(57)【要約】【課題】プレキャスト床版と充填部材との界面で剥離するのを抑えたプレキャスト床版システムを提供する。【解決手段】プレキャスト床版システム２１は、板状に形成され、厚さ方向Ｚに交差する方向に並べて配置された一対のプレキャスト床版２２と、一対のプレキャスト床版のうち、一方のプレキャスト床版２２Ａにおける他方のプレキャスト床版２２Ｂに対向する側面２２ａＡから他方のプレキャスト床版に向かって突出する第１棒状部材２３Ａと、一対のプレキャスト床版の間に第１棒状部材を覆った状態で充填されるとともに一対のプレキャスト床版にそれぞれ付着され、一対のプレキャスト床版の間で曲げモーメントを伝達することで一対のプレキャスト床版を一体化する充填部材２４と、を備え、充填部材の引張強度は、一対のプレキャスト床版の引張強度以上である。【選択図】図３
2018172893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状に形成され、厚さ方向に交差する方向に並べて配置された一対のプレキャスト床版と、
前記一対のプレキャスト床版のうち、一方の前記プレキャスト床版における他方の前記プレキャスト床版に対向する側面から前記他方のプレキャスト床版に向かって突出する第１棒状部材と、
前記一対のプレキャスト床版の間に前記第１棒状部材を覆った状態で充填されるとともに前記一対のプレキャスト床版にそれぞれ付着され、前記一対のプレキャスト床版の間で曲げモーメントを伝達することで前記一対のプレキャスト床版を一体化する充填部材と、
を備え、
前記充填部材の引張強度は、前記一対のプレキャスト床版の引張強度以上であることを特徴とするプレキャスト床版システム。
【請求項２】
前記第１棒状部材が突出する先端部に設けられ、前記第１棒状部材よりも外径が大きい大径部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のプレキャスト床版システム。
【請求項３】
前記第１棒状部材は、前記他方のプレキャスト床版に接触してい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床版システム。
【請求項４】
前記他方のプレキャスト床版における前記一方のプレキャスト床版に対向する側面から前記一方のプレキャスト床版に向かって突出し、前記充填部材で覆われる第２棒状部材を備え、
前記一対のプレキャスト床版が並ぶ方向に見たときに、前記第１棒状部材と前記第２棒状部材とは位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプレキャスト床版システム。
【請求項５】
前記充填部材の弾性率は、前記一対のプレキャスト床版の弾性率よりも小さく、
前記充填部材が前記一対のプレキャスト床版に付着する付着強度は、前記一対のプレキャスト床版の引張強度以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプレキャスト床版システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のプレキャスト床版システムを備えることを特徴とする橋構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレキャスト床版システム及び橋構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数枚のプレキャスト床版を互いに接続して構成したプレキャスト床版システム（以下、床版システムとも略称する）が知られている。例えば、特許文献１の床版システムは、一対のプレキャスト床版と、一対のプレキャスト床版の間に設けられた接続部（充填部材）と、を備えている。接続部の引張強度等を所定の値にすることで、プレキャスト床版に生じる曲げモーメントを調節している。これにより、床版システムにおけるプレキャスト床版の厚さの増加を抑えつつ、疲労耐久性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８７９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のプレキャスト床版システムでは、接続部の引張強度は一対のプレキャスト床版の引張強度以上である。このため、発明者は、プレキャスト床版システムがプレキャスト床版と接続部との界面で剥離することを見出した。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、プレキャスト床版と充填部材との界面で剥離するのを抑えたプレキャスト床版システム、及びこのプレキャスト床版システムを備える橋構造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】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のプレキャスト床版システムは、板状に形成され、厚さ方向に交差する方向に並べて配置された一対のプレキャスト床版と、前記一対のプレキャスト床版のうち、一方の前記プレキャスト床版における他方の前記プレキャスト床版に対向する側面から前記他方のプレキャスト床版に向かって突出する第１棒状部材と、前記一対のプレキャスト床版の間に前記第１棒状部材を覆った状態で充填されるとともに前記一対のプレキャスト床版にそれぞれ付着され、前記一対のプレキャスト床版の間で曲げモーメントを伝達することで前記一対のプレキャスト床版を一体化する充填部材と、を備え、前記充填部材の引張強度は、前記一対のプレキャスト床版の引張強度以上であることを特徴としている。
