JP6338473B2

JP6338473B2 - プレキャスト構造物の接合方法

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Publication number: JP6338473B2
Application number: JP2014138617A
Authority: JP
Inventors: 唯堅趙
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: JP2016017269A

Description

本発明は、プレキャスト構造物の接合方法に関する。

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は、軽量化と耐久性に寄与することから、道路橋の掛け替え用のプレキャストコンクリート床版として用いた場合に床版厚を薄くすることできる。よって、超高強度繊維補強コンクリートで製作した床版は、既設橋の主構造に与える死荷重と下部工反力の影響を小さくできる点で有益である。

しかし、超高強度繊維補強コンクリートは、一般的にＰＣ鋼材以外の鉄筋は使用しないため、超高強度繊維補強コンクリートで製作した床版同士を接合するための構造についての事例が無く、現状では歩道橋でしか使用されていない。

プレキャストコンクリートの床版同士を接合するための公知の構造としては、一般的なループ継手や、特許文献１に示すボルト継手、特許文献２に示す挿し筋継手などがある。

特開平８−２４６４１５号公報特開２００９−２０９６００号公報

プレキャストコンクリート床版の接合に、これらの継手構造を採用する場合、以下の様な問題のうち、少なくとも何れか１つの問題があった。
（１）ループ継手の場合
場所打ち間詰めコンクリートが必要となり、架け替えで求められる急速施工が困難であり、また損傷や漏水の原因となる。
また、鉄筋曲げ加工の制約で床版厚さを薄くできないため、軽量化が困難であり、超高強度繊維補強コンクリートを適用したメリットが得られない。
また、継手断面の鋼材面積が、床版本体内部と同量であるため、超高強度繊維補強コンクリート製のプレキャスト床版では、繊維の効果が有効に利用されないこととなる。
（２）ボルト継手の場合
緊張材は継手のために単独に設けたものであるため、主鉄筋と繋がっていない。
そのため、床版内部の力の伝達がダイレクトではなく、リブ付根付近に応力集中が発生し、緊張材から床版内部主鉄筋への力の伝達を確保するために、内部に補強鉄筋を多数配置する必要がある。
また、床版の両端継手部下面に増厚してできた端部のリブは、床版の有効断面に比べ断面が高く剛性が大きいため、橋軸方向（車両進行方向）にはたわみ剛性が不均一となり、走行安定性が損なわれる可能性がある。
さらに、リブは一方向のみ、しかも床版端部のみ存在する場合、床版は異方性を示すだけでなく、重量増となる。
（３）挿し筋継手の場合
支間の小さい床版に適用するものであり、床版内部の継手挿し筋と同じ方向には鉄筋を配置していない。
床版本体は繊維補強のみで持たせているため、支間の大きい道路橋床版には耐力不足である。また、充填継手では接合面に締付け力がないため、目地部の結合が緩く、ひび割れや目開きの拡大により使用性能が低下する恐れがある。

本願発明は、従来の方法と比較して、より利便性に優れるプレキャスト構造物の接合方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、複数のプレキャスト構造物を直接接合する際の接合方法であって、前記プレキャスト構造物は、コンクリートで形成した、本体部と、前記本体部の底面に設け、橋軸方向に延伸する、第１のリブと、前記本体部の底面に設け、橋軸直交方向に延伸する、第２のリブと、前記第１のリブ内の一部または全部に配する接合部材であって該接合部材の両端が露出するように第１のリブを貫通して配してある、接合部材と、前記本体部の接合面を構成する第２のリブに設け、前記接合面から前記第１のリブおよび第２のリブで囲まれた窪み部までを連通する、貫通孔と、を少なくとも有し、橋軸方向で隣り合うプレキャスト構造物の第１のリブ同士が非連続となるように両プレキャスト構造物を直接配置し、一方のプレキャスト構造物の第１のリブから露出する接合部材の端部を、他方のプレキャスト構造物の第２のリブに設けた貫通孔に挿通して窪み部まで露出し、前記接合部材を緊張してプレストレスを導入してから、前記接合部材の端部を固定して、両プレキャスト構造物を接合することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記本体部が、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ ^２以上、割裂引張強度が４Ｎ／ｍｍ ^２以上、および曲げ強度が１０Ｎ／ｍｍ ^２以上の超高強度繊維補強コンクリートであることを特徴とする。

