(57)【要約】【課題】圧縮時の圧縮部材の座屈を防止できる耐荷材の製造方法を提供する。【解決手段】鋼管２内に配置されたＰＣ鋼棒３に圧縮力を加え、ＰＣ鋼棒３の伸長方向の弾性復元力により該鋼管２の長さ方向に引張力を加える。アンボンド式のＰＣ鋼棒３を用い、鋼管２内の断面に部分的に充填材31を充填して該充填材31によりＰＣ鋼棒３を包み、充填材31が硬化した後、ＰＣ鋼棒３に圧縮力を加えることにより、ＰＣ鋼棒３に座屈が発生することなく、圧縮することができる。また、圧縮後、ＰＣ鋼棒３の弾性復元力により鋼管２に引張力が導入され、鋼管２に伸びを与えることができる。【選択図】図１
2008121353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管内に配置された圧縮部材に圧縮力を加え、前記圧縮部材の伸長方向の弾性復元力により該鋼管の長さ方向に引張力を加える耐荷材の製造方法であって、前記圧縮部材がアンボンド式のＰＣ鋼材であり、前記鋼管内の断面に部分的に充填材を充填して該充填材により前記ＰＣ鋼材を拘束した後、前記ＰＣ鋼材に圧縮力を加えることを特徴とする耐荷材の製造方法。
【請求項２】
前記鋼管の断面一側に前記ＰＣ鋼材を配置し、前記鋼管の断面他側に引張部材により圧縮力を付与することを特徴とする請求項１記載の耐荷材の製造方法。
【請求項３】
長さ方向に間隔を置いて前記鋼管に対をなす支圧部を設け、前記ＰＣ鋼材は、それら支圧部の間隔を広げる方向の弾性復元力を有することを特徴とする請求項１又は２記載の耐荷材の製造方法。
【請求項４】
前記支圧部の間に前記鋼管より小径な管体を配置し、この管体に前記ＰＣ鋼材を挿通すると共に前記管体内に前記充填材を充填して該充填材により該ＰＣ鋼材を拘束することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法。
【請求項５】
前記鋼管の長さ方向に引張力を加えた後、前記鋼管内にセメント系充填材を充填することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法。
【請求項６】
伸縮手段の伸長により前記ＰＣ鋼材の端部を内側に押すと共に、前記伸長により前記鋼管を外側に引張って前記ＰＣ鋼材に前記圧縮力を加えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法により製造されたことを特徴とする耐荷材。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法に用いる耐荷材の製造装置において、前記ＰＣ鋼材の端部側に配置され伸長動作により前記ＰＣ鋼材を内側に押して前記圧縮力を加える伸縮手段と、この伸縮手段の伸長動作により前記鋼管を外側に引張る引張手段とを備えることを特徴とする耐荷材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮力や引張力を受ける構造物の支柱や梁材等に用いる耐荷材の製造方法と耐荷材及びその製造方法に用いる製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の防護構造物として、落石、雪崩防護構造物などでは、所定の間隔で支柱を設け、各支柱の間に水平ロープ材を設け、各支柱間を水平ロープ材に掛止させたワイヤ製のネットで遮蔽した防護柵（例えば特許文献１）や、各支柱間にコンクリート製や金属製などからなる横杆を多段に設けた防護柵や、斜面に所定の間隔を隔てて立設され、防護ネットを張り巡らす防護柵用支柱において、支柱の下端が斜面に載置され、斜面に設けたアンカーと前記支柱の下部の間が据付用ロープで接続されて位置決めされている支柱を用いる防護柵（例えば特許文献２）や、前記アンカーと支柱の上部及び下部との間を据付用ロープで接続した吊柵式の防護柵（例えば特許文献３）などが知られており、前記支柱には鋼管が用いられている。
【０００３】
また、斜面に形成した擁壁と、前記擁壁を貫通して地山に挿入し、擁壁から突出する部位を片持式に支持する主構部材と、前記擁壁から張り出た主構部材間に設けた床版とにより構成した防護構造物（例えば特許文献４）があり、前記主構造材には鋼管が用いられている。
【０００４】
上記のように防護構造物の部材には、鋼管が用いられており、さらに、その鋼管の強度を増すため、内部にＰＣ鋼材を配置し、コンクリートを充填した充填鋼管（例えば特許文献５）が用いられている。
【０００５】
上記充填鋼管では、鋼管内の前側にＰＣ鋼材を配置することにより、鋼管の前側に加わる引張力に対抗することができる。
【０００６】
しかし、構造材として用いる鋼管には、引張力以外にも圧縮力が加わる場合があり、従来のものでは、圧縮力に対抗する効果的な補強方法は開発されていなかった。
【０００７】
