プレキャスト部材の接合構造及びその構築方法
【課題】急速施工が可能なプレキャスト部材の接合構造を提供する。
【解決手段】隣接するＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ同士を接合させる接合構造である。そして、一方のＰＣａ桁１Ａの接合面１１からは一部を内部に埋設させた接合鉄筋２が突設され、他方のＰＣａ桁１Ｂの接合面１１からは接合鉄筋の突出部２１を収容させる挿入孔２３が形成され、接合面間には隙間１０が形成されるとともに、突出部２１が挿入された挿入孔２３及び隙間１０に充填材５が充填される。
【解決手段】隣接するＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ同士を接合させる接合構造である。そして、一方のＰＣａ桁１Ａの接合面１１からは一部を内部に埋設させた接合鉄筋２が突設され、他方のＰＣａ桁１Ｂの接合面１１からは接合鉄筋の突出部２１を収容させる挿入孔２３が形成され、接合面間には隙間１０が形成されるとともに、突出部２１が挿入された挿入孔２３及び隙間１０に充填材５が充填される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁や人工地盤等を構成する主桁や床版を、プレキャスト部材を使用して構築する際に発生する接合部の接合構造、及びその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、桟橋、橋梁等の床版や主桁を構築するに際して、工場で予めプレキャストコンクリート部材を製作し、現地に搬送されたプレキャストコンクリート部材をクレーンで吊り上げて並べ、隣接されたプレキャストコンクリート部材同士を接合させることで一体の床版や主桁を構築する方法が知られている（特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一方のプレキャスト部材の接合面に形成された凹部と、他方のプレキャスト部材の接合面に設けられた凸部とを嵌合させるマッチキャスト方式の接合構造が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献１の従来技術として、プレキャスト部材間に大きく隙間を開けて、双方の部材から突出させたＵ字形の連結用鉄筋を重ね継手し、その周囲にコンクリートを充填する接合構造が開示されている。また、特許文献２には、プレキャスト部材間に突出させた有孔プレートを重ね継手し、その周囲に高強度の繊維補強コンクリートを充填する接合構造が開示されている。
【０００５】
一方、特許文献３には、縁部に予めＰＣ鋼材を一時収納する横孔が設けられ、ＰＣ鋼材の端部が定着される位置には横孔に繋がる縦穴が上面から設けられたコンクリート部材が開示されている。そして、ＰＣ鋼材を横孔の内部で摺動させることによってコンクリート部材間にＰＣ鋼材を差し渡し、縦穴を利用してＰＣ鋼材の端部を締め付けてプレストレスを導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６０２７９３号公報
【特許文献２】特許第４０２２２０５号公報
【特許文献３】特許第２９１３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のマッチキャスト方式は、接合面に正確な形状で凹部と凸部を形成するのが難しく、製作誤差があると嵌合できなかったり、応力集中によって凸部が欠けたりするおそれがある。
【０００８】
また、プレキャスト部材間に重ね継手ができるだけの隙間を開け、その隙間にコンクリートを充填する方法では、硬化時間を短縮するために急結性の無収縮モルタルを充填すると、充填が終わる前に硬化が始まり、充填不良が生じるおそれがある。さらに、充填部の厚みと幅の寸法比が大きくなると、圧縮強度が低下することになるため強度の高い充填材を使わなければならず、材料費が嵩む。
【０００９】
また、特許文献３の接合構造は、ＰＣ鋼材を緊張して定着させるための縦穴を設けなければならないうえに、緊張作業に手間がかかるため、ＰＣ鋼材のみで接合をおこなう場合に本数が増えると作業量が増大するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、急速施工が可能なプレキャスト部材の接合構造及びその構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明のプレキャスト部材の接合構造は、隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、一方のプレキャスト部材の接合面からは一部を内部に埋設させた長尺継手材が突設され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材が挿入された挿入孔及び前記隙間に充填材が充填されることを特徴とする。
【００１２】
また、もう一つの本発明のプレキャスト部材の接合構造は、隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、一方のプレキャスト部材の接合面からは長尺継手材が格納される格納孔が形成され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材を前記格納孔から前記挿入孔に向けて移動させることで前記長尺継手材の一部を前記挿入孔に収容させ、前記長尺継手材が挿入された前記格納孔及び前記挿入孔並びに前記隙間に充填材が充填されることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記隙間に充填される充填材にはプレストレスが導入されるとともに、前記隙間は前記プレストレスが前記接合面間に均等に導入可能な狭小隙間であることが好ましい。
【００１４】
また、双方の前記プレキャスト部材には、接合面から軸方向に所定の厚さの拡張部が形成され、前記拡張部間には緊張材が配置され、前記緊張材によってプレストレスが導入される構成とすることができる。
【００１５】
さらに、前記接合面には、凹部が形成され、その凹部にも前記充填材が充填される構成であってもよい。また、前記挿入孔の孔壁に、凹凸を形成することもできる。また、前記長尺継手材の端部に、拡大部が形成されていてもよい。
【００１６】
また、前記プレキャスト部材は、セメントと、ポゾラン系反応粒子と、最大粒度径が2.5mm以下の骨材粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント質マトリックスに、直径が0.1〜0.3mm、長さが10〜30mmの形状の繊維を全容積の1〜4％混入して得られる圧縮強度が150〜200N／mm２、曲げ引張強度が25〜45N／mm２、割裂引張強度が10〜25N／mm２の力学的特性をもつ繊維補強セメント系混合材料によって製作されるものであってもよい。
【００１７】
さらに、本発明のプレキャスト部材の接合構造の構築方法は、前記充填材を充填した後に所定の強度に達するまで養生し、その後、プレストレスを導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された本発明のプレキャスト部材の接合構造は、一方のプレキャスト部材に埋設された長尺継手材を、他方のプレキャスト部材の挿入孔に挿入し、挿入孔とプレキャスト部材間の隙間に連続して充填材を充填する。
【００１９】
このため、現地での作業が非常に少なく、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってプレキャスト部材同士を接合することができる。また、長尺継手材が直接、プレキャスト部材の内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【００２０】
また、もう一つの本発明のプレキャスト部材の接合構造は、一方のプレキャスト部材の格納孔に格納された長尺継手材を、他方のプレキャスト部材の挿入孔に向けて移動させ、格納孔、挿入孔及びプレキャスト部材間の隙間に連続して充填材を充填する。
【００２１】
このため、プレキャスト部材の設置に際して、水平移動が必要ないなど現地での作業が非常に少なく、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってプレキャスト部材同士を接合することができる。また、長尺継手材がプレキャスト部材の内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【００２２】
また、プレキャスト部材間の隙間を狭小隙間とすることで、プレストレスを均等に導入することができる。さらに、狭小隙間であれば、充填材の充填量が少なくてすむうえに、形状効果によって圧縮強度を増加させることができる。
【００２３】
また、プレキャスト部材の接合面から拡張部を設け、拡張部間に緊張材を配置する構成であれば、プレキャスト部材の本体部の形状を変更しなくても、容易にプレストレスを導入することができる。さらに、プレストレスを導入することによって、曲げモーメントに対する発生ひび割れ抵抗を増大させることができる。
【００２４】
また、接合面に凹部を形成して、その凹部に充填材を充填すれば、密着度の高いせん断キーが形成され、接合構造におけるせん断ずれ変形を機械的な力の伝達によって抑制することができる。
【００２５】
さらに、挿入孔の孔壁を凹凸に形成することで、長尺継手材の周囲に充填される充填材との付着強度が増加するため、挿入孔の長さを短縮することができる。また、長尺継手材の端部に拡大部を設けることによって、長尺継手材の定着力を増加させることができる。
【００２６】
また、プレキャスト部材を繊維補強セメント系混合材料によって製作すれば、埋設する長尺継手材の定着長、又は挿入孔の長さを短くすることができ、材料の削減又は充填時間などの施工時間を低減することができる。
【００２７】
