JP6916002B2

JP6916002B2 - コンクリート部材と鋼板との接合構造、及びコンクリート部材と鋼板との接合方法

Info

Publication number: JP6916002B2
Application number: JP2017031798A
Authority: JP
Inventors: 裕生篠崎; 健一中積; 裕之内堀
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: JP2018135715A

Description

本発明は、コンクリート部材と、該コンクリート部材に埋設された鋼板と、を接合する、コンクリート部材と鋼板との接合構造、及びコンクリート部材と鋼板との接合方法に関する。

従来、コンクリート部材と鋼板とを強固に接合する接合構造や接合方法については種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、橋梁の一形式である斜張橋の構造の一例を示す側面図であり、図中の符号１００は橋台を示し、符号１０１は橋脚を示し、符号１０２は橋桁を示し、符号１０３は、該橋桁１０２の上に立ち上げられた主塔を示し、符号１０４，１０５は、該主塔１０３から前記橋桁１０２へ斜め下方に張架されたケーブルを示している。そして、この主塔１０３は、図５に詳示するように、左右一対のコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂを備えており、上述したケーブル１０４，１０５の端部１０４ａ，１０５ａはそれぞれのコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂに係止されるようになっている。さらに、これらのコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂは、図５及び図６（ａ）（ｂ）に示すように鋼板１０６が埋設されて連結されている。また、この鋼板１０６とコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂとの接合強度を確保するために、該鋼板１０６には複数の貫通孔（図７の符号１０６ａ参照）が形成されると共に、該貫通孔１０６ａにはズレ止め用の棒鋼１０７，１０８が挿通されて該鋼板１０６と直交する方向に延設されている。これらのコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂにはケーブル１０４，１０５を介して引張力が作用するようになっており、上述した鋼板１０６はそれらの引張力を受けるような構成となっており、前記棒鋼１０７，１０８は、該鋼板１０６とコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂとの間の接合強度を確保するようになっている。そして、このような接合構造の場合、前記ケーブル１０４，１０５からの引張力は前記コンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂを介するだけで溶接継手を介することなく前記鋼板１０６に伝達されるので、繰り返し疲労に強い接合構造を得ることができる。

特許第５８９４０３９号公報

ところで、前記貫通孔１０６は、図７に詳示するように、該貫通孔１０６ａに挿入する棒鋼１０７，１０８よりもやや大きめに形成しているため、上述したケーブル１０４，１０５及びコンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂを介して引張力が作用する棒鋼１０７，１０８は、該貫通孔１０６ａの中心より偏心した位置に押し付けられることとなる。したがって、該コンクリート部材１０３Ａ，１０３Ｂを構築する際には該棒鋼１０７，１０８をその位置（つまり、貫通孔１０６ａの中心より偏心した位置）に仮固定した状態で該貫通孔１０６ａの内部（つまり、前記棒鋼１０７，１０８との隙間）にエポキシ樹脂を注入し、該エポキシ樹脂が硬化した後に生コンクリートを打設する必要がある。

しかしながら、これらの棒鋼１０７，１０８の仮固定を鉄筋等の治具で行おうとすると溶接等をしなければならず、作業が煩雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上述の問題を解消することのできるコンクリート部材と鋼板との接合構造、及びコンクリート部材と鋼板との接合方法を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の観点は、図１乃至図３に例示するものであって、コンクリート部材（２）と、該コンクリート部材（２）に埋設された鋼板（３，１３）と、を接合する、コンクリート部材と鋼板との接合構造（１）において、
前記鋼板（３，１３）に穿設された鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）に挿通されると共に前記鋼板（３，１３）と略直交する方向（ｘ）に延設されてなるねじ節鉄筋（４）と、
該鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）の内部であって該ねじ節鉄筋（４）との隙間に充填されてなる充填剤（不図示）と、
該鋼板（３，１３）の表裏両面に当接するように該ねじ節鉄筋（４）に螺合されることにより前記鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）を閉塞するように構成された一対のナット部材（５，６）と、
を備え、
前記ねじ節鉄筋（４）の少なくとも一部及び前記一対のナット部材（５，６）は前記コンクリート部材（２）に埋設されてなることを特徴とする。

