JP6814537B2

JP6814537B2 - 接合構造及び接合方法

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Publication number: JP6814537B2
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Inventors: 松田　学; 松田　　学; 康資松本; 科人山本
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Publication date: 2021-01-20
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Description

本発明は、複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成されるカルバート構造体において２つのプレキャストコンクリート部材を互いに接合する接合構造及び接合方法に関する。

従来、水路や共同溝等として設置されるコンクリート製のカルバート構造体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなカルバート構造体の中には、予め工場等で形成された複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成される、いわゆるプレハブ式のカルバート構造体がある。このようなプレキャストコンクリート部材でカルバート構造体を構成することで、設置作業の現場等での作業が簡素化されることから工期の短縮等を図ることができる。

特開２００５−３３６７１０号公報

ここで、上記のようなプレハブ式のカルバート構造体において互いに接合された２つのプレキャストコンクリート部材には、両者の接合部を開かせる方向の荷重が、カルバート構造体の現場設置後に繰り返し作用することがある。そのような場合、荷重によって２つのプレキャストコンクリート部材の接合部が開いてしまう恐れがある。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができる接合構造及び接合方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の接合構造は、複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成されるカルバート構造体において２つのプレキャストコンクリート部材を互いに接合する接合構造であって、前記２つのプレキャストコンクリート部材のうち、一方の部材は鋼製の定着棒材を内蔵するとともに該定着棒材における少なくとも端部にはネジが切られていて当該端部が他方の部材に向かって突出し、前記他方の部材には、前記定着棒材の前記端部が貫通する貫通孔が設けられており、前記定着棒材の前記端部のネジに対する螺合によって当該端部に締結されるとともに、締結時の締付けトルクによって前記定着棒材に軸方向の緊張力を付与する締結部材と、前記貫通孔における前記一方の部材とは反対側の縁と前記締結部材との間に介在して、前記緊張力に対する反力を前記締結部材から受けることで前記他方の部材を前記一方の部材に押圧する押圧部材と、前記貫通孔と前記定着棒材の前記端部との間に注入される充填材と、を備え、前記貫通孔に前記充填材を注入するための注入口と、前記貫通孔の内部に充填された後の余剰な前記充填材を溢れ出させるための排出口と、のそれぞれが、前記貫通孔に繋がるとともに前記押圧部材による押圧位置から少なくとも一部が外れた位置になるように、前記他方の部材に設けられており、前記他方の部材の外面に対する平面視で、前記注入口及び前記排出口それぞれにおいて前記押圧位置から外れた部分と前記押圧部材とが、前記注入口及び前記排出口それぞれにおける前記外れた部分の相互間に前記押圧部材を挟んで並んでいることを特徴としている。

本発明の接合構造では、一方の部材から突出して他方の部材の貫通孔を貫通した定着棒材の端部に、押圧部材を介在させて締結部材が締結され、さらに貫通孔と定着棒材の端部との間に充填材が注入されることで、２つのプレキャストコンクリート部材が接合されている。このとき、本発明の接合構造によれば、定着棒材の端部に軸方向に緊張力が付与されて、その緊張力に対する反力を締結部材から受けることで押圧部材が他方の部材を一方の部材に押圧している。この押圧部材による押圧力が、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部を開かせるような荷重に対する抵抗力として作用するため、接合部が開き難くなる。このように本発明の接合構造によれば、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができる。

また、本発明の接合構造において、前記一方の部材が立壁であって、該立壁における上端縁から、前記定着棒材の前記端部が突出しており、前記他方の部材が、前記立壁の前記上端縁上に配置される頂板であり、前記上端縁と重なる部分に、前記頂板の厚み方向に貫通して前記貫通孔が設けられていることも好適である。

この好適な接合構造によれば、立壁としての一方の部材の上端縁に、頂板としての他方の部材を載せるだけで２つのプレキャストコンクリート部材を組み立てることができる。これにより、プレキャストコンクリート部材の組み立てについて、設置現場での作業が簡素化されることから、工期の短縮やコストの低減を図ることができる。

また、本発明の接合構造では、上述したように、前記貫通孔に前記充填材を注入するための注入口と、前記貫通孔の内部に充填された後の余剰な前記充填材を溢れ出させるための排出口と、のそれぞれが、前記貫通孔に繋がるとともに前記押圧部材による押圧位置から少なくとも一部が外れた位置になるように、前記他方の部材に設けられており、前記他方の部材の外面に対する平面視で、前記注入口及び前記排出口それぞれにおいて前記押圧位置から外れた部分と前記押圧部材とが、前記注入口及び前記排出口それぞれにおける前記外れた部分の相互間に前記押圧部材を挟んで並んでいる。

この好適な接合構造によれば、注入口から容易に充填材を注入することができるとともに、排出口から充填材が溢れ出てきたことを目視することで、貫通孔の内部への充填完了を確認することができる。これにより、充填材の注入作業について、設置現場での作業が簡素化されることから、工期の短縮やコストの低減を図ることができる。

また、本発明の接合構造において、前記貫通孔における前記反対側の縁の周囲は、前記他方の部材における外面よりも窪んだ凹部となっており、該凹部の底に前記貫通孔が開口しており、前記押圧部材及び前記締結部材は前記凹部に収容されて設けられ、該凹部には、前記押圧部材及び前記締結部材を覆って前記充填材が充填されることも好適である。

