(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に強化繊維を含む管状の繊維補強プラスチック部材の端部がコンクリート部材に埋め込まれ、
該繊維補強プラスチック部材の端部には、複数の軸線方向のスリットが設けられ、先端部が複数に分割されていることを特徴とする繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造。
【請求項２】
前記スリットで分割された部分の全部又は一部が、管状となった部材の外周面より外側に曲折された状態でコンクリート中に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造。
【請求項３】
前記繊維補強プラスチック部材の端部には、鋼又は繊維補強プラスチックからなる棒状部材が係止され、該棒状部材とともにコンクリート中に埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造。
【請求項４】
前記強化繊維は、前記繊維補強ブラスチック部材の外周面より内側に埋め込まれており、
該繊維補強プラスチック部材のコンクリート部材に埋め込まれる端部は、強化繊維が露出されていることを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３に記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造。
【請求項５】
前記繊維補強プラスチック部材は、その端部が埋め込まれたコンクリートの表面に沿って、該繊維補強プラスチック部材の軸線とほぼ直角に張り出した鍔状部を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造。
【請求項６】
前記繊維補強プラスチック部材の端部が、コンクリートからなるブロックに埋め込まれ、該ブロックがコンクリート部材に埋め込まれていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造に係るものであり、特に、柱状の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維やカーボン繊維等の強化繊維に、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂等の合性樹脂を含浸させた繊維強化プラスチック、いわゆるＦＲＰ（fiber reinforcedplastics）が知られている。繊維補強プラスチックは軽量で強度的にも大変優れた材料であり、耐候性、耐熱性、耐薬品性にも優れている。また、繊維補強プラスチックは比較的安価で、多様な成形方法が可能であるため、近年は様々な技術分野で用いられている。
【０００３】
繊維補強プラスチックの用途が多様化するのにともなって、その用途に合わせて繊維補強プラスチックからなる部材どうしを接続したり、繊維補強プラスチックからなる部材と他の材料とを接続する技術が必要とされ、例えば次のような技術が提案されている。
特許文献１には、ポリマガラス等のテンションメンバとして使用するＦＲＰ棒を、アルミ製又は鉄製の端末金具へ固定する方法が記載されている。端末金具は内面がテーパーを有する形状、つまり断面がＦＲＰ部材の軸線方向に変化するものとなっており、このテーパーに合う形状のＦＲＰ製の円錐状体にＦＲＰ棒の端部を接着する。そして、円錐状体を端末金具の内側に嵌め入れることによって、該円錐状体を介してＦＲＰ棒を端末金具に固定するものとなっている。
【０００４】
また、特許文献２には、各種足場や輸送用コンテナ等の骨組フレームに用いられるＦＲＰ製の管体を接続する構造が記載されている。管体は中空であり、それぞれの管体の内部に接続金具を嵌め入れてボルトで固定し、この接続金具を介して2つの管体を接続するも
のである。
【０００５】
また、特許文献３には、ＦＲＰ製のパイプの端部に鋼製の継手が接合された駆動力伝達用シャフトが記載されている。この継手の外周面には、全周にわたって軸方向に伸びる山状の凸部が形成され、ＦＲＰ製のパイプの端部は、内側が上記継ぎ手の形状と対応するように加工されており、ＦＲＰ製のパイプの内側に鋼製の継ぎ手を圧入嵌合して接続される。
【特許文献１】特開平６−１７０９４９号公報
【特許文献２】特開平９−３２９１１４号公報
【特許文献３】特開平６−２００９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
繊維補強プラスチック部材は、軽量で高い強度を有するものであるため、建築物や土木構造物にも利用が検討されている。一般に建築物や土木構造物には、コンクリートが一般的な材料として多く用いられており、これらとともに繊維補強プラスチック部材を用いることになると、コンクリート部材と繊維補強プラスチック部材とを接合する必要が生じる。
【０００７】