このような問題を考慮して、特願２００６−１７０７３９号では、長さ方向に間隔を置いて前記鋼管に対をなす支圧部を設け、鋼棒からなる圧縮部材は、それら支圧部の間隔を広げる方向の弾性復元力を有する耐荷材の製造方法であって、前記鋼棒を長さ方向に圧縮し、この圧縮した圧縮部材の両端側を前記支圧部に定着する耐荷材の製造方法が提案されている。
【特許文献１】特開平６−１７３２２１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８５１５号公報（段落００１３段）
【特許文献３】特開平８−１８４０１４号公報
【特許文献４】特開２００１−３２３４１６号公報
【特許文献５】実用新案登録第２５４７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記耐荷材の製造方法では、圧縮した鋼棒の両端側を支圧部に定着することにより、鋼棒の弾性復元力が、支圧部間を広げる方向の力とした働き、鋼管の長さ方向に引張力を導入することができるが、鋼管に比べて細い鋼棒を圧縮するため、圧縮時に座屈が生じ易く、製造において鋼棒の座屈を確実に防止する必要がある。
【０００９】
ところで、鋼棒に引張力を導入する場合、鋼棒の一端を固定し、その鋼棒の他端を引張り、引張った状態で他端を定着することにより、鋼棒に緊張力を付与する方法が知られている。しかし、この方法が鋼棒を引張るのに対して、逆に鋼棒を圧縮する場合、鋼棒の一端を固定し、鋼棒の他端を押して該鋼棒を圧縮するには、鋼棒を真っ直ぐ押す必要があり、作業精度が求められることが予想される。
【００１０】
そこで、本発明は、圧縮時の圧縮部材の座屈を防止できる耐荷材の製造方法と耐荷材及びその製造方法に用いる製造装置を提供することを目的とし、また、圧縮部材の圧縮作業を効率よく行うことを目的とし、さらに、強度的に優れた耐荷材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】
【００１１】
請求項１の発明は、鋼管内に配置された圧縮部材に圧縮力を加え、前記圧縮部材の伸長方向の弾性復元力により該鋼管の長さ方向に引張力を加える耐荷材の製造方法であって、前記圧縮部材がアンボンド式のＰＣ鋼材であり、前記鋼管内の断面に部分的に充填材を充填して該充填材により前記ＰＣ鋼材を拘束した後、前記ＰＣ鋼材に圧縮力を加える製造方法である。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記鋼管の断面一側に前記ＰＣ鋼材を配置し、前記鋼管の断面他側に引張部材により圧縮力を付与する製造方法である。
【００１３】
また、請求項３の発明は、長さ方向に間隔を置いて前記鋼管に対をなす支圧部を設け、前記ＰＣ鋼材は、それら支圧部の間隔を広げる方向の弾性復元力を有する製造方法である。
【００１４】
また、請求項４の発明は、前記支圧部の間に前記鋼管より小径な管体を配置し、この管体に前記ＰＣ鋼材を挿通すると共に前記管体内に前記充填材を充填して該充填材により該ＰＣ鋼材を拘束する製造方法である。
【００１５】
また、請求項５の発明は、前記鋼管の長さ方向に引張力を加えた後、前記鋼管内にセメント系充填材を充填する製造方法である。
【００１６】
また、請求項６の発明は、伸縮手段の伸長により前記ＰＣ鋼材の端部を内側に押すと共に、前記伸長により前記鋼管を外側に引張って前記ＰＣ鋼棒に前記圧縮力を加える製造方法である。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法により製造されたものである。
【００１８】
また、請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法に用いる耐荷材の製造装置において、前記ＰＣ鋼材の端部側に配置され伸長動作により前記ＰＣ鋼材を内側に押して前記圧縮力を加える伸縮手段と、この伸縮手段の伸長動作により前記鋼管を外側に引張る引張手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の構成によれば、アンボンド式のＰＣ鋼材を充填材により拘束することにより、座屈が発生することなく、ＰＣ鋼材を圧縮することができる。また、圧縮後、ＰＣ鋼材の弾性復元力により鋼管に引張力が導入され、鋼管に伸びを与えることができる。この場合、鋼管には充填材が部分的に設けられているから、鋼管全体に充填材を設けた場合に比べて大きな伸びを得ることができる
このように製造することにより、曲げモーメントによって鋼管に長さ方向の圧縮力が加わると、この圧縮力に対して圧縮部材の引張力が対抗することにより、荷重に強い耐荷材が得られる。
【００２０】
また、請求項２の構成によれば、さらに、曲げモーメントによって鋼管に長さ方向の引張力が加わると、この引張力に対して引張部材の圧縮力が対抗することにより、荷重に強い耐荷材が得られる。
【００２１】
