(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】P2024179983
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】接合構造及び鉄筋コンクリート部材
(51)【国際特許分類】
E04B 5/02 20060101AFI20241219BHJP
E04B 1/61 20060101ALI20241219BHJP
【FI】
E04B5/02 B
E04B1/61 502C
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023099367
(22)【出願日】2023-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 一成
(72)【発明者】
【氏名】大場 誠道
(72)【発明者】
【氏名】坪倉 辰雄
【テーマコード(参考)】
2E125
【Fターム(参考)】
2E125AA57
2E125AB12
2E125AC02
2E125CA84
(57)【要約】
【課題】端部が割れ難いとともに、簡単な施工で接合するための接合構造及び鉄筋コンクリート部材を提供する。
【解決手段】鉄筋21が埋設されたPCa床版20同士を接合面20fにおいて接合する接合構造は、繊維補強コンクリートで構成された補強部26が接合面20f側の端部に形成されたPCa床版20同士を接合する。PCa床版20は、鉄筋21の端部を、補強部26に埋設される状態で定着させる。そして、PCa床版20の接合面20f同士は、補強部26を構成する繊維補強コンクリート材料の引張力以上の接着剤30により接合されている。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄筋が埋設されたコンクリート部材同士を接合面において接合する接合構造であって、
前記コンクリート部材の前記接合面側の端部が、繊維補強コンクリート材料で構成され、
前記鉄筋の端部を、前記接合面側の端部に埋設させた状態で定着させ、
前記接合面同士は、前記繊維補強コンクリート材料の引張強度以上を有する接合材料により接合されていることを特徴とする接合構造。
【請求項2】
前記繊維補強コンクリート材料で構成された前記接合面側の端部は、前記繊維補強コンクリート材料に対して鉄筋が定着長さとなる鉄筋周囲部分と、前記鉄筋同士の間において、前記鉄筋周囲部分よりも短い領域の接続部分とを有していることを特徴とする請求項1に記載の接合構造。
【請求項3】
隣接するコンクリート部材の接合面と接合材料を介して接合され、鉄筋が埋設されたプレキャストコンクリートで構成される鉄筋コンクリート部材であって、
前記接合面側の端部が、繊維補強コンクリート材料で構成され、
前記鉄筋の端部を、前記接合面側の端部に埋設させた状態で定着させていることを特徴とする鉄筋コンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、道路橋のプレキャストコンクリート床版の繋ぎ部分等に用いられる接合構造及びそれに用いられる鉄筋コンクリート部材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、道路橋等の床版を、複数のプレキャストコンクリート(PCa)を用いて構築する場合には、隣接するPCa床版を接合して一体化する。
ここで、床版等のコンクリート硬化体を、耐久性を有した高強度にする技術が検討されている(例えば、特許文献1参照。)。この文献には、コンクリート硬化体の端部と、この端部に後打ちされる打継ぎコンクリートとの接合構造が記載されている。このコンクリート硬化体の端部には、上面視で接続軸方向へ突出するとともに次第に先細りする形状を有した楔型形状の複数の楔型突出部が形成されている。
【0003】
ここで、鉄筋コンクリート部材であるPCa床版を接合する場合、接合面に作用する引張力に抵抗する必要がある。
例えば、
図10に示すように、PCa床版80の接合面に、接着剤88のような付着性が高い材料を配置することにより、PCa床版80同士を接着することがある。この場合、接合面に引張力が作用するため、鉄筋81と接合面との間のコンクリート85が、例えば、ひび割れR1に示すように、割れることがある。
【0004】
そこで、接合面に作用する引張力に抵抗するために、隣接するPCa床版に内蔵されている鉄筋同士を連結させておくことがある。
例えば、
図11に示すように、接合面に配置した鉄板96と、コンクリート95に埋設された鉄筋91とを溶接したPCa床版90を、接着剤88により接着することも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したように、隣接するPCa床版に内蔵されている鉄筋同士を連結させる場合には、PCa床版の製造時に、例えば、機械式継手をPCa床版に設けておく必要があった。更に、この場合、接合時には、機械式継手にグラウト注入等の作業が必要であったため、手間が掛かっていた。
