JP7464075B2

JP7464075B2 - プレストレス構造及びそれを用いたプレキャストコンクリート部材

Info

Publication number: JP7464075B2
Application number: JP2022069400A
Authority: JP
Inventors: 一成佐々木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2042-04-20
Also published as: JP2023159608A

Description

本発明は、ＰＣ鋼材、特にＰＣ鋼より線を用いたプレテンション方式に適用されるプレストレス構造及びそれを用いたプレキャストコンクリート部材に関する。

プレストレストコンクリート（ＰＣ）は、プレストレスの導入時期によって、プレテンション方式とポストテンション方式とに大別され、ポストテンション方式は、緊張材をコンクリート内に自由に配置することができるので、さまざまな形状の場所打ちコンクリートに対して容易にかつ大きなプレストレスを導入することが可能である。

一方、プレテンション方式は、緊張材が取り付けられた反力台から反力をとる形で該緊張材に引張力を導入し、この状態でコンクリートを打設した後、コンクリートの強度発現を待って緊張材を反力台から取り外すといった手順になるため、基本的には、工場でプレキャストコンクリート（ＰＣａ）部材を製作する際に採用される。

ここで、プレテンション方式は、ポストテンション方式とは異なり、鉄筋工事と錯綜しながらのシースの配置に時間を要したり、油圧ジャッキを据え付けるためのスペースや足場が必要になったりすることがないため、工期短縮の要請が大きい道路橋床版の更新に数多く採用されている。

「プレテンション部材におけるＰＣ鋼材のプレストレス定着長に関する研究」（土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月））[令和４年３月１６日検索]、インターネット＜URL : http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00035/2003/58-5/58-5-0254.pdf＞

プレテンション方式では、プレキャストコンクリート部材の端部で緊張力を十分に伝達させることができないため、この区間では緊張力を考慮しない設計とすることが多いが、複数のプレキャストコンクリート部材を接合して一体化させる際には、その接合箇所を曲げに抵抗し得る構造とする必要があり、その場合、曲げひび割れを防止するために緊張力を別途導入しなければならないという問題を生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、端部における曲げひび割れを防止可能なプレストレス構造及びそれを用いたプレキャストコンクリート部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプレストレス構造は請求項１に記載したように、ＰＣ鋼より線等のＰＣ鋼材が該ＰＣ鋼材の各端近傍が含まれた２つの端部区間及びそれらに挟まれた中間区間からなるコンクリートに埋設され該ＰＣ鋼材に導入された緊張力が前記コンクリートとの付着を介して該コンクリートに伝達されるようになっているプレストレス構造において、
前記２つの端部区間の少なくともいずれかに拡がるコンクリートのうち、前記ＰＣ鋼材の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成して円筒状反力部とし、該円筒状反力部を、前記緊張力が前記コンクリートに伝達されるときに前記ＰＣ鋼材の周面からその材軸に直交する方向に向かう膨張力を引張支持することで、該膨張力の反力を前記ＰＣ鋼材に向けて発生させるように構成したものである。

また、本発明に係るプレストレス構造は、前記円筒状反力部の内側及び外側を超高強度繊維補強コンクリートで構成したものである。

また、本発明に係るプレストレス構造は、前記２つの端部区間のうち、前記円筒状反力部が設けられた端部区間においてその縁部から該端部区間と前記中間区間との境界面までの距離が、厚み中心部位よりも表面部位の方で長くなるように構成したものである。

また、本発明に係るプレストレス構造は、前記２つの端部区間のうち、前記円筒状反力部が設けられた端部区間においてその縁部から該端部区間と前記中間区間との境界面までの距離が、前記ＰＣ鋼材の埋設部位よりも該ＰＣ鋼材とそれに隣り合うＰＣ鋼材との中間部位の方で長くなるように、又は短くなるように構成したものである。