本願発明によれば、以下に記載する効果のうち、少なくとも何れか１つの効果を得ることができる。
＜１＞プレキャスト構造物としてのメリット
（１）底面がいわゆるワッフル形状を呈するため、等方性を確保しつつ、プレキャスト床版を軽量化できる。

＜２＞継手構造のメリット
（１）超高強度繊維補強コンクリートの床版に適用した場合、充填方式による付着定着に必要な長さを、従来よりも短くできる（従来の約１／４：超高強度繊維補強コンクリートの付着強度は普通コンクリートの４倍に相当するため)。
（２）機械式の定着を採用した場合、鉄筋を締付けることで接合面に一定のプレストレスを導入することが可能となり、目地部の目開きや止水性能を改善できる。
（３）機械式の定着を採用した場合、プレキャスト構造物を引き寄せた状態でモルタルを充填するため、付着の効き目が良くなる。

＜３＞施工方法上のメリット
（１）場所打ち間詰めコンクリートが不要で急速施工が可能である。
（２）架設工事中（引き寄せ締付け後）に、直ちに工事車両が通行可能となる。

実施例１に係るプレキャスト構造物の概略図。実施例２に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。実施例３に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。実施例４に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。実施例５に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。実施例６に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。実施例７に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。実施例８に係るプレキャスト構造物の継手構造を示す概略図。

以下、図面を参照しながら本発明の各実施例について説明する。

本実施例に係るプレキャスト構造物は、互いに接合してコンクリート構造体を構築するための構造物である。
前記コンクリート構造体には、道路橋や鉄道橋の床版、海上空港・桟橋デッキ、トンネル・ボックスカルバートの頂板、側壁、底板、建築物の床スラブ、屋根などの面状構造体などが含まれる。
図１に、コンクリート床版を想定したプレキャスト構造物の構成を示す。
図示の都合上、プレキャスト構造物の橋軸方向及び橋軸直行方向の長さは短縮して表示して説明する。すなわち、本発明に係るプレキャスト構造物は、橋軸方向又は橋軸直行方向の何れか或いは両者において適宜連続して延長が可能である。
また、一部の領域について橋脚の軸方向で切断した断面を示している。

本実施例に係るプレキャスト構造物Ａは、本体部１０と、該本体部１０の底面設けた第１のリブ１１および第２のリブ１２と、前記第１のリブ１１内の一部または全部に配し、前記本体部１０の外縁に両端又は一端を露出するようにした接合部材２０と、を少なくとも備えてなる。
以下、各構成要素について説明する。

本体部１０は、プレキャスト構造物としての本体に相当する部材である。
本体部１０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。

プレキャスト床版として使用する場合の超高強度繊維補強コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ^２以上、割裂引張強度が４Ｎ／ｍｍ^２以上、曲げ強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上、５００年中性化深さの推定値が５ｍｍ以下、塩化物イオン拡散係数が０．０１ｃｍ^２／年）等の強度・特性を備える。

前記した強度・特性を有する超高強度繊維補強コンクリートは、例えば、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含むプレミックス紛体に高性能減水剤と水とを混入して得られたセメント系マトリックスに、直径が０．１−０．２５ｍｍで長さが１０−２０ｍｍの形状を有する鋼繊維を１．０容積％以上混入することで得ることができる。
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。

本体部１０の底面には、第１のリブ１１及び第２のリブ１２を設ける。
これらのリブは、プレキャスト構造物Ａの製作時に一体成形される。以下、各リブの詳細について説明する。

第１のリブ１１は、少なくとも、接合部材２０を収める為の部材である。
第１のリブ１１は、橋軸方向を延伸方向として、橋軸直交方向に所定間隔を開けながら複数設ける。
第１のリブ１１の内部には、接合部材２０を設ける。詳細は後述の接合部材の欄で説明する。
第１のリブ１１の断面形状は特段限定しない。
第１のリブ１１の内部には、さらに必要に応じて、工場内でプレテンションを導入するように配置するＰＣ鋼線を設けることができる。

第２のリブ１２は、少なくとも、前記第１のリブ１１を設けたことによるプレキャスト構造Ａ物の異方性を解消し、等位性を維持する為の部材である。
第２のリブ１２は、橋軸直交方向を延伸方向として、橋軸方向に所定間隔を開けながら複数設ける。
第２のリブ１２の内部には、必要に応じて、工場内でプレテンションを導入するように配置するＰＣ鋼線を設けることができる。
第２のリブ１２の断面形状も、特段限定しない。

