(57)【要約】【課題】好適に耐火試験を実施可能なセグメントの耐火試験方法を提供する。【解決手段】セグメントの試験体をプレストレストコンクリート試験体１とし、且つ、試験体１を、コンクリートに埋設される補強スタッドジベル３を取り付けた補強プレート２を試験体１の端部のＰＣ鋼材の定着面に支圧プレートと重なるように設置して形成するとともに、端部側に割裂補強筋６を鉛直方向及び水平方向にそれぞれ設けて形成する。【選択図】図１
2018025494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメントの試験体をプレストレストコンクリート試験体とし、
且つ、前記試験体を、コンクリートに埋設される補強スタッドジベルを取り付けた補強プレートを前記試験体の端部のＰＣ鋼材の定着面に支圧プレートと重なるように設置して形成するとともに、端部側に割裂補強筋を鉛直方向及び水平方向にそれぞれ設けて形成することを特徴とするセグメントの耐火試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントの耐火試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの覆工に用いるセグメントの実大耐火性能確認試験（セグメントの耐火試験）では、実際のトンネルで作用する設計断面力を付与しながらＲＡＢＴ６０加熱曲線（ドイツ交通省の指針に規定された道路トンネル内での車両火災を想定した火災曲線であり、加熱開始後５分で１２００℃まで昇温させ、６０分まで保持した後も徐冷するという一般的な建物火災を想定した加熱よりも厳しい加熱条件）に基づいた加熱を行い、着目する部位の温度が許容温度を下回ること、過大な変形、爆裂がないことを確認する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、試験の際にセグメントに所望の軸力と曲げモーメントを導入する手法としては、従来、ＰＣ鋼棒を緊張することによって軸力を与え、セグメントに取り付けたブラケットを油圧ジャッキで押圧することによって曲げモーメントを与えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、近年、トンネル断面の大型化が進み、これに伴い実大耐火試験に用いるセグメント試験体（供試体）のサイズが大きくなり、導入する軸力や曲げモーメントが大きくなっている。また、正曲げ、負曲げともに対応できる加力方法が必要になっている。
【０００６】
このため、セグメントの実大耐火性能確認試験を実施するにあたり、大型試験体を燃やせる耐火炉が限られるという大きさの問題、さらに力を導入するための設備（ブラケット、ジャッキ）が大型化し高価になるという問題が生じている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、好適に耐火試験を実施可能なセグメントの耐火試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明のセグメントの耐火試験方法は、セグメントの試験体をプレストレストコンクリート試験体とし、且つ、前記試験体を、コンクリートに埋設される補強スタッドジベルを取り付けた補強プレートを前記試験体の端部のＰＣ鋼材の定着面に支圧プレートと重なるように設置して形成するとともに、端部側に割裂補強筋を鉛直方向及び水平方向にそれぞれ設けて形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセグメントの耐火試験方法においては、安価でコンパクトな試験体を用いて耐火試験を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る試験体を示す断面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図４】図１のＸ３−Ｘ３線矢視図である。
