JP6445311B2

JP6445311B2 - ボックスカルバート及びその構築工法

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Publication number: JP6445311B2
Application number: JP2014236586A
Authority: JP
Inventors: 崇之大菅; 淳一有田; 田中　義人; 義人田中
Original assignee: Hokukon Co Ltd
Current assignee: Hokukon Co Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: JP2016098565A

Description

この発明は、例えば、送水路や道路トンネルなどを構成するボックスカルバート及びその構築工法に関する。

従来から、送水路や道路トンネルなどを地中に構成したり、アンダーパスするために、例えば、プレキャストコンクリートブロックを組付けて構成するプレキャストボックスカルバートがある（特許文献１参照）。

このようなプレキャスト製ボックスカルバートは、道路トンネルのような大型矩形断面である場合、運搬や据付の観点から、断面方向において複数のブロックに分割して構成する必要があり、例えば、特許文献１に記載のボックスカルバートのように矩形断面を上下２分割にしたり、さらに大型のボックスカルバートの場合、矩形断面における頂版部、側部、及び底版の中央付近で分割し、隅角部を跨ぐＬ型のブロックに分割したりする。

しかしながら、このように分割しても、ブロック自体の大型化に伴い、その施工機械も大型化する必要があり現場打ちコンクリートで構成するボックスカルバートに比べて経済性が低くなるとともに、ブロック同士の連結作業がより高所での作業になるなど、低下する経済性を補う施工性のメリットも減少するおそれがあった。

特開平５−２６３４５６号公報

そこで、この発明は、プレキャストコンクリートブロックを用いながら、より高い施工性と経済性とを両立できるボックスカルバート及びその構築方法を提供することを目的とする。

この発明は、高さ方向に対して幅方向が広い矩形断面のボックスカルバートであって、両側の側壁上部と頂部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材と、側壁本体部と床版側方部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材と、現場打ちコンクリートで構成した床版中央部材とで構成し、前記頂部門型部材における前記側壁上部の下端と、前記側部Ｌ型部材のおける前記側壁本体部の上端部とによる接合部を、剛結構造で接合するとともに、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部である幅方向接合部を、ヒンジ結合構造で接合し、前記ヒンジ結合構造として、前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って配置する棒状の結合棒状体と、該結合棒状体を前記床版側方部と前記床版中央部材の両方のそれぞれに定着する定着部とを備えた結合部材と、前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って直線状に配置するとともに、前記床版側方部及び前記床版中央部材の少なくとも一方に対して長手方向の付着が前記結合部材より小さな棒状の補助結合部材とを備えたことを特徴とする。

また、この発明は、高さ方向に対して幅方向に広い矩形断面のボックスカルバートを構築する構築工法であって、側壁本体部と床版側方部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材を幅方向に所定間隔を隔てて対向配置する側部Ｌ型部材設置工程と、両側の側壁上部と頂部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材を、幅方向に所定間隔を隔てて対向配置した前記側部Ｌ型部材の上部に配置するとともに、前記頂部門型部材における前記側壁上部の下端と、前記側部Ｌ型部材のおける前記側壁本体部の上端部とによる接合部を剛結構造で接合する頂部門型部材設置工程と、前記側部Ｌ型部材の前記床版側方部同士の間に、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部である幅方向接合部をヒンジ結合構造で接合するように、現場打ちコンクリートで床版中央部を構築する床版中央部構築工程とを行い、前記ヒンジ結合構造として、前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って配置する棒状の結合棒状体と、該結合棒状体を前記床版側方部と前記床版中央部材の両方のそれぞれに定着する定着部とを備えた結合部材と、前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って直線状に配置するとともに、前記床版側方部及び前記床版中央部材の少なくとも一方に対して長手方向の付着が前記結合部材より小さな棒状の補助結合部材とを備えることを特徴とする。

上記ヒンジ結合構造は、接合部を跨いでメナーゼ筋を配置したメナーゼ構造などいわゆるピン結合構造と呼ばれ、接合部に作用するせん断力に抗するとともに、曲げ負荷の伝達を抑制することができる接合部構造とすることができる。

上記結合棒状体は、ＰＣ鋼棒のように降伏耐力が高い高降伏耐力材や一般的に使用される異形棒鋼や丸鋼などの鉄筋などを含む概念である。
上記定着部は、異形棒鋼のように周面に形成し、摩擦抵抗を増大させるための節と呼ばれる凹凸や、表面が平滑な丸鋼などに装着し、径方向に突出する定着部材などで構成することができる。

これらの発明により、プレキャストコンクリートブロックを用いながら、より高い施工性と経済性とを両立することができる。
詳述すると、高さに対して幅方向に広い矩形断面のボックスカルバートを、両側の側壁上部と頂部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材と、側壁本体部と床版側方部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材とを備えるとともに、経済性の高い現場打ちコンクリートで作業性の高い床版中央部材を構成するため、より高い施工性と経済性とを両立することができる。

また、側壁部を構成する側部Ｌ型部材を、側壁本体部と床版側方部とを一体構成しているため、施工中において、床版側方部によって側部Ｌ型部材は自立し、容易に施工することができる。

さらにまた、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部を、ヒンジ結合構造で接合することによって、例えば、前記側部Ｌ型部材における床版側方部と、前記床版中央部材とを一体化する、つまり、機械式継ぎ手などを用いて、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の鉄筋と、前記床版中央部材の鉄筋とを連結するとともに、一体化するように、床版側方部の端面の目荒らし等を行うことなく、容易に施工することができる。

