JP6925091B1 - Box culvert - Google Patents
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Abstract
【課題】特に鋼板/コンクリート一体構造により薄肉でありながら高耐力及び高品質を達成可能なボックスカルバートを提供すること。【解決手段】本発明のボックスカルバート1は、内部に連通空間Sを有する略矩形筒状の鋼枠体10と、鋼枠体10の内面に周設したコンクリート躯体20と、一部を鋼枠体10の内面に固定し、他部をコンクリート躯体20内に配設した複数の定着材30と、コンクリート躯体内20に配設した、複数の鉄筋40と、を備え、複数の定着材30を介して、鋼枠体10とコンクリート躯体20を一体に挙動可能に構成したことを特徴とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a box culvert capable of achieving high yield strength and high quality while having a thin wall due to an integrated steel plate / concrete structure. SOLUTION: A box culvert 1 of the present invention has a substantially rectangular tubular steel frame body 10 having a communication space S inside, a concrete skeleton 20 provided around the inner surface of the steel frame body 10, and a part of the steel frame. A plurality of fixing materials 30 which are fixed to the inner surface of the body 10 and whose other parts are arranged in the concrete skeleton 20 and a plurality of reinforcing bars 40 which are arranged in the concrete skeleton 20 are provided, and the plurality of fixing materials 30 are provided. It is characterized in that the steel frame body 10 and the concrete skeleton 20 are integrally configured to be able to behave. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明はボックスカルバートに関し、特に鋼板/コンクリート一体構造により、薄肉でありながら高耐力及び高品質を達成可能な、ボックスカルバートに関する。 The present invention relates to a box culvert, and more particularly to a box culvert capable of achieving high yield strength and high quality while being thin due to a steel plate / concrete integrated structure.
ボックスカルバートは、推進工法や開削工法等の建設用途に用いる鉄筋コンクリート製の函体である。
特許文献1には、推進工事用のボックスカルバート及びこれを用いたトンネル推進工法が開示されている。
ボックスカルバートを用いた推進工法では、ボックスカルバート前方の坑壁を掘削しつつ、油圧ジャッキを用いて順次ボックスカルバートを押し込み、連続するボックスカルバートの内部空間によって地下道や水路を構築する。
Box culvert is a reinforced concrete box used for construction purposes such as propulsion method and open-cut method.
In the propulsion method using box culvert, while excavating the pit wall in front of the box culvert, the box culvert is pushed in sequentially using a hydraulic jack, and an underpass and a waterway are constructed by the continuous internal space of the box culvert.
従来技術のボックスカルバートは、土圧、活荷重、地震外力等に対する十分な耐力を確保すべく、コンクリート躯体に一定の断面(壁厚)が要求されるため、壁厚を薄肉にして内部空間を広く確保することが困難であった。
また、推進工法において工区によって施工深度が異なる場合、土被りの大小によって要求される壁圧が異なるにもかかわらず、小土被りであっても大土被りの設計による大断面のボックスカルバートを用いらざるを得なかった。
このため、土被りの大小に関わらず大断面のボックスカルバートに対応する大型の掘削機が必要となることで、施工コストが嵩んでいた。
The conventional box culvert requires a certain cross section (wall thickness) for the concrete skeleton in order to secure sufficient proof stress against earth pressure, live load, earthquake external force, etc., so the wall thickness is thinned to reduce the internal space. It was difficult to secure it widely.
In addition, when the construction depth differs depending on the construction area in the propulsion method, even if the wall pressure is different depending on the size of the overburden, even if it is a small overburden, a box culvert with a large cross section designed by the large overburden is used. I had no choice but to go.
For this reason, a large excavator corresponding to a box culvert with a large cross section is required regardless of the size of the overburden, which increases the construction cost.
本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決可能なボックスカルバートを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a box culvert capable of solving the above-mentioned problems of the prior art.