【図５】図１のＸ４−Ｘ４線矢視図である。
【図６】端部補強プレートを示す正面図である。
【図７】端部補強プレートを示す側面図である。
【図８】側面補強プレートを示す正面図である。
【図９】側面補強プレートを示す側面図である。
【図１０】試験体の応力分布（水平方向）の概念図である。
【図１１】土木学会定着具性能試験方法を示す図である。
【図１２】解析モデルを示す図である。
【図１３】解析結果を示す図である。
【図１４】補強対象範囲を示す図である。
【図１５】ビード幅とのど厚の関係を示す図である。
【図１６】溶接継手の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１から図１６を参照し、本発明の一実施形態に係るセグメントの耐火試験方法について説明する。
【００１３】
ここで、本実施形態は、トンネルの覆工に用いるセグメントの耐火試験方法に関し、特に、セグメントの試験体（供試体）の形状を工夫するとともにＰＣ鋼材の導入緊張力によって所望の軸力と偏心による曲げモーメントを導入するようにし、安価で且つコンパクトなセグメント試験体を用いて好適に耐火試験を実施可能にする方法に関するものである。
【００１４】
そして、セグメント試験体をプレストレストコンクリート試験体とし、安価且つコンパクトな試験体を用いる場合には、耐火試験中の温度上昇の影響や、定着部の健全性を考慮した試験体を設計する必要がある。すなわち、通常のプレストレストコンクリートの定着部では、試験体サイズを小さくするために試験体サイズと導入力の関係から決められた余裕ある配置を満足できない。このため、定着部は、狭いエリアに大きな力を作用させるための特殊な補強が必要となる。
【００１５】
このように、コンパクトな試験体を用いて耐火試験を実施するためには、最適なＰＣ鋼材の配置と、局部応力への補強方法を設定／確立することが重要になる。
【００１６】
そして、コンパクトな試験体を用いるための補強の重要なポイントとして、次の３点が挙げられる。
【００１７】
１−１）  断面力を再現するのに必要な偏心量を確保する。
１−２）  セグメントの主筋とＰＣ鋼材を干渉させない。
１−３）  温度上昇による過度な影響を受けない。
【００１８】
これら３点の条件を満足するために、本願の発明者らは、次の２−１）〜２−７）についての検討が必要であることを見出した（試験体：図１から図５、支圧プレート：図６及び図７、側面補強板：図８及び図９参照）。
【００１９】
２−１）  試験体１の端部に取り付ける支圧プレートを大きくし、支圧力の加わる面積を増やす。
【００２０】
２−２）  支圧プレートの変形による局所的な支圧応力を緩和するため、板厚を部分的に増やす。
【００２１】
２−３）  補強プレート２を試験体１の定着面（端部）に設置するとともに補強プレート２にスタッドジベル３を設置し、支圧応力の集中を緩和する。
【００２２】
２−４）  側面の縁端距離不足を補うため、側面補強プレート４＋補強スタッドジベル３を設置する。
【００２３】
２−５）  割裂補強筋６は、鉛直および水平の両方向とも一箇所あたりＤ１６×４本（φ４０ｍｍ仕様）とし、グリッド筋相当の定着長を確保する。
【００２４】
２−６）  割裂補強筋６の定着長が取れない箇所は、補強スタッドジベル３と割裂補強筋６を溶接する。
【００２５】
２−７）  割裂補強筋６の配置は、補強効果を優先し、セグメントの設計かぶり内に配置する。
