床版コンクリートの構築方法
【課題】養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされる場合であっても、表面ひび割れが発生するか否かを精度よく推定して十分なひび割れ防止策をとることができ、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることが可能な床版コンクリートの構築方法を提供する。
【解決手段】コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量、外気温の気象データを過去のデータより類推し、その気象データを基に養生後から完全硬化までの間に発生するコンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、鉄筋４の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して型枠内に予め配置した後、コンクリートを打設する。
【解決手段】コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量、外気温の気象データを過去のデータより類推し、その気象データを基に養生後から完全硬化までの間に発生するコンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、鉄筋４の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して型枠内に予め配置した後、コンクリートを打設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚間の鋼桁上などに設置される床版コンクリートの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁用の床版コンクリートは、橋脚間に鋼桁を架設した後、鋼桁上に型枠を設け、その型枠内に鉄筋を配筋してその型枠内にコンクリートを打設した後、一定期間養生マットやブルーシートなどの養生シートを被せて養生し、その後型枠を取り外して、完全硬化させて構築される。
【０００３】
この床版コンクリートの上には防水シートが施工され、その防水シートの上にはアスファルトが舗装されて、橋梁が構築される。
【０００４】
床版コンクリートなどのコンクリート構造物では、その表面にひび割れが発生すると、ひび割れから雨水などの水が入り鉄筋が錆びてしまうため、設計段階で表面ひび割れを防止する対策が検討される。この表面ひび割れは、主に養生後のコンクリート表面と外気温との温度差に伴う温度応力により発生する。
【０００５】
従来、このような表面ひび割れを防止するために、コンクリート温度応力解析プログラムのＡＳＴＥＡ ＭＡＣＳ（（株）計算力学研究センター社製）を用い、外気温をコンクリート表面に与えて事前に温度応力解析を実施し、表面ひび割れを推定していた。
【０００６】
温度応力解析により表面ひび割れが発生すると予測された場合、適切な養生期間や方法、鉄筋の本数や径の増加などの対策をとることにより、表面ひび割れを防止している。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１１９２９９号公報
【特許文献２】特開２００２−４８６９０号公報
【非特許文献１】倉田、外３名、「有限要素法解析による長支間場所打ちＰＣ床版の施工時における応力評価に関する研究」、構造工学論文集、社団法人土木学会、２００３年３月、ｖｏｌ．４９Ａ、ｐｐ．８２５−８３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記解析方法では、コンクリートが完全硬化するまでの間の外気温のデータを用いてコンクリートのひび割れを推定しているが、打設したコンクリートの完全硬化までの外部環境が変わった場合には、コンクリートに発生するひび割れを精度良く推定できない問題がある。
【００１０】
橋梁を構築する際には、工期短縮のため、コンクリート打設後一週間程度養生を行った後、コンクリート表面の養生シートを取り外して、打設したコンクリートの表面で他の作業を行うことが多い。そのため、養生後はコンクリートの硬化時の外部環境が変わってしまい、養生後のコンクリート表面は雨水や天日にさらされることになる。よって、上記解析方法ではコンクリートのひび割れを精度よく推定できず、コンクリート表面にひび割れが発生して、そのひび割れに雨水が入り込んで鉄筋が錆びてしまう。
【００１１】
つまり、上記解析方法は、コンクリートを一定の環境で養生して完全硬化させる場合には有効であるが、橋梁用の床版コンクリートを構築する場合、すなわち、養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされるような場合には、精度良く表面ひび割れを推定することができないという問題がある。よって、表面ひび割れに対する十分な防止策をとることができず、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされる場合であっても、表面ひび割れを精度よく推定して十分なひび割れ防止策をとることができ、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることが可能な床版コンクリートの構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、型枠内に鉄筋を配筋し、前記型枠内にコンクリートを打設し、養生シートを被せて一定期間養生した後、前記養生シートを取り外し、前記コンクリートを外気にさらしたまま完全硬化させる床版コンクリートの構築方法において、前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量、外気温の気象データを過去のデータより類推し、その気象データを基に養生後から完全硬化までの間に発生する前記コンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、前記鉄筋の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して前記型枠内に予め配置した後、前記コンクリートを打設する床版コンクリートの構築方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記気象データから、前記外気温に前記日射量の影響を加味した仮想外気温を求め、その仮想外気温を用いて温度応力解析を行って、前記コンクリートに発生する応力を求め、その応力から前記コンクリートのひび割れを推定する請求項１記載の床版コンクリートの構築方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を前記過去のデータから求めておき、前記日射量を、１日の日射量の合計値が前記平均日射量と等しく、最大日射量が１２時であり、かつ日照時間が８時間である正弦波の半波で近似すると共に、前記外気温を、前記平均最低気温が０時、かつ前記平均最高気温が１２時となるように正弦波で近似して、前記気象データを求める請求項１または２記載の床版コンクリートの構築方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、前記過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用いる請求項１〜３いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法である。
【００１７】
請求項５の発明は、前記仮想外気温から求めた応力と、前記コンクリートの自荷重および前記コンクリートに積載する荷重による応力とから、前記コンクリートに発生するひび割れ幅を算出し、そのひび割れ幅が０．２ｍｍ以下となるように前記鉄筋の本数やその径を選定する請求項２〜４いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされる場合にも、表面ひび割れを精度よく推定して十分なひび割れ防止策をとることが可能となり、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