本発明の第２の観点は、図３（ａ）に例示するように、前記鋼板（１３）の一部であって前記ナット部材（５，６）が当接する部分の厚みが漸次小さくなるように該鋼板（１３）の表裏両面（１３ｂ）であって該ナット部材（５，６）が当接する表裏両面（１３ｂ）が勾配を有するように形成され、
前記ナット部材（５，６）を締め付けた状態では前記ねじ節鉄筋（４）は前記鋼板（１３）における厚みが小さい方に偏るように配置されることを特徴とする。

本発明の第３の観点は、前記充填剤を前記鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）の内部に充填するための充填用貫通孔（５ａ，６ａ）が前記ナット部材（５，６）に形成されてなることを特徴とする。

本発明の第４の観点は、前記鋼板（３）と前記ナット部材（５，６）との間にワッシャ部材（７，１７）が介装され、
前記充填剤を前記鋼板貫通孔（３ａ）の内部に充填するための充填用貫通孔（図３（ｃ）の符号１７ａ参照）が該ワッシャ部材（７，１７）に形成されてなることを特徴とする。

本発明の第５の観点は、図３（ｂ）（ｃ）に例示するように、前記鋼板（３）と前記ナット部材（５，６）との間に、テーパーを有すると共に該鋼板（３）に接する面に突起部（１７ｂ）が設けられたワッシャ部材（１７）が介装され、
該鋼板（３）の表面には該突起部（１７ｂ）が嵌め込まれる凹部が形成されて該突起部（１７ｂ）を該凹部に嵌め込むことにより前記ワッシャ（１７）の位置が適正位置に保持されるように構成され、
前記ナット部材（５，６）を締め付けた状態では前記ねじ節鉄筋（４）は前記ワッシャ部材（１７）における厚みが小さい方に偏るように配置されることを特徴とする。

本発明の第６の観点は、鋼板（３，１３）に穿設された鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）にねじ節鉄筋（４）を挿通して該鋼板（３，１３）と略直交する方向（ｘ）に延設するように配置する工程と、
該鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）の内部であって該ねじ節鉄筋（４）との隙間に充填剤を充填する工程と、
該鋼板（３，１３）の表裏両面に当接するように一対の第１ナット部材（５，６）を前記ねじ節鉄筋（４）に螺合して該ねじ節鉄筋（４）を所定位置に保持すると共に前記鋼板貫通孔（３ａ，１３ａ）を閉塞する工程と、
前記充填剤が硬化した後に、前記ねじ節鉄筋（４）及び前記鋼板（３，１３）の少なくとも一部を覆うようにコンクリートを打設してコンクリート部材（２）を形成する工程と、を備えたことを特徴とするコンクリート部材と鋼板との接合方法に関する。

本発明の第７の観点は、前記充填剤の充填が、前記第１ナット部材（５，６）、又は該第１ナット部材（５，６）と前記鋼板（３，１３）との間に介装されるワッシャ部材（７，１７）に形成された充填用貫通孔（図３（ｃ）の符号１７ａ参照）から行うことを特徴とする。

本発明の第８の観点は、前記第１ナット部材（５，６）及び前記ワッシャ部材（７，１７）は透明な樹脂製であって前記充填剤の充填具合を外部から視認できるように構成されており、
該充填材が硬化した後に該第１ナット部材（５，６）及び該ワッシャ部材（７，１７）を取り外して鋼製の第２ナット部材（不図示）を前記ねじ節鉄筋（４）に螺合させて該ねじ節鉄筋（４）を前記鋼板（３）に固定するようにしたことを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

上記した第１，３，４，６及び７の観点によれば、前記ねじ節鉄筋の前記鋼板に対する固定は前記ナット部材によって行うことができて鉄筋等の治具を用いる必要が無いため、溶接等をする必要が無く、仮固定作業の簡素化を図ることができる。

