JP6865874B2

JP6865874B2 - プレストレストコンクリート床版およびプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法

Info

Publication number: JP6865874B2
Application number: JP2020052474A
Authority: JP
Inventors: 健北村; 郁夫岩崎; 聡相浦
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2035-04-20
Also published as: JP2020125675A

Description

本発明は、プレストレストコンクリート床版およびプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法に関する。

阪神大震災や東日本大震災等の大規模災害に起因して、設計指針等の改定が行われている。一方、既存の橋梁の中には、改定後の設計指針等の基準を満たさないものもある。このような橋梁等に対しては、耐震補強を目的とした改修工事を実施する場合がある。

既存の橋梁の改修工事として、床版の架け替え工事を行う場合がある。
架け替え工事に使用する床版が軽量であれば、既存の橋脚への負担を軽減することが可能となり、ひいては、橋梁全体の耐震性の向上を図ることができる。
また、プレキャスト床版の軽量化により施工性の向上を図ることもできる。

現在、橋梁の床版には、プレストレストコンクリート床版が多く採用されている。
プレストレストコンクリート床版では、ＰＣ鋼材と鉄筋とを配置するのが一般的である。ＰＣ鋼材および鉄筋の配置を考慮すると、プレストレストコンクリート床版の基本的な形状としては、平板構造とするのが効率的であった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２６４０４０号公報

前記従来のプレストレストコンクリート床版は、ＰＣ鋼材の配置に加え、鉄筋のコンクリート被りや、鉄筋同士または鉄筋とＰＣ鋼材とのあきを考慮する必要があるため、床版厚が必然的に大きくなってしまう。床版厚が大きいと、床版の重量が重くなってしまう。
このような観点から、本発明は、軽量化による橋梁全体の耐震性の向上を図ることが可能なプレストレストコンクリート床版およびプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のプレストレストコンクリート床版は、橋梁の橋軸方向に複数配置することで床版を形成することが可能な繊維補強コンクリートを用いたプレストレストコンクリート床版であって、前記プレストレストコンクリート床版は平面視矩形形状を成し、板部と、前記板部の下面に形成された橋軸方向リブおよび橋軸直角方向リブとからなる格子状リブと、前記橋軸直角方向リブと平行に間隔をあけて前記板部の下面および端部に前記橋軸方向リブと接合するように形成され、隣接するプレストレストコンクリート床版と当接可能に配置された接合リブと、を備え、前記橋軸方向リブにはポストテンション方式による緊張材を挿通可能に形成されていて、前記橋軸直角方向リブにプレテンション方式によってプレストレスが導入されており、前記接合リブの前記橋軸方向リブの延長する端部には前記緊張材の端部を固定可能な切り欠き部が形成されており、前記接合リブの隣接する前記切り欠き部の間には貫通孔が形成されていることを特徴としている。
かかるプレストレストコンクリート床版によれば、隣り合う前記プレストレストコンクリート床版を当接させたときに前記切り欠き部同士および前記貫通孔同士が連通していても良い。

本発明のプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法は、前記プレストレストコンクリート床版を橋軸方向に複数配置し、前記プレストレストコンクリート床版の
前記橋軸方向リブに前記緊張材を挿通し、ポストテンション方式によってプレストレスを導入し、当接した前記接合リブを跨ぐように前記貫通孔に鋼棒を挿通し、前記鋼棒の端部をナットで螺着することを特徴としている。
また、本発明のプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法は、前記プレストレストコンクリート床版を橋軸方向に複数配置し、当接した前記接合リブを跨ぐように前記貫通孔に鋼棒を挿通し、前記鋼棒の端部をナットで螺着し、前記橋軸方向リブに前記緊張材を挿通してプレストレスを導入することを特徴としている。

また、本発明のプレストレストコンクリート床版は、繊維補強コンクリートを用いたプレストレストコンクリート床版であって、板部と、前記板部の下面に形成された縦リブおよび横リブとからなる格子状リブと、を備え、前記縦リブにポストテンション方式によってプレストレスが導入されていて、前記横リブにプレテンション方式によってプレストレスが導入されており、前記縦リブの端部には、緊張材の端部を固定可能なボルトボックスが形成されていることを特徴としている。

