JP6659365B2 - 接続部材、緊張材用定着具、及びプレストレストコンクリート構造物 - Google Patents

接続部材、緊張材用定着具、及びプレストレストコンクリート構造物 Download PDF

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本発明は、コンクリート構造物にプレストレスを導入する際に用いられる緊張材の端部同士を接続する接続部材、この接続部材を用いた緊張材用定着具、及びこの緊張材用定着具によって定着された緊張材を備えるプレストレストコンクリート構造物に関する。
PC鋼材などの緊張材の緊張力をコンクリート構造物に伝達することでコンクリート構造物にプレストレスを付与して、コンクリート構造物を補強することが行われている。このとき、二つの緊張材の端部同士を連結する接続構造として、特許文献1に記載の技術が知られている。この接続構造は、接続する緊張材(第一PC鋼撚り線及び第二PC鋼撚り線)の端部をそれぞれウェッジとソケットで定着すると共に、ソケット同士をカップラースリーブで連結している。カップラースリーブは、一端が開口し、他端に第二PC鋼撚り線の端部に定着されるソケット(第二ソケット)が当て止めされる底部を有すると共に、その底部に第二PC鋼撚り線が引き出される貫通孔を有する筒状体である。カップラースリーブには、一端側の上記開口から内周面に亘って雌ねじ部を有し、第一PC鋼撚り線の端部に定着されるソケット(第一ソケット)には、その外周に上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有する。上記カップラースリーブは、第一PC鋼撚り線と第二PC鋼撚り線の端部同士を突き合わせた状態で、カップラースリーブの一端側と第一ソケットとをねじ結合し、カップラースリーブの他端側と第二ソケットとを当て止めすることで、第一ソケットと第二ソケットとを連結する。
上記接続構造は、主に、以下に説明する手順によって構築することができる(特許文献1の図7〜図12を参照)。まず、第一PC鋼撚り線をアンカープレートの貫通孔に挿通して型枠の所定位置に配置し、コンクリートを打設・硬化させる。次に、第一PC鋼撚り線の端部を緊張し、その端部を第一ウェッジ及び第一ソケットでアンカープレートに定着する。一方、第二PC鋼撚り線は、予め工場にて、順次カップラーシース(カップラースリーブの周囲を覆う部材)とカップラースリーブとを第二PC鋼撚り線に嵌め込んでおくと共に、第二ウェッジ及び第二ソケットを組み合わせておく。第一PC鋼撚り線と第二PC鋼撚り線とを同軸に配置した状態で、カップラースリーブの雄ねじ部と第一ソケットの雌ねじ部とをねじ結合する。このねじ結合により、第一ソケットとカップラースリーブとが連結され、かつ第二ソケットがカップラースリーブの底部に当て止めされることで、第一PC鋼撚り線と第二PC鋼撚り線とが突き合わされた状態で連結されることになる。最後に、カップラーシースをカップラースリーブの外周に配置して、カップラーシースをアンカープレートに取り付ける。
特開2008−45280号公報
しかし、特許文献1に記載の接続構造では、部品点数が多く、施工性の点で改善が望まれる。
特許文献1に記載の接続構造では、二つの緊張材を接続するにあたり、ソケットとカップラースリーブとをねじ結合すると共に、カップラースリーブの外周に配置されるカップラーシースをアンカープレートに取り付ける必要があり、施工作業が煩雑である。
また、特許文献1の接続構造では、複数の緊張材を直列に接続する場合、緊張力の開放作業が煩雑な場合がある。例えば、三つ以上の緊張材を直列に接続する場合、第一緊張材の他端部と第二緊張材の一端部とを接続、第二緊張材の他端部と第三緊張材の一端部とを接続…、を繰り返す。接続した全ての緊張材は同軸上に配置されており、もし第一緊張材の緊張力を解放することがあれば、接続した全ての緊張材の緊張力を解放する必要があり、緊張力の開放作業が煩雑である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、施工性に優れる接続部材、緊張材用定着具、及びプレストレストコンクリート構造物を提供することにある。
本発明の一態様に係る接続部材は、互いに反対方向に布設される第一緊張材と第二緊張材の端部同士を接続する。この接続部材は、第一緊張材が布設される側を一次側、第二緊張材が布設される側を二次側とするとき、前記第一緊張材が貫通されて一次側の端部から二次側の端部に向かって直進する貫通孔を有する直筒部と、前記第二緊張材が貫通されて二次側の端部から一次側の端部に向かって湾曲する貫通孔を有する湾曲筒部と、前記直筒部と前記湾曲筒部とを並列して一体に連結する連結部と、を備える。前記直筒部は、二次側の端部に前記第一緊張材の端部を把持する円錐状の第一ウェッジが嵌め込まれた第一ソケットを支圧する第一支圧部を備える。前記湾曲筒部は、一次側の端部に前記第二緊張材の端部を把持する円錐状の第二ウェッジが嵌め込まれた第二ソケットを支圧する第二支圧部を備える。
本発明の一態様に係る緊張材用定着具は、上記本発明の一態様に係る接続部材と、前記第一ウェッジ及び前記第二ウェッジと、前記第一ソケット及び前記第二ソケットと、を備える。
本発明の一態様に係るプレストレストコンクリート構造物は、上記本発明の一態様に係る緊張材用定着具によって定着された前記第一緊張材及び前記第二緊張材を備える。
上記接続部材、緊張材用定着具、及びプレストレストコンクリート構造物は、施工性に優れる。
実施形態1に係る緊張材用定着具で緊張材を定着した状態を示す正面部分断面図である。 図1の(II)−(II)断面図である。 図1の(III)−(III)断面図である。 実施形態1に係る緊張材用定着具で緊張材を定着した状態を示す背面部分断面図である。 実施形態1に係る接続部材の斜視図である。 実施形態1に係る接続部材の正面図である。 実施形態1に係る接続部材の背面図である。 実施形態1に係る接続部材の右側面図である。 実施形態1に係る接続部材の左側面図である。 実施形態1に係る接続部材の平面図である。 実施形態1に係る接続部材の底面図である。 実施形態1に係る緊張材用定着具の概略使用状態図である。 図12の緊張材用定着具付近の拡大部分断面図である。 緊張材用定着具の別の使用形態を示す概略使用状態図である。 実施形態2に係る緊張材用定着具で緊張材を定着した状態を示す正面部分断面図である。 実施形態2に係る接続部材の斜視図である。 実施形態2に係る接続部材の正面図である。 実施形態2に係る接続部材の背面図である。 実施形態2に係る接続部材の右側面図である。 実施形態2に係る接続部材の左側面図である。 実施形態2に係る接続部材の平面図である。 実施形態2に係る接続部材の底面図である。 実施形態3に係る緊張材用定着具で緊張材を定着した状態を示す正面部分断面図である。 実施形態3に係る接続部材の斜視図である。 実施形態3に係る接続部材の正面図である。 実施形態3に係る接続部材の背面図である。 実施形態3に係る接続部材の右側面図である。 実施形態3に係る接続部材の左側面図である。 実施形態3に係る接続部材の平面図である。 実施形態3に係る接続部材の底面図である。 実施形態4に係る接続部材の斜視図である。 図31の(X)−(X)断面図である。
[本発明の実施形態の説明]
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る接続部材は、互いに反対方向に布設される第一緊張材と第二緊張材の端部同士を接続する。この接続部材は、第一緊張材が布設される側を一次側、第二緊張材が布設される側を二次側とするとき、前記第一緊張材が貫通されて一次側の端部から二次側の端部に向かって直進する貫通孔を有する直筒部と、前記第二緊張材が貫通されて二次側の端部から一次側の端部に向かって湾曲する貫通孔を有する湾曲筒部と、前記直筒部と前記湾曲筒部とを並列して一体に連結する連結部と、を備える。前記直筒部は、二次側の端部に前記第一緊張材の端部を把持する円錐状の第一ウェッジが嵌め込まれた第一ソケットを支圧する第一支圧部を備える。前記湾曲筒部は、一次側の端部に前記第二緊張材の端部を把持する円錐状の第二ウェッジが嵌め込まれた第二ソケットを支圧する第二支圧部を備える。
先に上記接続部材の利用形態を概説する。上記接続部材は、緊張材を配置する領域にコンクリートを打設・硬化させる際に、所望の位置で上記コンクリートに埋設して配置される。ただし、接続部材の直筒部及び湾曲筒部に緊張材を挿入する作業領域、及び緊張材をジャッキで緊張する作業領域を確保した状態で上記コンクリートに埋設して配置される。具体的には、直筒部の二次側の端部が、開放空間に面するように上記コンクリートの端部に配置され、湾曲筒部の一次側の端部が、上記コンクリートから露出するように上記コンクリートに形成された切欠きに配置される。
