久性の経年的な低下が生じにくく、保守や修繕等に要するコストの低減を図れる。
3.プレキャスト壁材4の設置、空隙6aへの充填材6の充填、そして貫通孔4a内へのセメント系充填材5の充填といった少ない工程で施工することができるとともに、コンクリートの現場打設等による養生期間を要することなく、各工程を続けて行うことができるので、工期の短縮を図れる。
4.連続繊維補強材3は引張強度が高いので、鉄筋等の鋼材を用いた場合に比べて設置間隔を拡げることができる。具体的には本実施形態では、橋軸方向に50cmの間隔で連続繊維補強材3を立設すれば良いのに対し、鉄筋を用いた場合には例えば12.5cm程度の間隔で立設させる必要がある。このため、プレキャスト壁材4を設置する作業において、プレキャスト壁材4と連続繊維補強材3との接触等による損傷の発生頻度を引き下げられる。また、プレキャスト壁材4の補強材収容のための貫通孔4aの数も減らすことができる。また、アンカーボルトを用いる場合と比較してコンクリート部材の断面欠損が少なくなり、耐力低下のおそれがない。
5.上記のように、連続繊維補強材3の引張強度は同等の径寸法の鉄筋等の鋼材に比べ高く、その高い強度を十分活かせばプレキャスト壁高欄1の十分な補強が可能である。ここで、連続繊維補強材3の強度を十分活かすにはセメント系充填材5との付着長を可及的に長くとる必要がある。ところが、プレキャスト壁材4を自身の貫通孔4a内に連続繊維補強材3を下から挿入して設置する場合、連続繊維補強材3と貫通孔4aは上下直線状にしか構成することができない。したがって、連続繊維補強材3とセメント系充填材5との付着長はプレキャスト壁材4の高さに制限され、結果的に連続繊維補強材3の強度を十分活かすことができる程度の付着長を確保することは難しい。また、連続繊維補強材3に特殊な定着装置を外嵌して連続繊維補強材3の定着強度を上げる方法もあるが、この方法では、定着装置を連続繊維補強材3に取り付けるための煩雑な作業が発生し、コストの増大をも招く。これに対し、本実施形態では、より線状の連続繊維補強材3のプレキャスト壁材4の貫通孔4a内に位置する部位の一部のよりを解いて定着補強部3cを形成したことによって、連続繊維補強材3のセメント系充填材5との付着面積を増大させ、連続繊維補強材3の定着強度を高めることができる。これにより、連続繊維補強材3の強度を活かしてプレキャスト壁高欄1の十分な補強が可能になる。
6.よりを解いた複数の素線3eの先端部分を結束具3fを用いて束ねたことで、プレキャスト壁材4の貫通孔4aに連続繊維補強材3を挿入する際に、連続繊維補強材3においてよりを解かれた素線4eが貫通孔4aの入口端面や貫通孔4aの内壁面で接触して連続繊維補強材3が変形したりすることを回避することができる。これにより、プレキャスト壁材4の貫通孔4aに連続繊維補強材3を挿入する作業が容易になり、工期短縮を図ることができる。
(変形例)
プレキャスト壁材4には、鉄筋を補強材として用いたプレキャストコンクリート製のものに代えて、鉄筋等を使用しない代わりに繊維素材を長さ数mmから十数mmに切断した短繊維を練り混ぜた短繊維補強コンクリートや短繊維補強モルタルを用いて製作されたものを採用してもよい。これによって、道路橋防護柵のコンクリートに係わる補強材は、連続繊維補強材3と短繊維の非腐食性材料のみとなり、水分や塩分等による腐食が発生することがなく、耐久性を著しく向上させることができる。
床版の側端部とプレキャスト壁高欄との接合部は、図1に示したように、床版2の上面の高さに設けられるとは限られない。図9に示すように、床版2の側端部2aが床版2の上面よりも高い位置まで立ち上げて設けられる場合には、その立ち上げて設けられた側端部2aの上に接合部を介してプレキャスト壁高欄4が接合される。
以上挙げた各部の数的な条件やサイズ条件は、本発明を限定するものではない。
1…プレキャスト壁高欄
2…床版
2a…側端部
2b…第1のせん断キー
3…より線状の連続繊維補強材
3c…定着補強部
3d…芯材
3e…素線
3f…結束具
4a…貫通孔
4…プレキャスト壁材
5…セメント系充填材

Claims (3)

  1. 床版の側端部に立設された連続繊維補強材と、前記連続繊維補強材を収容可能な貫通孔を有し、この貫通孔に前記連続繊維補強材を収容するようにして前記床版の前記側端部の上に設置されたプレキャスト壁材と、前記貫通孔内の隙間に充填されたセメント系充填材とを具備し、前記連続繊維補強材は、より線状に成形され、前記プレキャスト壁材の前記貫通孔内に位置する部位の一部が定着補強部として機能するようによりが解かれてなる
    道路橋防護柵。
  2. 請求項1に記載の道路橋防護柵であって、
    前記定着補強部は、よりを解いた複数の素線の先端部分を結束具を用いて束ねることによって提灯状に形成される
    道路橋防護柵。
  3. 一部のよりを解いて定着補強部が形成されたより線状の連続繊維補強材を準備する工程と、床版の側端部に前記連続繊維補強材立設する工程と、前記連続繊維補強材を収容可能な貫通孔を有するプレキャスト壁材の前記貫通孔に前記連続繊維補強材の前記定着補強部を含む部位を挿入しながら前記床版の前記側端部の上にプレキャスト壁材を設置する工程と、前記貫通孔内の隙間にセメント系充填材を充填する工程と
    を有する道路橋防護柵の設置方法。
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