また、
図11のPCa床版90においては、製造時に、接合面に配置した鉄板96と、コンクリートに埋設された鉄筋91との溶接が必要になるため、手間が掛かっていた。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する接合構造は、鉄筋が埋設されたコンクリート部材同士を接合面において接合する接合構造であって、前記コンクリート部材の前記接合面側の端部が、繊維補強コンクリート材料で構成され、前記鉄筋の端部を、前記接合面側の端部に埋設させた状態で定着させ、前記接合面同士は、前記繊維補強コンクリート材料の引張強度以上を有する接合材料により接合されている。
【0008】
また、上記課題を解決するための鉄筋コンクリート部材は、隣接するコンクリート部材の接合面と接合材料を介して接合され、鉄筋が埋設されたプレキャストコンクリートで構成される鉄筋コンクリート部材であって、前記接合面側の端部が、繊維補強コンクリート材料で構成され、前記鉄筋の端部を、前記接合面側の端部に埋設させ定着させている。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、鉄筋コンクリート部材の端部が割れ難いとともに、簡単な施工で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】第1実施形態における接合構造を適用したプレキャストコンクリート(PCa)床版の斜視図である。
【
図2】第1実施形態における接合構造を有するPCa床版の要部の上面図である。
【
図3】第1実施形態における接合構造を有するPCa床版の要部の正面断面図である。
【
図4】第1実施形態における接合構造に用いられる接着部の材質に応じた各種強度を示した表である。
【
図5】第2実施形態における接合構造を有するPCa床版の要部の上面図である。
【
図6】第2実施形態における接合構造を有するPCa床版の要部の正面断面図である。
【
図7】第3実施形態における接合構造を有するPCa床版の要部の上面図である。
【
図8】第3実施形態における接合構造を有するPCa床版の要部の正面断面図である。
【
図9】変更例における接合構造を有するPCa床版の要部の上面図である。
【
図10】従来例における接合構造を有するPCa床版の要部の正面断面図である。
【
図11】従来例における接合構造を有するPCa床版の要部の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(第1実施形態)
以下、
図1~
図4を用いて、接合構造を具体化した第1実施形態を説明する。本実施形態では、道路橋等に用いられるプレキャストコンクリート(PCa)床版の接合構造として説明する。
【0012】
図1に示すように、道路橋10は、複数の桁15と、複数の鉄筋コンクリート部材としてのPCa床版20とを有する。複数の桁15は、同じ方向に延在している。複数のPCa床版20は、直方体形状を有しており、桁15の延材方向に対して直交する方向に並べられる。
【0013】
図2には、2つのPCa床版20の接合部分を拡大した上面図であり、
図3は、
図2の正面断面図である。
図2等の上面図においては、鉄筋は埋設されているが、見やすいように鉄筋を実線で示している。
図2に示すように、各PCa床版20は、複数の鉄筋21と、これら鉄筋21を埋設するコンクリート25とを備える。更に、このPCa床版20において鉄筋21の延在方向に対して直交する方向の端部(接合面20f側の端部)には、補強部26が形成されている。この補強部26は、圧縮強度が150N/mm
2の超高強度繊維補強コンクリート材料(UFC)で構成された部分である。このUFCは、鋼繊維を混合させることによりコンクリートを補強した繊維補強コンクリート材料であって、通常のコンクリートよりも高強度のコンクリートである。このUFCとしては、例えば、スリムクリート(登録商標)を用いることができる。
【0014】
本実施形態の補強部26においては、鉄筋21が埋設されている鉄筋周囲部分26aは、鉄筋21が埋設した状態でUFCに定着する水平形状を有する。具体的には、鉄筋周囲部分26aは、鉄筋21の長手方向において、鉄筋21とUFCとの定着長さ以上となる長さL1を有する。そして、補強部26の鉄筋21同士の間にあって鉄筋周囲部分26aに接続される接続部分26bは、鉄筋周囲部分26aよりも鉄筋21の延在方向に短く、水平面において鉄筋周囲部分26aから滑らかにつながる円弧形状を有している。更に、最も外側の鉄筋21と、鉄筋21と平行な端面(露出面)との間は、鉄筋周囲部分26aよりも長い端面部分26cで構成されている。なお、PCa床版20(補強部26)の接合面20fは、平らな平面で形成されている。
【0015】