ここで、接続部材によって接続される第一緊張材の端部及び第二緊張材の端部のうち、第一緊張材の端部はジャッキで緊張される。そのため、第一緊張材の端部を把持する第一ウェッジ及び第一ソケットが配置される直筒部の二次側の端部は、開放空間に面して配置される。第二緊張材の端部はジャッキで緊張される場合もあるし、ジャッキで緊張されずに、湾曲筒部の一次側の端部において第二ウェッジ及び第二ソケットに固定されるだけの場合もある。第二緊張材は、通常、当該接続部材で接続される端部は緊張されずに、この端部と反対側の端部(当該接続部材と別の接続部材における直筒部に挿通される端部)がジャッキで緊張される。そのため、当該接続部材における第二緊張材の端部が配置される湾曲筒部の一次側の端部は、上記コンクリートに形成された切欠きに配置される。この切欠きは、湾曲筒部に第二緊張材を挿入できる作業領域を有していればよい。第二緊張材の端部が配置される筒部が湾曲筒部となっていることで、湾曲筒部は一次側の端部に向かって切欠きの開口面に近付くため、第二緊張材を湾曲筒部の一次側の端部から挿入し易い。よって、湾曲筒部となっていることで、直筒部の場合に比較して、切欠きを小さくすることができる。
第二緊張材が比較的長い場合、例えば、第二緊張材の上記反対側の端部での緊張だけでは第二緊張材の全長に亘って実質的に均一に緊張力を付与し難い場合、上記反対側の端部での緊張に加え、当該接続部材で接続される端部でも緊張し、第二緊張材の両端部を同時に緊張することがある。第二緊張材の両端部を同時に緊張することで、第二緊張材の全長に亘って実質的に均一に緊張力を付与することができる。この場合、上記コンクリートに形成された切欠きは、第二緊張材の端部をジャッキで緊張する作業領域を有する必要があり、上記挿入するだけの作業領域に比較して大きくなる。第二緊張材の端部が配置される筒部が湾曲筒部であることで、湾曲筒部は一次側の端部に向かって切欠きの開口面に近付くため、第二緊張材の端部をジャッキで緊張し易い。よって、湾曲筒部となっていることで、ジャッキで第二緊張材を緊張する場合であっても、ジャッキを切欠きの開口側に配置し易く、直筒部の場合に比較して、切欠きを小さくすることができる。
上記接続部材は、直筒部の第一支圧部に、第一ウェッジが嵌め込まれた第一ソケットを支圧し、湾曲筒部の第二支圧部に、第二ウェッジが嵌め込まれた第二ソケットを支圧するだけで、第一緊張材と第二緊張材の端部同士を容易に接続できる。上記接続部材は、直筒部と湾曲筒部とが連結部により一体化された一体物であるため、現場にてソケット同士をカップラースリーブによるねじ結合で連結する作業を不要とでき、かつ第一緊張材と第二緊張材の端部同士を強固に接続できる。さらに、カップラースリーブの外周にカップラーシースを配置すると共に、カップラーシースをアンカープレートに取り付ける作業を不要とできる。よって、上記接続部材は、従来技術と比較して、部品点数を削減できると共に、作業工数を削減でき、施工性に優れる。
上記接続部材は、接続した緊張材の緊張力を解放したり、微調整したりする必要が生じた場合、その緊張力の開放作業が容易である。直列に配置した複数の緊張材(緊張材A、緊張材B、緊張材C…)の隣り合う緊張材(緊張材Aと緊張材B、緊張材Bと緊張材C…)を上記接続部材によって接続した場合、その接続部材によって接続された二つの緊張材(第一緊張材と第二緊張材)は、並列して設けられる筒部にそれぞれ定着される。そのため、高次側の緊張材(第二緊張材)の緊張力を保持したまま、低次側の緊張材(第一緊張材)の緊張力を容易に解放することができる。よって、例えば、複数の緊張材を直列に配置した床版などにおいて損傷や劣化などで補修を要する場合、その補修箇所に配置される緊張材の緊張力だけを開放することができ、施工性に優れる。
(2)上記の接続部材の一例として、前記直筒部及び前記湾曲筒部の各々の外周にリブを備える形態が挙げられる。
直筒部及び湾曲筒部の各々にリブを備えることで、第一緊張材や第二緊張材をそれぞれジャッキで緊張するにあたり、各緊張材の緊張力をリブで支圧することができる。リブによって各緊張材の緊張力を支圧できるため、このリブがコンクリート構造物に埋設して配置されることで、片方の緊張材のみ緊張された状態、すなわち第一緊張材もしくは第二緊張材のみが緊張された状態であっても、接続部材がコンクリート構造物にめり込んだり、コンクリート構造物に損傷が生じたりすることを抑制できる。片方の緊張材のみ緊張された状態とは、例えば、接続部材の直筒部に挿通された第一緊張材の端部のみをジャッキで緊張し、第二緊張材はジャッキで緊張しない状態を言う。上記接続部材は、両方の緊張材が緊張された状態でも勿論、コンクリート構造物に損傷が生じることを抑制できる。
直筒部及び湾曲筒部の各々にリブを備えることで、接続部材を配置する作業とは別に、現場にて緊張力が付与されるコンクリート構造物に対してアンカープレートを配置する作業を不要とできる。よって、リブを備える接続部材は、従来技術と比較して、部品点数をさらに削減できると共に、作業工数を削減でき、施工性に優れる。
(3)リブを備える上記の接続部材の一例として、前記リブを複数備える形態が挙げられる。
リブを複数備えることで、第一緊張材や第二緊張材の緊張力をより支圧し易く、接続部材がコンクリート構造物にめり込んだり、コンクリート構造物に損傷が生じたりすることを抑制し易い。
(4)リブを複数備える上記の接続部材の一例として、前記リブは、前記直筒部と前記湾曲筒部とに跨って配置されると共に、前記直筒部及び前記湾曲筒部の長手方向に所定の間隔を有して二つ設けられる形態が挙げられる。
第一緊張材及び第二緊張材のうち、一方の緊張材(第一緊張材)のみを緊張すると、接続部材に回転力が作用する場合があり、接続部材がコンクリート構造物にめり込んだり、コンクリート構造物に損傷が生じたりする虞がある。そこで、リブが、両筒部に跨って配置されると共に、両筒部の長手方向に所定の間隔を有して二つ設けられることで、一方の緊張材(第一緊張材)のみを緊張した場合であっても、接続部材に回転力が作用することを抑制できる。
(5)リブを二つ備える上記の接続部材の一例として、二つの前記リブ間における前記直筒部と前記湾曲筒部との間に空洞部を有する形態が挙げられる。
二つのリブと直筒部と湾曲筒部とで囲まれる領域に空洞部を有することで、接続部材がコンクリートに埋設されると、上記空洞部にコンクリートが介在されることになる。そのため、接続部材とコンクリート構造物との付着力を向上することができ、緊張材の緊張力による応力が接続部材に作用することを抑制し易い。また、上記空洞部にコンクリートが介在されると、各筒部の長手方向とほぼ直交する方向に亘って柱状のコンクリート部分が形成される。この柱状のコンクリート部分は、第一緊張材や第二緊張材の緊張力の支圧部として機能することで、接続部材がコンクリート構造物にめり込んだり、コンクリート構造物に損傷が生じたりすることを抑制できると考えられる。
(6)リブを備える上記の接続部材の一例として、前記直筒部及び前記湾曲筒部の少なくとも一方は、その外周面と前記リブの表面との間を斜めに連結する補強部を備える形態が挙げられる。
補強部を備えることで、リブに作用する緊張力の支圧によって、リブが緊張力の作用方向(支圧方向)へ変形することを抑制し易い。リブの変形を抑制することで、リブによる支圧を確実に行うことができる。
(7)上記の接続部材の一例として、前記直筒部及び前記湾曲筒部の少なくとも一方は、前記第一支圧部又は前記第二支圧部の外径よりも小さい外径を有する細径部を備える形態が挙げられる。
直筒部及び湾曲筒部の少なくとも一方に細径部を備えることで、接続部材を小型化・軽量化できる。特に、各筒部の長手方向に所定の間隔を有してリブを二つ備える場合、この二つのリブ間に対応して細径部を備えることで、二つのリブ間における直筒部と湾曲筒部との間に空洞部を形成できると共に、接続部材を小型化・軽量化できる。各筒部の横断面の輪郭が多角形の場合、各支圧部や細径部の外径は、その多角形の外接円の径のことを言う。
(8)上記の接続部材の一例として、前記直筒部及び前記湾曲筒部の少なくとも一方は、その外周面の少なくとも一部に凹凸部を備える形態が挙げられる。
直筒部や湾曲筒部の外周面に凹凸部を備えることで、接続部材がコンクリート構造物に埋設されると、各筒部とコンクリートとの接触面積を大きくすることができ、両者の付着力を向上することができる。
(9)上記の接続部材の一例として、前記直筒部は、前記第一ソケットの外周を囲むように前記第一支圧部の外周縁から二次側に向かって延伸する第一収納部を備え、前記湾曲筒部は、前記第二ソケットの外周を囲むように前記第二支圧部の外周縁から一次側に向かって延伸する第二収納部を備える形態が挙げられる。
直筒部(湾曲筒部)が第一収納部(第二収納部)を備えることで、第一支圧部(第二支圧部)と第一ソケット(第二ソケット)とが別部材であっても、第一ソケット(第二ソケット)を安定して直筒部(湾曲筒部)に支圧することができる。第一支圧部(第二支圧部)と第一ソケット(第二ソケット)とが別部材であると、第一ソケット(第二ソケット)と第一ウェッジ(第二ウェッジ)との間の寸法精度を向上することができる。
(10)上記の接続部材の一例として、前記直筒部は、前記第一支圧部の外周縁から二次側に向かって延伸する部材がなく、前記湾曲筒部は、前記第二ソケットの外周を囲むように前記第二支圧部の外周縁から一次側に向かって延伸する第二収納部を備える形態が挙げられる。
