JP2019157602A - 分割型カルバート用主桁、それを組み込んだ分割型カルバート、分割型カルバート用主桁の製造方法、および分割型カルバートの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄鋼工場から出荷される緊張材としてのＰＣ鋼材の輸送性を改善し、プレストレスト・コンクリート製の主桁の製造コストを大幅削減可能とする分割型カルバートの製造および施工技術を提供する。【解決手段】 所定間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に架け渡されて分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁２であって、該主桁２の主桁本体２０内には、長さの異なる複数本の緊張材３０の端部同士が機械式継手３１で連結された少なくとも１本の連結型緊張材３が、該主桁２の主桁長Ｌ方向に沿って挿通され、該連結型緊張材３の両外端間に加えられた緊張力Ｆを維持したままの状態とされたものとしてなる分割型カルバート１用主桁２である。【選択図】 図１

Description

この発明は、土工における橋梁の一種、溝渠、即ちカルバートの施工技術に関連するものであり、特に、製造および輸送の効率を高めた分割型カルバートの製造および施工に関わる技術分野は勿論のこと、その輸送、保管、組み立ておよび設置に必要となる設備、器具類を提供、販売する分野から、それら資材や機械装置、部品類に必要となる素材、例えば、木材、石材、各種繊維類、プラスチック、各種金属材料等を提供する分野、それらに組み込まれる電子部品やそれらを集積した制御関連機器の分野、各種計測器の分野、当該設備、器具を動かす動力機械の分野、そのエネルギーとなる電力やエネルギー源である電気、オイルの分野といった一般的に産業機械と総称されている分野、更には、それら設備、器具類を試験、研究したり、それらの展示、販売、輸出入に係わる分野、将又、それらの使用の結果やそれを造るための設備、器具類の運転に伴って発生するゴミ屑の回収、運搬等に係わる分野、それらゴミ屑を効率的に再利用するリサイクル分野などの外、現時点で想定できない新たな分野までと、関連しない技術分野はない程である。

（着目点）
プレキャストコンクリート製の門型カルバートは、コンクリート製品工場にて図１０に示すように、門型形状に製造されるから、該門型カルバート１をコンクリート製品工場から設置場所まで輸送し、河川や地下道などを跨ぐ箇所に、予め、ベタ基礎または布基礎の何れか選択的に打設し準備しておいた基礎上に跨ぐよう簡単に設置することができ、設置場所における作業工数を大幅に削減することができるという利点を有しているが、主桁２の長さや橋脚６の高さが大型化してしまうと、コンクリート製品工場から設置場所までの輸送が困難になるという課題があった。

（従来の技術）
こうした状況を反映し、その打開策となるような提案もこれまでに散見されない訳ではない。
例えば、下記の特許文献１（１）に提案されているものに代表されるように、上部部材と両側部材と下端フーチング部からなり、両側部材の上方部で継手によって接続してある大型分割式カルバートで、上部部材は少なくともその両端部がプレキャストコンクリート製であり、両側部材はプレキャストコンクリート製であり、下部フーチング部はプレキャストコンクリート製ないしその両端部が現場打ちコンクリートからなる大型分割式カルバートや、同特許文献１（２）中の図５（Ｃ）に見られるような、上版部をプレキャストコンクリート製とし、それとは別体で、側版部およびフーチング部を左右別々のプレキャストコンクリート製とし、掘削地盤杭を打ち込むとともに、杭の頭部が突出しないようにして杭と接合する基礎コンクリートを打設し、基礎コンクリートの上にフーチング部を設置し、両側版部に上版部を連結する工法によって施工された分割型の門型カルバートなどのように、コンクリート製品工場において、門型形状を主要な部分毎のプレキャストコンクリート製の小型化された個別部品として製作し、各部品を設置場所まで輸送した上、組み立て施工可能とした技術が散見される。

前者特許文献１（１）および後者特許文献１（２）に示されているような分割型の門型カルバートなどのプレキャストコンクリート製の上部部材や上版部などの主桁部分は、コンクリート製品工場において、主桁肉厚中の桁長方向に沿って緊張材としてのＰＣ鋼材が内蔵され、ＰＣ鋼材の両端間に張力を加えることにより、強度を高めたプレテンション方式や、ポストテンション方式などのプレストレスト・コンクリート製のものが一般に採用されているが、使用するＰＣ鋼材は、鉄鋼工場で生産されるため、鉄鋼工場で生産された、例えば８ｍないし１３ｍの桁長相当のＰＣ鋼材を、コンクリート製品工場や、ポストテンション方式の施工場所などまで輸送するには、プレキャストコンクリート製の主桁と同等の荷台長を有するトレーラートラックが必須となり、細長の鋼棒材という容積的には大型とは表現し難い荷姿ではあるものの、制限外積載許可などの特殊車両通行許可の申請が必要となり、輸送ルートの検討や軌跡図、荷姿図作成など輸送コストが高騰してしまうという欠点を有していた。
（１）特開２００４−４４３００号公報 （２）特開２００７−２３１６００号公報

（問題意識）
上述したとおり、従前までに提案のある各種分割型の門型カルバートなどは、プレストレスト・コンクリート製の主桁に用いられる緊張材としてのＰＣ鋼材が、直径７ないし３０ｍｍ、桁長相当の長さ８ｍないし１３ｍの複数本の束となり、容積は少ないが重量が嵩むと共に、一般的な平ボディーのトラックの荷台に収まりきらず、鉄鋼工場からコンクリート製品工場まで輸送するのにコストが嵩むという課題があり、門型カルバートの施工コストを大きく引き上げる要因となっていた。

（発明の目的）
そこで、この発明は、鉄鋼工場から出荷される緊張材としてのＰＣ鋼材の輸送性を改善し、プレストレスト・コンクリート製の主桁の製造コストを大幅削減可能とする分割型カルバートの製造および施工技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の分割型カルバート用主桁、それを組み込んだ新規な構造の分割型カルバート、新規な分割型カルバート用主桁の製造方法、および、新規な分割型カルバートの施工方法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。

