特開 2019-152006 繊維補強コンクリート部を設けた橋梁ＰＣ床版

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-152006(P2019-152006A)

(43)【公開日】2019年9月12日

(54)【発明の名称】繊維補強コンクリート部を設けた橋梁ＰＣ床版

(51)【国際特許分類】

   E01D 19/12 20060101AFI20190816BHJP

   E01D 1/00 20060101ALI20190816BHJP

   E01C 7/16 20060101ALI20190816BHJP

【ＦＩ】

   E01D19/12

   E01D1/00 D

   E01C7/16

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2018-37013(P2018-37013)

(22)【出願日】2018年3月1日

(11)【特許番号】特許第6370508号(P6370508)

(45)【特許公報発行日】2018年8月8日

(71)【出願人】

【識別番号】000170772

【氏名又は名称】黒沢建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108327

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 良和

(72)【発明者】

【氏名】黒沢 亮平

【テーマコード（参考）】

2D051

2D059

【Ｆターム（参考）】

2D051AE04

2D059AA14

2D059GG55

(57)【要約】      （修正有）

【課題】プレキャストコンクリート床版部材の引張側に形成する繊維補強コンクリートの厚さを薄くすると共に鉄筋の配筋を不要とすることによって部材の製造コストを低減し、かつ、高強度の床版を得ることができる橋梁のプレキャストＰＣ床版を提供する。
【解決手段】下部断面１ａが所定の厚さの繊維補強コンクリートで形成され、上部断面１ｂが高強度コンクリートで形成された床版部材１が並設された橋梁の床版であって、床版部材１の上部断面において橋軸直角方向にはプレテンション方式のプレストレスが緊張鋼材６ｂによって導入されており、橋軸方向においてはＰＣ鋼材６ａの緊張定着によるポストテンション方式よって床版部材１にプレストレスが導入されると共に圧着接合で床版部材１が一体化してあり、床版の全断面に２方向プレストレスが付与されており、かつ、床版全断面が無筋とした橋梁のプレキャストＰＣ床版。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部断面が所定の厚さの繊維補強コンクリートで形成され、上部断面が高強度コンクリートで形成されて一体化された合成断面を持つプレキャスト床版部材が橋軸方向に並設された橋梁の床版であって、床版部材の上部断面において、橋軸直角方向と橋軸方向にＰＣ鋼材が配置され、該ＰＣ鋼材を緊張定着することにより床版部材の全断面に２方向プレストレスが付与されると共に床版部材同士が圧着接合されて一体化してあり、かつ、床版全断面が無筋であることを特徴とする橋梁のプレキャストＰＣ床版。

【請求項2】

請求項１において、繊維補強コンクリート製の下部断面の厚さは、床版の厚さの1/８〜１/１２であることを特徴とする橋梁のプレキャストＰＣ床版。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維補強コンクリート、または、超高強度繊維補強コンクリート部を設けた橋梁ＰＣ床版に関する。
なお、本明細書において「ＰＣ」は、プレストレスト
コンクリート造を意味するものである。

【背景技術】

【0002】

繊維補強コンクリートは、短繊維をコンクリートに混合したものであり、高い引張強度と高い靭性を有するものである。混合する繊維としては、鋼繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン繊維、ビニロン繊維などの比較的強度及び弾性率の高い合成繊維が使用される。
超高強度繊維補強コンクリートは、セメント粒子の間隙に細粒材が細密充填されるようにした高強度セメントに繊維を混合した繊維補強コンクリートであり、その圧縮強度は２００Ｎ／ｍｍ^２に達するものもあり、耐久性の大きな材料である。 超高強度繊維補強コンクリートに添加される細粒材は、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグなどである。

【0003】

繊維補強コンクリートは、ひび割れ抑制、靭性向上、曲げ強度向上というメリットを有するものであり、コンクリート部材の軽量化と耐久性の向上を図ることができるためプレキャストコンクリート部材の製造によく利用されている。また、超高強度繊維補強コンクリートは、圧縮強度、引張強度共に通常のコンクリートより格段に大きなものであり、せん断耐力への寄与分も大きいため、コンクリート部材に適用する場合には部材内に設ける主筋やせん断補強筋を減少、または、無くすことができるものであることが知られている。
高強度繊維補強コンクリートを埋設型枠として用いて、普通コンクリートと一体化して形成した複合コンクリート部材に関する技術は、特許文献１に開示されている。
以下、本明細書においては、特に断らない限り、「繊維補強コンクリート」は超高強度繊維補強コンクリートをも包含する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１５８３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