なお、側部Ｌ型部材を所定位置に配置する側部Ｌ型部材設置工程と、頂部門型部材を前記側部Ｌ型部材の上部に配置する頂部門型部材設置工程とを行ってから、前記側部Ｌ型部材の前記床版側方部同士の間に、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部をヒンジ結合構造で接合するように、現場打ちコンクリートで床版中央部を構築する床版中央部構築工程とを行うため、例えば、床版中央部を構築してから、側部Ｌ型部材設置工程と頂部門型部材設置工程とを行う場合に比べて床版中央部に作用する負荷を低減することができる。

詳述すると、例えば、床版中央部を構築してから、側部Ｌ型部材設置工程と頂部門型部材設置工程とを行う場合、側部Ｌ型部材と頂部門型部材の重量によって床版中央部に大きな反力が作用するが、側部Ｌ型部材設置工程と頂部門型部材設置工程とを行ってから、床版中央部構築工程を行うため、側部Ｌ型部材と頂部門型部材とが地盤で支持された状態で床版中央部を構築するため、側部Ｌ型部材と頂部門型部材の重量による反力が床版中央部に作用することがなく、床版中央部の強度を低減、つまり床版の厚みを薄くすることができる。さらには、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部を、ヒンジ結合構造で接合するため、矩形断面のボックス構造としての曲げ負荷が床版中央部に伝達されず、床版中央部の強度をさらに低減、つまり床版の厚みをさらに薄くすることができる。

また、前記ヒンジ結合構造を、前記接合部を跨ぐように、前記接合部が離間する方向に沿って配置する棒状の結合棒状体と、該結合棒状体を前記床版側方部と前記床版中央部材の両方のそれぞれに定着する定着部とを備えた結合部材で構成することにより、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部を介した曲げ負荷の伝達を抑制するとともに、接合部に作用するせん断力に対して結合棒状体で抗し、引っ張り方向の負荷に対して定着部で抗することができる。したがって、ボックス構造の基本性能を維持しながら、曲げ負荷の伝達を抑制できるヒンジ結合構造を有するボックスカルバートを構築することができる。
また、仮に、結合棒状体を降伏耐力が高い高降伏耐力材で構成した場合、前記接合部に作用するせん断力に対して、少ない本数で抗することができる。

また、前記接合部を跨ぐように、前記接合部が離間する方向に沿って直線状に配置するとともに、前記床版側方部及び前記床版中央部材の少なくとも一方に対して長手方向の付着が前記結合部材より小さな棒状の補助結合部材を備えることにより、せん断力に対する耐力を向上させながら、確実に曲げ負荷の伝達を抑制できるヒンジ結合を構成することができる。

詳述すると、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と、現場打ちした前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部とには大きなせん断力が作用するが、大きなせん断力に抗するためにたくさんの結合部材を配置すると、大きなせん断力に抗することができるものの、接合部を跨いで定着された結合部材によって、接合部の剛性が増大してヒンジ結合構造でなくなり、接合部は曲げ負荷が伝達されるおそれがある。

これに対し、前記床版側方部及び前記床版中央部材の少なくとも一方に対して長手方向の付着の小さな棒状の補助結合部材を備えることにより、接合部に作用する大きなせん断力に抗する耐力を有するとともに、曲げ負荷や引っ張り方向の負荷が作用した場合、長手方向の付着の小さな棒状の補助結合部材は前記床版側方部や前記床版中央部材から抜け出すため、曲げ負荷の伝達を抑制させながら、接合部に作用するせん断力に対する耐力を増大することができる。

またこの発明の態様として、前記結合棒状体を、長手方向の付着の小さな丸鋼で構成した低付着形状で形成することができる。
上記低付着形状は、いわゆる丸鋼のように、周面が平滑な形状とすることができる。あるいは、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部との一方に配置した鞘管に対して、他方に付着させた棒状体を、接合部を跨いで挿入して構成した入れ子構造の２部材で構成してもよい。

この発明により、一般的に広く流通している周面が平滑な低付着形状の結合棒状体と、定着部とを組付けて結合部材を構成するため、安価で安定した品質の結合部材を構成することができる。
またこの発明の態様として、前記結合部材は、前記定着部として機能する節を周面に形成した異形棒鋼で構成することができる。

またこの発明の態様として、同断面で形成された従来構造のボックスカルバートにおける床版に作用する曲げモーメントの正負変化点に対応する位置の近傍に、前記接合部を配置することができる。
この発明により、接合部を跨ぐように配置した結合部材に作用する曲げ負荷を低減することができる。したがって、例えば、強度の低い材質や径の結合棒状体を使用したり、あるいは、結合部材の本数を低減することができる。

またこの発明の態様として、前記頂部門型部材を、プレストレスト鉄筋コンクリート構造とすることができる。
上記プレストレスト鉄筋コンクリート構造は、いわゆるＰＲＣ構造(Prestressed Reinforced Concrete)と呼ばれるコンクリート構造である。
この発明により、頂部門型部材の強度が向上するため薄肉化でき、薄肉化に伴って軽量化を図ることができる。したがって、自重に対する例えば、側壁部などにおいて部材厚を低減することができる。

またこの発明の態様として、前記側部Ｌ型部材の奥行長さを、前記頂部門型部材の奥行長さの２倍で構成することができる。
この発明により、ボックス構造における上部での施工であるため、施工性が悪くなりやすい頂部門型部材の施工を、容易かつ安全に行うことができる。

またこの発明の態様として、前記側部Ｌ型部材及び前記頂部門型部材を奥行き方向に複数配置するとともに、奥行き方向に配置した前記側部Ｌ型部材の前記側壁本体部を奥行き方向に連結することができる。

この発明により、容易かつ安全に、ブロック同士を奥行き方向に連結する連結施工を行うことができる。詳述すると、ブロック同士を奥行き方向に連結する連結施工を上床部で行うと高所作業になるため、高所作業車や足場の組み立てなど、連結を行うための準備作業や連結作業自体の作業性が悪く、施工効率の向上を図ることができないが、奥行き方向に配置した前記側部Ｌ型部材の前記側壁本体部を奥行き方向に連結する連結作業は比較的低い位置での施工となり、安全性や施工効率を向上することができる。