【００２６】
そして、本願の発明者らは、２−１）〜２−７）の点について鋭意研究に取り組み、２−１’）〜２−７’）の対策を講じることにより１−１）〜１−３）の３点の条件を満足できることを見出した。
【００２７】
２−１’）  試験体１の定着面に４０ｍｍ厚の補強プレート２を設置する。なお、必ずしも補強プレート２の厚さは４０ｍｍに限定しなくてもよい。
【００２８】
２−２’）  ２−１’）に加え、ＰＣ鋼棒の定着部に標準寸法の支圧プレート（一部特注品）を重ねて設置する。
【００２９】
２−３’）  ２−１’）の補強プレート２にスタッドジベル（Ｄ１９−１５０ｍｍ）３を設置する。また、端面スタッドジベル３は用心として配置し、充填性等の施工性を考慮して配置量を決定する。
【００３０】
２−４’）  側面補強プレート４はｔ＝１２ｍｍとし、Ｄ１９−１５０ｍｍのスタッドジベル３を配置する。スタッドジベル３は、側面補強プレート４の一体化と水平方向補強筋６の定着部を兼用するため、補強筋位置に設置する。
【００３１】
２−５’）  鉛直方向補強筋６は、Ｄ１６×４本相当の鉄筋量を割裂応力が最大となる端面より２００ｍｍ付近に配置する。水平方向補強筋６は、スタッドジベル３と同径のＤ１９×４本を鉛直方向と同様に配置する。
【００３２】
２−６’）  水平方向補強筋６と補強スタッドジベル３の溶接は、のど厚８ｍｍ（Ｌ＝６０ｍｍ）のフレア溶接とする。軸力導入部の水平割裂補強筋６のフレア溶接長は、「鉄筋定着・継手指針（２００７年度版：社団法人土木学会」に基づき決定する。
【００３３】
２−７’）  端部付近の補強筋６の最小純かぶりは２５ｍｍ（最大骨材寸法２０ｍｍ＋５ｍｍ）とする。熱面側の鉄筋は、温度上昇によりコンクリートに悪影響（爆裂）を与える可能性があることから、耐熱養生を表面に実施し、かぶり内に配置する補強筋６及び補強スタッド３に熱影響が生じない対策を講じる。
【００３４】
上記のようにして、本願発明者らは、セグメント試験体をプレストレストコンクリート試験体とし、安価且つコンパクトな試験体を用いる場合であっても、目標とする断面力を安全且つ確実にセグメント試験体に導入することができ、緊張力導入時、耐火試験時ともに補強部及びＰＣ鋼材が健全で、試験体を必要最小限に抑えることができることを確認した。
【００３５】
これにより、本実施形態のセグメントの耐火試験方法によれば、安価且つコンパクトな試験体を用いて精度よく耐火試験の実施することができ、大断面シールドセグメントの実大耐火試験に要するコストを削減することが可能になる。
【００３６】
ここで、以下に、実際に行ったＰＣ（プレストレスコンクリート製の試験体（セグメント）の実大耐火性能確認試験に関する検討の内容について具体的に説明する。
【００３７】
本実大耐火性能確認試験の検討では、セグメントの試験体に対し、実際のトンネルで作用する設計断面力を与えながらＲＡＢＴ６０加熱曲線に基づいた加熱を行い、着目する部位の温度が許容温度を下回ること、過大な変形、爆裂がないことを確認した。
【００３８】
また、供用中の設計断面力（軸力、曲げモーメント）の再現は、ＰＣ鋼棒を用いたプレストレスの導入によって行った。
【００３９】
以下に、導入緊張力（プレストレス量）の設定根拠を示すとともにＰＣ鋼棒の配置、定着部の補強方法についての検討結果を示す。
【００４０】
［導入緊張力（ＰＣ鋼棒径）設定の予備検討］
はじめに、導入緊張力（ＰＣ鋼棒径）設定の予備検討について説明する。
【００４１】
ＰＣ鋼材の仕様は、市販品を用い、引張強度の高い一般ＰＣ鋼棒「Ｂ種２号」用いることとした。高温時のリラクセーションによるプレストレス損失が大きいため、引張強度の高いＢ種を用いることとした。