【０００７】
この発明によれば、一方のプレキャスト床版の側面から突出する第１棒状部材が、充填部材内に配置されている。このため、充填部材を介して一対のプレキャスト床版間で伝達される曲げモーメントが一方のプレキャスト床版と充填部材との界面だけでなく、第１棒状部材を介して一方のプレキャスト床版と充填部材との間で伝達される。
【０００８】
また、上記のプレキャスト床版システムにおいて、前記第１棒状部材が突出する先端部に設けられ、前記第１棒状部材よりも外径が大きい大径部材を備えてもよい。
また、上記のプレキャスト床版システムにおいて、前記第１棒状部材は、前記他方のプレキャスト床版に接触していてもよい。
【０００９】
また、上記のプレキャスト床版システムにおいて、前記他方のプレキャスト床版における前記一方のプレキャスト床版に対向する側面から前記一方のプレキャスト床版に向かって突出し、前記充填部材で覆われる第２棒状部材を備え、前記一対のプレキャスト床版が並ぶ方向に見たときに、前記第１棒状部材と前記第２棒状部材とは位置をずらして配置されていてもよい。
この発明によれば、例えば、第１棒状部材と第２棒状部材とが配置されている位置が重なっていると、両棒状部材の先端部同士が突き当たる。
【００１０】
また、上記のプレキャスト床版システムにおいて、前記充填部材の弾性率は、前記一対のプレキャスト床版の弾性率よりも小さく、前記充填部材が前記一対のプレキャスト床版に付着する付着強度は、前記一対のプレキャスト床版の引張強度以上であってもよい。
また、本発明の橋構造は、上記のいずれかに記載のプレキャスト床版システムを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明において、請求項１に記載のプレキャスト床版システムによれば、プレキャスト床版と充填部材との界面で伝達される曲げモーメントが抑制され、プレキャスト床版と充填部材との界面で剥離するのを抑えることができる。
請求項２に記載のプレキャスト床版システムによれば、第１棒状部材と大径部材との接続部分に形成される段差により、一対のプレキャスト床版間で曲げモーメントをより確実に伝達することができる。
請求項３に記載のプレキャスト床版システムによれば、第１棒状部材が充填部材内に突出する長さを維持しつつ、充填部材における一対のプレキャスト床版が並ぶ方向の長さを短くすることができる。
【００１２】
請求項４に記載のプレキャスト床版システムによれば、他方のプレキャスト床版が第２棒状部材を備える場合であっても、充填部材における一対のプレキャスト床版が並ぶ方向の長さを短くすることができる。
請求項５に記載のプレキャスト床版システムによれば、プレキャスト床版から容易に構成でき、プレキャスト床版の厚さの増加を抑えつつ疲労耐久性を向上させることができる。
請求項６に記載の橋構造によれば、プレキャスト床版と充填部材との界面で剥離するのを抑えたプレキャスト床版システムを用いて橋構造を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の道路橋（橋構造）の斜視図である。
【図２】同道路橋に用いられる床版システムの要部を破断した斜視図である。
【図３】同床版システムの平面の断面図である。
【図４】実施例及び比較例のプレキャスト床版システムの構成と曲げモーメントの分布を示す図である。
【図５】実施例のプレキャスト床版システムが荷重を受けて変形した状態を説明する模式図である。
【図６】同プレキャスト床版システムの解析に用いた解析モデルと境界条件を説明する斜視図である。
【図７】実施例１の解析モデルにおける配力鉄筋及び大径部材の規定の仕方を説明する図である。
【図８】解析結果をコンター図で示す範囲を説明する図である。
【図９】実施例２の解析モデルにおける配力鉄筋の規定の仕方を説明する図である。
【図１０】実施例１の解析モデルを解析した、荷重に対する変位の変化を表す図である。
【図１１】実施例１の解析モデルを解析した、各位置における歪を表す図である。
【図１２】実施例２の解析モデルを解析した、荷重に対する変位の変化を表す図である。
【図１３】実施例２の解析モデルを解析した、各位置における歪を表す図である。
【図１４】比較例の解析モデルを解析した、荷重に対する変位の変化を表す図である。
【図１５】比較例の解析モデルを解析した、各位置における歪を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る橋構造の一実施形態を、橋構造が道路橋である場合を例にとって図１から図１５を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率を調整している。
図１及び図２に示すように、本実施形態の道路橋１は、例えば自動車が走行する高速道路用の橋である。本道路橋１は、橋軸方向Ｘに間隔を開けて配置された橋脚１０（図１では橋脚１０を１本のみ示す）と、橋脚１０により下方から支持された複数の橋桁１５と、複数の橋桁１５で下方から支持された本実施形態の床版システム２１と、を備えている。
