(57)【要約】【課題】本発明は柱脚構造および該柱脚構造に用いるプレキャストセグメントを提案する。【解決手段】一方の端部外面に凸ねじ加工、他方の端部内面に凹ねじ加工された鋼管または外面リブ付き鋼管に前記凸ネジ加工部を除いてその外周面にコンクリートを被覆し、好ましくは鋼管の所定の部位にインサートナット、スタッドや鉄筋等の突起物を溶接し外周部に突出するように取付けた後、前記鋼管外周部をコンクリートで被覆したプレキャストセグメント。前記プレキャストセグメントを連結した柱脚構造。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の一部がコンクリートで被覆され、相互に連結する手段を備えた鋼管をプレキャストセグメントとし、該プレキャストセグメントを連結することを特徴とする柱脚構造。
【請求項２】
前記プレキャストセグメントが、一方の端部外面に凸ねじ加工、他方の端部内面に凹ねじ加工された鋼管に前記凸ネジ加工部を除いてその外周面にコンクリートを被覆したものであり、前記連結手段がねじ接合であることを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。
【請求項３】
前記プレキャストセグメントが、鋼管の所定の部位にインサートナットを外周部に突出するように取付けた後、前記鋼管外周部をコンクリートで被覆したものであり、前記連結手段が添接板を用いたボルト結合であることを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。
【請求項４】
鋼管が外面リブ付き鋼管であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【請求項５】
鋼管外面にスタッドや鉄筋等の突起物を溶接したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【請求項６】
プレキャストセグメントを連結する際、プレキャストセグメントのコンクリート間に固化剤を挿入することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【請求項７】
更にプレキャストセグメント間の目地表面に弾性材を充填したことを特徴とする請求項６記載の柱脚構造。
【請求項８】
鋼管柱が曲げ変形に伴う引張力を含む軸方向力とせん断力とを負担するとともに、鋼管を被覆したコンクリートが曲げ変形に伴う圧縮力を含む軸方向圧縮力を負担することを配慮して構成したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【請求項９】
外周面の一部がコンクリートで被覆され、相互に連結する手段を備えた鋼管からなる柱脚構造用プレキャストセグメント。
【請求項１０】
前記連結する手段がねじ結合であることを特徴とする請求項８記載の柱脚構造用プレキャストセグメント。
【請求項１１】
鋼管の所定の部位にインサートナットを外周面に突出するように取付けた後、前記鋼管外周面をコンクリートで被覆し、相互に連結する手段を添接板を用いたボルト結合とすることを特徴とする柱脚構造用プレキャストセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は橋梁の橋脚や構造物の支柱として用いられる柱脚構造物の構造およびそれを構築する施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】柱脚構造物の構造は鉄筋コンクリート構造、鋼構造および鋼コンクリート複合構造に大別されるが最近は資源再利用の観点から解体する際比較的容易に行え、他の部材への転用が容易で、且つ部分的な補修が可能な鋼コンクリート構造に対する関心が高まっている。
【０００３】
特許文献１、２は、鋼コンクリート構造による橋脚及びその施工方法に関し、特許文献１には鉛直方向に配置した複数の孔あき鋼板同士を水平方向に連結し閉断面を有する単位孔あき筒状殻を形成した後、該単位孔あき筒状殻を鉛直方向に複数接続して孔あき筒状殻とし、該孔あき筒状殻を内包するように所要のかぶりを設けてコンクリートを打設して柱状構造物を構成することが記載されている。
【０００４】
特許文献２は構造躯体を構成するセグメントとして、鞘管となる外筒鋼管が埋設された複数のプレキャストブロックを施工現場以外で予め製造し、該プレキャストブロックを施工現場で順次積み重ねるブロック工法に関し、プレキャストブロックを積み重ねた後、ダボ管となる内筒鋼管を挿通し、内筒鋼管と外筒鋼管との隙間および内筒鋼管内に充填材を注入し、該内筒鋼管でプレキャストブロックを相互に結合することが記載されている。
【０００５】
特許文献２記載の発明によれば従来のプレキャストブロック工法よりも、積み重ねたセグメント間の接合はより確実で、セグメント間の摩擦以外の手段でもせん断伝達が行われるため強度の向上が図られ、構造も複雑とならない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３６２３２号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２０００−３５２２１０８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１、２記載の発明による橋脚やその工法に関しては以下のような問題点がある。
１．特許文献１記載の発明によれば橋脚に作用する引張力が全ての断面位置でコンクリートに伝達されるため、コンクリートのひび割れが橋脚全体で発生することが懸念される。
２．特許文献１、２記載の発明によればコンクリートが複数のセグメント、プレキャストブロックに亘って、橋脚として一体となるように連続して打設されるため、建設後解体して他の部材として再利用したり、損傷部を部分的に交換したりすることができない。
【０００９】