またこの発明の態様として、前記頂部における幅方向の支間距離が５ｍ以上であり、前記床版側方部における内部側の幅方向長さが１．０〜２．０ｍであり、前記側壁上部の内部側の高さが１．０〜２．０ｍとすることができる。

この発明により、前記側壁上部の内部側の高さが１．０〜２．０ｍであるため、例えば奥行き方向の連結作業の施工性をより向上することができる。
また、前記床版側方部における内部側の幅方向長さが１．０〜２．０ｍであるため、例えば、床版中央部の構築前であっても、側部Ｌ型部材の前記床版側方部に足場を安定して設置でき、安全に施工することができる。

この発明により、この発明は、プレキャストコンクリートブロックを用いながら、より高い施工性と経済性とを両立できるボックスカルバート及びその構築方法を提供することができる。

ボックスカルバートの一部斜視図。ボックスカルバートの説明図。ボックスカルバートの分解斜視図。剛結ボックスカルバートのモーメント図。ボックスカルバートの施工フロー図。ボックスカルバートの施工説明図。ボックスカルバートの施工説明図。ボックスカルバートの施工説明図。ボックスカルバートの施工説明図。ボックスカルバートの施工説明図。ボックスカルバートの施工説明図。別の実施形態のボックスカルバートの説明図。さらに別の実施形態のボックスカルバートの説明図。

この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図１乃至図１１に示すボックスカルバート１は、送水路や道路トンネルなどを地中に構成したり、アンダーパスするため用いられ、プレキャストコンクリートブロックを組付けて構成するプレキャストボックスカルバートである。

なお、図１はボックスカルバート１の一部斜視図を示し、図２はボックスカルバートの説明図を示し、詳しくは、図２（ａ）はボックスカルバート１の断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるａ部の拡大図を示し、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるｂ部の拡大図を示している。図３はボックスカルバート１の分解斜視図を示し、図４は側壁部１ｂの接合部が剛結された従来の剛結ボックスカルバート１００のモーメント図を示している。

さらに、図５はボックスカルバート１の施工フロー図を示し、図６乃至図１１はボックスカルバート１の施工説明図を示している。詳述すると、図６（ａ）は基礎工・定規工について図示し、図６（ｂ）は側部Ｌ型部材据付について図示し、図７（ａ）は奥行き方向連結について図示し、図７（ｂ）は頂部門型部材据付について図示している。図８（ａ）は上下緊張について図示し、図８（ｂ）はグラウト工について図示し、図９（ａ）はモルタル充填工について図示し、図９（ｂ）はコーキング工について図示している。図１０（ａ）は床版中央部材構築について図示し、図１０（ｂ）は一次埋戻しについて図示し、図１１（ａ）はカバーコンクリート４０について図示し、図１１（ｂ）は二次埋戻し完了後の構築完了状態について図示している。

ボックスカルバート１は、高さ方向Ｈに比べて幅方向Ｗに長く、頂版部１ａ、側壁部１ｂ及び床版部１ｃとで構成する長方形枠状断面で、内部空間Ｘを有する地中ボックス構造であり、奥行き方向Ｌに所定長さを有している。なお、本実施形態では、幅方向Ｗが１０ｍ及び高さ方向Ｈが５．５ｍの内部空間Ｘを有するボックスカルバートである。

より具体的には、プレキャスト製の頂部門型部材１０及び側部Ｌ型部材２０と、現場打ちの床版中央部材３０とで構成し、内部空間Ｘを有する長方形枠型断面のボックス構造であり、複数の頂部門型部材１０と側部Ｌ型部材２０とを奥行き方向Ｌに並べて連結するとともに、奥行き方向Ｌに所定長さの床版中央部材３０を構築している。

頂部門型部材１０は、頂版部１ａに対応する頂部１１と、側壁部１ｂの上部となる側壁上部１２とで、奥行き方向Ｌに所定長さを有する幅広の門型のプレキャスト製コンクリートブロックである。なお、本実施形態では、側壁上部１２は、図４に示すように、幅広長方形断面のボックスカルバート１の側壁部１ｂに作用する曲げモーメントＭの正負が変化する正負変化点Ｍａの近傍となる高さ方向Ｈの長さに形成しており、内部空間Ｘ側の高さが１．０ｍとなるように構成している。

また、頂部門型部材１０は、内部に幅方向ＷのＰＣ鋼棒１３が配置されるとともに、緊張されたプレストレスト鉄筋コンクリート構造（ＰＲＣ構造）と呼ばれるコンクリート構造であり、通常のＲＣ構造の頂版に比べて強度が高いため厚みが薄く、その分自重が軽く形成されている。

また、側壁上部１２には、後述する側壁本体部２１に配置されたＰＣ鋼棒２４とジョイント治具４１を介して連結される高さ方向ＨのＰＣ鋼棒１４が配置されている。
なお、ＰＣ鋼棒１３の幅方向Ｗの両端部及びＰＣ鋼棒１４の上端部は、頂部門型部材１０における外角部から外方に露出し、緊張状態で締結治具４２によって固定されるとともに、カバーコンクリート４０で覆われている。

側部Ｌ型部材２０は、側壁部１ｂにおいて、頂部門型部材１０より下方の側壁本体部２１と、床版部１ｃの側部である床版側方部２２とで構成するプレキャスト製のＬ型コンクリートブロックであり、奥行き方向Ｌの長さが頂部門型部材１０の２倍の長さで形成している。

