JP6491034B2

JP6491034B2 - コンクリート床版

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Publication number: JP6491034B2
Application number: JP2015094770A
Authority: JP
Inventors: 藤原　保久; 保久藤原; 安藤　直文; 直文安藤; 裕司熊谷
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: JP2016211202A

Description

本発明は、橋梁等におけるコンクリート床版に係り、特に複数の桁上に複数のプレキャストコンクリート版を並べ、これらを連結して形成されるコンクリート床版に関するものである。

併設された複数の桁上に、複数のプレキャストコンクリート版を架け渡し、桁の軸線方向に配列された上記プレキャストコンクリート版を互いに連結してコンクリート床版とした橋梁が広く採用されている。コンクリート床版には、輪荷重等の鉛直方向の荷重が作用し、コンクリート床版から桁に鉛直方向の力が伝達される。このとき、コンクリート床版には、桁とほぼ直角方向に曲げモーメント及びせん断力が生じるとともに、プレキャストコンクリート版の連結部分を越えて桁の軸線方向にも曲げモーメント及びせん断力が分布する。したがって、プレキャストコンクリート版の連結部分には、輪荷重によって曲げモーメント及びせん断力が繰り返し作用し、これに対して十分な強度を有することが要求される。

プレキャストコンクリート版の連結部分の構造は、例えば特許文献１に記載されているようにコンクリート床版の施工現場で連結部にコンクリートを打設するものが広く採用されている。これは、連結する双方のプレキャストコンクリート版からそれぞれ多数の鉄筋を突出させておき、これらを埋め込むとともに双方のプレキャストコンクリート版と密着するように連結部分のコンクリートを打設するものである。
また、プレキャストコンクリート版の連結部分にプレストレスを導入して接合する構造も知られている。これは、それぞれのプレキャストコンクリート版にダクトを設けておき、これらのダクトに挿通して桁の軸線方向に緊張材を配置する。そして、緊張材の緊張力によって、突き合されたプレキャストコンクリート版の接合面に圧縮力つまりプレストレスを導入する、ものである。

特開２００４−３２４２１１号公報

桁の軸線方向に複数のプレキャストコンクリート版を配列したコンクリート床版では、プレキャストコンクリート版の連結する端縁が桁の軸線を横切る方向に形成される。そして、コンクリート床版上に作用する輪荷重が桁の軸線方向に移動し、プレキャストコンクリート版の連結部分を輪荷重が通過するときに、方向が反転するせん断力が繰り返し作用ことになる。このような繰り返し荷重によるコンクリート床版の疲労を抑制するためには、連結部分にプレストレスを導入しておくことが望まれる。

しかし、従来の方法のように桁の軸線方向に緊張材を配置してプレキャストコンクリート版の連結部分にプレストレスを導入しようとすると、コンクリート床版の形成時に、プレキャストコンクリート版を配列する作業と緊張材を緊張してプレストレスを導入する作業とを並行することができない。つまり、いくつかのプレキャストコンクリート版を配列するごとに配列する作業を中止し、緊張材を緊張する作業を行うことになる。このため、作業の効率が低下する。

一方、コンクリート床版が長期間の使用によって劣化したときには、劣化した一部のプレキャストコンクリート版を交換することが望まれる。このとき、桁の軸線方向に緊張材が配置され、多数のプレキャストコンクリート版にわたって連続する緊張材が配置されていると、一部のプレキャストコンクリート版のみを交換することが難しくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、配列されたプレキャストコンクリート版の連結部分で桁の軸線方向にプレストレスが導入されたコンクリート床版であって、効率よく形成することができるとともに、プレキャストコンクリート版の交換を容易に行うことができるコンクリート床版を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数の並設された桁上に架け渡されたプレストレストコンクリート版を、前記桁の軸線方向に複数を配列し、これらのプレキャストコンクリート版を連結して形成されたコンクリート床版であって、隣り合う第１のプレキャストコンクリート版と第２のプレキャストコンクリート版との接合面を、前記第１のプレキャストコンクリート版から前記第２のプレキャストコンクリート版へ斜めに横切り、湾曲して再び前記第２のプレキャストコンクリート版から前記第１のプレキャストコンクリート版へ前記接合面を横切るように緊張材が配置され、該緊張材には緊張力が導入されて、該緊張材の両端部がそれぞれ前記プレキャストコンクリート版の前記桁の軸線と直角となる方向の異なる端部に定着されているコンクリート床版を提供する。