また、本発明に係るプレキャストコンクリート部材は、請求項１乃至請求項４のいずれか一記載のプレストレス構造が採用されたものである。

従来、プレテンション方式のプレストレス構造においては、ＰＣ鋼材の緊張力が端部区間で十分に伝達されないことから、複数のプレキャストコンクリート部材を接合して一体化させるような場合には、接合箇所での曲げひび割れを防止すべく、該接合箇所に別途緊張力を導入しなければならない場合があった。

本出願人は、端部区間における緊張力の伝達力低下が、コンクリートの膨張による付着力の低下が原因であることに着眼して研究開発を行ったところ、本願発明をなすに至ったものである。

すなわち、本発明に係るプレストレス構造においては、少なくともいずれかの端部区間に拡がるコンクリートのうち、ＰＣ鋼材の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成して円筒状反力部としてある。

ここで、プレテンション方式のプレストレス構造は、ＰＣ鋼材とコンクリートとの付着を介してＰＣ鋼材の緊張力がコンクリートへと伝達されるが、その緊張力は、ＰＣ鋼材の材軸に平行な方向の分力が圧縮力としてコンクリートに伝達される一方、該材軸に直交する方向の分力がＰＣ鋼材の周面からその材軸を中心とした放射方向へと向かい、膨張力としてコンクリートに伝達する。

この膨張力は、コンクリートにひび割れを生じさせるのみならず、ＰＣ鋼材とコンクリートとの付着力を減少させ、ひいては端部区間における緊張力の伝達低下の原因となる。

しかし、上述した本発明の円筒状反力部は、超高強度繊維補強コンクリートが有する優れた引張強度性能によって上記膨張力を引張支持するとともに、その反力をＰＣ鋼材に向けて発生させる。

そのため、ＰＣ鋼材を取り囲むコンクリートは、材軸直交方向に膨らもうとする変形が拘束されるとともにＰＣ鋼材に押し付けられて付着力が高まり、かくして、端部区間における緊張力の伝達低下が抑制されるとともに、複数のプレキャストコンクリート部材を接合して一体化させるような場合においても、緊張力を別途導入することなく、上記接合箇所での曲げひび割れを防止することが可能となる。

なお、ポストテンション方式のプレストレス構造においては、支圧板近傍に補強筋を設けることがあるが、この補強筋は、支圧板から作用する荷重に対する補強手段であって、ＰＣ鋼材の周面から放射方向に向かう荷重に対するものではなく、本発明とは技術思想が本質的に相違する。

超高強度繊維補強コンクリートは、ＰＣ鋼材の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分に配置されれば足りるものであって、端部区間に拡がるコンクリートのうち、円筒状反力部の内側あるいは外側に拡がるコンクリートを超高強度繊維補強コンクリートで構成するか否かは任意である。

加えて、円筒状反力部は、２つの端部区間のうち、少なくともいずれかの端部区間に設ければ足りるものであって、いずれか一方の端部区間にのみ設けるか、２つの端部区間にそれぞれ設けるかは任意であるし、２つの端部区間に挟まれた中間区間に拡がるコンクリートを超高強度繊維補強コンクリートで構成するかも任意である。

具体的には、以下の配置パターン、
(a)円筒状反力部の内側を超高強度繊維補強コンクリートで構成し、それ以外の部分は中間区間や円筒状反力部が設けられていない側の端部区間を含め、普通コンクリートで構成する
(b)円筒状反力部の内側及び外側を超高強度繊維補強コンクリートで構成し、それ以外の部分は中間区間や円筒状反力部が設けられていない側の端部区間を含め、普通コンクリートで構成する
(c)(a)又は(b)において、床構造に適用した場合に中間区間の上面近傍に相当する部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成する
が本発明に包摂される。

ここで、構成(a)は、超高強度繊維補強コンクリートが有する優れた引張強度性能によってＰＣ鋼材とコンクリートとの付着性能が向上し、端部区間における緊張力の伝達低下がさらに抑制される。