かかるプレストレストコンクリート床版およびプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法によれば、繊維補強コンクリートを採用しているので、鉄筋を省略することができる。そのため、補強材を配置するために必要な最低限の形状としては、ＰＣ鋼材の配置やかぶりのみを考慮すればよいので、床版厚の薄肉化を図ることができ、ひいては、軽量化を図ることができる。
そして、ＰＣ鋼材を格子状リブに配置することで、板部の薄肉化を可能としている。そのため、板部は、例えば最小部材厚を４０ｍｍ以下としてもよい。
前記橋軸直角方向リブや横リブにプレテンション方式によってプレストレスが導入されており、前記橋軸方向リブや縦リブにポストテンション方式によってプレストレスが導入されるため、プレストレスをむらなく導入することが可能となる。
なお、前記橋軸方向リブや縦リブと前記橋軸直角方向リブや横リブとの交差部において、少なくとも一対のプレテンション用のＰＣ鋼材が、ポストテンション用のＰＣ鋼材を挟んで対向する位置に配設されているのが望ましい。

本発明のプレストレストコンクリート床版およびプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法によれば、床版の軽量化による橋梁全体の耐震性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態のプレストレストコンクリート床版を示す図であって、（ａ）は上面から望む斜視図、（ｂ）は下面から望む斜視図である。（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。（ａ）はプレストレストコンクリート床版の接合部の拡大平断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

本発明の実施形態では、既設の道路用橋梁の床版架け替え工に使用する、繊維補強コンクリートを用いたプレキャスト製のプレストレストコンクリート床版１（以下、単に「床版１」という）について説明する。

本実施形態の床版１は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、平板状に形成された板部２と、板部２の下面（裏面）に形成された格子状リブ３と、格子状リブ３に配設された緊張材４と、橋軸方向ＬＧの端部に形成された接合部５とを備えて構成されている。

板部２は、床版１の上部（路面側部分）を構成しており、繊維補強コンクリートにより形成されていて、内部には鉄筋が配筋されていない。
板部２の板厚は、想定される上載荷重や自重等に応じて適宜設定すればよいが、本実施形態では、最小部材板厚ｔ_ｍｉｎを４０ｍｍ以下とする（図２の（ａ）参照）。なお、板部２の最小部材板厚ｔ_ｍｉｎは４０ｍｍ以下に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

板部２には、橋桁の位置に応じて増厚部を形成してもよい。
増厚部の高さ（肉厚）は、新設の床版１を利用して構築された橋梁の路面高さが、改修前の路面高さと同じとなるように設定する。
なお、増厚部の断面形状は限定されるものではなく、例えば、断面視矩形や台形状に形成すればよい。

格子状リブ３は、板部２と一体に成型された部分であって、図１の（ｂ）に示すように、橋軸方向ＬＧ（床版１の短辺方向）に沿って延設された縦リブ３１と、縦リブ３１に直交する方向（床版の長辺方向）に沿って延設された横リブ３２とにより形成されている。
縦リブ３１および横リブ３２には、緊張材（ＰＣ鋼材）４によってプレストレスが導入されている。

本実施形態では、１０本の縦リブ（橋軸方向リブ）３１が、床版１の長辺方向（橋軸方向ＬＧに直交する方向）に間隔をあけて並設されている。また、本実施形態では、２本の横リブ（橋軸直角方向リブ）３２が、床版１の短辺方向（橋軸方向ＬＧ）に間隔をあけて並設されている。

なお、縦リブ３１および横リブ３２の数は限定されるものではない。また、縦リブ３１および横リブ３２の間隔は、想定される上載荷重の大きさや作用箇所に応じて適宜設定すればよく、必ずしも等間隔である必要はない。さらに、縦リブ３１は、床版１の短辺方向に対して傾斜していてもよいし、横リブ３２は、縦リブ３１に対して直交していなくてもよい。

格子状リブ３の間隔は、例えば、板部の最小部材板厚ｔ_ｍｉｎの位置に、道路橋示方書のＴ荷重を作用させたときに、発生する引張主応力度の最大値と、繊維補強コンクリートのひびわれ発生強度とを比較して決定すればよい。

縦リブ３１には、ポストテンション方式によるプレストレスが導入されており、横リブ３２には、プレテンション方式によるプレストレスが導入されている。

なお、縦リブ３１および横リブ３２へのプレストレスの導入方式は限定されるものではないが、より効果的に床版１全体へのプレストレスを導入する観点から、縦リブ３１および横リブ３２のいずれか一方をプレテンション方式、他方をポストテンション方式とするのが望ましい。

