JP3833627B2 - プレキャストコンクリート製床版の継手構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、橋梁路床等の構築に用いるプレキャストコンクリート製床版の継手構造に関し、特に、継手部の耐力を高めたプレキャストコンクリート製床版の継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁の路床を構成する床版は、走行する自動車等の荷重を直接支持するものであり、かかる路床の構築においては、強度の均質化、設計精度の確保、そして工期の短縮化などの要請から、工場製造によりブロック化されたプレキャストコンクリート製の床版（以下、「ＰＣ床版」と略称する。）が広く使用されてきている。これらを橋梁の施工延長に合わせて複数枚を隣接配置し、その継手部となる隣接端面間は端面からそれぞれ突出させた鉄筋を連繋させた後、間詰めコンクリートを充填して一体化させる工法が採られている。
【０００３】
これら継手部の構造は、図８に示すように、端面から所定長さ延出した後に湾曲又は屈曲して元の端面に戻るいわゆるループ状に連続した鉄筋ａ１（以下、「ループ筋」と略称する。）を、互いに接近させたＰＣ床版Ａの端面から突出させて交互に対向進入させ、かつ側面視で重畳するように配置したループ筋ａ１どうしを締結した後に、その継手部となる端面間に間詰めコンクリートａ２を打設して一体化させる構造を採っている。このような鉄筋の配置は、荷重により継手部の断面には中立軸Ｃを境に引張応力と圧縮応力が作用するコンクリート構造の引張耐力の脆弱さを補うためのものである。
【０００４】
また、図９に示すように、ＰＣ床版Ｂのループ筋ｂ１を矩形状に形成すると共に、ループ筋ｂ１のそれぞれの内側位置の長手方向に鋼板ｂ３を対向させて配置した後に、間詰めコンクリートｂ４を打設し、ループ筋ｂ１に作用する引張力を間詰めコンクリートへの圧縮力に変えて力の伝達を向上させて継手の強度を向上させるものもあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３２６１９７号公報（第３−５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すＰＣ床版Ａの継手構造は、鉄筋自体とコンクリートの付着力が元来低いため、十分な継手強度を確保するにはループ筋ａ１の突出長を長くせざるを得なかった。これに伴って継手部の端面間距離が増大して多量の間詰めコンクリートａ２が必要となり、経済的及び養生時間に不利であるほか、フランジｄ１の幅が小さい主桁Ｄで構成された橋梁には適用できないという課題があった。
【０００７】
また、図９に示すＰＣ床版Ｂの継手構造では、ループ筋ｂ１の突出長のバラツキが大きいため、鋼板ｂ３が継手部の長手方向に長い場合にはループ筋ｂ１と鋼板ｂ３の間に隙間が発生することから鉄筋と鋼板の密着性に問題があり、ループ筋ｂ１から鋼板ｂ３へ力の伝達が悪かった。また、密着性を確保するため鋼板ｂ３に突起やジベルを設置するなどの措置をしているが、かかる仕様の鋼板ｂ３では力の伝達が不十分であるばかりかコストが嵩む課題があった。
【０００８】
さらに、荷重により曲げモーメントがループ筋ｂ１に作用した場合に、引張力が作用する鉄筋ｂ２（以下、「引張筋」と称する。）が鋼板ｂ３に対して偏心しているため、引張筋ｂ２から鋼板ｂ３への力の伝達効率が悪いという課題もあった。
【０００９】
【目的】
そこで、本願発明は上記各課題に鑑みて為されたものであり、プレキャストコンクリート製床版の継手構造において、継手部の端面間距離を短くすると共に、鉄筋と介在させる鋼板に新規構成を採ることにより、コンクリートの継手部断面に作用する鉄筋への引張力をコンクリートへの圧縮力に変換する力の伝達を可能とするプレキャストコンクリート製床版の継手構造を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本願発明にかかるプレキャストコンクリート製床版の継手構造は以下のように構成している。
【００１１】