また、請求項３の構成によれば、支圧部間を広げるＰＣ鋼材の弾性復元力により鋼管の長さ方向に引張力を加えることができる。
【００２２】
また、請求項４の構成によれば、鋼管に配置された管体にＰＣ鋼材を挿通することにより、ＰＣ鋼材を略真っ直ぐに位置決めすることができ、ＰＣ鋼材を拘束する充填材とその外側の管体により、圧縮時におけるＰＣ鋼材の座屈を防止することができる。
【００２３】
また、請求項５の構成によれば、セメント系充填材の充填後に引張力を導入するには、鋼管及び充填材の断面積が大きくなり、大きな導入力が必要となり、製造が困難となるが、セメント系充填材の充填前に鋼管に引張力を加えることにより、大きな引張力を加えることができ、得られた耐荷材の弾性領域が広がる。
【００２４】
また、請求項６の構成によれば、ＰＣ鋼材の端部を内側に押すと共に、これとは逆方向の外側に鋼管を引張ってＰＣ鋼棒に前記圧縮力を加えるため、セットロスが小さく、有効プレストレスを大きくできるので、効率よくＰＣ鋼材を圧縮することができる。
【００２５】
また、請求項７の構成によれば、弾性領域が大きな耐荷材となる。
【００２６】
また、請求項８の構成によれば、伸縮手段を伸長すると、ＰＣ鋼材を内側に押す力が加わり、同時にその反力により鋼管を外側に引く力が加わるため、セットロスが小さく、有効プレストレスを大きくできるので、伸縮手段の動作により効率よくＰＣ鋼材を圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な耐荷材の製造方法と耐荷材及びその製造方法に用いる製造装置を採用することにより、従来にない耐荷材が得られ、その耐荷材について記述する。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施例１について、図１〜図１１を参照して説明する。同図に示すように、耐荷材１は、鋼管２と、この鋼管２の長さ方向に引張力を加える圧縮部材たるアンボンド式のＰＣ鋼棒３とを備える。また、前記鋼管２の両端部に、それぞれ支圧部たる支圧板４，４´を設け、これら支圧板４，４´は、鋼管２の直径方向の板材からなり、溶接などにより鋼管２の内周面の一側に固着されている。それら支圧板４，４´は、その幅方向両側に、補強リブ５，５を有し、断面略コ字形をなし、その長さ方向両端側に鋼管２の内周面に対応する円弧部６，６を有し、この円弧部６と前記補強リブ５の縁部を鋼管２の内周面に溶接などにより固着している。そして、前記ＰＣ鋼棒３を長さ方向に圧縮した状態で、該鋼棒３の両端側を前記支圧板４，４に定着し、鋼管１に長さ方向の引張力を導入する。その支圧板４，４には、鋼管２の断面一側に位置して、前記ＰＣ鋼棒３を挿通する挿通孔７，７´が穿設されている。また、前記支圧板４，４には、前記鋼管２の断面他側に位置して、引張部材たるＰＣ鋼材８を挿通する挿通孔７Ａ，７Ａ´が穿設されている。尚、一側の支圧板４´の挿通孔７´，７Ａ´より他側の支圧板４の挿通孔７，７Ａは大きく形成されている。
【００２９】
前記鋼棒３は内装体11により前記鋼管２内に配置され、その内装体11は、対をなす管体たる鞘管12，12Ａと、長さ方向に間隔をおいて設けた複数の管体用スペーサ13，13…とからなる。前記対をなす鞘管12，12Ａは、鋼管２内の対向する位置で、鋼管２の内面に近い位置にあり、前記スペーサ13は、前記鋼管２に円板状をなし、前記鞘管12を挿通する挿通孔14を備え、この挿通孔14において鞘管12を固定している。また、前記スペーサ13には、鞘管12，12Ａの間で、その円周に切欠き溝15，15が形成され、後述するセメント系充填材が前記切欠き溝15を通る。尚、前記ＰＣ鋼棒３を挿通する鞘管12は、両側の支圧板４，４の間隔より短く、その端部と支圧板４との間に間隔が設けられている。
【００３０】
前記鞘管12の内径は、例えば７０ｍｍ程度であり、前記ＰＣ鋼棒３の外径は、３６ｍｍ程度であり、鞘管12の内周には、該鞘管12の長さ方向に所定間隔を置いて複数のスペーサ16が設けられている。このスペーサ16は、図６に示すように、前記鞘管12の内周に複数の円弧板17，17，17を設け、これら円弧板17，17，17の内端17Ａ，17Ａ，17Ａを通る仮想円の直径が前記ＰＣ鋼棒３の外径に略対応し、実際には、前記仮想円の直径をＰＣ鋼棒３の外径より僅かに大きく設定している。そして、ＰＣ鋼棒３を挿通した状態で、前記内端17Ａ，17Ａ間には隙間があり、ここを後述した充填材が通ることができる。
【００３１】
前記ＰＣ鋼棒３の両端には、雌螺子部18がそれぞれ形成され、この雌螺子部18にナット体19，19Ａが螺合し、これらナット体19，19Ａは支圧板４を挟んだ外側と内側に螺合される。尚、ナット体19Ａと支圧板４，４´との間にはアンカープレート30が配置される。
【００３２】
