(57)【要約】【課題】  複数本の連結された鋼桁に前たわみ荷重を与えた状態で、鋼桁の下フランジにコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に前たわみ荷重を解除してコンクリートにプレストレスを与えるプレストレス鋼桁の製造に際し、プレストレスを与えた時に、下フランジコンクリートの端部に引張り力を生じさせないような製造方法を提供する。【解決手段】  下フランジ２３にコンクリート２４を打設する際に、鋼桁端部の下フランジ両側縁２５と下フランジコンクリート２４との間に、前たわみ荷重を解除することによって生ずる鋼桁下フランジ２３の変形に追従し得るような幅の空間２６を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の鋼桁を互いに添接板を介して長さ方向に連結し、次いで全長に前たわみ荷重を与えた状態で、これらの鋼桁の連結部を除いた下フランジにコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に前たわみ荷重を解除して前記コンクリートにプレストレスを与えるプレストレス鋼桁の製造方法において、下フランジコンクリートの打設に際し、鋼桁連結部に隣接した下フランジコンクリートが打設される鋼桁下フランジ両側縁と、下フランジコンクリートとの間に、前記前たわみ荷重を解除した際に生ずる鋼桁下フランジの変形に追従し得る幅の空間を設けておくことを特徴とするプレストレス鋼桁の製造方法。
【請求項２】
鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に設けられる空間が、鋼桁下フランジ両側縁の外側に、空気の充填されたゴムまたは樹脂製フィルムなどの軟質性素材からなるチューブを配置固定することで設けられている請求項１に記載のプレストレス鋼桁の製造方法。
【請求項３】
複数本の鋼桁を互いに添接板を介して長さ方向に連結し、次いで全長に前たわみ荷重を与えた状態で、これらの鋼桁の連結部を除いた下フランジにコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に前たわみ荷重を解除して前記コンクリートにプレストレスを与えるプレストレス鋼桁の製造方法において、下フランジコンクリートの打設に際し、鋼桁連結部に隣接した下フランジコンクリートが打設される鋼桁下フランジ両側縁と、下フランジコンクリートとの間に、前記前たわみ荷重を解除した際に生ずる鋼桁下フランジの変形に追従し得る充填材を設けておくことを特徴とするプレストレス鋼桁の製造方法。
【請求項４】
鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に設けられる充填材が、遅延硬化樹脂とこの遅延硬化樹脂を吸収含侵させた布製テープからなっていて、このテープを鋼桁下フランジ両側縁に貼り付けたものである請求項３に記載のプレストレス鋼桁の製造方法。
【請求項５】
鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に設けられる充填材が、遅延硬化樹脂の帯状体を、包装材により被覆して鋼桁下フランジ両側縁に貼り付けたものである請求項３に記載のプレストレス鋼桁の製造方法。
【請求項６】
鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に設けられる充填材が、海綿状物質の帯状体を鋼桁下フランジ両側縁に貼り付けたものである請求項３に記載のプレストレス鋼桁の製造方法。
【請求項７】
前たわみ荷重を解除した際に生ずる鋼桁下フランジの変形に追従できる充填材を、鋼桁下フランジの上下両面における角鋼ジベルの両端にも設けた請求項１または３に記載のプレストレス鋼桁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｉ型断面の鋼桁に前たわみ荷重を与えておいて、下フランジにコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に前たわみ荷重を解除することで、下フランジコンクリートにプレストレスを導入するプレストレス鋼桁の製造方法、そのうち、特に複数本の鋼桁を添接板を介して長さ方向に連結し、全長にわたって前たわみ荷重を与えた状態で、鋼桁の連結部を除いた下フランジにコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に鋼桁の前たわみ荷重を解除してプレストレスを与えてから、各鋼桁の連結部を分離する分割方式によるプレストレス鋼桁の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のプレストレス鋼桁の製造方法のうち、分割方式による製造方法は、特許文献１に示されるように、予め工場内で、複数本の鋼桁を添接板を介して長さ方向に連結しておいて、全長にわたって前たわみ荷重を与え、鋼桁の連結部を除いた下フランジにコンクリートを打設し、下フランジコンクリートの硬化後に前たわみ荷重の解除によるプレストレスを与えてから、各鋼桁の連結部を分離するので、予め工場内で架設現場に応じた所定の長さのプレストレス鋼桁を製造でき、これらの鋼桁を現場へ運搬して、現場で連結することで架設を完了できるため、現場における桁の製作ヤード確保が不要となり、現場での工費、作業、時間等を大幅に節減できるという利点を有している。