なお、図１では、床版システム２１を構成する複数枚のプレキャスト床版２２のうちの一部のみを示している。
【００１５】
橋脚１０には、ＲＣ（Reinforced Concrete:鉄筋コンクリート）又はＰＣ（Prestressed Concrete)等を用いることができる。
橋桁１５は、橋軸方向Ｘに延びるとともに橋軸方向Ｘに直交する橋軸直角方向Ｙに互いに間隔を開けて配置されている。例えば、これら橋軸方向Ｘ及び橋軸直角方向Ｙは、水平面に沿う方向である。
橋桁１５には、例えばＨ形鋼等を用いることができる。橋桁１５は、ウェブ１６の上方及び下方にそれぞれフランジ１７が位置するように配置されている。上方のフランジ１７は、床版システム２１に図示しないずれ止めで固定されている。ここで、ずれ止めとは、頭付きスタッドや孔あき鋼板ジベル等のことを意味する。下方のフランジ１７は、図示はしないが、橋脚１０上に設置された支承にずれ止めボルトや溶接で固定されている。
【００１６】
以下では、床版システム２１が備えるプレキャスト床版２２が２枚（一対）である場合を例にとって説明するが、床版システム２１が備えるプレキャスト床版２２の数は特に限定されず、３枚以上でもよい。
図２及び図３に示すように、床版システム２１は、板状に形成され、橋軸方向Ｘに並べて配置された一対のプレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂと、プレキャスト床版２２Ａから突出する第１配力鉄筋（第１棒状部材）２３Ａと、プレキャスト床版２２Ｂから突出する第２配力鉄筋（第２棒状部材）２３Ｂと、プレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂの間に充填される充填部材２４と、を備えている。
なお、一対のプレキャスト床版２２（もしくは、３枚以上のプレキャスト床版２２）のそれぞれを区別して呼ぶときはプレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂと呼び、プレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂを区別しないで呼ぶときは、プレキャスト床版２２と総称する。
【００１７】
本実施形態では、プレキャスト床版２２Ａとプレキャスト床版２２Ｂとの構成は同一である。このため、プレキャスト床版２２Ａの構成については数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。プレキャスト床版２２Ｂのうちプレキャスト床版２２Ａと対応する構成については、プレキャスト床版２２Ａと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。プレキャスト床版２２Ｃ等についても同様とする。
例えば、第１配力鉄筋２３Ａと第２配力鉄筋２３Ｂとは同一の構成である。
【００１８】
プレキャスト床版２２の厚さ方向Ｚに直交（交差）する方向は、橋軸方向Ｘ及び橋軸直角方向Ｙとなる。
プレキャスト床版２２Ａは、一対のプレキャスト床版のうちの一方のプレキャスト床版に該当する。プレキャスト床版２２Ｂは、一対のプレキャスト床版のうちの他方のプレキャスト床版に該当する。
【００１９】
プレキャスト床版２２Ａは、コンクリート等で板状に形成された本体２７Ａ内に第１主鉄筋（不図示）及び第１配力鉄筋２３Ａ等が埋設されて構成されている。プレキャスト床版２２Ａが有する複数の配力鉄筋の一部は、本体２７Ａ内に埋設されている。プレキャスト床版２２Ａが有する複数の配力鉄筋の残部は、第１配力鉄筋２３Ａとして一部が本体２７Ａ内に埋設されるとともに、残部がプレキャスト床版２２Ａから突出する。
第１配力鉄筋２３Ａは、プレキャスト床版２２Ａにおけるプレキャスト床版２２Ｂに対向する側面２２ａＡからプレキャスト床版２２Ｂに向かって橋軸方向Ｘに突出している。第１配力鉄筋２３Ａを含む配力鉄筋は、鉄製の丸棒等で形成されている。
【００２０】
第１配力鉄筋２３Ａが突出する先端部には、第１大径部材（大径部材）２８Ａが溶接等により固定されている。第１大径部材２８Ａの外径は、第１配力鉄筋２３Ａの外径よりも大きい。第１大径部材２８Ａは鉄製の板材等で環状に形成され、第１配力鉄筋２３Ａの端部の外周面から全周にわたり第１配力鉄筋２３Ａの径方向外側に突出している。第１配力鉄筋２３Ａと第１大径部材２８Ａとの接続部分には、段差２８ａＡが形成される。
第１配力鉄筋２３Ａは、プレキャスト床版２２Ｂに接触している。なお、第１配力鉄筋２３Ａとプレキャスト床版２２Ｂとの間に隙間が形成されるように構成してもよい。
【００２１】
同様に、プレキャスト床版２２Ｂは、一部が本体２７Ｂ内に埋設された第２配力鉄筋２３Ｂを有している。第２配力鉄筋２３Ｂは、プレキャスト床版２２Ｂにおけるプレキャスト床版２２Ａに対向する側面２２ｂＢからプレキャスト床版２２Ａに向かって橋軸方向Ｘに突出している。第２配力鉄筋２３Ｂが突出する先端部には、第２大径部材２８Ｂが溶接等により固定されている。
第２配力鉄筋２３Ｂは、プレキャスト床版２２Ａに接触している。