この好適な接合構造によれば、上記凹部に押圧部材及び締結部材が収容されて充填材が充填されるので、これらの部材が充填材で保護されることとなり、締結強度の向上が図られる。また、好適な接合構造によれば、外面が平滑で、露出して設置された場合等に外観の良好なカルバート構造体を得ることができる。

また、本発明の接合構造において、前記貫通孔は、その深さ方向について、少なくとも一部が、前記反対側の縁から前記一方の部材の方に向かって窄まった形状を有していることも好適である。

この好適な接合構造によれば、上記のように窄まった形状の貫通孔に充填された充填材が、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部を開かせるような荷重に対して抵抗する働きをする。これにより、この好適な接合構造によれば、上記の接合部が一層開き難くなっている。

また、上記目的を達成するために、本発明の接合方法は、複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成されるカルバート構造体において２つのプレキャストコンクリート部材を互いに接合する接合方法であって、前記２つのプレキャストコンクリート部材のうち、一方の部材は鋼製の定着棒材を内蔵するとともに該定着棒材における少なくとも端部にはネジが切られていて当該端部が他方の部材に向かって突出し、前記他方の部材には、前記定着棒材の前記端部が貫通する貫通孔が設けられており、前記貫通孔を前記定着棒材の前記端部が貫通するように、前記２つのプレキャストコンクリート部材を組み合わせる組立て工程と、前記貫通孔における前記一方の部材とは反対側の縁との間に、前記他方の部材を前記一方の部材に押圧する押圧部材を介在させて、前記貫通孔を貫通した前記定着棒材の前記端部のネジに対する螺合によって当該端部に締結されるとともに、締結時の締付けトルクによって前記定着棒材に軸方向の緊張力を付与し、前記押圧部材に、前記緊張力に対する反力を前記締結部材から受けることで前記他方の部材を前記一方の部材に押圧させるプレストレス工程と、前記貫通孔と前記定着棒材の前記端部との間に充填材を注入する注入工程と、を備え、前記貫通孔に前記充填材を注入するための注入口と、前記貫通孔の内部に充填された後の余剰な前記充填材を溢れ出させるための排出口と、のそれぞれが、前記貫通孔に繋がるとともに前記押圧部材による押圧位置から少なくとも一部が外れた位置になるように、前記他方の部材に設けられており、前記プレストレス工程では、前記他方の部材の外面に対する平面視で、前記注入口及び前記排出口それぞれにおいて前記押圧位置から外れた部分と前記押圧部材とが、前記注入口及び前記排出口それぞれにおける前記外れた部分の相互間に前記押圧部材を挟んで並ぶように当該押圧部材が配置されることを特徴としている。

本発明の接合方法によれば、２つのプレキャストコンクリート部材を組み合わせる組立て工程の後に行われるプレストレス工程によって、上記の定着棒材の端部に軸方向に緊張力が付与されている。この緊張力に対する反力を締結部材から受けることで、押圧部材が他方の部材を一方の部材へと押圧する。この押圧力が、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部を開かせるような荷重に対する抵抗力として作用するため、接合部が開き難くなる。このように本発明の接合方法によれば、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができる。

尚、本発明の接合方法については、基本形態のみを記載し、その好適な形態については割愛したが、上述した本発明の接合構造について記載した種々の好適な形態のそれぞれが、本発明の接合方法にも対応していることは言うまでもない。

本発明によれば、２つのプレキャストコンクリート部材の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができる。

本発明の第１〜第３実施形態に係る接合構造が共通して適用されるカルバート構造体の一例を示す図である。本発明の第１実施形態の接合構造を示す平面図と断面図である。図２に示されている接合構造を示す斜視図である。本発明の第２実施形態の接合構造を示す平面図と断面図である。図４に示されている接合構造を示す斜視図である。本発明の第３実施形態の接合構造を、図２（Ｂ）と同様の断面で示す図である。接続構造に対する検証実験の模様を示す模式図である。第１比較例の接続構造を、図６と同様の断面で示す図である。第２比較例の接続構造を、図６と同様の断面で示す図である。図６に示されている第３実施形態の接続構造、図８に示されている第１比較例の接続構造、及び図９に示されている第２比較例の接続構造のそれぞれに対する静的な曲げ載荷試験の試験結果を示すグラフである。斜角形状のカルバート構造体の頂板をなすプレキャストコンクリート部材の一例を示す模式図である。

以下、本発明の第１〜第３実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１〜第３実施形態に係る接合構造が共通して適用されるカルバート構造体の一例を示す図である。図１（Ａ）には、単ボックス形状のカルバート構造体１が示され、図１（Ｂ）には、多径間ボックス形状のカルバート構造体２が示されている。

図１（Ａ）のカルバート構造体１は、予め工場で形成される複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成される、いわゆるプレハブ式のカルバート構造体であり、第１のプレキャストコンクリート部材１１と、第２のプレキャストコンクリート部材１２と、を有している。