まず、本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法で構築する床版コンクリートを説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態で構築する床版コンクリートの斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、床版コンクリート１は、複数（図１では２つ）の鋼桁２上に設けられる。本実施形態では、一例として、幅１０００ｍｍ×長さ３０００ｍｍ×高さ３００ｍｍの床版コンクリート１を構築する場合を説明する。
【００２３】
床版コンクリート１に使用する鉄筋としては主筋、配力筋ともＤ１６（径１５．９ｍｍ）を用い、かぶりは５０ｍｍ（一部３０ｍｍ）とした。鉄筋間隔は、例えば、２５０ｍｍである。また、床版コンクリート１と合成するための鋼桁２上のスタッドとしては、φ１９ｍｍ×１５０ｍｍのものを用いた。
【００２４】
表１に、本実施形態で用いたコンクリートの配合を示す。セメントの種類としては、ポルトランドセメントを用いた。コンクリートの配合やセメントの種類はこれらに限定されない。
【００２５】
【表１】
【００２６】
図２（ａ）に示すように、床版コンクリート１および鋼桁２は、所定間隔で配置された橋脚３上に配置される。
【００２７】
床版コンクリート１では、表面ひび割れを推定する際、後述する温度応力に加え、自荷重による応力や、車など床版コンクリート１上に積載する荷重による応力を考慮する必要がある。
【００２８】
ここで、自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重による応力について簡単に説明する。
【００２９】
床版コンクリート１を橋脚３上に配置すると、床版コンクリート１の自荷重、あるいは床版コンクリート１上に積載する荷重により、床版コンクリート１の橋脚３上方の位置Ｃには引張応力が発生し、床版コンクリート１の橋脚３間の位置Ｂには圧縮応力が発生する。コンクリートは、一般に、圧縮応力に対する強度は大きい（本実施形態では、３０Ｎ／ｍｍ２）ものの、引張応力に対しては圧縮応力に対する強度の１０分の１程度の強度（約３Ｎ／ｍｍ２）しかないという特徴がある。
【００３０】
したがって、図２（ｂ）に示すように、位置Ｂではコンクリート（床版コンクリート１）と鋼桁２と鉄筋４が圧縮応力を受け持つが、位置Ｃではコンクリート（床版コンクリート１）に引張応力を受け持たせることができないため、図２（ｃ）に示すように、鋼桁２と鉄筋４のみが引張応力を受け持つことになる。
【００３１】
このとき、位置Ｃにおいて上側の鉄筋４の位置に発生する応力σｓｅは、［数１］に示す式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
鉄筋４の種類により鉄筋１本あたりの許容応力が決まっているので、上側の鉄筋４の許容応力が発生応力σｓｅよりも大きくなるように、鉄筋４の本数や径を決定する。
【００３４】
鋼桁２と鉄筋４で十分に引張応力を受け持つことができない場合、位置Ｃのコンクリート（床版コンクリート１）には引張応力が働くので、その引張応力が約３Ｎ／ｍｍ２以上になるとコンクリートに表面ひび割れが発生することになる。よって、位置Ｃでコンクリートに作用する引張応力が３Ｎ／ｍｍ２以下となるように鉄筋４の本数や径を決定する必要がある。
【００３５】
以下、本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法を説明する。
【００３６】
本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法では、まず、構築する床版コンクリート１に表面ひび割れを推定し、鉄筋４の本数や径をひび割れ発生度に応じて選定した後、選定した本数、径の鉄筋４を用いて実際に床版コンクリート１を構築する。
【００３７】
まず、構築する床版コンクリート１に表面ひび割れを推定し、その結果に基づいて鉄筋４の本数や径を選定する工程について説明する。
【００３８】
橋梁用の床版コンクリート１を構築する場合、コンクリート打設後一週間程度養生を行った後、コンクリート表面の養生シートを取り外して、打設したコンクリートの表面で他の作業を行いつつ、コンクリートを完全硬化させる。よって、養生後のコンクリートは天日にさらされることになる。
【００３９】
そのため、養生後にコンクリートに与えられる熱エネルギーとして、従来から考慮されていた対流による熱エネルギー（風による熱と水蒸気の輸送）に加え、放射による熱エネルギー（全天日射、大気放射）を考慮する必要がある。ここで、放射のうち全天日射は、コンクリートに入射する直達日射と天空散乱光の総称であり、放射による熱エネルギーの大半を占める。
【００４０】
そこで、本発明では、外気温に加えて、さらに全天日射（以下、単に日射量という）を考慮してコンクリートの温度応力解析を行うため、コンクリート表面に与える温度として、外気温に日射量の影響を加味した仮想外気温Ｔｅｑを［数２］に示す式（２）で定義する。
【００４１】
【数２】
【００４２】
本実施形態では、熱伝達率μを４０Ｗ／（ｍ２・℃）とした。これは、コンクリート表面の風速条件を変化させた場合の熱伝達率の測定結果に基づいたものであり、μ＝４０Ｗ／（ｍ２・℃）は風速２ｍ／ｓに相当する。
【００４３】
この仮想外気温Ｔｅｑをコンクリート表面に与えて温度応力解析を実施することで、コンクリートに発生する表面ひび割れを精度良く推定することが可能となる。
【００４４】
ここで、式（２）における日射量ｑおよび外気温Ｔ０を推定する方法について説明する。
【００４５】
日射量ｑおよび外気温Ｔ０を推定するため、まず、コンクリートの打設から完全硬化までの期間を設定すると共に、その期間の平均日射量、平均最低気温、および平均最高気温を過去のデータから求める。
【００４６】
本実施形態では、過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用いた。これら過去のデータは、例えば、気象庁のホームページから得ることができる。気象庁が提供するデータの一例を図３に示す。
【００４７】
気象庁が提供するデータには、気圧、降水量、蒸気圧、相対湿度など様々な項目が含まれるが、図３では、気温（外気温）と全天日射（日射量）の項目のみを示す。全天日射とは、１日の日射量の合計値（積算値）である。
【００４８】
気象庁が提供するデータに床版コンクリート１を構築する場所のデータがない場合には、床版コンクリート１を構築する場所から最も近い場所のデータを過去のデータとして採用するとよい。
【００４９】
本実施形態では、一例として、１０月１６日に東京で床版コンクリート１を打設する場合を説明する。図３より、１０月の平均最低気温は１５．０℃、平均最高気温は２１．６℃、平均日射量（全天日射）は９．３ＭＪ／ｍｍ２である。
【００５０】
過去のデータより平均日射量、平均最低気温、および平均最高気温を求めた後、これらの値から日射量ｑおよび外気温Ｔ０を推定する。
【００５１】
この日射量ｑを平均日射量から推定する方法について説明する。
【００５２】
本発明者は、日射量ｑを推定するため、まず、全天日射計を用いて、１０／２４〜１０／２６の日射量を実測した。その結果を図４（ａ）〜（ｃ）に破線で示す。
【００５３】
本発明者は、これら実測した日射量のデータを基に、これを近似する方法について検討を行った結果、１日の日射量の合計値が実測した日射量の合計値と等しく、かつ最大日射量が１２時となるように、日照時間が８時間の正弦波（ＳＩＮ波）の半波で近似すると、よい近似が得られることを見出した。正弦波の半波で近似した日射量の近似値を図４（ａ）〜（ｃ）に実線で示す。
【００５４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、日射量の実測値と近似値とを比較すると、正弦波の半波で近似した近似値は実測値とよく一致しており、よい近似が得られていることが分かる。
【００５５】
同様に、１０／２４から１１／５までの１２日間の日射量の実測値（図示破線）と、正弦波の半波で近似した近似値（図示実線）とを図５に示す。
【００５６】
図５に示すように、３日以上でも、１日の日射量の合計値が実測した日射量の合計値と等しく、かつ最大日射量が１２時となるように、日照時間が８時間の正弦波の半波で近似することにより、実測値に対してよい近似が得られていることが分かる。
