JP7285606B1

JP7285606B1 - 道路用床版接続構造

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Publication number: JP7285606B1
Application number: JP2022185112A
Authority: JP
Inventors: 茂樹金尾
Original assignee: Kanaflex Corp Co Ltd
Current assignee: Kanaflex Corp Co Ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2042-11-18
Also published as: JP2023081396A

Abstract

【課題】車両走行方向において高い輪荷重を実現できる、道路用床版接続構造を提供する。【解決手段】一の道路用床版である前床版１と他の道路用床版である後床版２とを接続する道路用床版接続構造４において、前床版１及び後床版２は、補強繊維を有するとともに端部に接続部を有し、接続部は凸部と凹部とを有し、前床版１の道路長手方向後端の凹部１ａと、後床版２の道路長手方向前端の凸部２ａと、が係合され、前床版１の道路長手方向後端の凹部１ａと、後床版２の道路長手方向前端の凸部２ａとの間には、隙間６が形成され、隙間６には、補強繊維入りの充填材３が充填される。【選択図】図１

Description

本発明は、道路用床版を接続して道路を形成するための道路用床版接続構造に関する。

従来、道路の長手方向に隣り合って敷設された二枚の板材を接続して構成する道路が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１０－２３６２５８

特許文献１には、ループ筋が突出するプレキャスト床版の端面同士を所定の隙間をあけて突き合せた状態で、端面同士の隙間に間詰コンクリートを打設する床版継手構造が開示されている。ところが、前記従来の床版継手構造の場合、ループ筋の内側にループ筋と直行する補強鉄筋を配筋する作業に手間がかかる。また、プレキャスト床版同士の位置決めが困難である。また、端面同士の隙間に打設する間詰コンクリートのコストが多大である。

本発明に係る道路用床版接続構造は、一の道路用床版と他の道路用床版とを接続する、道路用床版接続構造であって、前記一の道路用床版、及び、前記他の道路用床版は、端部に接続部を有し、前記接続部は、凸部と凹部とを有し、前記一の道路用床版の道路長手方向後端の凹部と、前記他の道路用床版の道路長手方向前端の凸部と、が係合され、前記一の道路用床版の道路長手方向後端の凸部と、前記他の道路用床版の道路長手方向前端の凹部との間には、隙間が形成され、前記隙間には、充填材が充填され、前記一の道路用床版、前記他の道路用床版、及び前記充填材は、補強繊維入りのコンクリート製であり、前記充填材によって前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版が離隔不可能に接続され、前記充填材の強度は前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版よりも高い、ことを特徴とする。

また、本発明に係る道路用床版接続構造は、前記道路用床版接続構造において、前記充填材の圧縮強度は、前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版の圧縮強度に対して、１．５～２．７５倍である、ことを特徴とする。

また、本発明に係る道路用床版接続構造は、前記道路用床版接続構造において、前記一の道路用床版、前記他の道路用床版、及び前記充填材の補強繊維の配合量は、前記充填材の強度が前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版よりも高くなる程度である、ことを特徴とする。

また、本発明に係る道路用床版接続構造は、前記道路用床版接続構造において、前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版の道路長手方向後端には、鉛直方向且つ道路長手方向の溝を有し、その溝に前記充填材が充填される、ことを特徴とする。

また、本発明に係る道路用床版接続構造は、前記道路用床版接続構造において、前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版は、前方側に、道路長手方向に対して直角方向に複数個配列された前方突出鉄筋を備え、後方側に、道路長手方向に対して直角方向に複数個配列された溝を備え、前記一の道路用床版と、前記他の道路用床版と、を接続したとき、該他の道路用床版の前記前方突出鉄筋が、該一の道路用床版の前記溝内に突出し挿入され、該溝内で前記充填材に固定される、ことを特徴とする。

本発明に係る道路用床版接続構造によれば、一の道路用床版の接続部と他の道路用床版の接続部とを係合するだけで、施工することができ、施工が容易である。また、一の道路用床版の道路長手方向後端の凸部と、他の道路用床版の道路長手方向前端の凹部との間に形成された僅かな隙間に、充填材を充填するだけで、一の道路用床版と他の道路用床版とを接続することができる。すなわち、僅かな隙間の充填材のみによって、一の道路用床版と他の道路用床版とを、離隔不可能に接続することができる。このため、施工が容易であるとともに充填材のコストを低減することができる。