このコンクリート床版では、隣り合う第１のプレキャストコンクリート版と第２のプレキャストコンクリート版との接合面を斜めに横切るように緊張材が配置され、これによって接合面にプレストレスが導入される。また、緊張材は桁上に架け渡すように配列されたプレキャストコンクリート版の端縁つまりコンクリート床版の桁の軸線に沿った方向の端縁で緊張材を緊張し、定着することができるので、プレキャストコンクリート版を順次に配列する作業と、追って連結部分に配置した緊張材を緊張する作業とを並行して行うことができる。
一方、緊張材は連結部分ごとに配置されているので、プレキャストコンクリート版を交換する必要が生じたときには、交換が必要となる部分のみを容易に交換することが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコンクリート床版において、前記緊張材に併せて、隣り合う第１のプレキャストコンクリート版と第２のプレキャストコンクリート版との接合面を、第２のプレキャストコンクリート版から第１のプレキャストコンクリート版へ斜めに横切り、湾曲して再び第２のプレキャストコンクリート版から第１のプレキャストコンクリート版へ前記接合面を横切り、前記緊張材と接合面に関してほぼ対称に対称緊張材が配置されているものとする。

このコンクリート床版では、緊張材と対称緊張材とが接合面に関してほぼ対称に配置されているので、連結部分の両側からプレキャストコンクリート版を互いに引き寄せる方向の力が、連結部分に沿って広く分布して作用する。したがって、接合面のプレストレスを均等に近い状態で導入することができる。

以上説明したように、本発明に係るコンクリート床版では、配列されたプレキャストコンクリート版の連結部分に圧縮力を導入して、効率よくコンクリート床版を形成することができるとともに、プレキャストコンクリート版に損傷等が生じたときには、一部のプレキャストコンクリート床版を容易に交換することができる。

本発明の一実施形態であるコンクリート床版の形成工程の一部を示す概略斜視図である。本発明の一実施形態であるコンクリート床版の一部を示す図であって、プレキャストコンクリート版の連結部分における緊張材の配置例を示す概略平面図である。図２に示すコンクリート床版におけるプレキャストコンクリート版の連結部分を示す概略断面図である。プレキャストコンクリート版の接合面に設けることができるせん断キーの例を示す概略断面図である。プレキャストコンクリート版の連結部分における緊張材の他の配置例を示す概略平面図である。プレキャストコンクリート版の連結部分における緊張材の他の配置例を示す概略平面図である。プレキャストコンクリート版の連結部分における緊張材の他の配置例を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるコンクリート床版を鋼桁上に形成して橋梁とする作業工程の一部を示す概略斜視図である。
この橋梁は、道路橋として用いられるものであり、複数の鋼桁１を架け渡した上にプレキャストコンクリート版２を並べてコンクリート床版が形成されるものである。

上記鋼桁１は、上フランジ１１と下フランジ１２とこれらを上下に連結するウェブ１３とを有し、断面がほぼＩ型となっており、橋梁の幅方向に所定の間隔を設けて複数が配列されている。これらの鋼桁１は両端付近の二点に支承（図示しない）を設けて単純支持されたものであってもよいし、複数の径間に連続した連続桁とされるもの、ラーメン構造とされるもの等であってもよい。