しかしながら、上記のような従来の接合技術はいずれも繊維補強プラスチック部材を金属部材又はプラスチック部材と接合するものである。コンクリートは、骨材として砂利や砂を含み、微視的には不均質な部材であり、応力が集中すると脆く壊れやすい部材である。このため、金属やプラスチックと同等の精密な加工はできず、従来から知られている上記技術をコンクリート部材と繊維補強プラスチック部材との接合部に適用することは難しい。このため、繊維補強プラスチック部材をコンクリート部材と接合するための特有の構造が必要とされる。
【０００８】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材とを接合し、繊維補強プラスチック部材に作用する引張力及び圧縮力をコンクリート部材に確実に伝達することができる接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  軸線方向に強化繊維を含む管状の繊維補強プラスチック部材の端部がコンクリート部材に埋め込まれ、  該繊維補強プラスチック部材の端部には、複数の軸線方向のスリットが設けられ、先端部が複数に分割されている繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を提供する。
【００１０】
上記繊維補強プラスチック部材の端部に複数の軸線方向のスリットを設けることによって、繊維補強プラスチック部材とコンクリートとの接触面積が増加し、これらの接触面に付着力もしくは摩擦力が作用する。そして、繊維補強プラスチック部材に作用する圧縮力、引張力は、スリットで分割されて広くなった接触面に分散され、コンクリートへ確実に伝達される。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造において、  前記スリットで分割された部分の全部又は一部が、管状となった部材の外周面より外側に曲折された状態でコンクリート中に埋め込まれているものとする。
【００１２】
スリットで分割された部分の全部又は一部を曲折された状態とすることによって、曲折された部分がコンクリート内で互いに離れるように配置され、圧縮力、引張力及び曲げモーメントが、繊維補強プラスチック部材からコンクリートの広い範囲に分散して伝達される。また、スリットで分割された部分とコンクリートとの接触面積が増加して、相互間の付着力もしくは摩擦力が増大するため、接合構造の信頼性が高いものとなる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造において、  前記繊維補強プラスチック部材の端部には、鋼又は繊維補強プラスチックからなる棒状部材が係止され、該棒状部材とともにコンクリート中に埋め込まれているものとする。
【００１４】
上記棒状部材はコンクリートと一体となるようにコンクリート部材に埋め込まれているため、繊維補強プラスチック部材に作用する圧縮力及び引張力は、強化繊維から棒状部材を介してコンクリートに確実に伝達される。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１，請求項２又は請求項３に記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造において、  前記強化繊維は、前記繊維補強ブラスチック部材の外周面より内側に埋め込まれており、  該繊維補強プラスチック部材のコンクリート部材に埋め込まれる端部は、強化繊維が露出されているものとする。
【００１６】
このような接合構造では、露出された強化繊維が直接コンクリートと接触しており、繊維補強プラスチック部材に作用する引張力が確実にコンクリート部材に伝達される。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造において、  前記繊維補強プラスチック部材は、その端部が埋め込まれたコンクリートの表面に沿って、該繊維補強プラスチック部材の軸線とほぼ直角に張り出した鍔状部を有するものとする。
【００１８】
上記鍔状部によって、コンクリートの表面と繊維補強プラスチック部材の表面との接触部分を覆うことができ、これによりコンクリート又はモルタルと繊維補強プラスチック部材との間に雨水が浸透するのを防止できる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造において、  前記繊維補強プラスチック部材の端部が、コンクリートからなるブロックに埋め込まれ、該ブロックがコンクリート部材に埋め込まれているものとする。
【００２０】