図１（Ａ）における第１のプレキャストコンクリート部材１１は、カルバート構造体１の設置現場に立設される立壁で、互いに対向して対をなすように２つ設けられている。図１（Ａ）における第２のプレキャストコンクリート部材１２は、一対の第１のプレキャストコンクリート部材１１の上端縁１１ａ上に架け渡されて配置される長方形スラブ形状の頂板である。図１（Ａ）のカルバート構造体１では、第１のプレキャストコンクリート部材１１と第２のプレキャストコンクリート部材１２とがこのように互いに組み合わされるとともに、一対の第１のプレキャストコンクリート部材１１の間に、現場打ちコンクリートによって底壁１３が形成されて、単ボックス形状に構成されている。

図１（Ｂ）のカルバート構造体２もプレハブ式のカルバート構造体であり、第１のプレキャストコンクリート部材２１と、第２のプレキャストコンクリート部材２２と、を有している。

図１（Ｂ）における第１のプレキャストコンクリート部材２１は、カルバート構造体２の設置現場に立設される立壁で、一定の間隔を空けて並行に３つが配列されるように設けられている。第２のプレキャストコンクリート部材２２は、これら３つの第１のプレキャストコンクリート部材２１それぞれの上端縁２１ａ上に架け渡されて配置されるように２つ設けられた、各々が長方形スラブ形状の頂板となっている。図１（Ｂ）のカルバート構造体２では、第１のプレキャストコンクリート部材２１と第２のプレキャストコンクリート部材２２とがこのように互いに組み合わされるとともに、３つの第１のプレキャストコンクリート部材２１の間に、現場打ちコンクリートによって底壁２３が形成されて、２ボックスの多径間形状に構成されている。

ここで、図１（Ａ）の第１のプレキャストコンクリート部材１１及び図１（Ｂ）の第１のプレキャストコンクリート部材２１は、何れも棒状のＰＣ（ＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ）鋼棒１１ｂ，２１ｂを定着棒材として複数本内蔵した、ＰＣ部材あるいはＰＲＣ（ＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ）部材となっている。

他方、図１（Ａ）の第２のプレキャストコンクリート部材１２及び図１（Ｂ）の第２のプレキャストコンクリート部材２２は、ここでは特定しないが、ＲＣ（ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ）部材、ＰＣ部材、ＲＰＣ部材の何れの部材であってもよい。

図１（Ａ）の第１のプレキャストコンクリート部材１１及び図１（Ｂ）の第２のプレキャストコンクリート部材２２それぞれの上端縁１１ａ，２１ａからは、複数本のＰＣ鋼棒１１ｂ，２１ｂの端部が各第２のプレキャストコンクリート部材１２，２２に向かって突出している。そして、第２のプレキャストコンクリート部材１２，２２において上端縁１１ａ，２１ａと重なる部分には、ＰＣ鋼棒１１ｂ，２１ｂの端部が貫通する貫通孔１２ａ，２２ａが設けられている。

これらのカルバート構造体１，２では、何れも、第１のプレキャストコンクリート部材１１，２１と第２のプレキャストコンクリート部材１２，２２との接合が、上記の上端縁１１ａ，２１ａから突出したＰＣ鋼棒１１ｂ，２１ｂの端部を利用した後述の接合構造によって行われている。

以下、図１のカルバート構造体１，２で適用される、本発明の第１実施形態の接合構造及び接合方法について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態の接合構造を示す平面図と断面図である。図２（Ａ）には、第１実施形態の接合構造の平面図が示されており、図２（Ｂ）には、図２（Ａ）中のＶ１１−Ｖ１１断面を表す断面図が示されている。また、図３は、図２に示されている接合構造を示す斜視図である。

本実施形態の接合構造１００は、図１に示されているようなカルバート構造体において２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０を互いに接合する構造である。この接合構造１００では、立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０が、定着棒材としてのＰＣ鋼棒１１２複数本を内蔵したＰＣ部材あるいはＰＲＣ部材となっている。そして、その上端縁１１１から、長方形スラブ形状の頂板としての第２のプレキャストコンクリート部材１２０に向かって各ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａが突出している。また、本実施形態のＰＣ鋼棒１１２は、突出した端部１１２ａにネジが切られている。

尚、ＰＣ鋼棒１１２としては、端部１１２ａだけでなく全長に亘ってネジが切られた総ネジＰＣ鋼棒を採用してもよい。あるいは、ＰＣ鋼棒１１２に替えて、ＰＣ部材あるいはＰＲＣ部材における緊張力の導入に耐え得る強度を有する鉄筋であってもよい。このような鉄筋としては、例えば、高強度異形鉄筋ＳＤ３９０，ＳＤ４９０，ＳＤ５９０，ＳＤ６８５等が挙げられる。

第２のプレキャストコンクリート部材１２０は、立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０の上端縁１１１上に配置される頂板である。そして、その上端縁１１１と重なる部分に、頂板の厚み方向に貫通して、各ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａが貫通する貫通孔１２１が設けられている。

ここで、本実施形態では、貫通孔１２１における第１のプレキャストコンクリート部材１１０とは反対側の縁の周囲は、第２のプレキャストコンクリート部材１２０の外面よりも窪んだ凹部１２２となっている。この凹部１２２は、逆四角錐台形状を有しており、矩形状の底１２２ａに貫通孔１２１が開口している。