次に、前記圧縮部材たるＰＣ鋼棒３を長さ方向に圧縮する方法について説明する。一方の前記支圧板４には、鋼管２の断面一側に、張出し縁部４Ａ，４Ａを一体に形成し、これら張出し縁部４Ａ，４Ａに、連結孔20，20を穿設する。製造装置21は、伸縮手段たるジャッキ22を備え、このジャッキ22は油圧などの流体圧により伸縮し、基端側の本体23と、この本体23に対して進退する伸縮部24とを有し、この伸縮部24の進退によりジャッキ22が伸縮する。また、前記本体23の基端側には、ジャッキ22の伸長時に本体23から反力を受ける枠体25を設け、この枠体25に連結部たる一対の連結杆26，26を設けて支圧板４と枠体25とを連結し、それら連結杆26，26はジャッキ22を挟んだ両側に位置し、それら連結杆26，26の先端を前記連結孔20，20に挿入し、その先端の螺子部にナット27を螺合して連結し、それら連結杆26，26の先端を枠体25に挿入し、その先端の螺子部にナット27Ａを螺合して連結している。また、前記伸縮部24の先端には、前記ＰＣ鋼棒３の端部を挿入する挿入孔28が設けられており、前記伸縮部24に当接する位置で前記ＰＣ鋼棒３の雄螺子部18に押圧用ナット29を螺合する。
【００３３】
まず、鋼管２内に内装体11を挿入した後、鋼管２の両側に支圧板４，４´を固定する。この場合、内装体11を鋼管２内面に固定してもよいし、あるいは固定しなくてもよいが、支圧板４，４´の挿通孔７，７Ａ，７´，７Ａ´と内装体11の鞘管12，12Ａとの位置を合せておく。
【００３４】
まず、鋼管２の長さ方向他側（図１中で右側）の挿通孔７´から、ＰＣ鋼棒３を鞘管12内に挿入し、この鞘管12の長さ方向一側から出たＰＣ鋼棒３の端部たる一端３Ａに、鞘管12と支圧板４との間で、ナット体19Ａを螺合し、このナット体19Ａを回しながら鋼棒３の一端３Ａを長さ方向一端側の挿通孔５から外側に所定長さだけ突出させて、鋼棒３の端部たる他端３Ｂが挿通孔７´を挿通したら（挿通孔７´より内側に移動したら）、その他端３Ｂに支圧板４´と鞘管12との間でナット体19Ａを螺合し、さらに、ナット体19Ａを回しながら、他端３Ｂが支圧板４の外側に突出するように配置し、その他端３Ｂにナット体19を螺合し、これにより、ＰＣ鋼棒３の他端３Ｂをナット体19，19Ａにより他端側の支圧板４´に固定する。尚、ＰＣ鋼棒３の一端３Ａも一側の支圧板４の外側に突出し、ナット体19，19Ａは、支圧板４と離れた位置で、雄螺子部18に螺合しておく。このようにして鞘管12内にＰＣ鋼棒３を挿通したら、鞘管12内に、無収縮モルタルやセメントミルクなどの充填材31を充填し、充填材31が硬化した後、ＰＣ鋼棒３に圧縮力を加える。この場合、スペーサ16は、内端17Ａ，17Ａ，17Ａの３点でＰＣ鋼棒３を位置決めしており、鞘管12内でＰＣ鋼棒３が真っ直ぐに配置され、また、充填材31は、隣り合う円弧板17，17とＰＣ鋼棒３の外周との間の隙間を通し鞘管12の全長に充填され、ＰＣ鋼棒３の略全周で略全長が充填材31により覆われる。
【００３５】
図７〜図８に示すように、ＰＣ鋼棒３に圧縮力を加える前に、前記伸縮部24に当接する位置で、前記ＰＣ鋼棒３の一端３Ａの雄螺子部18に押圧用ナット29を螺合し、ＰＣ鋼棒３の端部を前記挿入孔28に挿入し、伸縮部24に押圧ナット29を当接する。この状態で、連結杆26，26の先端を前記連結孔20，20に挿入し、その先端の螺子部18にナット27を螺合して連結する。尚、図８に示すように、ナット体19を支圧板４から離れた位置にして、ＰＣ鋼棒３を押し込み可能にしておく。
【００３６】
そして、鋼管２内の充填材31が硬化した後、ジャッキ22を駆動して伸縮部24を伸長すると、図８の白抜き矢印に示すように、伸縮部24により押圧用ナット29が押されてＰＣ鋼棒３を長さ方向に圧縮する力が加わり、同時に伸縮部24の伸長により支圧板４と枠体25との間を広げようとする力が発生し、黒塗り矢印に示すように、枠体25に連結杆26，26によって連結された支圧板４が外側に引張られることにより、セットロスが少なく、ＰＣ鋼棒３を効率よく圧縮することができる。尚、この例では、ＰＣ鋼棒３の一端３Ａ側に製造装置21を配置したが、同時にＰＣ鋼棒３の他端３Ｂ側に製造装置21を配置し、両側の製造装置21，21により、略同時にＰＣ鋼棒３を圧縮するようにしてもよい。
【００３７】
この場合、ＰＣ鋼棒３は、スペーサ16，16…により真っ直ぐに配置され、且つ、ＰＣ鋼棒３と管体12との間に充填した充填材31により拘束されているため、座屈を生じることなく、ＰＣ鋼棒３を圧縮することができる。そして、ＰＣ鋼棒３を長さ方向に所定寸法だけ圧縮したら、この状態で、他端側のナット体19，19Ａを支圧板４に当接する位置まで回して止め、この後、ジャッキ22を収縮し、連結杆26からナット27を外して連結杆26と支圧板４との連結を解除し、ＰＣ鋼棒３の端部からジャッキ22を取外す。ジャッキ22を収縮すると、ＰＣ鋼棒３の伸長方向の弾性復元力により両側のナット体ナット体19Ａ，19Ａにより両側の支圧板４，４´を広げようとする力が発生し、鋼管２の断面一側を長さ方向に伸ばす引張力を導入することができる。