さらに、プレキャスト部材間にプレストレスが導入されれば、接合構造の強度が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態のプレキャスト部材同士を接合する工程を説明する斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のプレキャスト部材の接合構造の構成を説明する断面図である。
【図３】長尺継手材を埋設したプレキャスト部材を挿入孔が設けられたプレキャスト部材に向けて移動させる工程を示した説明図である。
【図４】充填材を充填する工程を説明する断面図である。
【図５】実施例１のプレキャスト部材の接合構造の構成を説明する断面図である。
【図６】実施例１の長尺継手材を格納孔から挿入孔に移動させる工程を示した説明図である。
【図７】実施例１の充填材を充填する工程を説明する断面図である。
【図８】実施例２の挿入孔の形状を説明する断面図である。
【図９】実施例２の長尺継手材の形状を説明する図であって、（ａ）は一端に拡大部を設けた場合の斜視図、（ｂ）は両端に拡大部を設けた場合の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、橋梁、桟橋、人工地盤等を構築する際に設置する主桁を、プレキャスト部材としてのＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを接合して構築する工程を説明する斜視図である。このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、例えば橋梁の軸方向に順次、並べられて接合され、その上に床版（図示省略）が設けられる。すなわち、このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの軸方向が接合方向であるとともに橋軸方向となる。また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの軸直交方向が橋軸直交方向となる。
【００３１】
まず、図１，２を参照しながらＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの構成を説明する。このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、断面が略Ｉ字形の本体部１２と、その本体部１２の端部に設けられる略矩形板状の拡張部１３とを主に備えている。なお、本体部１２の断面は、Ｉ字形に限定されるものではなく、箱形、Ｕ字形、矩形、π字形、Ｔ字形、逆Ｔ字形、くし形などいずれの形状であってもよい。
【００３２】
また、拡張部１３は、一側面に接合面１１が形成されるとともに、その接合面１１の橋軸方向の反対側には、本体部１２のウエブから張り出された張出面１３ａが形成される。そして、この接合面１１と張出面１３ａとの距離が、緊張材としてのＰＣ鋼棒３を配置するための所定の厚さとなる。
【００３３】
さらに、接合面１１には、上下方向に間隔を置いて複数の凹部４，・・・が形成される。この凹部４は、接合するＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合面１１，１１の対向する位置にそれぞれ形成される。そして、充填材５が凹部４に充填されて硬化すると、せん断キーとなる。
【００３４】
また、一方のＰＣａ桁１Ａには、長尺継手材としての接合鉄筋２が取り付けられる。この接合鉄筋２には、異形鉄筋が使用できる。この接合鉄筋２は、ＰＣａ桁１Ａの内部に埋設される埋設部２２と、接合面１１から接合方向に突出される突出部２１とを有している。
【００３５】
さらに、接合鉄筋２は、図１に示すように橋軸直交方向に間隔を置いて複数、突設されるとともに、ＰＣａ桁１Ａの上部と下部に上下方向に間隔を置いて突設される。
【００３６】
他方、ＰＣａ桁１Ｂの拡張部１３には、この突出部２１を収容させる挿入孔２３が接合面１１から橋軸方向に延設される。この挿入孔２３は、接合鉄筋２と対向する位置に合わせて形成される。
【００３７】
また、この挿入孔２３は、接合鉄筋２より直径が大きく、図２に示すように、突出部２１との間には所定の間隔が確保される。さらに、この挿入孔２３の孔壁と突出部２１との間には、充填材５が充填される。
【００３８】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂには、図２に示すように、ＰＣ鋼棒３を挿入する貫通孔３１，３１がそれぞれ形成される。すなわち、貫通孔３１は、接合面１１から張出面１３ａまで貫通するように橋軸方向に延設される。
【００３９】
さらに、貫通孔３１の内部に充填材５が流入しないように、接合面１１の開口周囲には円筒状のシール材３４が取り付けられる。このシール材３４は、独立気泡のウレタン樹脂などの発泡樹脂又は発泡ゴムなどによって成形される。
【００４０】
また、ＰＣ鋼棒３は、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間にプレストレスを導入するために設置される。このＰＣ鋼棒３の両端には、支圧板３２とナット３３がそれぞれ装着され、ナット３３を締め付けることによってＰＣ鋼棒３が緊張される。
【００４１】
ここで、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、コンクリート等のセメント系混合材料によって成形することができる。そして、本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、その中でも特に超高強度の繊維補強セメント系混合材料を使用して製作する。
【００４２】
この繊維補強セメント系混合材料は、セメントと、骨材粒子と、ポゾラン系反応粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント系マトリックスに、繊維を混入して製造する。
【００４３】
ここで、前記骨材粒子には、最大粒度径が3.0mm以下、好ましくは2.5mm以下の硅砂等の骨材粉体を使用する。また、ポゾラン系反応粒子には、粒子径が15μｍ以下のものを使用する。例えば、粒子径が0.01〜0.5μｍの活性度の高いポゾラン系反応粒子としてシリカヒューム等を使用し、粒子径が0.1〜15μｍの活性度の低いポゾラン系反応粒子としてフライアッシュや高炉スラグ等を使用する。これらの活性度の異なるポゾラン系反応粒子は、混合したり、単独で使用したりすることができる。また、前記分散剤は、流動性を高めるために高性能減水剤など少なくとも1種類を使用する。
【００４４】
また、繊維には、例えば直径が0.1〜0.3mm程度で、長さが10〜30mm程度の形状の引張り降伏応力度が2600〜2800N／mm2の鋼繊維を使用する。さらに、この鋼繊維は、製造される繊維補強セメント系混合材料の全容積の1〜4％程度の量を混入させる。
【００４５】
このような配合で製造される前記繊維補強セメント系混合材料によって形成された部材は、圧縮強度が150〜200N／mm2、曲げ引張強度が25〜45N／mm2、割裂引張強度が10〜25N／mm2、透水係数が4.0×10-17cm/sec、塩分拡散係数が0.0019cｍ2／年、弾性係数が50〜55GPaの特性を有する。
【００４６】
そして、このような繊維補強セメント系混合材料を使用して、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを工場などで製作する。ここで、前記繊維補強セメント系混合材料でＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを形成する場合は、通常、鉄筋を配置する必要がない。また、接合鉄筋２の埋設部２２の長さを短くしても、付着強度が高いため所望する定着力を確保することができる。
【００４７】
また、図２，４に示すように、対向するＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合面１１，１１間には、隙間１０が形成される。そして、この隙間１０及び挿入孔２３，・・・には、充填材５が充填される。
【００４８】
この充填材５には、セメント系材料と硅砂などを配合した無収縮モルタル、早期強度発現が早い急結性無収縮モルタル、無収縮モルタルにＰＶＡ繊維、ポリプロピレン繊維若しくは高強度ポリエチレン繊維などの有機繊維、炭素繊維又は鋼繊維を混入した材料、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、レジンモルタル又は上記した繊維補強セメント系混合材料などが使用できる。
【００４９】
次に、本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合構造の構築方法について説明する。
【００５０】
まず、工場において、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを製作する。このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、上記した繊維補強セメント系混合材料によって成形される。また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを成形するに際しては、接合鉄筋２，・・・を所定の箇所に突設させるとともに、挿入孔２３，・・・、貫通孔３１，３１及び凹部４，・・・が形成される箇所には型枠を設置して、同時に成形する。
【００５１】
また、図３に示すように、ＰＣａ桁１Ｂの接合面１１の貫通孔３１の開口周囲には、リング状のシール材３４を貼り付ける。
【００５２】