貫通孔１２１を貫通したＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａには、後述するようにして軸方向に緊張力が付与されている。また、その端部１１２ａは、貫通孔１２１の縁を含む凹部１２２の底１２２ａに当接する矩形板状のアンカープレート１２３の中央に設けられた貫通孔に通されている。そして、アンカープレート１２３に通された端部１１２ａにナット１２４が締結されている。これにより、本実施形態では、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに、軸方向の緊張力を付与しつつナット１２４が締結され、凹部１２２の底１２２ａとナット１２４との間に介在するアンカープレート１２３が、緊張力に対する反力をナット１２４から受けることで第２のプレキャストコンクリート部材１２０を第１のプレキャストコンクリート部材１１０に押圧している。アンカープレート１２３、ナット１２４、及び端部１１２ａの余長部分は、凹部１２２の中に収容される。

ここで、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに対する緊張力の付与は、貫通孔１２１に通された端部１１２ａを油圧ジャッキ等で軸方向に引っ張る方法もあるが、本実施形態では、ナット１２４を所定の締付けトルクで締結することで、軸方向に引っ張る方法が採用されている。

貫通孔１２１とＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａとの間には、充填材としてのモルタル１２５が注入されている。モルタル１２５としては、無収縮モルタルが採用されている。このとき、凹部１２２の底１２２ａには、貫通孔１２１にモルタル１２５を注入するための注入口１２６と、貫通孔１２１の内部が満たされた後の余剰なモルタル１２５を溢れ出させるための排出口１２７と、が、貫通孔１２１に繋がるとともにアンカープレート１２３による押圧位置から一部が外れた位置になるように、設けられている。

注入口１２６と排出口１２７は、貫通孔１２１の縁の両脇に三角翼状に拡がった一対の空間であり、凹部１２２の底１２２ａに開いた長方形状の各開口の一部がアンカープレート１２３から外れている。モルタル１２５は、注入口１２６から注入され、排出口１２７から溢れ出るまで注入が続けられる。これにより、貫通孔１２１とＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａとの間にモルタル１２５が充填される。さらに、本実施形態では、凹部１２２の中にも、アンカープレート１２３、ナット１２４、及びＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａの余長部分を覆ってモルタル１２５が充填される。尚、図３では、図を見易くするため凹部１２２の中のモルタル１２５については図示が省略されている。

また、ここでの説明では、貫通孔１２１の縁の両脇に拡がった一対の空間のうち、便宜上図中右側のものを注入口１２６、左側のものを排出口１２７と呼んだが、一対の空間のうち何れが注入口で何れが排出口であってもよいことは言うまでもない。

次に、図２及び図３に示されている接続構造１００による第１及び第２のプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接続方法について説明する。以下に説明するこの接続方法が、本発明の接続方法の一実施形態に相当する。

例えば図１に示したようなカルバート構造体の設置現場では、この接続方法による第１及び第２のプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接続に先立って、まず、立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０が所定数立設され、それらの相互間に、現場打ちコンクリートによって底壁が形成される。その後、第１及び第２のプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接続が後述の手順を有する接続方法によって行われる。

尚、このようなカルバート構造体の設置手順は、上記に限るものではなく、例えば、立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０の立設の後に、第１及び第２のプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接続が行われ、最後に、現場打ちコンクリートによって底壁が形成される、といった設置手順であってもよい。

この接続方法では、まず、貫通孔１２１をＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａが貫通するように、第１及び第２のプレキャストコンクリート部材１１０，１２０を組み合わせる組立て工程が行われる。

次に、貫通孔１２１の縁との間にアンカープレート１２３を介在させて、貫通孔１２１を貫通したＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに軸方向に緊張力を付与しつつナット１２４を締結するプレストレス工程が行われる。このプレストレス工程で、アンカープレート１２３に、緊張力に対する反力をナット１２４から受けることで第１のプレキャストコンクリート部材１１０を第２のプレキャストコンクリート部材１２０に押圧させる。また、上述したように、本実施形態では、緊張力の付与は、所定トルクによるナット１２４の締結それ自体によって行われる。

そして、貫通孔１２１とＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａとの間にモルタル１２５を注入する注入工程が行われる。本実施形態では、まず、モルタル１２５が注入口１２６から注入され、排出口１２７からモルタル１２５が溢れだすまでその注入が続けられる。さらに、本実施形態では、凹部１２２の中にも、アンカープレート１２３、ナット１２４、及びＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａの余長部分を覆ってモルタル１２５が充填される。

注入したモルタル１２５が固化するまでの養生期間を経て接続が終了して例えば図１に示したようなカルバート構造体が完成する。

以上に説明した第１実施形態の接続構造１００では、第１のプレキャストコンクリート部材１１０から突出して第２のプレキャストコンクリート部材１２０の貫通孔１２１を貫通したＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに、アンカープレート１２３を介在させてナット１２４が締結され、さらに貫通孔１２１とＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａとの間にモルタル１２５が注入されることで、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０が接合されている。このとき、本実施形態の接合構造１００によれば、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに軸方向に緊張力が付与されて、その緊張力に対する反力をナット１２４から受けることでアンカープレート１２３が第２のプレキャストコンクリート部材１２０を第１のプレキャストコンクリート部材１１０に押圧している。このアンカープレート１２３による押圧力が、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部を開かせるような荷重に対する抵抗力として作用するため、接合部が開き難くなる。このように本実施形態の接合構造１００によれば、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができる。