一実施形態に係る道路用床版接続構造を示す斜視図である。接続する前の道路用床版を示す斜視図である。第一変形例に係る道路用床版を示す斜視図である。（ａ）から（ｆ）はそれぞれ、第一変形例に係る道路用床版を示す正面図、背面図、左側面図、右側面図、平面図、及び、底面図である。（ａ）から（ｃ）はそれぞれ、第一変形例に係る道路用床版を用いた接続構造を示す平面図、Ａ－Ａ線切断部断面図、Ｂ－Ｂ線切断部断面図である。（ａ）は図４（ｃ）の部分拡大図、（ｂ）は図４（ｄ）の部分拡大図である。第二変形例に係る道路用床版を示す斜視図である。（ａ）から（ｆ）はそれぞれ、第二変形例に係る道路用床版を示す正面図、背面図、左側面図、右側面図、平面図、及び、底面図である。第三変形例に係る道路用床版を示す斜視図である。（ａ）から（ｆ）はそれぞれ、第三変形例に係る道路用床版を示す正面図、背面図、左側面図、右側面図、平面図、及び、底面図である。

（道路用床版接続構造４）
まず、図１及び図２を用いて本発明の一実施形態に係る道路用床版接続構造（継手構造）４について説明する。図１及び図２に示す如く、本実施形態において、一の道路用床版である前床版１と、他の道路用床版である後床版２とが接続される。前床版１及び後床版２（以下、総称して単に「床版」と記載する）は補強繊維を有する繊維補強コンクリートであり、ともに道路長手方向の端部に接続部が形成されている。前床版１の前端及び後床版２の後端においても、接続部が形成されるが、図１及び図２においては省略している。

床版１，２を構成するセメントの材質は、本願発明の技術的特徴ではなく、限定されない。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等、各種セメントが、使用される。これらのなかでも、生産性、強度等の点から、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましい。セメントに対する水の配合割合が多すぎると、床版の強度が低下する傾向にあり、逆に水の配合割合が少なすぎると、成形時にセメント混練物の流動性が低下して成形性を阻害する傾向にある。このため、セメントに対する水の配合割合は、適切な範囲内に収まることが好ましい。セメントは、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ3）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含む。

床版１，２を構成するセメントが補強繊維を含んだ場合には、補強繊維としては、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン繊維）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維、鉱物繊維等が挙げられる。補強繊維の繊維長は特に限定されない。補強繊維の繊維長が長い方が補強効果の点では有利であるが、その一方で、繊維長が長くなるほど分散性が低下し、成形体内で補強繊維が偏在して、却って床版１，２の強度を低下させる場合もある。また、補強繊維の太さも特に限定はない。床版１，２を構成するセメントは、補強繊維を含まなくともよい。

充填材３の材質は、例えば、高強度の接合力と優れた防水性とを備えた樹脂モルタルである。充填材３の材質は、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはポリエレア樹脂等からなる合成樹脂と、砂等の細骨材と、が混合された樹脂モルタルである。なお、充填材３の材質は、弾性ゴム等であってもよい。

充填材３に含まれる補強繊維は、例えば、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン繊維）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等である。これらの繊維の中でも、ビニロン繊維は、耐久性が高く、セメントとの親和性に優れるので好ましい。補強繊維の繊維長は特に限定されないが、短繊維であることが好ましく、例えば１５～４５ｍｍの範囲が好ましい。補強繊維の繊維長が１５ｍｍ未満では補強効果が不足する傾向がみられる。補強繊維の繊維長が長い方が補強効果の点では有利である。一方で、繊維長が長くなるほど分散性が低下し、成形体内で補強繊維が偏在して、却ってパネル強度を低下させる場合もある。また、補強繊維の太さにも特に限定はないが、通常、１０～１０００μｍのものが用いられる。

前床版１、後床版２及び充填材３に含まれる補強繊維の配合量は、前記セメント１００重量部に対して０．２～６重量部とすることが好ましい。補強繊維の配合量が少ないと、補強効果も低く、パネル強度も低くなる。補強繊維の配合量が多いほどパネル補強効果においては有利であるものの、補強繊維の配合量が過剰であるとセメント混練物中での分散性が悪くなり、補強繊維が偏在して、パネル強度が不均一になり、却ってパネル強度を低下させるおそれがある。このような観点から、補強繊維の配合量のより好ましい範囲は、セメント１００重量部に対して０．４～４重量部である。

上記補強繊維の配合量を考慮して、充填材３の強度が、床版１，２の強度よりも高く設定される。また、充填材３の材質は、床版１，２の強度よりも強固である。このため、車両等の荷重による衝撃は、床版１，２が僅かに弾性変形して、主として床版１，２が吸収する。また、床版１，２の上面の面積が充填材３の上面面積よりも大きいことによっても、車両等の荷重による衝撃は、床版１，２が僅かに弾性変形して、床版１，２が吸収する。衝撃に対する垂直方向の面積が大きい程、弾性変形量が大きいからである。