【００３８】
一方、他方の鞘管12Ａに支圧板４の挿通７Ａから引張部材たるＰＣ鋼材８を挿入し、このＰＣ鋼材８の両端側を外側に引張る引張力を加えて緊張した状態で、それら両端側を定着具32，32により定着し、定着後、前記引張力を解放することにより、支圧板４，４間に圧縮力を付与する。この場合、前記ＰＣ鋼棒３による引張力と前記ＰＣ鋼材８による圧縮力とが釣り合うように設定することにより、鋼管２に加わる軸方向の力を±０にすることができる。尚、定着具32と支圧板４，４´との間にはアンカープレート30が配置される。
【００３９】
前記ＰＣ鋼材８は、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線からなり、前記ＰＣ鋼材８がＰＣ鋼棒であれば、定着具たるナット体をＰＣ鋼棒の両端側に螺合し、前記ＰＣ鋼材８がＰＣ鋼線であれば、楔式の定着具を用いることができる。
【００４０】
上述したように、ＰＣ鋼棒３により断面一側に引張力を導入し、ＰＣ鋼材８により断面他側に圧縮力を導入した後、さらに、前記鋼管２内にセメント系充填材33を充填することができる。そのセメント系充填材33として、コンクリートが例示される。このようにコンクリート充填前に、鋼管２に引張力と圧縮力を導入することにより、耐荷材１の弾性領域が広がる。また、図１０に示すように、鋼管２の両端側の管用スペーサ13と鋼管２の管端との間には、防蝕用充填材たる無収縮セメントミルク33Ａを充填し、定着部たるＰＣ鋼棒２の両端，ＰＣ鋼材の両端，ナット体19，19Ａ及び定着具32の防蝕を図る。尚、両端側の管用スペーサ13，13間においては、鋼管２内に前記セメント系充填材33を充填する。
【００４１】
以下、試験例について説明する。試験に用いた鋼管２は、一般構造用炭素鋼鋼管で、外径457.2mm，厚さ12.7mmである。試験に用いたＰＣ鋼棒３は、SBPR 930/1080（耐力930Ｎ/mm2以上，引張強さ：1030Ｎ/mm2以上）、直径36mmのアンポンド式ＰＣ鋼棒である。試験に用いたＰＣ鋼材８は、SBPR 930/1080（耐力930Ｎ/mm2以上，引張強さ：1030Ｎ/mm2以上）、直径36mmのＰＣ鋼棒である。試験に用いた鞘管12，12Ａの中心間隔は、300mmであり、この中央に鋼管２の中心が位置する。試験品（Ａ）は、前記鋼管２である。試験品（Ｂ）は、鋼管２内にコンクリートを充填したものである。試験品（Ｃ）は、鋼管２内にコンクリートを充填し、ＰＣ鋼棒３とＰＣ鋼材８を挿通し、鋼管２にＰＣ鋼棒３により引張力を導入せず、鋼管２にＰＣ鋼材８により圧縮力を導入していないものである。試験品（Ｄ）は、鋼管２にＰＣ鋼棒３により引張力を導入し、鋼管２にＰＣ鋼材８により圧縮力を導入したものである。試験品（Ｅ）は、鋼管２にＰＣ鋼棒３により引張力を導入し、鋼管２にＰＣ鋼材８により圧縮力を導入し、コンクリートを充填したものである。尚、ＰＣ鋼棒３により鋼管２に引張力を導入する際、該ＰＣ鋼棒３を500ｋＮの圧縮力を加え、ＰＣ鋼材８により鋼管２に引張力を導入する際、該ＰＣ鋼材３に500ｋＮの引張力を加えた。
【００４２】
上記試験品（Ａ）〜（Ｅ）のモーメントＭと曲率φの関係を実験より求めた結果を図１２に示す。また、それぞれの降伏モーメントを下記の表１に示す。
【００４３】
【表１】
2008121353.tif 000003
上記の表１に示されるように、鋼管２にＰＣ鋼棒３により引張力を導入し、鋼管２にＰＣ鋼材８により圧縮力を導入し、コンクリートを充填した試験品（Ｅ）は他に比べて極めて高い降伏モーメントの値を得ることができ、耐力に優れることが分かる。
【００４４】
このように本実施例では、請求項１に対応して、鋼管２内に配置された圧縮部材に圧縮力を加え、圧縮部材の伸長方向の弾性復元力により該鋼管の長さ方向に引張力を加える耐荷材の製造方法において、圧縮部材がアンボンド式のＰＣ鋼材たるＰＣ鋼棒３であり、鋼管２内の断面に部分的に充填材31を充填して該充填材31によりＰＣ鋼棒３を拘束した後、ＰＣ鋼棒３に圧縮力を加えるから、アンボンド式のＰＣ鋼棒３を充填材31により包んで拘束することにより、座屈が発生することなく、ＰＣ鋼棒３を圧縮することができる。また、圧縮後、ＰＣ鋼棒３の弾性復元力により鋼管２に引張力が導入され、鋼管２に伸びを与えることができる。この場合、鋼管２には充填材31が部分的に設けられているから、鋼管２全体に充填材を設けた場合に比べて大きな伸びを得ることができる
このように製造することにより、曲げモーメントによって鋼管２に長さ方向の圧縮力が加わると、この圧縮力に対してＰＣ鋼棒３の引張力が対抗することにより、荷重に強い耐荷材１が得られる。