本発明のボックスカルバートは、内部に連通空間を有する略矩形筒状の鋼枠体と、鋼枠体の内面に周設したコンクリート躯体と、一部を鋼枠体の内面に固定し、他部をコンクリート躯体内に配設した複数の定着材と、コンクリート躯体内に配設した、複数の鉄筋と、を備え、複数の定着材を介して、鋼枠体とコンクリート躯体を一体に挙動可能に構成したことを特徴とする。 The box culvert of the present invention has a substantially rectangular tubular steel frame having a communication space inside, a concrete skeleton circulated around the inner surface of the steel frame, and a part fixed to the inner surface of the steel frame, and other parts. It is equipped with a plurality of fixing materials arranged inside the concrete skeleton and a plurality of reinforcing bars arranged inside the concrete skeleton, and the steel frame body and the concrete skeleton can behave integrally through the plurality of fixing materials. It is characterized by being configured.
本発明のボックスカルバートは、鉄筋の一部を、鋼枠体の内面に固定してもよい。 In the box culvert of the present invention, a part of the reinforcing bar may be fixed to the inner surface of the steel frame body.
本発明のボックスカルバートは、定着材が、鋼枠体の内壁の周方向に沿って付設した2本の下弦材と、2本の下弦材より連通空間側に2本の下弦材と平行に配設した1本の上弦材と、各下弦材と上弦材をそれぞれ接続する連続する複数の山型斜材と、からなるトラス鉄筋ジベルであってもよい。 In the box culvert of the present invention, the fixing material is arranged in parallel with the two lower chord members attached along the circumferential direction of the inner wall of the steel frame and the two lower chord members on the communication space side of the two lower chord members. It may be a truss reinforcing bar gibber composed of one provided upper chord member and a plurality of continuous chevron diagonal members connecting each lower chord member and upper chord member.
本発明のボックスカルバートは、鋼枠体が、枠体本体と、枠体本体の一端に設けた雌継手と、枠体本体の他端に設けた雄継手と、を備え、雌継手が、内壁の全周にわたって連通空間側に延出する側板を有していてもよい。 In the box calvert of the present invention, the steel frame body includes a frame body body, a female joint provided at one end of the frame body body, and a male joint provided at the other end of the frame body body, and the female joint body is an inner wall. It may have a side plate extending to the communication space side over the entire circumference of the.
本発明のボックスカルバートは、雄継手の外壁に弾性を有するシールリングを環設していてもよい。 In the box culvert of the present invention, an elastic seal ring may be ringed on the outer wall of the male joint.
本発明のボックスカルバートは、鋼枠体が、コンクリート躯体打設時の型枠を兼ねていてもよい。 In the box culvert of the present invention, the steel frame may also serve as a formwork when placing the concrete skeleton.
本発明のボックスカルバートは、コンクリート躯体の外面を鋼枠体で被覆しつつ、定着材を介してコンクリート躯体と鋼枠体とを一体に挙動可能に連結した鋼板/コンクリート一体構造により、高いせん断耐力及び曲げ耐力を発揮することができる。
このため、コンクリート躯体の壁厚を薄肉にして、外寸に対して広い内部空間を確保でき、設計の自由度を高めることができる。
特に推進工法において、土被りの大小にかかわらず、薄肉で大断面のボックスカルバートを使用でき、小型の掘削機で施工できるため、施工コストを大幅に節減することが可能となる。
また、外周に鋼枠体が連続することで、推進時における周辺土との周面摩擦力が軽減するため、比較的小さな推進力で円滑に圧入することができる。
The box culvert of the present invention has a high shear strength due to a steel plate / concrete integrated structure in which the outer surface of the concrete skeleton is covered with a steel skeleton and the concrete skeleton and the steel frame are integrally movably connected via a fixing material. And can exhibit bending strength.
Therefore, the wall thickness of the concrete skeleton can be made thin, a large internal space can be secured with respect to the outer dimensions, and the degree of freedom in design can be increased.
In particular, in the propulsion method, a box culvert with a thin wall and a large cross section can be used regardless of the size of the overburden, and it can be constructed with a small excavator, so that the construction cost can be significantly reduced.
Further, since the steel frame body is continuous on the outer periphery, the frictional force on the peripheral surface with the surrounding soil during propulsion is reduced, so that the press-fitting can be smoothly performed with a relatively small propulsive force.
