JP7204032B1 - 鋼コンクリート複合構造物及び鋼コンクリート複合構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量な頂版を備えた鋼コンクリート複合構造物を提供する。【解決手段】本発明に係る鋼コンクリート複合構造物１００は、底版１１、及び、底版１１から上方に延びる一対の側壁１２を備えるコンクリート部材１０と、一対の側壁１２の上端同士を接続する頂版２０と、を備え、頂版２０は、中空部を有する角型鋼管２１を備えていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼コンクリート複合構造物及び鋼コンクリート複合構造物の施工方法に関する。

トンネル等を建設する際に、鋼コンクリート複合構造物が用いられることがある。
特許文献１では、頂版部材から鉄筋を斜めに突出させ、側壁部材から突出させた鉄筋を、頂版部材から斜め方向に突出させた鉄筋に沿う方向に配設するものとした構造が開示されている。
特許文献２では、側壁の上部にサンドイッチ型複合頂版の鋼殻を配置し、側壁の上部から突出する鉄筋が鋼殻の中に配置された状態でコンクリートを打設することで形成される構造が開示されている。

特開２０１３－１２７２００号公報 特許第６３７１５７１号公報

特許文献１に記載の構造をはじめとする従来のボックスカルバート等の鋼コンクリート複合構造物の頂版は、現場打ちコンクリートあるいはプレキャストコンクリートが主である。頂版がプレキャストコンクリートであると、重量が重く、輸送効率が悪い課題がある。また、重量が重い場合は、現地施工用において大きな重機を用意する必要がある為、施工性が低下する課題がある。
特許文献２に記載の構造には、頂版の基礎として鋼製の部材（鋼殻）を使用している。鋼殻はプレキャストコンクリート製の頂版よりも軽量である。しかしながら、施工後の鋼殻の内部にコンクリートが一様に打設される。結果として、構造全体の重量が重くなる。これにより、当該構造を施工する現場の地盤への影響や、構造物の耐震性への影響が課題となる。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、軽量な頂版を備えた鋼コンクリート複合構造物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る鋼コンクリート複合構造物は、底版、及び、前記底版から上方に延びる一対の側壁を備えるコンクリート部材と、前記一対の側壁の上端同士を接続する頂版と、を備え、前記頂版は、中空部を有する角型鋼管を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、頂版は、中空部を有する角型鋼管を備えている。つまり、側壁の上に角型鋼管を配置することで、頂版を形成することができる。これにより、頂版を、プレキャストコンクリート製の頂版や、鋼殻の内部にコンクリートが一様に打設された頂版と比較して軽量とすることができる。したがって、大きな重機を用いることなく、頂版を形成することができる。よって、施工性を向上することができる。また、完成後の鋼コンクリート複合構造物の重量を軽くすることができる。したがって、施工現場の地盤への影響や、構造物の耐震性への影響を小さくすることができる。

また、前記角型鋼管は、前記角型鋼管の軸方向に直交する方向に複数設けられ、前記複数の角型鋼管は、互いに接合されていることを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管は、角型鋼管の軸方向に直交する方向に複数設けられ、複数の角型鋼管は、互いに接合されている。ここで、頂版がプレキャストコンクリートである場合、頂版の上を走行する車両の輪荷重等に対応するため、０．５ｍ程度の土かぶりが必要となる。これに対し、頂版が角型鋼管であると、角型鋼管が輪荷重等を直接受けることができる。よって、頂版を上述のような構造とすることで、土かぶりを不要とすることができる。したがって、施工性を向上することができる。また、施工後の鋼コンクリート複合構造物の高さを低くすることができる。さらに、死荷重が軽減できコンクリート部材の薄肉化も可能となる。

また、前記頂版は、前記角型鋼管の内部に複数配置され、前記角型鋼管を、前記角型鋼管の軸方向において複数の区間に区切る仕切板を更に備え、前記複数の区間のうち、前記角型鋼管の軸方向の端部を除く一部には、前記角型鋼管を、前記角型鋼管の軸方向に直交する方向に貫通する貫通部材が配置され、前記複数の区間の一部と、前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する前記区間には、コンクリートが充填されていることを特徴としてもよい。

この発明によれば、仕切板によって仕切られた複数の区間のうち、角型鋼管の軸方向の端部を除く一部には、角型鋼管を、角型鋼管の軸方向に直交する方向に貫通する貫通部材が配置される。これにより、貫通部材によって、互いに隣り合う角型鋼管同士だけでなく、前記直交方向に並ぶ３つ以上の角型鋼管を接合することができる。よって、互いに隣り合う角型鋼管を１つずつ個別に接合する場合と比較して、より多くの数の角型鋼管を一度に接合することができる。よって、施工性を向上することができる。
角型鋼管の複数の区間の一部と、角型鋼管の軸方向の端部に位置する区間には、コンクリートが充填されている。これにより、角型鋼管の内部全体にコンクリートが充填されている場合と比較して、コンクリートの充填量を必要最小限とすることができる。

また、前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する前記区間の上面には、空気孔が設けられていることを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管の軸方向の端部に位置する区間の上面には、空気孔が設けられている。これにより、角型鋼管の軸方向の端部に位置する区間にコンクリートを充填する時、角型鋼管の内部に空気が残ることを防ぐことができる。したがって、角型鋼管の内部をコンクリートで満たすことができる。よって、角型鋼管はコンクリートにより十分な強度を確保することができる。

また、前記コンクリート部材は、前記側壁の内部に配置され、上端が前記側壁から露出した側壁鉄筋を更に備え、前記側壁鉄筋の上端は、前記角型鋼管の内部に配置され、前記側壁鉄筋の上端には、支圧板が接合されることを特徴としてもよい。