一方、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを接合する橋梁の現場においては、図３に示すように、橋軸方向に軸方向を合わせたＰＣａ桁１Ｂがゴム支承６１上に設置される。他方、ＰＣａ桁１Ａは、接合鉄筋２の突出部２１がＰＣａ桁１Ｂに接触しないように滑り支承６２上に設置される。
【００５３】
この滑り支承６２は、２枚の鋼板の間にグリースが介在された仮支承で、この上に設置されたＰＣａ桁１Ａは、容易に水平移動させることができる。そして、ＰＣａ桁１Ａを接合方向（図３の白矢印方向）に移動させると、接合鉄筋２，・・・の突出部２１，・・・が対向する位置に設けられた挿入孔２３，・・・に収容されることになる。
【００５４】
このＰＣａ桁１Ａの水平移動は、図４に示すように、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間の隙間１０が例えば20mm〜30mm程度になるまでおこなう。そして、移動終了後に、ＰＣａ桁１Ａの滑り支承６２をゴム支承６１に取り替える。なお、この段階においては、各ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、単純梁の支持構造が成立しており、安定して設置されている。
【００５５】
また、この隙間１０の貫通孔３１，３１間は、リング状のシール材３４によって繋がれる。さらに、隙間１０の周囲には型枠８１を設置する。また、隙間１０の下部には、充填材５を注入するための注入ホース８２を取り付ける。
【００５６】
そして、この注入ホース８２を使って、隙間１０に向けて加圧状態の充填材５を充填する。この隙間１０に流し込まれた充填材５は、下から打ち上がって挿入孔２３，・・にも充填される。なお、挿入孔２３の深部は、空気孔に連通されている。
【００５７】
また、充填材５は、接合面１１，１１に形成された凹部４，・・・にも充填されるので、充填材５が硬化することによって凹部４，・・・にせん断キーが形成される。なお、この充填材５は、所定の強度が発現するまで養生する。
【００５８】
続いて、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの貫通孔３１，３１に、一方の張出面１３ａからＰＣ鋼棒３を挿入する。そして、両側の張出面１３ａ，１３ａから突出したＰＣ鋼棒３の両端に、支圧板３２，３２とナット３３，３３とをそれぞれ装着する。
【００５９】
このようにしてＰＣ鋼棒３を設置し、充填材５の強度が所定以上になった後に、ジャッキを使ってＰＣ鋼棒３を緊張し、ナット３３を締め付けると、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間にプレストレスが導入されることになる。
【００６０】
そして、貫通孔３１，３１の充填材５が硬化することによって、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間は、接合鉄筋２，・・・とＰＣ鋼棒３とによって接合され、一体化されることになる。
【００６１】
次に、本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合構造と、その構築方法の作用について説明する。
【００６２】
このように構成された本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合構造は、一方のＰＣａ桁１Ａに埋設された接合鉄筋２を、他方のＰＣａ桁１Ｂの挿入孔２３に挿入し、挿入孔２３とＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間の隙間１０に連続して充填材５を充填する。
【００６３】
このため、現地での接合作業などが簡単で短時間で済み、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ同士を接合することができる。特に、橋梁の老朽化に伴う架け替え工事では、可能な限り短時間で施工がおこなえることが望まれているため、急速施工が可能な本実施の形態の接合構造を採用する効果は高い。
【００６４】
また、接合鉄筋２が埋設部２２では直接、挿入孔２３では充填材５を介してＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。すなわち、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの内部に定着された接合鉄筋２は、曲げモーメントに対して引張材として抵抗する。また、ひび割れが発生したとしても接合鉄筋２が引張力を負担するため、ひび割れ幅の拡大を抑えることができる。
【００６５】
さらに、引っ張られた接合鉄筋２の反対側の充填材５又は拡張部１３の内部では圧縮力が発生し、充填材５又は繊維補強セメント系混合材料が圧縮材として抵抗することができる。
【００６６】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間の隙間１０が狭小隙間であれば、充填材５によって形成される目地の形状は非常に薄くなる。通常、コンクリート材料の圧縮強度は、厚みと幅の寸法比が２：１の円柱試験体による圧縮試験によって決められるが、この比率が小さくなると試験体への横拘束効果が増大するので、圧縮強度が増大することが知られている。
【００６７】
本実施の形態では、隙間１０に充填される充填材５によって形成される目地を、厚みと幅の寸法比で１：５０程度にできるため、圧縮強度を著しく増大させることができる。このように形状効果によって圧縮強度を増加させることができるので、圧縮強度の低い材料であっても充填材５として使用することができる。また、隙間１０が狭小であれば、充填材５の充填量が少なくてすむため、材料費を削減できるうえに、急速施工を図ることができる。
【００６８】
さらに、このような狭小隙間であれば、ＰＣ鋼棒３によってプレストレスを導入する際にも、偏りなどが発生せずにＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間にプレストレスを均等に導入することができる。
【００６９】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合面１１，１１からそれぞれ拡張部１３，１３を設け、拡張部１３，１３間にＰＣ鋼棒３を配置する構成であれば、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの本体部１２の形状を変更しなくても、容易にプレストレスを導入することができる。さらに、プレストレスを導入することによって、曲げモーメントに対する発生ひび割れ抵抗を増大させることができる。
【００７０】
また、接合面１１に凹部４を形成して、その凹部４に充填材５を充填すれば、密着度の高いせん断キーが形成され、接合構造におけるせん断ずれ変形を機械的な力の伝達によって抑制することができる。特に、接合面１１，１１間にプレストレスが導入されている場合は、それによって摩擦抵抗によるせん断力も増加される。
【００７１】
また、上記した繊維補強セメント系混合材料によって製作されるＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、従来のプレストレストコンクリート桁や鉄筋コンクリート桁の自重に比べて半分以下の自重にすることができる。
【００７２】
さらに、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを繊維補強セメント系混合材料によって製作すれば、付着強度が高いので埋設する接合鉄筋２の埋設部２２の長さや挿入孔２３の長さを短くすることができる。また、挿入孔２３の長さが短くなれば、充填材５の充填量及び充填時間を低減することができる。
【００７３】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂが施工中も単純支持構造で安定していれば、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ上に載荷できるので、施工性に優れ、短期間で橋梁を構築することができる。
【実施例１】
【００７４】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について、図５−図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００７５】
この実施例１のプレキャスト部材としてのＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄは、接合鉄筋２の周辺の構成以外は、前記実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂと同じ構成である。
【００７６】
そこで、実施例１の接合鉄筋２の周辺構成について説明すると、図６に示すように、ＰＣａ桁１Ｄには、接合鉄筋２の長さより長い格納孔２４が形成される。この格納孔２４には、接合鉄筋２が格納される。
【００７７】
また、ＰＣａ桁１Ｃの挿入孔２３，２３の深部は、図６に示すように空気孔２３ａ，２３ｂに連通されている。この空気孔２３ａ，２３ｂは、ＰＣａ桁１Ｃの上面又は上方の側面に開口されている。
【００７８】
次に、本実施の形態のＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄの接合構造の構築方法について説明する。
【００７９】
まず、工場において、ＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄを製作する。このＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄは、上記した繊維補強セメント系混合材料によって成形される。また、ＰＣａ桁１Ｄの格納孔２４に格納する接合鉄筋２の接合面１１側の端部には、引寄せ線材７を結びつけておく。
【００８０】