なお、側部Ｌ型部材２０の床版側方部２２における幅方向Ｗの内側端面、つまり、床版中央部材３０の幅方向Ｗの対向端面３０ａと対向する対向端面２２ａの奥行き方向Ｌの中央部には、床版中央部材３０の対向端面３０ａにおいて、幅方向Ｗの外側に略台形状に突出するヒンジ凸部３１の嵌合を許容するヒンジ凹部２３が形成されている。

また、側部Ｌ型部材２０の側壁本体部２１には、下端に定着部２４ａを有する高さ方向ＨのＰＣ鋼棒２４が内在され、側壁本体部２１の上端面２１ａには、ＰＣ鋼棒２４の上端に接続されるジョイント治具４１が配置される配置凹部２５が形成されている。

さらに、側部Ｌ型部材２０の側壁本体部２１の高さ方向中央付近と床版側方部２２のヒンジ凹部２３には、図７（ａ）に示すように、奥行き方向ＬのＰＣ鋼棒４５を挿通する挿通孔２６，２７を有している。なお、挿通孔２６は、側壁本体部２１の高さ方向の中央程度の位置、本実施例では、床版側方部２２の上面から２．５ｍ程度の位置に形成されている。また、側壁本体部２１における内部空間Ｘ側の面には、挿通孔２６に挿通したＰＣ鋼棒４５を連結するための連結凹部２８を形成している。

なお、ボックスカルバート１における側部Ｌ型部材２０の床版側方部２２は、図４に示すように、ボックスカルバート１と同断面形状であり、側壁部１ｂの接合部が剛結された従来構造の剛結ボックスカルバート１００の床版部１ｃに作用する曲げモーメントＭの正負が変化する正負変化点Ｍａに対応する位置の近傍となる幅方向Ｗの長さに形成しており、本実施形態では、床版側方部２２の内部空間Ｘ側の長さが１．０ｍとなるように構成している。

床版中央部材３０は、幅方向Ｗに所定間隔を隔てて対向する向きで配置した側部Ｌ型部材２０の床版側方部２２の対向端面２２ａ同士の間を埋めるように構築された、現場打ちの鉄筋コンクリート構造の床版部材であり、幅方向Ｗの対向端面３０ａに、上述の対向端面２２ａに形成されたヒンジ凹部２３に嵌合する、正面視半円形に近い略台形状のヒンジ凸部３１を備えている、なお、ヒンジ凸部３１は、ヒンジ凹部２３に形成された挿通孔２７を挿通するＰＣ鋼棒４５を巻き込むように構築されているため、ヒンジ凹部２３に対してＰＣ鋼棒４５を中心として、回転可能に構成されている。

このように、頂部門型部材１０、側部Ｌ型部材２０及び床版中央部材３０で構成したボックスカルバート１において、側壁上部１２と床版側方部２２とが、ジョイント治具４１を介して連結されたＰＣ鋼棒１４とＰＣ鋼棒２４とで連結されているため、頂部門型部材１０と側部Ｌ型部材２０は構造的に一体化している。つまり、側壁上部１２の下端と側壁本体部２１の上端とが接合する高さ方向接合部３は剛結構造Ｆを構成している。

これに対して、側部Ｌ型部材２０と床版中央部材３０とは、床版側方部２２のヒンジ凹部２３にヒンジ凸部３１が嵌合しているだけで、構造的に一体化しておらず、床版側方部２２の対向端面２２ａと、床版中央部材３０の対向端面３０ａとが対向する幅方向接合部２は、ヒンジ凸部３１がヒンジ凹部２３に対してＰＣ鋼棒４５を中心として回転可能に構成されているため、高さ方向Ｈのせん断力Ｈｖ及び幅方向Ｗの外側向きの引張力Ｗｐに抗するとともに、曲げ方向の負荷（曲げ負荷Ｍｐ）を伝達しないヒンジ接合構造Ｐを構成している。

続いて、このように構成するボックスカルバート１を構築するための施工方法について、施工フロー図を示す図５、及び各施工状態を示す図６乃至図１１とともに説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、ボックスカルバート１を構築する箇所に、Ｌ型アングル構成する定規材５１を用いて、基礎砕石５２を敷設し、そのうえに基礎コンクリート５３を打設して基礎５０を構築するとともに、基礎５０の上面における側部Ｌ型部材２０を配置する箇所に敷きモルタル５３で所定の高さに調整する（ステップｓ１）。

敷きモルタル５３によって高さ調整された設置箇所に、吊り治具６０に対して、側壁本体部２１に設けた吊り金具２１ａに接続したワイヤーロープ６１と、床版側方部２２に設けた吊り金具２２ｂに接続したレバーブロック（登録商標）６２とで、側壁本体部２１が垂直となるように吊り下げた側部Ｌ型部材２０を据え付ける。このとき、床版側方部２２同士が対向する向きとなるように、左右対称な向きで２つの側部Ｌ型部材２０を所定箇所に設置する（ステップｓ２）。

なお、既に隣接する側部Ｌ型部材２０が据え付けられていた場合（ステップｓ３：Ｙｅｓ）、図７（ａ）に示すように、挿通孔２６及び挿通孔２７にＰＣ鋼棒４５を挿通するとともに、ジャッキ４６を用いて、奥行き方向Ｌに隣接する床版側方部２２をＰＣ鋼棒４５で連結する（ステップｓ４）。

なお、挿通孔２６は、側壁本体部２１の高さ方向の中央程度の位置である床版側方部２２の上面から２．５ｍ程度の位置に形成されているため、ＰＣ鋼棒４５を用いた連結作業自体は、低い脚立などを用いた作業で行えるため、その施工は安全かつ施工性が高い。