そこで、本発明は柱脚構造としてコンクリート部に引張応力が作用せず、部分的な解体が可能であり、且つ施工現場ではコンクリートを扱わないことを特徴とする柱脚構造およびその施工方法を提案する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下の手段により達成できる。
【００１１】
１．外周面の一部がコンクリートで被覆され、相互に連結する手段を備えた鋼管をプレキャストセグメントとし、該プレキャストセグメントを連結することを特徴とする柱脚構造。
【００１２】
２．前記プレキャストセグメントが、一方の端部外面に凸ねじ加工、他方の端部内面に凹ねじ加工された鋼管に前記凸ネジ加工部を除いて前記鋼管の外周面にコンクリートを被覆したものであり、前記連結手段がねじ接合であることを特徴とする１記載の柱脚構造。
【００１３】
３．前記プレキャストセグメントが、鋼管の所定の部位にインサートナットを外周部に突出するように取付けた後、前記鋼管外周部をコンクリートで被覆したものであり、前記連結手段が添接板を用いたボルト結合であることを特徴とする１記載の柱脚構造。
【００１４】
４．鋼管が外面リブ付き鋼管であることを特徴とする１ないし３のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【００１５】
５．鋼管外面にスタッドや鉄筋等の突起物を溶接したことを特徴とする１ないし４のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【００１６】
６．プレキャストセグメントを連結する際、プレキャストセグメントのコンクリート間に固化剤を挿入することを特徴とする１ないし５のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【００１７】
７．更にプレキャストセグメント間の目地表面に弾性材を充填したことを特徴とする６記載の柱脚構造。
【００１８】
８．  鋼管柱が曲げ変形に伴う引張力を含む軸方向力とせん断力とを負担するとともに、鋼管を被覆したコンクリートが曲げ変形に伴う圧縮力を含む軸方向圧縮力を負担することを配慮して構成したことを特徴とする１ないし７のいずれか一つに記載の柱脚構造。
【００１９】
９．外周面の一部がコンクリートで被覆され、相互に連結する手段を備えた鋼管からなる柱脚構造用プレキャストセグメント。
【００２０】
１０．前記連結する手段がねじ結合であることを特徴とする８記載の柱脚構造用プレキャストセグメント。
【００２１】
１１．鋼管の所定の部位にインサートナットを外周面に突出するように取付けた後、前記鋼管外周面をコンクリートで被覆し、相互に連結する手段が添接板を用いたボルト結合であることを特徴とする柱脚構造用プレキャストセグメント。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプレキャストセグメントを示す斜視図で、図２はその側断面図を示す。図１、２においてＳはプレキャストセグメント、１は鋼管、１ａは鋼管凸ねじ加工部、１ｂは鋼管凹ねじ加工部、２は被覆コンクリートを示す。
【００２３】
プレキャストセグメントＳは、鋼管１の一方の端部の内面に凹ねじ加工を、他方の端部外面に凸ねじ加工し、鋼管１の外周面には凸ねじ加工部１ａを除いて被覆コンクリート２が打設されている。被覆コンクリート２は、鋼管外周面に円筒状に被覆したり、角型に被覆したりすることが可能で特にその形状は規定しない。
【００２４】
図３はプレキャストセグメントの鋼管と被覆コンクリートとの密着性を強固にしたものに関し、プレキャストセグメントＳ２は鋼管１２の凸ねじ加工部１ｂを除いてスタッド７を取付けた外周面に被覆コンクリート２が打設されている。
【００２５】
また、被覆コンクリートと鋼管の密着性を向上させるため、鋼管１をリブ付き鋼管とすることも可能で、リブ付き鋼管にスタッドを取付けると密着性はより向上する。
【００２６】
図４に本発明の一実施形態に係る柱脚構造の部分透視図を示す。プレキャストセグメントＳを複数段鉛直方向にねじ結合により接合し柱脚構造とする。本柱脚構造の場合、現場においてねじ接合可能で、セメント施工が省略でき現場施工の工期が縮減可能である。
【００２７】
図５は本発明の他の実施形態に係るプレキャストセグメントの斜視透視図を示す。図５においてＳ１はプレキャストセグメント、１１は鋼管、２は被覆コンクリート、３はインサートナットを示す。プレキャストセグメントＳ１は鋼管１１の所定の位置に孔加工した後、インサートナット３をその外周面に突出するように挿入し取付け、その後、被覆コンクリート２が打設される。プレキャストセグメントＳ１は柱脚断面が大きい場合に用いることが好ましい。
【００２８】
図６はリブ付き鋼管１１１を用いたプレキャストセグメントＳ１１を積み重ねる際の接合部の構造を示す鉛直断面図で、添接板４をプレキャストセグメントＳ１１の内側から接合部を跨ぐように掛け渡し、座金６、ボルト５及びインサートナット３を用いて上下のプレキャストセグメントＳ１１のそれぞれにボルト結合する。
【００２９】
図７は本発明の他の実施形態に係る橋脚構造の部分透視図を示し、プレキャストセグメントＳ１を図６に示した接合構造を用いて複数積み上げている。
【００３０】
図８は本発明の一実施形態に係る柱脚構造を橋脚に用いた橋梁の鉛直断面を模式的に示す図で、図８においてＳ１２はプレキャストセグメント、Ｌは橋脚横梁、Ｆはフーチング、Ｐは橋脚、８はモルタル、９はシリコン、１３は橋脚取付け用鋼管、１４は橋脚横梁取付け用鋼管を示す。
【００３１】
本橋脚構造ではフーチングＦに橋脚取付け用鋼管１３を固定し、その上に複数個のプレキャストセグメントＳをねじ結合により鉛直方向に所定の数を逐次積み重ねた後、最上段となるプレキャストセグメントＳに橋脚横梁取付け用鋼管１４を取付ける。
【００３２】
橋脚横梁Ｌは橋脚橋梁取付け用鋼管１４を介して橋脚Ｐに固定される。積み重ねる際、下となるプレキャストセグメントＳの外周部のコンクリート上にモルタル８を塗布した後、その上にプレキャストセグメントＳを積み重ねて行く。モルタル８が上下のプレキャストセグメントのコンクリート間に充填されるため、均一に圧縮力が伝達される。
