(57)【要約】【課題】移動荷重による筒状コンクリート構造物のたわみを減少させる。【解決手段】開口部の内幅が４ｍ以上であるボックスカルバート１等の筒状コンクリート構造物おいて、その一端側における頂版部１００ａの面に略凸状の突起部からなるせん断キー１１が形成される共に、この筒状コンクリート構造物の他端側における頂版部１００ｂの面には他の筒状コンクリート構造物の一端側における頂版部１の面に形成された略凸状の突起部からなるせん断キー１１と嵌合する窪み部１２が形成されている。この構成によれば筒状コンクリート構造物にかかる移動荷重の負担を前後複数直列配列された筒状コンクリート構造物に分担させることができる。筒状コンクリート構造物は複数に分割可能とさせると運搬及び施工が容易となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部の内幅が４ｍ以上である筒状コンクリート構造物において、
前記筒状コンクリート構造物の一端側における頂版部の面に略凸状の突起部からなるせん断キーが形成される共に、この筒状コンクリート構造物の他端側における頂版部の面には他の前記筒状コンクリート構造物の一端側における頂版部の面に形成された略凸状の突起部からなるせん断キーと嵌合する窪み部が形成されたこと
を特徴とする筒状コンクリート構造物。
【請求項２】
前記筒状コンクリート構造物は複数に分割可能であることを特徴とする請求項１記載の筒状コンクリート構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボックスカルバート等の筒状コンクリート構造物の構造に関わるもので、特に、他の筒状コンクリート構造物に連結される筒状コンクリート構造物の頂版部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボックスカルバートは、市街地における暗渠または電線や電話線を収納するために街路下の地面に埋め込まれる共同溝を構築するための資材であり、工場で製造されて施工現場までトレーラー等にて輸送されるプレキャストコンクリートからなる所定軸長さの筒状コンクリート構造物である。
【０００３】
暗渠または共同溝は、図４に示したボックスカルバートのように、複数のボックスカルバート４がＰＣ鋼材によるＰＣ連結工法等によって直列に連結してなる。代表的なボックスカルバート４としては、例えば図４（ａ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、一端側の開口部の縁４０に凸状に形成されたジョイント部４１が周設される一方で他端側の開口部の縁４０には凹状に形成されたジョイント部４２が周設されている。また、縁４０の内側壁面には図５（ｃ）に示したように凹状に形成された目地部４３が周設されている。ジョイント部４１及びジョイント部４２は図４（ａ）のように各々のボックスカルバート４が連結されると隣接するボックスカルバート４のジョイント部４２及びジョイント部４１と噛み合うように形成されている。そして、複数のボックスカルバート４を直列に連結した後、目地部４３には目地材が設置されて防水仕上げ処理が施される。
【０００４】
尚、以上述べたボックスカルバートのＰＣ連結工法は例えば以下の非特許文献や特許文献において開示されている。
【非特許文献１】全国ボックスカルバート協会編，「プレキャストボックスカルバート設計・施工マニュアル（鉄筋コンクリート製・プレストレスコンクリート製）」，平成１３年３月，ｐｐ．１０８〜１０９
【特許文献１】特開平０９−２８７１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボックスカルバート４は、製造、搬出入、施工等の取り扱い上の観点から、通常、内幅４ｍ以下及び全長１〜２ｍ程の大きさで設定されているが、近年の土木施工技術の進歩や顧客の要望等により内幅が４ｍ以上例えば４〜１２ｍのものが必要とされつつある。
【０００６】
しかしながら、ボックスカルバート４はその内幅が４ｍ以上のものとなると、本体重量が重くなるため、前記取り扱い上の観点から図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示したボックスカルバート４のように凸状ジョイント部及び凹状ジョイント部がない構造設定をせざるを得ない。この場合、互いに隣接するボックスカルバート４は独立体となるため、図６（ａ）に示したボックスカルバート４の頂版部４００のせん断抵抗面積Ｓは小さくなり、矢印で示した天井部に対する応力によって頂版部４００のたわみが生じやすくなる。より具体的には移動輪荷重による頂版部４００のたわみが顕著なものとなってくる。