床版部材全体を繊維補強コンクリートで形成する場合、床版部材全体の強度が大幅にアップするが、混入する繊維のコストがかかるので部材の製作コストにも反映され、経済性と実用性に劣ることになる。
特許文献１（特開２０１３−１５８３号公報）には、梁部材８を構成する金属繊維、または、有機繊維を混入した繊維補強コンクリート製のＵ字型埋設型枠８Ａの底面に鉄筋８Ｂを配置することによって梁部材８全体としての強度を高め、その結果、せん断補強筋を省略でき、梁部材の製造が簡単となり、耐荷力や耐久性に優れた複合梁部材を得ることができることが開示されている。しかしながら、Ｕ字型埋設型枠８Ａの底面部８１には鉄筋８Ｂを配設してなければならず、段落００３３には、「鉄筋の量は、底面部の断面積に対する鉄筋面積が２〜１５％とするのが好ましく、２〜１０％とするのがより好ましい。」、と記載されており、鉄筋が必須のものとなっており、鉄筋の配筋工事が必要である。そして、プレストレスは梁部材には導入されていないのでこの梁部材はＲＣ造部材に分類される。このことは、ＲＣ梁部材の場合、部材断面の主要部に高強度繊維補強コンクリートを用いたとしても構造部材（梁部材）としての機能を発揮させるためには一定量の鉄筋を配筋することが必要であること意味するものであり、鉄筋の配筋工事を省略して部材費及び施工費を削減する面での課題は解決されておらず、床版においても繊維補強コンクリートを用いたとしても同様に鉄筋の配筋が必須となる。
本発明は、橋梁のＰＣ床版部材の断面の一部に繊維補強コンクリートを用いるものであって、繊維補強コンクリートが高強度であるというメリットを活かし、鉄筋の配筋を全断面において不要とすることによって部材の製造コストを低減し、かつ、高強度の床版を得ることを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、橋梁のプレキャストコンクリート床版部材の全断面が下部断面と上部断面を合成したものであり、下部断面が所定の厚さの繊維補強コンクリートで構成され、上部断面が高強度コンクリートで構成されており、上部断面において橋軸直角方向にプレテンション方式のプレストレスが導入されており、橋軸方向にはＰＣ鋼材の緊張定着によるポストテンション方式によるプレストレスが導入されてＰＣプレキャスト床版部材同士が圧着接合されており、床版全断面に２方向プレストレスが付与されていると共に床版全断面が無筋であることを特徴とする橋梁用プレキャストＰＣ床版である。

【発明の効果】

【0007】

本発明の繊維補強コンクリート部を設けたプレキャストＰＣ床版は、以下の長所を有するものである。
（１）下部断面が繊維補強コンクリートで形成され、かつ、２方向プレストレスが全断面に付与されて形成されるＰＣ床版は、２方向のプレストレス力によるプレストレスと繊維補強コンクリートが有する高い引張強度によって床版の曲げひび割れ耐力が大幅に向上するのでひび割れの発生を防止することが可能である。
また、断面内に２方向とも鉄筋の配置を不要としたので製造工程が簡略化されコストが削減される。
（２）床版部材全断面を繊維補強コンクリート製とせずに、下部断面を繊維補強コンクリートとし、全断面に２方向プレストレスを導入するという組み合わせによってコスト削減を達成すると共に繊維補強コンクリートの適用分野の拡大の可能性を広げるものである。
（３）ＰＣ床版の全断面を無鉄筋としたので床版が軽量化される。
（４）繊維補強コンクリート製の下部断面の厚さを床版部材全断面の厚さの1/８〜１/１２とすることによって、床版断面に発生する曲げ引張応力度に対して高い引張強度を有するコンクリート領域が充分に確保されているため、ひび割れ防止を確実に実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】プレキャストＰＣ床版部材の配置図（平面図、Ａ−Ａ断面、Ｂ―Ｂ断面）。