【００３３】
モルタル８は無収縮モルタルが好ましく、プレキャストセグメント間の目地表面にシリコン９等の弾性材を充填させ水分の侵入を防ぐことが好ましい。
【００３４】
図９は橋脚取付け用鋼管１３の鉛直断面図を示し、図９において１３は橋脚取付け用鋼管、１ｂはねじ加工部、Ｆはフーチンを示す。橋脚取付け用鋼管１３はフーチングＦとの密着性を向上させるためリブ付き鋼管を用いることが好ましい。
【００３５】
図１０は橋脚横梁Ｌを示し、図１０において、Ｌは橋脚横梁、１４は橋脚横梁取付け用鋼管、１ｂはねじ加工部、１０は補剛材を示す。橋脚横梁Ｌを補剛材１０など用いて製造し、橋脚横梁取付け用鋼管１４に予め固定し、該橋脚横梁取付け用鋼管１４を最上段のプレキャストセグメントに接合する。
【００３６】
図１１は、本発明に係る柱脚構造による橋脚を用いた橋梁の外観を模式的に示す部分斜視外観図である。図１１においてＢは橋梁、Ｕは橋梁上部工、Ｌは橋脚横梁、Ｐは橋脚、Ｓはプレキャストセグメント、Ｆはフーチングを示す。
【００３７】
図１１に示す橋脚構造において、プレキャストセグメントの外径は１．８ｍ，鋼管外径は１ｍ，鋼管の高さは１．３ｍ，被覆コンクリートの高さは１ｍ，鋼管厚は２５ｍｍとした。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られ産業上極めて有用である。
１．プレキャストセグメントのコンクリート部に作用する力が圧縮応力のみのため、コンクリートにひび割れが発生せず、施工時の性能が長期間維持できる。
２．プレキャストセグメントが同型のため取り扱いが容易で、且つプレキャストセグメント同士の接合方法が簡単なため、急速施工が可能である。
３．鋼管をコンクリートで被覆することにより、座屈を考慮せずに鋼管の設計を行うことが可能で、経済性が向上する。
４．鋼管をコンクリートで被覆するため耐候性に優れる。
５．プレキャストセグメント同士を機械的に接合するため、不具合なプレキャストセグメントのみの交換が可能で経済性に優れる。
６．また、解体も容易なため、プレキャストセグメントを破損することなく、容易に解体できるため、再利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレキャストセグメントの一例を示す斜視透視図。
【図２】図１に示すプレキャストセグメントの鉛直断面図。
【図３】スタッド付き鋼管を用いたプレキャストセグメントの鉛直断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る柱脚構造の部分透視図。
【図５】プレキャストセグメントの他の例を示す斜視透視図。
【図６】添接板を用いてボルト結合したプレキャストセグメントの接合部断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る柱脚構造の部分透視図。
【図８】本発明の一実施形態に係る柱脚構造を橋脚に用いた橋梁の鉛直断面を示す図。
【図９】橋脚取付け用鋼管の鉛直断面を示す図。
【図１０】橋脚横梁を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態に係る柱脚構造を橋脚に用いた橋梁の外観を示す図。
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ１，Ｓ２、Ｓ１１、Ｓ１２        プレキャストセグメント
Ｌ                                    橋脚横梁
Ｆ                                    フーチング
Ｐ                                    橋脚
Ｂ                                    橋梁
Ｕ                                    橋梁上部工
１，１１，１２                        鋼管
１ａ                                  鋼管凸ねじ加工部
１ｂ                                  鋼管凹ねじ加工部
２                                    被覆コンクリート
３                                    インサートナット
４                                    添接板
５                                    ボルト
６                                    ナット
７                                    スタッド
８                                    モルタル
９                                    シリコン
１０                                  補剛材
１３                                  橋脚取付け用鋼管
１４                                  橋脚横梁取付け用鋼管
１１１                                リブ付き鋼管
【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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【図１０】
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【図１１】
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