(57)【要約】【課題】曲げモーメントや剪断応力に対する十分な耐力を備え、中心軸方向に作用する大荷重を支持可能にし、安価なＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造の提供。【解決手段】複数の短円筒体１３，１３…を中心軸方向に連ねて一体化した長尺筒状のＰＣウェル構造物１１の開口部縁に固定された剛性を有する補強リング体１６と、ＰＣウェル構造物１１の内周側に配置された軸方向対抗部とを備え、場所打ちのコンクリートをＰＣウェル構造物１１内部の軸方向対抗部の位置まで打設することにより、ＰＣウェル構造物１１の端部より突出した形状の場所打ちコンクリートによるコンクリート柱状体１２がＰＣウェル構造物１１と一体化する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の短円筒体を中心軸方向に連ねて一体化した長尺筒状のＰＣウェル構造物の開口部縁に固定された剛性を有する補強リング体と、前記ＰＣウェル構造物の内周側に配置された軸方向対抗部とを備え、場所打ちのコンクリートを前記ＰＣウェル構造物内部の軸方向対抗部の位置まで打設することにより、前記ＰＣウェル構造物の端部より突出した形状の場所打ちコンクリート柱状体が前記ＰＣウェル構造物と一体化するようにしたことを特徴としてなるＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項２】
補強リング体は、コ字状断面が円周方向に連続した形状である請求項１に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項３】
補強リング体は、ＰＣウェル構造物を地盤中に沈下させるのための鋼製刃口である請求項１に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項４】
コンクリート柱状体は、その外周にフランジ状の拡径部を備え、軸心方向対抗部は、前記拡径部の端面が当接する段部を備えた請求項１、２又は３に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項５】
軸方向対抗部は、ＰＣウェル構造物内周に凹部を備えた請求項１、２又は３に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項６】
軸方向対抗部は、ＰＣウェル構造物の内周面より中心向きに突出させた棒状の複数の突出部材を備えた請求項１、２又は３に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項７】
突出部材は、ＰＣウェル構造物の内周面に一体化された鋼板の内周面に突設させた請求項６に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【請求項８】
軸方向対抗部は、ＰＣウェル構造物の内周面に一体化された鋼板と、該鋼板の内周面に円周方向に連続して突出させたリブとを備えた請求項１、２又は３に記載のＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変断面構造物、即ち、ＰＣウェル構造物とコンクリート杭或いはコンクリート柱とを組み合わせた構造物のように、断面形状の異なる複数の部分からなる構造物の、ＰＣウェルと該ＰＣウェルとは断面形状の異なる部分とを結合させるためのＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、橋脚等の基礎としてＰＣウェル工法によるＰＣウェル構造物が用いられている。
【０００３】
このＰＣウェル構造物は、プレキャストコンクリート製の複数の短円筒体１，１…を圧入しながら沈設して、図１４に示すように、地盤２内に一体化された長尺筒状の基礎部３を構築し、更に地上部分に短円筒体１，１…を連ねて、基礎部３と橋脚部４とを一体化させたパイルベントピア形式とし、そのウェル構造物の中心軸方向全長に亘ってＰＣ鋼材を配し、それを緊張させることによって構造物全体にプレストレスを付与し、大きい曲げ耐力が得られるようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１５２７４６号公報（００１８段落、００２６段落等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の技術では、各短円筒体間の接合がその接合面を直接突き合わせる構造であり、短円筒体の接合端面の製作精度を非常に高くする必要があるため、短円筒体の製作に費用が嵩み、基礎部及び橋脚部の全長をＰＣウェル工法によって構築すると、非常に高価なものとなってしまうという問題があった。