一方、ＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄを接合する橋梁の現場においては、図６に示すように、橋軸方向に軸方向を合わせたＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄがゴム支承６１，６１上にそれぞれ設置される。
【００８１】
この実施例１では、ＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ自体はいずれも水平移動させないため、隙間１０が接合時の所定の間隔（例えば20mm〜30mm程度）になるようにＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄを設置する。また、引寄せ線材７，７を挿入孔２３，２３に通して、先端を空気孔２３ａ，２３ｂから突出させておく。
【００８２】
続いて、引寄せ線材７をＰＣａ桁１Ｃ上から引くと、接合鉄筋２が格納孔２４から抜け出して、挿入孔２３に向けて移動することになる。この移動は、接合鉄筋２の中央が隙間１０に配置されるまで続ける。
【００８３】
また、隙間１０の周囲には、図７に示すように型枠８１を設置する。さらに、隙間１０の下部には、充填材５を注入するための注入ホース８２を取り付ける。そして、この注入ホース８２を使って、隙間１０に向けて充填材５を加圧注入する。この隙間１０に流し込まれた充填材５は、下から打ち上がって格納孔２４、挿入孔２３及び空気孔２３ａ，２３ｂにも充填される。
【００８４】
このように構成された実施例１のＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄの接合構造は、一方のＰＣａ桁１Ｄの格納孔２４に格納された接合鉄筋２を、他方のＰＣａ桁１Ｃの挿入孔２３に向けて移動させ、格納孔２４、挿入孔２３及びＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ間の隙間１０に連続して充填材５を充填する。
【００８５】
このため、現地での作業が非常に少なく、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ同士を接合することができる。特に、接合鉄筋２は、引寄せ線材７を引くだけでＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ間に架け渡すことができる。
【００８６】
また、接合鉄筋２が充填材５を介してＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄの内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【００８７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８８】
以下、前記した実施の形態及び実施例１に適用可能な実施例２について、図８，９を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８９】
まず、実施例２の挿入孔２３（又は格納孔２４）の孔壁の形状について説明する。この実施例２では、図８に示すように、挿入孔２３（格納孔２４）の孔壁を凹凸壁面２５に形成する。この凹凸壁面２５は、抜き型枠を使って成形したり、ドリルで削って成形したりすることができる。
【００９０】
このように孔壁を凹凸壁面２５に形成すれば、挿入孔２３（格納孔２４）の内部に充填される充填材５との付着強度が増加するので、挿入孔２３（格納孔２４）の長さを短くしても定着力を確保できるようになる。
【００９１】
続いて、実施例２の長尺継手材としての接合鉄筋２Ａ，２Ｂについて、図９を参照しながら説明する。この図９（ａ）に示した接合鉄筋２Ａは、異形鉄筋からなる軸部２６の一端に、円形鋼板を摩擦圧接や溶接などで接合して拡大部２７を設けたものである。
【００９２】
このように拡大部２７を設けると、接合鉄筋２Ａに引き抜き力が作用した際に、拡大部２７の内側の充填材５に支圧力が働き、定着力を大幅に増大させることができる。
【００９３】
また、拡大部２７によって定着力が増大するので、拡大部２７を設けた側の接合鉄筋２が埋設される長さを短くすることができる。さらに、挿入孔２３又は格納孔２４に収容される側の端部に拡大部２７が設けられている場合は、挿入孔２３や格納孔２４の長さも短くできる。
【００９４】
一方、図９（ｂ）に示すように、接合鉄筋２Ｂの両端に拡大部２７，２７を設けることもできる。この場合は、埋設部２２、突出部２１、挿入孔２３及び格納孔２４のすべてを短縮することができる。
【００９５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００９６】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９７】
例えば、前記実施の形態及び実施例では、橋梁の主桁をプレキャスト部材で構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、桟橋や人工地盤の主桁や、梁材や床版などにも本発明を適用することができる。
【００９８】
また、前記実施の形態及び実施例では、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを上記した繊維補強セメント系混合材料によって成形する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、プレストレスコンクリートや鉄筋コンクリートなどのセメント系混合材料によってプレキャスト部材を成形することができる。
【００９９】
さらに、前記実施の形態及び実施例では、長尺継手材として異形鉄筋を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、穴開き鋼板プレート、ＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルなどを長尺継手材として使用することができる。
【０１００】
また、前記実施の形態及び実施例では、緊張材としてＰＣ鋼棒３を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＰＣケーブル、高強度鉄筋などを緊張材として使用することができる。
【０１０１】
さらに、前記実施例２では、円板状の拡大部２７を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、拡大部の平面形状は四角形や楕円などであってもよい。また、拡大部に代えて、長尺継手材の端部にＵ形フックなどを設けることによって定着力を高めることもできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１Ａ，１Ｂ ＰＣａ桁（プレキャスト部材）
１０ 隙間
１１ 接合面
１３ 拡張部
２ 接合鉄筋（長尺継手材）
２１ 突出部
２２ 埋設部
２３ 挿入孔
２５ 凹凸壁面
３ ＰＣ鋼棒（緊張材）
３１ 貫通孔
４ 凹部
５ 充填材
１Ｃ，１Ｄ ＰＣａ桁（プレキャスト部材）
２４ 格納孔
２Ａ，２Ｂ 接合鉄筋（長尺継手材）
２７ 拡大部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁や人工地盤等を構成する主桁や床版を、プレキャスト部材を使用して構築する際に発生する接合部の接合構造、及びその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、桟橋、橋梁等の床版や主桁を構築するに際して、工場で予めプレキャストコンクリート部材を製作し、現地に搬送されたプレキャストコンクリート部材をクレーンで吊り上げて並べ、隣接されたプレキャストコンクリート部材同士を接合させることで一体の床版や主桁を構築する方法が知られている（特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一方のプレキャスト部材の接合面に形成された凹部と、他方のプレキャスト部材の接合面に設けられた凸部とを嵌合させるマッチキャスト方式の接合構造が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献１の従来技術として、プレキャスト部材間に大きく隙間を開けて、双方の部材から突出させたＵ字形の連結用鉄筋を重ね継手し、その周囲にコンクリートを充填する接合構造が開示されている。また、特許文献２には、プレキャスト部材間に突出させた有孔プレートを重ね継手し、その周囲に高強度の繊維補強コンクリートを充填する接合構造が開示されている。
【０００５】
一方、特許文献３には、縁部に予めＰＣ鋼材を一時収納する横孔が設けられ、ＰＣ鋼材の端部が定着される位置には横孔に繋がる縦穴が上面から設けられたコンクリート部材が開示されている。そして、ＰＣ鋼材を横孔の内部で摺動させることによってコンクリート部材間にＰＣ鋼材を差し渡し、縦穴を利用してＰＣ鋼材の端部を締め付けてプレストレスを導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６０２７９３号公報
【特許文献２】特許第４０２２２０５号公報
【特許文献３】特許第２９１３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のマッチキャスト方式は、接合面に正確な形状で凹部と凸部を形成するのが難しく、製作誤差があると嵌合できなかったり、応力集中によって凸部が欠けたりするおそれがある。
【０００８】
また、プレキャスト部材間に重ね継手ができるだけの隙間を開け、その隙間にコンクリートを充填する方法では、硬化時間を短縮するために急結性の無収縮モルタルを充填すると、充填が終わる前に硬化が始まり、充填不良が生じるおそれがある。さらに、充填部の厚みと幅の寸法比が大きくなると、圧縮強度が低下することになるため強度の高い充填材を使わなければならず、材料費が嵩む。