すなわち、床版１，２の上面の面積が充填材３の上面の面積よりも大きいこと、及び、床版１，２の強度が充填材３の強度よりも小さいこと、によって、車両等の荷重による衝撃が効率的に床版１，２へ吸収される。これにより、道路用床版接続構造４の強度を高め、寿命を長くすることができる。また、通常、Ｘ軸方向において、床版１と床版２との接続部である充填材３の位置に応力集中が生じる。充填材３の強度を、床版１及び２の強度よりも高くすることにより、集中的に負荷のかかる位置をなくし、全体として応力集中の生じる位置をなくすことができる。このため、破損に対する強度を向上させることができる。

各部材の強度の具体的な数値は、圧縮強度において、床版１，２の場合、４０～６０Ｎ／ｍｍ２であるのに対して、充填材３の場合、９０～１１０Ｎ／ｍｍ２である。充填材３の圧縮強度は、床版１，２の圧縮強度に対して、１．５～２．７５倍である。例えば、床版１及び２の圧縮強度が約５０Ｎ／ｍｍ２であるのに対して、充填材３の圧縮強度が約１００Ｎ／ｍｍ２であり、充填材３の圧縮強度は、床版１，２の圧縮強度に対して、約２倍である。

床版１，２を構成する繊維補強コンクリート材は、その軽量化を目的として、多孔質であってもよい。なお、「多孔質」であるとは、例えば、発泡剤や起泡剤等を用いて床版１，２の内部に独立気泡および連続気泡等の気泡を含ませることを意味する。また、床版１，２を構成する繊維補強コンクリート材は、その軽量化を目的として、樹脂発泡体をさらに含んでいてもよい。

それぞれの床版の接続部は、凸部と凹部とを有している。具体的には図２に示す如く、前床版１の道路長手方向後端には凹部１ａ及び凸部１ｃが形成され、凸部１ｃの下面には後方段差８が形成される。また、後床版２の道路長手方向前端には凸部２ａ及び凹部２ｃが形成され、凸部２ａの上面には前方段差７が形成される。互いに連結した床版１及び２からなるユニットを道路長手方向に複数組連結するためには、前床版１の道路長手方向前端に、凸部２ａと同形状の凸部及び凹部２ｃと同形状の凹部が形成され、後床版２の道路長手方向後端に、凹部１ａと同形状の凹部及び凸部１ｃと同形状の凸部が形成される。

図２に示す如く、前床版１の凹部１ａと後床版２の凸部２ａとが係合される。この際、前方段差７の上方に後方段差８が位置する。また、前床版１の道路長手方向後端の凸部１ｃと、後床版２の道路長手方向前端の凹部２ｃと、によって、隙間６が形成される。そして、この隙間６及び溝１ｂには、図１に示す如く補強繊維入りの充填材３が充填される。この充填材３により、前床版１と後床版２とが離隔不可能に接続される。溝１ｂの形状は、特に限定されず、先細形状、湾曲形状等でもよい。

なお、凹部１ａと凸部２ａとは、係合されるだけで充填材によって固着されることはない。すなわち、上下方向において、前床版１と後床版２とが充填材によって固着されるのは、上半分（４割～６割）であり、下半分（６割～４割）においては、固着されない。このため、現場施工する充填材の量を低減できる。

本発明に係る道路用床版接続構造４においては、車両走行方向において、車両からの下方向への高い輪荷重に対する耐久性を実現することができた。具体的には、床版１，２の接続付近で、試験機のローラーから下方向へ負荷をかけ、走行方向にローラーを往復運動させる輪荷重走行疲労試験を行った。試験は、１６ｔから４万回毎に２ｔずつ荷重を上げ、４０ｔでトータル５２万回走行させる階段載荷方法で行い、疲労破壊せずに終了した。すなわち、この道路用床版接続構造４での、ローラーから下方向への高い輪荷重に耐久できるという効果が生じる。前床版１と後床版２とが充填材３によって固着されるのは、上半分であるにもかかわらず、前記試験に耐えることができた。

以上説明した本発明に係る道路用床版接続構造４によれば、前床版１の接続部と後床版２の接続部とを係合するだけで、施工することができ、施工が容易である。前方段差７に前床版１の接続部を係合することにより、前床版１と後床版２との位置決めが容易である。また、凸部１ｃと凹部２ｃとによって形成された僅かな隙間６に、充填材３を充填するだけで、前床版１と後床版２とを接続することができる。すなわち、僅かな隙間６の充填材３のみによって、前床版１と後床版２とを、離隔不可能に接続することができる。このため、施工が容易であるとともに充填材３のコストを低減することができる。なお、前床版１の凸部１ｃ及び後床版２の凹部２ｃの中の、充填材３と接触する部分は、凸凹面とする目荒しが施されている。これにより、凸部１ｃ及び凹部２ｃと充填材３との接着力を向上させることができる。

