(57)【要約】【課題】繊維補強セメント系混合材料よりなるコンクリート部材を連結して構成する桁橋において、コンクリート部材の接続部の強度特性を向上させ得る接続部の構造及びその構築方法を提供すること。【解決手段】繊維補強セメント系混合材料２からなるコンクリート部材１同士の部材端面１５を接合設置し、又は間隔をおいて設置した後にかかる間隔に充填材４を充填し、添接板３に設けた嵌装孔３１を隣接するコンクリート部材１に設けた夫々の凸部１３に嵌装させて、添接板３を隣接するコンクリート部材１間を跨ぐように設置し、添接板３を包囲するように型枠８を設け、型枠８内に繊維補強セメント系混合材料２を充填して添接板包囲部材５を成形することにより、強度特性に優れたコンクリート部材同士の接続部の構造を構築することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材同士を接合する場合の接合部の構造において、
前記コンクリート部材の部材延長方向に沿った部材側面に突設させた凸部と、隣接する前記コンクリート部材の前記凸部に嵌装させる嵌装孔を有する板材であって、隣接する前記コンクリート部材同士を跨ぐように設けた添接板と、
前記添接板を包囲するように設けた繊維補強セメント系混合材料よりなる添接板包囲部材と、からなることを特徴とする、
接合部の構造。
【請求項２】
請求項１記載の接合部の構造において、
隣接する前記コンクリート部材間に設けた間隔に充填材を充填したことを特徴とする、
接合部の構造。
【請求項３】
請求項１記載の接合部の構造の構築方法であって、
隣接する前記コンクリート部材の端面を接着し、
前記添接板の前記嵌装孔を隣接する前記コンクリート部材に設けた夫々の前記凸部に嵌装させて、前記添接板を隣接する前記コンクリート部材間を跨ぐように設置し、
前記添接板を包囲するように型枠を設け、
前記型枠内に前記繊維補強セメント系混合材料を充填して前記添接板包囲部材を成形することを特徴とする、
接合部の構造の構築方法。
【請求項４】
請求項２記載の接合部の構造の構築方法であって、
隣接する前記コンクリート部材同士を間隔を設けて設置し、
隣接する前記コンクリート部材間に設けた間隔に充填材を充填し、
複数の前記コンクリート部材同士を緊張材にて緊張し、
前記添接板の前記嵌装孔を隣接する前記コンクリート部材に設けた夫々の前記凸部に嵌装させて、前記添接板を隣接する前記コンクリート部材間を跨ぐように設置し、
前記添接板を包囲するように型枠を設け、
前記型枠内に前記繊維補強セメント系混合材料を充填して前記添接板包囲部材を成形することを特徴とする、
接合部の構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材同士を接合する場合の接合部の構造及びその構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
繊維補強セメント系混合材料を用いた部材の接合方法としては、接合端面相互に間隙を設けて、かかる間隙に繊維補強セメント系混合材料や高強度モルタルを充填し、充填材が所定の強度に達したら接合部分及び部材全体にプレストレスを導入して接合する方法がある。
一方、上記の接合方法のほかに、接合端面形状を接合時に隙間なく接合できるように部材端面を成形しておき、かかる部材端面にエポキシ樹脂を塗布して部材端面を接合接着し、樹脂の硬化を待って接合部分及び部材全体にプレストレスを導入して接合する方法もある。
上記いずれの方法においても、接合部およびそのほかの部材一般部には同等のプレストレスが導入されているため、仮に接合部に曲げモーメントやせん断力が作用しても、かかる断面力によって生じる内部応力が圧縮応力である限り、接合部にひび割れが生じることはない。よって、接合部、部材一般部ともに同程度の断面性能を発揮できる。しかし、部材端面においては、例えば繊維補強セメント系混合材料の構成材料である鋼繊維が部材間を跨いで埋め込まれた構造となっていないため、部材端面に引張応力が発生すると、ひび割れを誘発し、さらに引張応力が増大すると部材端面が破壊の開始点となり得る。それに対して、部材一般部では例えばセメント系のマトリックスの中で鋼繊維が三次元的に分散して構成するため、１０〜１８Ｎ／ｍｍ２程度の引張応力に対しても破壊することなく抵抗できる。