上記繊維補強プラスチック部材の端部は、あらかじめ工場等の作業環境が整った場所でブロックに埋め込み、現場においてこのブロックを埋め込むようにコンクリートを打設する。これにより、繊維補強プラスチック部材の端部が取り扱いにくい形状に加工されたものであっても適切に作業が行なわれ、繊維補強プラスチック部材の端部とブロックとが一体化される。例えば、端部が変形し易く、所定の形状を維持した状態でコンクリート中に埋め込むのが難しいものであっても、工場等の設備が整った場所では比較的容易に対応することが可能となる。そして、現場での簡単な作業によって、コンクリートからなるブロックを埋め込むようにコンクリート部材を形成することができる。コンクリートからなるブロックとコンクリート部材とは接着性が良く、繊維補強プラスチック部材に作用する圧縮力、引張力及び曲げモーメントは、強化繊維からブロックを介してコンクリート部材へと確実に伝達される。また、ブロックとコンクリート部材との間には、鉄筋等の補強材を配置することが容易であり、強固に接合することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本願発明によれば、繊維補強プラスチック部材の端部が加工され、コンクリート部材に埋め込まれたときに、一体性が増大するものとなっているので、繊維補強プラスチック部材に作用する圧縮力、引張力及び曲げモーメントが、コンクリート部材へ確実に伝達される。また、繊維補強プラスチック部材の端部をあらかじめ工場等の作業環境が整った場所でコンクリートからなるブロックに埋め込み、現場においてこのブロックをコンクリートに埋め込むことによって、端部が取り扱いにくい形状であっても適切に作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明に係る繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を適用することができる構造物の一例であって、コンクリートと繊維補強プラスチックとの複合構造の上路式吊床版橋を示す概略側面図及び概略断面図である。
この上路式吊床版橋は、二つの橋台５ａ、５ｂ間に架設され、コンクリートの薄い板状部材からなる吊床版１と、上面に舗装を施して路面が形成されるコンクリートの上路桁２と、吊床版１と上路桁２との間に鉛直に配置され、吊床版上で上路桁２を支持する複数の支柱３と、で主要部が構成されている。
【００２３】
上記吊床版１は、可撓性を有する程度に薄いコンクリートの板状部材であり、両端がそれぞれ端部ブロック４ａ，４ｂに連続し、これらの端部ブロック４ａ，４ｂが橋台５ａ，５ｂ上に支持されている。上記吊床版１は、端部ブロック間に張架されたケーブルに複数のプレキャストコンクリート板を支持させ、これらの間に間詰めコンクリートを打設して、端部ブロック間で連続するように形成されたものである。
【００２４】
上記上路桁２は、プレキャストコンクリートからなるセグメントを橋軸方向に連結して形成され、橋の全長にわたって連続したもので、両端は端部ブロック４ａ，４ｂに連続している。また、必要に応じてプレストレスが導入されるとともに、支柱３を介して吊床版１に支持され、大きな曲げモーメントが生じないものとなっている。
【００２５】
上記端部ブロック４ａ，４ｂは、橋台５ａ，５ｂ上にゴム支承６を介して支持されており、一方の支承６ａは橋梁の軸線方向の移動が拘束され、他方の支承６ｂは移動が拘束されないものとなっている。なお、図２に示すように、上記端部ブロックを用いず、吊床版１１と上路桁１２とが２つの橋台１５ａ，１５ｂと直接に接合され、吊床版１１の引張力が橋台１５ａ，１５ｂに伝達されるものとすることもできる。
【００２６】
上記支柱３は中空の繊維補強プラスチックからなる管部材であり、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の高い引張強度を有する繊維が軸線方向に多数配置され、合成樹脂で一体に固められている。この支柱３と、吊床版１を構成するプレキャストコンクリート板とは、架設現場近くの製作ヤード又は工場で接合して組立てられ、その後、端部ブロック間に張架されたケーブル上の所定位置に支持される。
【００２７】
繊維補強プラスチックは軽量かつ強度的に優れた材料であり、支柱３として繊維補強プラスチック管２３を用いることによって、橋を軽量化することができる。そして、吊床版１又は上路桁２内に配置するＰＣ鋼材又はケーブルを低減して、構築費用を低減することができる。
【００２８】
なお、繊維補強プラスチックからなる支柱は、図１に示すように、側面視で鉛直に配置されるものに限らず、図３に示すように橋の軸線方向に傾斜するものであってもよい。支柱２３を傾斜させ、上路桁２２と吊床版２１とでトラスを構成することにより、構造全体の剛性を大きくすることができる。
【００２９】
次に、上記上路式吊床版橋において用いることができるコンクリート部材と繊維補強プラスチック管との接合構造について説明する。
図４は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項５に係る発明の一実施形態である接合構造を示す概略断面図及び繊維補強プラスチック管の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