また、構成(b)は、２つの端部区間のうち、いずれか一方又はその両方の端部区間に拡がるコンクリートがすべて超高強度繊維補強コンクリートで構成されるため、該超高強度繊維補強コンクリートにポストテンション方式の支圧板と類似の作用効果が発揮され、端部区間及び中間区間への緊張力の伝達がより確実に行われる。

また、構成(c)は、床面での水密性が向上するので、超高強度繊維補強コンクリートを防水材として機能させることが可能となる。

構成(a)及び構成(b)は、超高強度繊維補強コンクリートで構成される部分が端部区間に限定されるため、中間区間を含めた構造全体を超高強度繊維補強コンクリートで構成する場合に比べて、構築コストを大幅に低減することができる。

円筒状反力部は、その内側に作用する膨張力を引張支持することで、該膨張力の反力をＰＣ鋼材に向けて発生させることができる限り、厳密な意味で円筒である必要はない。

また、円筒状反力部は、超高強度繊維補強コンクリートの打設範囲に円筒状部分が含まれていれば足りる、言い換えれば、円筒状反力部の内外に超高強度繊維補強コンクリートが延設されていてもかまわない。

例えばＰＣ鋼材の端部周囲を箱抜きしその箱抜き領域に超高強度繊維補強コンクリートが後打ちした場合において、後打ち部分がボックス状であっても、その後打ち部分に円筒状部分が形成されている限り、その構成は本発明に包摂される。

２つの端部区間のうち、円筒状反力部が設けられた端部区間においてその縁部から該端部区間と中間区間との境界面までの距離が、厚み中心部位よりも表面部位の方で長くなるように構成したならば、中間区間へのコンクリート拘束作用をさらに高めることが可能となる。

また、２つの端部区間のうち、円筒状反力部が設けられた端部区間においてその縁部から該端部区間と中間区間との境界面までの距離が、ＰＣ鋼材の埋設部位よりも該ＰＣ鋼材とそれに隣り合うＰＣ鋼材との中間部位の方で長くなるように、又は短くなるように構成した場合においても同様であり、中間区間へのコンクリート拘束作用をさらに高めることが可能となる。

なお、上述した各発明において、超高強度繊維補強コンクリートとそれ以外の例えば普通コンクリートとを打ち分けるにあたっては、同時打ちでもよいし、いずれかを先行させるようにしてもかまわない。

本発明に係るプレストレス構造は、橋梁等の構造物が施工される現地において構築される場合も包摂されるが、工場で製作されるプレキャストコンクリート部材に採用される場合が典型例であり、特に道路橋床版として製作した上、これらを接合して一体化させる際には、別途緊張力を導入せずとも、接合箇所が曲げに抵抗し得る構造となる。

本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１の図であり、(a)は全体縦断面図、(b)はＡ－Ａ線に沿う横断面詳細図。プレキャストコンクリート部材１の作用を示した図であり、(a)はＰＣ鋼より線２の緊張力が、材軸に平行な方向と該材軸に直交する方向でそれぞれコンクリートに伝達する様子を示した縦断面詳細図、(b)はＢ－Ｂ線に沿う横断面詳細図であって、ＰＣ鋼より線２の材軸に直交する方向の分力が、ＰＣ鋼より線２の周面からその材軸を中心とした放射方向へと向かい、膨張力としてコンクリートに伝達する様子を示した図、(c)はＢ－Ｂ線に沿う横断面部分詳細図であって、上記膨張力が、円筒状反力部４の引張強度性能によって引張支持されるとともに、その反力がＰＣ鋼より線２に向けて発生する様子を示した図。プレキャストコンクリート部材の端部近傍における緊張力の伝達低下を縦断面図とともに示した図であり、(a)は従来のプレキャストコンクリート部材の図、(b)は本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１の図。プレキャストコンクリート部材１，１を互いに接合して道路橋床版４４を構築する例を示した図であり、(a)は接合前の状態を橋軸方向から見た側面図、(b)は接合後の状態を橋軸方向から見た側面図、(c)は道路橋床版４４に生じる曲げモーメントの概念図。変形例に係る横断面図。プレキャストコンクリート部材１´の図であり、(a)は全体縦断面図、(b)はプレキャストコンクリート部材１とともに道路橋床版６１を構築した場合の橋軸方向から見た側面図。変形例に係るプレキャストコンクリート部材の図であり、(a)は全体縦断面図、(b)は作用を示した図。変形例に係るプレキャストコンクリート部材の図であり、(a)は全体縦断面図（床版利用の場合は断面が水平面と平行）、(b)は作用を示した図。変形例に係るプレキャストコンクリート部材の図であり、(a)は全体縦断面図（床版利用の場合は断面が水平面と平行）、(b)は作用を示した図。