【図2】プレキャストＰＣ床版の部分斜視図。

【図3】プレキャストＰＣ床版部材の標準部（支点部以外の一般部）断面図。

【図4】床版部材断面における応力分布図。

【図5】圧着接合部の詳細断面図。

【図6】ずれ止孔の詳細断面図及びレベル調整用孔詳細断面図。

【図7】繊維補強コンクリートと普通コンクリートからなる従来の複合梁の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本発明の橋梁用のプレキャストＰＣ床版部材１の配置図（平面、Ａ−Ａ断面、Ｂ―Ｂ断面）の一例であり、図２は斜視図である。
３本の鋼桁３の上に、所定の幅（橋軸方向）で長手（橋軸直角）方向には接合部を設けず一枚ものとして形成されたプレキャストＰＣ床版部材１、１・・・が橋軸方向に並設されており、プレキャストＰＣ床版部材１の標準部（支点部以外の一般部）の全断面は図３に示すように下部断面１ａと上部断面１ｂとを合成して形成したものであり、下部断面１ａは所定の厚さの繊維補強コンクリートで形成され、上部断面１ｂは、高強度コンクリートで形成されて一体化されている。
上部断面１ｂにおいて、プレキャストＰＣ床版部材１の長手方向（橋軸直角方向）に、複数のＰＣ鋼材６ｂを配置してプレテンション方式で緊張定着して床版の合成断面毎にプレストレスが付与されている。プレキャストＰＣ床版部材１の幅方向（橋軸方向）には複数のＰＣ鋼材６ａが並設された複数のプレキャストＰＣ床版部材１を貫通して連続的に配置されており、ポストテンション方式で緊張定着することによって複数のプレキャストＰＣ床版部材１にプレストレスを付与すると共に複数のプレキャストＰＣ床版部材１を圧着接合して一体化している。
ＰＣ床版部材の標準部断面において、プレテンション用の緊張鋼材６ｂは、支間中の曲げ応力に対応するようにポストテンション用のＰＣ鋼材６ａの上下を通るように適宜配設する。
このように、プレキャストＰＣ床版部材１の全断面には橋軸方向と橋軸直角方向の２方向にプレストレスが付与されており、２方向圧縮状態になっており、かつ、プレキャストＰＣ床版部材１の下部断面１ａは高い引張強度と高い靭性を有する繊維補強コンクリートで形成されており、２方向（幅と長手）の断面共に補強のための鉄筋の配設を不要としている。

【0010】

プレキャストＰＣ床版部材１の橋軸直角方向（幅員方向）には接合部を設けず、一枚の床版とすることが好ましい。但し、幅員が大きく、一枚のプレキャスト床版とするのが製造設備や運搬の関係で難しい場合は、分割して接合部を設けて幅員方向に設けたシースにＰＣ鋼材を貫通配置してポストテンション方式でプレストレスを付与して圧着接合してプレキャスト床版部材１を一体化することができる。
橋軸方向のプレキャストＰＣ床版部材１の長さは、運搬における制限や揚重機の能力に応じて大きさを定める必要がある。

【0011】

繊維補強コンクリートとＰＣ鋼線の緊張定着によるプレストレスを組み合わせて使用することによって補強用の鉄筋の配設を不要としたのであり、鉄筋を省略したことによる材料費の削減と鉄筋の配筋工事が不要であることによる施工費の削減がなされることから経済性を大幅に向上させたものである。

【0012】

プレキャストＰＣ床版部材１の製造は、まず、所定厚の繊維補強コンクリートを打設して下部断面を形成し、その上面に長手方向にＰＣ鋼材６ｂと、幅方向にＰＣ鋼材用のシースを配設し、鉄筋を配設することは一切せずに高強度コンクリートを打設して上部断面を形成し、コンクリートが硬化することによって下部断面と一体複合化された合成断面のプレキャストＰＣ床版部材１が得られる。
図示は省略するが、下部断面１ａと上部断面１ｂとの打ち継ぎ目に箒目を入れるなどして下部断面１ａと上部断面１ｂの結合を強化するか、または、接合部にせん断コッター及び類似物を設置することによって下部断面１ａと上部断面１ｂが強固に一体化されるようにする。

