JP6301747B2 - プレキャスト床版と、主桁との接合構造 - Google Patents
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Description
プレキャスト床版を主桁に設置する際には、図4(a)のように主桁bにスタットジベルc1を設けたり、図4(b)のように孔あきの鋼板ジベルc2を設けたりして、床版aを矩形状に箱抜きした部分(矩形状の箱抜き部a1)に当該ジベルc1,c2を設置し、矩形状の箱抜き部a1にモルタルdを充填して、床版aと主桁bとを接合している。
特許文献1には、図4(b)に示す孔あきの鋼板ジベルを用いた構造が開示されている。
従来多用されているスタッドジベルは一本当たりの剛性が小さいため、スタッドを多数配置する必要がある。スタッドを多数配置するには、床版の箱抜きの数を増やすか、箱抜きの寸法を大きくしなければならないため、プレキャスト床版に弱部が生じてしまう。
また、充填する結合モルタルの強度が低いため、ずれ止めとしての耐力も低い。箱抜きが大きいと、現場充填のモルタル量が多くなってしまい施工効率が低い。
孔あき鋼板ジベルは、スタッドに比べ剛性が大きいが、耐力は同程度のため、スタッドと同じように、箱抜きの数か大きさを増やさなければならない。
また、プレキャスト床版の場合は、孔あき鋼板ジベルの連続配置は困難である。
プレキャスト床版の箱抜き部分の充填作業は現場施工であるため、充填材としてダクタル(登録商標)などの超高強度繊維補強コンクリートを用いることは、凝結が遅く不向きである。
よって、プレキャスト床版を、超高強度繊維補強コンクリートで製作したとしても、結局床版の箱抜き部分はモルタル充填となるため、床版が高強度であっても、接合部が弱部となってしまう。
特に、床版の軽量化を図るために高強度の材料(例えば超高強度繊維補強コンクリート)を適用する場合には、接合部が弱部とならないように接合部の剛性を高めて、床版と接合部の耐力バランスを確保することが特に重要である。
また、超高強度繊維補強コンクリート製の床版自体の高強度性を有効に生かすことができれば、なお望ましい。
また、本願の第2発明は、前記第1発明において、前記形鋼の平面視先端形状と平面視投影形状とが同一であることを特徴とする。
また、本願の第3発明は、前記第1または第2発明において、前記ジベルが、H形鋼、I形鋼、又は溝形鋼であることを特徴とする。
(1)ジベルを形鋼とすることで、外形寸法をコンパクトにしながら、大きな支圧面積、周長、断面積および断面二次モーメントが得られ、ジベル鋼材のせん断耐力と剛性が向上する。
(2)開口部をジベルの外形に沿った形状とし、ジベルと開口部とを嵌めあうことで、例えばジベルをH形鋼としたとき、H形鋼の前面(フランジ側)の支圧抵抗と、側面のコッター方式せん断抵抗のダブル抵抗機構が生まれ、外形寸法をコンパクトにしながら、コンクリート(モルタル)側も高耐力・高剛性を実現することができる。
(3)プレキャスト床版に超高強度繊維補強コンクリートを適用することで、側面のコッターが強くなるので、ずれ止めのせん断耐力が向上する。
(4)箱抜き領域が小さくなるので、プレキャスト床版の断面欠損が小さくなる。
(5)箱抜き領域が小さくなるので、現場充填モルタルの量が少なくなり、施工性が向上する。
(6)ジベルが、平面視して略直交する第1の面および第2の面を有することで、2つの抵抗機構の破壊面が直交するため、1方向のひび割れが発生してもずれ止め耐力と剛性への影響が少ない。
(7)H形鋼、I形鋼、又は溝形鋼を切断して用いることができるので、ジベルの製作性が良く、材料コストも低く抑えることができる。
(8)ジベルとなる形鋼に穴をあけておけば、十分な引抜抵抗が得られ、ずれ変形に伴うプレキャスト床版と主桁間の目開きを拘束できる。
本発明に係る床版Aと主桁Bとの接合構造は、前記主桁Bの上面に設けたジベル1と、前記床版Bに設け前記ジベル1の外形に沿って箱抜きした開口部2とを備え、前記開口部2にジベル1を挿入し、該ジベル1と開口部2との間の隙間にモルタルを充填して構成する。
開口部2は、前記ジベル1の対向する複数面の間に、床版A本体の領域が存するように設けてあることを要する。
これらの条件を満たす限り、ジベル1および開口部2の形状は、如何なる形状を呈してもよい。
以下、各構成要素の詳細について説明する。
床版Aの素材は、一般的なコンクリートを用いることができるが、本実施例では、超高強度繊維補強コンクリートを用いている。
(1)軽量化(鉛直荷重・地震荷重の低減、下部工縮減、架設設備縮減、特に長大橋に対して効果的。)
(2)耐久性(疲労耐久性、化学的耐久性、維持管理・メンテナンス費用縮減、長寿命による環境負荷削減。)
(3)施工性(製作省力化(鉄筋組立無し)、現場工期短縮、軽量化による施工重機の軽量化。)
これらのメリットの詳細について以下説明する。