【０００３】
ところで、発明者等は、特許文献１に開示するように、繊維補強セメント系混合材料よりなるコンクリート部材ａ同士の接合部ｄの構造やその構築方法を考案している（図９参照）。強度性能や靭性性能に優れた繊維補強セメント系混合材料よりなるコンクリート部材ａの使用に際しては、かかるコンクリート部材ａ同士の接合部ｄの構築方法やその構造が全体構造に大きな影響を及ぼし得るからである。例えば、特許文献１においては、隣接するコンクリート部材ａ（繊維補強セメント系混合材料よりなる）同士を間隔をもって配置し、夫々の接合端面から短繊維ｂを突出させておき、かかる間隔に充填材ｃを充填する方法および構造が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６１２９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の接合部の構造及びその構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞部材にプレストレス導入による圧縮応力が残っている状態までは、部材一般部と接合部ともにほぼ同等の断面性能を発揮し得るが、それ以上に引張応力が発生した場合には接合部が弱部となり、接合部からひび割れが発生し、場合によっては破壊に至るという問題が生じ得る。
＜ロ＞接合部が弱部となることにより、鋼繊維の力学的な効果を充分に発揮できないという問題が生じ得る。また、設計断面力に対して強度を確保するようにかかる接合部を構築すると、部材一般部の強度が大きくなり過ぎるなど、不経済な構造を施工するという問題が生じていた。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、部材の接合部が構造体全体の弱部となり難い接合部の構造及びその構築方法を提供することを目的とする。また、繊維補強セメント系混合材料よりなる部材を使用して構造体を構築する際に、従来に比してコストが低廉となり得る接合部の構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の接合部の構造は、繊維補強セメント系混合材料からなるコンクリート部材同士を接合する場合の接合部の構造において、前記コンクリート部材の部材延長方向に沿った部材側面に突設させた凸部と、隣接する前記コンクリート部材の前記凸部に嵌装させる嵌装孔を有する板材であって、隣接する前記コンクリート部材同士を跨ぐように設けた添接板と、前記添接板を包囲するように設けた繊維補強セメント系混合材料よりなる添接板包囲部材とからなることを特徴とする接合部の構造である。
【０００８】
また、前記する接合部の構造は、隣接する前記コンクリート部材間に設けた間隔に充填材を充填したことを特徴とする接合部の構造を使用することができる。
【０００９】
さらに、本発明の接合部の構造の構築方法は、前記する接合部の構造の構築方法であって、隣接する前記コンクリート部材の端面を接着し、前記添接板の前記嵌装孔を隣接する前記コンクリート部材に設けた夫々の前記凸部に嵌装させて、前記添接板を隣接する前記コンクリート部材間を跨ぐように設置し、前記添接板を包囲するように型枠を設け、前記型枠内に前記繊維補強セメント系混合材料を充填して前記添接板包囲部材を成形することを特徴とする接合部の構造の構築方法である。
【００１０】
また、本発明の接合部の構造の構築方法は、前記する接合部の構造の構築方法であって、隣接する前記コンクリート部材同士を間隔を設けて設置し、隣接する前記コンクリート部材間に設けた間隔に充填材を充填し、複数の前記コンクリート部材同士を緊張材にて緊張し、前記添接板の前記嵌装孔を隣接する前記コンクリート部材に設けた夫々の前記凸部に嵌装させて、前記添接板を隣接する前記コンクリート部材間を跨ぐように設置し、前記添接板を包囲するように型枠を設け、前記型枠内に前記繊維補強セメント系混合材料を充填して前記添接板包囲部材を成形することを特徴とする接合部の構造の構築方法を使用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
＜イ＞繊維補強セメント系混合材料