配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂは、床版システム２１に引張応力が作用する部分に設けることが好ましい。
【００２２】
プレキャスト床版２２が並ぶ橋軸方向Ｘに見たときに、第１配力鉄筋２３Ａと第２配力鉄筋２３Ｂとは位置をずらして配置されている。すなわち、第１配力鉄筋２３Ａと第２配力鉄筋２３Ｂとは、橋軸直角方向Ｙに互い違いに充填部材２４内に突出する千鳥状に配置されている。
【００２３】
プレキャスト床版２２の橋軸方向Ｘの長さは、例えば２〜３ｍである。プレキャスト床版２２がＰＣで形成されている場合には、プレキャスト床版２２の弾性率（弾性係数）は、例えば２×１０４〜４×１０４Ｎ／ｍｍ２（ニュートン毎平方ミリメートル）（２×１０４〜４×１０４ＭＰａ（メガパスカル））である。
【００２４】
充填部材２４は、プレキャスト床版２２にそれぞれ付着されるとともに、配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂ及び大径部材２８Ａ、２８Ｂを覆っている。
例えば、充填部材２４としては、エポキシ樹脂やゴムを用いることができる。
充填部材２４の弾性率の下限値は、充填部材２４がプレキャスト床版２２間で曲げモーメントを伝達する範囲内、又は、橋軸方向Ｘに隣り合うプレキャスト床版２２の上面の厚さ方向Ｚの段差Ｄ（図２参照。ただし、段差Ｄの寸法を誇張して示している）が所定の値よりも大きくならない範囲内で設定される。
充填部材２４の弾性率の下限値は、例えば１×１０Ｎ／ｍｍ２である。この理由の１つとして、ゴムの弾性率が１×１０〜１０×１０Ｎ／ｍｍ２程度であり、土木の分野においてゴムよりも弾性率が小さい材料を使うことは考えにくいためである。
この理由の他の１つとして、ゴムよりも弾性率が小さい材料を使った場合に、前記段差Ｄが大きくなるためである。
【００２５】
ただし、充填部材２４は、以下の条件を満たすように選定されることが好ましい。
すなわち、充填部材２４の弾性率は、プレキャスト床版２２の弾性率よりも小さい。充填部材２４の引張強度（引張強さ）は、プレキャスト床版２２の引張強度以上である。ここで言う引張強度は、材料の耐え得る最大張力を、材料の（初期の）断面積で割った値のことを意味する。
充填部材２４がプレキャスト床版２２に付着する付着強度は、プレキャスト床版２２の引張強度以上である。ここで言う第一の材料と第二の材料との付着強度は、第一の材料と第二の材料との接触面に沿って第一の材料に対して第二の材料を相対的に移動させたときの引抜き力又は押抜き力の最大値を、前記接触面の面積で除した値のことを意味する。
【００２６】
充填部材２４の橋軸方向Ｘの長さ（厚さ）、すなわち、配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂがプレキャスト床版２２から突出する長さは、例えば４０ｍｍ程度である。
充填部材２４の厚さを配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂの外径に等しくしてもよい。例えば、配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂの外径が１６ｍｍの場合に、充填部材２４の厚さを１６ｍｍにする。
充填部材２４は、床版システム２１の施工現場で、型枠等を用いてプレキャスト床版２２の間に形成される。
【００２７】
次に、本実施形態の実施例の床版システム、及び比較例の床版システムの構成及び２種類の曲げモーメントの分布について説明する。
図４には、３枚のプレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを備える本実施例の床版システム２１ａの構成と２種類の曲げモーメントの分布を示す。図４（ａ）は床版システム２１ａの平面図、図４（ｂ）は床版システム２１ａの側面の断面図、図４（ｃ）は床版システム２１ａの正面の断面図である。なお、図４（ａ）から図４（ｃ）に示す床版システム２１ａの構造は、模式的なものである。
図４（ｄ）には、床版システム２１ａに作用する橋軸直角方向Ｙに平行な軸線周りの曲げモーメントＭｙの分布を示す。そして、図４（ｅ）には、床版システム２１ａに作用する橋軸方向Ｘに平行な軸線周りの曲げモーメントＭｘの分布を示す。
【００２８】
床版システム２１ａは、橋軸直角方向Ｙの両端部を橋桁１５で下方から支持されている。
プレキャスト床版２２Ｂの上面における橋軸方向Ｘの中心であって橋軸直角方向Ｙの中心となる位置Ｐ１に、荷重Ｆ１を下向きに作用させる。すなわち、３枚のプレキャスト床版２２のうち中央のプレキャスト床版２２Ｂの中心となる位置Ｐ１に、荷重Ｆ１を下向きに作用させる。
この場合、床版システム２１ａの橋軸方向Ｘの各位置における曲げモーメントＭｙは、図４（ｄ）において実線で示す線Ｌ１のようになる。床版システム２１ａのプレキャスト床版２２Ｂにおいて橋軸直角方向Ｙの各位置における曲げモーメントＭｘは図４（ｅ）において実線で示す線Ｌ２のようになる。
【００２９】
床版システム２１ａが荷重Ｆ１を受けると、図５に示すように、プレキャスト床版２２の上面側には充填部材２４を橋軸方向Ｘに圧縮させる力Ｆ１１が作用する。プレキャスト床版２２の下面側には充填部材２４を橋軸方向Ｘに引張る力Ｆ１２が作用する。