（発明の構成）
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の分割型カルバート用主桁は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に架け渡されて、分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁であって、該主桁の主桁本体内には、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士が機械式継手で連結され、主桁長相当の長さに設定された少なくとも１本の連結型緊張材が、該主桁の主桁長方向に沿って挿通され、該連結型緊張材の両外端間に加えられた緊張力を維持したままの状態とされた構成を要旨とする分割型カルバート用主桁である。

この基本的な構成からなる分割型カルバート用主桁は、その表現を変えて示すならば、主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に架け渡されて、分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁であって、該主桁の主桁本体内には長さの異なる複数本の緊張材の端部同士が機械式継手で連結され、主桁長相当の長さに設定された少なくとも１本の連結型緊張材が、該主桁の主桁長方向に沿って挿通され、該連結型緊張材の両外端間に加えられた緊張力を維持したままの状態とされ、前記連結型緊張材が、主桁長よりも短く、輸送効率に優れた長さの複数本の緊張材同士の組み合わせから構成された分割型カルバート用主桁となる。

さらに別の表現で示すと、主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に、適宜単位幅および主桁長の主桁が架け渡されて、分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁であって、該主桁の主桁本体内には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または、他方端寄りの少なくとも何れか一箇所の中途箇所に作業口の開設された複数本のシースが、主桁長方向に平行するよう内蔵され、各シース中には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または、他方端寄りの少なくとも何れか一箇所に、両内端を配するよう、互いに異なる長さに設定された２本の緊張材の両内端同士が、シースの作業口内で機械式継手を介して接続され、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材が挿通され、該連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか一方に定着端機構が設けられ、両外端の何れか他方に締付端緊締機構が設けられ、該主桁本体の、シースの作業口および、機械式継手以上となる部分に、作業穴が上向き開口され、コンクリートの打設、養成によって該主桁本体が硬化された該主桁の、各機械式継手および各連結型緊張材の締付端緊締機構が緊締され、該連結型緊張材の両外端間の緊張力が保持された上、各シース内、各機械式継手内、および、各作業穴内に、グラウトが充填、硬化されてなる構成からなる分割型カルバート用主桁となる。

（関連する発明１）
上記した分割型カルバート用主桁に関連し、この発明には、それを利用した分割型カルバートも包含している。
即ち、主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に、適宜単位幅および主桁長プレストレスト・コンクリート製の主桁が架け渡された分割型カルバートであって、該主桁の主桁本体内には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または、他方端寄りの少なくとも何れか一箇所の中途箇所に作業口の開設された複数本のシースが、主桁長方向に平行するよう内蔵され、各シース中には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または、他方端寄りの少なくとも何れか一箇所に両内端を配するよう、互いに異なる長さに設定された２本の緊張材の両内端同士が、シースの作業口内で機械式継手を介して接続され、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材が挿通され、該連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか一方に定着端機構が設けられ、両外端の何れか他方に締付端緊締機構が設けられ、該主桁本体の、シースの作業口および、各機械式継手以上となる部分に、作業穴が上向き開口され、コンクリートの打設、養成によって該主桁本体が硬化された該主桁の、各機械式継手および各連結型緊張材の締付端緊締機構が緊締され、該連結型緊張材の両外端間の緊張力が保持された上、各シース内、各機械式継手内、および、各作業穴内に、グラウトが充填、硬化されてなるものである、この発明の基本をなす前記主桁が組み込まれた分割型カルバートである。

（関連する発明２）
上記した分割型カルバート用主桁に関連し、この発明には、その分割型カルバート用主桁の製造方法を包含している。
即ち、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士を機械式継手で連結し、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材の組み立てを可能とする緊張材群を鉄鋼工場にて製作し、該緊張材群および必要数の機械式継手をコンクリート打設場所に搬入し、該緊張材群および機械式継手から組み立てた連結型緊張材を主桁の型枠に組み込み、連結型緊張材の両外端間に緊張力を加え、緊張力を維持したままに保ち、該主桁の型枠に生コンクリートを充填、養成、硬化した上、離型するようにしてなる、この発明の基本をなす前記分割型カルバート用主桁の製造方法である。

表現を変えて示すと、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士を機械式継手で連結し、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材の組み立てを可能とする緊張材群を鉄鋼工場にて製作し、該緊張材群および必要数の機械式継手をコンクリート打設場所に搬入し、該緊張材群および機械式継手から組み立てた連結型緊張材を主桁の型枠に組み込み、該主桁の型枠に生コンクリートを充填、養成、硬化した上、離型して、該連結型緊張材の両外端間に緊張力を加え、緊張力を維持したままに保つようにしてなる、この発明の基本をなす前記分割型カルバート用主桁の製造方法である。

（関連する発明３）
上記した分割型カルバート用主桁に関連し、この発明には、その主桁を用いた分割型カルバートの施工方法も包含している。
即ち、コンクリート製品工場で生産された橋脚を、カルバート設置場所まで輸送するか、または、カルバート設置場所に橋脚の型枠を搬入して現場打ちによって製作したものかの何れか一方のプレキャストコンクリート製の２本の橋脚を、カルバート設置対象地盤の主桁長相当の間隔を隔てた位置に立設し、両橋脚の上端間に、コンクリート製品工場に緊張材群および必要数の機械式継手を搬入してコンクリート製品工場で生産された主桁を、カルバート設置場所まで輸送するか、または、カルバート設置場所に主桁の型枠、緊張材群および必要数の機械式継手を搬入して製作したものかの何れか一方のプレストレスト・コンクリート製の主桁の両端を機械的連結機構を介して橋架し、主桁長方向に交差する方向に、同様に組み立てられた分割型カルバートを隣接且つ連続的に設置するようにした、この発明の基本をなす前記主桁を組み込む分割型カルバートの施工方法である。