この発明によれば、コンクリート部材の側壁から露出した側壁鉄筋の上端が、角型鋼管の内部に配置される。これにより、コンクリート部材と角型鋼管との位置がずれないように固定することができる。側壁鉄筋の上端には、支圧板が接合される。これにより、角型鋼管の内部に配置された側壁鉄筋が、角型鋼管から抜けることを防ぐことができる。また、角型鋼管の内部に側壁鉄筋が配置された区間にコンクリートが充填された時、コンクリートと側壁鉄筋とを確実に固定することができる。

また、前記支圧板は、前記側壁鉄筋の上端に螺合部材により固定されることを特徴としてもよい。

この発明によれば、支圧板は、側壁鉄筋の上端に螺合部材により固定される。これにより、支圧板を、側壁鉄筋を角型鋼管の内部に配置した後に取り付けることができる。よって、角型鋼管の内部に側壁鉄筋を配置する作業を容易に行うことができる。したがって、より施工性を向上することができる。

また、前記角型鋼管の下面には、前記側壁鉄筋が配置される鉄筋貫通孔が設けられ、前記鉄筋貫通孔の開口面積は、前記支圧板の面積よりも小さいことを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管の下面には、側壁鉄筋が配置される鉄筋貫通孔が設けられる。これにより、鉄筋貫通孔を介して、角型鋼管の内部に側壁鉄筋を配置することができる。よって、角型鋼管の内部に側壁鉄筋を配置するために、側壁鉄筋を折り曲げて角型鋼管の端部から側壁鉄筋の端部を挿入するといったことを不要とすることができる。

ここで、角型鋼管を安定してコンクリート部材に配置するためには、コンクリート部材の側壁の上端と、角型鋼管の下面とが接するように配置することが好ましい。側壁鉄筋の上端が側壁の上端から露出している場合に、角型鋼管の下面に鉄筋貫通孔が設けられていないと、側壁鉄筋が上方に延びるための領域を、側壁の上端に設ける必要がある。このため、側壁の上端と角型鋼管の下面との接触領域を確保しにくくなる。

角型鋼管の下面に鉄筋貫通孔を設けずに、側壁の上端と角型鋼管の下面との接触領域を確保するためには、例えば、側壁の側面から側壁鉄筋を露出させ、側壁鉄筋を適宜折り曲げることで、側壁鉄筋の端部を角型鋼管の端部から挿入することが必要となる。これにより、側壁鉄筋の曲げ点が増加する。よって、施工性に問題が生じる。

角型鋼管の下面に鉄筋貫通孔が設けられることで、側壁の上端から露出して上方に延びる側壁鉄筋を、折り曲げることなく角型鋼管の内部に配置することができる。よって、角型鋼管を、角型鋼管の下面がコンクリート部材の側壁の上端に接するように配置することを容易にすることができる。よって、より容易に角型鋼管を安定してコンクリート部材に配置することができる。
鉄筋貫通孔の開口面積は、支圧板の面積よりも小さい。これにより、側壁鉄筋に固定された支圧板が鉄筋貫通孔から抜けることを防ぐことができる。また、鉄筋貫通孔の開口面積を小さくすることで、角型鋼管の断面欠損を最小限にすることができる。よって、角型鋼管の強度への影響を最小限にすることができる。

また、前記コンクリート部材は、前記側壁の内部に配置され、上端が前記側壁から露出した側壁鉄筋を更に備え、前記頂版は、前記角型鋼管内に配置されるとともに前記角型鋼管の軸方向に延び、一方の端部が前記側壁鉄筋の上端と接合される角型鋼管鉄筋を更に備えることを特徴としてもよい。

この発明によれば、頂版は、角型鋼管内に配置されるとともに角型鋼管の軸方向に延び、一方の端部が側壁鉄筋の上端と接合される角型鋼管鉄筋を更に備える。これにより、角型鋼管の端部を、角型鋼管の軸方向に沿った広い範囲において補強することができる。よって、より角型鋼管を安定して固定することができる。

また、前記角型鋼管の内部において、前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する仕切板を端部仕切板とし、前記角型鋼管鉄筋の他方の端部は、前記端部仕切板の近傍に位置することを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管鉄筋の他方の端部は、端部仕切板の近傍に位置する。これにより、角型鋼管の端部から、端部仕切板までの区間において、角型鋼管を確実に固定や補強することができる。

また、前記角型鋼管鉄筋と前記側壁鉄筋とを接合する機械式継ぎ手を更に備えることを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管鉄筋と側壁鉄筋とを接合する機械式継ぎ手を更に備える。これにより、角型鋼管鉄筋と側壁鉄筋との固定を、施工現場にて容易に行うことができる。よって、角型鋼管鉄筋と側壁鉄筋とを溶接等により固定する場合と比較して、施工性を向上することができる。

また、本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法は、複数の前記コンクリート部材を設置するコンクリート部材設置工程と、前記コンクリート部材の上に前記角型鋼管を複数設置する角型鋼管設置工程と、前記複数の角型鋼管を連結する角型鋼管連結工程と、前記コンクリート部材の備える側壁鉄筋と前記角型鋼管の備える角型鋼管鉄筋とを連結する鉄筋連結工程と、前記コンクリート部材と前記角型鋼管との接続部にコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、コンクリート部材設置工程と、角型鋼管設置工程と、角型鋼管連結工程と、鉄筋連結工程と、コンクリート充填工程と、を備える。
つまり、角型鋼管をコンクリート部材に設置及び固定して接続する作業と、コンクリート部材と角型鋼管との接続部にコンクリートを充填する工程とが別に備えられている。したがって、角型鋼管を設置する時には、角型鋼管の内部にコンクリートが充填されていない。よって、角型鋼管を設置する際、より角型鋼管を軽量な状態とすることができる。これにより、施工性を向上することができる。