【０００６】
一方、ＰＣウェル構造物からなる基礎の上に安価な場所打ちコンクリート等によりコンクリート柱を構成するには、コンクリート柱とＰＣウェル構造物との結合部分に大きな曲げモーメントや剪断力が作用するため、スラブやフーチング等の中間部材を介してコンクリート柱を立設しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術の状況を鑑み、曲げモーメントや剪断応力に対する十分な耐力を備え、且つ中心軸方向に作用する大荷重を支持可能にし、安価にＰＣウェル構造物からなる基礎にコンクリート柱状体を結合させることを可能にするＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１の発明は、複数の短円筒体を中心軸方向に連ねて一体化した長尺筒状のＰＣウェル構造物の開口部縁に固定された剛性を有する補強リング体と、前記ＰＣウェル構造物の内周側に配置された軸方向対抗部とを備え、場所打ちのコンクリートを前記ＰＣウェル構造物内部の軸方向対抗部の位置まで打設することにより、前記ＰＣウェル構造物の端部より突出した形状の場所打ちコンクリート柱状体が前記ＰＣウェル構造物と一体化するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成することによって、曲げモーメント或いは剪断応力により作用するフープテンションに好適に対抗し、且つ強大な荷重を支持可能にすることができるので、ＰＣウェル構造物からなる基礎に直接場所打ちのコンクリート柱状体からなる橋脚部等を連結することができ、安価に橋脚等の構造物を構築することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、補強リング体が、コ字状断面が円周方向に連続した形状であることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することによって、ＰＣウェル構造物とコンクリート柱状体との結合部分を好適に補強することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の構成に加え、補強リング体が、ＰＣウェル構造物を地盤中に沈下させるのための鋼製刃口であることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、ＰＣウェル構造物とコンクリート杭との結合部分を好適に補強することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の構成に加え、コンクリート柱状体が、その外周にフランジ状の拡径部を備え、軸心方向対抗部は、前記拡径部の端面が当接する段部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
このように構成することによって、中心軸方向に作用する荷重に好適に対抗することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、軸心方向対抗部が、ＰＣウェル構造物内周に凹部を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このように構成することによって、中心軸方向に作用する荷重に好適に対抗することができる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１、２又は３の構成に加え、軸心方向対抗部が、ＰＣウェル構造物の内周面より中心向きに突出させた複数の突出部材を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、中心軸方向に作用する荷重に好適に対抗することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項６の構成に加え、突出部材が、ＰＣウェル構造物の内周面に一体化された鋼板の内周面に突設させたことを特徴とする。
【００２１】
このように構成することによって、中心軸方向に作用する荷重に好適に対抗することができるとともに、鋼板により短円筒体の曲げ耐力を向上させることができる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項１、２又は３の構成に加え、軸心方向対抗部が、ＰＣウェル構造物の内周面に一体化された鋼板と、該鋼板の内周面に円周方向に連続して突出させたリブとを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このようの構成することによって、中心軸方向に作用する荷重に好適に対抗することができるとともに、鋼板により短円筒体の曲げ耐力を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造の実施の形態を図について説明する。尚、上述した従来例と同一の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図１は本発明に係る結合部構造を使用した橋脚を示し、符号１０は橋脚、２は地盤である。