充填部材２４の弾性率はプレキャスト床版２２の弾性率よりも小さいため、橋軸方向Ｘにおいて充填部材２４の歪の方がプレキャスト床版２２の歪よりも大きくなる。プレキャスト床版２２よりも充填部材２４の方が大きく変形するため、橋軸方向Ｘにおいてプレキャスト床版２２内に発生する応力度（応力）σ１よりも、充填部材２４内に発生する応力度σ２の方が小さくなる。すなわち、充填部材２４により橋軸方向Ｘの応力度が緩和される。
【００３０】
充填部材２４はプレキャスト床版２２よりも大きく変形するが、充填部材２４の引張強度はプレキャスト床版２２の引張強度以上であり、充填部材２４がプレキャスト床版２２に付着する付着強度は、プレキャスト床版２２の引張強度以上である。このため、プレキャスト床版２２よりも充填部材２４の方が破断しにくく、プレキャスト床版２２よりもプレキャスト床版２２と充填部材２４との界面２２ｃＡ、２２ｄＢの方が破断しにくい。
なお、本実施例の床版システム２１ａにおける曲げモーメントＭｘ、Ｍｙを比較例の床版システムにおける曲げモーメントＭｘ、Ｍｙと比較させた説明は、比較例の床版システムの構成及び２種類の曲げモーメントの分布の説明の後で行う。
【００３１】
一方で、前述の特許文献１の明細書で示した特許文献１（特開２０１２−２２５１４４号公報）として、継手端部及び間詰め材を用いてプレキャスト床版同士を確実に固定した床版システムが開示されている。以下では、このような床版システムの接続構造を連続構造と称する。連続構造の床版システムでは、プレキャスト床版同士を確実に固定するため、床版システムを構成（施工）するのに比較的時間がかかる。
以下で説明する連続構造の床版システムは、構成を図示はしないが、本実施例の床版システム２１ａと同様に３枚のプレキャスト床版を備える。連続構造の床版システムは、本実施例の床版システム２１ａとはプレキャスト床版同士の接続構造のみが異なる。
連続構造の床版システムにおいて、本実施例の床版システム２１ａと同様に、３枚のプレキャスト床版のうち中央のプレキャスト床版の中心となる位置Ｐ１に、荷重Ｆ１を下向きに作用させる。
この場合、連続構造の床版システムの橋軸方向Ｘの各位置における曲げモーメントＭｙは、図４（ｄ）において点線で示す線Ｌ３のようになる。連続構造の床版システムの橋軸方向Ｘの中央のプレキャスト床版において、橋軸直角方向Ｙの各位置における曲げモーメントＭｘは、図４（ｅ）において点線で示す線Ｌ４のようになる。
【００３２】
連続構造の床版システムでは、プレキャスト床版同士が確実に固定される。このため、図４（ｄ）に示すように、連続構造の床版システムの線Ｌ３で示す曲げモーメントＭｙは、本実施例の床版システム２１ａの線Ｌ１で示す曲げモーメントＭｙよりも大きい。
【００３３】
すなわち、本実施例の床版システム２１ａでは、比較例の連続構造の床版システムに比べて曲げモーメントＭｙが小さくなる。このため、本実施例の床版システム２１ａは、比較例の連続構造の床版システムに比べて橋軸直角方向Ｙに延びるひび割れが形成されにくくなる。以下では、このような本実施例の床版システム２１ａの充填部材２４による接続構造を半連続構造と称する。
なお、連続構造の床版システムでは、半連続構造の床版システム２１ａに比べて曲げモーメントＭｙが増加する分、半連続構造の床版システム２１ａに比べて曲げモーメントＭｘが減少する（図４（ｅ）の線Ｌ２、Ｌ４参照）。
【００３４】
また、前述の特許文献１の明細書で示した非特許文献１（川田工業株式会社・富山技術部、“プレキャスト床版を用いた歩道橋の設計”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２年１月、川田技報  Ｖｏｌ．９、［平成２９年２月２０日検索］、インターネット〈URL:http://www.kawada.co.jp/technology/gihou/vol_09.html〉）として、プレキャスト床版同士をＭＭＡ樹脂である間詰め材で接続した床版システムが開示されている。
この非特許文献１では、ＭＭＡ樹脂の引張強度や弾性率、プレキャスト床版とＭＭＡ樹脂の付着強度・付着せん断強度等については特に配慮されていない。非特許文献１では、設計概要に床版の連続を期待すると記載されている。この記載は床版間のせん断力の伝達を意図して記述されたものであり、曲げモーメントの伝達を意図するものではないことが確認されている。すなわち、非特許文献１の床版システムでは、ＭＭＡ樹脂が引張破断したり、プレキャスト床版とＭＭＡ樹脂の間で剥離が生じたとしても支障の無い構成になっていると考えられる。この床版システムでは、一対のプレキャスト床版の継手部には、せん断力は発生するが曲げモーメントは発生しない。以下では、このような床版システムの接続構造を非連続構造と称する。
【００３５】
非連続構造の床版システムでは、プレキャスト床版同士を接続するのに、プレキャスト床版に取付けた型枠内にＭＭＡ樹脂を流し込んで固める等するだけである。このため、床版システムを構成するのに比較的時間がかからない。
非連続構造の床版システムの橋軸方向Ｘの各位置における曲げモーメントＭｙは、図４（ｄ）において一点鎖線で示す線Ｌ５のようになる。非連続構造の床版システムの橋軸方向Ｘの中央のプレキャスト床版において、橋軸直角方向Ｙの各位置における曲げモーメントＭｘは、図４（ｅ）において一点鎖線で示す線Ｌ６のようになる。
