JP6676287B2 - プレキャスト・コンクリート部材の製造方法および構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャスト・コンクリート部材の製造方法およびこの製造方法により製造されたプレキャスト・コンクリート部材を一体化する構築方法に関する。

コンクリート構造物を構成するプレキャスト・コンクリート（以下、「ＰＣａ」と呼ぶ。）部材を分割して製造し、プレストレスを導入して複数のＰＣａ部材を一体化する工法は従来から知られている。

複数のＰＣａ部材を一体化する工法には、例えば、次のようなものがある。
１．複数のＰＣａ部材を互いの接合端面同士を対向させ特定の間隔（300-500mm程度）を空けて配置する。ＰＣａ部材の接合端面間の隙間部分に鉄筋およびシースを組み、そこにコンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造の接合部を構築する。その後、各ＰＣａ部材および接合部を貫通するようにＰＣ鋼材を配設し、緊張して、プレストレスを導入する。

２．複数のＰＣａ部材を互いの接合端面同士を対向させ特定の間隔（20mm-40mm程度）を空けて配置する。各ＰＣａ部材の接合端面間の隙間部分にモルタルあるいはグラウトを流し込み、モルタルあるいはグラウトの硬化後、各ＰＣａ部材および接合部を貫通するようにＰＣ鋼材を配設し、緊張して、プレストレスを導入する（例えば、特許文献１参照）。

３．各ＰＣａ部材を互いの接合端面同士を直接突き合わせた状態で、ＰＣ鋼材を配設し、緊張してプレストレスを導入する。
この方法によると、接合端面同士の密着度が不十分である場合、プレストレスを与えた際に接合端面に局部応力が発生し、ひび割れや欠け等が発生するおそれがある。この対策として、接合端面同士の密着度を高くするために、一方のＰＣａ部材の接合端面をそのまま型枠に用いて、このＰＣａ部材の接合端面と接合される接合端面を有するＰＣａ部材を打設する「マッチキャスト工法」が利用されることがある（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２００１−１２３５２６号公報 特開平０８−０９２９６５号公報 特開平０８−１５１６０５号公報

しかしながら、マッチキャスト工法では、一方のＰＣａ部材の接合端面が、他方のＰＣａ部材のコンクリートを打設する際の型枠面として用いられるため、これらのＰＣａ部材のコンクリート打設を必ず２回以上に分けて行う必要がある。このため、工場で複数のＰＣａ部材のコンクリート打設を同時に行う典型的な製造方法に比較して工数がかかる。

また、先に製作された一方のＰＣａ部材を型枠として用いるために移動させる必要がある。この作業は重量物の移動となるため多大な手間と設備・装置を要する。

特に、プレテンションＰＣａ部材をポストテンション方式で一体化する場合であって、プレテンション用のＰＣ鋼材とポストテンション用のＰＣ鋼材の向きが互いに直交する場合、製作台のプレテンション方向に対して直交する方向に隣接する側に、先に製作されたＰＣａ部材を接合端面の型枠として配置することになるため製造空間を広くとってしまう。あるいは、隣接する複数の製作台を各ＰＣａ部材が占拠してしまい、工場の生産効率を低下させるおそれがある。

さらに、プレテンション用のＰＣ鋼材とポストテンション用のＰＣ鋼材の向きが互いに平行の場合には、製造ラインのアバット間に張設されたプレテンション用のＰＣ鋼材が、型枠として用いられるＰＣａ部材の配置を妨害する。したがって、プレテンション用のＰＣ鋼材とポストテンション用のＰＣ鋼材の向きが互いに平行とした構造のマッチキャスト工法は現実的に困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、プレストレスを導入して一体化されるＰＣａ部材の生産性の向上および製造コストの低減を図ることのできるＰＣａ部材の製造方法および構築方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ＰＣａ部材の製造方法は、第１のコンクリート部材の第１の接合端面を直接成形するための型枠を作製し、前記型枠を用いて前記第１の接合端面に接合される第２の接合端面を直接成形するためのコンクリート製またはモルタル製のいずれかの成形用ブロックを作製し、前記型枠により直接形成された前記第１の接合端面を有する前記第１のコンクリート部材を製造し、前記成形用ブロックにより直接形成された前記第２の接合端面を有する前記第２のコンクリート部材を製造する。