【００４５】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、鋼管２の断面一側にＰＣ鋼棒３を配置し、鋼管２の断面他側に引張部材たるＰＣ鋼材８により圧縮力を付与するから、さらに、曲げモーメントによって鋼管２に長さ方向の引張力が加わると、この引張力に対してＰＣ鋼材８の圧縮力が対抗することにより、荷重に強い耐荷材１が得られる。すなわち、曲げモーメントにより発生する断面一側の圧縮力と断面他側の引張力とに対して、ＰＣ鋼棒３の引張力とＰＣ鋼材８の緊張力とが対抗する。
【００４６】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、長さ方向に間隔を置いて鋼管２に対をなす支圧部たる支圧板４，４´を設け、ＰＣ鋼棒３は、それら支圧板４，４´の間隔を広げる方向の弾性復元力を有するから、支圧板４，４´間を広げるＰＣ鋼棒３の弾性復元力により鋼管２の長さ方向に引張力を加えることができる。
【００４７】
また、このように本実施例では、請求項４に対応して、支圧部たる支圧板４，４´の間に鋼管２より小径な管体たる鞘管12を配置し、この鞘管12にＰＣ鋼材たるＰＣ鋼棒３を挿通すると共に鞘管12内に充填材31を充填して該充填材31により該ＰＣ鋼棒３を拘束するから、鋼管２に配置された管体12にＰＣ鋼棒３を挿通することにより、ＰＣ鋼棒３を略真っ直ぐに位置決めすることができ、ＰＣ鋼棒３を囲んで拘束する充填材31とその外側の鞘管12により、圧縮時におけるＰＣ鋼棒３の座屈を防止することができる。
【００４８】
また、実施例上の効果として、管体たる鞘管12内にＰＣ鋼材たるＰＣ鋼棒３を位置決めするスペーサ16を設けたから、スペーサにより管体内のＰＣ鋼材の位置決めを行うことができる。
【００４９】
また、このように本実施例では、請求項５に対応して、鋼管２の長さ方向に引張力を加えた後、鋼管２内にセメント系充填材33を充填するから、セメント系充填材33の充填後に引張力を導入するには、鋼管２及び充填材33の断面積が大きくなり、大きな導入力が必要となり、製造が困難となるが、セメント系充填材33の充填前に鋼管２に引張力を加えることにより、大きな引張力を加えることができ、得られた耐荷材１の弾性領域が広がる。
【００５０】
また、このように本実施例では、請求項６に対応して、伸縮手段たるジャッキ22の伸長によりＰＣ鋼材たるＰＣ鋼棒３の端部を内側に押すと共に、前記伸長により鋼管２を外側に引張ってＰＣ鋼棒３に前記圧縮力を加えるから、ＰＣ鋼棒３の端部を内側に押すと共に、これとは逆方向の外側に鋼管２を引張ってＰＣ鋼棒３に前記圧縮力を加えるため、セットロスが小さく、有効プレストレスを大きくできるので、効率よくＰＣ鋼棒３を圧縮することができる。
【００５１】
また、このように本実施例では、請求項７に対応して、請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法により製造され、好ましくは鋼管２内にセメント系充填材33が充填されているから、弾性領域が大きな耐荷材１となる。
【００５２】
また、このように本実施例では、請求項８に対応して、請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐荷材の製造方法に用いる耐荷材の製造装置において、支圧部たる支圧板４より外側でＰＣ鋼材たるＰＣ鋼棒３の端部側に配置され伸長動作によりＰＣ鋼棒３を内側に押して前記圧縮力を加える伸縮手段たるジャッキ22と、このジャッキ22の伸長動作により鋼管２の支圧板４側を外側に引張る引張部材たる連結杆26とを備えるから、ジャッキ22を伸長すると、ＰＣ鋼棒３を内側に押す力が加わり、同時にその反力により支圧板４側を外側に引く力が加わるため、セットロスが小さく、有効プレストレスを大きくできるので、ジャッキ22の動作により効率よくＰＣ鋼棒３を圧縮することができる。
【００５３】
このようにジャッキ22はＰＣ鋼棒３を押し、且つ、ＰＣ鋼棒３を押すことによりジャッキ22が受ける反力を引張部材たる連結杆26により、支圧部たる支圧板４側を引張る力に用いている。したがって、反力を受けるためにジャッキ22の本体23側を壁などに固定する必要もない。
【００５４】
また、実施例上の効果として、前記圧縮部材たるＰＣ鋼棒３の鋼管２内位置を位置決めする位置決め部材たる内装体11を備えるから、ＰＣ鋼棒３に圧縮力を加えても、内装体11により位置決めされているため、鋼棒３に座屈を防止でき、圧縮されたＰＣ鋼棒３の弾性復元力により鋼管２に引張力を導入することができる。また、耐荷材の製造方法において、引張部材たるＰＣ鋼材８を長さ方向に引張って緊張し、この緊張したＰＣ鋼材８の両端側を支圧部たる支圧板４，４´に定着するから、ＰＣ鋼材８の弾性復元力が、支圧板４，４´間を狭める方向の力とした働き、鋼管２の長さ方向に圧縮力を導入することができる。また、鋼管２の断面一側に圧縮部材たるＰＣ鋼棒３を配置し、鋼管２の断面他側に引張部材たるＰＣ鋼材８により圧縮力たる緊張力を付与し、前記引張力と前記緊張力を略同一に設定するから、長さ方向の軸力が釣り合い、鋼管２の長さ方向に軸力が発生することがない。