【０００９】
また、特許文献３の接合構造は、ＰＣ鋼材を緊張して定着させるための縦穴を設けなければならないうえに、緊張作業に手間がかかるため、ＰＣ鋼材のみで接合をおこなう場合に本数が増えると作業量が増大するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、急速施工が可能なプレキャスト部材の接合構造及びその構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明のプレキャスト部材の接合構造は、隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、一方のプレキャスト部材の接合面からは一部を内部に埋設させた長尺継手材が突設され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材が挿入された挿入孔及び前記隙間に充填材が充填されることを特徴とする。
【００１２】
また、もう一つの本発明のプレキャスト部材の接合構造は、隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、一方のプレキャスト部材の接合面からは長尺継手材が格納される格納孔が形成され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材を前記格納孔から前記挿入孔に向けて移動させることで前記長尺継手材の一部を前記挿入孔に収容させ、前記長尺継手材が挿入された前記格納孔及び前記挿入孔並びに前記隙間に充填材が充填されることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記隙間に充填される充填材にはプレストレスが導入されるとともに、前記隙間は前記プレストレスが前記接合面間に均等に導入可能な狭小隙間であることが好ましい。
【００１４】
また、双方の前記プレキャスト部材には、接合面から軸方向に所定の厚さの拡張部が形成され、前記拡張部間には緊張材が配置され、前記緊張材によってプレストレスが導入される構成とすることができる。
【００１５】
さらに、前記接合面には、凹部が形成され、その凹部にも前記充填材が充填される構成であってもよい。また、前記挿入孔の孔壁に、凹凸を形成することもできる。また、前記長尺継手材の端部に、拡大部が形成されていてもよい。
【００１６】
また、前記プレキャスト部材は、セメントと、ポゾラン系反応粒子と、最大粒度径が2.5mm以下の骨材粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント質マトリックスに、直径が0.1〜0.3mm、長さが10〜30mmの形状の繊維を全容積の1〜4％混入して得られる圧縮強度が150〜200N／mm２、曲げ引張強度が25〜45N／mm２、割裂引張強度が10〜25N／mm２の力学的特性をもつ繊維補強セメント系混合材料によって製作されるものであってもよい。
【００１７】
さらに、本発明のプレキャスト部材の接合構造の構築方法は、前記充填材を充填した後に所定の強度に達するまで養生し、その後、プレストレスを導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された本発明のプレキャスト部材の接合構造は、一方のプレキャスト部材に埋設された長尺継手材を、他方のプレキャスト部材の挿入孔に挿入し、挿入孔とプレキャスト部材間の隙間に連続して充填材を充填する。
【００１９】
このため、現地での作業が非常に少なく、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってプレキャスト部材同士を接合することができる。また、長尺継手材が直接、プレキャスト部材の内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【００２０】
また、もう一つの本発明のプレキャスト部材の接合構造は、一方のプレキャスト部材の格納孔に格納された長尺継手材を、他方のプレキャスト部材の挿入孔に向けて移動させ、格納孔、挿入孔及びプレキャスト部材間の隙間に連続して充填材を充填する。
【００２１】
このため、プレキャスト部材の設置に際して、水平移動が必要ないなど現地での作業が非常に少なく、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってプレキャスト部材同士を接合することができる。また、長尺継手材がプレキャスト部材の内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【００２２】
また、プレキャスト部材間の隙間を狭小隙間とすることで、プレストレスを均等に導入することができる。さらに、狭小隙間であれば、充填材の充填量が少なくてすむうえに、形状効果によって圧縮強度を増加させることができる。
【００２３】
また、プレキャスト部材の接合面から拡張部を設け、拡張部間に緊張材を配置する構成であれば、プレキャスト部材の本体部の形状を変更しなくても、容易にプレストレスを導入することができる。さらに、プレストレスを導入することによって、曲げモーメントに対する発生ひび割れ抵抗を増大させることができる。
【００２４】
また、接合面に凹部を形成して、その凹部に充填材を充填すれば、密着度の高いせん断キーが形成され、接合構造におけるせん断ずれ変形を機械的な力の伝達によって抑制することができる。
【００２５】
さらに、挿入孔の孔壁を凹凸に形成することで、長尺継手材の周囲に充填される充填材との付着強度が増加するため、挿入孔の長さを短縮することができる。また、長尺継手材の端部に拡大部を設けることによって、長尺継手材の定着力を増加させることができる。
【００２６】
また、プレキャスト部材を繊維補強セメント系混合材料によって製作すれば、埋設する長尺継手材の定着長、又は挿入孔の長さを短くすることができ、材料の削減又は充填時間などの施工時間を低減することができる。
【００２７】
さらに、プレキャスト部材間にプレストレスが導入されれば、接合構造の強度が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態のプレキャスト部材同士を接合する工程を説明する斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のプレキャスト部材の接合構造の構成を説明する断面図である。
【図３】長尺継手材を埋設したプレキャスト部材を挿入孔が設けられたプレキャスト部材に向けて移動させる工程を示した説明図である。
【図４】充填材を充填する工程を説明する断面図である。
【図５】実施例１のプレキャスト部材の接合構造の構成を説明する断面図である。
【図６】実施例１の長尺継手材を格納孔から挿入孔に移動させる工程を示した説明図である。
【図７】実施例１の充填材を充填する工程を説明する断面図である。
【図８】実施例２の挿入孔の形状を説明する断面図である。
【図９】実施例２の長尺継手材の形状を説明する図であって、（ａ）は一端に拡大部を設けた場合の斜視図、（ｂ）は両端に拡大部を設けた場合の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、橋梁、桟橋、人工地盤等を構築する際に設置する主桁を、プレキャスト部材としてのＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを接合して構築する工程を説明する斜視図である。このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、例えば橋梁の軸方向に順次、並べられて接合され、その上に床版（図示省略）が設けられる。すなわち、このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの軸方向が接合方向であるとともに橋軸方向となる。また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの軸直交方向が橋軸直交方向となる。
【００３１】
まず、図１，２を参照しながらＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの構成を説明する。このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、断面が略Ｉ字形の本体部１２と、その本体部１２の端部に設けられる略矩形板状の拡張部１３とを主に備えている。なお、本体部１２の断面は、Ｉ字形に限定されるものではなく、箱形、Ｕ字形、矩形、π字形、Ｔ字形、逆Ｔ字形、くし形などいずれの形状であってもよい。
【００３２】
また、拡張部１３は、一側面に接合面１１が形成されるとともに、その接合面１１の橋軸方向の反対側には、本体部１２のウエブから張り出された張出面１３ａが形成される。そして、この接合面１１と張出面１３ａとの距離が、緊張材としてのＰＣ鋼棒３を配置するための所定の厚さとなる。
【００３３】
さらに、接合面１１には、上下方向に間隔を置いて複数の凹部４，・・・が形成される。この凹部４は、接合するＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合面１１，１１の対向する位置にそれぞれ形成される。そして、充填材５が凹部４に充填されて硬化すると、せん断キーとなる。
【００３４】
また、一方のＰＣａ桁１Ａには、長尺継手材としての接合鉄筋２が取り付けられる。この接合鉄筋２には、異形鉄筋が使用できる。この接合鉄筋２は、ＰＣａ桁１Ａの内部に埋設される埋設部２２と、接合面１１から接合方向に突出される突出部２１とを有している。
【００３５】
さらに、接合鉄筋２は、図１に示すように橋軸直交方向に間隔を置いて複数、突設されるとともに、ＰＣａ桁１Ａの上部と下部に上下方向に間隔を置いて突設される。