本発明の接合部６の構造を構成するコンクリート部材１は繊維補強セメント系混合材料２にて製作することができる（図１参照）。かかる繊維補強セメント系混合材料２としては、例えば、セメント、ポゾラン質微粉末と珪石の粉末、シリカフューム、粒径３ｍｍ以下の珪砂、高性能減水剤に水を単位水量（出来上がりコンクリート容積１ｍ３当たり）として１７５〜１８０ｋｇ程度（水／セメントの比率が２０〜２２％程度）を加えた高強度セメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで、長さが８〜１６ｍｍ、引張り降伏応力度が２６００〜２８００Ｎ／ｍｍ２の超高強度の鋼繊維を容積で２％程度混入して得られる圧縮強度２００〜２２０ＭＰａ、曲げ強度４０〜４５ＭＰａ、付着強度１５〜９０ＭＰａ、透気係数２．５×１０−１８ｍ２、吸水率０．０５ｋｇ／ｍ３、塩分拡散係数０．０２×１０−１２ｍ２／ｓｅｃ、弾性係数５５ＧＰａの特性を備える材料を使用するのが好ましい。
【００１３】
＜ロ＞コンクリート部材
本発明にて使用するコンクリート部材１の部材形状としては、例えばＩ型桁１１やＵ型桁１２などに成形できる。所定長さに成形した複数のＩ型桁１１を本発明の接合部６の構造を備えるように接合させて、例えばコンクリート桁橋を構築することできる（図１参照）。なお、かかるコンクリート部材１は、上記する繊維補強セメント系混合材料２により製作するため、一般のセメント系混合材料により製作されるコンクリート部材に比べて、圧縮強度や引張強度などの強度特性に優れた部材となる。
図２（ａ）にＩ型桁１１を、図２（ｂ）にＵ型桁１２の実施例を示す。
ここで、コンクリート部材１の部材延長方向に沿った部材側面には、凸部１３を突設することができる。ここで、上記の部材側面とは、例えばＩ型桁１１やＵ型桁１２では、ウエブ１１１、１２１側面及びフランジ１１２、１２２面のことである。なお、フランジ１１２、１２２面とは、例えば、Ｉ型桁１１では下フランジにのみ凸部１３を設けることもできるし、上下フランジに凸部１３を設けることもできる。また、実施例のＵ型桁１２では、凸部１３を桁の内側面にのみ設けた構成としているが、所望強度や施工性などを勘案して、桁の外側面にも設けることもできる。さらに、凸部１３の設置位置や数量などについても実施例に限定するものではない。
隣接するコンクリート部材１の凸部１３に嵌装させる嵌装孔３１を備えた後述する添接板３をコンクリート部材１同士を跨ぐように設けることにより、接合部６の構造強度を向上させることができる。また、フランジ１１２、１２２には緊張材７を嵌装可能としたシース管１１３、１２３を設けておくのが好ましい。
【００１４】
＜ハ＞添接板
添接板３は、図３（ａ）に示すように嵌装孔３１を備えて製作した板材である。かかる嵌装孔３１の孔径（又は孔寸法）は凸部１３の有する径（又は断面寸法）よりも大きめに製作するのが好ましい。また、凸部１３の先端部は、嵌装孔３１に嵌装後に添接板３の外面から突出するように製作するのが好ましい。
また、添接板３は、図３（ｂ）に示すように凸部１３に作用する局所的な支圧応力を緩和するとともに、凸部１３の割烈せん断破壊を防止するために、嵌装孔３１の周囲に突出部３２を設けて製作することもできる。
また、添接板３は、例えば鋼材、炭素繊維補強樹脂材などにより製作することができる。すなわち、添接板３は所望の引張耐力を備えた材料にて製作するのが好ましい。また、所望の重量（軽量）であるのが好ましい。
添接板３は、嵌装孔３１を、隣接するコンクリート部材１に設けた夫々の凸部１３にコンクリート部材１同士を跨ぐように嵌装設置させる。この際、予め添接板３の表面にエポキシ樹脂３２やペースト状のレジンモルタルなどを塗布しておき、嵌装孔３１を凸部１３に嵌装させた後、コンクリート部材１のウエブ１１１、１２１面やフランジ１１２、１２２面に押し付けて固定する。
【００１５】
＜ニ＞添接板包囲部材
添接板３を設置した後に、かかる添接板３を包囲するように添接板包囲部材５を設ける。添接板包囲部材５は、添接板３を保護するとともに、接合部６の強度の向上を図る目的で設けるものである。
添接板包囲部材５は、添接板３を包囲するように型枠８を設置し、かかる型枠８内にセメントを打設することにより設けることができる。
添接板包囲部材５は、コンクリート部材１と同等の強度を備えることが好ましいため、コンクリート部材１の製作材料と同様の繊維補強セメント系混合材料２を使用するのがよい。
【００１６】
＜ホ＞充填材