表１は本検討で使用したＰＣ鋼棒の仕様を示している。
【００４２】
【表１】
2018025494.tif 000003
【００４３】
［ＰＣ鋼材応力度の制限値］
次に、使用したＰＣ鋼材の応力度の制限値について説明する。
【００４４】
ＰＣ鋼材の配置及び本数を検討するにあたり、ＰＣ鋼材応力度の制限値を以下のように設定した。
【００４５】
３−１）  プレストレス直後の応力度：０．８５σｐｙ＝７９０Ｎ／ｍｍ２
３−２）  プレストレス中の応力度の９０％（有効係数：２．４）参照）：０．９０σｐｙ×０．９＝７５３Ｎ／ｍｍ２
３−３）  降伏応力度の０．７倍：０．７０σｐｙ＝６５１Ｎ／ｍｍ２
【００４６】
なお、本試験の試験体は仮設であるため、制限値として３−１）とした。また、温度上昇によるリラクセーション増加により有効径数が０．９と大きいため、３−２）となる。さらも。加熱面から１７５ｍｍに配置される負曲げ試験体のＰＣ鋼材（グラウトあり）は、耐火試験では火に曝されるコンリート面の急激な膨張を考慮し、３−１）、３−２）に加え、３−３）を制限値とした。
【００４７】
［耐火性能の検討］  
次に、耐火性能の検討について説明する。
【００４８】
本試験では、ＰＣ鋼棒を用いたプレストレスの導入により設計断面力の再現を行う。加熱面付近や把持金物付近に配置するＰＣ鋼材は、加熱による熱影響を受ける。ＰＣ鋼材の熱影響特性を把握し、ＰＣ鋼材の物性変化の生じない温度域となる配置を決定することで、試験の精度と安全を確保する。
【００４９】
ここで、一般的なＰＣ鋼材は、次のような熱特性を有する。
４−１）  リラクセーションが増加する（温度と加熱時間により変化する）。
４−２）  引張強度は３００℃を超えると急激に低下し、５００℃で常温の５０％程度になる。
４−３）  降伏点は３５０℃で７５％程度、５００℃で３０％程度となる。
【００５０】
上記の通り、ＰＣ鋼材は３００℃に達すると、強度（引張・降伏）、弾性係数ともに急激に低下するため、本試験ではＰＣ鋼材の温度上昇が１５０℃以下となるように配置を設定する。
【００５１】
そして、実現場の実積に基づいてＰＣ鋼材の配置方針となる熱特性を把握し、この実現場の試験結果で加熱面から１３０ｍｍの鉄筋の温度上昇が１５０℃程度であったことから、本試験では、加熱面からＰＣ鋼材図心までの最小距離を１７５ｍｍと設定した。また、加熱面からの距離が１７５ｍｍとなるＰＣ鋼棒には、セメントグラウトを実施することとした。
【００５２】
また、実現場の試験結果では、加熱面から２５０ｍｍの把持金物付近の主筋の温度上昇が１５０℃程度であったことから、把持金物とＰＣ鋼材のあきを５０ｍｍ以上確保することとした。
【００５３】
［ＰＣ鋼材配置に関する検討］  
次に、ＰＣ鋼材配置に関する検討について説明する。
【００５４】
はじめに、ＰＣ鋼材定着部の最小中心間隔及び最小縁端距離に説明する。
ＰＣ定着部の設計にあたっては、設計で考慮される緊張力に対してコンクリートの支圧破壊及び横方向の割裂破壊が生じないように設計しなければならない。各定着工法には、定着具の最小配置間隔、最小縁端距離、割裂補強筋の径及び本数配置が示されている。
【００５５】
なお、一般ＰＣ鋼棒（φ４０）の定着具の配置及び割裂補強筋量について、公的に示されたものがないため、「３. ３）ＰＣ鋼棒（φ４０ｍｍ）の配置に関する検討」において、ＦＥＭ解析により必要な最小中心間隔、最小縁端距離、割裂補強筋量を算定した。
【００５６】
［ＰＣ鋼材の配置］  
そして、ＰＣ鋼棒（φ４０ｍｍ）の配置に関する検討内容、検討結果は次の通りである。
【００５７】
まず、定着部背面の応力分布概念を図１０に示す。