直筒部におけるソケットの定着箇所は、それ以外の箇所に対して実質的に傾いておらず、直線状となっている。一方、湾曲筒部におけるソケットとの定着箇所は、それ以外の箇所に対して傾いており、傾斜面を有する。直筒部は、第一支圧部の外周縁から二次側に向かって延伸する第一収納部を備えなくても、直線状部分で第一ソケットを支圧することになるため、第一ソケットが直筒部から脱落したりずれたりする虞がない。そのため、直筒部が第一収納部を備えないことで、接続部材を小型化・軽量化できる。一方、湾曲筒部は、傾斜面で第二ソケットを支圧することになるため、第二支圧部の外周縁から一次側に向かって延伸する部材がないと、第二ソケットが湾曲筒部から脱落したりずれたりする虞がある。そのため、湾曲筒部が第二収納部を備えることで、傾斜面であっても第二ソケットを安定して湾曲筒部に支圧することができ、第二ソケットが湾曲筒部から脱落したりずれたりすることを抑制できる。
(11)第一収納部や第二収納部を備える上記の接続部材の一例として、前記第一収納部及び前記第二収納部の少なくとも一方は、軸方向に一様な内径を備える形態が挙げられる。
第一収納部(第二収納部)が軸方向に一様な内径を備えることで、直筒部(湾曲筒部)の内径を大きく採ることができ、第一緊張材(第二緊張材)の挿入性を向上することができる。
(12)第一収納部や第二収納部を備える上記の接続部材の一例として、前記第一収納部及び前記第二収納部の少なくとも一方は、内部にグラウトを通すための溝部を備える形態が挙げられる。
第一収納部(第二収納部)の内部に溝部を備えることで、第一ソケット(第二ソケット)と第一収納部(第二収納部)との間に隙間を形成でき、この隙間を介してグラウトの注入を容易に行うことができる。
(13)第一収納部や第二収納部を備える上記の接続部材の一例として、前記第一収納部及び前記第二収納部の少なくとも一方の開口側にパッキンを介してねじ込まれるグラウトキャップを備え、前記グラウトキャップは、グラウト注入孔を備える形態が挙げられる。
グラウト注入孔を有するグラウトキャップを備えることで、コンクリート構造物に形成された作業領域(接続部材の各筒部に緊張材を挿通する作業領域、及び緊張材をジャッキで緊張する作業領域)のような小さな作業領域であっても、容易にグラウトキャップを装着できる。
(14)グラウトキャップを備える上記の接続部材の一例として、前記グラウトキャップは、前記第一収納部又は前記第二収納部の軸方向と直交する断面の形状が多角形状である部分を有する形態が挙げられる。
上記構成によれば、グラウトキャップを保持し易く、グラウトキャップを第一収納部(第二収納部)の開口側に装着し易い。
(15)上記の接続部材の一例として、前記直筒部と前記第一ソケットとが一体構造であり、前記湾曲筒部と前記第二ソケットとが一体構造である形態が挙げられる。
直筒部と第一ソケットとが一体構造であると共に、湾曲筒部と第二ソケットとが一体構造であることで、各ソケットを別途用意する必要がなく、部品点数を削減できる。各筒部にソケットを備えることで、ソケットを安定して各筒部に固定することができ、ソケットが各筒部から脱落したりずれたりすることを抑制できる。
(16)本発明の実施形態に係る緊張材用定着具は、上記(1)〜(14)のいずれか1つに記載の接続部材と、前記第一ウェッジ及び前記第二ウェッジと、前記第一ソケット及び前記第二ソケットと、を備える。
上記緊張材用定着具は、本発明の実施形態に係る接続部材を備えるため、部品点数を削減できると共に、作業工数を削減でき、施工性に優れる。
(17)本発明の実施形態に係るプレストレストコンクリート構造物は、上記(16)に記載の緊張材用定着具によって定着された前記第一緊張材及び前記第二緊張材を備える。
上記プレストレストコンクリート構造物は、本発明の実施形態に係る緊張材用定着具によって第一緊張材と第二緊張材とを定着するため、施工性に優れる。
その他、本明細書では、上記(1)〜(15)のいずれか1つに記載の接続部材を用いることに好適な緊張材の接続方法も開示する。この緊張材の接続方法は、互いに反対方向に布設される第一緊張材と第二緊張材の端部同士を接続する緊張材の接続方法であって、前記第一緊張材が布設される側を一次側、前記第二緊張材が布設される側を二次側とするとき、以下の工程を備える。
・一次側の端部から二次側の端部に向かって直進する貫通孔を有する直筒部と、二次側の端部から一次側の端部に向かって湾曲する貫通孔を有する湾曲筒部と、前記直筒部と前記湾曲筒部とを並列して一体に連結する連結部と、を備える接続部材をコンクリート構造物に埋設する配置工程
・前記第一緊張材を前記直筒部にその一次側の端部から挿通し、前記第一緊張材の一端部を第一ウェッジで把持し、前記第一ウェッジを第一ソケットに嵌め込むと共に前記第一ソケットを前記直筒部の二次側の端部に支圧した状態で、前記第一緊張材を緊張して、前記第一緊張材を前記接続部材に定着する第一緊張材の接続工程
・前記第二緊張材を前記湾曲筒部にその一次側の端部から挿通し、前記第二緊張材の一端部を第二ウェッジで把持し、前記第二ウェッジを第二ソケットに嵌め込むと共に前記第二ソケットを前記湾曲筒部の一次側の端部に支圧し、前記第二緊張材を前記接続部材に固定する第二緊張材の接続工程
上記緊張材の接続方法は、現場にてソケット同士をカップラースリーブによるねじ結合で連結する作業を不要とでき、かつ第一緊張材と第二緊張材の端部同士を強固に接続できる。さらに、カップラースリーブの外周にカップラーシースを配置すると共に、カップラーシースをアンカープレートに取り付ける作業を不要とできる。よって、上記緊張材の接続方法は、従来技術と比較して、作業工数を削減でき、施工性に優れる。
上記緊張材の接続方法の一例として、前記第二緊張材の接続工程は、前記第二緊張材を緊張して、前記第二緊張材を前記接続部材に定着する形態が挙げられる。
第一緊張材と第二緊張材とは、並列して設けられる直筒部と湾曲筒部とにそれぞれ定着されるため、第二緊張材の端部を緊張する場合であっても容易に緊張することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
≪実施形態1≫
・全体構成
実施形態1では、図12に示すように、分割施工により構築される橋梁(特に橋桁)などのコンクリート構造物600の長手方向にプレストレスを導入する際に、橋梁の長手方向に直列に配置される複数の緊張材200の隣り合う緊張材(第一緊張材200Aと第二緊張材200B)の端部同士を接続する接続部材1を説明する。第一緊張材200Aと第二緊張材200Bとは、図1,4,13に示すように、第一緊張材200Aの端部に配置される第一ウェッジ2A及び第一ソケット3Aと、第二緊張材200Bの端部に配置される第二ウェッジ2B及び第二ソケット3Bと、により接続部材1に定着される。以下、接続部材1について説明し、その後にこの接続部材1とウェッジ2A,2B及びソケット3A,3Bとを備える緊張材用定着具100について説明する。なお、以下の説明において、接続部材1を中心にして、第一緊張材200Aが布設される側を一次側、第二緊張材200Bが布設される側を二次側とする。
〔接続部材〕
接続部材1は、図1〜11に示すように、第一緊張材200Aが貫通する貫通孔10h(図4)を有する直筒部10と、第二緊張材200Bが貫通する貫通孔20h(図1)を有する湾曲筒部20と、直筒部10と湾曲筒部20とを並列して一体に連結する連結部30(図5,10,11)と、直筒部10及び湾曲筒部20の各々に設けられたリブ40と、を備える。本実施形態1の接続部材1は、二つの筒部の一方が直線状で、他方が湾曲状である点と、直筒部10と湾曲筒部20とが一体物である点と、が特徴の一つである。また、本実施形態1の接続部材1は、第一緊張材200Aや第二緊張材200Bをそれぞれジャッキで緊張するにあたり、各緊張材200A,200Bの緊張力を支圧するリブ40を備える点が特徴の一つである。以下、各構成について詳しく説明する。
・直筒部
直筒部10は、図4,7に示すように、第一緊張材200Aが貫通されて一次側の端部10pから二次側の端部10sに向かって直進する貫通孔10h(図4)を有する円筒部材である。本例では、直筒部10の外形も、貫通孔10hと同様に直進している。直筒部10は、一次側の端部10pにシース400を取り付ける第一取付口11と、二次側の端部10sに第一ソケット3Aを支圧する第一支圧部12と、を備える。本例では、第一支圧部12と第一ソケット3Aとは別部材であり、直筒部10は、第一ソケット3Aの外周を囲むように第一支圧部12の外周縁から二次側に向かって延伸する第一収納部12cを備える。また、本例では、直筒部10は、第一取付口11と第一支圧部12との間に、第一支圧部12の外径よりも小さい外径を有する細径部13を備える。直筒部10の貫通孔10hは、第一取付口11の内部と、第一収納部12cの内部と、細径部13の内部と、で構成されている。
・・第一取付口
第一取付口11は、図4に示すように、シース400が取り付けられ、シース400内を挿通した第一緊張材200Aをシース400側から直筒部10内に挿入する。第一取付口11の内径は、開口側が広く、奥部側が狭くなるテーパ状に形成されている。開口側の内径はシース400の外径よりも若干大きく、奥部側の内径はシース400の外径よりも若干小さい。奥部側の狭くなった部分は、シース400の端部が当接される当止部となる。つまり、シース400を第一取付口11に挿入し、シース400の端部が当止部に当接されるまで押し込むことで、シース400を直筒部10に接続することができる。