すなわち、プレキャストコンクリート製床版（１）を隣接させて連続配置し、対向した端面（１１）からそれぞれ略水平対向方向に鉄筋（３）を突出させて連繋させた端面間（１１）に、間詰めコンクリート（５）を充填して一体化させる床版の継手構造において、突出させた各水平対向鉄筋（３）を、交互に又は適宜の間隔で進入させた状態で配置すると共に、該鉄筋（３）から上記継手構造として機能する継手部（２）の中立軸（Ｃ）程度までの高さ寸法を有し、かつ該鉄筋（３）と垂直な面をもった圧縮板（４）を各鉄筋（３）の先端部（３１ａ、３２ａ）に取り付けたことを特徴としている。
【００１２】
また、圧縮板（４）の取り付けにおいて、端面（１１）の上下部からそれぞれ突出させた鉄筋（３）の先端部（３１ａ、３２ａ）に圧縮板（４）を立設状に取り付けると共に、該圧縮板（４）と該鉄筋（３）の軸方向背面とを連結するリブ板（４１）を取り付けたことを特徴としている。なお、このリブ板（４１）を取り付ける場合においては、圧縮板（４）の高さ寸法を、上記した継手部（２）の中立軸（Ｃ）程度までの高さ寸法と限定してなくても良い。
【００１３】
さらに、突出させた鉄筋（３）どうしと圧縮板（４）どうし、のいずれか又は両方を、端面（１１）幅方向に配置する通し筋（３３）をもって連繋させたことを特徴としている。
【００１４】
なお、上記の特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本願発明に係るＰＣ床版の継手構造（以下、「継手構造」と略称する。）の具体的な実施形態例について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本実施形態例の継手構造で構築する床版全体とＰＣ床版を示す外観斜視図であり、図２は本実施形態例のＰＣ床版の連結状態を示す一部拡大斜視図であり、図３は本実施形態例の継手構造を示す図１のＡＡ線断面図あり、図４は本実施形態例の継手構造を示す図１のＢＢ線断面図あり、図５は本実施形態例のＰＣ床版の鉄筋と圧縮板の配設状態を示す一部拡大斜視図である。
【００１７】
本実施形態例の対象となるＰＣ床版１は、次のようにして連結されて一連一体の路床を構築し、自動車等の荷重Ｇを支持している。
【００１８】
すなわち、図１に示すように、並列状に架設した主桁Ｄのフランジｄ１上にＰＣ床版１の複数個を互いの端面１１を近接対向させて配置し、図２に示すように、各端面１１の上下の２箇所から突出状に取り付けられた上筋３１及び下筋３２から成る水平対向鉄筋３（以下、「鉄筋」と略称する。）及びこの鉄筋３に固着した圧縮板４どうしを、交互に対向進入させかつ側面視で重畳するように近接配置して継手部２を構成する。
【００１９】
次に、継手部２で重畳した各ＰＣ床版１において、橋梁の幅員方向側（図１のＡＡ線断面）では、図３に示すように、下側配置の各下筋３２の先端部３２ａに垂直な面を持って、かつ継手部２の幅員方向に広がった矩形状の圧縮板４を立設配置している。また、圧縮板４には側面視が略直角三角形のリブ板４１を下筋３２の上周面長さ方向に沿って一体的に固着して設け、リブ板４１の側面には継手部２の長手方向に配置する鉄筋又はＰＣ鋼線から成る通し筋３３用の貫通孔４２を形成している。
【００２０】
最後に、継手部２に間詰めコンクリート５を打設充填して隣接するＰＣ床版１どうしを連結一体化して路床を形成している。なお、継手部２の橋梁の橋長方向側（図１のＢＢ線断面）では、図４に示すように、圧縮板４とリブ板４１の配置が幅員方向側（図１のＡＡ線断面）とは逆になり、圧縮板４は上筋３１の先端部３１ａから下向きに固着して配置されている。
【００２１】
上記したＰＣ床版１の継手構造として機能する継手部２は、ＰＣ床版１から突出した鉄筋３、該鉄筋３の先端に取り付けた圧縮板４、及び打設充填された間詰めコンクリート５から主に構成されている。
【００２２】
先ず、ＰＣ床版１は、予め工場で製造されるものであって、図５に示すように、主桁Ｄのフランジｄ１に載置する両側の断面積を若干厚くして台形状の形状を成し、ＰＣ床版１の主桁Ｄと直交する両側（橋梁の幅員方向側）の下端縁部からは棚板状に突出させたハンチ１２を一体形成している。このハンチ１２は、ＰＣ床版１の敷設時に隣接するＰＣ床版１どうしの対向端面間で目地材２１を介して突き当てて、継手部２の下面側を覆う底型枠として機能する。これにより継手部２に打設した間詰めコンクリート５の保持を確実なものとしている。
【００２３】