【0013】

また、繊維補強コンクリートで下部断面１ａを先に製作してプレキャスト部材とし、この繊維補強コンクリート製のプレキャスト床版の下部部材１ａをベッド型枠として使用し、その上に高強度コンクリートを打設して合成させる製造法で製造することも可能である。
下部断面１ａの厚さは、全断面の厚さの１／８〜１／１２とし、１／１０とすることが最も好ましい。図４の応力分布図に示すように、床版部材の断面に生じる曲げ引張応力度の分布は、断面の中立軸に向けて断面の下端から中立軸までの距離に比例して減少していくものであるので、断面の下端に発生する最大曲げ引張応力度（σ_ｔｍａｘ）に対してプレストレスが付与され、かつ、高い引張コンクリート強度を有する繊維補強コンクリートで対応する。繊維補強コンクリートの下部断面の厚さを全断面の厚さの１割程度とすれば、上部断面の領域においては曲げ引張応力度が下端の最大縁応力度に比べて減少しており、上部断面に発生する曲げ引張応力度に対しては、高強度コンクリートにプレストレスを導入して対応することによって曲げひび割れを発生させないようにすることを確実に達成することができる。
上部断面の領域に入ると、曲げ引張応力度がσ_ｔ１以下になり下端の最大縁応力度σ_ｔｍａｘに比べ大きく減り、従来のプレストレスが導入された高強度コンクリート断面で対応することが可能になる。上部断面に発生する曲げ引張応力度σ_ｔ１に対しては導入したプレストレスで対応してキャンセルさせれば、曲げひび割れを発生させないことが確実にできる。
また、下部断面は超高強度繊維補強コンクリートを用いて形成することが好ましい。

【0014】

並設されたプレキャストＰＣ床版部材１同士は、ＰＣ鋼材６ａに導入された緊張力によって圧着接合されている。この圧着接合面について、図５に示すように乾式工法と湿式工法の２種類から選択することができる。
乾式工法では、プレキャストＰＣ床版部材１、１の間に接着剤を塗布し、床版部材１の製作誤差を考慮して２〜５ｍｍ程度の隙間を設けるのが好ましい。緊張鋼線挿入用のシース６０の継手部分から雨水や接着剤がシース６０の内部に流入しないようにスポンジゴム６１を貼り付ける。
湿式工法では、プレキャストＰＣ床版部材１、１の間に１０〜２０ｍｍの目地７を設け、目地７内に無収縮モルタル７１を充填するが、シース６０の継手部分から無収縮モルタル７１がシース６内に流入しないようにスポンジゴム６１をシースの継目に貼り付けて無収縮モルタル７１を充填して目地７を埋める。
橋軸直角方向に緊張鋼材６ｂを配配設してプレストレスを導入することによって、プレキャストＰＣ床版部材１の反りや平面曲がり変形が大きくなる場合では、湿式工法を採用して対応することができる。

【0015】

図６（１）は、プレキャストＰＣ床版部材１に設けてあるずれ止孔１２の詳細断面図である。プレキャストＰＣ床版部材１の設置誤差を吸収できるように、プレキャストＰＣ床版部材１と鋼桁３のフランジ３１の上面の間にソールゴム４を敷いて隙間を設け、プレキャストＰＣ床版部材１を鋼桁３のフランジ３１の上に設置した後、隙間に無収縮モルタル７１を充填し、ずれ止孔１２に膨張コンクリート２を充填してスタッドボルト３２を介してプレキャストＰＣ床版部材１と鋼桁３を接合して一体化してずれ止とする。無収縮モルタル７１に代えて膨張モルタルを使用することもできる。

【0016】

図６（２）はプレキャストＰＣ床版部材１のレベルを調整するための、レベル調整孔１３の詳細断面図であり、プレキャストＰＣ床版部材１に内ネジ付のレベル調整用のインサート８が打ち込んで設置してあり、このインサート８の上部にレベル調整用孔１３が設けてある。プレキャストＰＣ床版部材１を鋼桁上に設置する時に、プレキャストＰＣ床版部材１と鋼桁３のフランジ３１の上面との間にソールゴム４を敷き、隙間が形成されるようにしてプレキャストＰＣ床版部材１を設置する。設置後、レベル調整用ボルト５０を孔１３からインサート８にねじ込み、調整用ボルト５０によってプレキャストＰＣ床版部材１のレベルを調整する。調整後、隙間とレベル調整用孔１３に無収縮モルタル７１を充填してプレキャストＰＣ床版のレベル状態を維持する。

【符号の説明】

【0017】

１ 床版部材
１ａ 上部断面
１ｂ 下部断面
１２ ずれ止孔
１３ レベル調整孔
２ 膨張コンクリート
３ 鋼桁
３１ フランジ
４ ソールゴム
３２ スタッドボルト
５０ レベル調整用ボルト
６ａ ６ｂ ＰＣ鋼材
６０ シース
６１ スポンジゴム
７ 目地
７１ 無収縮モルタル
８ インサート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】