【００２６】
橋脚１０は、地盤中に沈設されたＰＣウェル構造物１１からなる基礎部と、ＰＣウェル構造物１１の上縁より突出したコンクリート柱状体１２からなる橋脚部とが一体化された変断面構造物であり、一柱一杭形式に形成されている。
【００２７】
ここで変断面構造物とは、断面形状の異なる複数の部分からなる構造物をいい、橋脚１０は、ＰＣウェル構造物１１と、該ＰＣウェル構造物１１とは断面形状の異なるコンクリート柱状体１２とから構成されたＰＣウェルを使用した変断面構造物となっている。
【００２８】
ＰＣウェル構造物１１は、複数の短円筒体１３，１３…を中心軸方向に連ねて一体化させた長尺筒状に形成され、その周壁には、中心軸方向全長に亘ってＰＣ鋼材が挿通され、そのＰＣ鋼材を緊張することによってＰＣウェル構造物１１全体にプレストレスが付与されている。
【００２９】
このＰＣウェル構造物１１の上端部に本発明に係る結合部構造を介してコンクリート柱状体１２が一体化されるようになっている。
【００３０】
この結合部構造は、ＰＣウェル構造物１１の上端開口部縁に固定された剛性を有する補強リング体１６と、ＰＣウェル構造物の内周部に配置された軸方向対抗部とを備えている。
【００３１】
軸方向対抗部は、ＰＣウェル構造物１１の最上段部を形成する短円筒体（以下、上端短円筒体という）１３ａの内径を連接する短円筒体１３ｂの内径よりも小さくすることによって短円筒体１３ａ，１３ｂ間の結合部分に段部１５を形成し、この段部１５にコンクリート柱状体１２を鉛直方向、即ち中心軸方向で支持させるようになっている。
【００３２】
補強リング体１６は、図２に示すように、軸中心側に開口したコ字状断面が円周方向に連続した形状をなしている。
【００３３】
コンクリート柱状体１２は、ＰＣウェル構造物１１の内部空間１１ａと連続するように形成された型枠に、場所打ちコンクリートを打設することにより、ＰＣウェル構造物１１の上端より突出した柱状に形成される。
【００３４】
また、現場打ちのコンクリートをＰＣウェル構造物内部の軸方向対抗部が配置された位置まで打設（充填）することによりコンクリート柱状体１２がＰＣウェル構造物１１に対して一体化されるとともに、鉛直方向にかかる応力に対抗できるようになっている。
【００３５】
尚、コンクリート柱状体１２は、内部に図示しない鉄筋籠が配置された鉄筋構造となっている。
【００３６】
このＰＣウェル構造物１１とコンクリート柱状体１２との結合部分では、曲げモーメント或いは剪断力が作用した際、その部分の半径方向に水平圧力が作用し、円筒状の構造物側壁に局部的なフープテンション、即ち円周方向引張力が作用するが、補強リング体１６により補強したことによってＰＣウェル構造物周壁の剛性が向上し、このような局部的なフープテンションに対しても十分な耐力を有する。
【００３７】
また、場所打ちコンクリートを軸方向対抗部の位置まで打設（充填）することによって、コンクリート柱状体１２の外周部には、拡径部１７が形成され、この拡径部１７の端面が軸方向対抗部の段部１５に支持されて、連結部に作用する鉛直方向即ち軸心方向の応力に対して対抗することができるようになっている。
【００３８】
尚、軸方向対抗部は、上述の実施例の段部を設けるものの他、上端短円筒体を変更することによって、以下に示す如きものとすることができる。また、上端短円筒体１３ａを他の短円筒体と同様に形成し、この上端短円筒体１３の内周面を軸方向対抗部として摩擦等により中心軸方向に作用する応力に対抗するようにしてもよい。
【００３９】
図３に示す軸方向対抗部では、上端短円筒体１３ａの内周部に凹部１８，１８…を設け、この凹部１８，１８…を有する軸方向対抗部の位置まで場所打ちコンクリートを打設（充填）することによって、この凹部１８に場所打ちコンクリートが充填された状態になり、軸心方向の応力に対して対抗できるようになっている。
【００４０】
また、図４に示す軸方向対抗部では、上端短円筒体１３ａの内周部に棒状の突出部材１９が軸中心に向けて突設され、場所打ちコンクリートがこの軸方向対抗部の位置まで打設（充填）されることにより、突出部材１９がコンクリート柱状体１２の内部に埋め込まれることとなり、中心軸方向に作用する応力に対抗できるようになっている。
【００４１】