本発明のコンクリート部材１の接合部６の構造は、コンクリート部材１の端面１５同士を接着させて添接板３及び添接板包囲部材５にて接合部６を補強した構造である。また、本発明では、隣接する夫々のコンクリート部材１の端面１５間に所定の間隔をもってコンクリート部材１を設置し、かかる間隔に充填材４を充填・硬化させた後、添接板３及び添接板包囲部材５にて接合部６を補強した構造も考案している。端面１５同士を直接接合させる構造の場合は、端面１５の製作精度が要求されるが、コンクリート部材１間の間隔に充填材４を充填・硬化させる構造では、それほどの製作精度の高さは要求されない。また、充填材４として、例えば繊維補強セメント系混合材料２を使用することにより、一般部と同様の部材特性をもった充填部を成形することができる。もっとも、本発明においては、添接板３及び添接板包囲部材５にて接合部６を補強するため、必ずしも充填材４として繊維補強セメント系混合材料２を使用しなければならないということではない。したがって、充填材４の材料としては繊維補強セメント系混合材料２のほかに、高強度モルタルなどを使用することができる。
【００１７】
ここで、図８を参照して、本発明の接合部６の力学伝達機構を説明する。
接合部６に曲げモーメントや軸引張力が生じ、かかる断面力によってフランジ１１２、１２２やウエブ１１１、１２１に引張応力が発生した場合、又は接合部６にせん断力が生じ、かかる断面力によってウエブ１１１、１２１に斜め引張応力が発生した場合の力学伝達機構は以下のようになる。
すなわち、ウエブ１１１、１２１やフランジ１１２、１２２と一体となった凸部１３は、コンクリート部材１（繊維補強セメント系混合材料２）のせん断抵抗力を介して隣接するコンクリート部材１の凸部１３および隣接するコンクリート部材１に伝達される。ここで、コンクリート部材１の製作に当たっては、凸部１３をコンクリート部材１と一体に製作することから凸部１３のせん断抵抗力は高い。また、所望のせん断抵抗力に相応の数量の凸部１３を設けることもできる。さらに、凸部１３の製作材料が繊維補強セメント系混合材料２であるため、添接板３へせん断力や付着力を伝達する際に、凸部１３に発生するせん断応力や引張応力に対して材料内部の鋼繊維が抵抗するため、従来のコンクリートに凸部を設ける場合と比較して力の伝達剛性や伝達耐力が格段に向上する。また、かかる剛性や耐力の向上により、従来のセメント系混合材料によるコンクリート部材に比べて、設置する凸部１３の数量の低減及び設置範囲の狭小化を図ることができる。
【００１８】
【実施例１】
以下、図４、図５を参照しながら本発明の接合部の構造の構築方法の実施例１について説明する。
【００１９】
繊維補強セメント系混合材料２を使用して、工場や現場ヤードにてコンクリート部材１を製作する。製作に際しては、計画する桁形状に応じて型枠８を設け、かかる型枠８内に、例えば一定の方向から繊維補強セメント系混合材料２を流し込んでいく（図４（ａ）参照）。一定方向から流し込むのは鋼繊維の配向性を保持するためである。また、型枠８構築時には、緊張材７を嵌装可能としたシース管１１３を設けておくのがよい。その後、所定の養生期間をまって型枠８を脱型する。
以上の方法を繰り返して所定数のコンクリート部材１を製作する。なお、型枠８は転用することもできる。
【００２０】
次に、隣接するコンクリート部材１同士の端面１５を接着する。接合の際には、かかる端面１５に例えばエポキシ樹脂３２を塗布しておき、接着させるのが好ましい。
エポキシ樹脂３２の硬化後、緊張材７をシース管１１３内に嵌装させ、プレストレスを導入する（ポストテンション方式）（図４（ｂ）参照）。
なお、緊張材７の設置方法は、実施例に拘泥するものではない。すなわち、実施例に示すように緊張材７を桁の内部に嵌装する方法（内ケーブル方式）のほか、緊張材７を桁の外側に配置して桁全長にわたってプレストレスを導入する方法（外ケーブル方式）などがある。
実施例のような内ケーブル方式による場合のプレストレスの導入方法は、桁橋の全長にわたって導入することもできるし、２以上の任意のコンクリート部材１に対して導入することもできる。
【００２１】
