(57)【要約】【課題】版桁橋におけるコンクリート躯体の所定の部位の引張強度の上限値を増大することで、配置するＰＣ鋼材の配設本数を低減させ、コスト縮減効果奏するようにする。【解決手段】桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋における連続桁構造であって、版桁２１は上床版２２とウエブ２３から構成され、複数の支間中央部（イ）におけるウエブ２３の部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２５を設けると共に、中間支点部（ロ）における上床版２２の部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２５ａを設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋において、前記ＰＣ版桁の支間中央部におけるウエブの部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ版桁橋。
【請求項２】
桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋における連続桁構造であって、中間支点部における上床版の部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ版桁橋。
【請求項３】
桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋における連続桁構造であって、中間支点部における上床版の部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けると共に、支間中央部におけるウエブの部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とするＰＣ版桁橋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＣ版桁橋に係り、特に単純桁橋における支間中央部や、連続桁橋における支間中央部と支点上部等の大きな引張力を受ける部位を簡単な構造で部分的に補強したことを特徴とするＰＣ版桁橋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の橋梁において、自動車等の荷重を直接支持するコンクリート桁には、支間で常時曲げモーメントが作用することから、Ｔ桁、箱桁、中空床版、版桁などを、コンクリート躯体にＰＣ鋼材を緊張配置してプレストレスを導入したＰＣ桁として構築し、これにより桁の強度向上を図ることが通常行われている。本発明は、前記各種桁のうち版桁橋が発明の対象である。
【０００３】
版桁橋の従来例を図３によって説明する。同図は、内ケーブル方式の連続ＰＣ版桁橋を示し、その版桁１は上床版２とウエブ３が通常コンクリートの打設により構成されており、版桁１の端部は支点４で支持され、中間部は中間支点５で支持されている。
【０００４】
版桁１に配置されるＰＣ鋼材８は、シース９に納められており、かつ図のように中立軸の上下に変位しながら橋軸方向に延長して設けられ、ＰＣ鋼材端部（図３ａの左端）は、端部横桁１０の上部において定着部１１にて定着されている。またＰＣ鋼材８は、支点４と中間支点５の中間部位においては、中間隔壁６の下端部にガイド部１２を介して配置されており、したがって、ＰＣ鋼材８は支間中央部においては、中立軸（桁上下方向中央部）から下方に離れた部位に配置されている。
【０００５】
中間隔壁６からさらに延びるＰＣ鋼材８は、中間支点５に設けられるデビエータ（偏向板）を兼用する中間支点横桁７の上部に開設した挿通孔１３を挿通して橋中央部（図３ａの右側）に向けて延長しており、次の中間隔壁６ａの下部に向けて斜め下方向延長して設けられている。なお、内ケーブル方式のＰＣ版桁橋においては、ＰＣ鋼材８は、版桁１のウエブ３の躯体内に配設される（これについては図を省略する）。
【０００６】
コンクリートの引張強度向上のためにＰＣ鋼材が配置されてなる、前記ＰＣ（またはＰＲＣ）版桁形式の橋梁構造において、単純桁構造では、最も大きな正の曲げモーメントが作用する支間中央部の下縁の発生応力度で橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の本数が決定されていた。また、連続桁構造では、前記同様、最も大きな正の曲げモーメントが作用する支間中央部の下縁の発生応力および、最も大きな負の曲げモーメントが作用する中間支点部の上縁の発生応力度で橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の配設本数が決定されていた。なお、前記と関連する先行技術としては、下記の特許がある。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２７５９７５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のとおり、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁の発生応力度は、コンクリートの引張強度から決定されており、この発生応力度の大小によって、橋軸方向に配置するＰＣ鋼材の本数が増減される。然るに、版桁橋において、ウエブの下部（主桁下側部）は、一般に断面積が小さくて内部にＰＣ鋼材の配置が困難で、引張強度が不足しがちであるとともに、ひび割れ制御が困難、つまりプレストレス量の低減制御が困難という問題がある。さらに、中間支点部においては斜め引張応力が卓越し、引張強度が不足しがちとなる問題がある。