【００３６】
非連続構造の床版システムでは、プレキャスト床版同士がＭＭＡ樹脂である間詰め材で接続される。この間詰め材は、間詰め材自身に生じる引張力やプレキャスト床版との剥離力に対して十分な強度を持つことを保証したものではない。このため、間詰め材が引張破壊したり、プレキャスト床版と間詰め材との間で剥離が生じたりする可能性がある。そうすると、図４（ｄ）に線Ｌ５で示すように、荷重Ｆ１が作用しても継手部には曲げモーメントＭｙが発生しない状態となる。
非連続構造の床版システムの曲げモーメントＭｙは、連続構造の床版システムの曲げモーメントＭｙに比べて大きく減少する（図４（ｄ）の線Ｌ３、Ｌ５参照）。
【００３７】
本実施例の半連続構造の床版システム２１ａでは、充填部材２４の引張強度はプレキャスト床版２２の引張強度以上であり、充填部材２４の付着強度はプレキャスト床版２２の引張強度以上である。充填部材２４が破断することなく曲げモーメントＭｙを伝達することで、半連続構造の床版システム２１ａの一対のプレキャスト床版２２間で伝達される曲げモーメントＭｙは、非連続構造の床版システムの一対のプレキャスト床版間で伝達される曲げモーメントＭｙに比べて増加する（図４（ｄ）の線Ｌ１、Ｌ５参照）。
このように、本実施例の半連続構造の床版システム２１ａでは、充填部材２４により、プレキャスト床版２２の間で曲げモーメントＭｙを伝達することでプレキャスト床版２２を一体化する。ここで言う一体化とは、自動車程度の荷重が床版システム２１ａの厚さ方向Ｚに作用したときに、プレキャスト床版２２よりも先に充填部材２４が破断しない程度に、充填部材２４がプレキャスト床版２２を１つにつなげて分けられない関係にすることを意味する。さらに、一体化とは、自動車程度の荷重が床版システム２１ａの厚さ方向Ｚに作用したときに、充填部材２４に作用する応力が充填部材２４の引張強度よりも小さく、かつ充填部材２４がプレキャスト床版２２に付着する付着強度よりも小さいことを意味する。
【００３８】
非連続構造の床版システムでは、半連続構造の床版システム２１ａに比べて曲げモーメントＭｙが減少する分、半連続構造の床版システム２１ａに比べて曲げモーメントＭｘが増加する（図４（ｅ）の線Ｌ２、Ｌ６参照）。
本実施例の半連続構造の床版システム２１ａでは、非連続構造の床版システムに比べて曲げモーメントＭｘを抑えられる。したがって、床版システム２１ａは、非連続構造の床版システムに比べてプレキャスト床版２２の厚さ（厚さ方向Ｚの長さ）の増加が抑えられる。
【００３９】
本実施例の半連続構造の床版システム２１ａでは、充填部材２４はプレキャスト床版２２を一体化していて、充填部材２４はプレキャスト床版２２よりも破断しにくい。非特許文献１の床版システムとは異なり、本実施例の床版システム２１ａでは、充填部材２４が破断せずにプレキャスト床版２２を一体化していることを前提とした構成になっている。
【００４０】
次に、本実施形態の実施例の床版システム、及び比較例の床版システムの構成及び解析結果について説明する。なお、図６に示すように、実施例（実施例１とも呼ぶ）の床版システム２１ｂの解析モデルは、橋軸直角方向Ｙの長さが短く、梁のように形成されたモデルとした。
【００４１】
図７を用いて、床版システム２１ｂの解析モデルにおける配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂ及び大径部材２８Ａ、２８Ｂの規定の仕方について説明する。橋軸方向Ｘの４つのセルで充填部材２４を表した。第１大径部材２８Ａを、充填部材２４中のセルにおけるプレキャスト床版２２Ｂに隣り合う１つのセルに、鉄の物性値を与えることで表した。充填部材２４中のセルであって第１大径部材２８Ａとプレキャスト床版２２Ａとを接続する３つのセルで第１配力鉄筋２３Ａを表した。第１配力鉄筋２３Ａは、鉄筋コンクリートであるとして、鉄筋比（鉄筋の混入率）の値を調節して表した。すなわち、第１配力鉄筋２３Ａを表す３つの各セルは、鉄筋比に応じて鉄筋の物性値とコンクリートの物性値との影響を受ける。
このように第１大径部材２８Ａ及び第１配力鉄筋２３Ａに対応するセルを規定することで、第１配力鉄筋２３Ａと第１大径部材２８Ａとの接続部分に、前述の段差２８ａＡ（不図示）が規定される。
【００４２】
第２大径部材２８Ｂ、第２配力鉄筋２３Ｂは、第１大径部材２８Ａ、第１配力鉄筋２３Ａと同様に表した。第２大径部材２８Ｂ及び第２配力鉄筋２３Ｂは、プレキャスト床版２２Ｂに接続される。第１配力鉄筋２３Ａと第２配力鉄筋２３Ｂとは、橋軸直角方向Ｙに互い違いに充填部材２４内に突出する千鳥状に配置されている。
【００４３】
プレキャスト床版２２単体が破壊する荷重の大きさは、８０ｋＮである。
図６に示すように、プレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂは、橋軸方向Ｘの長さが８８７．５ｍｍで、橋軸直角方向Ｙの長さが１７５ｍｍで、厚さ方向Ｚの長さが２５０ｍｍである。充填部材２４は、橋軸方向Ｘの長さが４０ｍｍで、橋軸直角方向Ｙの長さが１７５ｍｍで、厚さ方向Ｚの長さが２５０ｍｍである。なお、プレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂ、及び充填部材２４全体としての橋軸方向Ｘの長さは、１８１５ｍｍである。
