JP4338870B2 - Ｐｓｃ工法による柔構造物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プレストレストコンクリート（以下「ＰＳＣ」という）工法による柔構造物に関し、特に水底地盤の不等沈下や大地震時の地殻変動にも自由に追従できるようにした柔構造式沈埋トンネル、またはかなりのたわみが想定される大スパン橋梁などの施工で実施される。
【０００２】
【従来の技術】
プレキャストコンクリート（以下「ＰＣ」という）部材を複数、ＰＣケーブルで結合して一体構造物を構築するＰＳＣ工法は、工期の短縮化、工費の低減化などの点で非常にすぐれ、特にＰＳＣ橋梁の分野で豊富な実績を上げている。
【０００３】
また、ＰＣ部材間の継手部に可とう性をもたせることで、一体化された構造物を柔構造化して耐震性を著しく高めることができる。
【０００４】
ところで、複数のＰＣ部材をＰＣケーブルで結合する場合、コクリートとＰＣ鋼材とを一体的に付着させるボンド方式と付着させないアンボンド方式とがあり、この両者には引っ張りが生じた後の挙動に大きな相違がある。
【０００５】
すなわち、ボンド方式のものは曲げＭモーメント（Ｍ）が作用した場合に生じるひずみ（Φ）が平面保持するため、引っ張りが生じたとしても材料が弾性領域にある場合はそれ程部材剛性は低下しない（図８参照）。
一方、アンボンド方式のものは、部材断面に引っ張りが生じた後のコクリートとＰＣ鋼材とのひずみが異なるため、アンボンド長が長いほどひずみ増分が小さく引っ張りばねとして柔らかいものとなり、部材剛性は低下する。（図８参照）
したがって、ＰＳＣ工法で柔構造を実現するためには、アンボンド構造とするのが有利であり、アンボンド構造とすることによりボルトで接合するものと同様の柔構造とすることができる。
【０００６】
ところで、これまでのアンボンドＰＳＣ工法では、ＰＣ部材間のアンボンド自由長を任意に設定するためには、例えば図９（ａ）に図示するようにＰＣ部材２０ごとにＰＣ鋼材２１を配置する必要があり、このためＰＣ鋼２１の使用量が嵩むとＰＣ鋼材２１の配置、緊張作業などの手間が大がかりになる等の課題があった。
【０００７】
また、このＰＳＣ工法で柔構造とするためには、図９（ｂ）に図示するように引っ張りに対してＰＣ部材間の目開きを許す必要があるため、ＰＣ部材間に単にＰＣ鋼材を設置しただけでは、ＰＣ鋼材が永年の経過とともに腐食し、破断することがあり、このためＰＣ鋼材の腐食防止手段を講ずる必要があった。
【０００８】
この発明は以上の課題を解決するためになされたもので、ＰＳＣ工法による柔構造物を容易に構築できるようにしたＰＳＣ工法による柔構造物を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための手段として、この発明に係るＰＳＣ工法による柔構造物は、複数のＰＣ部材をその軸方向に連続して挿通されるＰＣ鋼材で連結するとともに、各ＰＣ部材の両端部をアンボンド構造、両端部より内側部をボンド構造とする。
【００１０】
請求項２として、請求項１のＰＳＣ工法による柔構造物において、各ＰＣ部材に埋設されたシース管にＰＣ鋼材を連続して挿通し、各シース管の両端部に伸縮自在部とこの伸縮自在部の覆部をそれぞれ設け、かつ隣接する各シース管の伸縮部どうしを互いに連結する。
【００１１】
請求項３として、請求項１のＰＳＣ工法による柔構造物において、隣接する複数のＰＣ部材にシース管を連続して埋設し、このシース管にＰＣ鋼材を連続して挿通し、かつＰＣ鋼材およびシース管の各ＰＣ部材の両端部を貫通する部分にＰＣ鋼材およびシース管の付着を縁切る縁切り部材を取り付ける。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３はこの発明の一例を示し、図において複数のＰＣ部材１が互いに隣接して設置され、かつ隣接する複数のＰＣ部材１にその隣接する方向に連続して複数のＰＣ鋼材２（以下「ＰＣケーブル２」という）が挿通されている。
【００１３】
ＰＣ部材１は建築構造物の梁や土木構造物の橋桁、あるいは海底構物の沈埋函などの単位構造部材として使用されるもので、例えばＲＣ構造、ＰＣ構造、ＳＲＣ構造、または鋼板型枠の中にコンクリートを打設する鋼・コンクリート合成構造などによって数ｍ〜数十ｍ単位の長さに構築されている。
【００１４】
ＰＣケーブル２は各ＰＣ部材１に埋設されたシース管３内に連続して挿通され、その両端２ａは一番外側に設置されているＰＣ部材１の端部にて緊張された後、定着ナットやくさび等の定着部材４によってそれぞれ定着されている。
【００１５】
また、ＰＣケーブル２の周囲にはセメントモルタル等のグラウト材５がその全長にわたって充填されている。
【００１６】
さらに、ＰＣケーブル２の各ＰＣ部材１の両端を貫通する部分Ａ、すなわち各ＰＣ部材１，１間の継手部Ａは、ＰＣ部材１に付着されないアンボンド構造として構成され、また各ＰＣ部材１の両端より内側を貫通する部分ＢはＰＣ部材１と一体的に付着されるボンド構造として構成されている。