上記した第２及び５の観点によれば、前記ねじ節鉄筋を簡単に適正な位置に仮固定することができる。

上記した第８の観点によれば、充填剤の充填不良を未然に防止することができる。

図１は、本発明に係るコンクリート部材と鋼板との接合構造の一例を示す斜視図である。図２は、本発明に係るコンクリート部材と鋼板との接合構造の要部の一例を示す拡大断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るコンクリート部材と鋼板との接合構造の要部の各例を示す拡大断面図である。図４は、橋梁の一形式である斜張橋の構造の一例を示す側面図である。図５は、主塔部分の構造の一例を示す拡大側面図である。図６（ａ）は図５のＰ−Ｐ断面図であり、図６（ｂ）は図５のＱ−Ｑ断面図である。図７は、貫通孔及び棒鋼の位置関係を説明するための断面図である。

以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係るコンクリート部材と鋼板との接合構造は、図１に符号１で例示するものであって、コンクリート部材２と、該コンクリート部材２に埋設された鋼板３と、を接合するためのものである。

この鋼板３には、表裏を貫通する鋼板貫通孔（図２の符号３ａ参照）が複数穿設されており、該複数の鋼板貫通孔３ａにはそれぞれねじ節鉄筋４が挿通されている。そして、これらのねじ節鉄筋４は、前記鋼板３と略直交する方向ｘに延設されている。また、該鋼板貫通孔３ａの内部であって該ねじ節鉄筋４との隙間Ａには充填剤（不図示）が充填されている。さらに、該ねじ節鉄筋４には該鋼板３の表裏両面に当接するように一対のナット部材（第１ナット部材）５，６が螺合されており、該一対のナット部材５，６によって前記鋼板貫通孔３ａ（正確には、該鋼板貫通孔３ａの内部であって前記ねじ節鉄筋４との隙間）を閉塞するように構成されている。そして、前記ねじ節鉄筋４や前記一対のナット部材５，６は前記コンクリート部材２に埋設されている。なお、図１に示す例では、前記ねじ節鉄筋４は全長に亘って該コンクリート部材２に埋設されているが、もちろんこれに限られるものではなく、一部だけ該コンクリート部材２に埋設されていても良い。このねじ節鉄筋４は、外周面にネジが形成されている鉄筋（つまり、リブがネジになっている鉄筋）であり、ネジ棒を含む概念である。

本発明によれば、前記ねじ節鉄筋４の前記鋼板３に対する仮固定は前記ナット部材５，６によって行うことができて鉄筋等の治具を用いる必要が無いため、溶接等をする必要が無く、仮固定作業の簡素化を図ることができる。

ところで、図３（ａ）に例示するように、前記鋼板１３の一部（具体的には、前記ナット部材５，６が当接する部分）の厚みが漸次小さくなるように該鋼板１３の表裏両面１３ｂ（具体的には、該ナット部材５、６が当接する表裏両面）が勾配を有するように形成し、前記ナット部材５，６を締め付けた状態では前記ねじ節鉄筋４は前記鋼板１３における厚みが小さい方（図示下方）に偏るように配置されるようにすると良い。そのようにした場合には、前記ねじ節鉄筋４を簡単に適正な位置に仮固定することができる。

ところで、前記ナット部材５，６には、前記充填剤を前記鋼板貫通孔３ａの内部に充填するための充填用貫通孔５ａ，６ａを形成しておくと良い。この充填用貫通孔５ａは、前記ナット部材５の周方向に沿って複数箇所（例えば、９０度の角度で４箇所）に形成しておき、該ナット部材５を前記ねじ節鉄筋４に締め付けた状態で最も下方を向いている充填用貫通孔以外の貫通孔を塞ぎ、該最も下方を向いている充填用貫通孔から前記充填剤を注入するようにすると良い。また、他方のナット部材６にも充填用貫通孔６ａを該ナット部材６の周方向に沿って複数箇所（例えば、９０度の角度で４箇所）に形成しておき、該ナット部材６を前記ねじ節鉄筋４に締め付けた状態で最も上方を向いている充填用貫通孔以外の貫通孔を塞ぎ、該最も上方を向いている充填用貫通孔から空気が抜けるようにすると良い。