【０００７】
例えば、図４（ａ）に示されたボックスカルバート４ｂのように車両５の輪荷重がかかっていない場合、図４（ｂ）に示したようにプレスレスによる頂版部４００のたわみは生じるものの著しい程のものでない。一方、図４（ａ）に示されたボックスカルバート４ａのように輪荷重がかかっている場合、図４（ｃ）に示されたように頂版部４００は点線で示したようなたわみを生じる。
【０００８】
ボックスカルバートの頂版部のたわみの具体例を表１に示した。ここでは内幅５５００ｍｍ全高５５００ｍｍ仕様と内幅８０００ｍｍ全高５５００ｍｍ仕様のボックスカルバートのたわみが開示されている。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
このようにボックスカルバートの内幅が４ｍ以上となると、移動荷重がかかっている場合のボックスカルバートのたわみと前記移動荷重がかかっていない場合のボックスカルバートのたわみとの差が大きくなるので、合成たわみの絶対値が大きくなり、やがては頂版部及び目地部が破壊を起こし、止水性を失うことになる。そして、この問題を解決するための現状の対応策として、図６（ｂ）に示したように、頂版部４００においてＰＣ鋼材４３をボックスカルバート４の軸方向に挿通させて各ボックカルバートを連結することで頂版部４００の補強を図っている。しかしながら、この対応策は材料費及び施工費等のイニシャルコストが高くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、前記課題を解決するために、請求項１記載の筒状コンクリート構造物は、開口部の内幅が４ｍ以上である筒状コンクリート構造物において、前記筒状コンクリート構造物の一端側における頂版部の面に略凸状の突起部からなるせん断キーが形成される共に、この筒状コンクリート構造物の他端側における頂版部の面には他の前記筒状コンクリート構造物の一端側における頂版部の面に形成された略凸状の突起部からなるせん断キーと嵌合する窪み部が形成されたことを特徴とする。前記せん断キー及び窪み部は例えば頂版部の面の中央付近若しくは前記面における任意の箇所に形成される。前記せん断キーの寸法は前記筒状コンクリート構造物が埋設されている地面とこの地面を往来する車両の車輪である移動荷重との接触面積に応じて定まる。
【００１２】
請求項１記載の筒状コンクリート構造物によれば、この筒状コンクリート構造物が複数直列に連結されていると、各筒状コンクリート構造物の頂版部の面に形成されたせん断キー及び窪み部は隣接する筒状コンクリート構造物の頂版部に形成された窪み部及びせん断キーと嵌合した状態となっている。このときある筒状コンクリート構造物に前記移動荷重がかかると、この荷重負担は前後複数直列配置された他の筒状コンクリート構造物に分担される。
【００１３】
また、前記筒状コンクリート構造物は請求項２記載の筒状コンクリート構造物のように複数に分割可能となるように構成するとなおよい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の筒状コンクリート構造物によれば、筒状コンクリート構造物にかかる移動荷重の負担を前後複数直列配置された他の筒状コンクリート構造物に分担させることができるので、移動荷重による筒状コンクリート構造物のたわみが減少する。
【００１５】
また、請求項２記載の筒状コンクリート構造物によれば、複数に分割可能であるので、運搬及び施工が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の筒状コンクリート構造物の実施形態例について説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本発明の筒状コンクリート構造物の一実施形態であるせん断キーを備えたボックスカルバートの斜視図で、図１（ｂ）は直列に配置されている前記ボックスカルバートの断面図である。また、図２は直列に配列された前記ボックスカルバートの平面図である。
【００１８】
ボックスカルバート１は、図１（ａ）に示したように、角筒状に形成されたプレキャストコンクリートからなり、その両端部の縁１０の内側壁面に凹状に形成された目地部１０１が周設されている。目地部１０１には図１（ｂ）のようにボックスカルバート１が直列に配置そして連結されたとき目地材が設置される。目地材は従来のボックスバートに用いられている既知のものが採用される。