また、前記角型鋼管連結工程は、前記角型鋼管設置工程の後に行われることを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管連結工程は、角型鋼管設置工程の後に行われる。つまり、予め角型鋼管をコンクリート部材の上に設置した後に、角型鋼管同士を連結する。これにより、角型鋼管同士の位置合わせを確実に行った後に、角型鋼管同士を連結することができる。よって、角型鋼管同士の位置合わせの精度を向上することができる。

また、前記角型鋼管の内部に上端が配置された側壁鉄筋に、支圧板を設ける支圧板設置工程をさらに含むことを特徴としてもよい。

この発明によれば、角型鋼管の内部に上端が配置された側壁鉄筋に、支圧板を設ける支圧板設置工程をさらに含む。つまり、側壁鉄筋の上端が角型鋼管の内部に配置された後に、支圧板を側壁鉄筋の上端に固定する。これにより、角型鋼管の内部に側壁鉄筋を配置する際、支圧板の位置及び形状等を考慮せずに作業することができる。よって、角型鋼管の内部に側壁鉄筋を配置する作業を容易に行うことができる。したがって、より施工性を向上することができる。

また、前記側壁の上端と前記角型鋼管の端部との接続部を隅角部とし、前記コンクリート充填工程において、前記隅角部と、前記角型鋼管の端部とに、コンクリートを同時に打設することを特徴としてもよい。

この発明によれば、コンクリート充填工程において、隅角部と、角型鋼管の端部とに、コンクリートを同時に打設する。これにより、施工後の鋼コンクリート複合構造物において、側壁と、角型鋼管である頂版との間に、物理的な境界が生じることを防ぐことができる。したがって、鋼コンクリート複合構造物をより一体的な構造とすることができる。よって、鋼コンクリート複合構造物の耐久性や強度等の性能を向上することができる。

本発明によれば、軽量な頂版を備えた鋼コンクリート複合構造物を提供することができる。

本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の断面図である。 図１に示す鋼コンクリート複合構造物の平面断面図である。 図１に示す鋼コンクリート複合構造物の側面断面図である。 図１に示すＩＶ部の拡大模式図である。 本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法の工程における第１状態である。 本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法の工程における第２状態である。 本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法の工程における第３状態である。 本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法の工程における第４状態である。 本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法の工程における第５状態である。 本発明に係る鋼コンクリート複合構造物の施工方法の工程における第６状態である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る鋼コンクリート複合構造物１００を説明する。鋼コンクリート複合構造物１００は、例えば、トンネル等を建設する際に用いられる。鋼コンクリート複合構造物１００は、いわゆるボックスカルバートである。
鋼コンクリート複合構造物１００は、図１に示すように、コンクリート部材１０と、頂版２０と、接続部３０と、を備える。

コンクリート部材１０は、鋼コンクリート複合構造物１００において下側に位置する。コンクリート部材１０は、底版１１と、側壁１２と、を備える。図１に示すように、コンクリート部材１０は、底版１１と側壁１２とによって、Ｕ字状に形成される。
底版１１は、コンクリート部材１０のＵ字状の底に位置する部材である。底版１１は、例えば、鋼コンクリート複合構造物１００が設置される場所において水平に配置される。底版１１の上は、例えば、後述する奥行方向Ｙに沿って、水路としてや、車両や歩行者等が通行可能である。
側壁１２は、底版１１から上方に延びる。側壁１２は、底版１１の両端に一対に設けられる。

なお、以下の説明において、図１、図２及び図３に示すように、方向を示す際は、コンクリート部材１０を基準として、側壁１２が伸びる方向を上下方向Ｚと呼称する。一対に設けられた側壁１２について、一方の側壁１２から他方の側壁１２に向かう方向を、幅方向Ｘと呼称する。上下方向Ｚ及び幅方向Ｘのいずれにも直交する方向を、奥行方向Ｙと呼称する。本実施形態に係る鋼コンクリート複合構造物１００において、コンクリート部材１０は、１つのみ備えてもよい。鋼コンクリート複合構造物１００において、コンクリート部材１０は、奥行方向Ｙに沿って複数備えてもよい。

底版１１と側壁１２とは、例えば、コンクリートＣによって個別に形成され、施工現場において接合される。底版１１と側壁１２とは、コンクリートＣによって一体に成形されてもよい。底版１１及び側壁１２の内部には、コンクリートＣを補強するための鉄筋（不図示）が配置されていてもよい。

頂版２０は、一対の側壁１２の上端同士を接続する。頂版２０の上は、例えば、幅方向Ｘ又は奥行方向Ｙに沿って、車両や歩行者等が通行可能である。頂版２０は、角型鋼管２１と、仕切板２２と、貫通部材２３と、を備える。
角型鋼管２１は、中空部を有する管部材である。本実施形態において、角型鋼管２１の軸方向に直交する断面の形状は、例えば、正方形である。前記断面の形状は、長方形状であってもよい。

角型鋼管２１は、角型鋼管２１の軸方向が幅方向Ｘと平行になるように配置される。角型鋼管２１は、例えば、１つのコンクリート部材に対して１つ設けられてもよい。本実施形態においては、角型鋼管２１は、１つのコンクリート部材１０に対して複数設けられる。具体的には、角型鋼管２１は、１つのコンクリート部材１０に対し、角型鋼管２１の軸方向に直交する方向、すなわち奥行方向Ｙに２つ設けられる。本実施形態において、複数設けられた角型鋼管２１は、図２に示すように、互いに隙間なく配置される。複数の角型鋼管２１は、互いに接合されている。本実施形態において、複数の角型鋼管２１は、後述する貫通部材２３によって接合される。複数の角型鋼管２１は、互いに溶接されることによって接合されてもよい。