この接合構造では、繊維補強プラスチック管５１の端部５１ａに、複数の軸線方向のスリットが設けられており、該スリットで分割された複数の舌状部５３が曲折された状態でコンクリート板２０中に埋め込まれている。そして、コンクリート板２０内では、舌状部５３に貫通孔５３ａが設けられ、鋼又は繊維補強プラスチックからなる棒状部材５５が、上記貫通孔５３ａに挿通して係止されている。また、スリット５３が設けられた範囲にまで強化繊維５２が配置されており、この範囲より上方には、繊維補強プラスチック管５１の軸線とほぼ直角に張り出した鍔状部５４が設けられている。
【００３０】
上記接合構造では、舌状部５３が曲折された状態でコンクリート板２０に埋め込まれており、繊維補強プラスチック管５１の端部が広い範囲でコンクリートと接触する。このため、繊維補強プラスチック管５１の引張力及び圧縮力は広い範囲でコンクリート板２０に伝達される。
【００３１】
なお、上記繊維補強プラスチック管５１の舌状部５３は、図５に示すように繊維補強プラスチック管５１の軸線とほぼ直角に曲折したものであってもよいし、舌状部５３の先端を拡大して、コンクリートに強固に係止される構造とすることもできる。
【００３２】
図６は、請求項１又は請求項４に係る発明の他の実施形態を示す概略断面図及び繊維補強プラスチック管の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
この接合構造では、繊維補強プラスチック管６１の端部に複数のスリットが形成され、複数の舌状部６３に分割されている。そして、この舌状部６３の外周面側のプラスチックが剥離され、強化繊維６２が露出されており、この舌状部６３が軸線方向に伸長した状態でコンクリート板２０中に埋め込まれている。また、スリットが設けられた範囲より上方には、この管体と同じプラスチックからなる支圧板６４が固着されており、コンクリート板２０の表面に当接されて圧縮力を伝達するようになっている。
【００３３】
上記のような接合構造では、繊維補強プラスチック管６１の端部がスリットによって分割され、コンクリートとの接触面が大きくなるとともに、露出された強化繊維６２が直接コンクリートと接触しており、繊維補強プラスチック管６１に作用する引張力が確実にコンクリート板に２０に伝達される。また、圧縮力は支圧板６４を介してコンクリート板２０に伝達される。
なお、舌状部６３をコンクリート板２０から引き抜こうとする力に対して有効に抵抗するために、図７に示すように舌状部６３の先端に断面の拡大部６６を設けてもよい。
【００３４】
図８は、請求項６に係る発明の一実施形態である繊維補強プラスチック管とコンクリート部材との接合構造を示す断面図、及び繊維補強プラスチック管の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
この接合構造では、繊維補強プラスチック管８１の端部がコンクリートからなるブロック８３に埋め込まれている。ブロックには、鋼又は繊維補強プラスチックからなる棒状の補強部材８５が埋め込まれ、突出した端部がコンクリート部材８０中に埋め込まれ、コンクリート部材８０とブロック８３とが強固に一体化されている。
【００３５】
繊維補強プラスチック管８１の端部は、複数の軸線方向のスリットが設けられており、該スリットで分割された舌状部の一部８１ａが、鋼製の支圧板８４に設けられた開口を貫通してブロック８３中に埋め込まれている。このブロック中に埋め込まれる部分は、管表面のプラスチックが剥離され、強化繊維８２が露出するように加工されている。また、他の舌状部８１ｂは水平に曲折され、図９に示すように支圧板８４の上面に当接して固着されている。なお、上記繊維補強プラスチック管は、図７に示す繊維補強プラスチック管のように、ブロック８３中に埋め込まれている舌状部８１ａの先端を拡大した形状としてもよい。
【００３６】
上記繊維補強プラスチック管８１とブロック８３とは、予め工場等において一体に形成されるものであり、これを現場に搬入してコンクリート部材８０と接合する。
【００３７】
この接合構造では、コンクリートからなるブロック８３を介してコンクリート部材８０と繊維補強プラスチック管８１とが接合されており、ブロック８３とコンクリートとは付着性が良好であり、補強部材８５によっても強固に一体化される。これにより、繊維補強プラスチック管８１に作用する圧縮力、引張力及び曲げモーメントは、舌状部８１ａに分散され、ブロック８３を介してコンクリート部材８０へと効率良く伝達される。
【００３８】
図１０は、本発明に係る接合構造を、繊維補強プラスチック管の上端とコンクリート部材とを接合する部分に適用した例を示す断面図である。
この接合構造では、繊維補強プラスチック管１０１が、図８に示す接合構造で用いた繊維補強プラスチック管９１と同じ加工が上端部に施されたものであり、この上端部をコンクリート部材１００内に埋め込んで接合するものとなっている。この接合構造の形成は、次のように行うことができる。
【００３９】