以上の通り、本体部１０の底面には、格子状に前記第１のリブ１１と、第２のリブ１２とを設けることとなり、第１のリブと第２のリブとで囲まれた空間（以下「窪み部３０」という。）を有する、いわゆるワッフル状の表面形状を呈する。

本体部１０での橋軸方向側の側面は、他方のプレキャスト構造物との接合面１３となり得る。
この接合面１３には、対向する接合面１３との接合を強固にするための構造を別途追加することができる。構造例は後述の実施例にて説明する。

接合面１３には、所定の間隔を設けて、貫通孔１４ａを設ける。
貫通孔１４ａを設ける箇所は、隣り合うプレキャスト構造物間での第２のリブ１２の位置関係（接合態様）によって決まる。
貫通孔１４ａは、接合面１３から窪み部３０の側壁に連通するように第２のリブ１２を貫通する位置に設ける孔である。

接合面１３には、隣り合うプレキャスト構造物Ａの接合面１３に接触し、接合面１３間の隙間を閉塞する止水用のガスケットを連続的に設置してもよい（図示せず）。ガスケットには、水膨張性のゴムなどを用いることができる。
ガスケットの設置はプレキャスト構造物の製作段階であってもよいし、現場で本体部に接着して設ける態様であってもよい。

接合部材２０は、隣り合うプレキャスト構造物と接合するための部材である。
接合部材２０は、予め本体部１０に事前に埋設した態様や、予め現場製作されたプレキャスト構造物に埋設した鞘管内に挿入する態様などが考えられる。

接合部材２０には、ネジ鉄筋を用いることができる。
ネジ鉄筋は、ネジ節を予め設けた部材や、鉄筋の端部をネジ加工した部材が含まれる。

接合部材２０は、少なくとも、第１のリブ１１内から、接合面１３へと露出するように設ける。本実施例では、１本の接合部材２０を、両側の接合面１３から端部が露出するように橋軸方向に連続して設けている。
接合部材２０は、橋軸直交方向に向かって全ての第１のリブ１１に対して設けても良いし、任意の第１のリブ１１に設けても良い。

接合部材２０の露出パターンは、設置箇所や接合に応じて、片側の接合面１３であっても両側の接合面１３であっても良いが、後者の場合、橋軸方向に隣り合うプレキャスト構造物Ａ三体が接合されることとなる。
また、橋軸方向における各接合面１３に対し、別々の接合部材２０を露出する態様としても良い。
また、コンクリート構造体全体からみて、プレキャスト構造物Ａが如何なる位置に設置されるのかによっても、接合部材２０の露出態様は適宜変更されるため、図１に示す態様に限定されないことは明らかである。

本実施例に係るプレキャスト構造物Ａによれば、本体部１０の底面がいわゆるワッフル形状となり、軽量化と橋軸方向と橋軸直交方向の２方向に対する均一性および等方性を確保することができ、板厚を増やすことなく橋軸方向にも配筋スペースを確保することができる。

前記した実施例１に係るプレキャスト構造物同士を接合するための継手構造について、図２を参照しながら説明する。
図２（ａ）は、プレキャスト構造物同士を突き合わせて接合したときの概略平面図であり、一部の領域について橋脚の軸方向で切断した断面を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。

本実施例で示すプレキャスト構造物の継手構造は、一方のプレキャスト構造物Ａ１の第１のリブ１１に対して、他方のプレキャスト構造物Ａ２の第１のリブが非連続となるように、両プレキャスト構造物を配置してなる。
そして、一方のプレキャスト構造部Ａ１の第１のリブ１１から露出する接合部材２０を、他方のプレキャスト構造部Ａ２の第２のリブ１２に設けた貫通孔１４ａに挿通してから、前記接合部材２０の端部を他方のプレキャスト構造物Ａ２内で固定することにより、両プレキャスト構造物を接合してなる。

一方のプレキャスト構造物Ａ１が既に設置済みの床版であり、他方のプレキャスト構造物Ａ２がこれから設置する床版であると仮定して説明する。
各プレキャスト構造物とも、接合部材２０と貫通孔１４ａとが交互に等間隔で配置されている。
そして、一方のプレキャスト構造物Ａ１の第１のリブ１１に対して、他方のプレキャスト構造物Ａ２の第１のリブ１１が橋軸直交方向にずれるように配置することで、両プレキャスト構造物に対して、一方の接合部材２０が他方の貫通孔１４ａへと挿通される状態とすることができる。
次に、窪み部３０の側壁から露出した接合部材２０を緊張して両プレキャスト構造物を引き寄せて密着させる。