【実施例２】
【００５５】
図１３は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例の耐荷材１では、前記鞘管12を用いずに、ＰＣ鋼棒３を拘束する充填材31を、鋼管２の断面の２分の１以下に充填し、硬化させる。すなわち、充填材31の上面31Ａは、鋼管２の断面高さの２分の１以下であり、好ましくは３分の１以下で、且つＰＣ鋼棒３と上面31Ａとの間が所定寸法を備えており、所定寸法としては、ＰＣ鋼棒３に圧縮力を加えた際に、前記ＰＣ鋼棒３と上面31Ａとの間の充填材31が破損しない程度の寸法である。
【００５６】
したがって、アンポンド式のＰＣ鋼棒３を長さ方向に圧縮する力を加えても、充填材31によりＰＣ鋼棒３が位置決め状態で拘束されているため、座屈を起すことがなく、その圧縮したＰＣ鋼棒３の両端を支圧板４，４に定着して鋼管２の断面一側に引張力を付与することができる。
【００５７】
この例では、鞘管12などを用いずに充填材31によりＰＣ鋼棒３を位置決め拘束するため、構造簡易となり、製造が容易となる。
【００５８】
このように本実施例においても、充填材31によりＰＣ鋼棒３を包み、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例３】
【００５９】
図１４は、本発明の実施例３を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例２の耐荷材１において、鋼管２の内面にＰＣ鋼棒３の内面にスペーサ16Ａを設けており、このスペーサ16Ａは板状をなし、鋼管２の長さ方向に所定間隔毎に配置している。前記スペーサ16Ａには、前記円弧板17，17，17により形成され孔と同形の位置決め孔34が穿設されており、この位置決め孔34は３つの円弧の内端17Ａ，17Ａ，17Ａを通る仮想円の直径が前記ＰＣ鋼棒３の外径に略対応し、実際には、前記仮想円の直径をＰＣ鋼棒３の外径より僅かに大きく設定している。
【００６０】
したがって、複数のスペーサ16Ａ，16Ａ…にＰＣ鋼棒３を挿通して真っ直ぐに配置し、この状態で充填材31を充填して該充填材31内に前記ＰＣ鋼棒３を埋設する。
【００６１】
このように本実施例においても、充填材31によりＰＣ鋼棒３を包み、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例４】
【００６２】
図１５〜図１６は、本発明の実施例４を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例の耐荷材１では、前記鞘管12を用いずに、充填空間形成部材41を用い、この充填空間形成部材41は、縁部42，42間に上部開口43を有する有底な断面形状をなし、コ字形鋼，山形鋼や半円鋼管などが例示され、前記縁部42，42を鋼管２の内面に溶着などにより固定することにより、該鋼管２の内面との間に充填空間44を形成するものである。
【００６３】
そして、充填空間44内にＰＣ鋼棒３を真っ直ぐに配置した後、該充填空間44内に充填材31を充填し、充填材31が硬化した後、アンポンド式のＰＣ鋼棒３を長さ方向に圧縮する力を加えても、充填材31によりＰＣ鋼棒３が位置決め状態で拘束されているため、座屈を起すことがなく、その圧縮したＰＣ鋼棒３の両端を支圧板４，４に定着して鋼管２の断面一側に引張力を付与することができる。
【００６４】
このように本実施例においても、充填材31によりＰＣ鋼棒３を包み、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例５】
【００６５】
図１７は、本発明の実施例５を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例３の耐荷材１において、充填空間44内にＰＣ鋼棒３のスペーサ16Ａを設けており、このスペーサ16Ａは板状をなし、鋼管２の長さ方向に所定間隔毎に配置している。前記スペーサ16Ａには、前記円弧板17，17，17により形成され孔と同形の位置決め孔34が穿設されており、この位置決め孔34は３つの円弧の内端17Ａ，17Ａ，17Ａを通る仮想円の直径が前記ＰＣ鋼棒３の外径に略対応し、実際には、前記仮想円の直径をＰＣ鋼棒３の外径より僅かに大きく設定している。
【００６６】
したがって、複数のスペーサ16Ａ，16Ａ…にＰＣ鋼棒３を挿通して真っ直ぐに配置し、この状態で充填材31を充填して該充填材31内に前記ＰＣ鋼棒３を埋設する。
【００６７】
このように本実施例においても、充填材31によりＰＣ鋼棒３を包み、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例６】