仕切板２２は、角型鋼管２１の内部に複数配置される。仕切板２２は、板状の部材である。仕切板２２は、角型鋼管２１の内部を、角型鋼管２１の軸方向において複数の区間に区切る。仕切板２２には、例えば、鋼板が好適に用いられる。仕切板２２は、例えば、角型鋼管２１の内部に溶接によって固定される。

貫通部材２３は、仕切板２２によって区切られた複数の区間のうち、角型鋼管２１の軸方向の端部を除く一部に配置される。以下、図２に示すように、仕切板２２によって区切られた複数の区間のうち、角型鋼管２１における貫通部材２３が配置された区間を、挿通部２１ｈと呼称する。貫通部材２３は、角型鋼管２１の軸方向に直交する方向、すなわち奥行方向Ｙに貫通する。このため、挿通部２１ｈには、予め貫通部材２３を挿通するための孔が設けられている。貫通部材２３は、例えば、１つのコンクリート部材１０の上に配置された複数の角型鋼管２１を貫通する。これに限らず、２つ以上並べられた複数のコンクリート部材１０の上に配置された複数の角型鋼管２１を、１つの貫通部材２３によって貫通してもよい。挿通部２１ｈに貫通部材２３が配置された後、挿通部２１ｈには、コンクリートＣが充填される。このため、角型鋼管２１における挿通部２１ｈの上面には、コンクリートＣを打設する孔が設けられる（不図示）。これにより、貫通部材２３は、奥行方向Ｙに複数設けられた角型鋼管２１同士を接合する。貫通部材２３は、例えば、円管状の鋼管部材である。

角型鋼管２１の内部において、仕切板２２によって区切られた複数の区間のうち、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間には、コンクリートＣが充填される。このため、角型鋼管２１における軸方向の端部に位置する区間の上面には、コンクリートＣを打設する孔が設けられる（不図示）。本実施形態において、仕切板２２によって区切られた複数の区間のうち、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間の上面には、空気孔２１ａｈが設けられる。
空気孔２１ａｈは、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間にコンクリートＣを充填する際、角型鋼管２１の内部にある空気を角型鋼管２１の外部に逃がすために設けられる。
角型鋼管２１の下面には、鉄筋貫通孔２１ｒｈが設けられる。鉄筋貫通孔２１ｒｈの詳細については、後述する接続部３０と併せて説明する。

接続部３０は、コンクリート部材１０と頂版２０とを接続する。接続部３０は、側壁鉄筋３１と、支圧板３２と、角型鋼管鉄筋３３と、機械式継ぎ手３４と、を備える。
側壁鉄筋３１は、図３に示すように、下端が側壁１２の内部に配置される。側壁鉄筋３１は、上端が側壁１２から露出している。側壁鉄筋３１は、第１側壁鉄筋３１ａと、第２側壁鉄筋３１ｂと、を備える。以下、第１側壁鉄筋３１ａと第２側壁鉄筋３１ｂとを区別しない場合に、側壁鉄筋３１と呼称する。

第１側壁鉄筋３１ａは、上端が角型鋼管２１の内部に配置される。より具体的には、側壁鉄筋３１の上端は、角型鋼管２１の、仕切板２２によって区切られた複数の区間のうち、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間に配置される。図４に示すように、第１側壁鉄筋３１ａは、１つの角型鋼管２１の端部に対して幅方向Ｘに複数設けられる。第１側壁鉄筋３１ａは、１つの角型鋼管２１の端部に対して奥行方向Ｙに複数設けられてもよい。

第２側壁鉄筋３１ｂは、上端が角型鋼管鉄筋３３の一方の端部に接続される。図４に示すように、第２側壁鉄筋３１ｂは、例えば、第１側壁鉄筋３１ａよりも幅方向Ｘの外側に配置される。第２側壁鉄筋３１ｂは、１つの角型鋼管２１の端部に対して幅方向Ｘに１つ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。第２側壁鉄筋３１ｂは、１つの角型鋼管２１の端部に対して奥行方向Ｙに複数設けられてもよい。

本実施形態において、第１側壁鉄筋３１ａ又は第２側壁鉄筋３１ｂは、例えば、それぞれ単独で形成される。第１側壁鉄筋３１ａと第２側壁鉄筋３１ｂとは、下端が一体に形成され、上端が枝分かれするように形成されてもよい。例えば、図４に示すように、上下方向Ｚに沿って配置された第２側壁鉄筋３１ｂから、第１側壁鉄筋３１ａが枝分かれするように形成されてもよい。この場合は、例えば、第１側壁鉄筋３１ａの下端と第２側壁鉄筋３１ｂの中間部とを、ラップ長を確保した重ね継手によって固定する。

第１側壁鉄筋３１ａは、図４に示すように、鉄筋貫通孔２１ｒｈを介して角型鋼管２１の内部に配置される。鉄筋貫通孔２１ｒｈは、角型鋼管２１の下面に設けられる。鉄筋貫通孔２１ｒｈは、第１側壁鉄筋３１ａの位置に合わせて適宜設けられる。鉄筋貫通孔２１ｒｈには、第１側壁鉄筋３１ａが配置される。このため、鉄筋貫通孔２１ｒｈの内径は、第１側壁鉄筋３１ａの外径よりも大きい。