以下、本発明に係るプレストレス構造及びそれを用いたプレキャストコンクリート部材の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１を示したものである。

同図に示すように、プレキャストコンクリート部材１は、プレテンション方式のプレストレス構造が採用された床版であり、ＰＣ鋼材としてのＰＣ鋼より線２がコンクリートに埋設され、該ＰＣ鋼より線に導入された緊張力がそのコンクリートとの付着を介して該コンクリートに伝達されるようになっている。

同図に示されていないが、ＰＣ鋼より線２は、床版の幅に応じ、紙面奥行方向に沿って所要の本数だけ適宜配置すればよい。

ここで、プレキャストコンクリート部材１を構成するコンクリートは、ＰＣ鋼より線２の各端近傍が含まれた２つの端部区間３ａ，３ｂに拡がるコンクリートと、それらに挟まれた中間区間３ｃに拡がるコンクリートとで構成される。

本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１は、図１の右側に位置する端部区間３ａに拡がるコンクリートのうち、ＰＣ鋼より線２の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成して円筒状反力部４としてある。

円筒状反力部４は、ＰＣ鋼より線２に導入された緊張力が端部区間３ａのコンクリートに伝達されるとき、ＰＣ鋼より線２の周面からその材軸に直交する方向に向けて発生する膨張力を引張支持することで、該膨張力の反力がＰＣ鋼より線２に向けて発生するように構成してある。

円筒状反力部４の内径及び外径並びに超高強度繊維補強コンクリートの配合等は、上記膨張力が引張支持され、さらにはそれに伴う反力が発生するように適宜設定すればよい。超高強度繊維補強コンクリートの配合や施工方法を選定するにあたっては、土木学会から発行されている「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針 (案) 」を参照することができるが、ここではその詳細を省略する。

但し、本実施形態においては、円筒状反力部４のみならず、内側部分５や外側部分６も超高強度繊維補強コンクリートで構成してあり、円筒状反力部４の超高強度繊維補強コンクリートはその内外の超高強度繊維補強コンクリートと連続一体化されているので、円筒状反力部４の内径や外径を特段定める必要はない。

円筒状反力部４の長さは、端部区間３ａの縁部（図１の右端に位置する部位）から該端部区間と中間区間３ｃとの境界面までの距離（以下、単に長さと呼ぶ）に相当するが、この長さについては、超高強度繊維補強コンクリートを用いることのコスト増加を考慮しつつ、端部区間３ａを含む材端近傍での緊張力の伝達低下をどの程度改善したいかに応じて適宜定めればよい。

なお、端部区間３ｂや中間区間３ｃに拡がるコンクリートについては、繊維補強されていないコンクリート（非繊維補強コンクリート）、普通コンクリートその他超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートで適宜構成すればよい。

本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１は、プレテンション方式のプレストレス構造であり、ＰＣ鋼より線２とコンクリートとの付着を介して該ＰＣ鋼より線の緊張力がコンクリートへと伝達されるが、その緊張力は、図２(a)に示すように、ＰＣ鋼より線２の材軸に平行な方向の分力が圧縮力としてコンクリートに伝達される一方、該材軸に直交する方向の分力は、膨張力としてコンクリートに伝達する。

この膨張力は、コンクリートが本来、引張強度を期待できないものであるため、そのコンクリートにひび割れを生じさせるのみならず、ＰＣ鋼より線２とコンクリートとの付着力を減少させ、ひいては端部区間３ａにおける緊張力の伝達低下の原因となる。