尚、上端短円筒体１３ａの内周部には、突出部材取付け用の取付部材２０，２０…がインサート成型により設けられており、この取付部材２０に突出部材１９の端部を圧入或いは図５の如く螺合させることにより取り付けるようになっている。
【００４２】
また、突出部材１９は、図６に示すように、上端短円筒体１３ａの内周部に鋼板２１を一体化させておき、該鋼板２１の内表面にスタッド溶接等により突設するようにしてもよい。
【００４３】
図７に示す軸方向対抗部は、内表面に円周方向に連続したリブ２２，２２…を備える鋼板２３を上端短円筒体１３ａの内側部に一体化させ、場所打ちコンクリートを軸方向対抗部の位置まで打設すると、リブ２２，２２…がコンクリート柱状体１２の外周部に食い込んだ形状となり、中心軸方向に作用する応力に対して対抗できるようになっている。
【００４４】
尚、上述の実施例では、本発明に係る結合部構造を用いてＰＣウェル構造物からなる基礎部と、場所打ちコンクリートのコンクリート柱とを結合した例について説明したが、図８（ｃ）に示すように、本発明に係る結合部構造をＰＣウェル構造物の下端部に設け、基礎杭３０の上半部をＰＣウェル構造物３１、下半部をコンクリート柱状体である場所打ちコンクリート杭３２とすることができる。
【００４５】
尚、図８（ａ）は、基礎杭３０が沈設される地盤の地層の状態を表す断面図、図８（ｂ）は基礎杭３０が沈設される地盤の地盤強度（Ｎ値）を表すグラフを示しており、地盤２は、地盤２の深い位置に地盤強度（Ｎ値）が高い砂礫等からなる支持層が形成され、支持層から地表までの間に、比較的地盤強度の低い粘土、砂、シルト等の層が積層されている。
【００４６】
この場合、補強リング体をＰＣウェル構造物３１を地盤中に沈下させるための鋼製刃口３３とする。
【００４７】
また、この結合部構造には、ＰＣウェル構造物３１の最下段を構成する短円筒体３４（以下、下端短円筒体という）を、上述の図３〜図７に示す上端短円筒体１３ａと同様に形成することにより、図９〜図１３に示すように様々な形態の軸方向対抗部を備えることができる。尚、上述の実施例と同一の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
また、下端短円筒体を他の短円筒体と同様に形成し、この下端短円筒体３４の内周面を軸方向対抗部として摩擦により中心軸方向に作用する応力に対抗するようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造は、曲げモーメント或いは剪断応力によりＰＣウェル構造体周壁に作用する局部的なフープテンションに好適に対抗し、且つ強大な荷重を支持可能にすることができるので、ＰＣウェル構造物からなる基礎に直接場所打ちのコンクリート柱状体からなる橋脚部を連結することができ、スラブやフーチング等の中間部材を用いず、且つ高価な短円筒体の数量を減じて安価に橋脚等の構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造を使用した一柱一杭形式の橋脚を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１中の補強リング体を示す斜視図、（ｂ）は同部分拡大Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中の結合部の他の一例を示す断面図である。
【図４】同上の他の一例を示す断面図である。
【図５】図４中の突出部材の取付け状態の一例を示す断面図である。
【図６】図１中の結合部の他の一例を示す断面図である。
【図７】同上の他の一例を示す断面図である。
【図８】（ａ）は本発明に係るＰＣウェルを使用した変断面構造物の結合部構造を使用した基礎杭が沈設される地盤の地層状態を示す断面図、（ｂ）は同地盤強度（Ｎ値）を示すグラフ、（ｃ）は基礎杭の沈設された状態を示す断面図である。
【図９】同上の結合部分を示す断面図である。
【図１０】同上の他の一例を示す断面図である。
【図１１】同上の他の一例を示す断面図である。
【図１２】同上の他の一例を示す断面図である。
【図１３】同上の他の一例を示す断面図である。
【図１４】従来のＰＣウェル構造物を用いた橋脚を示す正面図である。
【符号の説明】
１０  橋脚
１１  ＰＣウェル構造物
１２  コンクリート柱状体
１３  短円筒体
１５  段部
１６  補強リング体
１７  拡径部
１８  凹部
１９  突出部材
２０  取付部材
２１  鋼板
２２  リブ
２３  鋼板
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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