また、ＰＣ床版１の各端面１１には、複数個の上筋３１と下筋３２から成る鉄筋３を等間隔で上下方向の２箇所から突出状（又は植設状）に配列形成し、圧縮板４及びリブ板４１を鉄筋３の先端部３１ａ、３２ａに配設している。そして、リブ板４１には継手部２の長手方向に横断させた通し筋３３を配置させるため、貫通孔４２を形成している。
【００２４】
圧縮板４は所定の肉厚をもった矩形板状の鋼材からなり、リブ板４１は略直角三角形板状の鋼材である。そして、図２、図３に示すように、幅員方向側（図１のＡＡ線断面）においては、圧縮板４はその継手部２の中立軸Ｃ程度の高さ寸法を有して下筋３２の先端部３２ａに立設状に固着し、かつ下筋３２の上周面の長さ方向にそって取り付けたリブ板４１によって補強している。橋長方向側（図１のＢＢ線断面）においては、幅員方向側（図１のＡＡ線断面）側とは逆であって、その継手部２の中立軸Ｃ程度の高さ寸法を有した圧縮板４とリブ板４１を上筋３１の先端部３１ａ及び上筋３１の下周面に固着している。そして、これらの取り付けは、溶接（又はガス圧接）等により各上筋３１又は下筋３２と一体化させている。
【００２５】
上述した圧縮板４の鉄筋３に対する配置位置は、別言すると、荷重Ｇによって生じる断面力のうち引張応力が作用する部分側となっている。すなわち、図３に示すように、下に凸曲となる曲げモーメントが作用する橋梁の幅員方向側（図１のＡＡ線断面）の場合には中立軸Ｃより下側になり、図４に示すように、上に凸曲となる曲げモーメントが作用する橋梁の橋長方向側（図１のＢＢ線断面）の場合には中立軸Ｃより上側となっている。
【００２６】
また、リブ板４１の側面には、上記通し筋３３を貫通させる貫通孔４２を形成しているが、この貫通孔４２の位置は、対向するＰＣ床版において、互いの鉄筋３同士が重畳する中心線位置、すなわち、継手部２の短手方向の中心線上に位置するようにしている。
【００２７】
なお、各圧縮板４の幅は、その両側端辺から少なくとも４５度に広がった範囲内に隣接して対向配置される他のＰＣ床版１の圧縮板４が入るように各圧縮板４の板幅を設定している。
【００２８】
この様に構成したＰＣ床版１は、鉄筋３を幅員方向と橋長方向のそれぞれの側において等間隔（１ピッチ「Ｐ」）に配列形成している。そして、ＰＣ床版１を隣接配置した時には、対向進入した鉄筋３の間隔を１／２Ｐとなるようにしているため、ＰＣ床版１は端面１１における鉄筋３の配列を幅員及び橋長のそれぞれの方向へ１／２Ｐずらして形成した２種類のタイプがある。
【００２９】
【本実施形態の作用】
本実施形態例の継手構造は、路床に対する荷重Ｇの負荷により、次のように作用する。
【００３０】
すなわち、幅員方向側（図１のＡＡ線断面）の継手部２においては、中立軸の下側へ下方凸曲となる曲げモーメントＭの作用により下筋３２に引張力Ｔが作用し、従来構造はこの作用力を、鉄筋３の間詰めコンクリート５への付着力のみによって負担していた。
【００３１】
しかし、本願発明の主眼である圧縮板４の配置により、下筋３２に作用する引張力Ｔが、対向する圧縮板４どうしの間隔を狭めることによる間詰めコンクリート５への圧縮力に変換される。これにより圧縮板４の間の間詰めコンクリート５には、図６（Ａ）に示すように継手部２の断面視において、三角分布状の圧縮応力σが作用することとなる。また、この箇所の上面視においては、対向してかつ千鳥状に配置されることになる圧縮板４の配置関係により、図６（Ｂ）に示すように、圧縮板４の両側に略４５度の拡がり角αをもつ圧力分布となり、この範囲においては十分なコンクリートの圧縮状態を有して継手部２がより一体化してその連結強度が向上することとなる。
【００３２】
橋長方向側（図１のＢＢ線断面）の継手部２においては、上へ凸曲となる曲げモーメントＭが作用し、この場合は、上記の場合と上下逆となり、上筋３１に引張力Ｔが作用することになる。
【００３３】
しかし、幅員方向側（図１のＡＡ線断面）とは逆に上筋３１に配置した圧縮板４により、上筋３１に作用する引張力Ｔが、圧縮板４を介して対向する圧縮板４を狭める方向に作用し、これにより圧縮板４の間の間詰めコンクリート５には、図７（Ａ）に示すように継手部２の断面視において、三角分布状の圧縮応力σが作用することとなる。また、この箇所の上面視においては、図７（Ｂ）に示すように、ＡＡ線断面側と同様に略４５度の拡がり各αをもつ圧力分布となり、この範囲においては十分なコンクリートの圧縮状態を有して継手部２がより一体化してその連結強度が向上することとなる。
【００３４】
【効果】
