JP7272307B2

JP7272307B2 - 道路の構造

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Publication number: JP7272307B2
Application number: JP2020060502A
Authority: JP
Inventors: 大樹松畑; 祐二梅村; 浩明牧野; 正道猪飼
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: JP2021156147A

Description

本発明は、道路の構造、特にプレキャストコンクリート版を利用した道路の構造に関する。

道路を形成する場合、通行する車両等の荷重が表面下向きにかかるので、表面下向き方向にかかる荷重に対する耐荷重が要求される。道路をコンクリートで形成する場合、従来では、鉄筋工が鉄筋をコンクリート内に配筋して耐荷重を強化している。

また、近年では、運搬可能な形や大きさの板状のプレキャストコンクリート版（路版）を工場で予め製造しておき、現場まで運搬して組立・設置を行うようにして道路を施工する技術が提案されている

特開２０１８－１０５０７４号公報特開２０１７－０４８６１８号公報特開平０８－１７０４０３号公報特開２００３－３０６９８６号公報特開２０１２－２２４９８７号公報特開２００８－１５６９３４号公報特開２００４－０３６１０１号公報特開２００６－０６３５１３号公報特開２００５－２７３２０７号公報特開２００４－１３７６８６号公報米国特許出願公開第２００２／００６９６０２号明細書国際公開第２０１８／０１０５２２号国際公開第２０１５／１８４４７６号国際公開第１９９７／０３９１９８号

プレキャストコンクリート版で道路を構築する場合でも、前述したコンクリート道路と同様に重力方向にかかる荷重に対する耐荷重が要求される。コンクリート道路では、強度を高めるために配筋する鉄筋の数を増やすことで対応するが、プレキャストコンクリート版においても同様の構造とすると、強度は確保できたとしてもプレキャストコンクリート版の厚さが厚くなり軽量化することができない。

本発明は、プレキャストコンクリート版で形成する場合において高強度な道路の構造を提供することを目的とする。

本発明に係る道路の構造は、多角形形状の本体及び前記本体の角部に設けられた固定部であって他部材に前記本体を固定するための固定部を一体に形成する鋼製部材と、前記鋼製部材の前記固定部を除いた部分を埋め込むコンクリートと、を備えるプレキャストコンクリート版の前記固定部を、道路を施工する領域に碁盤目状に立設させた杭の頂部に固定して形成されることを特徴とする。

本発明によれば、プレキャストコンクリート版で形成する場合において高強度な道路の構造を提供することができる。

実施の形態１における道路の構造を示す斜視図である。図１に示す道路の構造の一部の拡大図である。実施の形態１におけるプレキャストコンクリート版の平面図であって、コンクリートの一部を取り除いて示す図である。実施の形態１において路版と杭との関係を横から見たときの概略構成図である。実施の形態２におけるプレキャストコンクリート版の一例の平面図である。図５Ａに示すプレキャストコンクリート版の斜視図である。実施の形態２におけるプレキャストコンクリート版の他の例の平面図である。図６Ａに示すプレキャストコンクリート版の斜視図である。実施の形態２におけるプレキャストコンクリート版の他の例の平面図である。図７Ａに示すプレキャストコンクリート版の斜視図である。実施の形態２におけるプレキャストコンクリート版の他の例の平面図である。図８Ａに示すプレキャストコンクリート版の斜視図である。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態における道路の構造を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、プレキャストコンクリート版（以下、「路版」という）１を構成するコンクリートの一部を取り除いて路版１の内部構造、すなわち鋼製部材２の本体の構造がわかりやすくなるように図示している。図２は、図１においてコンクリート８の一部を取り除いた部分（一点鎖線で囲んでいる部分Ａ）の拡大図である。図３には、本実施の形態における路版１の平面図が示されている。なお、説明の便宜上、路版１を形成するコンクリート８の一部を取り除いて路版１の内部構造、すなわち鋼製部材２の本体の構造がわかりやすくなるように図示している。更に、図３においては、路版１の平面図の一方側（図面左側）に路版１の側面図を、他方側（図面右側）にコンクリート８を取り除いた部分の側面図、すなわち鋼製部材２の側面図を、それぞれ示している。

以下、これらの図を用いて本実施の形態における路版１及び道路３の構造について説明する。

路版１は、現場で組立・設置を行うために、工場などで運搬可能な形や大きさに予め製造された板状のコンクリートである。本実施の形態における路版１は、多角形形状の１つである矩形形状で形成される。本実施の形態では、路版１を１．２ｍ平米の大きさで形成することを想定しているが、この大きさに限定するものではない。道路３は、図１に示すように路版１を並べて敷設することで形成される。より詳細にいうと、道路３は、図１に示すように路版１を路体４に立設された杭５の上に敷設して形成される構造を有している。「路体」４とは、道路３を施工する領域を掘り下げて形成される道路構造の最下層のことをいう。図１では、路体４を模式的に直方体の形状にて図示している。杭５の下部は、路体４に中に埋め込まれるようにして立設され、杭５の頂部で路版１を支持する。