以下、図面を参照しながら本発明のボックスカルバートについて詳細に説明する。
なお、本発明において「上」「下」「横」「前」「後」等の方向性の用語は、ボックスカルバートを、雄継手を正面側に向けて立設した状態、すなわち図1の状態における各方向を意味する。
Hereinafter, the box culvert of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present invention, directional terms such as "upper", "lower", "horizontal", "front", and "rear" refer to the state in which the box culvert is erected with the male joint facing the front side, that is, the state shown in FIG. Means each direction in.
[ボックスカルバート]
<1>全体の構成(図1、2)
本発明のボックスカルバート1は、推進工法や開削工法等の建設用途に用いる函体である。
ボックスカルバート1は、略矩形筒状の鋼枠体10と、鋼枠体10の内面に周設したコンクリート躯体20と、一部を鋼枠体10の内面に固定し他部をコンクリート躯体20内に配設した複数の定着材30と、コンクリート躯体20内に配設した複数の鉄筋40と、を少なくとも備える。
鋼枠体10及びコンクリート躯体20の内部には、ボックスカルバート1の前後両面を連通する連通空間Sを有する。
本発明のボックスカルバート1は、複数の定着材30を介して、鋼枠体10とコンクリート躯体20とを一体に挙動可能に結合した、鋼板/コンクリート一体構造に一つの特徴を有する。
すなわち、コンクリート躯体20を鋼枠体10で全体外巻きすることで、鋼枠体10を構造部材と見立て、従来技術のボックスカルバートにおける外側鉄筋およびせん断抵抗材を省略することもできる。これによってコンクリート躯体20の壁厚を薄肉にして内部空間を広く確保することが可能となる。
[Box Culvert]
<1> Overall configuration (Figs. 1 and 2)
The
The
Inside the steel frame body 10 and the concrete skeleton 20, there is a communication space S that communicates both the front and rear surfaces of the
The
That is, by winding the concrete skeleton 20 entirely around the steel frame body 10, the steel frame body 10 can be regarded as a structural member, and the outer reinforcing bars and the shear resistance material in the box culvert of the prior art can be omitted. This makes it possible to reduce the wall thickness of the concrete skeleton 20 and secure a wide internal space.
<2>鋼枠体
鋼枠体10は、鋼板/コンクリート一体構造における引張抵抗材の機能を有する部材である。
鋼枠体10は、内部に連通空間Sを有する略矩形筒状の枠体本体11と、枠体本体11の後部に設けた雌継手12と、枠体本体11の前部に設けた雄継手13と、を少なくとも備える。
本例では鋼枠体10として、厚さ9mmのSM490鋼板からなる筒状構造体を採用する。
鋼枠体10の雌継手12と雄継手13は、対となる連結継手であり、雌継手12と雄継手13の嵌合によって、複数のボックスカルバート1をトンネル軸方向に連結することができる。
<2> Steel frame body The steel frame body 10 is a member having a function of a tensile resistance material in a steel plate / concrete integrated structure.
The steel frame body 10 includes a substantially rectangular tubular frame body 11 having a communication space S inside, a female joint 12 provided at the rear of the frame body 11, and a male joint provided at the front of the frame body 11. 13 and at least.
In this example, as the steel frame body 10, a tubular structure made of SM490 steel plate having a thickness of 9 mm is adopted.
The female joint 12 and the male joint 13 of the steel frame body 10 are a pair of connecting joints, and a plurality of
<2.1>雌継手
雌継手12は、連続する複数のボックスカルバート1において、後続するボックスカルバート1の雄継手13に嵌合する継手構造である。
雌継手12は、枠体本体11の後部において、枠体本体11の内壁の全周にわたって連通空間S側に側板12aを延出してなる。
側板12aの前面は、コンクリート躯体20の後面と接面する。すなわち、コンクリート躯体20は、側板12aによって仕切られ、雌継手12内にはコンクリート躯体20が延在しない。
ボックスカルバート1を推進工法に用いる場合、推進時、特に急曲線部では雌継手12の曲線部内側に推力が集中するが、この推力を側板12aに分散させることで、雌継手12の外壁(カラー)の変形を抑止することができる。これによって、継手部のシール性能の悪化を防ぐことができる。
<2.1> Female joint The female joint 12 has a joint structure that fits into the male joint 13 of the
The female joint 12 extends the side plate 12a toward the communication space S side over the entire circumference of the inner wall of the frame body 11 at the rear portion of the frame body 11.