【００１７】
各ＰＣ部材１，１間の継手部Ａをアンボンド構造とするために、例えば図２（ｂ）に図示するように各ＰＣ部材１に埋設されたシース管３の両端部に蛇腹状をなして伸縮自在な伸縮自在部６とこの伸縮自在部６の外側に伸縮自在部の覆部７が伸縮自在部６を覆うように形成されている。これにより、各シース管３の両端部は伸縮自在部６と伸縮自在部の覆部７とから二重構造になっている。
【００１８】
また、伸縮自在部６の先端部に鍔状に突出する継手フランジ６ａが伸縮自在部６の周方向に連続して形成され、この継手フランジ６ａどうしが複数の継手ボルト８または高強度の接着材で接合されていることで、各シース管３が１本に連続している。
【００１９】
このような構成において、複数のＰＣケーブル２で結合された複数のＰＣ部材１に曲げ外力による軸力として引張力が作用した場合、各ＰＣ部材１の両端より内側Ｂを貫通する部分では、ＰＣケーブル２はボンド構造をなしていることからＰＣ部材１の断面に生じるひずみは平面を保持するため、部材剛性はそれ程低下しない。
【００２０】
一方、各ＰＣ部材１の両端部Ａを貫通する部分では、ＰＣケーブル２はアンボンド構造をなしていることから、アンボンド長が長いほど、ひずみ増分は小さく引張りばねとして柔らかいものとなるため、部材剛性は低下する。
【００２１】
また、各ＰＣ部材１の両端部Ａ、すなわち隣接するＰＣ部材１，１間の継手部において、ＰＣケーブル２は伸縮自在な伸縮自在部６で完全に被覆されているので、継手部に図９（ｂ）に図示するような目開きが生じても、ＰＣケーブル２が露出して腐食する心配はない。
【００２２】
図３（ａ），（ｂ）は、各ＰＣ部材１のシース管３どうしを連結する他の例を示し、図３（ａ）においては、伸縮自在部６の先端部がねじカップラー９で連結されている。この場合のねじカップラー９は、中央より両側が逆ねじになっていて一方にまわすと両側の伸縮自在部６を引き寄せながら連結できるようになっている。
【００２３】
また、図３（ｂ）においては、互いに連結される伸縮自在部６の一方の端部６ｂが他方の端部５ｃよりやや大きい径に形成され、かつ伸縮自在部６の一方の端部６ｂには内側に突出するストッパー１０が、他方の端部６ｃには外側に突出するストッパー１１がそれぞれ鍔状に突出されている。
【００２４】
そして、一方の伸縮自在部６の端部６ｂに他方の伸縮自在部６の端部６ｃが挿入され、かつストッパー１０と１１が係合されていることで、各ＰＣ部材１のシース管３どうしが連結されている。なお、ストッパー１０と１１間には止水を目的とするガスケットまたは水膨張性ゴム等からなる止水部材１２が充填されている。
【００２５】
このような構成において、次に施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、型枠（図省略）の中にシース管３をセットし、その周囲にコンクリート１３を打設して、シース管３を埋設したＰＣ部材１を成形する。その際、各ＰＣ部材１のシース管３の材軸が一致するように、各シース管３の端部に突設された伸縮自在部６どうし、伸縮自在部の覆部７どうしをそれぞれ、実際に突き合わせて位置を確認しながらコンクリート１３を打設する。
【００２６】
▲２▼ 次に、こうして成形された複数のＰＣ部材１を、隣接するＰＣ部材１，１間に一定の作業空間Ａを確保しながら所定間隔おきに設置する。
【００２７】
▲３▼ 次に、隣接するＰＣ部材１，１間の各作業空間Ａにおいて、継手フランジ６ａどうしを継手ボルトまたは接着剤でそれぞれ連結して各ＰＣ部材１のシース管３を１本のシース管に連続させる。
なお、接着材およびカプラー形式の接続の場合は、継手フランジ６ａは端面より突出しているため、ＰＣ部材１どうしを連結すると自動的に継手フランジ６ａは圧着され、シース管３の連結作業は不要である。
一方、継手ボルト等による接続の場合は、ＰＣ部材１の成（高さ）が数ｍ〜十数ｍと非常に高いために高所作業を強いられるときは、例えば図６（ｅ）に図示するようなリフトを備えた高所作業車１４を利用して作業の効率化と安全を図るものとする。
【００２８】
▲４▼ 次に、隣接するＰＣ部材１どうしを互いに密着させて、複数のＰＣ部材１を軸方向に連続させる。
【００２９】
▲５▼ 次に、複数のＰＣ部材１のシース管３にＰＣケーブル２を連続して挿通し、その両端２ａを一番外側に設置された両端のＰＣ部材１の端部に定着ナットまたはくさび等の定着部材４によって緊張定着する。そして、最後にシース管３内にセメントモルタル等のグラウト材５を充填する。
【００３０】
図７（ａ），（ｂ）は、各ＰＣ部材１，１間の継手部Ａをアンボンド構造とするための他の例を示し、図７（ａ）においては、隣接する複数のＰＣ部材１，１間にシース管３が連続して埋設され、このシース管３内にＰＣケーブル２が連続して挿通され、さらにその周囲にグラウト材５が充填されている。