【０００９】
本発明者は、特に、ＰＣあるいはＰＲＣからなる版桁形式の連続桁構造や単純桁構造において、ＰＣ鋼材の本数をできるだけ低減することで施工コストを低減することを研究した。その結果、前記の目的達成のためには支間中央部の下縁の引張強度と中間支点部の上縁の引張強度を増大すること、すなわち、前記部位でのコンクリートの引張強度の上限値を増大することが必要であるとの知見を得た。また、ＰＣ版桁橋の耐久性向上の点からも、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁のコンクリート引張強度の上限値を増大することが、あるいはテンションスティフィニング（引張軟化）を増大させることが重要な課題であるとの知見を得た。
【００１０】
本発明は前記の点に鑑みてなされたもので、版桁橋における必要部位のコンクリート躯体の引張強度の上限値を増大すること、あるいはテンションスティフィニング（引張軟化）を増大させることで鉄筋応力度の減少あるいはひび割れ巾の減少が期待でき、かつ、ＰＣ鋼材の配設本数を低減させ、コスト縮減効果を奏する新規な発明を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１２】
第１の発明は、桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋において、前記ＰＣ版桁の支間中央部におけるウエブの部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋における連続桁構造であって、中間支点部における上床版の部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、桁躯体に配したＰＣ鋼材でプレストレスを導入したＰＣ版桁橋における連続桁構造であって、中間支点部における上床版の部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設けると共に、支間中央部におけるウエブの部位であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とする。
【００１５】
【作用】
連続桁や単純桁のＰＣ版桁橋において、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に通常コンクリートよりも強度に勝るファイバーコンクリートを使用し、ファイバーコンクリートに引張り力を受持たせることで、ＰＣ鋼材の配設本数を決定する際の要因である、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁の引張強度の上限値を向上できる。したがって、ＰＣ版桁橋の外部形状を変更することなく簡潔な構成によりＰＣ鋼材の配設本数を低減できるだけでなく、コンクリート躯体中に配置する鉄筋量も大幅に減らすことが可能で、さらにウエブ幅を効果的に低減（半減）できる。それによりコンクリート量、ＰＣ鋼材量、補強鉄筋量を低減しながら、施工性を改善し、経済的なＰＣ版桁橋を構築できる。また、ＰＣ鋼材の配設本数を低減することによっても、ＰＣ版桁橋の耐久性の面で問題になりにくく、マイナス面を殆ど考慮しなくてよいという利点がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１７】
図１は、実施形態１に係る単純ＰＣ版桁橋の版桁２１を示し、所定幅の上床版２２と上床版下側に設けられたウエブ２３とから構成され、両端が支点４で支持されている。この単純ＰＣ版桁橋の版桁２１には、内ケーブル方式または外ケーブル方式のＰＣ鋼材が配置されている。また、ＰＣ鋼材は、荷重により下向きの曲げ応力が最も大きく掛る支間中央部の引張強度が最大となるよう、支間中央部では中立軸から最も下方に離れた部位に配置され、支点部に近づくにつれて中立軸を越えて斜め上方に配筋されている（このＰＣ鋼材については図示を省略する）。ＰＣ鋼材に加えて、コンクリート躯体内に鉄筋が配置される（ＰＲＣ）例についても図示を省略する。
【００１８】
本発明の主要素は、単純ＰＣ版桁橋の版桁２１のウエブ２３でＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、支間中央部（イ）を中心としてその両側橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２５を設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とするものである。
【００１９】
前記ファイバーコンクリートとは、繊維補強コンクリートを意味し、具体的には、金属または合成樹脂を原料とした短繊維材料を混入し、引張強度、曲げ強度、耐衝撃性、靭性などの大幅な改善を図ったコンクリートを云う。また、繊維材料としては、鋼繊維、ガラス繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維など何れでもよい。