上記プレキャストコンクリート版２は、予め工場又は製作ヤード等においてコンクリートを打設し、形成されたものであって、鉄筋コンクリート構造又はプレストレストコンクリート構造とされる。また、多数の繊維がコンクリートにほぼ一様に混入された繊維補強コンクリートで形成されたものであってもよい。
プレストレストコンクリート構造とするときには、プレストレスをいわゆるポストテンション方式として導入するものであっても、いわゆるプレテンション方式として導入するものであってもよいが、プレテンション方式とするのが望ましい。

上記プレキャストコンクリート版２は、鋼桁１の軸線方向の寸法が所定の値に設定されており、鋼桁の軸線と直角となる方向には、橋梁の幅員にほぼ相当する長さとなっている。これらのプレキャストコンクリート版２を、図１に示すように吊り支持し、複数が配列された鋼桁１上に架け渡すように載置する。このときプレキャストコンクリート版２の両端部が橋梁の両側で鋼桁１より張り出すように支持される。そして、複数のプレキャストコンクリート版２が鋼桁１の軸線方向に順次配列され、隣り合うプレキャストコンクリート版２が互いに連結される。

鋼桁１の上フランジ１１の上面には、所定の位置にスタッドジベル１４が設けられており、この上に配列するプレキャストコンクリート版２の対応する位置には上下に貫通する孔２１が形成されている。そして、プレキャストコンクリート版２を鋼桁１上に載置したときには、スタッドジベル１４がプレキャストコンクリート版２に形成された孔２１内に挿入され、所定の位置にプレキャストコンクリート版２を載置した後に上側からコンクリート又はモルタルを孔２１内に充填する。これにより鋼桁１とプレキャストコンクリート版２とを固定することができるものとなっている。

隣り合うプレキャストコンクリート版２が互い連結される接合面は、図３に示すようにほぼ鉛直方向に形成され、双方のプレキャストコンクリート版２を突き合わせたときに、接合面間に大きな隙間が生じないように正確に接合面が形成されている。そして、双方のプレキャストコンクリート版２の接合面間に合成樹脂等の接着剤又はモルタルを充填し、相互間が連続するように接合される。

プレキャストコンクリート版２の接合面付近には、図２に示すように該接合面に沿った方向に緊張材を挿通するためのダクト２２が形成されている。これらのダクト２２は、図３に示すようにプレキャストコンクリート版２内に形成され、図２に示すようにプレキャストコンクリート版２の接合面２４を横切って隣り合う双方のプレキャストコンクリート版２ａ，２ｂにわたって連続するように形成されている。緊張材２５ａ，２５ｂは、これらのダクト２２に挿通され、プレキャストコンクリート版２を配列して形成されるコンクリート床版３の一方の側部２３ａから反対側の側部２３ｂに至り、両側部２３ａ，２３ｂで定着されるものであるが、途中で接合されるプレキャストコンクリート版２ａ，２ｂの接合面２４を複数回横切るものとなる。つまり、上記ダクト２２ａ及びこれに挿通される緊張材２５ａは、コンクリート床版３の一方の側部２３ａから接合される一方のプレキャストコンクリート版２ａ内を接合面２４に斜め方向から接近し、接合面２４を通過して他方のプレキャストコンクリート版２ｂ内に至る。そして、湾曲して再び接合面２４に向い、接合面２４を通過して一方のプレキャストコンクリート版２ａ内に戻り、コンクリート床版３の反対側の側部２３ｂに至るものとなっている。また、接合面２４に関してほぼ対称となるように他方のプレキャストコンクリート版２ｂから一方のプレキャストコンクリート版２ａ内に至り、再び他方のプレキャストコンクリート版２ｂに戻るようにもダクト２２ｂが形成され、緊張材２５ｂが挿通されている。
上記ダクト２２は、それぞれのプレキャストコンクリート版２ａ，２ｂを形成するときに筒状となったシース等を埋め込んでおくことによって形成され、プレキャストコンクリート版２ａ，２ｂを接合面２４で突き合わせるように配列したときに上記のように連続したものとなる。