第１側壁鉄筋３１ａの上端を角型鋼管２１の内部に配置する時は、鉄筋貫通孔２１ｒｈの位置と、第１側壁鉄筋３１ａの上端の位置とを合わせながら、角型鋼管２１を側壁１２の上部に配置する。これにより、第１側壁鉄筋３１ａの上端は、鉄筋貫通孔２１ｒｈを貫通して、角型鋼管２１の内部に配置される。

ここで、上述のように、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間には、コンクリートＣが充填される。したがって、第１側壁鉄筋３１ａの上端は、コンクリートＣの内部に位置することとなる。これにより、角型鋼管２１の端部が側壁１２の上部に固定される。第１側壁鉄筋３１ａの上端には、支圧板３２が接合される。

支圧板３２は、コンクリートＣの内部に位置する第１側壁鉄筋３１ａの位置がずれないようにするために設けられる板状の部材である。支圧板３２の面積は、鉄筋貫通孔２１ｒｈの開口面積よりも大きいことが望ましい。言い換えれば、鉄筋貫通孔２１ｒｈの開口面積は、支圧板３２の面積よりも小さいことが望ましい。なお、支圧板３２の面積とは、支圧板３２の、鉄筋貫通孔２１ｒｈに面する面の面積をいう。
支圧板３２は、例えば、第１側壁鉄筋３１ａの上端に螺合部材Ｎにより固定される。螺合部材Ｎは、例えば、ナットである。このため、第１側壁鉄筋３１ａの上端には、おねじ部が備えられていることが好ましい。第１側壁鉄筋３１ａの上端には、例えば、ネジ節鉄筋が用いられてもよい。螺合部材Ｎには、例えば、ネジ節鉄筋に対応した専用のナットを用いてもよい。

角型鋼管鉄筋３３は、角型鋼管２１内に配置される。角型鋼管鉄筋３３は、角型鋼管２１の軸方向に延びる。角型鋼管鉄筋３３は、例えば、図４に示すように、１つの角型鋼管２１の端部に対して上下方向Ｚに複数設けられる。第１側壁鉄筋３１ａは、１つの角型鋼管２１の端部に対して奥行方向Ｙに複数設けられてもよい。

角型鋼管鉄筋３３は、一方の端部が第２側壁鉄筋３１ｂの上端と接合される。角型鋼管鉄筋３３は、他方の端部が端部仕切板２２ｅの近傍に位置する。端部仕切板２２ｅとは、角型鋼管２１の内部において、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する仕切板２２をいう。本実施形態において、端部仕切板２２ｅの近傍とは、角型鋼管鉄筋３３の他方の端部が、端部仕切板２２ｅから角型鋼管２１の軸方向において５０ｍｍ～１００ｍｍ程度の距離に位置していることをいうものとする。

機械式継ぎ手３４は、角型鋼管鉄筋３３と側壁鉄筋３１とを接合する。これにより、機械式継ぎ手３４は、コンクリート部材１０と頂版２０とを接合する。機械式継ぎ手３４は、公知のものを適宜選択して使用する。機械式継ぎ手３４には、例えば、ねじ節鉄筋継ぎ手、モルタル充填継ぎ手、端部ねじ加工継ぎ手が好適に用いられる。

（鋼コンクリート複合構造物１００の施工方法）
次に、本実施形態に係る鋼コンクリート複合構造物１００の施工方法を説明する。鋼コンクリート複合構造物１００の施工方法は、コンクリート部材設置工程と、角型鋼管設置工程と、角型鋼管連結工程と、鉄筋連結工程と、支圧板設置工程と、コンクリート充填工程と、を備える。

コンクリート部材設置工程は、複数のコンクリート部材１０を設置する工程である。具体的には、コンクリート部材１０を、奥行方向Ｙに沿って複数並べる。このとき、複数のコンクリート部材１０同士は、隙間なく配置されることが好ましい。

角型鋼管設置工程は、コンクリート部材１０の上に角型鋼管２１を複数設置する工程である。この時、角型鋼管２１は、コンクリート部材１０の上に隙間なく配置される。
コンクリート部材１０の上に角型鋼管２１が設置される前は、図５に示すように、側壁１２の上部から側壁鉄筋３１が露出した状態である。この状態から、図６に示すように、角型鋼管２１の下面に設けられた鉄筋貫通孔２１ｒｈと、第１側壁鉄筋３１ａの上端との位置を合わせながら、角型鋼管２１をコンクリート部材１０の上に配置する。これにより、第１側壁鉄筋３１ａの上端は、角型鋼管２１の内部に配置される。
なお、仕切板２２は、角型鋼管設置工程の前に予め溶接等により固定されていることが好ましい。つまり、図６に示すように、角型鋼管設置工程の際には、角型鋼管２１の内部に仕切板２２が固定されていることが好ましい。

角型鋼管連結工程は、複数の角型鋼管２１を連結する工程である。角型鋼管連結工程は、角型鋼管設置工程の後に行われる。具体的には、図７に示すように、貫通部材２３を、奥行方向Ｙに挿通させる。上述のように、挿通部２１ｈには、予め貫通部材２３を挿通するための孔が設けられている。このため、角型鋼管連結工程を行う前には、複数の角型鋼管２１にそれぞれ設けられた孔の位置を合わせておく。挿通部２１ｈに貫通部材２３を挿通させた後、図７に示すように、挿通部２１ｈにコンクリートＣを充填する。これにより、複数配置された角型鋼管２１を互いに連結する。