本発明に係るＰＣａ部材の製造方法では、第１のコンクリート部材の第１の接合端面を直接成形するための型枠を用いて作製されたコンクリート製またはモルタル製のいずれかの成形用ブロックを用いて第２の接合端面を有する前記第２のコンクリート部材を製造することによって、マッチキャスト工法と同等の成形精度で第２のコンクリート部材の第２の接合端面を得ることができ、その上、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

上記目的を達成するため、本発明の別の形態に係るＰＣａ部材の構築方法は、第１のコンクリート部材の第１の接合端面を直接成形するための型枠を作製し、前記型枠を用いて前記第１の接合端面に接合される第２の接合端面を直接成形するためのコンクリート製またはモルタルブロック製のいずれかの成形用ブロックを作製し、前記型枠により直接形成された前記第１の接合端面を有する前記第１のコンクリート部材を製造し、前記成形用ブロックにより直接形成された前記第２の接合端面を有する前記第２のコンクリート部材を製造し、前記第１のコンクリート部材の前記第１の接合端面と前記第２のコンクリート部材の前記第２の接合端面とを突き合わせ、突き合わせ方向にプレストレスを導入して前記第１のコンクリート部材と前記第２のコンクリート部材とを一体化する。

以上のように、本発明によれば、プレストレスを導入して一体化されるＰＣａ部材の生産性の向上および製造コストの低減を図ることができる。

橋梁のＰＣａＰＣ床版を示す斜視図である。 ２つのＰＣａＰＣ部材１１、１２の接合部分２１の構造を示す断面図である。 本実施形態のＰＣａ部材の製造方法で用いられる接合端面型枠３０の側面断面図である。 本実施形態のＰＣａ部材の製造方法で用いられる成形用ブロック４０の側面断面図である。 図４の接合端面型枠３０を用いた第１のＰＣａ部材１１の成形を示す側面図である。 図５の成形用ブロック４０を用いた第２のＰＣａ部材１２の成形を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明のＰＣａ部材の製造方法および構築方法に係る実施形態を説明する。

［ＰＣａ部材について］
図１は例えば高速道路などにおける橋梁のＰＣａＰＣ床版を示す斜視図である。ここでＰＣａＰＣ床版とは、ＰＣａ部材をプレストレス（ＰＣ）にて一体化した床版を表すものとする。
このＰＣａＰＣ床版１は、道路幅員方向に、２つのＰＣａ部材１１、１２を並べて敷設されてなる。道路幅員方向に並べて敷設された２つのＰＣａ部材１１、１２は、道路幅員方向にプレストレスを導入することによって、互いの接合端面１１１、１２１同士が圧接された状態で一体化される。２つのＰＣａ部材１１、１２のうち、床版１の施工の際に道路橋２の桁３の上に先に敷設されるＰＣａ部材１１を「第１のＰＣａ部材１１」、後から敷設されるＰＣａ部材１２を「第２のＰＣａ部材１２」と説明の便宜上呼ぶこととする。

図２は２つのＰＣａ部材１１、１２の接合部分２１の構造を示す断面図である。
第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２は各々、ＰＣ鋼材１３、１４を用いて道路幅員方向にプレテンション方式によるプレストレスが導入されたプレテンションＰＣａ部材である。第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２の互いの接合端面１１１、１２１には接合キー１１１ａ、１２１ａが設けられる。この例では、第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１（第１の接合端面）にはメス側の接合キー１１１ａが設けられ、第２のＰＣａ部材１２の接合端面１２１（第２の接合端面）にはオス側の接合キー１２１ａが設けられている。