かかる点に鑑み、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１においては、図２に示すように、端部区間３ａに拡がるコンクリートのうち、ＰＣ鋼より線２の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成して円筒状反力部４としてあり、該円筒状反力部を、ＰＣ鋼より線２に導入された緊張力が端部区間３ａのコンクリートに伝達されるとき、ＰＣ鋼より線２の周面からその材軸に直交する方向に向けて伝達される膨張力（図２(b)、(c)では黒矢印）が、超高強度繊維補強コンクリートが有する優れた引張強度性能によって図２(c)の白矢印（大）で示されるように引張支持されるとともに、該膨張力の反力が、同図白矢印（小）で示されるようにＰＣ鋼より線２に向けて発生するように構成してある。

そのため、ＰＣ鋼より線２を取り囲む内側部分５のコンクリートは、材軸直交方向に膨らもうとする変形が拘束されるとともにＰＣ鋼より線２に押し付けられて付着力が高まる。

図３は、緊張力の伝達低下に関する作用を示したものであり、従来のプレストレス構造が採用されたプレキャストコンクリート部材の場合、同図(a)に示すように、ＰＣ鋼材の端部近傍では、コンクリートの膨張を抑えることができないため、ＰＣ鋼材の緊張力が十分な大きさでコンクリートに伝達されず、部材縁部から一定程度離れた部位までの間（定着長Ｌ_１））は、緊張力が伝達されないものとして扱う必要があった。

一方、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１においては、同図(b)に示したように、上述した円筒状反力部４によって端部区間３ａにおけるコンクリートの膨張が抑制されるため、定着長はＬ_２に短縮される。

図４は、プレキャストコンクリート部材１を用いて道路橋床版を構築する例を示したものである。

道路用床版を構築するには、同図(a)に示すようにまず橋桁４２の上にプレキャストコンクリート部材１，１を架け渡す。このとき、プレキャストコンクリート部材１，１は、接合のためのクリアランス４１を介して端部区間３ａが対向するように配置する。

次に、同図(b)に示すように、クリアランス４１に接合構造４３を適宜施してプレキャストコンクリート部材１，１を互いに接合し、道路橋床版４４とする。

同図(c)は、道路橋床版４４に生じる曲げモーメントを概略的に示したものである。

２枚のプレキャストコンクリート部材を剛接合して道路橋床版を構築する場合、該道路橋床版の端部では、回転拘束されないので曲げモーメントがゼロになる一方、接合箇所では、それぞれのプレキャストコンクリート部材の端部が回転拘束されるため、一定の曲げモーメントが発生するが、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１，１では、同図に示すように、端部区間３ａに拡がるコンクリートに十分な緊張力が伝達され予め圧縮力が導入されているため、接合箇所では曲げひび割れが抑制される。

なお、接合構造４３を構築するにあたり、その構成材料として超高強度繊維補強コンクリートを用いるようにすれば、端部区間３ａを構成するコンクリートが超高強度繊維補強コンクリートであることと相俟って、接合構造４３とプレキャストコンクリート部材１，１との接合箇所でも曲げひび割れが抑制される。

以上説明したように、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１によれば、端部区間３ａに拡がるコンクリートのうち、ＰＣ鋼より線２の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成して円筒状反力部４とするとともに、該円筒状反力部を、ＰＣ鋼より線２に導入された緊張力が端部区間３ａのコンクリートに伝達されるとき、ＰＣ鋼より線２の周面からその材軸に直交する方向に向けて発生する膨張力を引張支持することで、該膨張力の反力がＰＣ鋼より線２に向けて発生するように構成してあるので、ＰＣ鋼より線２を取り囲む内側部分５のコンクリートは、材軸直交方向に膨らもうとする変形が拘束されるとともにＰＣ鋼より線２に押し付けられて付着力が高まり、それゆえ、ＰＣ鋼より線２の緊張力は十分な大きさをもって圧縮力としてコンクリートに伝達される。