The front surface of the side plate 12a is in contact with the rear surface of the concrete skeleton 20. That is, the concrete skeleton 20 is partitioned by the side plate 12a, and the concrete skeleton 20 does not extend in the female joint 12.
When the
<2.2>雄継手
雄継手13は、連続する複数のボックスカルバート1において、先行するボックスカルバート1の雌継手12に嵌合する継手構造である。
雄継手13は、枠体本体11の前部において、枠体本体11の少なくとも外壁を連通空間S側に縮径してなる。
雄継手13の外壁には、弾性を有するシールリング13aを環設する。シールリング13aの構造は公知なのでここでは詳述しない。
<2.2> Male joint The male joint 13 has a joint structure that fits into the female joint 12 of the preceding
The male joint 13 is formed by reducing the diameter of at least the outer wall of the frame body 11 toward the communication space S side at the front portion of the frame body 11.
An elastic seal ring 13a is ringed on the outer wall of the male joint 13. Since the structure of the seal ring 13a is known, it will not be described in detail here.
<2.3>鋼枠体の機能
鋼枠体10は、以下の複数の機能を発揮する。
(1)鋼板/コンクリート一体構造における外側の主鉄筋及び配力筋の機能。
(2)コンクリート躯体20打設時の型枠機能。
(3)運搬時のコバ欠け等を防止するコンクリート躯体20の保護機能。
(4)供用後の止水機能。
またボックスカルバート1を推進工法に用いる場合、上記に加えて更に以下の機能を発揮する。
(1)推進時、特に曲線推進の応力集中によるコンクリート躯体20のひび割れ防止機能。
(2)ベンドナイト液等の滑剤を外壁に塗布することによる推進円滑化機能。
<2.3> Functions of the steel frame body The steel frame body 10 exhibits the following plurality of functions.
(1) Functions of the outer main reinforcing bars and force distribution bars in the steel plate / concrete integrated structure.
(2) Formwork function when placing 20 concrete skeletons.
(3) Protective function of the concrete skeleton 20 to prevent edge chipping during transportation.
(4) Water stop function after operation.
Further, when the
(1) A function to prevent cracks in the concrete skeleton 20 during propulsion, especially due to stress concentration in curved propulsion.
(2) Propulsion smoothing function by applying a lubricant such as bendnite liquid to the outer wall.
<2.4>型枠ユニット(図3)
本発明のボックスカルバート1は、鋼枠体10と、鋼枠体10の内壁に付設した定着材30とによって、コンクリート躯体20打設用の型枠ユニット10Aを構成する。
本例では、鋼枠体10の内壁に、定着材30に加えて鉄筋40を付設しているため、型枠ユニット10Aが更に鉄筋40を含む。
型枠ユニット10Aを用いたボックスカルバート1の製造方法については後述する。
<2.4> Formwork unit (Fig. 3)
In the
In this example, since the reinforcing
A method for manufacturing the
<3>コンクリート躯体
コンクリート躯体20は、鋼板/コンクリート一体構造における圧縮抵抗材の機能を有する部材である。
コンクリート躯体20は、鋼枠体10の内側に周設する。
コンクリート躯体20の内部には、ボックスカルバート1の用途に応じた形状の連通空間Sが構成される。
コンクリート躯体20には、PC鋼棒やPC撚り線による縦締め用のシース孔や、グラウト注入孔(不図示)等が設けられる。
ボックスカルバート1におけるコンクリート躯体20のその他の構造は公知なので、ここでは詳述しない。
<3> Concrete skeleton The concrete skeleton 20 is a member having a function of a compression resistance material in a steel plate / concrete integrated structure.
The concrete skeleton 20 is provided around the inside of the steel frame body 10.
Inside the concrete skeleton 20, a connected space S having a shape corresponding to the use of the
The concrete skeleton 20 is provided with a sheath hole for vertical tightening by a PC steel rod or a PC stranded wire, a grout injection hole (not shown), and the like.