最後に、接合部材２０の端部を公知の締結部材で締め付けて固定する。この際に、別途接合面１３に塗布する樹脂系接着剤を用いても良い。
なお、前記接合部材２０を締付けて接合する過程において接合面１３（目地部）に一定のプレストレス（圧縮応力）を与えておけば、接合面１３のひび割れ発生および目開きを抑止でき、コンクリート構造体の使用性能と耐久性能を向上させることができる。

このように接合部材２０の端部の固定箇所は、一方のプレキャスト構造物Ａ１の窪み部と、他方のプレキャスト構造物の窪み部Ａ２とで、橋軸直交方向において交互に行われることとなる。
この時点で、工事車両は通行可能な状態となる。

前記した実施例２の継手構造の変形例について、図３を参照しながら説明する。
図３は、プレキャスト構造物同士を突き合わせて接合したときの側面図である。

本実施例に係るプレキャスト構造物は、第２のリブ１２内に設けた貫通孔１４ａに連通するように、本体部の上面から注入孔１５と排気孔１６を設けてある。
これら注入孔１５と排気孔１６は、工場製作時に予め設けておいても良いし、現場での穿孔作業で設けておいても良い。
本実施例では、前記実施例２に記載の接合部材２０の固定後に、注入孔１５からグラウト４０を注入し、貫通孔１４内部をグラウト４０で充填して、接合部材２０を更に固定することができる。

本実施例によれば、接合部材２０を機械式による固定だけでなく、付着式による固定と兼用できるため、より強固な継手構造を実現することができる。

本発明に係る継手構造の変形例について、図４を参照しながら説明する。
図４は、プレキャスト構造物同士の接合前の概略平面である。
本実施例では、プレキャスト構造物Ａの本体部１０の接合面１３に、隣り合うプレキャスト構造物Ａの本体部１０の接合面１３と対応するような凹凸形状のコッター部１７を設けた構造を呈している。
例えば、あるプレキャスト構造物において、一方のプレキャスト構造物Ａ１との接合側の接合面１３には凸部１７１を設け、他方のプレキャスト構造物Ａ２との接合側の接合面１３には凹部１７２を設けた構成とすることができる。

本実施例によれば、接合面１３のせん断伝達をコッター部１７で確保することで平坦な接合面を設けた構成よりもさらに接合面のせん断抵抗を強固にすることができる。

本発明に係る継手構造の変形例について、図５を参照しながら説明する。
図５は、プレキャスト構造物同士を突き合わせて接合したときの概略側断面図である。
本実施例では、前記実施例２で示した注入孔と連通する充填コッター部１８を設けた構造を呈している。
この充填コッター部１８を形成するための空間は、接合面の一部を橋軸方向又は橋軸直交方向の何れか或いは両方に向けて窪ませた拡幅部によって形成する。
当該拡幅部は、一方のプレキャスト構造物Ａ１の本体部１０の接合面１３に設けた拡幅部１８１と、他方のプレキャスト構造物Ａ２の本体部１０の接合面１３に設けた拡幅部１８２と、で構成する。
この拡幅部１８１，１８２に注入孔からグラウト４０を注入することにより、接合面１３間に充填コッター部１８が形成される。

本実施例によれば、接合面のせん断伝達を確保することで平坦な接合面を設けた構成よりもさらに強固な継手構造を実現することができる。

本発明に係る継手構造の変形例について、図６を参照しながら説明する。
図６（ａ）は、プレキャスト構造物同士を突き合わせて接合したときの概略平面図であり、一部の領域について橋脚の軸方向で切断した断面を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるII−II断面図である。

本実施例で示すプレキャスト構造物の継手構造は、隣り合うプレキャスト構造物の第１のリブ１１同士が連続するように両プレキャスト構造物を配置し、一方のプレキャスト構造部Ａ１の第１のリブ１１から露出する接合部材２０を、他方のプレキャスト構造部の第１のリブ１１内に設けた挿入孔１４ｂに配置し、当該挿入孔１４ｂに注入材を充填して両プレキャスト構造物を接合してなる。
挿入孔１４ｂは、接合面１３から第１のリブ１１に、一定深さを穿孔して設ける孔である。