仮に、既に据え付けられた側部Ｌ型部材２０がない場合（ステップｓ３：Ｎｏ）や、隣接する側部Ｌ型部材２０同士を、ＰＣ鋼棒４５を用いて奥行き方向Ｌに連結した後、図７（ｂ）に示すように、幅方向Ｗの両側に配置した側部Ｌ型部材２０の上部に、上面１０ａに設けた吊り金具１０ｂを用いて吊り上げて頂部門型部材１０を据え付ける（ステップｓ５）。

このとき、奥行き方向Ｌの長さが２倍の長さで形成された側部Ｌ型部材２０に対して２つの頂部門型部材１０を奥行き方向Ｌに隣接させて据付け、ジョイント治具４１を介して連結したＰＣ鋼棒１４とＰＣ鋼棒２４とをジャッキ４６で緊張して、頂部門型部材１０と側部Ｌ型部材２０とを一体化する（図８（ａ）参照：ステップｓ６）。

このようにして、側部Ｌ型部材２０と頂部門型部材１０との据付（ステップｓ２乃至ｓ６）を、奥行き方向Ｌに所定数配置するまで繰り返して（ステップｓ７：Ｎｏ）、所定数の配置が完了後（ステップｓ７：Ｙｅｓ）、図８（ｂ）に示すように、側壁本体部２１の上端面２１ａに形成した幅方向接合部２５を用いてグラウトで埋めるとともに（ステップｓ８）、図９（ａ）に示すように、側壁本体部２１に設けた吊り金具２１ａ、床版側方部２２に設けた吊り金具２２ｂ、頂部門型部材１０に設けた吊り金具１０ｂを取り外した当該箇所、及び側壁本体部２１の高さ方向中央付近に形成した連結凹部２８にモルタルを充填して埋める（ステップｓ９）。
さらに、図９（ｂ）に示すように、頂部門型部材１０の上面１０ａの全体をコーキング材６０でコーキングする（ステップｓ１０）。

このようにして、頂部門型部材１０及び側部Ｌ型部材２０の据付が完了してから、図１０（ａ）に示すように、左右の側部Ｌ型部材２０の床版側方部２２の対向端面２２ａ同士の間に鉄筋３１を配筋するとともに、コンクリートを打設して床版中央部材３０を構築し（ステップｓ１１）、床版中央部材３０の強度が発現してから、側部Ｌ型部材２０の外側を、頂部門型部材１０における側壁上部１２の側方に露出する締結治具４２の下方まで埋め戻す（図１０（ｂ）参照：ステップｓ１２）。

さらに、図１１（ａ）に示すように、側壁上部１２の側方に露出する締結治具４２、及び頂部門型部材１０の上面１０ａの両端部付近に上方に露出する締結治具４２を一体的にカバーするカバーコンクリート４０を構築した後（ステップｓ１３）、所定高さまで埋め戻して（図１１（ｂ）参照：ステップｓ１４）、ボックスカルバート１の構築は完了する。

上述したような施工方法で構築するとともに、上述した構成のボックスカルバート１は、両側の側壁上部１２と頂部１１とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材１０と、側壁本体部２１と床版側方部２２とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材２０と、現場打ちコンクリートで構成した床版中央部材３０とで構成し、頂部門型部材１０における高さ方向接合部３を剛結構造Ｆで接合するとともに、幅方向接合部２をヒンジ接合構造Ｐで接合したことにより、プレキャストコンクリートブロックを用いながら、より高い施工性と経済性とを両立することができる。

詳述すると、高さに対して幅方向Ｗに広い矩形断面のボックスカルバート１を、両側の側壁上部１２と頂部１１とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材１０と、側壁本体部２１と床版側方部２２とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材２０とを備えるとともに、経済性の高い現場打ちコンクリートで構成し、作業性の高い床版部１ｃにおいて床版中央部材３０を構築するため、より高い施工性と経済性とを両立することができる。

また、側壁部１ｂを構成する側部Ｌ型部材２０を、側壁本体部２１と床版側方部２２とを一体構成しているため、施工中において、側部Ｌ型部材２０は床版側方部２２ｂによって自立し、容易に施工することができる。

さらにまた、幅方向接合部２をヒンジ接合構造Ｐで構成することによって、側部Ｌ型部材２０における床版側方部２２と、床版中央部材３０とを一体化する、つまり、機械式継ぎ手などを用いて、側部Ｌ型部材２０における床版側方部２２の鉄筋と、床版中央部材３０の鉄筋とを連結するとともに、一体化するように、床版側方部２２の対向端面２２ａの目荒らし等を行うことなく、容易に施工することができる。

なお、側部Ｌ型部材２０を所定位置に配置する側部Ｌ型部材２０の据付（ステップｓ２）と、頂部門型部材１０を側部Ｌ型部材２０の上部に配置する頂部門型部材１０の据付（ステップｓ５）とを行ってから、側部Ｌ型部材２０の床版側方部２２同士の間に、幅方向接合部２をヒンジ接合構造Ｐで構成するように、現場打ちコンクリートで床版中央部材３０を構築する（ステップｓ１１）ため、例えば、床版中央部材３０を構築してから、側部Ｌ型部材２０の据付（ステップｓ２）と頂部門型部材１０の据付（ステップｓ５）とを行う場合に比べて床版中央部材３０に作用する負荷を低減することができる。

詳述すると、例えば、床版中央部材３０を構築してから、側部Ｌ型部材２０の据付（ステップｓ２）と頂部門型部材１０の据付（ステップｓ５）とを行う場合、側部Ｌ型部材２０と頂部門型部材１０の重量によって床版中央部材３０に大きな反力が作用するが、側部Ｌ型部材２０の据付（ステップｓ２）と頂部門型部材１０の据付（ステップｓ５）とを行ってから、床版中央部材３０を構築するため（ステップｓ１１）、つまり側部Ｌ型部材２０と頂部門型部材１０とが地盤で支持された状態で床版中央部材３０を構築するため、側部Ｌ型部材２０と頂部門型部材１０の重量による反力が床版中央部材３０に作用することがなく、床版中央部材３０の強度を低減、つまり床版部１ｃの厚みを薄くすることができる。