路版１は、矩形形状の本体６と、本体６の四隅（角部）に設けられた固定部７と、を一体に形成する鋼製部材２と、鋼製部材２の固定部７を除いた部分を埋め込むコンクリート８と、で形成される。

鋼製部材２の本体６は、矩形形状の枠９と、枠９の内側に形成される網目構造１０と、を備える。本実施の形態における網目構造１０は、枠９の重心から本体６の角部に向かう方向に沿って形成される。つまり、網目構造１０は、枠９の中を対角線に沿う形で斜め方向に鋼を並べて形成される。網目（鋼の間隔）は、特に限定する必要はないが、本実施の形態においては、路版１を道路に適用するので車両のタイヤの間隔等を考慮して８０ｍｍとしている。これにより、重力方向（路版１の厚み方向とも言う）にかかる曲げの力（荷重）に対する耐荷重を効果的に大きくすることができる。更に、網目構造１０を形成する鋼のうち、枠９の重心を通る、対角線に設けられる鋼１０ａの厚み（重力方向のサイズ（厚み））を他の鋼より大きくすることで、路版１の厚み方向への耐荷重、つまり荷重による曲げに対応する強度を強くしている。鋼１０ａの厚みは、１２０ｍｍ程度で形成する。枠９の厚みも鋼１０ａと同程度にする。鋼製部材２の本体６を上記のような構造とすることで、車両の重さにも十分に耐えられる強度が得られ、また軽量化を実現できる。これにより、曲げに相対的に弱いコンクリート８にひび割れが入りにくくなる。

鋼製部材の固定部７は、路版１を他部材に固定するための部材である。本実施の形態における路版１は、路体４に立設する杭５に固定される。杭５は、円筒形状で形成されているので、各固定部７を上方から見たときの形状は、その杭５の形状に合わせて四分円の形状で形成される。固定部７には、網目構造１０の端部が固定される壁７ａと、網目構造１０を下方から支持する支持台７ｂと、路版１を杭５にボルト１１でねじ止めするための２つの貫通穴７ｃが形成される凹み７ｄと、が形成される

杭５は、前述したように円筒形状で形成され、４つの路版１のそれぞれ１つの固定部７が載置可能である。杭５の頂部に設けられている載置台１２には、４つの路版１の各固定部７の各貫通穴７ｃに対向する位置にねじ穴（図示せず）が形成されている。載置台１２と路版１との間には、路版１の振動を吸収する緩衝材１３が設けられており、路版１の振動が杭５に伝わりにくくしている。緩衝材１３の貫通穴７ｃに対向する位置にも貫通穴１３ａが形成されていることは言うまでもない。杭５と載置台１２の間には、路版１を水平に設置するための高さ調節機構１４が設けられている。高さ調節機構１４は、載置台１２を載せるフランジとフランジの高さを調節するためのネジで構成される。

次に、本実施の形態における路版１の形成方法について説明する。

まず、図３等に示すように形成した鋼製部材２を所定の型の中に載置する。そして、鋼製部材２の本体６全体がコンクリート８の中に埋め込まれるようにコンクリート８をその型の中に流し込む。固定部７は、コンクリート８の中に埋め込まれない。ただ、厳密には、固定部７の壁７ａの頂部はコンクリート８の中に埋まる。コンクリート８の中に埋め込みたくない部分には、マスキングテープを貼るようにしてもよい。これにより、鋼製部材２は、固定部７（壁７ａを除く）を除いて路面を形成する表面のみならず、裏面もコンクリート８によって覆われる。

本実施の形態においては、鋼製部材２が載置された型の中にコンクリート８を流し込むことによって路版１を形成する。以上の説明から明らかなように、路版１の形成に使用する型は、前述した構造の路版１が形成されるように形成する必要がある。

次に、本実施の形態における道路施工方法の大まかな手順について説明する。

まず、道路３を施工する領域を所定の深さまで切削する。本実施の形態では、路体４に立設させた杭５の上に路版１を敷設するので、少なくとも路版１の厚み以上に掘り下げる必要がある。本実施の形態では、図１に示すように路版１と路体４との間に空間１５が形成されるよう深く掘り下げる。

続いて、杭５を碁盤目状に打設する。続いて、路版１は、クレーン等を使用して杭５の上に載置されて敷設される。なお、路版１は、この敷設工程の前までに工場から道路３の施工場所近傍まで運搬されている必要がある。続いて、路版１は、ボルト１１で杭５に固定される。そして、路版１間に段差が生じないように高さ調節機構１４を調節する。その後、路版１の間（継ぎ目）にできる目地を塞ぐためにグラウト材を充填し、グラウト材を所定時間、養生させる。

