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
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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