さらには、幅方向接合部２をヒンジ接合構造Ｐで構成するため、矩形断面のボックス構造としての曲げ負荷Ｍｐが床版中央部材３０に伝達されず、床版中央部材３０の強度をさらに低減、つまり床版中央部材３０の厚みをさらに薄くすることができる。

また、幅方向接合部２を、ボックスカルバート１と同断面形状であり、側壁部１ｂの接合部が剛結された従来構造の剛結ボックスカルバート１００の床版部１ｃに作用する曲げモーメントＭの正負が変化する正負変化点Ｍａに対応する位置の近傍に配置することにより、幅方向接合部２に作用する曲げモーメントＭが小さく、ヒンジ凹部２３に回転可能に嵌合するヒンジ凸部３１をコンパクトに構成することができる。

また、頂部門型部材１０を、プレストレスト鉄筋コンクリート構造（ＰＲＣ）とすることにより、頂部門型部材１０の強度が向上するため薄肉化でき、薄肉化に伴って軽量化を図ることができる。したがって、自重に対する側壁部１ｂや床版部１ｃの部材厚を低減することができる。

また、側部Ｌ型部材２０の奥行き方向Ｌの長さを、頂部門型部材１０の奥行き方向Ｌの長さの２倍で構成することにより、ボックス構造における上部での施工であるため、施工性が悪くなりやすい頂部門型部材１０の施工を、容易かつ安全に行うことができる。

また、側部Ｌ型部材２０及び頂部門型部材１０を奥行き方向Ｌに複数配置するとともに、奥行き方向Ｌに配置した側部Ｌ型部材２０の側壁本体部２１を奥行き方向Ｌに連結することにより、容易かつ安全に、ブロック同士を奥行き方向Ｌに連結する連結施工を行うことができる。

詳述すると、ブロック同士を奥行き方向ＬにＰＣ鋼棒４５によって連結する連結施工を頂版部１ａで行うと高所作業になるため、高所作業車や足場の組み立てなど、連結を行うための準備作業や連結作業自体の作業性が悪く、施工効率の向上を図ることができないが、奥行き方向Ｌに配置した側部Ｌ型部材２０の側壁本体部２１を奥行き方向Ｌに連結する連結作業は比較的低い位置での施工となり、安全性や施工効率を向上することができる。

また、頂部１１における幅方向Ｗの支間距離が５ｍ以上である１０．０ｍとするとともに、床版側方部２２における内部側の幅方向Ｗ長さが１．０〜２．０ｍである１．０ｍとし、側壁上部１２の内部側の高さが１．０〜２．０ｍである１．０ｍとしたことにより、側壁上部１２の内部側の高さが１．０ｍであるため、例えば奥行き方向Ｌの連結作業の施工性をより向上することができる。

また、床版側方部２２における内部側の幅方向Ｗの長さが１．０ｍであるため、例えば、床版中央部材３０の構築前であっても、側部Ｌ型部材２０の床版側方部２２に足場を安定して設置でき、安全に施工することができる。

例えば、上述の説明では、幅方向接合部２において、床版中央部材３０の対向端面３０ａに形成したヒンジ凸部３１を床版側方部２２の対向端面２２ａに形成したヒンジ凹部２３に嵌合させてヒンジ接合構造Ｐを構成したが、床版側方部２２の対向端面２２ａに、幅方向Ｗの内側に向きに突出するヒンジ凸部を形成するとともに、床版中央部材３０の対向端面３０ａにヒンジ凹部を形成した嵌合させてヒンジ接合構造Ｐを構成してもよい。さらには、幅方向接合部２を、いわゆるメナーゼ構造で構成したり、鋼製ヒンジ部材を配置してヒンジ接合構造Ｐを構成してもよい。

このように、幅方向接合部２は、高さ方向Ｈのせん断力Ｈｖ及び幅方向Ｗの外側向きの引張力Ｗｐに抗するとともに、曲げ方向の負荷（曲げ負荷Ｍｐ）を伝達しないヒンジ接合構造Ｐであれば、どのような構造でもよいが、例えば、図１２や図１３に示すように、幅方向接合部２を跨ぐように棒状部材を配置してヒンジ接合構造Ｐを構成してもよい。

具体的には、図１２に示すように、ヒンジ接合構造Ｐを構成するために、幅方向接合部２を跨ぐように、幅方向Ｗのヒンジ接合棒部材７０と、ヒンジ接合補助棒部材８０とを、奥行き方向Ｌに所定間隔を隔てて配置している。

ヒンジ接合棒部材７０は、周面に節が形成されるとともに、降伏耐力が高い高降伏耐力材で構成し、連結治具７１が床版側方部２２の対向端面２２ａに露出するように床版側方部２２に配置されたブロック側異形棒体７２と、床版中央部材３０に配置される中央側異形棒体７３とで構成している。

ヒンジ接合補助棒部材８０は、周面に節が形成されるとともに、降伏耐力が高い高降伏耐力材で構成し、連結治具８１が床版側方部２２の対向端面２２ａに露出するように床版側方部２２に配置されたブロック側補助異形棒体８２と、周面が平滑な棒状体である中央側周面平滑棒体８３とで構成したスリップバーである。