【００３６】
他方、ＰＣａ桁１Ｂの拡張部１３には、この突出部２１を収容させる挿入孔２３が接合面１１から橋軸方向に延設される。この挿入孔２３は、接合鉄筋２と対向する位置に合わせて形成される。
【００３７】
また、この挿入孔２３は、接合鉄筋２より直径が大きく、図２に示すように、突出部２１との間には所定の間隔が確保される。さらに、この挿入孔２３の孔壁と突出部２１との間には、充填材５が充填される。
【００３８】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂには、図２に示すように、ＰＣ鋼棒３を挿入する貫通孔３１，３１がそれぞれ形成される。すなわち、貫通孔３１は、接合面１１から張出面１３ａまで貫通するように橋軸方向に延設される。
【００３９】
さらに、貫通孔３１の内部に充填材５が流入しないように、接合面１１の開口周囲には円筒状のシール材３４が取り付けられる。このシール材３４は、独立気泡のウレタン樹脂などの発泡樹脂又は発泡ゴムなどによって成形される。
【００４０】
また、ＰＣ鋼棒３は、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間にプレストレスを導入するために設置される。このＰＣ鋼棒３の両端には、支圧板３２とナット３３がそれぞれ装着され、ナット３３を締め付けることによってＰＣ鋼棒３が緊張される。
【００４１】
ここで、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、コンクリート等のセメント系混合材料によって成形することができる。そして、本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、その中でも特に超高強度の繊維補強セメント系混合材料を使用して製作する。
【００４２】
この繊維補強セメント系混合材料は、セメントと、骨材粒子と、ポゾラン系反応粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント系マトリックスに、繊維を混入して製造する。
【００４３】
ここで、前記骨材粒子には、最大粒度径が3.0mm以下、好ましくは2.5mm以下の硅砂等の骨材粉体を使用する。また、ポゾラン系反応粒子には、粒子径が15μｍ以下のものを使用する。例えば、粒子径が0.01〜0.5μｍの活性度の高いポゾラン系反応粒子としてシリカヒューム等を使用し、粒子径が0.1〜15μｍの活性度の低いポゾラン系反応粒子としてフライアッシュや高炉スラグ等を使用する。これらの活性度の異なるポゾラン系反応粒子は、混合したり、単独で使用したりすることができる。また、前記分散剤は、流動性を高めるために高性能減水剤など少なくとも1種類を使用する。
【００４４】
また、繊維には、例えば直径が0.1〜0.3mm程度で、長さが10〜30mm程度の形状の引張り降伏応力度が2600〜2800N／mm2の鋼繊維を使用する。さらに、この鋼繊維は、製造される繊維補強セメント系混合材料の全容積の1〜4％程度の量を混入させる。
【００４５】
このような配合で製造される前記繊維補強セメント系混合材料によって形成された部材は、圧縮強度が150〜200N／mm2、曲げ引張強度が25〜45N／mm2、割裂引張強度が10〜25N／mm2、透水係数が4.0×10-17cm/sec、塩分拡散係数が0.0019cｍ2／年、弾性係数が50〜55GPaの特性を有する。
【００４６】
そして、このような繊維補強セメント系混合材料を使用して、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを工場などで製作する。ここで、前記繊維補強セメント系混合材料でＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを形成する場合は、通常、鉄筋を配置する必要がない。また、接合鉄筋２の埋設部２２の長さを短くしても、付着強度が高いため所望する定着力を確保することができる。
【００４７】
また、図２，４に示すように、対向するＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合面１１，１１間には、隙間１０が形成される。そして、この隙間１０及び挿入孔２３，・・・には、充填材５が充填される。
【００４８】
この充填材５には、セメント系材料と硅砂などを配合した無収縮モルタル、早期強度発現が早い急結性無収縮モルタル、無収縮モルタルにＰＶＡ繊維、ポリプロピレン繊維若しくは高強度ポリエチレン繊維などの有機繊維、炭素繊維又は鋼繊維を混入した材料、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、レジンモルタル又は上記した繊維補強セメント系混合材料などが使用できる。
【００４９】
次に、本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合構造の構築方法について説明する。
【００５０】
まず、工場において、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを製作する。このＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、上記した繊維補強セメント系混合材料によって成形される。また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを成形するに際しては、接合鉄筋２，・・・を所定の箇所に突設させるとともに、挿入孔２３，・・・、貫通孔３１，３１及び凹部４，・・・が形成される箇所には型枠を設置して、同時に成形する。
【００５１】
また、図３に示すように、ＰＣａ桁１Ｂの接合面１１の貫通孔３１の開口周囲には、リング状のシール材３４を貼り付ける。
【００５２】
一方、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを接合する橋梁の現場においては、図３に示すように、橋軸方向に軸方向を合わせたＰＣａ桁１Ｂがゴム支承６１上に設置される。他方、ＰＣａ桁１Ａは、接合鉄筋２の突出部２１がＰＣａ桁１Ｂに接触しないように滑り支承６２上に設置される。
【００５３】
この滑り支承６２は、２枚の鋼板の間にグリースが介在された仮支承で、この上に設置されたＰＣａ桁１Ａは、容易に水平移動させることができる。そして、ＰＣａ桁１Ａを接合方向（図３の白矢印方向）に移動させると、接合鉄筋２，・・・の突出部２１，・・・が対向する位置に設けられた挿入孔２３，・・・に収容されることになる。
【００５４】
このＰＣａ桁１Ａの水平移動は、図４に示すように、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間の隙間１０が例えば20mm〜30mm程度になるまでおこなう。そして、移動終了後に、ＰＣａ桁１Ａの滑り支承６２をゴム支承６１に取り替える。なお、この段階においては、各ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、単純梁の支持構造が成立しており、安定して設置されている。
【００５５】
また、この隙間１０の貫通孔３１，３１間は、リング状のシール材３４によって繋がれる。さらに、隙間１０の周囲には型枠８１を設置する。また、隙間１０の下部には、充填材５を注入するための注入ホース８２を取り付ける。
【００５６】
そして、この注入ホース８２を使って、隙間１０に向けて加圧状態の充填材５を充填する。この隙間１０に流し込まれた充填材５は、下から打ち上がって挿入孔２３，・・にも充填される。なお、挿入孔２３の深部は、空気孔に連通されている。
【００５７】
また、充填材５は、接合面１１，１１に形成された凹部４，・・・にも充填されるので、充填材５が硬化することによって凹部４，・・・にせん断キーが形成される。なお、この充填材５は、所定の強度が発現するまで養生する。
【００５８】
続いて、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの貫通孔３１，３１に、一方の張出面１３ａからＰＣ鋼棒３を挿入する。そして、両側の張出面１３ａ，１３ａから突出したＰＣ鋼棒３の両端に、支圧板３２，３２とナット３３，３３とをそれぞれ装着する。
【００５９】
このようにしてＰＣ鋼棒３を設置し、充填材５の強度が所定以上になった後に、ジャッキを使ってＰＣ鋼棒３を緊張し、ナット３３を締め付けると、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間にプレストレスが導入されることになる。
【００６０】
そして、貫通孔３１，３１の充填材５が硬化することによって、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間は、接合鉄筋２，・・・とＰＣ鋼棒３とによって接合され、一体化されることになる。
【００６１】
次に、本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合構造と、その構築方法の作用について説明する。
【００６２】
このように構成された本実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合構造は、一方のＰＣａ桁１Ａに埋設された接合鉄筋２を、他方のＰＣａ桁１Ｂの挿入孔２３に挿入し、挿入孔２３とＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間の隙間１０に連続して充填材５を充填する。
【００６３】
このため、現地での接合作業などが簡単で短時間で済み、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ同士を接合することができる。特に、橋梁の老朽化に伴う架け替え工事では、可能な限り短時間で施工がおこなえることが望まれているため、急速施工が可能な本実施の形態の接合構造を採用する効果は高い。