また、第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２にはポストテンション用のＰＣ鋼材１５が挿通されるシース１６、１７が埋設されている。本例では、第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２の各シース１６、１７内に挿通されたポストテンション用のＰＣ鋼材１５を道路幅員方向に緊張することによって導入されたプレストレスによって、第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１と第２のＰＣａ部材１２の接合端面１２１が圧接状態となって、第１のＰＣａ部材１１と第２のＰＣａ部材１２とが一体化される。すなわち、本例のＰＣａ部材１１、１２は、プレテンション用のＰＣ鋼材１３、１４とポストテンション用のＰＣ鋼材１５が互いに水平な向きに配設されたものを想定している。但し、本発明は、これに限定されるものではなく、プレテンション用のＰＣ鋼材とポストテンション用のＰＣ鋼材が互いに直交する向きに配設されたものであってもよい。

第１のＰＣａ部材１１と第２のＰＣａ部材１２との接合部分２１の接合端面１１１、１２１間の微小な隙間は、例えばエポキシ樹脂接着剤などの充填剤によって埋められる。
また、シース１６、１７内のポストテンション用のＰＣ鋼材１５の表面との隙間にはグラウトが充填される。

なお、図２の構造とは逆に、第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１にオス側の接合キーが設けられ、第２のＰＣａ部材１２の接合端面１２１にメス側の接合キーが設けられてもよい。

［ＰＣａ部材の製造方法］
次に、上記の第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２の製造方法を説明する。
（１．形成用ブロック（接合端面型枠３０および成形用ブロック４０）の製作）
まず、第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１の成形に用いられる接合端面型枠３０が用意される。

図３は接合端面型枠３０を橋軸直角方向に見た側面断面図である。本例では、第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１にはメス側の接合キー１１１ａが設けられるので、接合端面型枠３０にはメス側の接合キー成形のための突出部３１が設けられる。また、接合端面型枠３０には、プレテンション用のＰＣ鋼材１３を通すための穴部３２が設けられている。接合端面型枠３０は、例えば鋼材などを用いて作製される。

続いて、成形用ブロック４０が作製される。
図４は、成形用ブロック４０およびその作製方法を示す側面断面図である。
同図に示すように、上記の接合端面型枠３０を用いて、第２のＰＣａ部材１２の接合端面１２１の成形のための型枠として用いられるコンクリート製またはモルタル製のいずれかの成形用ブロック４０を作製する。この成形用ブロック４０は、上記の接合端面型枠３０の第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１によって成形された面を、第２のＰＣａ部材１２の接合端面１２１を成形するための型枠面４２として有する。また、成形用ブロック４０には、プレテンション用のＰＣ鋼材１４を通すための穴部４３が設けられている。この穴部４３は、例えばシースを用いて形成してもよい。

なお、接合端面型枠３０の穴部３２および成形用ブロック４０の穴部４３は、プレテンション用のＰＣ鋼材１３、１４が接合端面１１１、１２１に沿った向きに配設される場合（プレテンション方向とポストテンション方向が互いに直交する場合）には省くことができる。

（２．第１のＰＣ部材１１の製造方法）
次に、工場の第１の製作台の上で、製造ライン両端のアバット間に張設されたＰＣ鋼材を所定の緊張力で緊張し、第１のＰＣａ部材１１を製造するための、上記の接合端面型枠３０を含む全体的な型枠の組み立て、配筋、シースなどの組み込みが行われる。

続いてコンクリートの打設が行われ、所定の養生を行った後、上記の接合端面型枠３０を含む型枠を外す。これにより、図５に示すように、接合端面型枠３０を用いて成形された接合端面１１１を有するプレストレス導入前の第１のＰＣａ部材１１が得られる。

その後、製造ライン両端のアバット間に張設されたＰＣ鋼材の緊張力を開放することにより、第１のＰＣａ部材１１にプレストレスが導入される。
以上のようにして、特定の接合端面１１１を有する第１のＰＣａ部材１１が製造される。

（３．第２のＰＣａ部材１２の製造方法）

次に、工場の第２の製作台の上で、製造ライン両端のアバット間に張設されたＰＣ鋼材を所定の緊張力で緊張し、第２のＰＣａ部材１２を製造するための、上記の成形用ブロック４０を含む全体的な型枠の組み立て、配筋、シースなどの組み込みが行われる。この際、型枠の一部として成形用ブロック４０を用いてもよいし、型枠内の入れ子として成形用ブロック４０を用いてもよい。