更に、接合される1対(2個)のPCa床版20は、接合材料としての接着剤30で接合されている。この接着剤30は、UFCのひび割れ強度(8.0N/mm2)よりも引張強度が高い材料で構成されている。この接着剤30としては、例えば、エポキシ樹脂系の材料を用いることができる。
【0016】
図4は、異形鉄筋との付着強度とひび割れ発生強度を示している。この図において、PCa床版20に通常使用される普通コンクリート(コンクリート25)及びUFCの圧縮強度、付着強度、ひび割れ強度をそれぞれ示す。この場合、PCa床版20に埋設されている鉄筋21として、D19を125mmピッチで8本用いている場合には、約790740Nになる。また、水平面におけるUFCの大きさが100mm×1mの場合には、約800000Nになる。従って、このPCa床版20の鉄筋21の降伏荷重よりもUFCのひび割れ荷重のほうが大きくなるため、鉄筋21が降伏破壊するよりも前に、PCa床版20の端部でひび割れが発生しない構造に設計されている。
【0017】
(PCa床版20の製造方法及び接合方法)
次に、上述した2個のPCa床版20の製造方法及び接合方法について説明する。
まず、工場において、PCa床版20の直方体形状に対応する型枠を配置する。そして、この型枠に、複数の鉄筋21を平行に配置した後、コンクリート25とUFCで構成される補強部26との境界に、境界の形状に応じた形状を有する仕切板を配置する。ここでは、鉄筋21の端部が、接合面20fから露出せずにUFCに埋設されるように、鉄筋21を配置する。そして、境界の形状とは、補強部26の接合面20fと反対側の形状である。
次に、コンクリートを打設する。そして、打設したコンクリートが予め決められた固さまで硬化した場合に、仕切板を取り外す。次に、UFCを充填させた後、硬化させることにより、UFCで構成される補強部26が、鉄筋21が埋設されたコンクリート25と一体化した上で、上述したPCa床版20が形成される。
【0018】
その後、PCa床版20を桁15の上に並べる。そして、接着剤30が漏れないように、接合するPCa床版20の間を囲った後、隣接する接合面20fの間に接着剤30を挿入する。この接着剤30によってPCa床版20が接合される。
【0019】
(作用)
PCa床版20の端部には、埋設される鉄筋21より引張強度が高いUFCで構成される補強部26が形成されている。そして、補強部26よりも引張強度が高い接着剤30を用いてPCa床版20同士を接合する。従って、隣接するPCa床版20は、引張強度が鉄筋21より高い補強部26、この補強部26よりも高い接着剤30により接合されるので、鉄筋21に加わった引張力は、隣接するPCa床版20の鉄筋21に伝達される。
【0020】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1-1)本実施形態のPCa床版20の端部には、引張強度が強いUFCで構成された補強部26が形成されている。これにより、PCa床版20の端部において引張力が作用した場合においても、端部のコンクリート部分においては割れ難い。更に、PCa床版20の製造時に、鉄筋同士を繋ぐ機械式継手や鉄筋に溶接する鉄板を設けることや鉄筋を機械式継手に接合する作業も不要であるため、接合するための施工を省力化することができる。
【0021】
(1-2)本実施形態のPCa床版20の補強部26は、鉄筋21との定着長さ以上の長さL1を有する鉄筋周囲部分26aと、鉄筋周囲部分26aよりも短い接続部分26bとを有する。これにより、少ない量のUFCを用いて、鉄筋21をUFCで構成された補強部26に定着させることができるので、鉄筋21に加わる応力を、PCa床版20の端部に形成された補強部26に伝達することができる。
【0022】
(1-3)本実施形態のPCa床版20は、鉄筋21や補強部26よりも引張強度が高い接着剤30により接着する。このため、接着剤30における割れを抑制することができる。
【0023】
(第2実施形態)
次に、
図5及び
図6を用いて、接合構造を具体化した第2実施形態を説明する。本実施形態では、接合側の端部に、上面視で複数の楔形の凸部が鋸状に設けられたPCa床版40を用いる。更に、本実施形態は、第1実施形態における接着剤30の代わりに、場所打ちUFC部材50で、2つのPCa床版40を接合する。以下の実施形態においては、上記実施形態と同様な部分については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0024】
図5及び
図6に示す各PCa床版40は、上記第1実施形態のPCa床版20と同様に、直方体形状を有し、複数の鉄筋21と、これら鉄筋21を埋設するコンクリート45と、UFCで構成された補強部46とを備える。この補強部46は、補強部26と同様に、埋設された状態の鉄筋21が定着する鉄筋周囲部分46aと、鉄筋21同士の間となる接続部分46bと、端面部分46cとを有する。
【0025】