【００５７】
以上の実験結果に基づき、本発明では、日射量ｑを、１日の日射量の合計値が気象庁のデータより得た平均日射量と等しく、最大日射量（ピーク）が１２時であり、日照時間が８時間である正弦波の半波で近似するようにした。正弦波の半波が存在する８時間以外（０時〜８時、１６時〜０時）の日射量ｑは０とする。
【００５８】
具体的には、図６に示すように、正弦波の半波が囲む面積が気象庁のデータより得た平均日射量（本実施形態では９．３ＭＪ／ｍｍ２）と等しい半周期８時間の正弦波を求め、その正弦波のピークが１２時となるように日射量ｑを推定する。
【００５９】
外気温Ｔ０については、図７に示すように、気象庁のデータより得た平均最低気温（本実施形態では１５．０℃）が０時、平均最高気温（本実施形態では２１．６℃）が１２時となるように正弦波で近似する。
【００６０】
外気温Ｔ０としては、１日の平均気温を用いるのが最も簡単ではあるが、仮想外気温Ｔｅｑの最高値と外気温Ｔ０の最高値とが一致するため、平均気温を用いると過小評価となってしまう。そこで、本実施形態では、外気温Ｔ０を、平均最低気温（０時）と平均最高気温（１２時）を２４時間間隔で繰り返すものとした。
【００６１】
以上により、日射量ｑと外気温Ｔ０が推定される。これら日射量ｑおよび外気温Ｔ０を用いて、式（２）より仮想外気温Ｔｅｑを求める。
【００６２】
推定した日射量ｑおよび外気温Ｔ０より求めた仮想外気温Ｔｅｑを図８に実線で示す。図８において、破線は日射量および気温を実測して式（２）より計算した仮想外気温（以下、実測仮想外気温という）である。
【００６３】
図８では、コンクリート打設後の１０／１６から１０／２３までの１週間は、コンクリートに養生シートを被せて養生するため、仮想外気温として外気温のみを与えるようにしている。
【００６４】
図８に示すように、推定した日射量および外気温の気象データより求めた仮想外気温Ｔｅｑ（図示実線）と実測仮想外気温（図示破線）とはよく一致している。特に、養生後の１０／２５以後は、仮想外気温Ｔｅｑと実測仮想外気温とがよく一致しており、その差は１℃程度である。
【００６５】
図８において、１０／２３、１０／２４では、仮想外気温Ｔｅｑが実測仮想外気温よりも高くなっているが、これは、１０／２３、１０／２４の天候が雨、曇りであったためである。
【００６６】
気象庁より得られるデータは平均値であり、天候の影響を考慮していない。よって、天候が雨、曇りのときは仮想外気温Ｔｅｑの値が実際の値よりも高くなる。しかし、設計的に考えると、温度（仮想外気温Ｔｅｑ）の値が高いほどひずみ、応力に与える影響が大きくなるので、安全側の配慮となり問題はない。
【００６７】
日射量ｑ、外気温Ｔ０から仮想外気温Ｔｅｑを求めた後、その仮想外気温Ｔｅｑをコンクリート表面に与えて温度応力解析を実施する。
【００６８】
本実施形態では、コンクリート打設から一週間（１０／１６から１０／２３）養生シートを被せて養生を行い、養生後、図９に示すように、コンクリート（床版コンクリート１）表面の養生シート５のみを取り除いて、コンクリート表面を外気にさらした状態とする。コンクリート表面以外の養生シート５は取り外さないので、コンクリート裏面には日照の影響がない。よって、コンクリート裏面には外気温Ｔ０のみを与えるようにした。
【００６９】
温度応力解析は、コンクリート温度応力解析プログラムのＡＳＴＥＡ ＭＡＣＳ（（株）計算力学研究センター社製）を用いて行った。
【００７０】
温度応力解析によって得られたコンクリート上側（上側の鉄筋の位置：コンクリート表面から５０ｍｍ）の温度を図１０（ａ）、コンクリート下側（下側の鉄筋の位置：コンクリート裏面から５０ｍｍ）の温度を図１０（ｂ）に示す。
【００７１】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、特に養生後の１０／２５の晴天以後は、コンクリートの上側、下側共に、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行った温度（図示実線太線）と、実測値（図示破線）とがよく一致している。
【００７２】
また、温度応力解析によって得られたコンクリート上側のひずみを図１１（ａ）、コンクリート下側のひずみを図１１（ｂ）に示す。
【００７３】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、ひずみについても、温度と同様に、特に、１０／２５の晴天以後は、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行ったひずみ（図示実線太線）と実測値（図示破線）とがよく一致している。
【００７４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、養生中の両者に差があるのは、打設直後の粘性体から硬化後の固体までコンクリートの線膨張係数として同じ値を用いているためだと考えられる。
【００７５】
さらに、コンクリート上側および下側での発生応力を図１２（ａ）に示す。また、図１２（ａ）より求めたコンクリートの中央部での温度応力σａを図１２（ｂ）に示す。
【００７６】
図１２（ｂ）に示すように、特に、養生後の１０／２５の晴天以後は、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行った温度応力（図示実線太線）は、実測値（図示破線）とよく一致しており、養生後の実現象をよく再現できている。
【００７７】
また、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行った温度応力（図示実線太線）と、実測仮想外気温を用いた温度応力（図示実線細線）とは、１０／２５以降では最大約０．２Ｎ／ｍｍ２の差が生じているが、平均すると両者に差はないといえる。
【００７８】
以上により、コンクリートに作用する温度応力σａが得られる。この温度応力σａ上述した自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重による応力σｓｅとを足し合わせ、その合計応力（引張応力）が３Ｎ／ｍｍ２以上になると、コンクリートに表面ひび割れが発生することになる。
【００７９】
例えば、自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重によってコンクリートに作用する応力σｓｅが２．８Ｎ／ｍｍ２であり、さらに上述した方法により求めた温度応力σａが０．４Ｎ／ｍｍ２である場合、これらを足し合わせるとコンクリートに作用する引張応力が３．２Ｎ／ｍｍ２となり３Ｎ／ｍｍ２を超えるため、表面ひび割れが発生すると推定される。
【００８０】
表面ひび割れが発生すると推定された場合には、ひび割れ幅ｗが０．２ｍｍ以下となることをコンクリート標準示方書設計編で規定された［数３］に示す式（３）で確認する。
【００８１】
【数３】
【００８２】
式（３）で対象とするのは、位置Ｃの上側の鉄筋４（図２（ａ）〜（ｃ）参照）である。式（３）は、自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重による応力σｓｅに加えて、温度応力σａを考慮して、ひび割れ幅ｗを推定するものである。
【００８３】
この式（３）に、予め設定した鉄筋４の本数（鉄筋の中心間隔Ｃｓ）と鉄筋４の径（鋼材径）φの値を代入して、ひび割れ幅ｗを求める。
【００８４】
求めたひび割れ幅ｗが０．２ｍｍを超える場合には、鉄筋４の中心間隔Ｃｓを狭くする（鉄筋４の本数を増やす）か、鉄筋４の径φを増やして、ひび割れ幅ｗが０．２ｍｍ以下となるように鉄筋４の本数や径を決定する。
【００８５】
また、鉄筋４の本数や径を決定する際には、道路橋示方書の鉄筋の種類と配置に関する以下の規定（１）、（２）を満足させるように選定する。
（１）鉄筋は異形鉄筋を使用し、直径を１３、１６、１９ｍｍとする。
（２）鉄筋の中心間隔は１００ｍｍ以上でかつ３００ｍｍを超えてはならない。
【００８６】
本実施形態では、鉄筋４としてＤ１６（径１５．９ｍｍ）を用いるので、鉄筋４の中心間隔Ｃｓが１００ｍｍ以上でかつ３００ｍｍを超えないように、鉄筋４の本数を増やして、ひび割れ幅ｗが０．２ｍｍ以下となるようにする。ひび割れ幅ｗを０．２ｍｍ以下とするために、鉄筋４の中心間隔Ｃｓが１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲から外れてしまう場合は、鉄筋４の径を増加させて、φ１９ｍｍのものを用いるようにする。