また、第１実施形態の接続構造１００では、立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０の上端縁１１１から、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａが突出しており、第２のプレキャストコンクリート部材１２０が、その上端縁１１１上に配置される頂板であり、その上端縁１１１と重なる部分に、頂板の厚み方向に貫通して貫通孔１２１が設けられている。このため、立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０に、頂板としての第２のプレキャストコンクリート部材１２０を載せるだけで２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０を組み立てることができる。これにより、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の組み立てについて、設置現場での作業が簡素化されることから、工期の短縮やコストの低減を図ることができる。

また、本実施形態の接合構造１００では、貫通孔１２１にモルタル１２５を注入するための注入口１２６と、貫通孔１２１の内部が満たされた後の余剰なモルタル１２５を溢れ出させるための排出口１２７と、が設けられている。このため、注入口１２６から容易にモルタル１２５を注入することができるとともに、排出口１２７からモルタル１２５が溢れ出てきたことを目視することで、貫通孔１２１の内部への充填完了を確認することができる。これにより、モルタル１２５の注入作業について、設置現場での作業が簡素化されることから、工期の短縮やコストの低減を図ることができる。

また、本実施形態の接合構造１００では、貫通孔１２１の縁の周囲は、第２のプレキャストコンクリート部材１２０の外面よりも窪んだ凹部１２２となっており、その凹部１２２の底１２２ａに貫通孔１２１が開口している。アンカープレート１２３及びナット１２４は端部１１２ａの余長部分とともに凹部１２２に収容されて設けられる。そして、この凹部１２２には、アンカープレート１２３及びナット１２４を端部１１２ａの余長部分とともに覆ってモルタル１２５が充填される。これにより、凹部１２２にアンカープレート１２３及びナット１２４が収容されてモルタル１２５が充填されるので、ナット１２４による締結部がモルタル１２５で保護されることとなり、その締結強度の向上が図られている。また、本実施形態の接合構造１００によれば、外面が平滑で、露出して設置された場合等に外観の良好なカルバート構造体を得ることができる。

また上述した本実施形態の接続方法によれば、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０を組み合わせる組立て工程の後に行われるプレストレス工程によって、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに軸方向に緊張力が付与される。上記のようにこの緊張力により２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部が開き難くなる。このように本実施形態の接続方法によれば、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができる。

また、本実施形態の接続方法では、ナット１２４が、所定の締付けトルクでＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに締結されることで、その端部１１２ａに緊張力が付与される。本実施形態の接続方法によれば、カルバート構造体の設置現場では、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０を組み立てた後は、アンカープレート１２３を取付けてナット１２４を締結し、モルタル１２５を注入するだけで両者を接合することができる。これにより、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の組み立て後の接合作業について、特にＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに対する緊張力の付与の点で設置現場での作業が簡素化されることから、工期の短縮やコストの低減を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態の接合構造及び接合方法について説明する。尚、第２実施形態は、頂板としての第２のプレキャストコンクリート部材における貫通孔の縁周辺の構造が上述した第１実施形態とは異なっている。以下では、第２実施形態の接合構造及び接合方法について、この第１実施形態との相違点に注目して説明する。

図４は、本発明の第２実施形態の接合構造を示す平面図と断面図である。図４（Ａ）には、第２実施形態の接合構造の平面図が示されており、図４（Ｂ）には、図４（Ａ）中のＶ２１−Ｖ２１断面を表す断面図が示されている。また、図５は、図４に示されている接合構造を示す斜視図である。尚、図４及び図５では、上述した図２及び図３に示されている構成要素と同等な構成要素については、図２及び図３と同じ符号が付されており、以下ではそれら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

図４及び図５に示されている第２実施形態の接合構造２００では、第２のプレキャストコンクリート部材１２０に、第１実施形態の接合構造１００における凹部１２２に相当する構造が設けられていない。第２実施形態の接合構造２００では、貫通孔２１１は、第２のプレキャストコンクリート部材１２０の表裏にわたって貫通して設けられており、第２のプレキャストコンクリート部材１２０の外面に直に開口している。そして、そのように開口した貫通孔２１１の縁の両脇に、モルタル１２５の注入口２１２と排出口２１３が設けられ、これら注入口２１２及び排出口２１３も第２のプレキャストコンクリート部材１２０の外面に直に開口している。

立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１０の上端縁１１１から突出して貫通孔２１１を貫通したＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに緊張力を付与しつつ、貫通孔２１１の縁との間にアンカープレート１２３を介在させてナット１２４が締結される。アンカープレート１２３は、第２のプレキャストコンクリート部材１２０の外面に直に当接する形で貫通孔２１１の縁に当接する。また、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに対する緊張力の付与は、ナット１２４の締結それ自体によって行われる。

本実施形態では上記のように凹部１２２に相当する構造が設けられていないので、モルタル１２５は、貫通孔１２１とＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａとの間と注入口２１２及び排出口２１３のみを満たすように注入される。そして、完成したカルバート構造体では、アンカープレート１２３、ナット１２４、及びＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａの余長部分が外部に突出した状態となる。