本例では、第一取付口11の外径は、軸方向に一様であり、後述する第一支圧部12の外径よりも小さく、細径部13の外径よりも若干大きい(図4,7,10,11)。
・・第一支圧部
第一支圧部12は、第一ソケット3Aを支圧する。本例では、第一支圧部12と第一ソケット3Aとは別部材であり、第一支圧部12は、第一ソケット3Aの一端面を当て止めして支圧する。第一支圧部12には、第一取付口11から挿入された第一緊張材200Aが引き出される貫通孔12h(図4,9)が形成されている。
第一支圧部12に連続して第一収納部12cが形成されている。第一収納部12cは、図4に示すように、第一ソケット3Aの外周を囲むように第一支圧部12の外周縁から二次側に向かって延伸している。本例では、第一収納部12cは、第一ソケット3Aの外周面に沿った内径を有する円筒状である。第一収納部12cは、第一支圧部12の外周縁から二次側に向かって、軸方向に一様な内径を備える包囲部分12cmと、包囲部分12cmに連続して設けられて、包囲部分12cmの内径よりも大きい内径を備えるグラウトキャップの装着部分12cnと、を備える。第一支圧部12は、包囲部分12cmの底面となる(図4では、第一支圧部12に溝部12dが形成されているため、第一ソケット3Aが浮いて見えている)。包囲部分12cmは、第一ソケット3Aの周囲を包囲する部分であり、第一ソケット3Aの外径よりも若干大きい。装着部分12cnの内周面には、後述するグラウトキャップ80と係合する係合部(図示せず)が形成されている。係合部は、装着部分12cnの周方向に形成された雌ねじであることが挙げられる。
第一収納部12cは、その包囲部分12cmの内部に、グラウトを注入するための溝部12d(図9)が軸方向に沿って形成されている。この溝部12dは、さらに第一支圧部12に亘って形成されている。本例では、ほぼ90°間隔で3本の溝部12dを備える(図9を参照)。溝部12dは、一端部が第一収納部12cの装着部分12cnに繋がり、他端部が第一支圧部12の貫通孔12hに繋がっている。第一収納部12cは、溝部12dに対応した位置に、外表面から突出した部分を備える(図5,6,10,11を参照)。第一収納部12cの外表面に突出部分を備えることで、溝部12dの形成による第一収納部12cの薄肉化を防止できる。つまり、第一収納部12cの厚みを全周に亘って実質的に均一とできる。
・・細径部
細径部13は、第一支圧部12に形成された貫通孔12hに連続して設けられ、貫通孔12hの径とほぼ同等の内径であり第一緊張材200Aが挿通可能な内径を備える。細径部13の外径は、第一支圧部12の外径よりも小さい(図4,5,7,10,11を参照)。さらに本例では、細径部13の外径は、第一取付口11の外径よりも小さい(図4,7,10,11を参照)。
接続部材1はコンクリート構造物600に埋設して使用される(詳細は後の接続方法にて説明する)。この使用状態において、細径部13は必ずコンクリート構造物600に埋設されるため、細径部13の外周面の少なくとも一部に凹凸部(図示せず)が形成されていると、直筒部10とコンクリートとの接触面積を大きくすることができ、両者の付着力を向上することができる。上記凹凸部としては、例えば、山と谷の凹凸差を0.3mm以上10mm以下、さらに好ましくは0.3mm以上5mm以下とすることが挙げられる。接続部材1は、代表的には鋳造によって製造することができる。この鋳造時に、凹凸を有する金型を用いることで、直筒部10や後述する湾曲筒部20の外周面に容易に凹凸部を形成することができる。その他に、鋳造によって製造した接続部材1に対して、細かな粒子を付着させたり、サンドブラストなどのブラスト処理を施して表面を荒らしたりすることでも、直筒部10や湾曲筒部20の外周面に凹凸部を形成することができる。
・湾曲筒部
湾曲筒部20は、図1,6に示すように、第二緊張材200Bが貫通されて二次側の端部20sから一次側の端部20pに向かって湾曲する貫通孔20h(図1)を有する円筒部材である。本例では、湾曲筒部20の外形も、貫通孔20hと同様に湾曲している。湾曲筒部20は、二次側の端部20sにシース400を取り付ける第二取付口21と、一次側の端部20pに第二ソケット3Bを支圧する第二支圧部22と、を備える。本例では、第二支圧部22と第二ソケット3Bとは別部材であり、湾曲筒部20は、第二ソケット3Bの外周を囲むように第二支圧部22の外周縁から一次側に向かって延伸する第二収納部22cを備える。また、本例では、湾曲筒部20は、第二取付口21と第二支圧部22との間に、第二支圧部22の外径よりも小さい外径を有する細径部23を備える。湾曲筒部20の貫通孔20hは、第二取付口21の内部と、第二収納部22cの内部と、細径部23の内部と、で構成されている。
・・第二取付口
第二取付口21は、図1に示すように、シース400が取り付けられ、一次側の端部20p側から挿入された第二緊張材200Bを湾曲筒部20側からシース400内に挿入する。直筒部10と湾曲筒部20とが並列して配置されているため、第一取付口11と第二取付口21とは、各取付口11,21の中心軸が並列するように配置されている(図10,11を参照)。つまり、第一取付口11の中心軸と第二取付口21の中心軸とが交わることはない。本例では、第二取付口21は、直筒部10の第一支圧部12(第一収納部12c)に対して、両筒部10,20の並列方向に並んで配置されている(図5,10,11を参照)。第二取付口21の形状や大きさは、第一取付口11と同様である。
・・第二支圧部
第二支圧部22は、第二ソケット3Bを支圧する。本例では、第二支圧部22と第二ソケット3Bとは別部材であり、第二支圧部22は、第二ソケット3Bの一端面を当て止めして支圧する。第二支圧部22には、一次側の端部20pから挿入された第二緊張材200Bが湾曲筒部20内に引き込まれる貫通孔22h(図1,8)が形成されている。直筒部10と湾曲筒部20とが並列して配置されているため、第一支圧部12と第二支圧部22とは、第一支圧部12が第二支圧部22よりも二次側に配置され、第二支圧部22が第一支圧部12よりも一次側に配置されている。つまり、第一支圧部12と第二支圧部22とは、接続部材1の長手方向に沿って反対側に位置する(図1,4を参照)。本例では、第二支圧部22(第二収納部22c)は、直筒部10の第一取付口11に対して、両筒部10,20の並列方向に並んで配置されている(図10,11を参照)。
第二支圧部22に連続して第二収納部22cが形成されている。第二収納部22cは、図1に示すように、第二ソケット3Bの外周を囲むように第二支圧部22の外周縁から一次側に向かって延伸している。本例では、第二収納部22cは、第二ソケット3Bの外周面に沿った内径を有する円筒状である。第二収納部22cは、第二支圧部22の外周縁から一次側に向かって、軸方向に一様な内径を備える包囲部分22cmと、包囲部分22cmに連続して設けられて、包囲部分22cmの内径よりも大きい内径を備えるグラウトキャップの装着部分22cnと、を備える。第二支圧部22は、包囲部分22cmの底面となる(図1では、第二支圧部22に溝部22dが形成されているため、第二ソケット3Bが浮いて見えている)。第二収納部22cの形状や大きさは、第一収納部12cと同様である。また、第二収納部22cにも、グラウトを注入するための溝部22dや、溝部22dに対応した位置に、外表面から突出した部分が形成されている。この溝部22dの形状や大きさも、溝部12dと同様である。
・・細径部
細径部23は、第二支圧部22に形成された貫通孔22hに連続して設けられ、貫通孔22hの径とほぼ同等の内径であり第二緊張材200Bが挿通可能な内径を備える。細径部23の外径は、第二支圧部22の外径よりも小さい(図1,5,6,10,11を参照)。さらに本例では、細径部23の外径は、第二取付口21の外径よりも小さい(図1,6,10,11を参照)。細径部23の外周面の少なくとも一部に凹凸部(図示せず)が形成されていることが挙げられる。この凹凸部については、直筒部10の細径部13と同様である。
・連結部
連結部30は、直筒部10と湾曲筒部20とを並列して一体に連結する部材である。本例では、後述するリブ40が連結部30を兼ねている。連結部30は、図5,10,11に示すように、直筒部10と湾曲筒部20とを並列して、両筒部10,20の長手方向に所定の間隔を有して二箇所で連結している。直筒部10と湾曲筒部20と連結部30(リブ40)とは、一体に成形された鋳造部品である。
・リブ
リブ40は、第一緊張材200Aや第二緊張材200Bの緊張力を支圧する部材であり、直筒部10及び湾曲筒部20の各々の外周方向に突出して設けられる板状部材である。図10,11に示すように接続部材1を平面視した場合、直筒部10と湾曲筒部20の各中心線は、互いに平行している。このような各筒部10,20においては、リブ40は、各筒部10,20の上記中心線と直交する方向に突出している。換言すれば、このリブ40は、第一緊張材200A及び第二緊張材200Bの布設方向と交差する方向の外方に突出している