【００８７】
また、養生後に発生する温度応力が大きい場合（真夏など）には、コンクリートが十分な強度となり、発生する温度応力に耐えられるよう養生期間を長く設定してもよい。
【００８８】
鉄筋４の本数や径を選定した後、選定した本数、径の鉄筋４を用いて、実際に床版コンクリート１を構築する。
【００８９】
橋脚３間に架設された鋼桁２上に型枠（移動型枠）を設けると共に、その型枠に選定した本数、径の鉄筋４を配筋し、型枠内にコンクリートを打設し、養生マットやブルーシートなどの養生シートを被せて一定期間（一週間程度）養生する。養生中は、常に散水してコンクリートを湿潤状態に保つ。
【００９０】
養生後、コンクリート表面の養生シートを取り外してコンクリートを外気にさらした状態とし、コンクリートの表面で他の作業を行いつつ、コンクリートを完全硬化させると、床版コンクリート１が得られる。
【００９１】
床版コンクリート１を構築した後、床版コンクリート１上には防水シートが施工され、さらに防水シート上にアスファルトが舗装されて、橋梁が構築される。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法では、コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量ｑ、外気温Ｔ０を過去のデータより類推し、その日射量ｑ、外気温Ｔ０を基に養生後から完全硬化までの間に発生するコンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、鉄筋４の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して型枠内に予め配置した後、コンクリートを打設している。
【００９３】
これにより、外気温Ｔ０に加えて日射量ｑも考慮するため、養生後のコンクリート表面が天日にさらされる場合にも、表面ひび割れを精度よく推定することが可能となる。よって、十分なひび割れ防止策をとることができ、床版コンクリート１の耐荷力を含めた耐久性を向上させることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用い、日射量ｑの気象データを、１日の日射量の合計値が平均日射量と等しく、最大日射量が１２時であり、かつ日照時間が８時間である正弦波の半波で近似すると共に、外気温Ｔ０の気象データを、平均最低気温が０時、かつ平均最高気温が１２時となるように正弦波で近似して気象データを求めている。
【００９５】
これにより、日射量ｑおよび外気温Ｔ０を精度よく予測することができ、コンクリートに発生する表面ひび割れを精度よく推定することが可能となる。
【００９６】
過去のデータとして１０日、１日ごとの平均値のデータを用いてもよいが、その場合でも、実測仮想外気温を用いた解析結果と比較して埋めることのできる差はわずかである。本発明では、過去のデータとして１ヶ月の平均値のデータを用いているので、仮想外気温Ｔｅｑを求めるのも簡単であり、かつ設計上十分な精度で表面ひび割れの対策ができる。
【００９７】
上記実施形態では、１日中日陰とならない場所で床版コンクリート１を構築する場合を説明したが、例えば、日照時間のうち特定の時間のみしか日照が当たらない場所で床版コンクリート１を構築する場合などは、日照時間の影響を考慮するようにしてもよい。
【００９８】
その場合、１日の合計日射量のうち、コンクリートが受ける日射量の割合を示す環境定数αを用いて、［数４］に示す式（４）
【００９９】
【数４】
【０１００】
により仮想外気温Ｔｅｑを求めるようにすればよい。
【０１０１】
これにより、床版コンクリート１を構築する場所の日照時間も考慮して、表面ひび割れを推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の床版コンクリートの構築方法で構築する床版コンクリートの斜視図である。
【図２】図２（ａ）は図１の床版コンクリートの側面図であり、図２（ｂ）はその位置Ｂでの抵抗断面を示す図、図２（ｃ）は位置Ｃでの抵抗断面を示す図である。
【図３】本発明の床版コンクリートの構築方法で用いる気象庁の月ごとの平均データの一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、日射量の実測値と、その日射量を正弦波の半波で近似した近似値を示す図である。
【図５】日射量の実測値と、その日射量を正弦波の半波で近似した近似値を示す図である。
【図６】本発明の床版コンクリートの構築方法において、日射量を近似する方法を説明する図である。
【図７】本発明の床版コンクリートの構築方法において、外気温を近似する方法を説明する図である。
【図８】本発明で求めた仮想外気温と、実測値より求めた実測仮想外気温とを示す図である。
【図９】本発明の床版コンクリートの構築方法において、養生後にコンクリート表面の養生シートを取り外した状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート上側の温度と、その実測値を示す図であり、図１０（ｂ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート下側の温度と、その実測値を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート上側のひずみと、その実測値を示す図であり、図１１（ｂ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート下側のひずみと、その実測値を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート上側、下側での発生応力を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）より求めたコンクリート中央部での有効応力（有効温度応力）とその実測値を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 床版コンクリート
２ 鋼桁
３ 橋脚
４ 鉄筋
５ 養生シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚間の鋼桁上などに設置される床版コンクリートの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁用の床版コンクリートは、橋脚間に鋼桁を架設した後、鋼桁上に型枠を設け、その型枠内に鉄筋を配筋してその型枠内にコンクリートを打設した後、一定期間養生マットやブルーシートなどの養生シートを被せて養生し、その後型枠を取り外して、完全硬化させて構築される。
【０００３】
この床版コンクリートの上には防水シートが施工され、その防水シートの上にはアスファルトが舗装されて、橋梁が構築される。
【０００４】
床版コンクリートなどのコンクリート構造物では、その表面にひび割れが発生すると、ひび割れから雨水などの水が入り鉄筋が錆びてしまうため、設計段階で表面ひび割れを防止する対策が検討される。この表面ひび割れは、主に養生後のコンクリート表面と外気温との温度差に伴う温度応力により発生する。
【０００５】
従来、このような表面ひび割れを防止するために、コンクリート温度応力解析プログラムのＡＳＴＥＡ ＭＡＣＳ（（株）計算力学研究センター社製）を用い、外気温をコンクリート表面に与えて事前に温度応力解析を実施し、表面ひび割れを推定していた。
【０００６】
温度応力解析により表面ひび割れが発生すると予測された場合、適切な養生期間や方法、鉄筋の本数や径の増加などの対策をとることにより、表面ひび割れを防止している。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１１９２９９号公報
【特許文献２】特開２００２−４８６９０号公報
【非特許文献１】倉田、外３名、「有限要素法解析による長支間場所打ちＰＣ床版の施工時における応力評価に関する研究」、構造工学論文集、社団法人土木学会、２００３年３月、ｖｏｌ．４９Ａ、ｐｐ．８２５−８３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記解析方法では、コンクリートが完全硬化するまでの間の外気温のデータを用いてコンクリートのひび割れを推定しているが、打設したコンクリートの完全硬化までの外部環境が変わった場合には、コンクリートに発生するひび割れを精度良く推定できない問題がある。