【００４４】
床版システム２１ｂの構成及び境界条件は、橋軸直角方向Ｙに直交する基準面Ｓ１に対して面対称であるとする。
プレキャスト床版２２Ａの下面におけるプレキャスト床版２２Ｂとは反対側の端から橋軸方向Ｘに４００ｍｍの位置は、支点２９ａにより回転可能に支持されている。プレキャスト床版２２Ｂの下面におけるプレキャスト床版２２Ａとは反対側の端から橋軸方向Ｘに１５０ｍｍの位置は、支点２９ａにより回転可能に支持されている。
これら一対の支点２９ａ間の橋軸方向Ｘの距離は、１２６５ｍｍである。
プレキャスト床版２２Ｂの上面におけるプレキャスト床版２２Ａ側の端から１０５ｍｍの位置に、荷重Ｆ３を下向きに作用させる。
【００４５】
解析結果で示す荷重Ｆ３が作用したときの変位は、プレキャスト床版２２Ｂの上面であって、プレキャスト床版２２Ｂと充填部材２４との境界の位置Ｐ３（以下、評価対象位置と呼ぶ）における変位を示す。
後で、解析結果をコンター図で示す範囲を説明する。線Ｌ８で示す、床版システム２１ｂの下方から３つ目のセルにおける厚さ方向Ｚの中心の位置での断面をとる。図８に示す床版システム２１ｂのこの断面における充填部材２４近傍の要部である範囲Ｒ１を、コンター図で示す範囲をとする。実施例１の床版システム２１ｂにおいて、この断面上にモデル化した配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂ及び大径部材２８Ａ、２８Ｂが配置されている。
【００４６】
実施例１の床版システム２１ｂの解析モデルに対して、図９には、大径部材２８Ａ、２８Ｂを備えない実施例２の床版システム２１ｃの解析モデルを示す。橋軸方向Ｘに並ぶ４つのセルが、全て第１配力鉄筋２３Ａや第２配力鉄筋２３Ｂとなる。
また、実施例１の床版システム２１ｂの解析モデルに対して、配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂ及び大径部材２８Ａ、２８Ｂを備えないものを、比較例の床版システム２１ｄ（図６参照）と規定する。
実施例２の床版システム２１ｃ及び比較例の床版システム２１ｄの荷重等の境界条件は、実施例１の床版システム２１ｂと同一である。
【００４７】
図１０及び図１１に、実施例１の床版システム２１ｂの解析結果を示す。
図１０の縦軸は荷重Ｆ３を表し、横軸は評価対象位置の変位を表す。評価対象位置は、荷重Ｆ３が５７．０ｋＮのときに約１．５ｍｍ変位し、このときに床版システム２１ｂが破壊したことが分かった。
図１１に、床版システム２１ｂが破壊する直前の歪εＸＸ（橋軸方向Ｘに垂直な面において橋軸方向Ｘに生じる歪）のコンター図を示す。歪εＸＸは、引張り歪を正の値で表し、圧縮歪を負の値で表した。後述するように床版システム２１ｂが配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂ及び大径部材２８Ａ、２８Ｂを備えていなければ、引張り歪しか生じないはずであるが、大径部材２８Ａ、２８Ｂにより範囲Ｒ３に圧縮歪が生じていることが分かった。これは、第１配力鉄筋２３Ａや前述の段差２８ａＡによりプレキャスト床版２２間で曲げモーメントＭｙが効率的に伝達されるためである。
【００４８】
図１２及び図１３に、実施例２の床版システム２１ｃの解析結果を示す。図１２の縦軸及び横軸は、図１０と同一である。評価対象位置は、荷重Ｆ３が５３．２ｋＮのときに約０．９ｍｍ変位し、このときに床版システム２１ｃが破壊したことが分かった。
図１３に、床版システム２１ｃが破壊する直前の歪εＸＸのコンター図を示す。図１１に比べて、充填部材２４において歪εＸＸが引張り側になっていることが分かった。
【００４９】
図１４及び図１５に、比較例の床版システム２１ｄの解析結果を示す。図１４の縦軸及び横軸は、図１０と同一である。評価対象位置は、荷重Ｆ３が４３．７ｋＮのときに約０．３ｍｍ変位し、このときに床版システム２１ｄが破壊したことが分かった。
図１５に、床版システム２１ｄが破壊する直前の歪εＸＸのコンター図を示す。図１３に比べて、充填部材２４において歪εＸＸがさらに引張り側になり、引張り歪しか生じないことが分かった。
【００５０】
このように、プレキャスト床版２２の継手近傍で曲げ引張り破壊又は剥離破壊が発生する恐れがある場合においても、配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂと充填部材２４との界面で生じる抵抗が期待できるため、床版システム２１の脆性的な破壊形態を回避することで、床版システム２１の安全性が向上する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の床版システム２１によれば、プレキャスト床版２２Ａの側面２２ａＡから突出する第１配力鉄筋２３Ａが、充填部材２４内に配置されている。このため、充填部材２４を介してプレキャスト床版２２Ａ、２２Ｂ間で伝達される曲げモーメントがプレキャスト床版２２Ａと充填部材２４との界面だけでなく、第１配力鉄筋２３Ａを介してプレキャスト床版２２Ａと充填部材２４との間で伝達される。したがって、プレキャスト床版２２Ａと充填部材２４との界面で伝達される曲げモーメントが抑制され、プレキャスト床版２２Ａと充填部材２４との界面で剥離するのを抑えることができる。
