JP6370729B2 - 道路橋防護柵の設置工法 - 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、プレキャスト壁高欄と床版とを接合する部分や壁高欄本体内部に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。
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の設置工法は、床版の側端部に連続繊維補強材を立設する工程と、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抑えることができる。
この道路橋防護柵は、前記床版の側端部と前記プレキャスト壁材の互いの接合面同士の間に充填材を充填可能な空隙を設け、前記プレキャスト壁材の高さ位置の微調整を可能としたものであってよい。プレキャスト壁材の高さ位置の微調整を効率化でき、工期の短縮を図れる。
本発明に係る道路橋防護柵において、前記貫通孔内の隙間に充填されるセメント系充填材は、高強度、高流動、早強性を有するモルタルであるとしてよい。これにより、貫通孔の内壁面と連続繊維補強材の外周面との間にセメント系充填材が満遍なく充填され、工期の短縮、及び貫通孔内での連続繊維補強材の定着力向上を図れる。
本発明に係る道路橋防護柵は、前記貫通孔の内壁面に前記セメント系充填材の付着性を高めるための凹凸が設けられたものであってよい。これにより、プレキャスト壁材が水平方向の外圧を受けたときの曲げモーメントによって貫通孔の内壁面への付着部分でセメント系充填材が破断しにくくなり、壁高欄と連続繊維補強材の一体性の信頼度が向上する。
本発明に係る道路橋防護柵は、前記床版の側端部の上面に水平せん断力を伝達するせん断キーが設けられたものであってよい。プレキャスト壁材が水平方向の外圧を受けたときに、その外圧を床版の側端部に伝達させることができ、床版の側端部とプレキャスト壁材の互いの接合部分で破断が生じることを回避できる。
本発明に係る道路橋防護柵におけるプレキャスト壁材は、短繊維補強コンクリートまたは短繊維補強モルタルからなるものであってよい。これにより、道路橋防護柵のコンクリートに係わる補強材は、連続繊維補強材と従来の鉄筋から換えた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、耐久性が著しく向上する。
本発明によれば、道路橋防護柵の耐久性の向上、及び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。 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には複数の連続繊維補強材3が直立に立設される。なお、図には片側の側端部2aのみを示し、もう一方の側の側端部も同様である。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。床版2の側端部2aの上にはプレキャスト壁材4が立設されるが、このプレキャスト壁材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(図1及び図4参照)。
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できる。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。この実施形態では、表面にその周囲の充填材との付着性を高めるための凹凸加工が施された棒状、もしくはより線状の連続繊維補強材3が用いられる。
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15.2mm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、所要の定着力を確保した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。
(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5参照)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の定着力向上を図れる。
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70m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3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500mm間隔に設けられる。厚さは例えば250mm、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150mmである。なお、これらの寸法は一例に過ぎない。
図4及び図5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5)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4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5参照)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6参照)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5参照)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4から図7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4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5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6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7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.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。連続繊維補強材3は水分や塩分などに対する耐腐食特性に優れ、ほぼ腐食しない。故に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.連続繊維補強材3は引張強度が高いので、鉄筋等の鋼材を立設し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500mm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125mm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。
4.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。
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、2、4、5、6に示すように、床版2の上面の高さに設けられるとは限られない。図8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…連続繊維補強材
4a…貫通孔
4…プレキャスト壁材
4b…せん断キー形成室
4e…凹凸
5…セメント系充填材
6a…空隙
6…充填材
6b…第2のせん断キー

Claims (5)

  1. 床版の側端部に連続繊維補強材を立設する工程と、
    前記連続繊維補強材を収容可能であり、内壁面にセメント系充填材の付着性を高めるための凹凸が設けられた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前記セメント系充填材を充填する工程と
    を具備する道路橋防護柵の設置工法
  2. 請求項1に記載の道路橋防護柵の設置工法において、
    前記床版の側端部と前記プレキャスト壁材の互いの接合面同士の間に充填材を充填可能な空隙を設け、前記プレキャスト壁材の高さ位置の微調整をする
    道路橋防護柵の設置工法。
  3. 請求項1または2に記載の道路橋防護柵の設置工法において、
    前記貫通孔内の隙間に充填されるセメント系充填材は、高強度、高流動、早強性を有するモルタルである
    道路橋防護柵の設置工法
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の道路橋防護柵の設置工法において、
    前記床版の側端部の上面に水平せん断力を伝達するせん断キーを設け
    道路橋防護柵の設置工法
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の道路橋防護柵の設置工法において、
    前記プレキャスト壁材は、短繊維補強コンクリートまたは短繊維補強モルタルからなる
    道路橋防護柵の設置工法
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