Other structures of the concrete skeleton 20 in the
<4>定着材(図4)
定着材30は、鋼枠体10をコンクリート躯体20に定着して一体化させるためのずれ止め部材である。
本例では定着材30として、鋼枠体10の内壁の周方向に沿って付設した2本の下弦材32と、2本の下弦材32より連通空間S側に2本の下弦材32と平行に配設した1本の上弦材31と、各下弦材32と上弦材31をそれぞれ接続する連続する複数の山型斜材33と、からなるトラス鉄筋ジベルを採用する。
トラス鉄筋ジベルは、ずれ止め機能だけではなく、上弦材31及び下弦材32が主筋として作用し、山型斜材33が剪断補強筋として作用することで、コンクリート躯体20に対する高い補強機能を発揮する。また、部材間の隙間が大きいため、コンクリート躯体20のコンクリート打設時に、コンクリートの充填性が高い。
本例では、定着材30を、鋼枠体10の各面において軸方向(周方向と直交する方向)に4列ずつ並列する。但し定着材30の列数は4列に限らず、1列〜3列、又は5列以上であってもよい。
<4> Fixing material (Fig. 4)
The fixing
In this example, as the fixing
The truss reinforcing bar gibber not only has a slip prevention function, but also exhibits a high reinforcing function for the concrete skeleton 20 by the upper chord member 31 and the lower chord member 32 acting as main bars and the mountain-shaped diagonal member 33 acting as a shear reinforcing bar. .. Further, since the gap between the members is large, the concrete filling property is high when the concrete skeleton 20 is placed with concrete.
In this example, the fixing
<5>鉄筋(図5)
鉄筋40は、コンクリート躯体20を補強する引張抵抗材である。
鉄筋40は、コンクリート躯体20の内部に埋設する。
本例では鉄筋40として、鋼枠体10の内壁の周方向に沿って配設する複数の主筋41と、並列する複数の主筋41の間に直交方向に架け渡す複数の配力筋42と、鋼枠体10の角部において直交する2方向の主筋41の間に斜めに架け渡す複数のハンチ筋43と、の組合せを採用する。
ただし鉄筋40の構造は上記に限らず、要求性能に応じて、スターラップを配置する等の適宜の設計とすることができる。
また本例では、鋼枠体10の第1面に沿って配設する主筋41の両端部を、第1面に直交する第2面に沿って周方向に曲折して定着端41aを構成し、定着端41aを第2面に溶着する。
本例の場合、鉄筋40が鋼枠体10の内壁と連結することで、鉄筋40を介して鋼枠体10とコンクリート躯体20の一体性を向上させることができる。
<5> Reinforcing bar (Fig. 5)
The reinforcing
The reinforcing
In this example, as the reinforcing
However, the structure of the reinforcing
Further, in this example, both ends of the main bar 41 arranged along the first surface of the steel frame body 10 are bent in the circumferential direction along the second surface orthogonal to the first surface to form the fixing end 41a. , The fixing end 41a is welded to the second surface.
In the case of this example, by connecting the reinforcing
<6>製造方法
ボックスカルバート1は、例えば以下の手順で製造する。
鋼枠体10の内壁に定着材30及び鉄筋40を溶接して型枠ユニット10Aを製作する。
型枠ユニット10Aを、雄継手13を上に向けて作業ヤードに設置する。
型枠ユニット10Aの内空に、コンクリート躯体20の連通空間Sを画設する外形の内型枠を配置する。
内型枠の配置により、鋼枠体10の内壁と、雌継手12の側板12aと、内型枠の外壁と、の間にコンクリートの打設空間が画設される。
必要に応じて型枠ユニット10Aの外側に支保材を組み、型枠ユニット10Aの鋼枠体10を外側から支持する。
鋼枠体10と内型枠の間に、鋼枠体10の雄継手13の縁までコンクリートを打設する。コンクリートの配合や種類は問わないが、定着材30の性能劣化を防ぐため、混和剤として減水剤やAE減水剤を使用することが望ましい。
コンクリートの硬化後、内型枠を連通空間S側に解体して取り外す。これによって、コンクリート躯体20内に連通空間Sが構成され、ボックスカルバート1が完成する。
<6> Manufacturing
The
The
In the inner space of the
Depending on the arrangement of the inner formwork, a concrete casting space is defined between the inner wall of the steel frame body 10, the side plate 12a of the female joint 12, and the outer wall of the inner formwork.