縦リブ３１の断面中央には、図２の（ａ）に示すように、管材４０が埋設されている。管材４０には、ポストテンション用の緊張材４としてのＰＣ鋼棒４１が挿入されている。

管材４０を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態ではシース管を使用する。また、緊張材４を構成する材料はＰＣ鋼棒に限定されるものではなく、例えばＰＣ鋼より線であってもよい。

鋼棒４１の端部は、図２の（ｂ）に示すように、接合部５に固定されている。
接合部５には、管材４０の位置に対応して、ボルトボックス（切り欠き部）５０が形成されている。
鋼棒４１の両端部は、ボルトボックス５０内に突出しており、ボルトボックス５０内においてナット４３を螺合することで、接合部５に固定する。

横リブ３２には、図２の（ｃ）に示すように、プレテンション用の緊張材４としてのＰＣ鋼より線４２が埋設されている。本実施形態では、各横リブ３２において、横方向の並設された２本のＰＣ鋼より線４２が上下２段（計４本）に配設されている。
ＰＣ鋼より線４２は、横リブ３２の断面内に埋設されており、横リブ３２内において定着している。

上段のＰＣ鋼より線４２および下段のＰＣ鋼より線４２は、図２の（ｃ）に示すように、縦リブ３１と横リブ３２との交差部において、ＰＣ鋼棒４１を挟んで対向する位置に配設されている。
なお、ＰＣ鋼より線４２の配置や本数は限定されるものではない。また、横リブ３２に埋設される緊張材４はＰＣ鋼より線に限定されるものではなく、例えばＰＣ鋼棒であってもよい。

接合部５は、図１に示すように、床版１の端部において、断面視矩形状に形成されている。本実施形態では、接合部５の高さを格子状リブ３の高さと同等とする。なお、接合部５の高さは限定されるものではなく、格子状リブ３よりも高くてもよいし、低くてもよい。

接合部５には、図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、橋軸方向ＬＧに沿った複数の貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１は、ＰＣ鋼棒４１およびＰＣ鋼より線４２と重ならない位置に配置されている。

貫通孔５１は、ＰＣ鋼棒４１と平行であり、接合部５に埋設された管材（例えば、シース管）により形成されている。貫通孔５１には、隣接する他の床版１と接合するための接合部ＰＣ鋼棒５２が挿通される。

接合部ＰＣ鋼棒５２は、隣り合う床版１，１の接合部５，５に跨って配設されている
接合部ＰＣ鋼棒５２の一方の端部は一方の床版１の接合部５の端面から突出し、他方の端部は他方の床版１の接合部５の端面から突出している。この接合部ＰＣ鋼棒５２の両端部（突出部分）にナット５３を螺着と、床版１同士が連結される。

次に、本実施形態の床版１の架設方法について説明する。
まず、予めＰＣ鋼より線４２により橋軸方向ＬＧと直交する方向にプレストレスが導入された床版１を橋桁上に載置する。床版１は、先行して橋桁上に載置された他の床版１と、接合部５同士を突き合わせた状態で設置する。

床版１を載置したら、鋼棒４１を利用して、橋軸方向ＬＧのプレストレスを導入するとともに、貫通孔５１を利用して、隣り合う床版１同士を接合する。
なお、鋼棒４１は、予め管材４０に挿通しておいてもよいし、橋桁上に床版１を載置してから、管材４０に挿通してもよい。

また、床版１同士の接合は、隣り合う床版１の接合部５（貫通孔５１）同士の間に跨って接合部ＰＣ鋼棒５２を挿通し、ナット５３を螺着することにより行う（図３の（ａ）参照）。

本実施形態の床版１によれば、繊維補強コンクリートを採用しているので、板部２において鉄筋を省略することできる。さらに、緊張材４を格子状リブ３に配設しているため、板部２の薄肉化を図ることができ、ひいては、床版１全体の軽量化を図ることができる。

また、格子状リブ３の寸法・形状は、ＰＣ鋼材４の周囲に必要な被りを確保できる寸法・形状であればよいので、床版１の小断面化が可能である。
床版１の軽量化により、死荷重を低減し、ひいては、橋脚ならびにフーチング等の基礎の耐震性能の向上も図ることができる。