【００６４】
また、接合鉄筋２が埋設部２２では直接、挿入孔２３では充填材５を介してＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。すなわち、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの内部に定着された接合鉄筋２は、曲げモーメントに対して引張材として抵抗する。また、ひび割れが発生したとしても接合鉄筋２が引張力を負担するため、ひび割れ幅の拡大を抑えることができる。
【００６５】
さらに、引っ張られた接合鉄筋２の反対側の充填材５又は拡張部１３の内部では圧縮力が発生し、充填材５又は繊維補強セメント系混合材料が圧縮材として抵抗することができる。
【００６６】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間の隙間１０が狭小隙間であれば、充填材５によって形成される目地の形状は非常に薄くなる。通常、コンクリート材料の圧縮強度は、厚みと幅の寸法比が２：１の円柱試験体による圧縮試験によって決められるが、この比率が小さくなると試験体への横拘束効果が増大するので、圧縮強度が増大することが知られている。
【００６７】
本実施の形態では、隙間１０に充填される充填材５によって形成される目地を、厚みと幅の寸法比で１：５０程度にできるため、圧縮強度を著しく増大させることができる。このように形状効果によって圧縮強度を増加させることができるので、圧縮強度の低い材料であっても充填材５として使用することができる。また、隙間１０が狭小であれば、充填材５の充填量が少なくてすむため、材料費を削減できるうえに、急速施工を図ることができる。
【００６８】
さらに、このような狭小隙間であれば、ＰＣ鋼棒３によってプレストレスを導入する際にも、偏りなどが発生せずにＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ間にプレストレスを均等に導入することができる。
【００６９】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの接合面１１，１１からそれぞれ拡張部１３，１３を設け、拡張部１３，１３間にＰＣ鋼棒３を配置する構成であれば、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂの本体部１２の形状を変更しなくても、容易にプレストレスを導入することができる。さらに、プレストレスを導入することによって、曲げモーメントに対する発生ひび割れ抵抗を増大させることができる。
【００７０】
また、接合面１１に凹部４を形成して、その凹部４に充填材５を充填すれば、密着度の高いせん断キーが形成され、接合構造におけるせん断ずれ変形を機械的な力の伝達によって抑制することができる。特に、接合面１１，１１間にプレストレスが導入されている場合は、それによって摩擦抵抗によるせん断力も増加される。
【００７１】
また、上記した繊維補強セメント系混合材料によって製作されるＰＣａ桁１Ａ，１Ｂは、従来のプレストレストコンクリート桁や鉄筋コンクリート桁の自重に比べて半分以下の自重にすることができる。
【００７２】
さらに、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂを繊維補強セメント系混合材料によって製作すれば、付着強度が高いので埋設する接合鉄筋２の埋設部２２の長さや挿入孔２３の長さを短くすることができる。また、挿入孔２３の長さが短くなれば、充填材５の充填量及び充填時間を低減することができる。
【００７３】
また、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂが施工中も単純支持構造で安定していれば、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ上に載荷できるので、施工性に優れ、短期間で橋梁を構築することができる。
【実施例１】
【００７４】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について、図５−図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００７５】
この実施例１のプレキャスト部材としてのＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄは、接合鉄筋２の周辺の構成以外は、前記実施の形態のＰＣａ桁１Ａ，１Ｂと同じ構成である。
【００７６】
そこで、実施例１の接合鉄筋２の周辺構成について説明すると、図６に示すように、ＰＣａ桁１Ｄには、接合鉄筋２の長さより長い格納孔２４が形成される。この格納孔２４には、接合鉄筋２が格納される。
【００７７】
また、ＰＣａ桁１Ｃの挿入孔２３，２３の深部は、図６に示すように空気孔２３ａ，２３ｂに連通されている。この空気孔２３ａ，２３ｂは、ＰＣａ桁１Ｃの上面又は上方の側面に開口されている。
【００７８】
次に、本実施の形態のＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄの接合構造の構築方法について説明する。
【００７９】
まず、工場において、ＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄを製作する。このＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄは、上記した繊維補強セメント系混合材料によって成形される。また、ＰＣａ桁１Ｄの格納孔２４に格納する接合鉄筋２の接合面１１側の端部には、引寄せ線材７を結びつけておく。
【００８０】
一方、ＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄを接合する橋梁の現場においては、図６に示すように、橋軸方向に軸方向を合わせたＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄがゴム支承６１，６１上にそれぞれ設置される。
【００８１】
この実施例１では、ＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ自体はいずれも水平移動させないため、隙間１０が接合時の所定の間隔（例えば20mm〜30mm程度）になるようにＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄを設置する。また、引寄せ線材７，７を挿入孔２３，２３に通して、先端を空気孔２３ａ，２３ｂから突出させておく。
【００８２】
続いて、引寄せ線材７をＰＣａ桁１Ｃ上から引くと、接合鉄筋２が格納孔２４から抜け出して、挿入孔２３に向けて移動することになる。この移動は、接合鉄筋２の中央が隙間１０に配置されるまで続ける。
【００８３】
また、隙間１０の周囲には、図７に示すように型枠８１を設置する。さらに、隙間１０の下部には、充填材５を注入するための注入ホース８２を取り付ける。そして、この注入ホース８２を使って、隙間１０に向けて充填材５を加圧注入する。この隙間１０に流し込まれた充填材５は、下から打ち上がって格納孔２４、挿入孔２３及び空気孔２３ａ，２３ｂにも充填される。
【００８４】
このように構成された実施例１のＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄの接合構造は、一方のＰＣａ桁１Ｄの格納孔２４に格納された接合鉄筋２を、他方のＰＣａ桁１Ｃの挿入孔２３に向けて移動させ、格納孔２４、挿入孔２３及びＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ間の隙間１０に連続して充填材５を充填する。
【００８５】
このため、現地での作業が非常に少なく、養生などの待ち時間も短くできるので、急速施工によってＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ同士を接合することができる。特に、接合鉄筋２は、引寄せ線材７を引くだけでＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄ間に架け渡すことができる。
【００８６】
また、接合鉄筋２が充填材５を介してＰＣａ桁１Ｃ，１Ｄの内部に定着されるので、曲げ剛性が増大してひび割れの発生を抑えることができる。
【００８７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００８８】
以下、前記した実施の形態及び実施例１に適用可能な実施例２について、図８，９を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８９】
まず、実施例２の挿入孔２３（又は格納孔２４）の孔壁の形状について説明する。この実施例２では、図８に示すように、挿入孔２３（格納孔２４）の孔壁を凹凸壁面２５に形成する。この凹凸壁面２５は、抜き型枠を使って成形したり、ドリルで削って成形したりすることができる。
【００９０】
このように孔壁を凹凸壁面２５に形成すれば、挿入孔２３（格納孔２４）の内部に充填される充填材５との付着強度が増加するので、挿入孔２３（格納孔２４）の長さを短くしても定着力を確保できるようになる。
【００９１】
続いて、実施例２の長尺継手材としての接合鉄筋２Ａ，２Ｂについて、図９を参照しながら説明する。この図９（ａ）に示した接合鉄筋２Ａは、異形鉄筋からなる軸部２６の一端に、円形鋼板を摩擦圧接や溶接などで接合して拡大部２７を設けたものである。
【００９２】
このように拡大部２７を設けると、接合鉄筋２Ａに引き抜き力が作用した際に、拡大部２７の内側の充填材５に支圧力が働き、定着力を大幅に増大させることができる。