また別のヒンジ接合構造Ｐとして、図１３に示すように、上述のヒンジ接合補助棒部材８０と、ヒンジ接合棒部材９０とを組み合わせヒンジ接合構造Ｐを構成してもよい。
具体的には、ヒンジ接合棒部材９０は、降伏耐力が高い高降伏耐力材で構成し、端部に定着体９４を備えるとともに、連結治具９１が床版側方部２２の対向端面２２ａに露出するように床版側方部２２に配置された、周面が平滑なブロック側周面平滑定着棒体９２と、床版中央部材３０に配置され、端部に定着体９４を備えた中央側周面平滑定着棒体９３とで構成したアンボンドバーである。

このように、ヒンジ接合構造Ｐを、幅方向接合部２を跨ぐように、幅方向接合部２が離間する方向に沿って配置する棒状のブロック側異形棒体７２及び中央側異形棒体７３（ブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３）と、ブロック側異形棒体７２及び中央側異形棒体７３（ブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３）を床版側方部２２と床版中央部材３０の両方のそれぞれに定着するブロック側異形棒体７２や中央側異形棒体７３の節（定着体９４）とを備えたヒンジ接合棒部材７０（ヒンジ接合棒部材９０）で構成することにより、幅方向接合部２を介した曲げ負荷Ｍｐの伝達を抑制するとともに、幅方向接合部２に作用するせん断力Ｈｖに対してブロック側異形棒体７２及び中央側異形棒体７３（ブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３）で抗し、引張力Ｗｐに対してブロック側異形棒体７２や中央側異形棒体７３の節（定着体９４）で抗することができる。したがって、ボックス構造の基本性能を維持しながら、曲げ負荷Ｍｐの伝達を抑制できるヒンジ接合構造Ｐを有するボックスカルバート１を構築することができる。

また、仮に、ブロック側異形棒体７２及び中央側異形棒体７３（ブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３）を降伏耐力が高い高降伏耐力材で構成した場合、幅方向接合部２に作用するせん断力Ｈｖに対して、少ない本数で抗することができる。

また、幅方向接合部２を跨ぐように、幅方向接合部２が離間する方向に沿って直線状に配置するとともに、床版側方部２２及び床版中央部材３０の少なくとも一方に対して長手方向の付着の小さな棒状のヒンジ接合補助棒部材８０を備えることにより、せん断力Ｈｖに対する耐力を向上させながら、確実に曲げ負荷Ｍｐの伝達を抑制できるヒンジ結合を構成することができる。

詳述すると、側部Ｌ型部材２０における床版側方部２２の幅方向Ｗの内側端部である対向端面２２ａと、現場打ちした床版中央部材３０の幅方向Ｗの外側端部である対向端面３０ａとを接合する幅方向接合部２には大きなせん断力Ｈｖが作用するが、大きなせん断力Ｈｖに抗するためにたくさんの結合部材を配置すると、大きなせん断力Ｈｖに抗することができるものの、幅方向接合部２を跨いで定着された結合部材によって、幅方向接合部２の剛性が増大してヒンジ接合構造Ｐでなくなり、幅方向接合部２は曲げ負荷Ｍｐが伝達されるおそれがある。

これに対し、床版側方部２２及び床版中央部材３０の少なくとも一方に対して長手方向の付着の小さな棒状のヒンジ接合補助棒部材８０を備えることにより、幅方向接合部２に作用する大きなせん断力Ｈｖに抗する耐力を有するとともに、曲げ負荷Ｍｐや引張力Ｗｐが作用した場合、長手方向の付着の小さな棒状のヒンジ接合補助棒部材８０の中央側周面平滑棒体８３は床版側方部２２や床版中央部材３０から抜け出すため、曲げ負荷Ｍｐの伝達を抑制させながら、幅方向接合部２に作用するせん断力Ｈｖに対する耐力を増大することができる。

また、幅方向接合部２を、床版部１ｃに作用する曲げモーメントＭの正負変化点Ｍａに配置することにより、幅方向接合部２を跨ぐように配置したヒンジ接合棒部材７０（ヒンジ接合棒部材９０）及びヒンジ接合補助棒部材８０に作用する曲げ負荷Ｍｐを低減することができる。したがって、例えば、強度の低い材質や径のブロック側異形棒体７２及び中央側異形棒体７３（ブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３）を使用したり、あるいは、結合部材の本数を低減することができる。

また、ヒンジ接合棒部材９０において、ブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３を、長手方向の付着の小さな周面平滑状で形成しているため、一般的に広く流通している周面が平滑な周面平滑状のブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３と、定着体９４とを組付けて結合部材を構成するため、安価で安定した品質の結合部材を構成することができる。

なお、このように、ヒンジ接合棒部材７０とヒンジ接合補助棒部材８０との組み合わせ、あるいはヒンジ接合補助棒部材８０とヒンジ接合棒部材９０とを組み合わせを幅方向接合部２に配置してヒンジ接合構造Ｐを構成したが、ヒンジ接合棒部材７０やヒンジ接合棒部材９０のみで、あるいはヒンジ接合棒部材７０とヒンジ接合棒部材９０とを組み合わせて、さらにそれにヒンジ接合補助棒部材８０を組み合わせて用いてもよい。

また、このように、ヒンジ接合棒部材７０とヒンジ接合補助棒部材８０との組み合わせ、ヒンジ接合補助棒部材８０とヒンジ接合棒部材９０との組み合わせ、ヒンジ接合棒部材７０とヒンジ接合棒部材９０との組み合わせ、ヒンジ接合棒部材７０とヒンジ接合補助棒部材８０とヒンジ接合棒部材９０との組み合わせ、さらにはヒンジ接合棒部材７０やヒンジ接合棒部材９０のみを幅方向接合部２を跨ぐように配置して構成したヒンジ接合構造Ｐは、上述のようなボックスカルバートだけでなく、Ｕ型断面、Ｌ型断面など様々な形状における接合部をヒンジ接合構造Ｐとして構築するために用いることができ、その場合であっても上述の効果を奏することができる。