上記ダクト２２内には緊張材２５ａ及び本発明の対称緊張材である緊張材２５ｂが挿通され、緊張力が導入された状態で両端がコンクリート床版３の両側部に定着されるものとなっている。緊張材２５は、鋼線又は鋼より線等のＰＣ鋼材を用いるものであってもよいし、アラミド繊維等の合成繊維を束ねた緊張材を用いるものであってもよい。
ＰＣ鋼材を用いるときには、緩やかな流動が可能な粘性体を被覆したいわゆるアンボンド鋼材や硬化時間が長い流動性がある樹脂で被覆したいわゆるプレグラウト鋼材等を用いるのが望ましい。これらの緊張材は、緊張時における周面の摩擦が小さく、接合面を複数回横切って曲げ角度が大きくなることによる緊張力の低減量を小さく抑えることができる。
また、アラミド繊維等を用いた緊張材を使用するときには、上記ダクト２２に挿通した緊張材２５に緊張力を導入して両端を保持し、この状態を維持してグラウト材をダクト２２内に充填する。そして、グラウト材がして硬化した後に緊張材２５の両端部の保持を解放してプレストレスを導入することができる。また、緊張材２５に緊張力を導入した状態で両端部付近に設けた定着金具（図示しない）と緊張材との間にグラウト材を充填することもできる。このときには、グラウト材の硬化後に緊張力を解放すると、定着金具を介して緊張材の端部がプレキャストコンクリート版２に定着される。

上記のようにプレキャストコンクリート版２が接合されたコンクリート床版３では、プレキャストコンクリート版２の接合面２４にプレストレスが導入されており、複数のプレキャストンコンクリート版２が一体となったコンクリート床版３となる。したがって、コンクリート床版上に載荷される輪荷重によって鋼桁１と直角方向に曲げモーメント及びせん断力が作用するとともに、鋼桁１の軸線方向に生じる曲げモーメント及びせん断力に対しても一連のコンクリート床版として挙動する。

また、プレキャストコンクリート版２を接合するために緊張材２５をダクト２２に挿通する作業及び緊張力を導入する作業を、すべてコンクリート床版３の両側部で行うことができるので、コンクリート床版３を形成する工程は、順次プレキャストコンクリート版２を鋼桁１上に配列するとともに、配列されたプレキャストコンクリート版２を接合する作業を同時に行うことができる。したがって、作業の効率が向上する。

なお、上記実施の形態では、一方のプレキャストコンクリート版２ａ内から他方のプレキャストコンクリート版２ｂ内に至り、再び一方のプレキャストコンクリート版２ａ内に戻る緊張材２５ａと、他方のプレキャストコンクリート版２ｂ内から一方のプレキャストコンクリート版２ａ内に至り、再び他方のプレキャストコンクリート版２ｂ内に戻る緊張材２５ｂとは、図３（ａ）に示すように、それぞれ一本ずつが配置されたものであるが、図３（ｂ）に示すように一方の緊張材３２ａは２本を上下に配置するものであってもよい。
図３（ａ）に示すように双方の緊張材２５ａ，２５ｂとして一本ずつを配置すると、接合面付近で互いに交差するときに、一方を上方に曲げ上げ、他方を下方に曲げ下げて干渉しないように配置することになる。これに対して、図３（ｂ）に示すように一方の緊張材３２ａとして２本を上下に間隔を空けて配置すると、双方の緊張材３２ａ，３２ｂは交差する部分で上下に曲げ上げ又は曲げ下げることなく配置することができ、双方の緊張材の配置位置が干渉するのを回避することができる。そして接合するプレキャストコンクリート版２ａ，２ｂ接合面で上下方向に均等に近い状態でプレストレスを導入することができる。