以上のとおり、この発明の分割型カルバート用主桁によれば、従前までのものとは違い、上記したとおりの固有の特徴ある構成から、橋脚と主桁とが分離され、一部品毎が小型化されたものとして製作可能となるから、門型やボックス型などの一体型のカルバートよりも、型枠や鉄筋などの段取り作業が容易になり、生産効率を高めることができる上、コンクリート製品工場からカルバート設置場所までの輸送を容易にし、より経済的且つ安全に輸送、設置可能なものとすることができるという大きな効果を奏するものとる。

加えて、この発明の分割型カルバート用主桁は、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士が機械式継手で連結され、主桁長相当の長さに設定された少なくとも１本の連結型緊張材が、該主桁の主桁長方向に沿って挿通されたものであるから、該連結型緊張材の緊張材の長さを主桁の主桁長寸法より短く設定することができ、大型特殊車両などでしか輸送できない程度の長尺な主桁を製作する場合であっても、鉄鋼工場で製造された、主桁長寸法より短い緊張材をコンクリート製品工場まで、一般的な輸送用車両を用いて簡便に輸送し、所望の長さの主桁を、より経済的且つ迅速に生産することができるという秀でた特徴が得られるものである。

そして、この発明の分割型カルバート用主桁は、プレテンション方式で製造されたものであっても、また、ポストテンション方式によって生産されたものの何れであっても、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士が機械式継手で連結されてなる連結型緊張材の採用により、輸送コストを含めた生産コストを大幅節減できるから、格段に経済的な分割型カルバートの施工を実現化するものとなる。

さらに、この発明の分割型カルバート用主桁は、その連結型緊張材が、主桁長の９：１ないし６：４の何れか１つの寸法比となる、長さの異なる２本の緊張材の内端同士を機械式継手によって同一軸心上に連結されてなるものの場合には、機械式継手が、主桁の主桁長方向の両端間の中央から外れた、両端の何れか一方端寄りに配されるものとなるから、橋脚間に水平に架け渡して設置された場合に、最も大きな荷重が加わる主桁の主桁長方向の両端間の中央から外れた配置となり、機械式継手が、主桁の主桁長方向の両端間の中央に配されているものに比較して、格段に高い耐荷重強度を達成可能なものとなる。

連結型緊張材が、主桁の主桁長方向に交差する方向に並ぶよう複数本が互いに平行状に配され、主桁長方向に交差する方向に隣接する機械式継手同士が、主桁長方向に異なる位置関係となるよう配されてなるものによれば、複数本の連結型緊張材が設けられた主桁であっても、主桁の両端間の何れか一箇所に、複数の機械式継手が集中して配置されてしまうのを回避できるから、より耐久性に優れた主桁を提供できるものとなる。

また、この発明の主桁が組み込まれた分割型カルバートは、その主桁内に配された連結型緊張材の機械式継手の配設箇所に、シースの作業口、および、主桁本体のコンクリート肉厚内に上向きに開口する作業穴が開口され、それら作業穴およびシースの作業口を通じて連結型緊張材、機械式継手、シース中、および作業穴内にグラウトが充填、硬化されてなるものであるから、主桁をポストテンション方式によって効率的且つ高品質に製作することができるものになるという効果を奏するものである。

そして、プレテンション方式による分割型カルバート用主桁の製造方法、およびポストテンション方式による分割型カルバート用主桁の製造方法によれば、鉄鋼工場にて所望形状、寸法に製作された緊張材の集合である緊張材群を、鉄鋼工場からコンクリート製品工場などのコンクリート打設場所まで搬送するようにしたから、従前までであれば、主桁の長さ寸法相当の緊張材の細長い荷姿の集合物を、特殊車両通行許可の申請の手続きが必要な大型特殊車両に搭載して計画的に輸送しなければならなかったが、許可申請の手間や経済的負担を不要とし、一般的な平ボディートラックに積載して安全且つ経済的に輸送できるものとすることができ、分割型カルバートの施工をより経済的で迅速に行えるものとすることができる。

さらに、この発明の分割型カルバートの施工方法によると、コンクリート製品工場に緊張材群および必要数の機械式継手を搬入し、その工場で生産された主桁を、カルバート設置場所まで輸送するか、または、カルバート設置場所に主桁の型枠、緊張材群および必要数の機械式継手を搬入して製作したものかの何れか一方のプレストレスト・コンクリート製の主桁を用いるから、緊張材群および必要数の機械式継手の輸送コストを大幅に削減して、分割型カルバートの施工コストを格段に削減することができるものとなり、しかもカルバート設置場所でプレストレスト・コンクリート製の主桁を製作する場合には、コンクリート製品工場からカルバート設置場所までの主桁の輸送が不要となり、一層のコスト削減を達成可能なものとすることができる。

上記したとおりの構成からなるこの発明の実施に際し、その最良もしくは望ましい形態について説明を加えることにする。
分割型カルバートは、コンクリート製品工場などで製作された段階では、例えば主桁と橋脚とに分割された個別部品として出荷され、施工場所で組み立てられる構造を有するプレキャストコンクリート製のカルバートということができ、より具体的には、施工されると門型および箱型などの形状をなし、少なくとも主桁が、平板状や直線棒状、またはそれらの形状要素を内包し、桁長方向に沿って緊張力を維持した連結型緊張材を内蔵したプレストレスト・コンクリート製のものとしなければならず、主桁は、後述する実施例にも示すとおり、プレテンション方式またはポストテンション方式の何れか一方で製造されたものとすることができる。

主桁は、分割型カルバートの天面相当の部品ということができ、連結型緊張材を内蔵するプレストレスト・コンクリート製の部品とし、主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に架け渡されて分割型カルバートの一部となるものであり、主桁の全長に渡って一体化されたものとしなければならず、プレテンション方式によって製造されたものか、またはポストテンション方式によって製造されたものかの何れか一方とすべきであり、後述する実施例にも示すように、鉄筋が配筋され、主桁長方向の両端に、橋脚に連結する機械的継手の一部または全部の何れか一方が設けられたものとするのが良い。