If necessary, a support material is assembled on the outside of the
Concrete is poured between the steel frame body 10 and the inner formwork up to the edge of the male joint 13 of the steel frame body 10. Although the composition and type of concrete are not limited, it is desirable to use a water reducing agent or an AE water reducing agent as an admixture in order to prevent deterioration of the performance of the fixing
After the concrete is hardened, the inner formwork is disassembled to the communication space S side and removed. As a result, the communication space S is formed in the concrete skeleton 20, and the
<6.1>コンクリート躯体の品質
本発明のボックスカルバート1は、鋼枠体10とコンクリート躯体20を鋼枠体10の内壁に付設した定着材20によって一体化する構造である。
従って、コンクリート躯体20のずれ止めとしての側板(鍔材)を、雄継手13側に設ける必要がない。
仮に鋼枠体の雄継手側にずれ止めとしての側板を備える場合、コンクリートの打設後、コンクリートの天端が側板に塞がれるため、コンクリートの天端付近にコンクリート内の気泡が滞留したまま硬化することで、コンクリート躯体の小口面の品質を著しく低下させる。
これに対し、本発明のボックスカルバート1は、鋼枠体10の雄継手13側に側板が無く開放されているため、コンクリートの打設後に気泡がコンクリートの天端から気中に抜ける。このため、コンクリート躯体20の小口面を密実にすることで、コンクリート躯体20の高い品質を確保することができる。
<6.1> Quality of concrete skeleton The
Therefore, it is not necessary to provide a side plate (collar material) as a slip stopper for the concrete skeleton 20 on the male joint 13 side.
If a side plate is provided on the male joint side of the steel frame to prevent slippage, the top edge of the concrete will be blocked by the side plate after the concrete is placed, so air bubbles in the concrete will remain near the top edge of the concrete. By hardening, the quality of the edge surface of the concrete skeleton is significantly reduced.
On the other hand, in the
[定着材の他の実施例]
実施例1では、定着材30として、トラス鉄筋ジベルを採用したが定着材30はこれに限らない。
例えば定着材30として、頭付きスタットジベル(図6(a))、穴あき鋼板ジベル(図6(b))、鋼パイプ貫通型穴あき鋼板ジベル(図6(c))等を採用してもよい。
要は、鋼枠体10とコンクリート躯体20が一体に挙動可能な定着性能を有していればよい。
[Other Examples of Fixing Material]
In the first embodiment, the truss reinforcing bar gibber is used as the fixing
For example, as the fixing
In short, it suffices that the steel frame body 10 and the concrete skeleton 20 have a fixing performance capable of acting integrally.
1 ボックスカルバート
10 鋼枠体
10A 型枠ユニット
11 枠体本体
12 雌継手
12a 側板
13 雄継手
13a シールリング
20 コンクリート躯体
30 定着材
31 上弦材
32 下弦材
33 山型斜材
40 鉄筋
41 主筋
41a 定着端
42 配力筋
43 ハンチ筋
S 連通空間
1 Box Culvert 10
Claims (6)
前記鋼枠体の内面に周設したコンクリート躯体と、
一部を前記鋼枠体の内面に固定し、他部を前記コンクリート躯体内に配設した複数の定着材と、
前記コンクリート躯体内に配設した、複数の鉄筋と、を備え、
前記複数の定着材を介して、前記鋼枠体と前記コンクリート躯体を一体に挙動可能に構成したことを特徴とする、
ボックスカルバート。 A substantially rectangular tubular steel frame with a communication space inside,
A concrete skeleton laid around the inner surface of the steel frame and
A plurality of fixing materials in which a part is fixed to the inner surface of the steel frame and the other part is arranged in the concrete skeleton.
It is provided with a plurality of reinforcing bars arranged in the concrete skeleton.
It is characterized in that the steel frame body and the concrete skeleton are configured to be able to behave integrally via the plurality of fixing materials.
Box culvert.
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