【００１０】
橋梁を構築する際には、工期短縮のため、コンクリート打設後一週間程度養生を行った後、コンクリート表面の養生シートを取り外して、打設したコンクリートの表面で他の作業を行うことが多い。そのため、養生後はコンクリートの硬化時の外部環境が変わってしまい、養生後のコンクリート表面は雨水や天日にさらされることになる。よって、上記解析方法ではコンクリートのひび割れを精度よく推定できず、コンクリート表面にひび割れが発生して、そのひび割れに雨水が入り込んで鉄筋が錆びてしまう。
【００１１】
つまり、上記解析方法は、コンクリートを一定の環境で養生して完全硬化させる場合には有効であるが、橋梁用の床版コンクリートを構築する場合、すなわち、養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされるような場合には、精度良く表面ひび割れを推定することができないという問題がある。よって、表面ひび割れに対する十分な防止策をとることができず、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされる場合であっても、表面ひび割れを精度よく推定して十分なひび割れ防止策をとることができ、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることが可能な床版コンクリートの構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、型枠内に鉄筋を配筋し、前記型枠内にコンクリートを打設し、養生シートを被せて一定期間養生した後、前記養生シートを取り外し、前記コンクリートを外気にさらしたまま完全硬化させる床版コンクリートの構築方法において、前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量、外気温の気象データを過去のデータより類推し、その気象データを基に養生後から完全硬化までの間に発生する前記コンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、前記鉄筋の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して前記型枠内に予め配置した後、前記コンクリートを打設する床版コンクリートの構築方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記気象データから、前記外気温に前記日射量の影響を加味した仮想外気温を求め、その仮想外気温を用いて温度応力解析を行って、前記コンクリートに発生する応力を求め、その応力から前記コンクリートのひび割れを推定する請求項１記載の床版コンクリートの構築方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を前記過去のデータから求めておき、前記日射量を、１日の日射量の合計値が前記平均日射量と等しく、最大日射量が１２時であり、かつ日照時間が８時間である正弦波の半波で近似すると共に、前記外気温を、前記平均最低気温が０時、かつ前記平均最高気温が１２時となるように正弦波で近似して、前記気象データを求める請求項１または２記載の床版コンクリートの構築方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、前記過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用いる請求項１〜３いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法である。
【００１７】
請求項５の発明は、前記仮想外気温から求めた応力と、前記コンクリートの自荷重および前記コンクリートに積載する荷重による応力とから、前記コンクリートに発生するひび割れ幅を算出し、そのひび割れ幅が０．２ｍｍ以下となるように前記鉄筋の本数やその径を選定する請求項２〜４いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、養生後のコンクリート表面が雨水や天日にさらされる場合にも、表面ひび割れを精度よく推定して十分なひび割れ防止策をとることが可能となり、床版コンクリートの耐荷力を含めた耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
まず、本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法で構築する床版コンクリートを説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態で構築する床版コンクリートの斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、床版コンクリート１は、複数（図１では２つ）の鋼桁２上に設けられる。本実施形態では、一例として、幅１０００ｍｍ×長さ３０００ｍｍ×高さ３００ｍｍの床版コンクリート１を構築する場合を説明する。
【００２３】
床版コンクリート１に使用する鉄筋としては主筋、配力筋ともＤ１６（径１５．９ｍｍ）を用い、かぶりは５０ｍｍ（一部３０ｍｍ）とした。鉄筋間隔は、例えば、２５０ｍｍである。また、床版コンクリート１と合成するための鋼桁２上のスタッドとしては、φ１９ｍｍ×１５０ｍｍのものを用いた。
【００２４】
表１に、本実施形態で用いたコンクリートの配合を示す。セメントの種類としては、ポルトランドセメントを用いた。コンクリートの配合やセメントの種類はこれらに限定されない。
【００２５】
【表１】
【００２６】
図２（ａ）に示すように、床版コンクリート１および鋼桁２は、所定間隔で配置された橋脚３上に配置される。
【００２７】
床版コンクリート１では、表面ひび割れを推定する際、後述する温度応力に加え、自荷重による応力や、車など床版コンクリート１上に積載する荷重による応力を考慮する必要がある。
【００２８】
ここで、自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重による応力について簡単に説明する。
【００２９】
床版コンクリート１を橋脚３上に配置すると、床版コンクリート１の自荷重、あるいは床版コンクリート１上に積載する荷重により、床版コンクリート１の橋脚３上方の位置Ｃには引張応力が発生し、床版コンクリート１の橋脚３間の位置Ｂには圧縮応力が発生する。コンクリートは、一般に、圧縮応力に対する強度は大きい（本実施形態では、３０Ｎ／ｍｍ２）ものの、引張応力に対しては圧縮応力に対する強度の１０分の１程度の強度（約３Ｎ／ｍｍ２）しかないという特徴がある。
【００３０】
したがって、図２（ｂ）に示すように、位置Ｂではコンクリート（床版コンクリート１）と鋼桁２と鉄筋４が圧縮応力を受け持つが、位置Ｃではコンクリート（床版コンクリート１）に引張応力を受け持たせることができないため、図２（ｃ）に示すように、鋼桁２と鉄筋４のみが引張応力を受け持つことになる。
【００３１】
このとき、位置Ｃにおいて上側の鉄筋４の位置に発生する応力σｓｅは、［数１］に示す式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
鉄筋４の種類により鉄筋１本あたりの許容応力が決まっているので、上側の鉄筋４の許容応力が発生応力σｓｅよりも大きくなるように、鉄筋４の本数や径を決定する。
【００３４】
鋼桁２と鉄筋４で十分に引張応力を受け持つことができない場合、位置Ｃのコンクリート（床版コンクリート１）には引張応力が働くので、その引張応力が約３Ｎ／ｍｍ２以上になるとコンクリートに表面ひび割れが発生することになる。よって、位置Ｃでコンクリートに作用する引張応力が３Ｎ／ｍｍ２以下となるように鉄筋４の本数や径を決定する必要がある。
【００３５】
以下、本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法を説明する。
【００３６】