主桁の主桁本体は、コンクリート成型品からなり、少なくとも１本の連結型緊張材が主桁長方向に沿って挿通され、該連結型緊張材の両外端間に加えられた緊張力を維持したままの状態とされて主桁となるものであり、ポストテンション方式によって製作される場合には、連結型緊張材の機械式継手に対応する位置に作業口を有するシースが設けられ、シースの作業口、および機械式継手以上となる部分に作業穴が上向き開口され、各シース内、各機械式継手内、および各作業穴内にグラウトが充填、硬化されてなるものとすべきであり、後述する実施例にも示すように、充分な強度を有する主桁とするには、前記連結型緊張材に加え、鉄筋が配筋されてなるものとすべきである。

シースは、ポストテンション方式によって主桁を製作する場合に、主桁本体中に連結型緊張材を挿通可能とするよう管路状空間を確保する機能を担い、主桁本体中に主桁長方向に平行するよう内蔵されたものとし挿し通された連結型緊張材の機械式継手に対応する箇所に、作業口が設けられ、機械式継手による緊張材の両内端同士を連結操作可能とされたものとすべきであり、後述する実施例にも示しているように、筒状、鞘状のものとするの望ましく、金属製、樹脂製、複合素材製など各種素材からなるものにすることができる。

連結型緊張材は、主桁の主桁長方向の両外端間に加えられた緊張力を維持したままの状態とされ、主桁の肉厚中に、主桁長方向の圧縮力を発生し、主桁の強度と耐久性とを高めるという機能を担うと共に、該連結型緊張材に組み込まれる緊張材の長さを、主桁長より短く設定され、緊張材の輸送コストを削減可能とする機能を担い、複数本の緊張材同士が機械式継手を介して主桁長に相当する長さとなるよう連結されたものとしなければならず、緊張材同士の機械式継手による接続部分が、主桁の両端間の中央に配すると、機械式継手による接続部分に、最も大きな荷重を受けることとなって、耐荷重の低下を招く虞があるから、主桁の耐荷重の強度を高めるためには、緊張材同士の機械式継手による接続部分が、主桁の両端間の何れか一方端寄りとなる位置に配されたものとするのが望ましく、したがって、後述する実施例にも示してあるように、連結型緊張材が、主桁長の９：１ないし６：４の何れか１つの寸法比となる、長さの異なる２本の緊張材の内端同士を機械式継手によって同一軸心上に連結されてなるもの、さらに、連結型緊張材が、主桁の主桁長方向に交差する方向に並ぶよう複数本が互いに平行状に配され、主桁長方向に交差する方向に隣接する機械式継手同士が、主桁長方向に異なる位置関係となるよう配されてなるものとするのが望ましい。

連結型緊張材に組み込まれる緊張材は、輸送車両の荷台の長さ寸法よりも短く、輸送効率を高めると共に、複数本が連結されると主桁長に相当する長さとなり、連結されて得られた連結型緊張材が、従来型の主桁長に相当する長さの１本の緊張材と同等の緊張力を発生可能とする機能を分担し、複数本を繋いで桁長に相当する長さとなるよう、１本では、主桁長に満たない長さに設定されたものとしなければならず、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線などのＰＣ鋼材の他、炭素繊維などの新素材製のものとすることが可能であり、緊張材群は、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材の組み立てを可能とする複数本の緊張材の集合であって、経済的に陸送可能な荷姿に積載可能なものとすべきである。

連結型緊張材に組み込まれる機械式継手は、プレストレスト・コンクリート用の型枠内に配筋する際に、それまで分離されていた緊張材同士をプレストレスに耐える強度をもって互いに連結可能とする機能を担い、より具体的には、ねじ節式継手、鋼管圧着式継手、モルタル充填式継手、くさび圧入式継手など外、鋼管当て金式継手やエンクローズ熔接、および、その他の中の少なくとも１つの機械的連結を可能とするものとしなければならず、主桁の両端間の中央に配すると、最も大きな荷重を受けることとなるから、主桁の両端間の何れか一方端寄りとなる位置に配されたものとするのが望ましく、後述する実施例にも示してあるとおり、グラウトを充填可能な鉄筋カプラとすることができる。

連結型緊張材の定着端機構は、連結型緊張材にプレストレスが加えられた場合に、連結型緊張材の脱抜を阻止してプレストレスを効果的に発生可能とする機能を担い、連結型緊張材から伝わる緊張力に耐える強度を有するものとしなければならず、後述する実施例にも示しているように、連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか一方端に、ネジ結合や熔接、熔着、接着、その他などの結合技術によって脱抜不能に一体化され、打設されたコンクリート（主桁）に定着可能な鍔状、フランジ状、座金状、ナット状、アンカー状、鈎状、短柱状など、または、それらが組み合わせられた形状などの外郭形状のものとするのが良い。

連結型緊張材の締付端緊締機構は、連結型緊張材にプレストレスを加えると共に、その緊張状態を維持可能とする機能を担うものであり、連結型緊張材に加える緊張力に耐える強度を有するものとしなければならず、後述する実施例にも示すが、連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか、定着端機構が設けられたのとは反対側となる他方に設けられ、打設されたコンクリート（主桁）に支えられ、連結型緊張材にプレストレスとして有効な緊張力を加えることができる形状のものとすべきであり、より具体定には、例えば、連結型緊張材の両外端の何れか他端に刻設されたネジに螺合する１個または複数個のナットおよび座金類や、連結型緊張材の両外端の何れか他端に設けられた楔を受ける短管状の受け部品などとすることが可能である。

橋脚は、主桁の主桁長方向の両端を下がわから支持して分割型カルバートを設置可能とする機能を分担し、分割型カルバートの設置対象となる河川や道路などの対岸間に少なくとも一対、立設され、杭基礎（既成杭工法、場所打ち杭工法）、直接基礎（独立基礎、ベタ基礎、フーチング基礎、布基礎、）、特殊基礎、ケーソン基礎の上に立設されたものとすることができ、プレキャストコンクリート製のものとすべきであり、後述する実施例にも示すとおり、プレストレスト・コンクリート製のものとするのが望ましく、上端の主桁との接合部間に、機械的連結機構およびレベル調節機構が介在するものや、レベル調節機構を兼ねる機械的連結機構が介在されたものなどとするのが望ましいといえる。