一方、前記ナット部材５，６と前記鋼板３との間にワッシャ部材７，１７を介装するようにし、前記充填剤を前記鋼板貫通孔３ａの内部に充填するための充填用貫通孔（例えば、図３（ｃ）の符号１７ａ参照）を該ワッシャ部材７，１７に形成するようにしても良い。そのようにした場合には、該充填剤の充填を簡単に行うことができると共に、該充填剤の漏れ止め対策を不要にできる。

また、図３（ｂ）に例示するように、前記鋼板３と前記ナット部材５，６との間にテーパーを有するワッシャ部材１７を介装しておき、前記ナット部材５，６を締め付けた状態では前記ねじ節鉄筋４は前記ワッシャ部材１７における厚みが小さい方（図示下方）に偏るように配置されるようにすると良い。そのようにした場合には、前記ねじ節鉄筋４を簡単に適正な位置に仮固定することができる。なお、該ワッシャ１７の裏面（鋼板３に接する面）には突起部１７ｂを設けておき、該鋼板３の表面には凹部を設けておいて、該突起部１７ｂを該凹部に嵌め込むことにより、該ワッシャ１７の位置を適正位置に保持できるようにすると良い。

また一方、上述したナット部材５，６やワッシャ部材７，１７を透明な樹脂製として、前記充填剤の充填具合を外部から視認できるようにしておくと良い。そのようにした場合には、該充填剤の充填不良を未然に防止することができる。なお、これらのナット部材５，６やワッシャ部材７，１７は前記充填剤が硬化した段階で取り外すようにしても良い。

本発明に係るコンクリート部材と鋼板との接合方法は、
・鋼板３に穿設された鋼板貫通孔３ａにねじ節鉄筋４を挿通して該鋼板３と略直交する方向ｘに延設するように配置する工程と、
・該鋼板貫通孔３ａの内部であって該ねじ節鉄筋４との隙間に充填剤を充填する工程と、
・該鋼板３の表裏両面に当接するように一対の第１ナット部材５，６を前記ねじ節鉄筋４に螺合して該ねじ節鉄筋４を所定位置に保持すると共に前記鋼板貫通孔３ａを閉塞する工程と、
・前記充填剤が硬化した後に、前記ねじ節鉄筋４及び前記鋼板３の少なくとも一部を覆うようにコンクリートを打設してコンクリート部材２を形成する工程と、
を備えている。

前記充填剤の充填は、前記ナット部材５，６、又は該ナット部材５，６と前記鋼板３との間に介装されるワッシャ部材７，１７に形成された充填用貫通孔５ａ，…から行うようにすると良い。そのようにした場合には、該充填剤の充填を簡単に行うことができると共に、該充填剤の漏れ止め対策を不要にできる。

また、前記第１ナット部材５，６及び前記ワッシャ部材７，１７は透明な樹脂製であって前記充填剤の充填具合を外部から視認できるように構成しておくと良い。また、該充填材が硬化した後に該第１ナット部材５，６及び該ワッシャ部材７，１７を取り外して鋼製の第２ナット部材（不図示）を前記ねじ節鉄筋４に螺合させて該ねじ節鉄筋４を前記鋼板３に固定するようにすると良い。そのようにした場合には、該充填剤の充填不良を未然に防止することができる。

さらに、上述した充填剤としては、エポキシ樹脂等の樹脂や、モルタル等の公知の材料を用いることができる。

１コンクリート部材と鋼板との接合構造
２コンクリート部材
３鋼板
３ａ鋼板貫通孔
４ねじ節鉄筋
５，６ナット部材（第１ナット部材）
５ａ，６ａ充填用貫通孔
７ワッシャ部材
１３鋼板
１３ａ鋼板貫通孔
１７ワッシャ部材
１７ｂ突起部
ｘ鋼板と略直交する方向