一般的に、ＰＣ定着部の背面は割裂防止のためグリッド筋などで補強がされているが、一般ＰＣ鋼棒（φ４０）については、各メーカーが定める定着部の設計施工マニュアルに割裂補強筋等に関する構造細目の規定がない。ＮＥＸＣＯ設計要領では、定着突起の設計にＦＥＭ解析等で補強量を決めるよう定められており、本検討においてもＦＥＭ解析によって定着部の背面の割裂補強筋量を求めた。その結果、定着部１か所１断面にあたりの補強筋はＤ１６を４本とした。
【００５８】
なお、ＦＥＭモデルの大きさは、「プレストレストコンクリート工法設計施工指針（土木学会）」（図１１参照）の定着具性能試験方法に準じた試験体サイズ（一辺が最小縁端距離の２倍で、高さは最小縁端距離の４倍）とした。
【００５９】
一般ＰＣ鋼棒（φ４０）に対する最小縁端距離（最小鋼材間隔）は、これを規定する指針がないため、「ディビダーク工法設計・施工マニュアル」に示されたφ２６、φ３２、φ３６の鋼棒に関する値から推定した。
【００６０】
表２にＰＣ鋼棒（φ４０）の最小縁端距離を示す。
ＦＥＭモデルの要素は全てソリッドで、節点数５４６０、要素数４７００である。モデル概要図とＦＥＭモデル図を図１２に示す。
また、解析条件の一覧を表３に示す。
【００６１】
【表２】
2018025494.tif 000004
【００６２】
【表３】
2018025494.tif 000005
【００６３】
そして、解析結果をＹ方向の直応力コンター図（Ｙ軸方向中心断面）として図１３に示す。なお、コンターレンジは０〜５Ｎ／ｍｍ２としている（正が引張）。
【００６４】
これに基づき、補強範囲、割裂補強筋量を次のように設定する。
【００６５】
［補強範囲］
図１４（及び図１３）に示すように、コンクリート引張応力の許容値を定め、それ以上の引張応力が発生している範囲を補強範囲とする。
【００６６】
緊張時のコンクリート圧縮強度はＦｃｋ’＝３０Ｎ／ｍｍ２、緊張時のコンクリート引張強度はＦＴＫ＝０．２３×Ｆｃｋ２／３（コンクリート標準示方書、設計編）＝２．２２Ｎ／ｍｍ２となる。
【００６７】
ひび割れを防止したい場合のひび割れ発生に対する安全率はｎ＝１．８５（コンクリート標準示方書、設計編）、安全率ｎ＝１．８５を考慮したコンクリート引張応力の許容値はσ=ＦＴＫ／ｎ＝０．２２／１．８５＝１．２０Ｎ／ｍｍ２となる。
【００６８】
［割裂補強筋量］
解析モデルは、断面において左右対称であるため、半分（左）のみを考慮する。補強範囲の引張応力σｙ（Ｎ／ｍｍ２）を表４に、引張応力σｙに対応する要素面積Ａ（ｍｍ２）を表５に示す。
【００６９】
【表４】
2018025494.tif 000006
【００７０】
【表５】
2018025494.tif 000007
【００７１】
補強範囲に発生している引張応力を要素面積で積分し、補強範囲に発生している引張力を算出する。引張力を割裂補強筋量で除し、許容鉄筋引張応力を満足していることを確認する。許容鉄筋引張応力は、ＮＥＸＣＯ設計要領書の定着部設計の項に示された値とした。
【００７２】
許容鉄筋引張応力はσｓａ＝１２０Ｎ／ｍｍ２（ＳＤ３４５）、補強範囲に発生する引張力はΣ（σｙ・Ａ）＝８１５１１Ｎ、割裂補強筋量（Ｄ１６、４本）はＡｓ＝１９８．６×４＝７９４．４ｍｍ２、そして、鉄筋引張応力はσｓ＝８１５１１／７９４．４＝１０２．６Ｎ／ｍｍ２＜１２０Ｎ／ｍｍ２・・・ＯＫとなる。
【００７３】
［ＰＣ鋼材の配置］
以上の結果から、ＰＣ鋼棒（φ４０ｍｍ）の配置に関しては次のことが言える。
【００７４】
５−１）  最小中心間隔は、２００ｍｍとしてよい。
５−２）  最小縁端距離は、３１０ｍｍとしてよい。