分割型カルバート用主桁の製造方法は、連結型緊張材を用いたプレテンション方式による方法、または連結型緊張材を用いたポストテンション方式による方法の中の何れか一方によって製造しなければならず、何れの方式の場合にも、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士を機械式継手で連結し、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材の組み立てが可能な緊張材群を鉄鋼工場にて製作し、該緊張材群および必要数の機械式継手をコンクリート打設場所に搬入するという工程が不可欠であり、コンクリート製品工場や設置場所（施工場所）などのコンクリート打設場所に搬入された緊張材群、および必要数の機械式継手を用いて、プレテンション方式またはポストテンション方式の何れか一方による主桁の製造を行うものである。

特に、ポストテンション方式による主桁の製造方法は、後述する実施例にも示しているとおり、主桁の型枠に連結型緊張材を組み込む工程では、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または他方端寄りの少なくとも何れか一箇所の中途箇所に作業口の開設された複数本のシースを、主桁長方向に平行するよう内蔵するようにし、各シース中には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または他方端寄りの少なくとも何れか一箇所に両内端を配するよう、互いに異なる長さに設定された２本の緊張材の両内端同士が、シースの作業口内で機械式継手を介して接続され、主桁長相当の長さに設定されたものとなるよう連結型緊張材を挿通し、該連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか一方に定着端機構を設け、両外端の何れか他方に締付端緊締機構を設けるようにした上、コンクリートを打設する工程では、該主桁本体の、シースの作業口、および各機械式継手以上となる部分に、作業穴を上向き開口するようコンクリートを打設し、養成するようにすべきであり、主桁本体が養成によって硬化された主桁の、各機械式継手および各連結型緊張材の締付端緊締機構を緊締し、該連結型緊張材の両外端間の緊張力が保持されるようにした後、各シース内、各機械式継手内、および各作業穴内に、グラウトを充填、硬化するようにするのが良い。

主桁を組み込む分割型カルバートの施工方法は、コンクリート製品工場で生産されたプレキャストコンクリート製の橋脚を、カルバート設置場所まで輸送するか、またはカルバート設置場所に橋脚の型枠を搬入して現場打ちによって製作したものかの何れか一方のプレストレスト・コンクリート製の２本の橋脚を、カルバート設置対象地盤の主桁長相当の間隔を隔てた位置に立設し、両橋脚の上端間に、コンクリート製品工場に緊張材群および必要数の機械式継手を搬入してコンクリート製品工場で生産された主桁をカルバート設置場所まで輸送するようにするか、またはカルバート設置場所に主桁の型枠、緊張材群および必要数の機械式継手を搬入して現場打ちによって製作したものにするかの何れか一方のプレストレスト・コンクリート製の主桁の両端を、機械的連結機構を介して橋架し、主桁長方向に交差する方向に、同様に組み立てられた分割型カルバートを隣接且つ連続的に設置したものにする。

橋脚の上端と主桁の端部との間に介在する機械的連結機構は、主桁を、橋脚の上部に対して機械的に安全な状態で支持する機能を分担するものであり、具体的には、固定支承、弾性固定支承、可動支承、水平力分散支承、免震支承、鋼結、線支承、支承板支承、ピン支承、ピボット支承、ローラー支承、ロッカー支承、ロッキングピンピボット支承、ゴム支承、脱落防止機構を伴うもの、レベル調節機構を伴うもの等とすることができる。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。

図面は、この発明の分割型カルバート用主桁、それを組み込んだ分割型カルバート、分割型カルバート用主桁の製造方法、および、分割型カルバートの施工方法の技術的思想を具現化した代表的な幾つかの実施例を示すものである。
分割型カルバート用主桁を一部断面化して示す三面図である。 製造工程中の主桁を断面化して示す正面図である。 設置工程中の分割型カルバートを断面化して示す正面図である。 設置された分割型カルバートを断面化して示す正面図である。 設置工程中の分割型カルバートを示す斜視図である。 河川に設置された分割型カルバートを断面化して示す正面図である。 水路に設置された分割型カルバートを断面化して示す正面図である。 直物製品の分割型カルバートの設置状態を示す平面図である。 斜角製品の分割型カルバートの設置状態を示す平面図である。 従来の門型カルバートの設置状態を断面化して示す正面図である。 ポストテンション方式による主桁の製造方法を示すフローチャートである。 プレテンション方式による主桁の製造方法を示すフローチャートである。 分割型カルバートの施工方法を示すフローチャートである。 分割型カルバートの別の施工方法を示すフローチャートである。

図１ないし図４、図１１および図１２に示す事例は、所定間隔を隔てて立設された橋脚６，６の上端間に架け渡されて分割型カルバート１の一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁２であって、該主桁２の主桁本体２０内には、長さの異なる複数本の緊張材３０の端部同士が機械式継手３１で連結された少なくとも１本の連結型緊張材３が、該主桁２の主桁長Ｌ方向に沿って挿通され、該連結型緊張材３の両外端間に加えられた緊張力Ｆを維持したままの状態とされた、この発明の分割型カルバート用主桁における代表的な一実施例を示すものである。
以下では、この発明の分割型カルバート１用主桁２の製造方法の一例に従って順次、主桁２の構造を示していくこととする。