Claims

コンクリート部材と、該コンクリート部材に埋設された鋼板と、を接合する、コンクリート部材と鋼板との接合構造において、
前記鋼板に穿設された鋼板貫通孔に挿通されると共に前記鋼板と略直交する方向に延設されてなるねじ節鉄筋と、
該鋼板貫通孔の内部であって該ねじ節鉄筋との隙間に充填されてなる充填剤と、
該鋼板の表裏両面に当接するように該ねじ節鉄筋に螺合されることにより前記鋼板貫通孔を閉塞するように構成された一対のナット部材と、
を備え、
前記ねじ節鉄筋の少なくとも一部及び前記一対のナット部材は前記コンクリート部材に埋設され、
前記鋼板の一部であって前記ナット部材が当接する部分の厚みが漸次小さくなるように該鋼板の表裏両面であって該ナット部材が当接する表裏両面が勾配を有するように形成され、
前記ナット部材を締め付けた状態では前記ねじ節鉄筋は前記鋼板における厚みが小さい方に偏るように配置される、
ことを特徴とする、コンクリート部材と鋼板との接合構造。
コンクリート部材と、該コンクリート部材に埋設された鋼板と、を接合する、コンクリート部材と鋼板との接合構造において、
前記鋼板に穿設された鋼板貫通孔に挿通されると共に前記鋼板と略直交する方向に延設されてなるねじ節鉄筋と、
該鋼板貫通孔の内部であって該ねじ節鉄筋との隙間に充填されてなる充填剤と、
該鋼板の表裏両面に当接するように該ねじ節鉄筋に螺合されることにより前記鋼板貫通孔を閉塞するように構成された一対のナット部材と、
を備え、
前記ねじ節鉄筋の少なくとも一部及び前記一対のナット部材は前記コンクリート部材に埋設され、
前記充填剤を前記鋼板貫通孔の内部に充填するための充填用貫通孔が前記ナット部材に形成されてなる、
ことを特徴とする、コンクリート部材と鋼板との接合構造。
前記鋼板と前記ナット部材との間にワッシャ部材が介装され、
前記充填剤を前記鋼板貫通孔の内部に充填するための充填用貫通孔が該ワッシャ部材に形成されてなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の、コンクリート部材と鋼板との接合構造。
前記鋼板と前記ナット部材との間に、テーパーを有すると共に該鋼板に接する面に突起部が設けられたワッシャ部材が介装され、
該鋼板の表面には該突起部が嵌め込まれる凹部が形成されて該突起部を該凹部に嵌め込むことにより前記ワッシャ部材の位置が適正位置に保持されるように構成され、
前記ナット部材を締め付けた状態では前記ねじ節鉄筋は前記ワッシャ部材における厚みが小さい方に偏るように配置される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の、コンクリート部材と鋼板との接合構造。
請求項１又は請求項２記載のコンクリート部材と鋼板との接合構造を用いたコンクリート部材と鋼板との接合方法であって、
前記鋼板に穿設された前記鋼板貫通孔に前記ねじ節鉄筋を挿通して該鋼板と略直交する方向に延設するように配置する工程と、
該鋼板貫通孔の内部であって該ねじ節鉄筋との隙間に前記充填剤を充填する工程と、
該鋼板の表裏両面に当接するように前記ナット部材を前記ねじ節鉄筋に螺合して該ねじ節鉄筋を所定位置に保持すると共に前記鋼板貫通孔を閉塞する工程と、
前記充填剤が硬化した後に、前記ねじ節鉄筋及び前記鋼板の少なくとも一部を覆うようにコンクリートを打設してコンクリート部材を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする、コンクリート部材と鋼板との接合方法。
前記充填剤の充填は、前記ナット部材、又は該ナット部材と前記鋼板と間に介装されるワッシャ部材に形成された充填用貫通孔から行う、
ことを特徴とする、請求項５記載の、コンクリート部材と鋼板との接合方法。
前記ナット部材は、樹脂製の第１ナット部材と、鋼製の第２ナット部材から構成され、
前記第１ナット部材及び前記ワッシャ部材は透明な樹脂製であって前記充填剤の充填具合を外部から視認できるように構成されており、
該充填剤が硬化した後に該第１ナット部材及び該ワッシャ部材を取り外して第２ナット部材を前記ねじ節鉄筋に螺合させて該ねじ節鉄筋を前記鋼板に固定するようにした、
ことを特徴とする請求項６に記載の、コンクリート部材と鋼板との接合方法。