本例では、リブ40は、直筒部10及び湾曲筒部20の長手方向に所定の間隔を有して二つ設けられると共に、これら二つのリブ40,40はそれぞれ、直筒部10と湾曲筒部20とに跨って配置される。よって、リブ40のうち、筒部10,20間に位置する部分は、直筒部10と湾曲筒部20とを一体に連結する連結部30を兼ねることになる(図5を参照)。連結部30とリブ40とは、独立した部材であってもよい。例えば、直筒部10のリブ40及び湾曲筒部20のリブ40がそれぞれ、筒部10,20間に位置する部分の突出量が小さく、リブ40同士が連結していない場合が挙げられる。この場合、連結部30は、リブ40の配置箇所とは別の箇所に設ける。
リブ40は、第一支圧部12近傍や第二支圧部22近傍に配置することが好ましい。第一緊張材200Aは、第一支圧部12(第一収納部12c)で第一ウェッジ2A及び第一ソケット3Aにより固定され、第二緊張材200Bは、第二支圧部22(第二収納部22c)で第二ウェッジ2B及び第二ソケット3Bにより固定される。そのため、各緊張材200A,200Bの緊張力による応力は、直筒部10の第一支圧部12近傍や湾曲筒部20の第二支圧部22近傍に作用し易いからである。本例では、二つのリブのうち一方のリブ40は、直筒部10における第一取付口11と細径部13との境界部分近傍と、湾曲筒部20における第二支圧部22(第二収納部22c)と細径部23との境界部分近傍と、に跨るように設けられる。同様に、二つのリブのうち他方のリブ40は、直筒部10における第一支圧部12(第一収納部12c)と細径部13との境界部分近傍と、湾曲筒部20における第二取付口21と細径部23との境界部分近傍と、に跨るように設けられる。つまり、二つのリブ40,40は、直筒部10及び湾曲筒部20の長手方向に沿って両端部からほぼ同等の位置に設けられる(図10,11を参照)。そうすることで、第一緊張材200A及び第二緊張材200Bのうち、一方の緊張材(第一緊張材200A)のみを緊張した際に、接続部材1に回転力が作用し難くなり、回転力によって接続部材1がコンクリート構造物600にめり込んだり、コンクリート構造物600に損傷が生じたりすることを抑制できる。
リブ40は、各筒部10,20の全周に亘って設けられ、各緊張材200A,200Bの緊張力を支圧できる突出長さを有する。各緊張材200A,200Bの緊張力による応力は、直筒部10の第一支圧部12近傍や湾曲筒部20の第二支圧部22近傍に作用し易い。そのため、第一支圧部12近傍や第二支圧部22近傍の外周からの突出長さは、第一取付口11近傍や第二取付口21近傍の外周からの突出長さよりも長くなっている。各取付口11,21近傍の外周からの突出長さを短くすることで、接続部材1を軽量化できる。
二つのリブ40,40間において、直筒部10及び湾曲筒部20はそれぞれ、細径部13,23を備える。そのため、二つのリブ40,40間において、直筒部10と湾曲筒部20とは非接触状態であり、直筒部10と湾曲筒部20との間に空洞部60を有する(図10,11を参照)。接続部材1はコンクリート構造物600に埋設して使用されるため、空洞部60を備えることで、直筒部10と湾曲筒部20とが互いに対向する内側において、両筒部10,20とコンクリート構造物600との付着力を向上することができる。両筒部10,20とコンクリート構造物600との付着力を向上することで、第一緊張材200Aや第二緊張材200Bの緊張力による応力が接続部材1に作用することを抑制し易い。また、空洞部60に介在されるコンクリート部分は、第一緊張材200A及び第二緊張材200Bの緊張力の支圧部としても機能すると考えられる。
リブ40は、第一緊張材200A及び第二緊張材200Bのうち、一方の緊張材(第一緊張材200A)のみを緊張した際に、緊張力によって接続部材1が回転せずに、その緊張力を支圧できる個数や形状・大きさを適宜選択できる。例えば、それぞれ連結せずに独立して設けられるリブを四つ設けることができる。これら四つのリブは、直筒部10における第一取付口11と細径部13との境界部分近傍、及び第一支圧部12(第一収納部12c)と細径部13との境界部分近傍と、湾曲筒部20における第二取付口21と細径部23との境界部分近傍、及び第二支圧部22(第二収納部22c)と細径部23との境界部分近傍と、にそれぞれ設けられる。この場合、直筒部10と湾曲筒部20とを連結する連結部は、上記四つのリブの配置箇所とは別の箇所(例えば、筒部10,20の長手方向に配置される二つのリブ間)に設ける。その他に、直筒部10及び湾曲筒部20の長手方向のほぼ中央部分に、両筒部10,20に跨って配置されるリブを一つ設けることもできる。
・補強部
本例では、直筒部10の外周面とリブ40との接続部分や、湾曲筒部20の外周面とリブ40との接続部分に補強部50を備える。補強部50は、直筒部10や湾曲筒部20の表面とリブ40の表面とを斜めに連結することで、リブ40に作用する緊張力の支圧によって、緊張力の作用方向(支圧方向)にリブ40が変形することを抑制する。
本例では、補強部50は、各筒部10,20の全周に亘って設けられ、直筒部10(湾曲筒部20)における細径部13(23)の表面からリブ40の表面に向かって外径が徐々に大きくなるような湾曲状に形成されている(図5,6,7,10,11を参照)。両筒部10,20が互いに対向する側を内側、その反対側を外側とするとき、補強部50の内側部分は、外側部分よりも湾曲状の曲げ半径が大きいことが挙げられる。緊張材200A,200Bの緊張力による応力は、細径部13(23)の内側表面とリブ40の表面との接続部近傍に作用し易い。そこで、補強部50の内側部分の曲げ半径を外側部分の曲げ半径よりも大きくすることで、緊張力による応力を効果的に低減することができる。また、緊張材200A,200Bの緊張力は、第一ソケット3Aや第二ソケット3Bを支圧する第一支圧部12や第二支圧部22近傍に作用し易いため、第一支圧部12や第二支圧部22の外周におけるリブ40に設けられる補強部50の曲げ半径を、第一取付口11や第二取付口21の外周におけるリブ40に設けられる補強部50の曲げ半径よりも大きくすることが挙げられる。
補強部50は、緊張材の緊張力によるリブ40の変形を抑制できる個数や形状・大きさを適宜選択できる。例えば、直筒部10(湾曲筒部20)における細径部13(23)の表面からリブ40の表面に向かって直線的に外径が大きくなるような直線状とすることができる。また、直筒部10(湾曲筒部20)の周方向に適宜な間隔を有して断続的に複数の補強部を設けることができる。例えば、三角板状の補強部とすることもできる。補強部50は、各筒部10,20、連結部30、及びリブ40を鋳造で一体成形する際に、上記各接続部分に一体に設けることができる。その他に、鋳造によって成形された各筒部10,20、連結部30、及びリブ40の一体物に対して、上記接続部分に別部材の補強部50を溶接などで接合することもできる。
直筒部10と湾曲筒部20と連結部30とリブ40とを備える接続部材1は、代表的には鋳造によって製造することができる。接続部材1に補強部50を備える場合、補強部50も鋳造によって同時に製造することが好ましい。
・グラウトキャップ
上記接続部材1は、直筒部10の第一収納部12c及び湾曲筒部20の第二収納部22cの少なくとも一方の開口側に、パッキン90を介してねじ込まれるグラウトキャップ80を備えることができる。グラウトキャップ80は、第一収納部12c(第二収納部22c)の装着部分12cn(22cn)に装着されて、接続部材1内及び接続部材1に接続されるシース400内にグラウトを注入するための注入口となる(図1,4を参照)。グラウトキャップ80は、第一収納部12c(第二収納部22c)の装着部分12cn(22cn)に装着されるため、グラウトキャップ80の中心軸と第一収納部12c(第二収納部22c)の中心軸とは同軸となる。グラウトキャップ80は、第一収納部12c(第二収納部22c)の軸方向と直交する断面の形状が多角形状であり、一端側にグラウト注入孔80hを備える(図3を参照)。本例では、グラウトキャップ80の上記断面の形状は四角形状である(図3を参照)。グラウトキャップ80の上記断面の形状は、グラウトキャップ80の軸方向(第一収納部12c(第二収納部22c)の軸方向)に沿った一部に設けられていてもよい。上記断面における外周輪郭が多角形状であればよく、内周輪郭は多角形状でも、それ以外の形状、例えば円形状であってもよい。グラウトキャップ80の上記断面における外周輪郭が多角形状であることで、グラウトキャップ80を保持し易く、グラウトキャップ80を第一収納部12c(第二収納部22c)の装着部分12cn(22cn)に装着し易い。グラウトキャップ80の他端側に、第一収納部12c(第二収納部22c)の装着部分12cn(22cn)の内径とほぼ同等の外径を有する円筒状の装着部分80nを備える。この装着部分80nの外周面には、第一収納部12c(第二収納部22c)の装着部分12cn(22cn)と係合する係合部(図示せず)が形成されている。係合部は、グラウトキャップ80の周方向に形成され、装着部分12cn(22cn)に形成された雌ねじに螺合する雄ねじであることが挙げられる。