支圧板設置工程は、図８に示すように、角型鋼管２１の内部に上端が配置された第１側壁鉄筋３１ａに、支圧板３２を設ける工程である。この時、支圧板３２は、角型鋼管２１の端部の開口から角型鋼管２１の内部に移動させて、第１側壁鉄筋３１ａの上端に配置する。その後、支圧板３２と第１側壁鉄筋３１ａの上端とを、螺合部材Ｎによって固定する。
支圧板設置工程は、例えば、角型鋼管連結工程の次に行う。支圧板設置工程は、角型鋼管設置工程の後に行われてもよい。言い換えれば、支圧板設置工程は、角型鋼管連結工程の前に行われてもよい。

鉄筋連結工程は、コンクリート部材１０の備える第２側壁鉄筋３１ｂと、角型鋼管２１の備える角型鋼管鉄筋３３と、を連結する工程である。具体的には、まず、図９に示すように、角型鋼管２１の端部から、角型鋼管鉄筋３３の他方の端部を挿入する。この時、角型鋼管鉄筋３３の他方の端部が、端部仕切板２２ｅの近傍に位置するようにする。すなわち、幅方向Ｘにおいて、角型鋼管鉄筋３３の他方の端部と、端部仕切板２２ｅとの距離が、５０ｍｍ～１００程度になるようにする。その後、機械式継ぎ手３４によって、角型鋼管鉄筋３３の一方の端部と、第２側壁鉄筋３１ｂの上端とを連結する。

コンクリート充填工程は、コンクリート部材１０と角型鋼管２１との接続部にコンクリートＣを充填する工程である。
コンクリート充填工程においては、図１０に示すように、隅角部３０Ｃと、角型鋼管２１の端部とに、コンクリートＣを同時に打設する。隅角部３０Ｃとは、側壁１２の上端と角型鋼管２１の端部との接続部をいう。このようにコンクリートＣを打設することで、側壁１２と角型鋼管２１との接続部に物理的な境界が生じないようにする。
上記各工程により、鋼コンクリート複合構造物１００を形成する。

以上説明したように、本実施形態に係る鋼コンクリート複合構造物１００によれば、頂版２０は、中空部を有する角型鋼管２１を備えている。つまり、側壁１２の上に角型鋼管２１を配置することで、頂版２０を形成することができる。これにより、頂版２０を、プレキャストコンクリート製の頂版や、鋼殻の内部にコンクリートが一様に打設された頂版と比較して軽量とすることができる。したがって、大きな重機を用いることなく、頂版２０を形成することができる。よって、施工性を向上することができる。また、完成後の鋼コンクリート複合構造物１００の重量を軽くすることができる。したがって、施工現場の地盤への影響や、構造物の耐震性への影響を小さくすることができる。

また、角型鋼管２１は、角型鋼管２１の軸方向に直交する方向に複数設けられ、複数の角型鋼管２１は、互いに接合されている。ここで、頂版２０がプレキャストコンクリートである場合、頂版２０の上を走行する車両の輪荷重等に対応するため、０．５ｍ程度の土かぶりが必要となる。これに対し、頂版２０が角型鋼管２１であると、角型鋼管２１が輪荷重等を直接受けることができる。よって、頂版２０を上述のような構造とすることで、土かぶりを不要とすることができる。したがって、施工性を向上することができる。また、施工後の鋼コンクリート複合構造物１００の高さを低くすることができる。さらに、死荷重が軽減できコンクリート部材１０の薄肉化も可能となる。

また、仕切板２２によって仕切られた複数の区間のうち、角型鋼管２１の軸方向の端部を除く一部には、角型鋼管２１を、角型鋼管２１の軸方向に直交する方向に貫通する貫通部材２３が配置される。これにより、貫通部材２３によって、互いに隣り合う角型鋼管２１同士だけでなく、前記直交方向に並ぶ３つ以上の角型鋼管２１を接合することができる。よって、互いに隣り合う角型鋼管２１を１つずつ個別に接合する場合と比較して、より多くの数の角型鋼管２１を一度に接合することができる。よって、施工性を向上することができる。
角型鋼管２１の複数の区間の一部と、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間には、コンクリートＣが充填されている。これにより、角型鋼管２１の内部全体にコンクリートＣが充填されている場合と比較して、コンクリートＣの充填量を必要最小限とすることができる。

また、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間の上面には、空気孔２１ａｈが設けられている。これにより、角型鋼管２１の軸方向の端部に位置する区間にコンクリートＣを充填する時、角型鋼管２１の内部に空気が残ることを防ぐことができる。したがって、角型鋼管２１の内部をコンクリートＣで満たすことができる。よって、角型鋼管２１はコンクリートＣにより十分な強度を確保することができる。

また、コンクリート部材１０の側壁１２から露出した側壁鉄筋３１の上端が、角型鋼管２１の内部に配置される。これにより、コンクリート部材１０と角型鋼管２１との位置がずれないように固定することができる。第１側壁鉄筋３１ａの上端には、支圧板３２が接合される。これにより、角型鋼管２１の内部に配置された第１側壁鉄筋３１ａが、角型鋼管２１から抜けることを防ぐことができる。また、角型鋼管２１の内部に第１側壁鉄筋３１ａが配置された区間にコンクリートＣが充填された時、コンクリートＣと第１側壁鉄筋３１ａとを確実に固定することができる。

また、支圧板３２は、第１側壁鉄筋３１ａの上端に螺合部材Ｎにより固定される。これにより、支圧板３２を、側壁鉄筋３１を角型鋼管２１の内部に配置した後に取り付けることができる。よって、角型鋼管２１の内部に側壁鉄筋３１を配置する作業を容易に行うことができる。したがって、より施工性を向上することができる。