本実施例において、実施例２と異なる点は、隣り合うプレキャスト構造物の第１のリブ同士１１が連続した状態を呈していることである。
よって、第１のリブ１１内に設ける接合部材２０が配置される箇所は、隣り合うプレキャスト構造物間において、橋軸直行方向にずれた位置とする必要がある。

また、一方のプレキャスト構造物Ａ１から露出する接合部材２０は、他方のプレキャスト構造物Ａ２の第１のリブ内１１に位置するため、実施例２のように、貫通孔１４ａ内に挿通して窪み部３０内で固定する態様とすることができない。
そこで、前記貫通孔１４ａに代えて、実施例１中で別途説明した、接合面から橋軸方向に穿孔してなる挿入孔１４ｂを、接合部材２０の挿入箇所とする。

また、本実施例では、接合部材２０の端部を締め付けて固定することができないため、実施例３に記載する注入孔１５を、前記挿入孔１４ｂと連通するように設けて、挿入孔１４ｂ内部にグラウト４０を充填することで、プレキャスト構造物同士を付着式で接合することとなる。

また、両プレキャスト構造物の接合面１３から窪み部３０に向けて貫通する貫通孔１４ａを別途設けておき、これらの貫通孔１４ａが、プレキャスト構造物Ａの接合時に連通するようにすれば、当該貫通孔１４ａを、プレキャスト構造物Ａの引き寄せ、仮固定用の鋼棒を挿通するための孔として使用することができる。

なお、本実施例の構成に、前記した実施例４〜６に係る構成を加えることもできる。

本発明に係る継手構造の変形例について、図７を参照しながら説明する。
図７（ａ）は、プレキャスト構造物同士を突き合わせて接合したときの平面図であり、一部の領域について橋脚の軸方向で切断した断面を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるIII−III断面図である。

本実施例は、前記実施例７の構成において、実施例５に記載の充填コッター部１８を新たに設けた構成である。
実施例７の構成では、各プレキャスト構造物から延出する接合部材２０が接近しているため、各挿入孔１４ｂが連通するように、各接合面１３に拡幅部１８３，１８４を形成しておくことで、両接合部材２０を一体化した態様での充填コッター部１８の形成が可能となる。

本発明に係る継手構造の変形例について、図８を参照しながら説明する。
図８（ａ）は、プレキャスト構造物同士を突き合わせて接合したときの概略平面図であり、一部の領域について橋脚の軸方向で切断した断面を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるIV−IV断面図である。

本実施例は、前記実施例２（図２）の構成における貫通孔１４ａを、挿入孔１４ｂに置き換えて、付着式による接合とした構成である。
例えば、必要な付着長が第２のリブ１２の幅以内に収まる場合であれば、本実施例のように付着式のみによる床版の結合でプレキャスト構造物同士を接合することが可能となる。

Ａプレキャスト構造物
１０本体部
１１第１のリブ
１２第２のリブ
１３接合面
１４ａ貫通孔
１４ｂ挿入孔
１５注入孔
１６排気孔
１７コッター部
１７１凸部
１７２凹部
１８充填コッター部
１８１〜１８４拡幅部
２０接合部材
３０窪み部
４０グラウト

Claims

複数のプレキャスト構造物を直接接合する際の接合方法であって、
前記プレキャスト構造物は、
コンクリートで形成した、本体部と、
前記本体部の底面に設け、橋軸方向に延伸する、第１のリブと、
前記本体部の底面に設け、橋軸直交方向に延伸する、第２のリブと、
前記第１のリブ内の一部または全部に配する接合部材であって該接合部材の両端が露出するように第１のリブを貫通して配してある、接合部材と、
前記本体部の接合面を構成する第２のリブに設け、前記接合面から前記第１のリブおよび第２のリブで囲まれた窪み部までを連通する、貫通孔と、
を少なくとも有し、
橋軸方向で隣り合うプレキャスト構造物の第１のリブ同士が非連続となるように両プレキャスト構造物を直接配置し、
一方のプレキャスト構造物の第１のリブから露出する接合部材の端部を、他方のプレキャスト構造物の第２のリブに設けた貫通孔に挿通して窪み部まで露出し、
前記接合部材を緊張してプレストレスを導入してから、前記接合部材の端部を固定して、両プレキャスト構造物を接合することを特徴とする、
プレキャスト構造物の接合方法。
前記本体部が、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ ^２以上、割裂引張強度が４Ｎ／ｍｍ ^２以上、および曲げ強度が１０Ｎ／ｍｍ ^２以上の超高強度繊維補強コンクリート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構造物の接合方法。