５−３）  割裂補強筋量は、一箇所当り６８０ｍ２（Ｄ１６×４本程度）以上とする。
５−４）  補強範囲（位置）は、支圧面から２００ｍｍ以深が適当である。
【００７５】
そして、ＰＣ鋼材の本数及び配置は、「導入緊張力（ＰＣ鋼棒径）の設定根拠」、「ＰＣ鋼材配置に関する検討」に加え、以下の方針に従って決定すればよい。
なお、表６、表７にＰＣ鋼材導入軸力（径・本数の決定根拠）を示している。
【００７６】
【表６】
2018025494.tif 000008
【００７７】
【表７】
2018025494.tif 000009
【００７８】
６−１）  ＰＣ鋼材の使用径は、２６ｍｍ、３２ｍｍ、３６ｍｍ、４０ｍｍの４種類とする。
６−２）  ＰＣ鋼材の発生応力度を、「ＰＣ鋼材応力度の制限値」以下とする。
６−３）  ＰＣ鋼棒径は「降伏応力度の０．７倍」に最も近い値となる必要最小径とする（伸び量を大きく）。
【００７９】
ＰＣ鋼材配置の決定方針は次のようにする。
【００８０】
７−１）  セグメントの構造鉄筋の配置を優先する。
７−２）  高さ方向の配置は、図心、偏心量１５０ｍｍ（負曲げ）、偏心量４５０ｍｍ（正曲げ）を基本とする。
７−３）  原則として、ＰＣ鋼材配置に関する検討に示す最小中心間隔、最小縁端距離を確保する。
７−４）  負曲げＰＣ鋼棒の中心間間隔は、把持金物（負曲げ試験体）による熱影響を考慮し、３８０ｍｍとする。
７−５）  軸力ＰＣ鋼棒の中心間間隔は、把持金物（負曲げ試験体）による熱影響と吊治具インサートを考慮し、２９０ｍｍとする（要補強）。
７−６）  負曲げ試験体（ＰＣ鋼棒φ４０）のナット締付け及びジャッキセット必要スペースから、物理的な最小中心間隔を１１５ｍｍとする（要補強）。
７−７）  側面の縁端距離は１００ｍｍ以上を確保する（要補強）。
【００８１】
［補強方針及び補強方法］
次に、補強方針及び補強方法について説明する。
【００８２】
本試験体のＰＣ鋼棒配置は、前述の通り、１−１）、１−２）、１−３）を重視して決定している。
【００８３】
１−１）  断面力を再現するのに必要な偏心量を確保する。
１−２）  セグメントの主筋とＰＣ鋼材を干渉させない。
１−３）  温度上昇による過度な影響を受けない。
【００８４】
このため、「ＰＣ鋼材配置に関する検討」に示した最小中心間隔及び最小縁端距離を満足しない定着部が生じる。
Ｃａｓｅ−１、Ｃａｓｅ−２を例に説明すると、Ｃａｓｅ−１では、正曲げＰＣ鋼棒の上面縁端距離１２５ｍｍは、φ３２の最小縁端距離１３７．５ｍｍを満足していない。Ｃａｓｅ−２では、負曲げＰＣ鋼棒の中心間隔１１５ｍｍ、側面縁端距離１００ｍｍ及び下面縁端距離１７５ｍｍは、φ４０の最小中心間隔３１０ｍｍと最小縁端距離２００ｍｍを満足していない。
【００８５】
ちなみに、施工基準（カタログ）に示されるＰＣ鋼棒の最少配置寸法は、標準寸法の支圧プレートを用いた破壊試験により決定したものである（プレストレストコンクリート工法設計施工指針（土木学会）定着具性能試験方法）。
【００８６】
以上のように、最小配置寸法を満足できない定着部があることから、本試験（本実施形態のセグメントの耐火試験方法）では、コンクリートの支圧応力度（割裂応力度）を上記の破壊試験と同等以下とするため、前述の通り、２−１）〜２−７）の方針のもと補強を実施することとした。
また、試験の確実性と作業の安全性を考慮し、条件が最も厳しいＰＣ鋼棒φ４０ｍｍを想定して補強量を決定し、全箇所に適用することとする。
【００８７】
２−１）  支圧プレートを大きくし、支圧力の加わる面積を増やす。
２−２）  プレートの変形による局所的な支圧応力を緩和するため板厚を部分的に増やす。
２−３）  支圧プレートにスタッドジベルを設置し、支圧応力の集中を緩和する。