（固定構造５（第一変形例））
次に、第一変形例に係る床版１Ａ，２Ａを用いた道路用床版接続構造４について、図３から図６を用いて説明する。本変形例に係る床版１Ａ，２Ａにおいては、前記実施形態に係る床版１，２と同じ構成については同符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示す如く、道路用床版接続構造４は固定構造５を備える。固定構造５は、凹部２ｃを形成する前方段差７と、凹部２ｃに連続する複数の溝１ｂと、を備える。固定構造５は、さらに、後床版２Ａに内蔵され、前端部がＵ字形状（コの字形状）である複数の前方突出鉄筋９を備える。前方突出鉄筋９は、Ｕ字形状の中のＬ字部分が、溝１ｂ内に突出する。固定構造５は、さらに、前床版１Ａに内蔵され、後端部がＵ字形状（コの字形状）である複数の内蔵鉄筋１０と、前床版１Ａに内蔵され、少なくとも後端部が直線状である複数の後方突出鉄筋１１と、を備える。固定構造５は、さらに、後床版２Ａに内蔵され、Ｙ軸方向に直線状に延びる複数の横鉄筋１２と、前床版１Ａに内蔵され、Ｙ軸方向に直線状に延びる複数の横鉄筋１３と、を備える。

内蔵鉄筋１０と後方突出鉄筋１１とは、溶接や固定具等によって固定される。前方突出鉄筋９は、前端付近が凹部２ｃ及び溝１ｂ内に突出する。後方突出鉄筋１１の後端付近は、凹部２ｃ内に突出する。横鉄筋１２と前方突出鉄筋９とは、溶接によって固定される。横鉄筋１３と内蔵鉄筋１０とは、溶接によって固定される。

固定構造５は、前方突出鉄筋９が凹部２ｃ及び溝１ｂ内に突出するとともに、後方突出鉄筋１１の後端付近が凹部２ｃ内に突出する。このため、凹部２ｃ及び溝１ｂ内に充填材３を注入し固化されることにより、２本の鉄筋９，１１を介して、前床版１Ａと後床版２Ａとを強固に連結固定することができる。前方突出鉄筋９は、前端付近が凹部２ｃ及び溝１ｂ内に突出するため、前床版１Ａと後床版２Ａとが互いにＹ軸方向にスライドすることが防止される。このため、前床版１Ａと後床版２Ａとが強固に固定される。また、前方突出鉄筋９と、溝１ｂ内の充填材３と、後床版２Ａを構成する補強繊維入りコンクリートと、は一体化される。また、溝１ｂ内の充填材３と、前床版１Ａを構成する補強繊維入りコンクリートと、は一体化される。これにより、前床版１Ａと後床版２Ａとが強固に固定される。

前方突出鉄筋９が溝１ｂの内側壁に圧入される構成であってもよい。これにより、前方突出鉄筋９が溝１ｂの内側壁から外れることなく固定される。前方突出鉄筋９の前方端付近に拡径部（エンドバンド）を設け、拡径部が溝１ｂの内側壁に圧入される構成であってもよい。前方突出鉄筋９が溝１ｂの内側壁から外れることなく固定されるとともに、前方突出鉄筋９が溝１ｂ内から、ずれることがなく、抜出することがない。

固定構造５は、前床版１Ａの複数の溝１ｂに、後床版２Ａの複数の前方突出鉄筋９が、各々係合される。複数の溝１ｂ及び前方突出鉄筋９は、長手方向（Ｘ軸方向）に対して直角方向（Ｙ軸方向）に複数個配列されている。このため、Ｙ軸方向において、前床版１Ａと後床版２Ａとが互いにずれることはない。しかも、溝１ｂ及び前方突出鉄筋９は、Ｙ軸方向に複数個配列されているため、溝１ｂと前方突出鉄筋９と間での抵抗力を高めることができる。この抵抗力は、溝１ｂ及び前方突出鉄筋９の数が多い程大きく、溝１ｂ及び前方突出鉄筋９の数は、Ｙ軸方向で５０～３００ｍｍあたり１個であることが好ましい。また、前方突出鉄筋９の前方端は、溝１ｂの根本１ｄに当接するように構成してもよい。前床版１Ａと後床版２Ａとの位置決めが容易となる。