（ポストテンション方式）
図１、図２および図１１からも明確に把握できるとおり、この発明の分割型カルバート１用主桁２は、それに使用する連結型緊張材３が、コンクリート打設場所となるコンクリート製品工場に搬入（ｂ）される前の段階において、鉄鋼工場にて製作（ａ）されるものであり、該連結型緊張材３である連結型ＰＣ鋼材３は、製造対象となる主桁２の全長Ｌが１３ｍの場合に、主桁長Ｌの９：１ないし６：４の何れか１つの寸法比となる、長さの異なる２本の緊張材（例えばＰＣ鋼棒）３０（例えばＬ１が４．５ｍ），３０（例えばＬ２が８．５ｍ）を一組みとし、一対をなす緊張材３０，３０，……の中、何れか一方の外端には定着端機構４が、また、何れか他方の外端には締付端緊締機構５が、夫々設けられたものとするよう製造して（ａ）、それら複数本の緊張材３０，３０，……からなる緊張材群（図示せず）は、車両全長が１２ｍ未満の、例えば、特殊車両通行許可の申請の手続きが不要な平ボディートラックに積載し、コンクリート打設場所であるコンクリート製品工場まで輸送（ｂ）する。

コンクリート打設場所となるコンクリート製品工場では、全長約１３ｍ、奥行き約１ｍの主桁２用の型枠２２を組み立てると共に、該型枠２２内に、鉄筋２３，２３，……を配筋し、さらに、主桁２の全長寸法Ｌ方向に沿って平行するよう、複数本のシース２Ｓ，２Ｓを配設し、各シース２Ｓ，２Ｓの中の、例えば、一本のシース２Ｓは、主桁２の全長寸法Ｌ方向の一端からＬ１（例えば４．５ｍ）、換言すると、他端からＬ２（例えば８．５ｍ）の位置に、開口部が配されるか、分断部分が設けられるかの何れかによって、連結型緊張材３の機械式継手３１としての鉄筋カプラ３１に対応可能な作業口２Ｈを設けた上、前述したようにコンクリート製品工場に搬入された緊張材群の、長さの異なる２本の緊張材３０（Ｌ１），３０（Ｌ２）をシース２Ｓに挿し通し、対となる２本の緊張材３０（Ｌ１），３０（Ｌ２）の作業口２Ｈ内に露出させた内端同士を、機械式継手３１としての鉄筋カプラ３１によって同一軸心上に連結し、主桁長Ｌ（１３ｍ）相当の長さに組み立て、何れか一方の外端に定着端機構４が、また、何れか他方の外端には締付端緊締機構５が夫々配置し、シース２Ｓの作業口２Ｈ内に配置された鉄筋カプラ３１を含む、作業口２Ｈ以上の範囲に、作業穴２１を上向きに開口可能な作業穴用型枠部品２４を設置し、また、主桁２の両端の下部に相当する型枠部分には、機械的連結機構７の一部であってレベル調節機構７の一部を兼ねた下向き雌金具７０，７０，……が配された状態に型枠２２を組み立てたものとする（ｃ）。

図１および図２からも明確なように、主桁２の肉厚中に、複数本の連結型緊張材３が設けられる場合には、応力の集中を避ける目的から、主桁２の全長寸法Ｌ方向に交差する方向に隣接して配された連結型緊張材３の互いの機械式継手３１としての鉄筋カプラ３１同士が、主桁２の全長寸法Ｌ方向に異なる位置関係となるよう配されたものとするのが望ましい。

組み立てを完了した型枠２２には、生コンクリート２Ｃを密に充填し（ｄ）、型枠２２内の鉄筋２３，２３，……、シース２Ｓ，２Ｓ、定着端機構４，４、および、下向き雌金具７０，７０，……が充填されたコンクリート２Ｃに一体化されるよう、温度・湿度管理しながら養成し（ｅ）、充分に硬化した後に、プレストレスト・コンクリート製の主桁２を型枠２２から取り出し（ｆ）、さらに、締付端緊締機構５，５を緊締操作し、定着端機構４と締付端緊締機構５との間の連結型緊張材３〔ＰＣ鋼棒３０（Ｌ１），３０（Ｌ２）、鉄筋カプラ３１〕である連結型ＰＣ鋼材３の全長に渡って緊張力Ｆを加えたままの状態に保持（ｇ）した上、作業穴２１，２１（および作業口２Ｈ，２Ｈ）、鉄筋カプラ３１，３１内外、シース２Ｓ，２Ｓ中、および、シース２Ｓ，２Ｓ内のＰＣ鋼材３０，３０，……（連結型緊張材３，３）の外周囲にグラウト２Ｇを密に充填、硬化（ｈ）するようにして製造する。

（プレテンション方式）
図１および図１２に示すように、プレテンション方式によって製造する場合には、鉄鋼工場にて連結型緊張材３の緊張材群を製造し（ａ）、該緊張材群を、特殊車両通行許可の申請の手続きが不要な平ボディートラックに積載してコンクリート製品工場まで輸送し（ｂ）、コンクリート製品工場では、主桁２用の型枠に鉄筋、機械的連結機構７，７の一部である下向き雌金具７０，７０，……、および鉄筋カプラ３１，３１で連結した連結型緊張材３，３を配設し（ｃ）、連結型緊張材３，３の締付端緊締機構５，５を緊締操作して緊張力を加えたままの状態を維持し（ｊ）、型枠に生コンクリートを密に充填し（ｋ）、コンクリートを養成、硬化した（ｎ）した後、主桁２を型枠から離型する（ｐ）ようにして製造する。

図８および図９に示すように、主桁２および橋脚６の概略的平面形状は、長方形の外、平行四辺形のものとすることができ、図９に示すように、概略的平面形状が平行四辺形とされた主桁２および橋脚６は、河川や道路などの対象地形８に対して６０°ないし９０°の角度θで跨ぐよう設置されたものとすることが可能であり、図８に示すような、欄干外がわ（路肩）の余剰な突出形状を生じることなく設置することが可能なものとなる。

（実施例１および実施例２の作用・効果）
以上のとおりの製造方法によって製造されたこの発明の分割型カルバート１用主桁２は、図１、図２、図１１および図１２に示すように、連結型緊張材３，３の採用により、連結型ＰＣ鋼材３０，３０，……を集めてなる緊張材群の荷姿の全長寸法を１３ｍ未満に抑制可能となり、大型の特殊車両による輸送が不要となって道路管理者への通行許可申請の手続きを無用とすることになるから、緊張材群を鉄鋼工場からコンクリート製品工場へ輸送する際の輸送コストを大幅に削減することが可能となる。