そのため、端部区間３ａにおける緊張力の伝達低下が抑制されるとともに、２枚のプレキャストコンクリート部材１，１を接合して一体化させるような場合においても、緊張力を別途導入することなく、上記接合箇所での曲げひび割れを防止することが可能となる。

また、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１によれば、円筒状反力部４のみならず、内側部分５についても超高強度繊維補強コンクリートで構成してあるので、ＰＣ鋼より線２への付着性が高まり、円筒状反力部４の上記作用とも相俟って端部区間３ａにおける緊張力の伝達低下がさらに抑制される。

また、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１によれば、円筒状反力部４のみならず、内側部分５、さらには外側部分６についても超高強度繊維補強コンクリートで構成してあるので、端部区間３ａ全体が超高強度繊維補強コンクリートで構成されることとなり、該端部区間にポストテンション方式の支圧板と類似の作用効果が発揮され、端部区間３ａ及び中間区間３ｃへの緊張力の伝達がより確実に行われる。

また、本実施形態に係るプレキャストコンクリート部材１によれば、中間区間３ｃに拡がるコンクリートを普通コンクリート等の超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートで構成してあるので、プレキャストコンクリート部材１全体の製作コストを低く抑えることが可能となる。

本実施形態では、ＰＣ鋼材がＰＣ鋼より線２である場合について説明したが、プレキャストコンクリート部材のサイズいかんでは、ＰＣ鋼より線２に代えて、ＰＣ鋼棒を用いるようにしてもかまわない。

また、本実施形態では、プレキャストコンクリート部材１を床版用としたが、端部の曲げひび割れを抑制する必要があるのであれば、床版のみならず、柱材、梁材など任意の部位の部材に適用することが可能である。

また、本実施形態では、プレキャストコンクリート部材に係る構成を説明したが、例えば、長大であるがゆえに搬送コストが高くなり、現地で緊張力導入を行うことのコストを差し引いても、全体としては経済性があるような場合であれば、プレストレス構造として現場で構築するようにしてもかまわない。

また、本実施形態では、円筒状反力部４のみならず、内側部分５及び外側部分６に拡がるコンクリートについても超高強度繊維補強コンクリートで構成するようにしたが、図５(a)に示すように、円筒状反力部４の内側部分５及び外側部分６を、繊維補強されていないコンクリート（非繊維補強コンクリート）、普通コンクリートその他超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートで構成してもかまわないし、同図(b)に示すように、円筒状反力部４の外側部分６を同じく超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートで構成してもかまわない。

かかる構成においては、ＰＣ鋼より線２とその周囲とのコンクリートとの付着強度が実施形態ほどは高くない、あるいはポストテンション方式の支圧板と類似の作用効果が期待しにくいといった不利な点は残るものの、ＰＣ鋼より線２の緊張力によって該ＰＣ鋼より線を取り囲むコンクリートが外側に膨らもうとする変形が円筒状反力部４によって拘束され、それによって緊張力の伝達低下が防止されるという効果については、実施形態と何ら変わるものではない。

この場合、円筒状反力部４の内径あるいは外径は、ＰＣ鋼材周面からコンクリートに伝達された膨張力が引張支持されるとともに、それに伴う反力が発生するように適宜設定すればよい。

なお、同図(c)は、施工上の便宜を考慮した同図(b)の変形例であって、プレキャストコンクリート部材を製作する際、ＰＣ鋼より線２の端部周囲を箱抜きし、その箱抜き領域５１に超高強度繊維補強コンクリートを後打ちした例であり、該箱抜き領域以外は超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートで構成してある。

かかる構成においては、箱抜き領域５１がボックス状であっても、その箱抜き領域５１に後打ちされた超高強度繊維補強コンクリートによって円筒状反力部４が設けられることに変わりはなく、その点では同図(b)の構成と同一である。