【００６８】
図１８〜図１９は、本発明の実施例６を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、実施例３の耐荷材１において、前記充填空間形成部材41を用い、この充填空間形成部材41の縁部42，42を鋼管２の内面に仮固定し、鋼管２の内面との間に充填空間44を形成するものである。
【００６９】
そして、充填空間44内にＰＣ鋼棒３を真っ直ぐに配置した後、該充填空間44内に充填材31を充填し、充填材31が硬化した後、図１９に示すように、前記充填空間形成部材41を鋼管２から取り外す。この後、アンポンド式のＰＣ鋼棒３を長さ方向に圧縮する力を加えても、充填材31によりＰＣ鋼棒３が位置決め状態で拘束されているため、座屈を起すことがなく、その圧縮したＰＣ鋼棒３の両端を支圧板４，４に定着して鋼管２の断面一側に引張力を付与することができる。
【００７０】
このように本実施例においても、充填材31によりＰＣ鋼棒３を包み、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例７】
【００７１】
図２０は、本発明の実施例７を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、断面角形の鋼管２Ａを用いており、その鋼管２Ａの対向する辺の中央に対応して、前記ＰＣ鋼棒３とＰＣ鋼材８とを配置しており、このように断面角形の鋼管２Ａを用いても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【００７２】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、断面円形の圧縮部材を示したが、断面角形でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１を示す耐荷材の断面図である。
【図２】同上、内装体の側面図である。
【図３】同上、一端側の支圧板を示し、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側面図である。
【図４】同上、他端側の支圧板を示し、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側面図である。
【図５】同上、管体用スペーサの正面図である。
【図６】同上、管体にＰＣ鋼棒を挿通した状態の管体の断面図である。
【図７】同上、ＰＣ鋼棒に圧縮力を加える製造装置の使用状態を示す縦断面図である。
【図８】同上、ＰＣ鋼棒に圧縮力を加える製造装置の使用状態を示す平断面図である。
【図９】同上、図７のＡ−Ａ線断面である。
【図１０】同上、鋼管に充填材を充填した耐荷材の要部の断面図である。
【図１１】同上、耐荷材の概略説明図である。
【図１２】同上、試験品（Ａ）〜（Ｅ）のモーメントＭと曲率φの関係を示すグラフ図である。
【図１３】本発明の実施例２を示す耐荷材の断面図である。
【図１４】本発明の実施例３を示す耐荷材の断面図である。
【図１５】本発明の実施例４を示す耐荷材の断面図である。
【図１６】同上、充填空間形成部材の断面図である。
【図１７】本発明の実施例５を示す耐荷材の断面図である。
【図１８】本発明の実施例６を示す耐荷材の断面図である。
【図１９】同上、充填空間形成部材を取り外した耐荷材の断面図である。
【図２０】本発明の実施例７を示す耐荷材の断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  耐荷材
２  鋼管
３  ＰＣ鋼棒（圧縮部材）
４，４´  支圧板
８  ＰＣ鋼材（引張部材）
12  鞘管（管体）
12Ａ  鞘管（管体）
13  管体用スペーサ
16  スペーサ
21  製造装置
22  ジャッキ（伸縮手段）
26  連結杆
31  充填材
33  セメント系充填材
【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】
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【図６】
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【図７】
2008121353.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008121353.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
2008121353.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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