続いて、コンクリートの打設が行われ、所定の養生を行った後、成形用ブロック４０および型枠が外される。これにより、図６に示すように、成形用ブロック４０を用いて成形された接合端面１２１を有するプレストレス導入前の第２のＰＣａ部材１２が得られる。

その後、製造ライン両端のアバット間に張設されたＰＣ鋼材の緊張力を開放することにより、第２のＰＣａ部材１２にプレストレスが導入される。
以上のようにして、特定の接合端面１２１を有する第２のＰＣａ部材１２が製造される。

上記の例では、第１のＰＣａ部材１１は第１の製作台、また、第２のＰＣａ部材１２は第２の製作台で別に製造するものとしているが、同一の製作台で同時に製造することも可能であり、その場合には、複数のＰＣａ部材のコンクリート打設を同時に行う典型的な製造方法と変わらない工数でＰＣａ部材の製造が可能となる

なお、第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２は、厚さが250-300mm程度、幅員長が10m程度、橋軸方向の長さが2m程度のものであってよい。プレテンション用のＰＣ鋼材１３、１４には例えばSWPR7BL1S15.2mm、ポストテンション用のＰＣ鋼材１５には例えばSWPR19L 1S21.8mm のＰＣ鋼より線などが使用される。これらのＰＣ鋼材１３、１４、１５は、橋軸方向に互いに離間して複数本配設される。ポストテンション用のＰＣ鋼材１５の配設のピッチは例えば500mm程度であってよい。

また、第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２の互いの接合端面１１１、１２１には、橋軸方向および垂直方向での相互の位置合わせのために、接合端面から突設された複数の位置決めピンと、これらの位置決めピンが個々に挿入される位置決め穴が設けられていてもよい。

［４．ＰＣａ部材の構築方法］
上記のように作製された第１のＰＣａ部材１１および第２のＰＣａ部材１２は現場に搬入され、次のようにして道路橋２の桁３（図１）の上に道路幅員方向に並べて敷設される。

まず、第１のＰＣａ部材１１を道路橋２の桁３の上に配置する。

次に、第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１にエポキシ樹脂接着剤などの充填材を塗布した後、この第１のＰＣａ部材１１の接合端面１１１に接合端面１２１を突き合わせるようにして第２のＰＣａ部材１２を道路橋２の桁３の上に配置する。

第１のＰＣａ部材１１と第２のＰＣａ部材１２のシース１６、１７内にポストテンション用のＰＣ鋼材１５を配設し、ジャッキにより緊張してプレストレスを導入する。これにより、第１のＰＣａ部材１１と第２のＰＣａ部材１２が互いの接合端面１１１、１２１同士が圧接された状態で一体化される。最後に、シース１６、１７内にグラウトが充填される。

［本実施形態の効果について］
以上説明したように本実施形態のＰＣａ部材の製造方法および構築方法によれば、次のような効果が得られる。

１．マッチキャスト工法に比較して、ＰＣａ部材を型枠として使用するためのＰＣａ部材の移動作業が要らなくなる。接合端面型枠３０および成形用ブロック４０はサイズも重量もＰＣａ部材に比べ小型・軽量であり、これらを扱うために多大なコストが発生しない。これにより、ＰＣａ部材の生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

２．工場内で独立して第１のＰＣａ部材１１と第２のＰＣａ部材１２を製造することができ、マッチキャスト工法に比較して生産効率を飛躍的に高めることができる。

３．第１のＰＣａ部材１１と第２のＰＣａ部材１２を同一の製作台で同時に製造することも可能であり、その場合には、複数のＰＣａ部材のコンクリート打設を同時に行う典型的な製造方法と変わらない工数でＰＣａ部材の製造が可能となる

４．プレテンション用のＰＣ鋼材１３、１４とポストテンション用のＰＣ鋼材１５の向きが互いに平行な構造であっても、製造ラインのアバット間に張設されたプレテンション用のＰＣ鋼材を、接合端面型枠３０および成形用ブロック４０に設けられた穴部３２、４３を通すことができる。したがって、マッチキャスト工法では製造が困難であった構造のＰＣａ部材であっても製造することができる。