【００３１】
また、各ＰＣ部材１，１間の継手部Ａにおいて、シース管３の外周にシース管３とコンクリート１４間の付着を縁切るための縁切り部材１５が取り付けられている。また、ＰＣケーブル２の外周にはＰＣケーブル２とグラウト材５間の付着を縁切るための縁切り部材１６が取り付けられている。
【００３２】
縁切り部材１５および１６としては、例えばウレタン系、アスファルト系、ゴム系、あるいはシリコン系などの材料が使用されている。
また、図７（ｂ）においては、特に各ＰＣ部材１，１間の継手部Ａにおいて、シース管３の外周にシース管３とコンクリート１４間の付着を縁きるための縁切り部材として外シース管１７が取り付けられ、かつシース管３と外シース管１７間にグリース等が摩擦低減材１８として充填されている。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は以上説明した通りであり、特に複数のＰＣ部材をその軸方向に連続して挿通されるＰＣ鋼材で連結するとともに、各ＰＣ部材の両端部をアンボンド構造、両端部より内側部をボンド構造とすることにより構成してあるので、曲げ外力による引張力が作用した場合、各ＰＣ部材の両端より内側を貫通する部分では、ＰＣ鋼材はボンド構造をなしていることからＰＣ部材の断面に生じるひずみは平面を保持するため、部材剛性はそれ程低下しない。
【００３４】
一方、各ＰＣ部材の両端部を貫通する部分では、ＰＣ鋼材はアンボンド構造をなしていることから、アンボンド長が長いほど、ひずみ増分は小さく引張りばねとして柔らかいものとなるため、部材剛性は低下する。
【００３５】
したがって、アンボンド構造の部分の長さを適当に増減することで、必要な条件の柔構造物を容易に構築できる。
【００３６】
また、各ＰＣ部材の両端部、すなわち隣接するＰＣ部材間の継手部において、ＰＣ鋼材は伸縮自在な伸縮自在部で完全に被覆されているので、継手部に目開きが生じても、ＰＣ鋼材が露出して腐食する心配もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＣ工法による柔構造物の一例を示し、（ａ）はその全体を示す断面図、（ｂ）は各ＰＣ部材間の継手部の構造を示す断面図である。
【図２】シース管の端部を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は各ＰＣ部材間の継手部の構造を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、ＰＣ部材どうしを接合する施工工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、ＰＣ部材どうしを接合する施工工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、ＰＣ部材どうしを接合する施工工程を示す断面図、（ｅ）は高所作業を行なう場合を示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は各ＰＣ部材間の継手部の構造を示す断面図である。
【図８】曲げ応力とひずみとの関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は柔構造物の従来例を示す断面図、（ｂ）は隣接するＰＣ部材間の目開き状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
１ ＰＣ部材
２ ＰＣケーブル（ＰＣ鋼材）
３ シース管
４ 定着部材
５ グラウト材
６ 伸縮自在部
６ａ 継手フランジ
７ 伸縮自在部の覆部
８ 継手ボルト
９ ねじカップラー
１０ ストッパー
１１ ストッパー
１２ 止水部材
１３ コンクリート
１４ 高所作業車
１５ 縁切り部材
１６ 縁切り部材
１７ 外シース管
１８ 摩擦低減材

Claims (3)

1. 複数のＰＣ部材をその軸方向に連続して挿通されるＰＣ鋼材で連結するとともに、各ＰＣ部材の両端部をアンボンド構造、両端部より内側部をボンド構造とそれぞれしたことを特徴とするＰＳＣ工法による柔構造物。
2. 各ＰＣ部材に埋設されたシース管にＰＣ鋼材を連続して挿通し、各シース管の両端部に伸縮自在部とこの伸縮自在部の覆部をそれぞれ設け、かつ隣接する各シース管の伸縮自在部どうしを互いに連結してあることを特徴とする請求項１記載のＰＳＣ工法による柔構造物。
3. 隣接する複数のＰＣ部材にシース管を連続して埋設し、このシース管にＰＣ鋼材を連続して挿通し、かつＰＣ鋼材およびシース管の各ＰＣ部材の両端部を貫通する部分にＰＣ鋼材およびシース管の付着を縁切る縁切り部材を取り付けてあることを特徴とする請求項１記載のＰＳＣ工法による柔構造物。

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