本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法では、まず、構築する床版コンクリート１に表面ひび割れを推定し、鉄筋４の本数や径をひび割れ発生度に応じて選定した後、選定した本数、径の鉄筋４を用いて実際に床版コンクリート１を構築する。
【００３７】
まず、構築する床版コンクリート１に表面ひび割れを推定し、その結果に基づいて鉄筋４の本数や径を選定する工程について説明する。
【００３８】
橋梁用の床版コンクリート１を構築する場合、コンクリート打設後一週間程度養生を行った後、コンクリート表面の養生シートを取り外して、打設したコンクリートの表面で他の作業を行いつつ、コンクリートを完全硬化させる。よって、養生後のコンクリートは天日にさらされることになる。
【００３９】
そのため、養生後にコンクリートに与えられる熱エネルギーとして、従来から考慮されていた対流による熱エネルギー（風による熱と水蒸気の輸送）に加え、放射による熱エネルギー（全天日射、大気放射）を考慮する必要がある。ここで、放射のうち全天日射は、コンクリートに入射する直達日射と天空散乱光の総称であり、放射による熱エネルギーの大半を占める。
【００４０】
そこで、本発明では、外気温に加えて、さらに全天日射（以下、単に日射量という）を考慮してコンクリートの温度応力解析を行うため、コンクリート表面に与える温度として、外気温に日射量の影響を加味した仮想外気温Ｔｅｑを［数２］に示す式（２）で定義する。
【００４１】
【数２】
【００４２】
本実施形態では、熱伝達率μを４０Ｗ／（ｍ２・℃）とした。これは、コンクリート表面の風速条件を変化させた場合の熱伝達率の測定結果に基づいたものであり、μ＝４０Ｗ／（ｍ２・℃）は風速２ｍ／ｓに相当する。
【００４３】
この仮想外気温Ｔｅｑをコンクリート表面に与えて温度応力解析を実施することで、コンクリートに発生する表面ひび割れを精度良く推定することが可能となる。
【００４４】
ここで、式（２）における日射量ｑおよび外気温Ｔ０を推定する方法について説明する。
【００４５】
日射量ｑおよび外気温Ｔ０を推定するため、まず、コンクリートの打設から完全硬化までの期間を設定すると共に、その期間の平均日射量、平均最低気温、および平均最高気温を過去のデータから求める。
【００４６】
本実施形態では、過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用いた。これら過去のデータは、例えば、気象庁のホームページから得ることができる。気象庁が提供するデータの一例を図３に示す。
【００４７】
気象庁が提供するデータには、気圧、降水量、蒸気圧、相対湿度など様々な項目が含まれるが、図３では、気温（外気温）と全天日射（日射量）の項目のみを示す。全天日射とは、１日の日射量の合計値（積算値）である。
【００４８】
気象庁が提供するデータに床版コンクリート１を構築する場所のデータがない場合には、床版コンクリート１を構築する場所から最も近い場所のデータを過去のデータとして採用するとよい。
【００４９】
本実施形態では、一例として、１０月１６日に東京で床版コンクリート１を打設する場合を説明する。図３より、１０月の平均最低気温は１５．０℃、平均最高気温は２１．６℃、平均日射量（全天日射）は９．３ＭＪ／ｍｍ２である。
【００５０】
過去のデータより平均日射量、平均最低気温、および平均最高気温を求めた後、これらの値から日射量ｑおよび外気温Ｔ０を推定する。
【００５１】
この日射量ｑを平均日射量から推定する方法について説明する。
【００５２】
本発明者は、日射量ｑを推定するため、まず、全天日射計を用いて、１０／２４〜１０／２６の日射量を実測した。その結果を図４（ａ）〜（ｃ）に破線で示す。
【００５３】
本発明者は、これら実測した日射量のデータを基に、これを近似する方法について検討を行った結果、１日の日射量の合計値が実測した日射量の合計値と等しく、かつ最大日射量が１２時となるように、日照時間が８時間の正弦波（ＳＩＮ波）の半波で近似すると、よい近似が得られることを見出した。正弦波の半波で近似した日射量の近似値を図４（ａ）〜（ｃ）に実線で示す。
【００５４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、日射量の実測値と近似値とを比較すると、正弦波の半波で近似した近似値は実測値とよく一致しており、よい近似が得られていることが分かる。
【００５５】
同様に、１０／２４から１１／５までの１２日間の日射量の実測値（図示破線）と、正弦波の半波で近似した近似値（図示実線）とを図５に示す。
【００５６】
図５に示すように、３日以上でも、１日の日射量の合計値が実測した日射量の合計値と等しく、かつ最大日射量が１２時となるように、日照時間が８時間の正弦波の半波で近似することにより、実測値に対してよい近似が得られていることが分かる。
【００５７】
以上の実験結果に基づき、本発明では、日射量ｑを、１日の日射量の合計値が気象庁のデータより得た平均日射量と等しく、最大日射量（ピーク）が１２時であり、日照時間が８時間である正弦波の半波で近似するようにした。正弦波の半波が存在する８時間以外（０時〜８時、１６時〜０時）の日射量ｑは０とする。
【００５８】
具体的には、図６に示すように、正弦波の半波が囲む面積が気象庁のデータより得た平均日射量（本実施形態では９．３ＭＪ／ｍｍ２）と等しい半周期８時間の正弦波を求め、その正弦波のピークが１２時となるように日射量ｑを推定する。
【００５９】
外気温Ｔ０については、図７に示すように、気象庁のデータより得た平均最低気温（本実施形態では１５．０℃）が０時、平均最高気温（本実施形態では２１．６℃）が１２時となるように正弦波で近似する。
【００６０】
外気温Ｔ０としては、１日の平均気温を用いるのが最も簡単ではあるが、仮想外気温Ｔｅｑの最高値と外気温Ｔ０の最高値とが一致するため、平均気温を用いると過小評価となってしまう。そこで、本実施形態では、外気温Ｔ０を、平均最低気温（０時）と平均最高気温（１２時）を２４時間間隔で繰り返すものとした。
【００６１】
以上により、日射量ｑと外気温Ｔ０が推定される。これら日射量ｑおよび外気温Ｔ０を用いて、式（２）より仮想外気温Ｔｅｑを求める。
【００６２】
推定した日射量ｑおよび外気温Ｔ０より求めた仮想外気温Ｔｅｑを図８に実線で示す。図８において、破線は日射量および気温を実測して式（２）より計算した仮想外気温（以下、実測仮想外気温という）である。
【００６３】
図８では、コンクリート打設後の１０／１６から１０／２３までの１週間は、コンクリートに養生シートを被せて養生するため、仮想外気温として外気温のみを与えるようにしている。
【００６４】
図８に示すように、推定した日射量および外気温の気象データより求めた仮想外気温Ｔｅｑ（図示実線）と実測仮想外気温（図示破線）とはよく一致している。特に、養生後の１０／２５以後は、仮想外気温Ｔｅｑと実測仮想外気温とがよく一致しており、その差は１℃程度である。
【００６５】
図８において、１０／２３、１０／２４では、仮想外気温Ｔｅｑが実測仮想外気温よりも高くなっているが、これは、１０／２３、１０／２４の天候が雨、曇りであったためである。
【００６６】
気象庁より得られるデータは平均値であり、天候の影響を考慮していない。よって、天候が雨、曇りのときは仮想外気温Ｔｅｑの値が実際の値よりも高くなる。しかし、設計的に考えると、温度（仮想外気温Ｔｅｑ）の値が高いほどひずみ、応力に与える影響が大きくなるので、安全側の配慮となり問題はない。
【００６７】
日射量ｑ、外気温Ｔ０から仮想外気温Ｔｅｑを求めた後、その仮想外気温Ｔｅｑをコンクリート表面に与えて温度応力解析を実施する。
【００６８】
本実施形態では、コンクリート打設から一週間（１０／１６から１０／２３）養生シートを被せて養生を行い、養生後、図９に示すように、コンクリート（床版コンクリート１）表面の養生シート５のみを取り除いて、コンクリート表面を外気にさらした状態とする。コンクリート表面以外の養生シート５は取り外さないので、コンクリート裏面には日照の影響がない。よって、コンクリート裏面には外気温Ｔ０のみを与えるようにした。
【００６９】
温度応力解析は、コンクリート温度応力解析プログラムのＡＳＴＥＡ ＭＡＣＳ（（株）計算力学研究センター社製）を用いて行った。
【００７０】
温度応力解析によって得られたコンクリート上側（上側の鉄筋の位置：コンクリート表面から５０ｍｍ）の温度を図１０（ａ）、コンクリート下側（下側の鉄筋の位置：コンクリート裏面から５０ｍｍ）の温度を図１０（ｂ）に示す。