太径のPC鋼材を使用すれば、高いプレストレスを導入することが可能となるので、ひび割れ耐力と破壊耐力が向上する、あるいはひび割れ耐力と破壊耐力が低下せずに、プレキャスト床版のスラブとリブの断面薄肉化を図ることが可能となり、構造物の軽量化を図ることが可能となる。
なお、水セメント比は、0.24以下であることが望ましい。
ここで、ポゾラン系反応粒子とは、例えば、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグのほか、カオリンの誘導体から選定した化合物、沈降シリカ、火山灰、シリカゾル等からなる粒子のことである。
具体的な配合の一例を表1に示す。
主桁Bは、公知の構造、素材等を用いればよく、詳細な説明は省略する。
ジベル1は、主桁Bの上面に溶接等で配置する。ジベル1の配置位置、配置数は、特段限定されない。
本発明では、ジベル1は形鋼を用いることができる。
なお、本実施例ではジベル1は平面視してH形形状を呈しており、例えば公知材料のH形鋼を、長手方向に適宜切断したものを用いることができる。
よって、本実施例では、ジベル1のウェブ11が第1の面に相当し、フランジ12が第2の面に相当する。
本実施例では、ジベル1を構成するH形鋼のウェブ11に貫通孔111を設けているが、本発明の必須要件ではない。この貫通孔111を設けておけば、十分な引抜抵抗が得られるため、ずれ変形に伴うプレキャスト床版と主桁間の目開きを拘束する機能を発揮することができる。
開口部2は、前記床版Aを箱抜きして形成する。
また、開口部2は、前記ジベル1の外形に対応した形状を呈する。
この「ジベルの外形に対応した形状」とは、ジベル1の外形に沿ってジベル1から一回り大きくした形状のもの、形状の一部がジベル1の外形に沿ったもの、等が含まれる。なお、開口部2を矩形状に箱抜きしたものは従来技術であるため、本発明からは除かれる。
図2では、ジベル1の形状をH形形状としてある場合の、主桁Bと床版Aとが接合された状態の平面図を示している。
まず、主桁Bのジベル1に対し、床版Aに設けた開口部2を嵌め込む。
このとき、開口部2と、ジベル1との間には僅かな隙間が生まれており、この隙間に充填材を充填して、充填部3となす。
充填材には、モルタルや、コンクリートを用いることができる。
前記モルタルは、従来使用されるモルタルでもよいし、施工効率の向上(急速施工)のために、急結性(速硬性)高強度無収縮モルタルや繊維補強モルタルを使用してもよい。
前記コンクリートは、一般的なコンクリートでもよいし、豆砂利コンクリートでも繊維補強コンクリートでもいいし、施工効率の向上(急速施工)のために、急結性(速硬性)高強度コンクリートを使用してもよい。 また、本発明の接合構造の耐力と剛性を最大にするために、充填モルタルは超高強度繊維補強コンクリートを使用することもできる。
この接合構造では、ジベル1のフランジ12が前面の支圧抵抗として機能する。
また、床版Aの一部である、ジベル1のフランジ12間の領域は、コッター部4としてせん断抵抗として機能する。
よって、本発明に係る接合構造では、前面側の支圧抵抗と、側面側のコッター式せん断抵抗とのダブル抵抗が機能することとなる。
図3(a)は、図1に係るジベルを90°回転させた態様である。
図3(b)は、ジベルとして、溝形鋼を用いた態様である。
図3(c)は、図3(b)に係るジベルを90°回転させた態様である。
図3(d)は、図3(b)に係るジベルを180°回転させた態様である。
このように、本発明は、ジベルにおける第1の面、第2の面が略直交する態様であって、それらの面が、橋軸方向又は橋軸直交方向を向く態様であれば、如何なる向きであってもよい。
また、図3に係るジベルは橋軸方向(主桁直交方向)に対となる面を設けているが、当該面は、単数でも、3つ以上でも良い。
B 主桁
1 ジベル
11 ウェブ
111 貫通孔
12 フランジ
3 充填部
4 コッター部
a 床版
a1 矩形状の箱抜き部
b 主桁
c1 スタットジベル
c2 孔あき鋼板ジベル
d モルタル
Claims (3)
- 超高強度繊維補強コンクリートで製作したプレキャスト床版と、主桁との接合構造であって、
前記主桁の上面に設け、平面視して略直交する第1の面および第2の面を有する形鋼からなり、前記第1の面または第2の面のうち何れかが、対向する複数面を設けている、ジベルと、
前記床版に設け、平面視して前記対向する複数面の間に、床版本体から連続する領域であるコッター部が嵌合するように、前記ジベルの形状に沿って箱抜きした、開口部と、
をからなり、
前記開口部に前記ジベルを挿入して、該ジベルと開口部との隙間に充填材を充填してなる、プレキャスト床版と、主桁との接合構造。 - 前記形鋼の平面視先端形状と平面視投影形状とが同一であることを特徴とする、請求項1に記載のプレキャスト床版と、主桁との接合構造。
- 前記ジベルが、H形鋼、I形鋼、又は溝形鋼であることを特徴とする、請求項1または2に記載のプレキャスト床版と、主桁との接合構造。
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