５．プレテンション用のＰＣ鋼材１３、１４とポストテンション用のＰＣ鋼材１５の向きが互いに直交する構造の場合、マッチキャスト工法では、製作台のプレテンション方向に対して直交する方向に隣接する側に、先に製作されたプレストレスＰＣａ部材を接合端面の型枠として配置することになる。このため、製造空間を広くとってしまったり、隣接する複数の製作台を各ＰＣａ部材が占拠してしまうが、本実施形態によれば、製作台のプレテンション方向に対して直交する方向に隣接する側に接合端面型枠３０または成形用ブロック４０を配置するだけで良いため、製造空間を飛躍的に縮小することができる。これにより、生産性の向上を図れる。

多数のＰＣａ部材を製造する場合には、接合端面型枠３０や形成ブロック４０は多数回繰り返し使用されるため、歪みや破損が生じることが考えられる。そのため、これらの適切なメンテナンスが必要となるが、形成ブロック４０はコンクリート製またはモルタル製であるので、必要に応じて接合端面型枠３０を用いて形成ブロック４０を容易に作り直すことができる。このため、形成ブロック４０の面倒なメンテナンスを要することなく、成形精度の高い第２のＰＣａ部材１２を継続して製造することができる。また、接合端面型枠３０の型枠面などに多少の変形が生じたとしても、形成ブロック４０の型枠面は、接合端面型枠３０の型枠面の変形に倣って成形されるため、ＰＣａ部材１１、１２同士の接合においてずれが生じることがない。したがって、多少の変形したからと言って接合端面型枠３０を作り直す必要がない。このような理由により、多数のＰＣａ部材を長期にわたって製造する場合に、接合端面型枠３０や形成ブロック４０に起因した製造中断期間を最小限に抑えることができ、長期的な生産量を高めることができる。

以上、橋梁に敷設されるＰＣａＰＣ床版１を構成するＰＣａ部材の製造方法および構築方法について述べたが、建築物のＰＣａＰＣ床版を構成するＰＣａ部材の製造方法および構築方法としても本発明を応用することができる。

１…ＰＣａＰＣ床版
１１…第１のＰＣａ部材
１２…第２のＰＣａ部材
１３、１４…プレテンション用のＰＣ鋼材
１５…ポストテンション用のＰＣ鋼材
１６、１７…シース
２１…接合部分
３０…接合端面型枠
４０…成形用ブロック
１１１…第１のＰＣａ部材の接合端面
１２１…第２のＰＣａ部材の接合端面

Claims (2)

1. 第１のコンクリート部材の第１の接合端面を直接成形するための型枠を作製し、
   前記型枠を用いて前記第１の接合端面に接合される第２のコンクリート部材の第２の接合端面を直接成形するためのコンクリート製またはモルタル製のいずれかの成形用ブロックを作製し、
   前記型枠により直接形成された前記第１の接合端面を有する前記第１のコンクリート部材を製造し、
   前記成形用ブロックにより直接形成された前記第２の接合端面を有する前記第２のコンクリート部材を製造する
   プレキャスト・コンクリート部材の製造方法。
2. 第１のコンクリート部材の第１の接合端面を直接成形するための型枠を作製し、
   前記型枠を用いて前記第１の接合端面に接合される第２のコンクリート部材の第２の接合端面を直接成形するためのコンクリート製またはモルタル製のいずれかの成形用ブロックを作製し、
   前記型枠により直接形成された前記第１の接合端面を有する前記第１のコンクリート部材を製造し、
   前記成形用ブロックにより直接形成された前記第２の接合端面を有する前記第２のコンクリート部材を製造し、
   前記第１のコンクリート部材の前記第１の接合端面と前記第２のコンクリート部材の前記第２の接合端面とを突き合わせ、突き合わせ方向にプレストレスを導入して前記第１のコンクリート部材と前記第２のコンクリート部材とを一体化する
   プレキャスト・コンクリート部材の構築方法。

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