【００７１】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、特に養生後の１０／２５の晴天以後は、コンクリートの上側、下側共に、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行った温度（図示実線太線）と、実測値（図示破線）とがよく一致している。
【００７２】
また、温度応力解析によって得られたコンクリート上側のひずみを図１１（ａ）、コンクリート下側のひずみを図１１（ｂ）に示す。
【００７３】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、ひずみについても、温度と同様に、特に、１０／２５の晴天以後は、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行ったひずみ（図示実線太線）と実測値（図示破線）とがよく一致している。
【００７４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、養生中の両者に差があるのは、打設直後の粘性体から硬化後の固体までコンクリートの線膨張係数として同じ値を用いているためだと考えられる。
【００７５】
さらに、コンクリート上側および下側での発生応力を図１２（ａ）に示す。また、図１２（ａ）より求めたコンクリートの中央部での温度応力σａを図１２（ｂ）に示す。
【００７６】
図１２（ｂ）に示すように、特に、養生後の１０／２５の晴天以後は、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行った温度応力（図示実線太線）は、実測値（図示破線）とよく一致しており、養生後の実現象をよく再現できている。
【００７７】
また、仮想外気温Ｔｅｑを用いて解析を行った温度応力（図示実線太線）と、実測仮想外気温を用いた温度応力（図示実線細線）とは、１０／２５以降では最大約０．２Ｎ／ｍｍ２の差が生じているが、平均すると両者に差はないといえる。
【００７８】
以上により、コンクリートに作用する温度応力σａが得られる。この温度応力σａ上述した自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重による応力σｓｅとを足し合わせ、その合計応力（引張応力）が３Ｎ／ｍｍ２以上になると、コンクリートに表面ひび割れが発生することになる。
【００７９】
例えば、自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重によってコンクリートに作用する応力σｓｅが２．８Ｎ／ｍｍ２であり、さらに上述した方法により求めた温度応力σａが０．４Ｎ／ｍｍ２である場合、これらを足し合わせるとコンクリートに作用する引張応力が３．２Ｎ／ｍｍ２となり３Ｎ／ｍｍ２を超えるため、表面ひび割れが発生すると推定される。
【００８０】
表面ひび割れが発生すると推定された場合には、ひび割れ幅ｗが０．２ｍｍ以下となることをコンクリート標準示方書設計編で規定された［数３］に示す式（３）で確認する。
【００８１】
【数３】
【００８２】
式（３）で対象とするのは、位置Ｃの上側の鉄筋４（図２（ａ）〜（ｃ）参照）である。式（３）は、自荷重および床版コンクリート１上に積載する荷重による応力σｓｅに加えて、温度応力σａを考慮して、ひび割れ幅ｗを推定するものである。
【００８３】
この式（３）に、予め設定した鉄筋４の本数（鉄筋の中心間隔Ｃｓ）と鉄筋４の径（鋼材径）φの値を代入して、ひび割れ幅ｗを求める。
【００８４】
求めたひび割れ幅ｗが０．２ｍｍを超える場合には、鉄筋４の中心間隔Ｃｓを狭くする（鉄筋４の本数を増やす）か、鉄筋４の径φを増やして、ひび割れ幅ｗが０．２ｍｍ以下となるように鉄筋４の本数や径を決定する。
【００８５】
また、鉄筋４の本数や径を決定する際には、道路橋示方書の鉄筋の種類と配置に関する以下の規定（１）、（２）を満足させるように選定する。
（１）鉄筋は異形鉄筋を使用し、直径を１３、１６、１９ｍｍとする。
（２）鉄筋の中心間隔は１００ｍｍ以上でかつ３００ｍｍを超えてはならない。
【００８６】
本実施形態では、鉄筋４としてＤ１６（径１５．９ｍｍ）を用いるので、鉄筋４の中心間隔Ｃｓが１００ｍｍ以上でかつ３００ｍｍを超えないように、鉄筋４の本数を増やして、ひび割れ幅ｗが０．２ｍｍ以下となるようにする。ひび割れ幅ｗを０．２ｍｍ以下とするために、鉄筋４の中心間隔Ｃｓが１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲から外れてしまう場合は、鉄筋４の径を増加させて、φ１９ｍｍのものを用いるようにする。
【００８７】
また、養生後に発生する温度応力が大きい場合（真夏など）には、コンクリートが十分な強度となり、発生する温度応力に耐えられるよう養生期間を長く設定してもよい。
【００８８】
鉄筋４の本数や径を選定した後、選定した本数、径の鉄筋４を用いて、実際に床版コンクリート１を構築する。
【００８９】
橋脚３間に架設された鋼桁２上に型枠（移動型枠）を設けると共に、その型枠に選定した本数、径の鉄筋４を配筋し、型枠内にコンクリートを打設し、養生マットやブルーシートなどの養生シートを被せて一定期間（一週間程度）養生する。養生中は、常に散水してコンクリートを湿潤状態に保つ。
【００９０】
養生後、コンクリート表面の養生シートを取り外してコンクリートを外気にさらした状態とし、コンクリートの表面で他の作業を行いつつ、コンクリートを完全硬化させると、床版コンクリート１が得られる。
【００９１】
床版コンクリート１を構築した後、床版コンクリート１上には防水シートが施工され、さらに防水シート上にアスファルトが舗装されて、橋梁が構築される。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係る床版コンクリートの構築方法では、コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量ｑ、外気温Ｔ０を過去のデータより類推し、その日射量ｑ、外気温Ｔ０を基に養生後から完全硬化までの間に発生するコンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、鉄筋４の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して型枠内に予め配置した後、コンクリートを打設している。
【００９３】
これにより、外気温Ｔ０に加えて日射量ｑも考慮するため、養生後のコンクリート表面が天日にさらされる場合にも、表面ひび割れを精度よく推定することが可能となる。よって、十分なひび割れ防止策をとることができ、床版コンクリート１の耐荷力を含めた耐久性を向上させることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用い、日射量ｑの気象データを、１日の日射量の合計値が平均日射量と等しく、最大日射量が１２時であり、かつ日照時間が８時間である正弦波の半波で近似すると共に、外気温Ｔ０の気象データを、平均最低気温が０時、かつ平均最高気温が１２時となるように正弦波で近似して気象データを求めている。
【００９５】
これにより、日射量ｑおよび外気温Ｔ０を精度よく予測することができ、コンクリートに発生する表面ひび割れを精度よく推定することが可能となる。
【００９６】
過去のデータとして１０日、１日ごとの平均値のデータを用いてもよいが、その場合でも、実測仮想外気温を用いた解析結果と比較して埋めることのできる差はわずかである。本発明では、過去のデータとして１ヶ月の平均値のデータを用いているので、仮想外気温Ｔｅｑを求めるのも簡単であり、かつ設計上十分な精度で表面ひび割れの対策ができる。
【００９７】
上記実施形態では、１日中日陰とならない場所で床版コンクリート１を構築する場合を説明したが、例えば、日照時間のうち特定の時間のみしか日照が当たらない場所で床版コンクリート１を構築する場合などは、日照時間の影響を考慮するようにしてもよい。
【００９８】
その場合、１日の合計日射量のうち、コンクリートが受ける日射量の割合を示す環境定数αを用いて、［数４］に示す式（４）
【００９９】
【数４】
【０１００】
により仮想外気温Ｔｅｑを求めるようにすればよい。
【０１０１】