（プレストレスト・コンクリート製の分割型カルバートの施工方法）
図３ないし図９および図１３に示すように、鉄鋼工場にて製造された主桁２の長（例えばＬが１３ｍ）に対し、９：１ないし６：４の何れか１つの寸法比となる、長さの異なる２本の緊張材３０，３０としてのＰＣ鋼棒３０（例えばＬ１が４．５ｍ），３０（例えばＬ２が８．５ｍ）が１組みとなる複数本の緊張材３０，３０の端部同士を機械式継手３１で連結し、主桁長Ｌ相当の長さに設定された連結型緊張材３，３，……の組み立てを可能とする緊張材群を、特殊車両通行許可の申請の手続きが不要な平ボディートラックに積載してコンクリート製品工場まで輸送し（Ａ）、コンクリート製品工場では、搬入された緊張材群を用いて、プレストレスト・コンクリート製の主桁２，２，……および橋脚６，６，……を製作し（Ｂ）、主桁２，２，……および橋脚６，６，……をカルバート設置場所まで輸送し（Ｃ）、プレストレスト・コンクリート製の２本の橋脚６，６，……を、河川や道路などの対象地形８を跨いだカルバート設置対象地盤の主桁長Ｌ相当の間隔を隔てた位置に予め打設されたフーチング６０，６０上に、複数の橋脚６，６，……を、水平面上で主桁長Ｌ方向に対し、６０°ないし９０°の角度θ方向に密に隣接するよう立設し（Ｄ）、各橋脚６，６，……の上端に突出するレベル調節機構７を兼ねた機械的連結機構７の一部である上向き雄金具７１，７１，……に対し、主桁２の両端下面に開口する下向き雌金具７０，７０を組み合わせるようにして主桁２を架け渡すと共に、主桁２の両端高さ位置を調節した上、上向き雄金具７１，７１，……と下向き雌金具７０，７０との間に、グラウト２Ｇを充填、硬化して各橋脚６，６と各主桁２とを機械的に連結するようにする（Ｅ）。

図６ないし図８に示すように、設置済みとなった分割型カルバート１の主桁２上には、０．２ｍないし１ｍの上下厚寸法の土被り層９、および土被り層９上に、コンクリート製またはアスファルト製などの所定上下厚さ寸法の舗装層９０が設けられたものとすることができる。
図１ないし図４および図１４に示すように、鉄鋼工場にて製造し、特殊車両通行許可の申請の手続きが不要な平ボディートラックに積載した緊張材群は、コンクリート製品工場ではなく、カルバート設置場所まで直接輸送し（Ａ）、カルバート設置場所に橋脚６，６用および主桁２用の型枠２２を搬入し、カルバート設置場所にて橋脚６，６およびプレストレスト・コンクリート製の主桁２を製作し（Ｂ）、橋脚を立設し（Ｆ）、橋脚間に主桁を架け渡して機械的に連結して（Ｇ）設置するようにしたものとすることができる。

（実施例３の作用・効果）
この発明の分割型カルバートの施工方法は、図１ないし図４、図１３および図１４に示すように、鉄鋼工場にて製造された主桁２用の緊張材群を、特殊車両通行許可の申請の手続きが不要な平ボディートラックに積載して、コンクリート製品工場か、カルバート設置場所かの何れか一方まで輸送し（Ａ）、コンクリート製品工場か、カルバート設置場所かの何れか一方で橋脚６，６およびプレストレスト・コンクリート製の主桁２を製作し（Ｂ）するようにしたから、主桁２および橋脚６，６を、コンクリート製品工場で製作するか、カルバート設置場所で製作するかの何れであっても、緊張材群の輸送コストを大幅に削減することが可能となる。

（結 び）
叙述の如く、この発明の分割型カルバート用主桁、それを組み込んだ分割型カルバート、分割型カルバート用主桁の製造方法、および分割型カルバートの施工方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも主桁の製造が容易で、従前からの門型やボックス型などの一体型のカルバート技術に比較して大幅な製造コストおよび輸送コストの削減を可能とし、橋脚や主桁の分割された部品は、軽量且つ低廉化されて遥かに経済的なものとすることができる上、鉄鋼工場からの緊張材の出荷作業を効率化し、コンクリート製品工場の生産効率、およびコンクリート製品工場からの出荷作業性を大幅に改善し得るものとなることから、従前までは、緊張材の輸送効率の悪さが分割型カルバートの製造コストを引き上げる要因となっていたのに対し、これが改善されたことによって分割型カルバートの施工コストを大幅に削減することができるものとなり、この新技術によって経済的負担および作業負担を格段に改善できることとなる建築、土木業界をはじめ、経済的恩恵を受ける道路管理者や道路利用者においても高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。

１ 分割型カルバート
２ 主桁
Ｌ 主桁長
２０ 同 主桁本体
２１ 同 作業穴
２２ 同 型枠
２３ 同 鉄筋
２４ 同 作業穴用型枠部品
２Ｓ 同 シース
２Ｈ 同 作業口
２Ｃ 同 コンクリート（生コンクリート）
２Ｇ 同 グラウト
３ 連結型ＰＣ鋼材（連結型緊張材）
３０ 同 ＰＣ鋼材（緊張材）
３１ 同 鉄筋カプラ（機械式継手）
Ｆ 緊張力
４ 定着端機構
５ 締付端緊締機構
６ 橋脚
６０ 同 フーチング
７ 機械的連結機構（レベル調節機構）
７０ 同 下向き雌金具
７１ 同 上向き雄金具
８ 河川や道路などの対象地形
θ 角度
９ 土被り層
９０ 同 舗装層

Claims (9)