グラウトキャップ80の外周には、リング状のパッキン90が嵌め込まれる。このパッキン90により、グラウトキャップ80を接続部材1に装着したとき、グラウトキャップ80と各筒部10,20の開口との間にパッキン90が介在され、グラウトの漏れを防止できる。
グラウトは、セメント系グラウトの他、遅延硬化性の樹脂系グラウトなどの時間の経過に伴って硬化する材質や、グリースなどの時間の経過により硬化しない材質、油脂材などを利用することができる。
〔緊張材用定着具〕
緊張材用定着具100は、図1,4に示すように、上述した接続部材1と、第一緊張材200Aの端部及び第二緊張材200Bの端部を個別に把持する円錐状の第一ウェッジ2A及び第二ウェッジ2Bと、第一ウェッジ2A及び第二ウェッジ2Bを個別に嵌め込む第一ソケット3A及び第二ソケット3Bと、を備える。
・第一ウェッジ及び第二ウェッジ
第一ウェッジ2A及び第二ウェッジ2Bは、複数(本例では3つ)の分割片を組み合わせることで、ほぼ円錐状に構成される。分割片を組み合わせたとき、その中心部には各緊張材200A,200Bの把持孔が形成されると共に、隣り合う分割片の間には太径側端部から細径側端部に亘ってスリットが形成される。このスリットは、第一ウェッジ2A(第二ウェッジ2B)が第一ソケット3A(第二ソケット3B)に圧入された際、スリットの間隔が狭まることで、確実に第一緊張材200A(第二緊張材200B)を把持することに寄与する。各分割片は、内周面に緊張材200A,200Bを強固に把持するための雌ねじ部が形成されている。さらに、第一ウェッジ2A(第二ウェッジ2B)の太径側端部の周方向には溝が形成されており、この溝にOリング(図示せず)を嵌め込むことで、各分割片がばらけることを防止できる。本例では、第一ウェッジ2A及び第二ウェッジ2Bは、同様の構成、サイズのものを用いている。
・第一ソケット及び第二ソケット
第一ソケット3A及び第二ソケット3Bは、テーパ状の挿入孔が形成された円筒体である。第一ソケット3A及び第二ソケット3Bの外径は、各筒部10,20における収納部12c,22cの包囲部分12cm,22cmの内径と同等である。テーパ状の挿入孔は、各ウェッジ2A,2Bの外径に対応した形状、大きさであり、嵌め込まれた各ウェッジ2A,2Bをくさび、各ソケット3A,3Bをくさび受けとして機能させて、各緊張材200A,200Bの定着を行う。
第一ソケット3A及び第二ソケット3Bは、それぞれ第一支圧部12及び第二支圧部22と一体構造とすることもできる。つまり、直筒部10と第一ソケット3A、並びに湾曲筒部20と第二ソケット3Bとが一体化されている。この場合、直筒部10における二次側の端部10sの内径が、開口側が広く、奥側が狭くなるテーパ形状に形成されている。同様に、湾曲筒部20における一次側の端部20pの内径が、開口側が広く、奥側が狭くなるテーパ形状に形成されている。
〔緊張材〕
第一緊張材200A及び第二緊張材200Bは、緊張状態で、その端部が上述した緊張材用定着具100に定着されることで、導入された緊張荷重をプレストレスとしてコンクリート構造物600(図12)に付与する。本例では、緊張材200(第一緊張材200A及び第二緊張材200B)として、複数の素線を撚り合わせたPC鋼線に樹脂被覆を形成したPC鋼撚り線を利用している。その他、緊張材は、上記樹脂被覆を備えていない裸PC鋼撚り線や、単一のPC鋼線などを利用することができる。
〔接続方法〕
以下、橋梁の長手方向に直列に配置する複数の緊張材200の隣り合う緊張材(第一緊張材200Aと第二緊張材200B)の端部同士を、上述した接続部材1を備える緊張材用定着具100によって接続する方法を、主に図12,13を参照して説明する。通常、分割施工で橋梁を構築する場合、第一区間Aにてコンクリート構造物600Aを構築してそのコンクリート構造物600Aに緊張材200(第一緊張材200A)を緊張・定着し、その後隣接する第二区間Bにてコンクリート構造物600Bを構築してそのコンクリート構造物600Bに緊張材200(第二緊張材200B)を緊張・定着する、という作業を橋梁の長手方向に順次繰り返し行う。
第一緊張材200Aと第二緊張材200Bの端部同士の接続は、主に、接続部材1の配置⇒接続部材1への第一緊張材200Aの接続⇒接続部材1への第二緊張材200Bの接続、によって行うことができる。本例では、各区間において、緊張材200の一端部(図12の右側の端部)をジャッキで緊張しない固定端とし、緊張材200の他端部(図12の左側の端部)をジャッキで緊張する緊張端とする形態を説明する。この形態では、既にコンクリート構造物600(600A)に緊張・定着された緊張材200(第一緊張材200A)の緊張端に、未だコンクリート構造物600(600B)に緊張・定着されていない緊張材200(第二緊張材200B)の固定端を、接続部材1(緊張材用定着具100)で接続することになる。
・接続部材の配置
まず、第一区間Aにて、鉄筋、シース400、接続部材1、型枠を組み立て、コンクリートを打設・硬化させてコンクリート構造物600Aを構築する。このとき、接続部材1は、図13に示すように、直筒部10の二次側の端部10sが開放空間に面すると共に、湾曲筒部20の一次側の端部20pが露出するように、コンクリート構造物600Aに埋め込まれた状態とする。具体的には、直筒部10は、その二次側の端部10sの開口部(第一収納部12cの開口部)が露出するようにコンクリート構造物600Aの端部に位置させ、湾曲筒部20は、その一次側の端部20pの開口部(第二収納部22cの開口部)が露出するようにコンクリート構造物600Aに形成された切欠き700に位置させて、接続部材1を配置する。このとき、湾曲筒部20の二次側の端部20s(第二取付口21)は、第二区間Bにおけるシース400が取り付けられるため、直筒部10の二次側の端部10sと同様に、その開口部が露出するようにコンクリート構造物600Aの端部に位置させる。本例では、接続部材1の長手方向に間隔を有して設けられた二つのリブ40,40、及び二つのリブ40,40間の細径部13,23がコンクリート構造物600Aに埋設され、各筒部10,20の取付口11,21及び収納部12c,22cが露出するように、接続部材1を配置している。
コンクリート構造物600Aに形成された切欠き700は、湾曲筒部20の一次側の端部20p(第二収納部22cの開口部)側から第二緊張材200Bを挿入することができ、その端部に第二ウェッジ2B及び第二ソケット3Bを装着可能な程度の作業領域を有する。本例では、第二緊張材200Bの一次側の端部はジャッキで緊張しないため、手作業によって上記作業ができる程度の大きさでよい。直筒部10の第一取付口11には、コンクリートの打設前にシース400を取り付けるため、この第一取付口11の外周及びシース400の外周は、コンクリート構造物600Aに埋め込まれてもよい。
・接続部材への第一緊張材の接続
次に、第一区間Aにて配置したシース400内に第一緊張材200Aを挿通し、シース400内を挿通した第一緊張材200Aを接続部材1の直筒部10に挿入する。このとき、第一緊張材200Aの一端部(図12の右側の端部)は、第一区間Aに隣接する第二区間Bとは反対側の区間に配置された別の接続部材1にて固定されている。直筒部10を貫通した第一緊張材200Aの端部を第一ウェッジ2Aで把持し、第一ウェッジ2Aを第一ソケット3Aに嵌め込むと共に第一ソケット3Aを直筒部10の第一収納部12cに収納する(図4を参照)。第一緊張材200Aの端部をジャッキで緊張して、第一ソケット3Aを直筒部10の第一支圧部12に支圧して、第一緊張材200Aを接続部材1に定着する。
・接続部材への第二緊張材の接続
第二緊張材200Bの端部を接続部材1に接続するにあたり、第一区間Aに隣接する第二区間Bを構築する。第二区間Bは、第一区間Aと同様に、鉄筋、シース400、接続部材1、型枠を組み立て、コンクリートを打設・硬化させてコンクリート構造物600B(図12)を構築する。シース400の一端部は、第一区間Aに配置された接続部材1における湾曲筒部20の第二取付口21に取り付けられる。第二区間Bに配置される接続部材1も、第一区間Aに配置される接続部材1と同様に、各筒部10,20の取付口11,21及び収納部12c,22cが露出するように、コンクリート構造物600Bに埋め込まれた状態とする。
第二区間Bの構築完了後、第一区間Aに配置された接続部材1における湾曲筒部20の第二収納部22cの開口部から第二緊張材200Bを挿入する。湾曲筒部20に挿入した第二緊張材200Bは、さらに第二区間Bに配置されたシース400内に挿入され、第二区間Bに配置された接続部材1の直筒部10を貫通して、その直筒部10の第一収納部12cから引き出されることになる。第二緊張材200Bが第二区間Bに配置されたら、その一端部を第一区間Aに配置された接続部材1に接続して固定する。その固定は、第二緊張材200Bの端部を第二ウェッジ2Bで把持し、第二ウェッジ2Bを第二ソケット3Bに嵌め込むと共に第二ソケット3Bを湾曲筒部20の第二収納部22cに収納し、第二ソケット3Bを湾曲筒部20の第二支圧部22に支圧することで行える。