【００１９】
また、ボックスカルバート１はその一端の頂版部１００ａの面にせん断キー１１が形成されている。さらに、図１（ｂ）に示したように、ボックスカルバート１のもう一端の頂版部１００ｂの面にせん断キー１１の形状と相似形に形成された窪み部１２が設けられている。本実施形態例ではせん断キー１１及び窪み部１２が頂版部１００ａ及び１００ｂの中央付近に形成されている。このとき、せん断キー１１と窪み部１２の並びは図２の矢印で示したボックスカルバート１の軸方向と平行となっている。
【００２０】
図示されたせん断キー１１は断面形状が台形型である凸状の突起部からなり、その寸法はボックスカルバート１が埋設されている地面とこの地面を往来する車両の車輪である移動荷重との接触面積に応じて定まる。
【００２１】
一方、窪み部１２の窪み部分は、図１（ｂ）に示したように、複数のボックスカルバート１が直列に連結されたときボックスカルバート１の窪み部１２が他のボックスカルバート１のせん断キー１１と嵌合するように、前記断面台形状に形成されたせん断気キー１１の突起部と相似形に形成される。
【００２２】
ボックスカルバート１は、一端の頂版部１００ａにせん断キー１１を設けると共にもう一端の頂版部１００ｂに窪み部１２を形成したことにより、ボックスカルバート１にかかる前記移動荷重の負担を複数のボックスカルバート１に分担させることができる。すなわち、ボックスカルバート１が複数直列に連結されていると、ボックスカルバート１の頂版部１００ａの面に形成されたせん断キー１１は隣接するボックスカルバート１の頂版部１００ｂに形成された窪み部１２と嵌合すると共に、ボックスカルバート１の頂版部１００ｂに形成された窪み部１２は隣接するボックスカルバート１の頂版部１００ａに形成されたせん断キー１１と嵌合した状態となっている。このとき、あるボックスカルバート１に前記移動荷重がかかると、この荷重負担は前後複数直列配置された他のボックスカルバートに分担される。
【００２３】
表２は図３に示したボックスカルバート１の中央付近を走行する車両の車輪３に対するせん断キーの有効範囲すなわち移動荷重に対するボックスカルバートの分担本数（Ｎ）を示したものである。このときの分担本数Ｎは以下の式で表される（図３参照）。
【００２４】
Ｎ＝ｂｅ／Ｌ
ｂｅ＝Ｖ＋２．４Ｘ（１−（Ｘ／ｌ））
Ｖ＝２ｈ＋２．２５
Ｎ：荷重を負担するせん断キーの数（有効幅に寄与するボックスカルバートの本数），ｂｅ：有効幅（ｍ），Ｌ：ボックスカルバートの全長（ｍ），Ｖ：分布幅（車輪３ａと車輪３ｂの外側端部間距離（ｍ）），Ｘ：載荷位置，ｌ：スパン，ｈ：土被り（ｍ）
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２に示された結果によると、例えば内幅４ｍ、全長２ｍ及び側壁厚０．２５０ｍのボックスカルバートで土被りが０．５ｍである場合、移動荷重は２．９００本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約３分の１に軽減されることがわかる。
【００２７】
さらに、内幅７．５ｍ、全長２ｍ及び側壁厚０．３２０ｍのボックスカルバートで土被りが１．５ｍである場合、移動荷重は４．９７１本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約５分の１に軽減されることがわかる。
【００２８】
また、内幅８．５ｍ、全長１．５ｍ及び側壁厚０．３７０ｍのボックスカルバートで土被りが１．５ｍである場合、移動荷重は７．０４８本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約７分の１に軽減されることがわかる。
【００２９】
そして、内幅１１．０ｍ、全長１．０ｍ及び側壁厚０．４５０ｍのボックスカルバートで土被りが１．５ｍである場合、移動荷重は１２．１２０本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約１２分の１に軽減されることがわかる。
【００３０】
また、表３はボックスカルバートの端部付近を走行する移動輪に対するせん断キーの有効範囲すなわち移動荷重に対するボックスカルバートの分担本数（Ｎ）を示したものである。このときの分担本数Ｎは以下の式で表される（図３参照）。
【００３１】
Ｎ＝ｂｅ／Ｌ
ｂｅ＝Ｃ＋Ｖ＋１．２Ｘ（１−（Ｘ／ｌ））  （Ｃ＝１．２５）