また、角型鋼管２１の下面には、第１側壁鉄筋３１ａが配置される鉄筋貫通孔２１ｒｈが設けられる。これにより、鉄筋貫通孔２１ｒｈを介して、角型鋼管２１の内部に第１側壁鉄筋３１ａを配置することができる。よって、角型鋼管２１の内部に側壁鉄筋３１を配置するために、側壁鉄筋３１を折り曲げて角型鋼管２１の端部から第１側壁鉄筋３１ａの端部を挿入するといったことを不要とすることができる。

ここで、角型鋼管２１を安定してコンクリート部材１０に配置するためには、コンクリート部材１０の側壁１２の上端と、角型鋼管２１の下面とが接するように配置することが好ましい。第１側壁鉄筋３１ａの上端が側壁１２の上端から露出している場合に、角型鋼管２１の下面に鉄筋貫通孔２１ｒｈが設けられていないと、第１側壁鉄筋３１ａが上方に延びるための領域を、側壁１２の上端に設ける必要がある。このため、側壁１２の上端と角型鋼管２１の下面との接触領域を確保しにくくなる。

角型鋼管２１の下面に鉄筋貫通孔２１ｒｈを設けずに、側壁１２の上端と角型鋼管２１の下面との接触領域を確保するためには、例えば、側壁１２の側面から側壁鉄筋３１を露出させ、側壁鉄筋３１を適宜折り曲げることで、側壁鉄筋３１の端部を角型鋼管２１の端部から挿入することが必要となる。これにより、側壁鉄筋３１の曲げ点が増加する。よって、施工性に問題が生じる。

角型鋼管２１の下面に鉄筋貫通孔２１ｒｈが設けられることで、側壁１２の上端から露出して上方に延びる第１側壁鉄筋３１ａを、折り曲げることなく角型鋼管２１の内部に配置することができる。よって、角型鋼管２１を、角型鋼管２１の下面がコンクリート部材１０の側壁１２の上端に接するように配置することを容易にすることができる。よって、より容易に角型鋼管２１を安定してコンクリート部材１０に配置することができる。
鉄筋貫通孔２１ｒｈの開口面積は、支圧板３２の面積よりも小さい。これにより、第１側壁鉄筋３１ａに固定された支圧板３２が鉄筋貫通孔２１ｒｈから抜けることを防ぐことができる。また、鉄筋貫通孔２１ｒｈの開口面積を小さくすることで、角型鋼管２１の断面欠損を最小限にすることができる。よって、角型鋼管２１の強度への影響を最小限にすることができる。

また、頂版２０は、角型鋼管２１内に配置されるとともに角型鋼管２１の軸方向に延び、一方の端部が第２側壁鉄筋３１ｂの上端と接合される角型鋼管鉄筋３３を更に備える。これにより、角型鋼管２１の端部を、角型鋼管２１の軸方向に沿った広い範囲において補強することができる。よって、より角型鋼管２１を安定して固定することができる。

また、角型鋼管鉄筋３３の他方の端部は、端部仕切板２２ｅの近傍に位置する。これにより、角型鋼管２１の端部から、端部仕切板２２ｅまでの区間において、角型鋼管２１を確実に固定や補強することができる。

また、角型鋼管鉄筋３３と第２側壁鉄筋３１ｂとを接合する機械式継ぎ手３４を更に備える。これにより、角型鋼管鉄筋３３と側壁鉄筋３１との固定を、施工現場にて容易に行うことができる。よって、角型鋼管鉄筋３３と第２側壁鉄筋３１ｂとを溶接等により固定する場合と比較して、施工性を向上することができる。

また、コンクリート部材設置工程と、角型鋼管設置工程と、角型鋼管連結工程と、鉄筋連結工程と、コンクリート充填工程と、を備える。
つまり、角型鋼管２１をコンクリート部材１０に設置及び固定して接続する作業と、コンクリート部材１０と角型鋼管２１との接続部にコンクリートＣを充填する工程とが別に備えられている。したがって、角型鋼管２１を設置する時には、角型鋼管２１の内部にコンクリートＣが充填されていない。よって、角型鋼管２１を設置する際、より角型鋼管２１を軽量な状態とすることができる。これにより、施工性を向上することができる。

また、角型鋼管連結工程は、角型鋼管設置工程の後に行われる。つまり、予め角型鋼管２１をコンクリート部材１０の上に設置した後に、角型鋼管２１同士を連結する。これにより、角型鋼管２１同士の位置合わせを確実に行った後に、角型鋼管２１同士を連結することができる。よって、角型鋼管２１同士の位置合わせの精度を向上することができる。

また、角型鋼管２１の内部に上端が配置された第１側壁鉄筋３１ａに、支圧板３２を設ける支圧板設置工程をさらに含む。つまり、第１側壁鉄筋３１ａの上端が角型鋼管２１の内部に配置された後に、支圧板３２を第１側壁鉄筋３１ａの上端に固定する。これにより、角型鋼管２１の内部に第１側壁鉄筋３１ａを配置する際、支圧板３２の位置及び形状等を考慮せずに作業することができる。よって、角型鋼管２１の内部に第１側壁鉄筋３１ａを配置する作業を容易に行うことができる。したがって、より施工性を向上することができる。