次に、添接板３の嵌装孔３１を隣接するコンクリート部材１に設けた夫々の凸部１３に嵌装させて、添接板３を隣接するコンクリート部材１間を跨ぐように設置する（図５（ａ）参照）。添接板３の表面には予めエポキシ樹脂３２又はペースト状のレジンモルタルなどを塗布しておき、嵌装孔３１を凸部１３に嵌装させた後、桁のウエブ１１１、１２１面やフランジ１１２、１２２面に押し付けて固定する。なお、フランジ１１２、１２２面とは、下フランジのみの場合のほか、上下フランジの場合がある。
【００２２】
添接板３設置後、かかる添接板３を包囲するように型枠８を設置し、型枠８内に繊維補強セメント系混合材料２を充填する。所定の養生期間をまって型枠８を脱型する（図５（ｂ）参照）。
【００２３】
【実施例２】
以下、図６、図７を参照しながら本発明の接合部の構造の構築方法の実施例２について説明する。なお、実施例１と重複する部分については省略する。
【００２４】
隣接するコンクリート部材１同士を間隔を設けて設置する。コンクリート部材１間に設ける間隔は例えば２〜３ｃｍ程度とし、かつ相互の接合角度（平面及び縦断面）を調整しながら設置するのが好ましい。設置完了後は、上記の間隔を包囲するように型枠８を設置し、型枠８内に、充填材４を充填する。所定の養生期間をまって型枠８を脱型する（図６（ａ）参照）。その後、緊張材７をシース管１２３内に嵌装させ、プレストレスを導入する（ポストテンション方式）（図６（ｂ）参照）。以降の接続部の構造の構築方法は上記する実施例１と同様であり、図７（ａ）、（ｂ）を参照できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の接合部の構造及びその構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞コンクリート部材同士の接続部が弱部となり難いため、強度特性に優れたコンクリート桁橋を構築することができる。
＜ロ＞従来の接続部の構造では、接続部における所要耐力（特に引張耐力）の確保のために、接続部以外のコンクリート部材が過度の強度性能を有していたのに対して、接続部の耐力（特に引張耐力、せん断耐力）を添接板や添接板包囲部材で負担させるため、プレストレス導入力を低減することができ、緊張材及び緊張定着部などの縮小化、緊張作業の縮小化を図ることができるため、コンクリート桁橋全体に要するコストを低廉化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合部の構造を説明した斜視図。
【図２】本発明の接合部の構造を備えたコンクリート部材の実施例を説明した図であり、（ａ）Ｉ型桁の斜視図。（ｂ）Ｕ型桁の斜視図。
【図３】（ａ）添接板の斜視図。（ｂ）嵌装孔周囲を補強した場合の添接板の実施例を示した斜視図。
【図４】本発明の接合部の構造の構築方法の実施例１を説明した図であり、（ａ）コンクリート部材を製作していることを説明した斜視図。（ｂ）隣接するコンクリート部材を接合設置し、プレストレスを導入したことを説明した斜視図。
【図５】本発明の接合部の構造の構築方法の実施例１を説明した図であり、（ａ）添接板を設置したことを説明した斜視図。（ｂ）添接板包囲部材を設けたことを説明した斜視図。
【図６】本発明の接合部の構造の構築方法の実施例２を説明した図であり、（ａ）コンクリート部材間に充填材を充填したことを説明した斜視図。（ｂ）プレストレスを導入したことを説明した斜視図。
【図７】本発明の接合部の構造の構築方法の実施例２を説明した図であり、（ａ）添接板を設置したことを説明した斜視図。（ｂ）添接板包囲部材を設けたことを説明した斜視図。
【図８】本発明の接合部の構造の力学伝達機構を説明した説明図。
【図９】従来の接合部の構造の構築方法を説明した説明図。
【符号の説明】
１・・・コンクリート部材
１３・・凸部
１５・・端面
２・・・繊維補強セメント系混合材料
３・・・添接板
４・・・充填材
５・・・添接板包囲部材
６・・・接合部
７・・・緊張材
【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】
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【図８】
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【図９】
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