Ｖ＝ｈ＋２．２５
Ｎ：荷重を負担するせん断キーの数（有効幅に寄与するボックスカルバートの本数），ｂｅ：有効幅（ｍ），Ｌ：ボックスカルバートの全長（ｍ），Ｃ：移動輪とボックスカルバートの端部との距離（ｍ），Ｖ：分布幅（車輪３ａと車輪３ｂの外側端部間距離（ｍ）），ｈ：土被り（ｍ）
【００３２】
【表３】
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【００３３】
表３に示された結果によると、例えば内幅４ｍ、全長２ｍ及び側壁厚０．２５０ｍのボックスカルバートで土被りが０．５ｍである場合、移動荷重は２．６３８本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約２分の１〜３分の１に軽減されることがわかる。
【００３４】
さらに、内幅７．５ｍ、全長２ｍ及び側壁厚０．３２０ｍのボックスカルバートで土被りが１．５ｍである場合、移動荷重は３．７９８本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約３分の１〜４分の１に軽減されることがわかる。
【００３５】
また、内幅８．５ｍ、全長１．５ｍ及び側壁厚０．３７０ｍのボックスカルバートで土被りが１．５ｍである場合、移動荷重は５．２７４本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約５分の１に軽減されることがわかる。
【００３６】
そして、内幅１１．０ｍ、全長１．０ｍ及び側壁厚０．４５０ｍのボックスカルバートで土被りが１．５ｍである場合、移動荷重は８．６８５本のボックスカルバートに分担され、単一のボックスカルバートに対する負荷が約８分の１〜９分の１に軽減されることがわかる。
【００３７】
以上のように本実施形態例のボックスカルバートによれば、ボックスカルバートにかかる移動荷重の負担を前後複数のボックスカルバートに分担させることができるので、頂版部のせん断抵抗が高まる。ボックスカルバートの頂版部のたわみは弾性剛性に反比例するので、移動荷重によるボックスカルバートの頂版部のたわみを減少させることができる。これにより、ボックスカルバートの耐久性が長期的に安定する。特に、ボックスカルバート間に継ぎ手が介在している場合、ボックスカルバートのたわみの減少及び荷重の複数分担によってボックスカルバートの配列のずれが解消され、ボックスカルバート間の止水性が向上する。
【００３８】
尚、ボックスカルバートは、複数に分割可能とさせると、運搬が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）本発明の筒状コンクリート構造物の一実施形態であるせん断キーを備えたボックスカルバートの斜視図、（ｂ）直列に配置されている前記ボックスカルバートの断面図。
【図２】直列に配置されているボックスカルバートの平面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）せん断キーの有効範囲を決定するパラメータについての説明図。
【図４】（ａ）直列に連結された従来の筒状コンクリート構造物の一実施形態であるボックスカルバートに対して荷重がかかっている状況を説明した側面図、（ｂ）荷重がかかっていない前記ボックスカルバートの開口部の様子を示した正面図、（ｃ）荷重がかかっている前記ボックスカルバートの開口部の様子を示した正面図。
【図５】（ａ）従来の筒状コンクリート構造物の一実施形態例であるボックスカルバートの開口部周辺の斜視図、（ｂ）直列に配置されている前記ボックスカルバート間の断面図、（ｃ）目地部を有するボックスカルバート間の断面図、（ｄ）ジョイント部を有しないボックスカルバートの開口部を示した側面図、（ｅ）はジョイント部を有しないボックスカルバート間の断面図。
【図６】（ａ）は筒状コンクリート構造物（ボックスカルバート４）のせん断抵抗面積を示した斜視図、（ｂ）は移動輪荷重に対する従来の対処法を示した斜視図。
【符号の説明】
【００４０】
１…ボックスカルバート
３，３ａ，３ｂ…車輪
１０…縁
１１…せん断キー
１２…窪み部
１００ａ，１００ｂ…張版部
１０１…目地部
Ｓ…せん断抵抗面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006225950.tif 000010
【図６】
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