更に、本実施形態では、補強部46の接合面には、PCa床版20の補強部26と異なり、連続した複数の楔型の凸部47を有した凹凸形状が形成されている。この楔型の凸部47は、鉄筋21の1つの間隔に対して複数形成されている。
【0026】
そして、本実施形態では、接合される1対(2個)のPCa床版40は、場所打ちUFC部材50で接合されている。すなわち、場所打ちUFC部材50が接合材料として機能する。
【0027】
本実施形態のPCa床版40を製造する際には、まず、PCa床版20と同様に、略直方体形状に対応する型枠を配置する。この場合、型枠において接合面を形成する部分が、連続した複数の楔型の凸部47の形成に対応する形状を有する。
【0028】
そして、PCa床版20と同様に、複数の鉄筋21を平行に配置するとともに、コンクリート45と補強部46との境界に仕切板を配置した後、コンクリートを打設する。次に、打設したコンクリートが予め決められた固さまで硬化した場合に、仕切板を取り外す。そして、接合面側の空間にUFCを充填させた後、硬化させることにより、上述したPCa床版40が形成される。
【0029】
その後、PCa床版40を桁15の上に並べる。そして、接合部分の周囲を型枠によって囲み、この型枠内にUFCを充填させる。そして、充填したUFCが硬化することにより形成された場所打ちUFC部材50によって、2つのPCa床版40が一体化する。
【0030】
本実施形態によれば、上記(1-1)~(1-2)と同様な効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2-1)本実施形態では、PCa床版40の接合側端部に複数の楔形の凸部47を形成する。これにより、PCa床版40の接合面における楔型の複数の凸部47に、場所打ちUFCが入り込んで一体化するので、より強固な接合面を構成することができる。
【0031】
(第3実施形態)
次に、
図7及び
図8を用いて、接合構造を具体化した第3実施形態を説明する。本実施形態では、接合側の端部が連続する複数の凹凸形状で構成されたPCa床版60を用いる。そして、この2つのPCa床版60を、場所打ちUFC部材70で接合する。
【0032】
図7及び
図8に示すように、本実施形態のPCa床版60は、直方体形状を有し、複数の鉄筋61と、これら鉄筋61を埋設するコンクリート65と、UFCで構成された補強部66とを備える。PCa床版60には、水平断面が長方形の凸部67が連続して突出している。この凸部67は、UFCで構成されている。更に、凸部67内において、鉄筋61がUFCにおいて埋設されて定着する状態で、鉄筋61の端部が位置している。この凸部67の間隔は、他のPCa床版60の接合面に形成された凸部67が挿入された状態で、凸部67同士に場所打ちUFC部材70を形成できる大きさで形成される。また、補強部66の接合面と反対側の面は、直線的な(平らな)平面形状で構成されている。
【0033】
そして、本実施形態では、接合される1対(2個)のPCa床版60は、凸部67の先端部が重なって並ぶように組み合わせた状態で、これら凸部67の間に配置された場所打ちUFC部材70で接合される。この場所打ちUFC部材70は、隣接するPCa床版60の凸部67が交互に配置された状態で、凸部67の周囲に配置するように矩形波の形状で配置される。
【0034】
本実施形態のPCa床版60の製造においても、PCa床版40と同様に、略直方体形状に対応する型枠を配置する。この場合、型枠において接合面を形成する部分が、複数の凸部67の形成に対応する形状を有する。
【0035】
本実施形態のPCa床版60の製造においては、PCa床版40と同様に、コンクリート65と補強部66との境界に、平らな平面形状の仕切板を配置するとともに、複数の鉄筋61を平行に配置する。この場合、鉄筋61の端部を、仕切板を通過させるとともに、凸部67の中心軸上に位置し露出しないように、鉄筋61を配置する。
次に、コンクリートを打設した後、この打設したコンクリートが予め決められた固さまで硬化した場合に、仕切板を取り外す。そして、接合面側の空間にUFCを充填させた後、硬化させる。これにより、上述したPCa床版60が形成される。
【0036】
その後、PCa床版60を桁15の上に並べる。この場合、隣接するPCa床版60の凸部67の端部が、交互に並ぶように配置する。そして、接合部分の周囲を型枠によって囲み、この型枠内にUFCを充填して硬化させることにより矩形波形状の場所打ちUFC部材70を形成する。この場所打ちUFC部材70によってPCa床版60が接合される。
【0037】
本実施形態によれば、上記(1-1)~(1-3)と同様な効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(3-1)本実施形態では、PCa床版60のUFCで構成された凸部67に鉄筋61が定着される。そして、隣接するPCa床版60の凸部67を交互に配置した状態で、凸部67を囲むように場所打ちUFC部材70を形成する。これにより、凸部67と場所打ちUFC部材70とが広い接着面積で接合することにより、PCa床版60同士が接合する。従って、より強固な接合面を構成することができる。