また、第２実施形態の接続方法は、上記のように凹部１２２に相当する構造が設けられていないので、モルタル１２５の注入工程が、排出口１２７からモルタル１２５が溢れだすまでモルタル１２５が注入口１２６から注入された時点で終了する。これ以外は、上述した第１実施形態の接続方法と同等な手順で行われる。

以上に説明した第２実施形態の接続構造２００及び接続方法によっても、上述した第１実施形態の接続構造１００及び接続方法と同様に、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができることはいうまでもない。

次に、本発明の第３実施形態の接合構造及び接合方法について説明する。尚、第３実施形態は、頂板としての第２のプレキャストコンクリート部材における貫通孔の形状が上述した第１実施形態とは異なっている。以下では、第３実施形態の接合構造及び接合方法について、この第１実施形態との相違点に注目して説明する。

図６は、本発明の第３実施形態の接合構造を、図２（Ｂ）と同様の断面で示す図である。尚、図６では、上述した図２に示されている構成要素と同等な構成要素については、図２と同じ符号が付されており、以下ではそれら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

図６に示されている第３実施形態の接合構造３００では、第２のプレキャストコンクリート部材１２０に設けられた凹部１２２の底１２２ａ（図３参照）に開口する貫通孔３１１が、その開口側の縁から第１のプレキャストコンクリート部材１１０の方に向かって窄まった形状を有している。この貫通孔３１１の内面の、奥行き方向の勾配は、内部に注入、充填されるモルタル１２５の付着と、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａの引抜け耐力を向上させる目的で設けられており、３〜１０％（概ね５％）の勾配となっている。

また、貫通孔３１１は、凹部１２２の底１２２ａに、アンカープレート１２３が当接して係止する部分を残して開口しており、さらに、その開口の一部がアンカープレート１２３から外れてモルタル１２５の注入口及び排出口となっている。モルタル１２５は、貫通孔３１１とＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａとの間と、凹部１２２の中に注入、充填される。また、本実施形態でも、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａへの緊張力の付与は、ナット１２４の締結それ自体によって行われる。

また、第３実施形態の接続方法については、上述した第１実施形態の接続方法と同等な手順で行われるので重複説明を割愛する。

以上に説明した第３実施形態の接続構造３００及び接続方法によっても、上述した第１実施形態の接続構造１００及び接続方法と同様に、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部の開きが生じ難いカルバート構造体を得ることができることはいうまでもない。

また、第３実施形態の接続構造３００及び接続方法によれば、上記のように窄まった形状の貫通孔３１１に充填されたモルタル１２５が、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部を開かせるような荷重に対して抵抗する働きをする。これにより、ＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａの引抜け耐力が向上されて、上記の接合部が一層開き難くなる。

次に、上述した第３実施形態の接続構造３００を例に挙げて、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部を開かせるような荷重に対して高い耐性が得られることを検証した検証実験について説明する。

図７は、接続構造に対する検証実験の模様を示す模式図である。この図７に示されているように、検証実験では、図６に示されている第３実施形態の接続構造３００が、検証対象として供される。この検証実験では、第３実施形態の接続構造３００における２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部に、この接合部にどれだけ開きが生じたか、即ち接合部における開口変位を検出する開きセンサＭ１が取り付けられる。開きセンサＭ１としては、パイ型変位計が採用されている。そして、第１のプレキャストコンクリート部材１１０から十分に離れた位置で、第２のプレキャストコンクリート部材１２０に静的な曲げ載荷重Ｆ１を加える静的な曲げ載荷試験が行われる。

ここで、この検証実験では、第３実施形態の接続構造３００と比較するために、次のような２つの比較例の接続構造についても同様の曲げ載荷試験が行われる。

図８は、第１比較例の接続構造を、図６と同様の断面で示す図であり、図９は、第２比較例の接続構造を、図６と同様の断面で示す図である。尚、図８及び図９では、図６と同様の構成要素については、図６と同じ符号が付されており重複説明を省略する。

図８に示されている第１比較例の接続構造４００は、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０それぞれの鉄筋４０１，４０２を、各端縁から突出させ、設置現場で両者を重ね合せるとともに現場打ちコンクリート４０３で固める重ね継手による接続構造である。また、図９に示されている第２比較例の接続構造５００は、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０それぞれの鉄筋５０１，５０２を、高強度の特殊モルタルを充填した継手スリーブ５０３の内部に挿入して繋ぐ機械式鉄筋継手による接続構造である。

第１及び第２比較例の接続構造４００，５００は、何れも現場打ちコンクリートや特殊モルタルが所定の強度に達するまではある程度の養生期間を要する。これに対し、図６に示されているものを含む第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００は、何れもＰＣ鋼棒１１２の端部１１２ａに対する緊張力の付与と、アンカープレート１２３を介したナット１２４の締結によって、モルタル１２５の養生を待たずとも直ぐに十分な接合強度を得ることができる。このように、第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００は、何れも第１及び第２比較例の接続構造４００，５００に対して、まず、工期短縮の点で有利である。

また、第１比較例の接続構造４００では、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０と現場打ちコンクリート４０３との間のヤング係数や収縮特性の違いから、両者間にひび割れが生じる恐れがあり、品質管理や維持管理の徹底が要求される場合が多い。これに対し、第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００は、何れもこのような現場打ちコンクリートを用いないことから、品質管理や維持管理の容易さの点でも有利である。