1. 主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に架け渡されて、分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁であって、該主桁の主桁本体内には、長さの異なる複数本の緊張材の端部同士が機械式継手で連結され、主桁長相当の長さに設定された少なくとも１本の連結型緊張材が、該主桁の主桁長方向に沿って挿通され、該連結型緊張材の両外端間に加えられた緊張力を維持したままの状態にされてなるものしたことを特徴とする分割型カルバート用主桁。
2. 主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に架け渡されて、分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁であって、該主桁の主桁本体内には長さの異なる複数本の緊張材の端部同士が機械式継手で連結され、主桁長相当の長さに設定された少なくとも１本の連結型緊張材が、該主桁の主桁長方向に沿って挿通され、該連結型緊張材の両外端間に加えられた緊張力を維持したままの状態とされ、前記連結型緊張材が主桁長よりも短く、輸送効率に優れた長さの複数本の緊張材同士の組み合わせからなるものとしたことを特徴とする分割型カルバート用主桁。
3. 主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に、適宜単位幅および主桁長の主桁が架け渡されて、分割型カルバートの一部となるプレストレスト・コンクリート製の主桁であって、該主桁の主桁本体内には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または、他方端寄りの少なくとも何れか一箇所の中途箇所に作業口の開設された複数本のシースが、主桁長方向に平行するよう内蔵され、各シース中には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または他方端寄りの少なくとも何れか一箇所に、両内端を配するよう、互いに異なる長さに設定された２本の緊張材の両内端同士が、シースの作業口内で機械式継手を介して接続され、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材が挿通され、該連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか一方に定着端機構が設けられ、両外端の何れか他方に締付端緊締機構が設けられ、該主桁本体のシースの作業口、および機械式継手以上となる部分に、作業穴が上向き開口され、コンクリートの打設、養成によって該主桁本体が硬化された該主桁の、各機械式継手および各連結型緊張材の締付端緊締機構が緊締され、該連結型緊張材の両外端間の緊張力が保持された上、各シース内、各機械式継手内および各作業穴内にグラウトが充填、硬化されてなるものとしたことを特徴とする分割型カルバート用主桁。
4. 連結型緊張材が、主桁長の９：１ないし６：４の何れか１つの寸法比となる、長さの異なる２本の緊張材の内端同士を機械式継手によって同一軸心上に連結されてなるものとした、請求項１ないし３何れか一記載の分割型カルバート用主桁。
5. 連結型緊張材が、主桁の主桁長方向に交差する方向に並ぶよう複数本が互いに平行状に配され、主桁長方向に交差する方向に隣接する機械式継手同士が、主桁長方向に異なる位置関係となるよう配されてなるものとした、請求項１ないし４何れか一記載の分割型カルバート用主桁。
6. 主桁長相当の間隔を隔てて立設された橋脚の上端間に、適宜単位幅および主桁長プレストレスト・コンクリート製の主桁が架け渡された分割型カルバートであって、該主桁の主桁本体内には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または他方端寄りの少なくとも何れか一箇所の中途箇所に作業口の開設された複数本のシースが、主桁長方向に平行するよう内蔵され、各シース中には、主桁長の中央を避けた何れか一方端寄り、または他方端寄りの少なくとも何れか一箇所に両内端を配するよう、互いに異なる長さに設定された２本の緊張材の両内端同士が、シースの作業口内で機械式継手を介して接続され、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材が挿通され、該連結型緊張材のシース外端に露出する両外端の何れか一方に定着端機構が設けられ、両外端の何れか他方に締付端緊締機構が設けられ、該主桁本体のシースの作業口、および各機械式継手以上となる部分に作業穴が上向き開口され、コンクリートの打設、養成によって該主桁本体が硬化された該主桁の、各機械式継手および各連結型緊張材の締付端緊締機構が緊締され、該連結型緊張材の両外端間の緊張力が保持された上、各シース内、各機械式継手内、および各作業穴内にグラウトが充填、硬化されてなるものとした、請求項１ないし５何れか一記載の主桁が組み込まれた分割型カルバート。
7. 長さの異なる複数本の緊張材の端部同士を機械式継手で連結し、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材の組み立てを可能とする緊張材群を鉄鋼工場にて製作し、該緊張材群および必要数の機械式継手をコンクリート打設場所に搬入し、該緊張材群および機械式継手から組み立てた連結型緊張材を主桁の型枠に組み込み、連結型緊張材の両外端間に緊張力を加え、緊張力を維持したままに保ち、該主桁の型枠に生コンクリートを充填、養成、硬化した上、離型するようにした、請求項１ないし５何れか一記載の分割型カルバート用主桁の製造方法。
8. 長さの異なる複数本の緊張材の端部同士を機械式継手で連結し、主桁長相当の長さに設定された連結型緊張材の組み立てを可能とする緊張材群を鉄鋼工場にて製作し、該緊張材群および必要数の機械式継手をコンクリート打設場所に搬入し、該緊張材群および機械式継手から組み立てた連結型緊張材を主桁の型枠に組み込み、該主桁の型枠に生コンクリートを充填、養成、硬化した上、離型して該連結型緊張材の両外端間に緊張力を加え、緊張力を維持したままに保つようにした、請求項１ないし５何れか一記載の分割型カルバート用主桁の製造方法。
9. コンクリート製品工場で生産された橋脚を、カルバート設置場所まで輸送するか、またはカルバート設置場所に橋脚の型枠を搬入して現場打ちによって製作したものにするかの何れか一方のプレキャストコンクリート製の２本の橋脚を、カルバート設置対象地盤の主桁長相当の間隔を隔てた位置に立設し、両橋脚の上端間に、コンクリート製品工場に緊張材群および必要数の機械式継手を搬入してコンクリート製品工場で生産された主桁を、カルバート設置場所まで輸送するか、またはカルバート設置場所に主桁の型枠、緊張材群および必要数の機械式継手を搬入して製作したものにするかの何れか一方のプレストレスト・コンクリート製の主桁の両端を、機械的連結機構を介して橋架し、主桁長方向に交差する方向に、同様に組み立てられた分割型カルバートを隣接且つ連続的に設置するようにした、請求項１ないし５何れか一記載の主桁を組み込む分割型カルバートの施工方法。

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