【0038】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第1及び第2実施形態の補強部(26,46)は、鉄筋21との定着長さを確保するために、鉄筋21の周囲の鉄筋周囲部分26a,46aを、鉄筋21間に位置する接続部分26b,46bよりも長くなる形状とした。これに代えて、鉄筋21の間の部分を、鉄筋21の周囲の部分と同じ長さとなる形状としてもよい。
例えば、
図9に示すように、接着剤30で接合される2個のPCa床版31は、鉄筋21がコンクリート35に埋設されて構成される。さらに、PCa床版31の各端部には、接合面31fに平行な直線的な(平らな)平面形状で、補強部36が形成されている。この補強部36は、UFCで構成されており、鉄筋21の端部がUFCに定着する定着長さ以上で埋設される大きさを有する。この構成においては、UFCの使用量が増えるが、コンクリート35と補強部36の境界となる仕切板の形状を簡素化することができる。
また、上記第2実施形態のPCa床版40の補強部46を、PCa床版31の補強部36と同様に、直線形状で構成してもよい。
【0039】
・上記第1実施形態においては、2つのPCa床版20を、接着剤30で接合した。また、上記第2及び第3実施形態においては、2つのPCa床版40,60を、場所打ちUFC部材50,70で接合した。2つのPCa床版を接合面で接合する材料は、接着剤や場所打ちUFC部材に限られず、例えば、グラウト等であってもよい。
【0040】
・上記各実施形態においては、PCa床版20,40,60は、全体として略直方体形状として説明した。接合する2つの鉄筋コンクリート部材は、この形状に限定されず、例えば、上面が平行四辺形を有する形状であってもよい。
更に、接合する2つの鉄筋コンクリート部材(PCa床版20)は、端部の補強部以外を
図4の普通コンクリート(コンクリート25)で構成する場合に限られない。例えば、端部の補強部以外を、プレストレストコンクリート製で構成したPCa床版(鉄筋コンクリート部材)の構成にも適用することができる。
・上記各実施形態においては、PCa床版20,40,60の端部を、超高強度繊維補強コンクリート材料(UFC)で構成した。接合するPCa床版(鉄筋コンクリート部材)の端部は、UFCに限られず、コンクリートに埋設された鉄筋の降伏荷重よりも大きいひび割れ荷重(ひび割れ強度)を有する繊維補強コンクリート材料であればよい。例えば、UHPFRC(超高性能繊維補強コンクリート)でもよいし、圧縮強度が150N/mm
2よりも低い強度を有する繊維補強コンクリート材料であってもよい。
【0041】
・上記各実施形態においては、鉄筋21,61及び仕切板を配置した型枠に、コンクリートを打設した後、仕切板を取り外す。その後、UFCを充填してPCa床版20,40,60を製造した。コンクリートとUFCの打設の順番は、これに限られない。例えば、コンクリートより先にUFCを打設してもよいし、同時に打設してもよい。同時に打設する場合には、コンクリート及びUFCを充填した後、すぐに仕切板を取り外す。そして、仕切板を取り外した後に、コンクリート及びUFCを硬化させる。
【0042】
・上記各実施形態においては、道路橋等に用いられるPCa床版20,40,60を接合する接合部材として説明した。隣接するコンクリート部材の接合構造は、道路橋のほか、鉄道施設や港湾施設、トンネル内に設置される床版、建築物におけるPCa床版の接合構造、その他各種構造材であって鉄筋が埋設されたPCaコンクリート部材同士の接合構造に適用することが可能である。
【0043】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(a)前記接合面の端部には、凹凸形状が連続して並んだ形状を有したことを特徴とする請求項1又は2に記載の接合構造。
【0044】
(b)前記接合面の端部に形成された凸部には、前記鉄筋の端部が配置され、前記接合面を挟んで隣接する前記コンクリート部材の前記凹部が入り込む形状で接合され、前記接合材料が、矩形波形状で前記コンクリート部材同士を接合することを特徴とする請求項1、2又は前記(a)に記載の接合構造。
【符号の説明】
【0045】
10…高速道路、15…桁、20,31,40,60…鉄筋コンクリート部材としてのPCa床版、20f,31f…接合面、21,61…鉄筋、25,35,45,65…コンクリート、26,36,46,66…補強部、26a,46a…鉄筋周囲部分、26b,46b…接続部分、26c,46c…端面部分、30…接合材料としての接着剤、47,67…凸部、50,70…接合材料としての場所打ちUFC部材。