図５（ｂ）に示すように、前床版１Ａの溝１ｂの根本１ｄは、重なり幅Ｗ１が生じる程度に、前方段差７の上に係合されるように構成されている。図５（ｃ）に示すように、前床版１Ａの凸部１ｃは、重なり幅Ｗ２が生じる程度に、前方段差７の上に係合される。すなわち、固定構造５は、Ｙ軸方向全てにおいて、後床版２Ａの前方段差７の上に前床版１Ａを載置して係合できるように構成されている。このため、前床版１Ａと後床版２Ａとを安定した状態に強固に固定できる。また、製造中に充填材３が前床版１Ａ及び後床版２Ａの下面まで漏れることはない。また、道路として使用している時に、前床版１Ａ及び後床版２Ａの下面の水分が、前床版１Ａと後床版２Ａとの接触面から、前床版１Ａ及び後床版２Ａの上面に噴出することがない。

（他の変形例）
本発明に係る床版は、図７及び図８に示す如く、第二変形例に係る床版１Ｂ，２Ｂであってもよい。本変形例に係る床版１Ｂ，２Ｂは、第一変形例に係る床版１Ａ，２Ａにおいて鉄筋が突出しない構成である。本変形例に係る床版１Ｂ，２Ｂにおいても、複数個が図１に示すように、充填材３によって接続される。

本発明に係る床版は、図９及び図１０に示す如く、第三変形例に係る床版１Ｃ，２Ｃであってもよい。本変形例に係る床版１Ｃ，２Ｃは、第二変形例に係る床版１Ｂ，２Ｂにおいて溝を有しない構成である。本変形例に係る床版１Ｃ，２Ｃにおいても、複数個が図１に示すように、充填材３によって接続される。

上記の変形例に係る床版１Ｂ，２Ｂ（１Ｃ，２Ｃ）において、充填材３の材質は、床版１，２の材質よりも強固である。一方で、床版１，２と充填材３とは、原料がセメントであるため、親和性が良く、強固に接続され、離隔することがない。すなわち、床版１，２と充填材３に、垂直荷重を付加しても、床版１，２と充填材３との接続部が破壊することはない。

１前床版（一の道路用床版）１Ａ前床版（第一変形例）
１Ｂ前床版（第二変形例）１Ｃ前床版（第三変形例）
１ａ凹部１ｂ溝
１ｃ凸部１ｄ根元
２後床版（他の道路用床版）２Ａ後床版（第一変形例）
２Ｂ後床版（第二変形例）２Ｃ後床版（第三変形例）
２ａ凸部２ｃ凹部
３充填材４道路用床版接続構造（継手構造）
５固定構造６隙間
７前方段差８後方段差
９前方突出鉄筋１０内蔵鉄筋
１１後方突出鉄筋１２横鉄筋
１３横鉄筋

Claims

一の道路用床版と他の道路用床版とを接続する、道路用床版接続構造であって、
前記一の道路用床版、及び、前記他の道路用床版は、端部に接続部を有し、
前記接続部は、凸部と凹部とを有し、
前記一の道路用床版の道路長手方向後端の凹部と、前記他の道路用床版の道路長手方向前端の凸部と、が係合され、
前記一の道路用床版の道路長手方向後端の凸部と、前記他の道路用床版の道路長手方向前端の凹部との間には、隙間が形成され、
前記隙間には、充填材が充填され、
前記一の道路用床版、前記他の道路用床版、及び前記充填材は、補強繊維入りのコンクリート製であり、
前記充填材によって前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版が離隔不可能に接続され、前記充填材の強度は前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版よりも高い、道路用床版接続構造。
前記充填材の圧縮強度は、前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版の圧縮強度に対して、１．５～２．７５倍である、請求項１に記載の道路用床版接続構造。
前記一の道路用床版、前記他の道路用床版、及び前記充填材の補強繊維の配合量は、前記充填材の強度が前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版よりも高くなる程度である、請求項１に記載の道路用床版接続構造。
前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版の道路長手方向後端には、鉛直方向且つ道路長手方向の溝を有し、その溝に前記充填材が充填される、請求項１又は２に記載の道路用床版接続構造。
前記一の道路用床版及び前記他の道路用床版は、
前方側に、道路長手方向に対して直角方向に複数個配列された前方突出鉄筋を備え、
後方側に、道路長手方向に対して直角方向に複数個配列された溝を備え、
前記一の道路用床版と、前記他の道路用床版と、を接続したとき、該他の道路用床版の前記前方突出鉄筋が、該一の道路用床版の前記溝内に突出し挿入され、該溝内で前記充填材に固定される、請求項１に記載の道路用床版接続構造。