２−４）  側面の縁端距離不足を補うため、側面プレート＋補強スタッドジベルを設置する。
２−５）  割裂補強筋は、鉛直および水平の両方向とも一箇所あたりＤ１６×４本（φ４０ｍｍ仕様）とし、グリッド筋相当の定着長を確保する。
２−６）  割裂補強筋の定着長が取れない箇所は、補強スタッドジベルと割裂補強筋を溶接する。
２−７）  補強筋の配置は、補強効果を優先し、セグメントの設計かぶり内に配置する。
【００８８】
そして、具体的な補強方法として、前述の通り、２−１’）〜２−７’）のようにする（図１から図９参照）。
【００８９】
２−１’）  試験体の定着面に４０ｍｍ厚の補強プレートを設置する。
２−２’）  ２−１’）に加え、ＰＣ鋼棒の定着部には標準寸法の支圧プレート（一部特注品）を重ねて設置する。
２−３’）  ２−１’）の補強プレートにはスタッドジベル（Ｄ１９−１５０ｍｍ）を設置する。端面スタッドジベルは用心として配置するため、充填性等の施工性を考慮し、配置量を決定する。
２−４’）  側面プレートはｔ＝１２ｍｍとし、Ｄ１９−１５０ｍｍのスタッドジベルを配置する。スタッドジベルは、プレートの一体化と水平方向補強筋の定着部を兼用するため、補強筋位置に設置する。
２−５’）  鉛直方向補強筋は、Ｄ１６×４本相当の鉄筋量を割裂応力が最大となる端面より２００ｍｍ付近に配置する。水平方向補強筋は、スタッドジベルと同径のＤ１９×４本を鉛直方向と同様に配置する。
２−６’）  水平方向補強筋と補強スタッドジベルの溶接は、のど厚８ｍｍ（Ｌ＝６０ｍｍ）のフレア溶接とする。軸力導入部の水平割裂補強筋のフレア溶接長は、「鉄筋定着・継手指針（２００７年度版）（土木学会）」に基づき決定した。
２−７’）  端部付近の補強筋の最小純かぶりは２５ｍｍ（最大骨材寸法２０ｍｍ＋５ｍｍ）とする。熱面側の鉄筋は、温度上昇によりコンクリートに悪影響（爆裂）を与える可能性があることから、耐熱養生を表面に実施し、かぶり内に配置する補強筋及び補強スタッドに熱影響が生じない対策を講じる。
【００９０】
［フレア溶接長］
ここで、２−６’）におけるスタッドと水平方向鉄筋のフレア溶接継手長の検討の詳細について説明しておく。
【００９１】
軸力導入部の水平割裂補強筋のフレア溶接長は、「鉄筋定着・継手指針（２００７年度版：土木学会）」に基づき決定した。
【００９２】
溶接材料は引張強さ４９０Ｎ／ｍｍ２のものを用いる。
【００９３】
せん断強さτ＝引張強さσ／√３の関係より、溶接部の設計せん断強度はτ＝４９０／√３＝２８２．９Ｎ／ｍｍ２となる。
【００９４】
ここで、強度計算上の設計のど厚はａ≧０．３９φ−ｅ＝０．３９×１９−３＝４．４１となる。ビード幅ｗ＝９．５ｍｍ（≧φ／２）より、最小のど厚ａ＝８．０（＞４．４１）ｍｍを確保し（図１５）、現場溶接による強度低下を０．９、仮設構造物の安全率として１．２５を用い、以下に溶接長を算出する。
溶接長＝６０ｍｍ（≧２８６．５×３４５／（８．０×２８２．９×０．９×１．２５）＋２×１９．０／２）
【００９５】
また、指針には余裕長として溶接箇所の両端を２０ｍｍ程度残して溶接するとある。よって、ラップ長は１００ｍｍ（＝２０＋６０＋２０）となる（図１６）。
【００９６】
［コーベル部の検討］
次に、コーベル部の検討について説明する。
【００９７】
ここでは、正曲げ試験体はコーベル型定着体を有した外ケーブル構造となる。また、必要引張力の最大値６０５ｋＮ／本で検討する。
【００９８】
突起を引きはがす力は６０５×２×（１２５／５２５）＝２８８ｋＮとなる。
試験体端面には、４０ｍｍの補強プレートがスタッドにより固定されている。これにより、支圧プレートに発生する引張応力度は２８８０００／（８００×４０）＝９Ｎ／ｍｍ２となる。