また、第２比較例の接続構造５００では、特殊モルタルや継手スリーブ５０３等といった継手資材が高価であること、継手スリーブ５０３内に確実に鉄筋５０１，５０２を挿入しなければならず、その観点から設計上不利であること、また、施工時には特殊モルタルの充填作業者（資格保有の特殊作業員）が必要になる等、製造・施工を通じて作業性や経済性の点での問題が見られる場合がある。これに対し、第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００は、何れも上記のような高価な資材や特殊作業員を必要としないことから、作業性や経済性の点でも有利である。

そして、第３実施形態の接続構造３００を代表例とした静的な曲げ載荷試験による検証実験で次のように裏付けられるように、接合強度の点でも、第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００は、第１及び第２比較例の接続構造４００，５００に対して有利である。

図１０は、図６に示されている第３実施形態の接続構造、図８に示されている第１比較例の接続構造、及び図９に示されている第２比較例の接続構造のそれぞれに対する静的な曲げ載荷試験の試験結果を示すグラフである。

静的な曲げ載荷試験では、静的な曲げ載荷重Ｆ１（図７参照）を変化させつつ、各荷重に対して開きセンサＭ１で接合部の開口変位を検出した。図１０に示されているグラフＧ１では、縦軸に荷重（ｋＮ）がとられ、横軸に開口変位（ｍｍ）がとられている。そして、第３実施形態の接続構造３００における開口変位が黒丸印でプロットされ、重ね継手を用いた第１比較例の接続構造４００における開口変位が黒三角印でプロットされ、機械式鉄筋継手を用いた第２比較例の接続構造５００における開口変位が黒四角印でプロットされている。また、このグラフＧ１には、各接続構造３００，４００，５００を適用したカルバート構造体の設置場所において、常時掛かると想定される荷重と、レベル１（Ｌ１）地震振動時に掛かると想定される荷重と、レベル２（Ｌ２）地震振動時に掛かると想定される荷重と、がそれぞれ点線で示されている。

この図１０のグラフＧ１から、第３実施形態の接続構造３００では、荷重の増加に対する開口変位の増大が、第１及び第２比較例の接続構造４００，５００に対して大幅に抑制されていることが分かる。このことから、基本的に同じ構造を有する第１及び第２実施形態の接続構造１００，２００でも、第１及び第２比較例の接続構造４００，５００に対して同様に荷重の増加に対する開口変位の増大が抑制されることが分かる。つまり、第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００によれば、２つのプレキャストコンクリート部材１１０，１２０の接合部を開かせるような荷重に対して高い耐性が得られることとなる。

なお、前述した第１〜第３実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の接続構造及び接続方法の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、第１〜第３実施形態の接続構造１００，２００，３００や接続方法が適用されるカルバート構造体の一例として、図１に示されている単ボックス形状のカルバート構造体１や、多径間ボックス形状のカルバート構造体２が例示されている。しかしながら、本発明の接続構造や接続方法が適用されるカルバート構造体は、これらに限られるものではなくその具体的な形状を問うものではない。即ち、図１に示されているカルバート構造体１，２は何れも直管状のカルバート構造体であるが、適用対象のカルバート構造体は、例えば上面視で略平行四辺形の形状を有する斜角形状のカルバート構造体等であってもよい。

図１１は、斜角形状のカルバート構造体の頂板をなすプレキャストコンクリート部材の一例を示す模式図である。この図１１のプレキャストコンクリート部材３１は、上面視で略平行四辺形の形状を有する他は、図１に示されている第２のプレキャストコンクリート部材１２，２２と同様のスラブ形状の部材である。そして、不図示の立壁の端縁と重なる部分には、その立壁から突出したＰＣ鋼棒の端縁が貫通する貫通孔３１ａが設けられている。

このような斜角形状のカルバート構造体を含む種々の形状のカルバート構造体に、本発明の接続構造や接続方法は適用し得る。

また、上述した第１〜第３実施形態では、何れも、本発明にいう一方の部材の一例として立壁としての第１のプレキャストコンクリート部材１１，２１，１１０が例示され、本発明にいう他方の部材の一例として頂板としての第２のプレキャストコンクリート部材１２，２２，１２０が例示されている。しかしながら、本発明にいう一方の部材及び他方の部材は、これらに限るものではなく、カルバート構造体おいて互いに組み合わされる２つのプレキャストコンクリート部材であれば、何れが本発明にいう一方の部材であってもよく、何れが本発明にいう他方の部材であってもよい。

また、上述した第１〜第３実施形態では、何れも、本発明にいう締結部材の一例としてナット１２４が例示されている。しかしながら、本発明にいう締結部材は、これに限るものではなく、例えば貫通孔と定着棒材の間に打ち込まれるクサビ等であってもよい。

また、上述した第１〜第３実施形態では、何れも、本発明にいう押圧部材の一例として矩形板状のアンカープレート１２３が例示されている。しかしながら、本発明にいう押圧部材は、これに限るものではなく、緊張力に対する反力を締結部材から受けることで押圧力を発揮するものであればその具体的な形状等を問うものではない。