以上より、第一区間Aにおけるコンクリート構造物600Aに緊張・定着された第一緊張材200Aの緊張端と、未だコンクリート構造物600Bに緊張・定着されていない第二緊張材200Bの固定端と、を緊張材用定着具100(接続部材1、ウェッジ2A,2B、ソケット3A,3B)によって接続できる。
・その後
上記の緊張材用定着具100にて固定された第二緊張材200Bは、その反対側の端部が第二区間Bに配置された接続部材1における直筒部10の第一収納部12c内で定着されて、接続部材1に接続される。つまり、第二区間Bにおける緊張材用定着具100(接続部材1)では、第一区間Aにおいて固定のみを行う第二緊張材200Bとして扱っていた緊張材を、ジャッキにて緊張を行う第一緊張材として扱うことになる。
以上と同様の手順を橋梁の長手方向に順次繰り返し行うことで、橋梁の長手方向において、緊張材用定着具100によって定着された緊張材(第一緊張材200A及び第二緊張材200B)を備え、プレストレスが付与されたプレストレストコンクリート構造物を構築することができる。
なお、第一緊張材200Aにおける緊張端は、ジャッキを取り外した後、第一緊張材200Aの余長を切断して、第一収納部12cの装着部分12cn(図4)にグラウトキャップ80を装着する。グラウトキャップ80のグラウト注入孔80hからグラウトを注入する。注入されたグラウトは、第一収納部12c内の溝部12dを通って直筒部10内部を充填し、さらにシース400と第一緊張材200Aとの間も充填する。注入されたグラウトは、その緊張材の反対側の端部が接続される接続部材1における第二収納部22cの溝部22dから排出される。同様に、第二緊張材200Bにおける固定端も、第二緊張材200Bの余長を切断して、第二収納部22cの装着部分22cn(図1)にグラウトキャップ80を装着する。コンクリート構造物600に形成された切欠き700には、コンクリートを充填する。
〔効果〕
実施形態1の接続部材1は、直筒部10の第一支圧部12に、第一ウェッジ2Aが嵌め込まれた第一ソケット3Aを支圧し、湾曲筒部20の第二支圧部22に、第二ウェッジ2Bが嵌め込まれた第二ソケット3Bを支圧するだけで、第一緊張材200Aと第二緊張材200Bの端部同士を容易に接続できる。接続部材1によって接続された第一緊張材200Aと第二緊張材200Bとは、並列して設けられる筒部10,20にそれぞれ定着されているため、各緊張材200A,200Bを独立して取り扱える。そのため、橋梁の長手方向に直列に配置される複数の緊張材200について(図12を参照)、第一区間Aの緊張材200を解放する必要が生じた場合、第二区間Bの緊張材や第三区間Cの緊張材の緊張力を解放することなく、容易に第一区間Aの緊張材200の緊張力を解放できる。よって、例えば、複数の緊張材200を直列に配置した床版などにおいて損傷や劣化などで補修を要する場合、その補修箇所に配置される緊張材の緊張力だけを開放することができ、施工性に優れる。
実施形態1の接続部材1は、一方の筒部が湾曲筒部20であることで、この湾曲筒部20の一次側の端部20p(第二収納部22cの開口部)が露出されるように形成されるコンクリート構造物600の切欠き700を小さくできる。小さな切欠き700であっても、湾曲筒部20が一次側の端部20pに向かって切欠き700の開口面に近付くため、第二緊張材200Bを湾曲筒部20の一次側の端部20pから挿入し易く、施工性に優れる。
実施形態1の接続部材1は、直筒部10及び湾曲筒部20の各々にリブ40を備えることで、第一緊張材200Aや第二緊張材200Bをそれぞれジャッキで緊張するにあたり、緊張材の一端部のみを緊張するような片引きの場合であっても、その緊張力をリブ40が支圧するため、コンクリート構造物600に損傷が生じることを抑制できる。特に、実施形態1の接続部材1は、直筒部10及び湾曲筒部20の長手方向に所定の間隔を有して二つのリブが設けられることで、接続部材1(緊張材用定着具100)に対して第一緊張材200Aのみを緊張した場合であっても、接続部材1に回転力が作用し難く、回転力によって接続部材1がコンクリート構造物600にめり込んだり、コンクリート構造物600に損傷が生じたりすることを抑制できる。
≪変形例1−1≫
実施形態1では、各区間において、緊張材200の一端部(図12の右側の端部)をジャッキで緊張しない固定端とし、緊張材200の他端部(図12の左側の端部)をジャッキで緊張する緊張端とする片引きの形態を説明した。その他に、各区間において、緊張材の両端部をジャッキで同時に緊張する両引きを行うこともできる。緊張材が比較的長い場合、緊張材の一端部での緊張だけでは、緊張材の全長に亘って実質的に均一に緊張力を付与できない虞がある。そこで、緊張材の両端部を同時に緊張することがある。以下、緊張材を両引きする形態について、実施形態1との相違点を図12,13を参照して説明する。
緊張材200を両引きする場合、接続部材1における湾曲筒部20を貫通した第二緊張材200Bの端部をジャッキにて緊張することになる。そのため、コンクリート構造物600に形成される切欠き700は、第二緊張材200Bの一次側の端部をジャッキにて緊張可能な程度の作業領域を有するような大きさとする。湾曲筒部20であることで、ジャッキで第二緊張材200Bの一次側の端部を緊張する場合であっても、湾曲筒部20が一次側の端部20pに向かって切欠き700の開口面に近付くため、直筒部10の場合に比較して、切欠き700を小さくできる。小さな切欠き700であっても、湾曲筒部20が一次側の端部20pに向かって切欠き700の開口面に近付くため、ジャッキを切欠き700の開口側に配置し易く、施工性に優れる。
緊張材200を両引きする場合、例えば、第一区間Aに配置された接続部材1の湾曲筒部20の第二収納部22cから引き出された第二緊張材200Bの端部をジャッキで緊張すると共に、第二区間Bに配置された接続部材1の直筒部10の第一収納部12cから引き出された第二緊張材200Bの端部をジャッキで緊張すればよい。
接続部材1は、二つの筒部の一方が直線状の直筒部10であり、他方が湾曲状の湾曲筒部20であるため、湾曲筒部20が一次側の端部20pに向かって切欠き700の開口面に近付くため、緊張材200を両引きする場合であっても、ジャッキによる緊張作業を行い易い。また、接続部材1は、直筒部10により第一緊張材200Aと第二緊張材200Bとを極力直線状態に連結することができるため、緊張材200の緊張力を直線状に作用させ易く、両引きの場合であっても好適に利用することができる。緊張材200における片引き及び両引きは、緊張材200の長さに応じて適宜選択すればよい。例えば、複数の緊張材200を直列に接続する場合、全て片引きや全て両引きとすることもできるし、片引きと両引きの混合とすることもできる。
≪変形例1−2≫
実施形態1で説明した接続部材1は、図14に示すように、分割施工により構築されるコンクリート構造物600において、複数の緊張材200を直列に接続する際に好適に利用することができる。例えば、床版(左上図)、円形構造物(右上図)、箱型カルバート(左下図)、U型カルバート(右下図)などのコンクリート構造物600における長手方向に布設される緊張材200の接続に好適に利用することができる。
≪実施形態2≫
実施形態1では、直筒部10が第一収納部12cを備え、湾曲筒部20が第二収納部22cを備える形態を説明した。その他に、図15〜22に示すように、直筒部10は、第一支圧部12の外周縁から二次側に向かって延伸する部材(第一収納部)がなく、湾曲筒部20は、第二収納部22cを備える接続部材2とすることもできる。
直筒部10における第一ソケット3Aの定着箇所は、それ以外の箇所の第一緊張材200Aの長手方向に対して実質的に傾いておらず、直線状となっている。一方、湾曲筒部20における第二ソケット3Bとの定着箇所は、それ以外の箇所の第二緊張材200Bの長手方向に対して傾いており、傾斜面を有する。
直筒部10に第一収納部を備えないことで、接続部材2を小型化・軽量化できる。直筒部10に第一収納部を備えない場合であっても、直線状部分にある第一支圧部12で第一ソケット3Aを支圧することになるため、第一ソケット3Aが直筒部10から脱落したりずれたりすることはない。本例では、第一支圧部12は座面部12sを備える。座面部12sは、第一ソケット3Aの端面を当て止めして支圧する当止面と、第一ソケット3Aの端面と周面との接続部分近傍を支圧する側壁面と、を備える。この側壁面は、第一ソケット3Aの端面と周面との稜線部分近傍のみを囲むものであり、第一ソケット3Aの周囲を囲むものではない。第一支圧部12は、当止面のみを有する平坦な面であってもよい。
一方、湾曲筒部20は、傾斜面にある第二支圧部22で第二ソケット3Bを支圧することになるため、第二支圧部22の外周縁から一次側に向かって延伸する部材がない場合、第二ソケット3Bが湾曲筒部20から脱落したりずれたりし易い。そこで、湾曲筒部20が第二収納部22cを備えることで、傾斜面であっても第二ソケット3Bを第二支圧部22で支圧した状態を安定して保持することができ、第二ソケット3Bが湾曲筒部20から脱落したりずれたりすることを抑制できる。