ところで、四分円形状の４つの固定部７が１つの杭５の上に固定されると、上方から見て凹み７ｄによって円筒形状の穴が形成される。従って、この穴を塞ぎ路面の段差を無くすように樹脂製のキャップ１６を穴に嵌め込む。車両が通行する際の振動等によって外れないようしっかり圧入するのが好ましい。これにより、路面には、路版１のコンクリート８及びキャップ１６のみが現れることになる。

従来の鉄筋をコンクリートの中に配筋する構造は、鋳型に流し込んで形成される丸棒（太い針金）を重ね合わせて強度を出すように構成している。強度を高めるために丸棒の本数を増やすことで対処するが、そうするとコンクリートが厚くなってしまう。また、軽量化できなくなる。鉄筋を埋め込む場合、３００ｍｍ程度の厚みになると考えられる。

これに対し、本実施の形態における路版１は、前述したように鋼を網目構造１０にしてコンクリート８に埋め込むようにしたので、軽量化が図れると共に路版１を薄くすることが可能となる。具体的には、１８０ｍｍ程度の厚みで形成することが可能である。また、網目構造１０としたことで曲げに強い構造となる。

本実施の形態においては、前述したように路版１を形成するが、上記構成に限定しなくてもよい。例えば、路版１の内部構造を対角線に沿った網目構造１０としたが、耐荷重性は落ちるかもしれないが、網目構造１０を枠９の各辺に沿って、すなわち碁盤目状に形成してもよい。また、路版１の内部構造を網目構造１０とせずに板形状で形成してもよい。また、道路の路面を工場で生産可能な路版１にて形成できるようになるので、工場で大量生産することが可能となり、これにより道路を安価に製造することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、多角形形状として矩形形状の路版１を例にして説明した。本実施の形態では、多角形形状として三角形形状の路版１の例を示す。矩形形状の路版１は、道幅の変化のない直線道路での使用に適しているが、三角形形状の路版１は、道幅の変わる道路の幅方向の端や曲がり角での使用に適している。

図５Ａは、本実施の形態における路版２１の一例の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す路版２１の斜視図である。図６Ａは、本実施の形態における路版２２の他の例の平面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す路版２２の斜視図である。

図５，６に示す路版２１，２２は、共に正三角形の形状を有している。これに伴い、固定部２３，２７の形状も頂点を約６０度で形成され、１本の杭５には、最大６枚の路版２１，２２が載置可能となる。

図５に示す路版２１の網目構造２４は、枠２５を形成する路版２１の各辺に沿って形成される。網目構造２４のうち、枠２５を形成する各辺の中点を結ぶ三角形形状を成す鋼２４ａは、他の鋼２４ｂより厚く形成することで、路版２１の厚み方向への耐荷重、つまり荷重による曲げに対応する強度を強くしている。他の鋼２４ｂは、上方から見ると枠２５及び鋼２４ａそれぞれの中点を頂点とする三角形形状を成す。

図６に示す路版２２の網目構造２６は、路版２２の重心を各角部にある固定部２７を結ぶようにして形成される鋼２６ａを有する。鋼２６ａは、他の鋼２６ｂより厚く形成することで、路版２２の厚み方向への耐荷重、つまり荷重による曲げに対応する強度を強くしている。更に、鋼２６ａは、路版２２の重心付近で幅方向にも厚く形成することで、更に強度を強くしている。他の鋼２６ｂは、対向する枠２８の辺と平行になり、かつ枠２８と鋼２６ａを連結するように形成される。

図７Ａは、本実施の形態における路版３１の一例の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す路版３１の斜視図である。図８Ａは、本実施の形態における路版３２の他の例の平面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示す路版３２の斜視図である。図７，８に示す路版３１，３２は、共に直角三角形の形状を有している。

図７に示す路版３１の網目構造３３は、路版３１の枠３４を形成する各辺の中点を結ぶ三角形形状を成す。網目構造３３の厚さは、枠３４とほぼ同様に形成する。

図８に示す路版３２の網目構造３５は、路版３２の重心を各角部にある固定部３６を結ぶようにして形成される。網目構造３５の厚さは、枠３７とほぼ同様に形成する。

１，２１，２２，２３，２４プレキャストコンクリート版（路版）、２鋼製部材、３道路、４路体、５杭、６本体、７，２３，２７，３６固定部、７ａ壁、７ｂ支持台、７ｃ，１３ａ貫通穴、７ｄ凹み、８コンクリート、９，２５，２８，３４，３７枠、１０，２４，２６，３３網目構造、１０ａ，２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ鋼、１１ボルト、１２載置台、１３緩衝材、１４調節機構、１５空間、１６キャップ。

Claims

多角形形状の本体及び前記本体の角部に設けられた固定部であって他部材に前記本体を固定するための固定部を一体に形成する鋼製部材と、前記鋼製部材の前記固定部を除いた部分を埋め込むコンクリートと、を備えるプレキャストコンクリート版の前記固定部を、道路を施工する領域に碁盤目状に立設させた杭の頂部に固定して形成されることを特徴とする道路の構造。