また、上記実施の形態では、プレキャストコンクリート版２ａ，２ｂを互いに接合する接合面２４は、ほぼ鉛直な面としたが、図４に示すようにせん断キーを設けてもよい。
図４（ａ）は、せん断キーとして一方のプレキャストコンクリート版４ａの接合面に断面が台形状となる凸部４１を設け、他方のプレキャストコンクリート版４ｂには対応した形状の凹部４２を設けるものである。
図４（ｂ）は、一方のプレキャストコンクリート版５ａの接合面が２つの面で形成されるものとし、２つの面で断面が山形となる凸部５１を設け、他方のプレキャストコンクリート版５ｂには対応した形状の凹部５２を設けるものである。

一方、図２に示す実施の形態では、緊張材２５はコンクリート床版３の側部で、接合面と傾斜角を有する状態でプレキャストコンクリート版２に定着されるものであったが、図５に示すように緊張材２７の定着端と緊張材２７が接合面２６を横切る位置Ａとの間で緊張材２７を湾曲させ、緊張材２７が接合面２６とほぼ平行となった位置でプレキャストコンクリート版６ａ，６ｂに定着するものであってもよい。このように定着することにより、緊張材２７の端部付近においても、プレキャストコンクリート版６ａ，６ｂを互いに引き寄せる方向の力を緊張材２７の軸線方向に分布した状態で作用させることができる。

また、図２に示す実施の形態において緊張材２５は、一方のプレキャストコンクリート版２ａから他方のプレキャストコンクリート版２ｂに至り、再び一方のプレキャストコンクリート版２ａに戻るもので、接合面２４を２度斜めに横切るものであったが、これに限定されるものではなく、接合面が鋼桁の軸線と直角方向に長いときには、図６に示すように緊張材２９がプレキャストコンクリート版７ａ，７ｂの接合面２８を３回以上横切るように配置するものであってもよい。また、図７に示すように、接合面３０に大きな圧縮力を導入するために、一方のプレキャストコンクリート版８ａから他方のプレキャストコンクリート版８ｂに至り、再び一方のプレキャストコンクリート版８ａに戻る緊張材３１として複数本を同方向に並べて配設するものであってもよい。

この他、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において適宜に変更して実施することができる。例えば、桁はＩ型断面の鋼桁に限定されるものではなく、コンクリート床版とともに断面形状が箱型となるもの、複数の箱型が併設されるものであってもよい。また、桁はプレストレストコンクリートで形成されるものであってもよい。

１：鋼桁，２：プレキャストコンクリート版，３：コンクリート床版，４，５，６，７，８：プレキャストコンクリート版，
１１：鋼桁の上フランジ，１２：鋼桁の下フランジ，１３：鋼桁のウェブ，
２１：プレキャストコンクリート版に設けられた孔，２２：ダクト，２３：コンクリート床板の側部，２４：プレキャストコンクリート版の接合面，２５：緊張材，２６：接合面，２７：緊張材，２８：接合面，２９：緊張材，３０：接合面，３１：緊張材，３２ａ，３２ｂ：緊張材

Claims

複数の並設された桁上に架け渡されたプレストレストコンクリート版を、前記桁の軸線方向に複数を配列し、これらのプレキャストコンクリート版を連結して形成されたコンクリート床版であって、
隣り合う第１のプレキャストコンクリート版と第２のプレキャストコンクリート版との接合面を、前記第１のプレキャストコンクリート版から前記第２のプレキャストコンクリート版へ斜めに横切り、湾曲して再び前記第２のプレキャストコンクリート版から前記第１のプレキャストコンクリート版へ前記接合面を横切るように緊張材が配置され、
該緊張材には緊張力が導入されて、該緊張材の両端部がそれぞれ前記プレキャストコンクリート版の前記桁の軸線と直角となる方向の異なる端部に定着されていることを特徴とするコンクリート床版。
前記緊張材に併せて、隣り合う第１のプレキャストコンクリート版と第２のプレキャストコンクリート版との接合面を、第２のプレキャストコンクリート版から第１のプレキャストコンクリート版へ斜めに横切り、湾曲して再び第２のプレキャストコンクリート版から第１のプレキャストコンクリート版へ前記接合面を横切り、前記緊張材と接合面に関してほぼ対称に対称緊張材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート床版。