また、本実施形態では、端部区間３ａ，３ｂのうち、一方の端部区間３ａにのみ円筒状反力部４を設けたが、これに代えて、端部区間３ａ，３ｂのそれぞれに円筒状反力部４を設けた構成としてもよい。この場合、端部区間３ａに関する上述の変形例は、端部区間３ｂにもすべて同様に適用される。

図６(a)は、端部区間３ａ，３ｂのそれぞれに円筒状反力部４を設けてなるプレキャストコンクリート部材１´を示した縦断面図、同図(b)は、プレキャストコンクリート部材１及びプレキャストコンクリート部材１´を用いて道路橋床版６１を構成した例を示した側面図である。

道路用床版６１を構築するには、まず、橋桁４２の上にプレキャストコンクリート部材１、プレキャストコンクリート部材１´及びプレキャストコンクリート部材１を架け渡す。

このとき、同図で左側に位置するプレキャストコンクリート部材１と中央に位置するプレキャストコンクリート部材１´は、クリアランス４１と同様のクリアランスを介してプレキャストコンクリート部材１の端部区間３ａとプレキャストコンクリート部材１´の端部区間３ｂが対向するように配置し、プレキャストコンクリート部材１´と同図で右側に位置するプレキャストコンクリート部材１とは、同じくクリアランス４１と同様のクリアランスを介してプレキャストコンクリート部材１´の端部区間３ａとプレキャストコンクリート部材１の端部区間３ａが対向するように配置する。

次に、各クリアランスに接合構造４３と同様の接合構造６２を適宜施してプレキャストコンクリート部材１，１´，１を互いに接合し、道路橋床版６１とする。

このように構成すると、プレキャストコンクリート部材１の端部区間３ａ及びプレキャストコンクリート部材１´の端部区間３ａ，３ｂに拡がるコンクリートに十分な緊張力が伝達され予め圧縮力が導入されているため、接合箇所では曲げひび割れが抑制される。

また、本実施形態及びその変形例では、中間区間３ｃに拡がるコンクリートを超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートで構成するものとしたが、その上面近傍部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成するようにすれば、床面での水密性が向上するため、超高強度繊維補強コンクリートを防水材として機能させることが可能となる。

この場合、端部区間３ａあるいは端部区間３ａ，３ｂと連続一体化するように超高強度繊維補強コンクリートを施工するのが望ましい。

また、本実施形態及びその変形例では、端部区間３ａと中間区間３ｃとの境界面あるいは端部区間３ａ，３ｂと中間区間３ｃとの各境界面をＰＣ鋼より線２の材軸と直交する直立面としたが、変形例の場合においては、これに代えて、図７(a)に示すように、端部区間３ａ，３ｂと中間区間３ｃとの各境界面７１が厚み中心部位で縁部側に膨らむように、言い換えれば端部区間３ａ，３ｂの各縁部から各境界面７１までの距離が、厚み中心部位よりも表面部位の方で長くなるように構成してもよい。

かかる構成においては、端部区間３ａ，３ｂに設けられた各円筒状反力部４の作用によって、ＰＣ鋼より線２の緊張力が十分な大きさの圧縮力としてコンクリートに伝達されることに加え、その圧縮力が、同図(b)に示すように、ＰＣ鋼より線２の材軸方向ではなく、該材軸から断面中心側に若干傾いた方向に伝達するので、境界面７１近傍の中間区間３ｃでも、コンクリートの膨張が抑制されることとなり、ＰＣ鋼より線２の緊張力のコンクリートへの伝達効率がさらに向上する。

なお、境界面７１に係るこの変形例は、本実施形態にも適用可能であることは言うまでもない。

また、図８(a)に示すように、端部区間３ａ，３ｂと中間区間３ｃとの各境界面８１がＰＣ鋼より線２の配置中心で縁部側に膨らむように、言い換えれば端部区間３ａ，３ｂの縁部から該各端部区間と中間区間３ｃとの各境界面８１までの距離が、ＰＣ鋼より線２の埋設部位よりも該ＰＣ鋼より線とそれに隣り合うＰＣ鋼より線との中間部位の方で短くなるように構成してもよい。