【００９３】
また、拡大部２７によって定着力が増大するので、拡大部２７を設けた側の接合鉄筋２が埋設される長さを短くすることができる。さらに、挿入孔２３又は格納孔２４に収容される側の端部に拡大部２７が設けられている場合は、挿入孔２３や格納孔２４の長さも短くできる。
【００９４】
一方、図９（ｂ）に示すように、接合鉄筋２Ｂの両端に拡大部２７，２７を設けることもできる。この場合は、埋設部２２、突出部２１、挿入孔２３及び格納孔２４のすべてを短縮することができる。
【００９５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００９６】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９７】
例えば、前記実施の形態及び実施例では、橋梁の主桁をプレキャスト部材で構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、桟橋や人工地盤の主桁や、梁材や床版などにも本発明を適用することができる。
【００９８】
また、前記実施の形態及び実施例では、ＰＣａ桁１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを上記した繊維補強セメント系混合材料によって成形する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、プレストレスコンクリートや鉄筋コンクリートなどのセメント系混合材料によってプレキャスト部材を成形することができる。
【００９９】
さらに、前記実施の形態及び実施例では、長尺継手材として異形鉄筋を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、穴開き鋼板プレート、ＰＣ鋼棒、ＰＣケーブルなどを長尺継手材として使用することができる。
【０１００】
また、前記実施の形態及び実施例では、緊張材としてＰＣ鋼棒３を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＰＣケーブル、高強度鉄筋などを緊張材として使用することができる。
【０１０１】
さらに、前記実施例２では、円板状の拡大部２７を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、拡大部の平面形状は四角形や楕円などであってもよい。また、拡大部に代えて、長尺継手材の端部にＵ形フックなどを設けることによって定着力を高めることもできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１Ａ，１Ｂ ＰＣａ桁（プレキャスト部材）
１０ 隙間
１１ 接合面
１３ 拡張部
２ 接合鉄筋（長尺継手材）
２１ 突出部
２２ 埋設部
２３ 挿入孔
２５ 凹凸壁面
３ ＰＣ鋼棒（緊張材）
３１ 貫通孔
４ 凹部
５ 充填材
１Ｃ，１Ｄ ＰＣａ桁（プレキャスト部材）
２４ 格納孔
２Ａ，２Ｂ 接合鉄筋（長尺継手材）
２７ 拡大部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、
一方のプレキャスト部材の接合面からは一部を内部に埋設させた長尺継手材が突設され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材が挿入された挿入孔及び前記隙間に充填材が充填されることを特徴とするプレキャスト部材の接合構造。
【請求項２】
隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、
一方のプレキャスト部材の接合面からは長尺継手材が格納される格納孔が形成され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材を前記格納孔から前記挿入孔に向けて移動させることで前記長尺継手材の一部を前記挿入孔に収容させ、前記長尺継手材が挿入された前記格納孔及び前記挿入孔並びに前記隙間に充填材が充填されることを特徴とするプレキャスト部材の接合構造。
【請求項３】
前記隙間に充填される充填材にはプレストレスが導入されるとともに、前記隙間は前記プレストレスが前記接合面間に均等に導入可能な狭小隙間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項４】
双方の前記プレキャスト部材には、接合面から軸方向に所定の厚さの拡張部が形成され、前記拡張部間には緊張材が配置され、前記緊張材によってプレストレスが導入されることを特徴とする請求項３に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項５】
前記接合面には、凹部が形成され、その凹部にも前記充填材が充填されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項６】
前記挿入孔の孔壁に、凹凸が形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項７】
前記長尺継手材の端部に、拡大部が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項８】
前記プレキャスト部材は、セメントと、ポゾラン系反応粒子と、最大粒度径が2.5mm以下の骨材粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント質マトリックスに、直径が0.1〜0.3mm、長さが10〜30mmの形状の繊維を全容積の1〜4％混入して得られる圧縮強度が150〜200N／mm２、曲げ引張強度が25〜45N／mm２、割裂引張強度が10〜25N／mm２の力学的特性をもつ繊維補強セメント系混合材料によって製作されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項９】
請求項３又は４に記載のプレキャスト部材の接合構造の構築方法であって、
前記充填材を充填した後に所定の強度に達するまで養生し、その後、プレストレスを導入することを特徴とするプレキャスト部材の接合構造の構築方法。
【請求項１】
隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、
一方のプレキャスト部材の接合面からは一部を内部に埋設させた長尺継手材が突設され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材が挿入された挿入孔及び前記隙間に充填材が充填されることを特徴とするプレキャスト部材の接合構造。
【請求項２】
隣接するプレキャスト部材同士を接合させる接合構造であって、
一方のプレキャスト部材の接合面からは長尺継手材が格納される格納孔が形成され、他方のプレキャスト部材の接合面からは前記長尺継手材の突出部を収容させる挿入孔が形成され、前記接合面間には隙間が形成されるとともに、前記長尺継手材を前記格納孔から前記挿入孔に向けて移動させることで前記長尺継手材の一部を前記挿入孔に収容させ、前記長尺継手材が挿入された前記格納孔及び前記挿入孔並びに前記隙間に充填材が充填されることを特徴とするプレキャスト部材の接合構造。
【請求項３】
前記隙間に充填される充填材にはプレストレスが導入されるとともに、前記隙間は前記プレストレスが前記接合面間に均等に導入可能な狭小隙間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項４】
双方の前記プレキャスト部材には、接合面から軸方向に所定の厚さの拡張部が形成され、前記拡張部間には緊張材が配置され、前記緊張材によってプレストレスが導入されることを特徴とする請求項３に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項５】
前記接合面には、凹部が形成され、その凹部にも前記充填材が充填されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項６】
前記挿入孔の孔壁に、凹凸が形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項７】
前記長尺継手材の端部に、拡大部が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項８】
前記プレキャスト部材は、セメントと、ポゾラン系反応粒子と、最大粒度径が2.5mm以下の骨材粒子と、分散剤とを含有する組成物を水と混合することにより得られるセメント質マトリックスに、直径が0.1〜0.3mm、長さが10〜30mmの形状の繊維を全容積の1〜4％混入して得られる圧縮強度が150〜200N／mm２、曲げ引張強度が25〜45N／mm２、割裂引張強度が10〜25N／mm２の力学的特性をもつ繊維補強セメント系混合材料によって製作されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプレキャスト部材の接合構造。
【請求項９】
請求項３又は４に記載のプレキャスト部材の接合構造の構築方法であって、
前記充填材を充填した後に所定の強度に達するまで養生し、その後、プレストレスを導入することを特徴とするプレキャスト部材の接合構造の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−６９０６４（Ｐ２０１１−６９０６４Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１９１３９（Ｐ２００９−２１９１３９）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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