【００２０】
したがって実施形態１によると、両端が支点４で支えられた単純ＰＣ版桁橋の版桁２１において、支間中央部（イ）におけるウエブ２３にファイバーコンクリート打設領域２５を設けたことで、最も大きな荷重が作用するこの支間中央部（イ）のウエブ２３における引張力強度の上限値を著しく増大でき、したがって、該支間中央部（イ）におけるウエブ２３に配置するＰＣ鋼材や鉄筋の量を低減でき、かつウエブ幅の半減ができそれに伴うコンクリート量の低減が可能となる。しかも、単純ＰＣ版桁橋としての外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利も殆どない。
【００２１】
図２は、実施形態２として連続ＰＣ版桁橋の版桁２１を示し、所定幅の上床版２２と上床版下側に設けられたウエブ２３とから構成され、端部が支点４で支持され、中間部が中間支点５で支持されている。この連続ＰＣ版桁橋の版桁２１においても、コンクリート躯体内または躯体外にＰＣ鋼材が配置されている。またＰＣ鋼材は、荷重により下向きの曲げ応力が最も大きく掛る支間中央部の引張強度が大きくなるよう、中立軸から下方に離れた部位となり、さらに、中間支点５に近づくにつれて中立軸を越えて斜め上方に配筋され、中間支点５の上部を越えて、さらに次の支点４ａに向かって延長され、かつ中立軸を越えて斜め下方に配筋されている。なお、このＰＣ鋼材については図示を省略する。また、コンクリート躯体内に配置される鉄筋についても図示を省略する。
【００２２】
さらに、実施形態２の連続ＰＣ版桁橋における版桁２１では、支間中央部（イ）におけるウエブ２３で、ＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２５が設けられる。この点は実施形態１と同じである。実施形態２では前記に加えて、連続ＰＣ版桁橋の上床版２２でＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に、中間支点部（ロ）を中心として両側橋軸方向に所定範囲にわたってファイバーコンクリート打設領域２５ａを設け、他の断面部位には通常コンクリートを打設したことを特徴とする。
【００２３】
したがって、実施形態２によると、端部が支点４で支えら、中間部が中間支点５で支持された連続ＰＣ版桁橋の版桁２１において、最も大きな荷重が作用する支間中央部（イ）のウエブ２３と、中間支点部（ロ）における上床版２２の引張力強度の上限値をファイバーコンクリート打設領域２５、２５ａを設けたことで著しく増大できる。しかも、単純ＰＣ版桁橋としての外形は従来と何ら変更する必要がなく、支間中央部（イ）の所定領域をファイバーコンクリートを用いて打設するだけでよく、普通コンクリートとファイバーコンクリートを区分けして施工する関係で若干の手間が掛るが、型枠の形状や施工機材等の大幅な変更を伴わず、施工上の不利は殆どない。
【００２４】
なお、各実施形態で示した構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の範囲に含まれる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によると、連続桁や単純桁のＰＣ版桁橋において、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁であって、引張応力度あるいは、ひび割れ巾や鉄筋応力度からＰＣ鋼材の配設本数が決定される断面に通常コンクリートよりも強度に勝るファイバーコンクリートを使用し、このファイバーコンクリートに引張り力を受持たせることで、ＰＣ鋼材の配設本数を決定する際の要因である、支間中央部の下縁や中間支点部の上縁の引張強度の上限値を向上できる。こうして本発明によると、ＰＣ版桁橋の外部形状を変更することなく簡潔な構成によりＰＣ鋼材の配設本数を低減でき、コンクリート躯体中に配置する鉄筋量も大幅に減らせることが可能で、さらにウエブ幅を効果的に低減（半減）できる。それによりコンクリート量、ＰＣ鋼材量、補強鉄筋量を低減しながら、施工性を改善し、経済的なＰＣ版桁橋を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、実施形態１として示す単純ＰＣ版桁橋の側面説明図、（ｂ）は、同（ａ）のＡ−Ａ断面説明図である。
【図２】（ａ）は、実施形態２として示す連続ＰＣ版桁橋の側面説明図、（ｂ）は、同（ａ）のＢ−Ｂ断面説明図、（ｃ）は、同（ａ）のＣ−Ｃ断面説明図である。
【図３】（ａ）は、従来例として示す連続ＰＣ版桁橋の一部断面側面図、（ｂ）は、同（ａ）のＤ−Ｄ断面説明図、（ｃ）は、同（ａ）のＥ−Ｅ断面説明図である。
【符号の説明】
１  版桁
２  上床版
３  ウエブ
４  支点
５  中間支点
６  中間支点
７  中間支点
８  ＰＣ鋼材
９  シース
１０  端部横桁
１１  定着部
１２  ガイド
１３  上部挿通孔
２１  版桁
２２  上床版
２３  ウエブ
２５  ファイバーコンクリート打設領域
２５ａ  ファイバーコンクリート打設領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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