この発明の構成と、実施形態との対応において、この発明の側壁上部の下端と、側部Ｌ型部材のおける側壁本体部の上端部とによる接合部は、高さ方向接合部３に対応し、
以下同様に、
側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部は、幅方向接合部２に対応し、
結合棒状体は、ブロック側異形棒体７２及び中央側異形棒体７３あるいはブロック側周面平滑定着棒体９２及び中央側周面平滑定着棒体９３に対応し、
定着部は、ブロック側異形棒体７２や中央側異形棒体７３の節あるいは定着体９４に対応し、
結合部材は、ヒンジ接合棒部材７０またはヒンジ接合棒部材９０に対応し、
低付着形状は、周面平滑状に対応し、
補助結合部材は、ヒンジ接合補助棒部材８０に対応し、
床版は床版部１ｃに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、ヒンジ接合補助棒部材８０の中央側周面平滑棒体８３を周面が平滑な棒状体で構成することでスリップバーを構成したが、床版中央部材３０に配置した鞘管に対して、床版側方部２２に付着させた棒状体を、幅方向接合部２を跨いで挿入して、入れ子構造の２部材で構成してもよい。

１…ボックスカルバート
１ｃ…床版部
２…幅方向接合部
３…高さ方向接合部
１０…頂部門型部材
１１…頂部
１２…側壁上部
２０…側部Ｌ型部材
２１…側壁本体部
２２…床版側方部
３０…床版中央部材
７０…ヒンジ接合棒部材
７２…ブロック側異形棒体
７３…中央側異形棒体
８０…ヒンジ接合補助棒部材
９０…ヒンジ接合棒部材
９２…ブロック側周面平滑定着棒体
９３…中央側周面平滑定着棒体
９４…定着体
Ｆ…剛結構造
Ｈ…高さ方向
Ｌ…奥行き方向
Ｍ…曲げモーメント
Ｍａ…正負変化点
Ｐ…ヒンジ接合構造
Ｗ…幅方向

Claims

高さ方向に対して幅方向が広い矩形断面のボックスカルバートであって、
両側の側壁上部と頂部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材と、
側壁本体部と床版側方部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材と、
現場打ちコンクリートで構成した床版中央部材とで構成し、
前記頂部門型部材における前記側壁上部の下端と、前記側部Ｌ型部材のおける前記側壁本体部の上端部とによる接合部を、剛結構造で接合するとともに、
前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部である幅方向接合部を、ヒンジ結合構造で接合し、
前記ヒンジ結合構造として、
前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って配置する棒状の結合棒状体と、該結合棒状体を前記床版側方部と前記床版中央部材の両方のそれぞれに定着する定着部とを備えた結合部材と、
前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って直線状に配置するとともに、前記床版側方部及び前記床版中央部材の少なくとも一方に対して長手方向の付着が前記結合部材より小さな棒状の補助結合部材とを備えた
ボックスカルバート。
前記結合棒状体を、長手方向の付着の小さな丸鋼で構成した
請求項１に記載のボックスカルバート。
前記結合部材は、前記定着部として機能する節を周面に形成した異形棒鋼で構成した
請求項１に記載のボックスカルバート。
前記頂部門型部材を、プレストレスト鉄筋コンクリート構造とした
請求項１乃至３のうちいずれかに記載のボックスカルバート。
前記側部Ｌ型部材の奥行長さを、前記頂部門型部材の奥行長さの２倍で構成した
請求項１乃至４のうちいずれかに記載のボックスカルバート。
前記側部Ｌ型部材及び前記頂部門型部材を奥行き方向に複数配置するとともに、
奥行き方向に配置した前記側部Ｌ型部材の前記側壁本体部を奥行き方向に連結した
請求項１乃至５のうちいずれかに記載のボックスカルバート。
前記頂部における幅方向の支間距離が５ｍ以上であり、
前記床版側方部における内部側の幅方向長さが１．０〜２．０ｍであり、
前記側壁上部の内部側の高さが１．０〜２．０ｍである
請求項１乃至６のうちいずれかに記載のボックスカルバート。
高さ方向に対して幅方向に広い矩形断面のボックスカルバートを構築する構築工法であって、
側壁本体部と床版側方部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した側部Ｌ型部材を幅方向に所定間隔を隔てて対向配置する側部Ｌ型部材設置工程と、
両側の側壁上部と頂部とが一体構成され、プレキャストコンクリートで構成した頂部門型部材を、幅方向に所定間隔を隔てて対向配置した前記側部Ｌ型部材の上部に配置するとともに、前記頂部門型部材における前記側壁上部の下端と、前記側部Ｌ型部材のおける前記側壁本体部の上端部とによる接合部を剛結構造で接合する頂部門型部材設置工程と、
前記側部Ｌ型部材の前記床版側方部同士の間に、前記側部Ｌ型部材における床版側方部の幅方向内側端部と前記床版中央部材の幅方向外側端部とによる接合部である幅方向接合部をヒンジ結合構造で接合するように、現場打ちコンクリートで床版中央部を構築する床版中央部構築工程とを行い、
前記ヒンジ結合構造として、
前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って配置する棒状の結合棒状体と、該結合棒状体を前記床版側方部と前記床版中央部材の両方のそれぞれに定着する定着部とを備えた結合部材と、
前記幅方向接合部を跨ぐように、前記幅方向接合部が離間する方向に沿って直線状に配置するとともに、前記床版側方部及び前記床版中央部材の少なくとも一方に対して長手方向の付着が前記結合部材より小さな棒状の補助結合部材とを備える
ボックスカルバートの構築工法。