また、上述した第１〜第３実施形態では、何れも、本発明にいう充填材の一例としてモルタル１２５が例示されている。しかしながら、本発明にいう充填材は、これに限るものではなく、例えば樹脂系の接着剤等であってもよい。

１，２カルバート構造体
１１，２１，１１０第１のプレキャストコンクリート部材（一方の部材の一例）
１１ａ，２１ａ，１１１上端縁
１１ｂ，２１ｂ，１１２ＰＣ鋼棒（定着棒材の一例）
１２，２２，１２０第２のプレキャストコンクリート部材（他方の部材の一例）
１２ａ，２２ａ，２３ａ，３１ａ，１２１，２１１，３１１貫通孔
１００，２００，３００接合構造
１１２ａ端部
１２２凹部
１２２ａ底
１２３アンカープレート（押圧部材の一例）
１２４ナット（締結部材の一例）
１２５モルタル（充填材の一例）
１２６，２１２注入口
１２７，２１３排出口

Claims

複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成されるカルバート構造体において２つのプレキャストコンクリート部材を互いに接合する接合構造であって、
前記２つのプレキャストコンクリート部材のうち、一方の部材は鋼製の定着棒材を内蔵するとともに該定着棒材における少なくとも端部にはネジが切られていて当該端部が他方の部材に向かって突出し、
前記他方の部材には、前記定着棒材の前記端部が貫通する貫通孔が設けられており、
前記定着棒材の前記端部のネジに対する螺合によって当該端部に締結されるとともに、締結時の締付けトルクによって前記定着棒材に軸方向の緊張力を付与する締結部材と、
前記貫通孔における前記一方の部材とは反対側の縁と前記締結部材との間に介在して、前記緊張力に対する反力を前記締結部材から受けることで前記他方の部材を前記一方の部材に押圧する押圧部材と、
前記貫通孔と前記定着棒材の前記端部との間に注入される充填材と、
を備え、
前記貫通孔に前記充填材を注入するための注入口と、前記貫通孔の内部に充填された後の余剰な前記充填材を溢れ出させるための排出口と、のそれぞれが、前記貫通孔に繋がるとともに前記押圧部材による押圧位置から少なくとも一部が外れた位置になるように、前記他方の部材に設けられており、
前記他方の部材の外面に対する平面視で、前記注入口及び前記排出口それぞれにおいて前記押圧位置から外れた部分と前記押圧部材とが、前記注入口及び前記排出口それぞれにおける前記外れた部分の相互間に前記押圧部材を挟んで並んでいることを特徴とする接合構造。
前記一方の部材が立壁であって、該立壁における上端縁から、前記定着棒材の前記端部が突出しており、
前記他方の部材が、前記立壁の前記上端縁上に配置される頂板であり、前記上端縁と重なる部分に、前記頂板の厚み方向に貫通して前記貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
前記貫通孔における前記反対側の縁の周囲は、前記他方の部材における外面よりも窪んだ凹部となっており、該凹部の底に前記貫通孔が開口しており、
前記押圧部材及び前記締結部材は前記凹部に収容されて設けられ、該凹部には、前記押圧部材及び前記締結部材を覆って前記充填材が充填されることを特徴とする請求項１又は２のうち何れか一項に記載の接合構造。
前記貫通孔は、その深さ方向について、少なくとも一部が、前記反対側の縁から前記一方の部材の方に向かって窄まった形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の接合構造。
複数のプレキャストコンクリート部材が組み合わされて構成されるカルバート構造体において２つのプレキャストコンクリート部材を互いに接合する接合方法であって、
前記２つのプレキャストコンクリート部材のうち、一方の部材は鋼製の定着棒材を内蔵するとともに該定着棒材における少なくとも端部にはネジが切られていて当該端部が他方の部材に向かって突出し、
前記他方の部材には、前記定着棒材の前記端部が貫通する貫通孔が設けられており、
前記貫通孔を前記定着棒材の前記端部が貫通するように、前記２つのプレキャストコンクリート部材を組み合わせる組立て工程と、
前記貫通孔における前記一方の部材とは反対側の縁との間に、前記他方の部材を前記一方の部材に押圧する押圧部材を介在させて、前記貫通孔を貫通した前記定着棒材の前記端部のネジに対する螺合によって当該端部に締結されるとともに、締結時の締付けトルクによって前記定着棒材に軸方向の緊張力を付与し、前記押圧部材に、前記緊張力に対する反力を前記締結部材から受けることで前記他方の部材を前記一方の部材に押圧させるプレストレス工程と、
前記貫通孔と前記定着棒材の前記端部との間に充填材を注入する注入工程と、
を備え、
前記貫通孔に前記充填材を注入するための注入口と、前記貫通孔の内部に充填された後の余剰な前記充填材を溢れ出させるための排出口と、のそれぞれが、前記貫通孔に繋がるとともに前記押圧部材による押圧位置から少なくとも一部が外れた位置になるように、前記他方の部材に設けられており、
前記プレストレス工程では、前記他方の部材の外面に対する平面視で、前記注入口及び前記排出口それぞれにおいて前記押圧位置から外れた部分と前記押圧部材とが、前記注入口及び前記排出口それぞれにおける前記外れた部分の相互間に前記押圧部材を挟んで並ぶように当該押圧部材が配置されることを特徴とする接合方法。