これにより、床版コンクリート１を構築する場所の日照時間も考慮して、表面ひび割れを推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の床版コンクリートの構築方法で構築する床版コンクリートの斜視図である。
【図２】図２（ａ）は図１の床版コンクリートの側面図であり、図２（ｂ）はその位置Ｂでの抵抗断面を示す図、図２（ｃ）は位置Ｃでの抵抗断面を示す図である。
【図３】本発明の床版コンクリートの構築方法で用いる気象庁の月ごとの平均データの一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、日射量の実測値と、その日射量を正弦波の半波で近似した近似値を示す図である。
【図５】日射量の実測値と、その日射量を正弦波の半波で近似した近似値を示す図である。
【図６】本発明の床版コンクリートの構築方法において、日射量を近似する方法を説明する図である。
【図７】本発明の床版コンクリートの構築方法において、外気温を近似する方法を説明する図である。
【図８】本発明で求めた仮想外気温と、実測値より求めた実測仮想外気温とを示す図である。
【図９】本発明の床版コンクリートの構築方法において、養生後にコンクリート表面の養生シートを取り外した状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート上側の温度と、その実測値を示す図であり、図１０（ｂ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート下側の温度と、その実測値を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート上側のひずみと、その実測値を示す図であり、図１１（ｂ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート下側のひずみと、その実測値を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明で求めた仮想外気温と実測仮想外気温とからそれぞれ求めたコンクリート上側、下側での発生応力を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）より求めたコンクリート中央部での有効応力（有効温度応力）とその実測値を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 床版コンクリート
２ 鋼桁
３ 橋脚
４ 鉄筋
５ 養生シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型枠内に鉄筋を配筋し、前記型枠内にコンクリートを打設し、養生シートを被せて一定期間養生した後、前記養生シートを取り外し、前記コンクリートを外気にさらしたまま完全硬化させる床版コンクリートの構築方法において、
前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量、外気温の気象データを過去のデータより類推し、その気象データを基に養生後から完全硬化までの間に発生する前記コンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、前記鉄筋の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して前記型枠内に予め配置した後、前記コンクリートを打設することを特徴とする床版コンクリートの構築方法。
【請求項２】
前記気象データから、前記外気温に前記日射量の影響を加味した仮想外気温を求め、その仮想外気温を用いて温度応力解析を行って、前記コンクリートに発生する応力を求め、その応力から前記コンクリートのひび割れを推定する請求項１記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項３】
前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を前記過去のデータから求めておき、前記日射量を、１日の日射量の合計値が前記平均日射量と等しく、最大日射量が１２時であり、かつ日照時間が８時間である正弦波の半波で近似すると共に、前記外気温を、前記平均最低気温が０時、かつ前記平均最高気温が１２時となるように正弦波で近似して、前記気象データを求める請求項１または２記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項４】
前記過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用いる請求項１〜３いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項５】
前記仮想外気温から求めた応力と、前記コンクリートの自荷重および前記コンクリートに積載する荷重による応力とから、前記コンクリートに発生するひび割れ幅を算出し、そのひび割れ幅が０．２ｍｍ以下となるように前記鉄筋の本数やその径を選定する請求項２〜４いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項１】
型枠内に鉄筋を配筋し、前記型枠内にコンクリートを打設し、養生シートを被せて一定期間養生した後、前記養生シートを取り外し、前記コンクリートを外気にさらしたまま完全硬化させる床版コンクリートの構築方法において、
前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の日射量、外気温の気象データを過去のデータより類推し、その気象データを基に養生後から完全硬化までの間に発生する前記コンクリートのひび割れを推定し、ひび割れが発生すると予測されるとき、前記鉄筋の本数やその径をひび割れ発生度に応じて選定して前記型枠内に予め配置した後、前記コンクリートを打設することを特徴とする床版コンクリートの構築方法。
【請求項２】
前記気象データから、前記外気温に前記日射量の影響を加味した仮想外気温を求め、その仮想外気温を用いて温度応力解析を行って、前記コンクリートに発生する応力を求め、その応力から前記コンクリートのひび割れを推定する請求項１記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項３】
前記コンクリートの打設から完全硬化までの期間の月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を前記過去のデータから求めておき、前記日射量を、１日の日射量の合計値が前記平均日射量と等しく、最大日射量が１２時であり、かつ日照時間が８時間である正弦波の半波で近似すると共に、前記外気温を、前記平均最低気温が０時、かつ前記平均最高気温が１２時となるように正弦波で近似して、前記気象データを求める請求項１または２記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項４】
前記過去のデータとして、気象庁が提供する月ごとの平均最低気温、平均最高気温、および平均日射量を用いる請求項１〜３いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法。
【請求項５】
前記仮想外気温から求めた応力と、前記コンクリートの自荷重および前記コンクリートに積載する荷重による応力とから、前記コンクリートに発生するひび割れ幅を算出し、そのひび割れ幅が０．２ｍｍ以下となるように前記鉄筋の本数やその径を選定する請求項２〜４いずれかに記載の床版コンクリートの構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１７０６（Ｐ２０１０−１７０６Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６３５０３（Ｐ２００８−１６３５０３）
【出願日】平成２０年６月２３日（２００８．６．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２３日（２００８．６．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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