また、コンクリート充填工程において、隅角部３０Ｃと、角型鋼管２１の端部とに、コンクリートＣを同時に打設する。これにより、施工後の鋼コンクリート複合構造物１００において、側壁１２と、角型鋼管２１である頂版２０との間に、物理的な境界が生じることを防ぐことができる。したがって、鋼コンクリート複合構造物１００をより一体的な構造とすることができる。よって、鋼コンクリート複合構造物１００の耐久性や強度等の性能を向上することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、角型鋼管２１は、互いに隙間なく配置されるとして説明したが、これに限らない。例えば、間隔を空けて複数配置された角型鋼管２１の上面に鋼板を取り付けることで、鋼板を介して複数の角型鋼管２１同士を接合してもよい。
また、角型鋼管２１は貫通部材２３が貫通することにより接合されるとして説明したが、これに限らない。例えば、角型鋼管２１の、奥行方向Ｙに面する面に互いに対応する凹凸の形状を設け、これらを嵌合させること、あるいはボルトなどにより接合してもよい。
また、第１側壁鉄筋３１ａの上端には、支圧板３２に代えて機械式定着が接合されてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ コンクリート部材
１１ 底版
１２ 側壁
２０ 頂版
２１ 角型鋼管
２１ａｈ 空気孔
２１ｒｈ 鉄筋貫通孔
２２ 仕切板
２２ｅ 端部仕切板
２３ 貫通部材
３０Ｃ 隅角部
３１ 側壁鉄筋
３２ 支圧板
３３ 角型鋼管鉄筋
１００ 鋼コンクリート複合構造物
Ｃ コンクリート
Ｎ 螺合部材

Claims (14)

1. 底版、及び、前記底版から上方に延びる一対の側壁を備えるコンクリート部材と、
   前記一対の側壁の上端同士を接続する頂版と、
   を備え、
   前記頂版は、中空部を有する角型鋼管を備え、
   前記コンクリート部材は、前記側壁の内部に配置され、上端が前記側壁から露出した側壁鉄筋を更に備え、
   前記側壁鉄筋の上端は、前記角型鋼管の内部に配置され、
   前記側壁鉄筋の上端には、支圧板が接合される、
   ことを特徴とする鋼コンクリート複合構造物。
2. 前記角型鋼管は、前記角型鋼管の軸方向に直交する方向に複数設けられ、
   前記複数の角型鋼管は、互いに接合されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼コンクリート複合構造物。
3. 前記頂版は、前記角型鋼管の内部に複数配置され、前記角型鋼管を、前記角型鋼管の軸方向において複数の区間に区切る仕切板を更に備え、
   前記複数の区間のうち、前記角型鋼管の軸方向の端部を除く一部には、前記角型鋼管を、前記角型鋼管の軸方向に直交する方向に貫通する貫通部材が配置され、
   前記複数の区間の一部と、前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する前記区間には、コンクリートが充填されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の鋼コンクリート複合構造物。
4. 前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する前記区間の上面には、空気孔が設けられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の鋼コンクリート複合構造物。
5. 前記支圧板は、前記側壁鉄筋の上端に螺合部材により固定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼コンクリート複合構造物。
6. 前記角型鋼管の下面には、前記側壁鉄筋が配置される鉄筋貫通孔が設けられ、
   前記鉄筋貫通孔の開口面積は、前記支圧板の面積よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項５に記載の鋼コンクリート複合構造物。
7. 前記コンクリート部材は、前記側壁の内部に配置され、上端が前記側壁から露出した側壁鉄筋を更に備え、
   前記頂版は、前記角型鋼管内に配置されるとともに前記角型鋼管の軸方向に延び、一方の端部が前記側壁鉄筋の上端と接合される角型鋼管鉄筋を更に備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の鋼コンクリート複合構造物。
8. 前記角型鋼管の内部において、前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する仕切板を端部仕切板とし、
   前記角型鋼管鉄筋の他方の端部は、前記端部仕切板の近傍に位置する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の鋼コンクリート複合構造物。
9. 前記角型鋼管鉄筋と前記側壁鉄筋とを接合する機械式継ぎ手を更に備える、
   ことを特徴とする請求項８に記載の鋼コンクリート複合構造物。
10. 底版、及び、前記底版から上方に延びる一対の側壁を備えるコンクリート部材と、
    前記一対の側壁の上端同士を接続する頂版と、
    を備え、
    前記頂版は、中空部を有する角型鋼管を備え、
    前記コンクリート部材は、前記側壁の内部に配置され、上端が前記側壁から露出した側壁鉄筋を更に備え、
    前記頂版は、前記角型鋼管内に配置されるとともに前記角型鋼管の軸方向に延び、一方の端部が前記側壁鉄筋の上端と接合される角型鋼管鉄筋を更に備える、
    ことを特徴とする鋼コンクリート複合構造物。
11. 前記角型鋼管の内部において、前記角型鋼管の軸方向の端部に位置する仕切板を端部仕切板とし、
    前記角型鋼管鉄筋の他方の端部は、前記端部仕切板の近傍に位置する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の鋼コンクリート複合構造物。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の鋼コンクリート複合構造物の施工方法であって、
    複数の前記コンクリート部材を設置するコンクリート部材設置工程と、
    前記コンクリート部材の上に前記角型鋼管を複数設置する角型鋼管設置工程と、
    前記複数の角型鋼管を連結する角型鋼管連結工程と、
    前記コンクリート部材の備える側壁鉄筋と前記角型鋼管の備える角型鋼管鉄筋とを連結する鉄筋連結工程と、
    前記コンクリート部材と前記角型鋼管との接続部にコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、
    前記角型鋼管の内部に上端が配置された側壁鉄筋に、支圧板を設ける支圧板設置工程と、
    を備える、
    ことを特徴とする鋼コンクリート複合構造物の施工方法。
13. 前記角型鋼管連結工程は、前記角型鋼管設置工程の後に行われる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の鋼コンクリート複合構造物の施工方法。
14. 前記側壁の上端と前記角型鋼管の端部との接続部を隅角部とし、
    前記コンクリート充填工程において、前記隅角部と、前記角型鋼管の端部とに、コンクリートを同時に打設する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の鋼コンクリート複合構造物の施工方法。

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