縦リブ３１にポストテンション方式によってプレストレスを導入し、横リブ３２にプレテンション方式によってプレストレスが導入しているため、プレストレスを床版１の略全体にむらなく導入することが可能となる。

ポストテンション方式を採用すると、ＰＣ鋼材４の定着ロス長を考慮する必要がないので、プレストレスが有効に導入される。
また、プレストレスは格子状リブ３を介して導入されるため、従来の平板構造の床版に比べて、プレストレスの導入効率が良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明のプレストレストコンクリート床版を、既設の橋梁の床版の架け替えに使用する場合について説明したが、プレストレストコンクリート床版の使用目的はこれに限定されるものではなく、例えば、新設の橋梁に使用してもよい。

また、前記実施形態では、道路橋の改修工事に本発明のプレストレストコンクリート床版を採用する場合について説明したが、改修工事を行う橋梁の種類は限定されるものではなく、例えば、鉄道用の橋梁であってもよい。

また、前記実施形態では、縦リブと横リブとの交差部において、ポストテンション用のＰＣ鋼材の上下にプレテンション用のＰＣ鋼材を２本ずつ配設するものとしたが、少なくとも一対のプレテンション用のＰＣ鋼材がポストテンション用のＰＣ鋼材を挟んで対向いればよく、プレテンション用のＰＣ鋼材の本数は限定されない。

１床版（プレストレストコンクリート床版）
２板部
３格子状リブ
３１縦リブ（橋軸方向リブ）
３２横リブ（橋軸直角方向リブ）
４緊張材（ＰＣ鋼材）
４１ＰＣ鋼棒（ポストテンション用のＰＣ鋼材）
４２ＰＣ鋼より線（プレテンション用のＰＣ鋼材）

Claims

橋梁の橋軸方向に複数配置することで床版を形成することが可能な繊維補強コンクリートを用いたプレストレストコンクリート床版であって、
前記プレストレストコンクリート床版は平面視矩形形状を成し、板部と、
前記板部の下面に形成された橋軸方向リブおよび橋軸直角方向リブとからなる格子状リブと、
前記橋軸直角方向リブと平行に間隔をあけて前記板部の下面および端部に前記橋軸方向リブと接合するように形成され、隣接するプレストレストコンクリート床版と当接可能に配置された接合リブと、を備え、
前記橋軸方向リブにはポストテンション方式による緊張材を挿通可能に形成されていて、前記橋軸直角方向リブにプレテンション方式によってプレストレスが導入されており、
前記接合リブの前記橋軸方向リブの延長する端部には前記緊張材の端部を固定可能な切り欠き部が形成されており、
前記接合リブの隣接する前記切り欠き部の間には貫通孔が形成されていることを特徴とする、プレストレストコンクリート床版。
隣り合う前記プレストレストコンクリート床版同士を当接させたときに前記切り欠き部同士および前記貫通孔同士が連通することを特徴とする、請求項１に記載のプレストレストコンクリート床版。
請求項２に係るプレストレストコンクリート床版を橋軸方向に複数配置し、
前記プレストレストコンクリート床版の前記橋軸方向リブに前記緊張材を挿通し、ポストテンション方式によってプレストレスを導入し、
当接した前記接合リブを跨ぐように前記貫通孔に鋼棒を挿通し、
前記鋼棒の端部をナットで螺着することを特徴とするプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法。
請求項２に係るプレストレストコンクリート床版を橋軸方向に複数配置し、
当接した前記接合リブを跨ぐように前記貫通孔に鋼棒を挿通し、
前記鋼棒の端部をナットで螺着し、
前記橋軸方向リブに前記緊張材を挿通してプレストレスを導入することを特徴とするプレストレストコンクリート床版を用いた床版の施工方法。
繊維補強コンクリートを用いたプレストレストコンクリート床版であって、
板部と、前記板部の下面に形成された縦リブおよび横リブとからなる格子状リブと、を備え、
前記縦リブにポストテンション方式によってプレストレスが導入されていて、前記横リブにプレテンション方式によってプレストレスが導入されており、
前記縦リブの端部には、緊張材の端部を固定可能なボルトボックスが形成されていることを特徴とする、プレストレストコンクリート床版。
前記縦リブと前記横リブとの交差部において、
少なくとも一対のプレテンション用のＰＣ鋼材が、ポストテンション用のＰＣ鋼材を挟んで対向する位置に配設されていることを特徴とする、請求項５に記載のプレストレストコンクリート床版。