本願発明は上記のように構成しているため、以下のような効果を有する。
すなわち、鉄筋の対向側に当接状態で圧縮板を対向配置しているため、継手部に打設した間詰めコンクリートの凸曲外側に分布する引張応力を直接的にかつ効率的に間詰めコンクリートへの圧縮応力に変える鉄筋間の力の伝達が可能となり、強度がより向上した継手構造が提供できることになる。
【００３５】
また、連結強度が向上することにより、従来に比べて継手部を短くすることが可能となるため、打設する間詰めコンクリート容積の減量による工期の短縮とコスト削減が図れると共に、フランジ幅が狭い橋梁にも適用可能となり、床版製作施工の柔軟性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態例の継手構造で構築する床版全体とＰＣ床版を示す外観斜視図である。
【図２】 本実施形態例のＰＣ床版の連結状態を示す一部拡大斜視図である。
【図３】 本実施形態例の継手構造を示す図１のＡＡ線断面図ある。
【図４】 本実施形態例の継手構造を示す図１のＢＢ線断面図ある。
【図５】 本実施形態例のＰＣ床版の鉄筋と圧縮板の配設状態を示す一部拡大斜視図である。
【図６】 本実施形態例の継手構造における荷重による応力分布状態を示す説明図である。
【図７】 本実施形態例の継手構造における荷重による応力分布状態を示す説明図である。
【図８】 従来の床版ＰＣの継手構造を示す断面図である。
【図９】 従来の床版ＰＣの継手構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＰＣ床版
１１ 端面
１２ ハンチ
２ 継手部
２１ 目地材
３ 鉄筋
３１ 上筋
３１ａ 先端部
３２ 下筋
３２ａ 先端部
３３ 通し筋
４ 圧縮板
４１ リブ板
４２ 貫通孔
５ 間詰めコンクリート
Ａ ＰＣ床版（従来例１）
ａ１ ループ筋
ａ２ 間詰めコンクリート
Ｂ ＰＣ床版（従来例２）
ｂ１ ループ筋
ｂ２ 引張筋
ｂ３ 鋼板
ｂ４ 間詰めコンクリート
Ｃ 中立軸（継手部断面の）
Ｄ 主桁
ｄ１ フランジ
σ 圧縮応力
Ｇ 荷重
Ｍ 曲げモーメント
Ｐ ピッチ（鉄筋間隔）
Ｔ 引張力

Claims (4)

1. プレキャストコンクリート製床版（１）を隣接させて連続配置し、対向した端面（１１）からそれぞれ略水平対向方向に鉄筋（３）を突出させて連繋させた端面（１１）間に、間詰めコンクリート（５）を充填して一体化させる床版の継手構造において、
   突出させた各水平対向鉄筋（３）を、交互に又は適宜の間隔で進入させた状態で配置すると共に、該鉄筋（３）から上記継手構造として機能する継手部（２）の中立軸（Ｃ）程度までの高さ寸法を有し、かつ該鉄筋（３）と垂直な面をもった圧縮板（４）を、各鉄筋（３）の先端部（３１ａ、３２ａ）に取り付けたことを特徴とするプレキャストコンクリート製床版の継手構造。
2. プレキャストコンクリート製床版（１）を隣接させて連続配置し、対向した端面（１１）からそれぞれ略水平対向方向に鉄筋（３）を突出させて連繋させた端面（１１）間に、間詰めコンクリート（５）を充填して一体化させる床版の継手構造において、
   突出させた各水平対向鉄筋（３）を、交互に又は適宜の間隔で進入させた状態で配置し、端面（１１）の上下部からそれぞれ突出させた鉄筋（３）の先端部（３１ａ、３２ａ）に垂直な面をもった圧縮板（４）を立設状に取り付けると共に、該圧縮板（４）と該鉄筋（３）の軸方向背面とを連結するリブ板（４１）を取り付けたことを特徴とするプレキャストコンクリート製床版の継手構造。
3. 圧縮板（４）の取り付けにおいて、
   端面（１１）の上下部からそれぞれ突出させた鉄筋（３）の先端部（３１ａ、３２ａ）に圧縮板（４）を立設状に取り付けると共に、該圧縮板（４）と該鉄筋（３）の軸方向背面とを連結するリブ板（４１）を取り付けたことを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート製床版の継手構造。
4. 突出させた鉄筋（３）どうしと圧縮板（４）どうし、のいずれか又は両方を、端面（１１）幅方向に配置する通し筋（３３）をもって連繋させたことを特徴とする請求項１、又は３記載のプレキャストコンクリート製床版の継手構造。

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