【００５２】
プレキャスト床版２２Ａと充填部材２４との界面だけでなく、第１配力鉄筋２３Ａを介して断面力を伝達させることで、床版システム２１の最大耐力及び疲労耐久性を向上させることができる。
プレキャスト床版２２Ａとプレキャスト床版２２Ｂとを充填部材２４で一体化するだけで、床版システム２１を構成できる。このため、床版システム２１の施工に要する時間を短縮する（急速施工）とともに、床版システム２１の施工に高度な技能を必要としない（脱技能化）。
【００５３】
第１配力鉄筋２３Ａの先端部に、第１大径部材２８Ａが固定されている。このため、第１配力鉄筋２３Ａと第１大径部材２８Ａとの接続部分に形成される段差２８ａＡにより、プレキャスト床版２２間で曲げモーメントＭｙをより確実に伝達することができる。
第１配力鉄筋２３Ａがプレキャスト床版２２Ｂに接触していることで、第１配力鉄筋２３Ａが充填部材２４内に突出する長さを維持しつつ、充填部材２４の橋軸方向Ｘの長さを短くすることができる。充填部材２４が比較的高価な材料であっても、床版システム２１の製造コストを低減させることができる。
【００５４】
橋軸方向Ｘに見たときに、第１配力鉄筋２３Ａと第２配力鉄筋２３Ｂとは位置をずらして配置されている。例えば、第１配力鉄筋２３Ａと第２配力鉄筋２３Ｂとが配置されている位置が重なっていると、配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂの先端部同士が突き当たる。プレキャスト床版２２Ｂが第２配力鉄筋２３Ｂを備える場合であっても、充填部材２４の橋軸方向Ｘの長さを短くすることができる。
【００５５】
充填部材２４の弾性率はプレキャスト床版２２の弾性率よりも小さく、充填部材２４がプレキャスト床版２２に付着する付着強度はプレキャスト床版２２の引張強度以上である。
これにより、プレキャスト床版２２間で伝達される曲げモーメントＭｙは連続構造の床版システムの曲げモーメントＭｙに比べて減少する。連続構造の床版システムに比べて半連続構造の床版システム２１では、プレキャスト床版２２に橋軸直角方向Ｙに延びるひび割れが形成されにくくなるとともに、一対のプレキャスト床版２２間で一定量の曲げモーメントＭｙが伝達される。一定量の曲げモーメントＭｙが伝達されるため、プレキャスト床版２２の厚さが抑えられる。プレキャスト床版２２に橋軸直角方向Ｙに延びるひび割れが形成されにくいと、プレキャスト床版２２の疲労耐久性が向上する。
したがって、床版システム２１をプレキャスト床版２２から容易に構成でき、プレキャスト床版２２の厚さの増加を抑えつつ疲労耐久性を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態の道路橋１によれば、プレキャスト床版２２Ａと充填部材２４との界面で剥離するのを抑えた床版システム２１を用いて道路橋１を構成することができる。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、床版システム２１に作用する曲げモーメントＭｙが比較的小さい場合等には、床版システム２１は第１大径部材２８Ａ、第２配力鉄筋２３Ｂ、及び第２大径部材２８Ｂを備えなくてもよい。
配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂがプレキャスト床版２２から突出する長さが短い場合等には、橋軸方向Ｘに見たときに配力鉄筋２３Ａ、２３Ｂが同じ位置に配置されていてもよい。
【００５８】
第１棒状部材が第１配力鉄筋２３Ａであるとした。しかし、第１棒状部材はこれに限定されず、第１主鉄筋や他の鉄筋等でもよい。第２配力鉄筋２３Ｂも同様である。
橋構造は道路橋１であるとしたが、橋構造は鉄道橋等であるとしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１    道路橋（橋構造）
２１  床版システム（プレキャスト床版システム）
２２  プレキャスト床版
２２Ａ  プレキャスト床版（一方のプレキャスト床版）
２２Ｂ  プレキャスト床版（他方のプレキャスト床版）
２２Ｃ  プレキャスト床版
２２ａＡ、２２ｂＢ  側面
２３Ａ  第１配力鉄筋（第１棒状部材）
２３Ｂ  第２配力鉄筋（第２棒状部材）
２４  充填部材
２８Ａ  第１大径部材（大径部材）
Ｚ    厚さ方向
【図１】
2018172893.tif 000003
【図２】
2018172893.tif 000004
【図３】
2018172893.tif 000005
【図４】
2018172893.tif 000006
【図５】
2018172893.tif 000007
【図６】
2018172893.tif 000008
【図７】
2018172893.tif 000009
【図８】
2018172893.tif 000010
【図９】
2018172893.tif 000011
【図１０】
2018172893.tif 000012
【図１１】
2018172893.tif 000013
【図１２】
2018172893.tif 000014
【図１３】
2018172893.tif 000015
【図１４】
2018172893.tif 000016
【図１５】
2018172893.tif 000017