第一支圧部12の外周縁から二次側に向かって延伸する部材(第一収納部)がない場合、グラウトキャップを装着することができない。よって、第一支圧部12には溝は形成されていない。そのため、直筒部10の端面から内部に向かってグラウトの注入孔(図示せず)を形成することで、接続部材1の内部やシースの内部にグラウトを注入することができる。このグラウトの注入孔については、実施形態3で詳述する。
≪実施形態3≫
実施形態2では、直筒部10は、第一支圧部12の外周縁から二次側に向かって延伸する部材(第一収納部)がなく、湾曲筒部20は、第二収納部22cを備える形態を説明した。その他に、図23〜30に示すように、直筒部10に第一収納部がなく、かつ湾曲筒部20にも第二支圧部22の外周縁から一次側に向かって延伸する部材(第二収納部)がない接続部材3とすることもできる。直筒部10に第一収納部を備えず、かつ湾曲筒部20に第二収納部を備えないことで、接続部材3をより小型化・軽量化できる。
湾曲筒部20における第二支圧部22は、座面部22sを備える。この座面部22sは、第二ソケット3Bの端面を当て止めして支圧する当止面と、第二ソケット3Bの端面と周面との接続部分近傍を支圧する側壁面と、を備える。この側壁面は、第二ソケット3Bの端面と周面との稜線部分近傍のみを囲むものであり、第二ソケット3Bの周囲を囲むものではない。湾曲筒部20は、傾斜面で第二ソケット3Bを第二支圧部22で支圧することになるため、第二ソケット3Bが湾曲筒部20から脱落したりずれたりし易い。そこで、上記座面部22sの側壁面が、図23〜25,29,30に示すように、上側から下側に向かって徐々に延伸長さが長くなるような形状となっている。つまり、第二ソケット3Bの下面側を支えるような形状となっている。
接続部材3における直筒部10及び湾曲筒部20にはグラウトキャップを装着することができないため、図23に示すように、直筒部10(湾曲筒部20)の端面から内部に向かってグラウト注入孔12sh(22sh)が形成されている(図24〜30ではグラウト注入孔は図示せず)。このグラウト注入孔12sh(22sh)は、例えば、グラウトを注入する前までピンを挿し込んでおき、接続部材3を所定位置にてコンクリートに埋設した後に、上記ピンを取り除くとよい。そうすることで、コンクリートの打設時にグラウト注入孔12sh(22sh)が埋まることを抑制できる。
≪実施形態4≫
実施形態1〜3では、二つのリブ40,40間における直筒部10と湾曲筒部20との間に空洞部60を有する形態を説明した。その他に、図31,32に示すように、直筒部10と湾曲筒部20との間に空洞部を有さない接続部材4とすることもできる。接続部材4は、直筒部10と湾曲筒部20とが、その長手方向に沿って連結部30で連結されている。直筒部10と湾曲筒部20とを長手方向に沿って連結する連結部30は、直筒部10の細径部13の径及び湾曲筒部20の細径部23の径よりも小さい厚さの板状である。接続部材4は、直筒部10と湾曲筒部20との連結剛性をより高めることができる。また、接続部材4は、直筒部10と湾曲筒部20とを近接配置して連結しているため、両筒部10,20の並列方向の大きさを小さくすることで、小型化できる。
本発明の接続部材は、橋梁やトンネルなどの長手方向などで複数の緊張材を接続する際に好適に利用することができる。また、本発明の緊張材用定着具は、プレストレストコンクリート構造物の構築などに好適に利用することができる。
100 緊張材用定着具
1,2,3,4 接続部材
10 直筒部 10h 貫通孔
10p 一次側の端部 10s 二次側の端部
11 第一取付口
12 第一支圧部 12c 第一収納部 12s 座面部
12sh グラウト注入孔
12h 貫通孔 12d 溝部
12cm 包囲部分 12cn 装着部分
13 細径部
20 湾曲筒部 20h 貫通孔
20p 一次側の端部 20s 二次側の端部
21 第二取付口
22 第二支圧部 22c 第二収納部 22s 座面部
22sh グラウト注入孔
22h 貫通孔 22d 溝部
22cm 包囲部分 22cn 装着部分
23 細径部
30 連結部
40 リブ 50 補強部 60 空洞部
80 グラウトキャップ 80h グラウト注入孔 80n 装着部分
90 パッキン
2A 第一ウェッジ 2B 第二ウェッジ
3A 第一ソケット 3B 第二ソケット
200 緊張材 200A 第一緊張材 200B 第二緊張材
400 シース
600,600A,600B コンクリート構造物
700 切欠き

Claims (20)

  1. 互いに反対方向に布設される第一緊張材と第二緊張材の端部同士を接続する接続部材であって、
    前記第一緊張材が布設される側を一次側、前記第二緊張材が布設される側を二次側とするとき、
    前記第一緊張材が貫通されて一次側の端部から二次側の端部に向かって直進する貫通孔を有する直筒部と、
    前記第二緊張材が貫通されて二次側の端部から一次側の端部に向かって湾曲する貫通孔を有する湾曲筒部と、
    前記直筒部と前記湾曲筒部とを並列して一体に連結する連結部と、
    前記直筒部及び前記湾曲筒部の各々の外周の全周にわたって設けられ、かつ前記直筒部と前記湾曲筒部とに跨って配置されて前記連結部を兼ねるリブと、を備え、
    前記直筒部は、二次側の端部に前記第一緊張材の端部を把持する円錐状の第一ウェッジが嵌め込まれた第一ソケットを支圧する第一支圧部を備え、
    前記湾曲筒部は、一次側の端部に前記第二緊張材の端部を把持する円錐状の第二ウェッジが嵌め込まれた第二ソケットを支圧する第二支圧部を備える接続部材。
  2. 前記リブを複数備える請求項に記載の接続部材。
  3. 前記リブは、前記直筒部及び前記湾曲筒部の長手方向に所定の間隔を有して二つ設けられる請求項に記載の接続部材。
  4. 二つの前記リブ間における前記直筒部と前記湾曲筒部との間に空洞部を有する請求項に記載の接続部材。
  5. 前記直筒部及び前記湾曲筒部の少なくとも一方は、その外周面と前記リブの表面との間を斜めに連結する補強部を備える請求項1から請求項のいずれか1項に記載の接続部材。
  6. 前記直筒部及び前記湾曲筒部の少なくとも一方は、前記第一支圧部又は前記第二支圧部の外径よりも小さい外径を有する細径部を備える請求項1から請求項のいずれか1項に記載の接続部材。
  7. 前記直筒部及び前記湾曲筒部の少なくとも一方は、その外周面の少なくとも一部に凹凸部を備える請求項1から請求項のいずれか1項に記載の接続部材。
  8. 前記直筒部は、前記第一ソケットの外周を囲むように前記第一支圧部の外周縁から二次側に向かって延伸する第一収納部を備え、
    前記湾曲筒部は、前記第二ソケットの外周を囲むように前記第二支圧部の外周縁から一次側に向かって延伸する第二収納部を備える請求項1から請求項のいずれか1項に記載の接続部材。
  9. 前記第一収納部及び前記第二収納部の少なくとも一方は、軸方向に一様な内径を備える請求項に記載の接続部材。
  10. 前記第一収納部及び前記第二収納部の少なくとも一方は、内部にグラウトを通すための溝部を備える請求項8又は請求項に記載の接続部材。
  11. 前記第一収納部及び前記第二収納部の少なくとも一方の開口側にパッキンを介してねじ込まれるグラウトキャップを備え、
    前記グラウトキャップは、グラウト注入孔を備える請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の接続部材。
  12. 前記グラウトキャップは、前記第一収納部又は前記第二収納部の軸方向と直交する断面の形状が多角形状である部分を有する請求項11に記載の接続部材。
  13. 前記直筒部は、前記第一支圧部の外周縁から二次側に向かって延伸する部材がなく、
    前記湾曲筒部は、前記第二ソケットの外周を囲むように前記第二支圧部の外周縁から一次側に向かって延伸する第二収納部を備える請求項1から請求項のいずれか1項に記載の接続部材。
  14. 記第二収納部は、軸方向に一様な内径を備える請求項13に記載の接続部材。
  15. 記第二収納部は、内部にグラウトを通すための溝部を備える請求項13又は請求項14に記載の接続部材。
  16. 記第二収納部の開口側にパッキンを介してねじ込まれるグラウトキャップを備え、
    前記グラウトキャップは、グラウト注入孔を備える請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の接続部材。
  17. 前記グラウトキャップは、記第二収納部の軸方向と直交する断面の形状が多角形状である部分を有する請求項16に記載の接続部材。
  18. 前記直筒部と前記第一ソケットとが一体構造であり、
    前記湾曲筒部と前記第二ソケットとが一体構造である請求項1から請求項のいずれか1項に記載の接続部材。
  19. 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の接続部材と、
    前記第一ウェッジ及び前記第二ウェッジと、
    前記第一ソケット及び前記第二ソケットと、を備える緊張材用定着具。
  20. 請求項19に記載の緊張材用定着具によって定着された前記第一緊張材及び前記第二緊張材を備えるプレストレストコンクリート構造物。
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