かかる構成においては、端部区間３ａ，３ｂに設けられた各円筒状反力部４の作用によって、ＰＣ鋼より線２の緊張力が十分な大きさの圧縮力としてコンクリートに伝達されることに加え、その圧縮力が、同図(b)に示すように、ＰＣ鋼より線２の材軸方向ではなく、該材軸から配置中心側に若干傾いた方向に伝達するので、境界面８１近傍の中間区間３ｃにおいては、ＰＣ鋼より線２の配置中心近傍でコンクリートの膨張が抑制されることとなり、ＰＣ鋼より線２の緊張力のコンクリートへの伝達効率がさらに向上する。

同様に、図９(a)に示すように、端部区間３ａ，３ｂと中間区間３ｃとの各境界面９１がＰＣ鋼より線２の配置中心で縁部と反対の側に膨らむように、言い換えれば端部区間３ａ，３ｂの縁部から該各端部区間と中間区間３ｃとの各境界面９１までの距離が、ＰＣ鋼より線２の埋設部位よりも該ＰＣ鋼より線とそれに隣り合うＰＣ鋼より線との中間部位の方で長くなるように構成してもよい。

かかる構成においては、端部区間３ａ，３ｂに設けられた各円筒状反力部４の作用によって、ＰＣ鋼より線２の緊張力が十分な大きさの圧縮力としてコンクリートに伝達されることに加え、その圧縮力が、同図(b)に示すように、ＰＣ鋼より線２の材軸方向ではなく、該材軸からＰＣ鋼より線２の配置側に若干傾いた方向に伝達するので、境界面９１近傍の中間区間３ｃにおいては、ＰＣ鋼より線２近傍でコンクリートの膨張が抑制されることとなり、ＰＣ鋼より線２の緊張力のコンクリートへの伝達効率がさらに向上する。

１，１´ プレキャストコンクリート部材
２ＰＣ鋼より線（ＰＣ鋼材）
３ａ，３ｂ端部区間
３ｃ中間区間３ｃ
４円筒状反力部
７１，８１，９１境界面

Claims

ＰＣ鋼より線等のＰＣ鋼材が該ＰＣ鋼材の各端近傍が含まれた２つの端部区間及びそれらに挟まれた中間区間からなるコンクリートに埋設され該ＰＣ鋼材に導入された緊張力が前記コンクリートとの付着を介して該コンクリートに伝達されるようになっているプレストレス構造において、
前記２つの端部区間の少なくともいずれかに拡がるコンクリートのうち、前記ＰＣ鋼材の材軸を横断面中心として円筒状に拡がる部分を超高強度繊維補強コンクリートで構成して円筒状反力部とし、該円筒状反力部を、前記緊張力が前記コンクリートに伝達されるときに前記ＰＣ鋼材の周面からその材軸に直交する方向に向かう膨張力を引張支持することで、該膨張力の反力を前記ＰＣ鋼材に向けて発生させるように構成したことを特徴とするプレストレス構造。
前記円筒状反力部の内側及び外側を超高強度繊維補強コンクリートで構成した請求項１記載のプレストレス構造。
前記２つの端部区間のうち、前記円筒状反力部が設けられた端部区間においてその縁部から該端部区間と前記中間区間との境界面までの距離が、厚み中心部位よりも表面部位の方で長くなるように構成した請求項２記載のプレストレス構造。
前記２つの端部区間のうち、前記円筒状反力部が設けられた端部区間においてその縁部から該端部区間と前記中間区間との境界面までの距離が、前記ＰＣ鋼材の埋設部位よりも該ＰＣ鋼材とそれに隣り合うＰＣ鋼材との中間部位の方で長くなるように、又は短くなるように構成した請求項２記載のプレストレス構造。
請求項１乃至請求項４のいずれか一記載のプレストレス構造が採用されたことを特徴とするプレキャストコンクリート部材。