繊維補強プラスチック管１０１の上端部に形成された舌状部の一部１０１ｂが当接し、残り１０１ａが開口部を貫通するように支圧板１０４を装着して、所定の位置に配置する。そして、この繊維補強プラスチック管１０１と接合されるコンクリート部材１００を構成するプレキャストコンクリートセグメント１０６を所定の位置に配置し、このプレキャストコンクリートセグメントと密接するとともに繊維補強プラスチック部材の端部を埋め込むように未硬化のコンクリート１０３を打設する。このとき支圧板１０４は型枠の一部とすることができる。また、プレキャストコンクリートセグメント１０６からは鉄筋１０５を突出させておき、これらを埋め込むようにコンクリート１０３を打設することによって、複数のプレキャストコンクリートセグメント１０６，１０６を接合する。
なお、支圧板は、図１０（ｂ）に示すように周縁部から直角に立ち上げられた壁部１１４ａを有するものとし、これを型枠としてプレキャストコンクリートセグメント間のコンクリート１１３を打設することもできる。これにより、繊維補強プラスチック管１１１の舌状部１１１ａのコンクリート１１３への埋め込み長を大きくすることができ、繊維補強プラスチック管１１１の引き抜き抵抗を増大させることができる。
【００４０】
以上説明した繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造は、コンクリートと繊維補強プラスチック部材との複合構造に用いられる他、簡易的又は仮設的な建築物や、照明灯用の柱、道路標識の支柱等をコンクリート部材上に立設する場合等、様々な用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本願発明に係る繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を適用することができる構造物の一例であって、コンクリートと繊維補強プラスチックとの複合構造の上路式吊床版橋を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図２】本願発明に係る繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を適用することができる上路式吊床版橋の他の例を示す概略側面図である。
【図３】本願発明に係る繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を適用することができる上路式吊床版橋の他の例を示す概略側面図である。
【図４】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項５に係る発明の一実施形態である繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を示す概略断面図及び繊維補強プラスチック部材の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
【図５】請求項１、請求項２又は請求項５に係る発明の他の実施形態である接合構造を示す概略断面図及び繊維補強プラスチック部材の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
【図６】請求項１又は請求項４に係る発明の一実施形態である接合構造を示す概略断面図及び繊維補強プラスチック部材の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
【図７】請求項１又は請求項４に係る発明の他の実施形態である接合構造を示す概略断面図である。
【図８】請求項６に係る発明の一実施形態である繊維補強プラスチック部材とコンクリート部材との接合構造を示す概略断面図及び繊維補強プラスチック部材の端部の加工状態を示す概略斜視図である。
【図９】図８に示す接合構造の概略斜視図である。
【図１０】本発明に係る接合構造を、繊維補強プラスチック部材の上端とコンクリート部材とを接合する部分に適用した例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１１，２１：吊床版、  ２，１２，２２：上路桁、  ３，１３，２３：支柱、  ４：端部ブロック、  ５，１５：橋台、  ２０：コンクリート板、  ５１，６１，８１，１０１，１１１：繊維補強プラスチック管、  ５２，６２，８２，１０２，１１２：強化繊維、  ５５：棒状部材、  ５４：鍔状部、  ５３，６３：舌状部、  ６４，８４，１０４，１１４：支圧板、  ６６：拡大部、  ８０，１００：コンクリート部材、  ８３：ブロック、  ８５：補強部材、  １０３，１１３：現場打設されるコンクリート、  １０５：鉄筋、  １０６：プレキャストコンクリートセグメント
【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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