【００９９】
上記の応力度は非常に小さく、プレストレスの減少等の原因となる変形は、コーベル部に生じない。以上により、コーベル型定着体の健全性は十分保たれることが確認された。
【０１００】
［端部の耐熱養生の検討］
次に、端部の耐熱養生の検討について説明する。
【０１０１】
試験体の緊張及び固定端付近は補強を施す。また、補強効果を優先し、かぶり部にも割裂補強筋を配置する（端部付近の補強筋の最小純かぶり：２５ｍｍ（最大骨材寸法２０ｍｍ＋５ｍｍ））。そこで、温度上昇により爆裂等の不具合が生じないように、端面より３００ｍｍの範囲に耐熱養生（下面、両側面）を施し、コンクリート及び割裂補強筋に過度な温度上昇が生じないように対策を講じる。耐熱養生の仕様は、本試験体の側面養生に準ずる。
【０１０２】
以上の検討に基づき、本実施形態のセグメントの耐火試験方法を用いて耐火試験を行った結果、目標とした断面力を、安全且つ確実に導入することができた。また、緊張力導入時、耐火試験時ともに、補強部及びＰＣ鋼材は健全であることも確認された。そして、試験体を必要最小限のサイズに抑えることができ、大断面シールドセグメントの実大耐火試験に要するコストを大幅に削減できることが実証された。
【０１０３】
なお、本実施形態に記載した以外のＲＣセグメントの実大耐火性能確認試験を行い、特にセグメント本体部を用いて正曲げ（鉄筋引張状態）作用時と負曲げ（コンクリート圧縮状態）作用時の試験を行うことで、試験条件等、好適な試験設定条件を決定することができた。
【０１０４】
したがって、本実施形態のセグメントの耐火試験方法によれば、補強プレートと補強スタッドジベルと割裂補強筋を設けて試験体を形成することによって、セグメントの試験体をプレストレストコンクリート試験体として形成することができる。そして、上記のように最適なＰＣ鋼材の配置と、局部応力への補強方法を設定することで、安価且つコンパクトな試験体を用いて耐火試験を行うことが可能になる。
【０１０５】
すなわち、コンパクトな試験体を用いた場合であっても、１）断面力を再現するのに必要な偏心量を確保すること、２）セグメントの主筋とＰＣ鋼材を干渉させないこと、３）温度上昇による過度な影響を受けないことを可能にし、信頼性の高い耐火試験が行えるようにすることができる。
【０１０６】
以上、本発明に係るセグメントの耐火試験方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１    試験体
２    補強プレート
３    スタッドジベル
４    側面補強プレート
６    割裂補強筋
【図１】
2018025494.tif 000010
【図２】
2018025494.tif 000011
【図３】
2018025494.tif 000012
【図４】
2018025494.tif 000013
【図５】
2018025494.tif 000014
【図６】
2018025494.tif 000015
【図７】
2018025494.tif 000016
【図８】
2018025494.tif 000017
【図９】
2018025494.tif 000018
【図１０】
2018025494.tif 000019
【図１１】
2018025494.tif 000020
【図１２】
2018025494.tif 000021
【図１３】
2018025494.tif 000022
【図１４】
2018025494.tif 000023
【図１５】
2018025494.tif 000024
【図１６】
2018025494.tif 000025