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−４００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この製造方法により製造されるプレストレス鋼桁は、複数本の鋼桁を互いに添接板を介して長さ方向に連結することで、全長にわたって前たわみ荷重を与えておき、下フランジに打設したコンクリートが硬化した後に、前たわみ荷重を解除して下フランジコンクリートにプレストレスを導入するが、プレストレスが導入された後は、現場への運搬のために、工場内で鋼桁の各連結部が分解され、また、鋼桁が現場へ運搬された後は、これらの連結部を再び添接板を介して連結するために、桁の分解や連結の作業がし易いように、鋼桁連結部における下フランジにはコンクリートが打設されず、鋼桁下フランジが露呈した状態に製造される。
【０００５】
しかし、このように鋼桁連結部の下フランジに、コンクリートが不連続の状態で途切れるような形で設けられていると、前たわみ荷重を解除してプレストレスを導入した際に、連結部に隣接した下フランジコンクリートの端部にずれが集中して、桁軸直角方向に引張り力が発生するという問題があった。
【０００６】
そのため、従来では、このような問題の対応策として、図１２に示すように、鋼桁１の下フランジ２を包むように打設されたコンクリート３の両側面へ、ゴム製緩衝材５を挟むようにして横締めビーム４を配置し、鋼桁１に与えられていた前たわみ荷重を解除する際に、予め左右の横締めビーム４，４間をＰＣ鋼棒６により緊張することによって、桁軸直角方向の引張り力を抑制していた。
【０００７】
しかし、この横締めビームにより緊張する対処法では、左右の横締めビーム４，４間に挿通されるＰＣ鋼棒６のうち、上方のＰＣ鋼棒６は鋼桁１のウェブ７を貫通して取り付けるので作業性が悪いという問題、また、作業には、横締めビーム４やＰＣ鋼棒６をセットするだけでなく、ＰＣ鋼棒に緊張力を与えたり、一定時間緊張しておくための時間の確保や、装置を取付けたままで移動を行う必要性あるなどで、作業性が悪いという問題があった。
【０００８】
さらには、下フランジコンクリートに対する前たわみ荷重を解除する時の圧縮応力度が大きい場合には、この横締めビームにより圧縮するための装置も大型化しなければならず、そのための対策工費が高くなるので、現在の手段よりも低廉な方法によってこの種の問題を解決できる対策が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記のように、鋼桁の前たわみ荷重を解除した際に、どのような現象によって下フランジコンクリートの端部にずれの集中する応力が伝達されるのか、という問題を分析した結果、次のような原因を解明することができた。
【００１０】
図１０は、鋼桁１の下フランジ２を包むように打設されたコンクリート３を上方から見た平面図であって、鋼桁１の連結部８に隣接した下フランジ２の上下両面には角鋼ジベル９が橋軸直角方向に所定の間隔をおいて突設されている。いま、下フランジ２に作用していた前たわみ荷重が解除されると、下フランジコンクリートの圧縮力が鋼桁下フランジ２に橋軸方向の圧縮力として伝達される。
【００１１】
その際、まず、下フランジコンクリート３の圧縮力は、図１０の右側の角鋼ジベル９から順次左側の角鋼ジベル９ａ、９ｂの方向へ伝達されて行き、最終的に左側に位置する下フランジコンクリート３の端部における角鋼ジベル９ａへ橋軸方向の圧縮力Ｐ１として集中的に伝達される。
【００１２】
この角鋼ジベル９ａが、図１０の右側方向からの橋軸方向の圧縮力Ｐ１を集中的に受けると、角鋼ジベル９ａは、その長さＬが下フランジコンクリート３の幅Ｗ１よりも短いことと、この角鋼ジベル９ａの先、つまり左側には下フランジコンクリート３が存在していないために、角鋼ジベル９ａへ集中的に伝達された圧縮力Ｐ１が、角鋼ジベル９ａの両端方向、つまり鋼桁下フランジ２の幅方向へ偏心曲げ荷重Ｐ２として伝達されることになる。
【００１３】
この偏心曲げ荷重Ｐ２は、角鋼ジベル９ａから鋼桁下フランジ２へ伝達されるため、角鋼ジベル９ａの位置する鋼桁下フランジ２の両側縁１０部分は、図１０に点線で示したように、外側へ膨らむように押し出され、鋼桁下フランジ２の変形Ｄが下フランジコンクリート３の端部に集中する。
【００１４】
このように鋼桁下フランジ２の両側縁１０部分が外側へ押し出されるように変形すると、鋼桁下フランジ２の外周はコンクリート３により包まれているので、図１１に示すように、この付近のコンクリート３の断面には、鋼桁下フランジ２の両側縁１０の変形Ｄによって両側方向へ押し出される領域１１と、この押し出される領域１１の発生によって、下フランジ２の上下両面部分に桁軸直角方向への引張りを受ける領域１２とが発生する。
【００１５】
従来のこの種のプレストレス鋼桁における問題点は、上記のような原因によるものであることが判明したので、この問題点を解決する対策として、上記のような原因によって鋼桁下フランジ２が橋軸直角方向へ膨れる変形を、下フランジコンクリート３に伝達しないように工夫すれば、下フランジに橋軸直角方向の引張り力が発生することによる問題を解決できることが解明された。
【００１６】
本発明のプレストレス鋼桁は、そのための具体的手段として、鋼桁下フランジに設けたコンクリートにプレストレスが付与されたプレストレス鋼桁を分割方式により製造する方法において、下フランジにコンクリートを打設するに際し、鋼桁連結部に隣接した下フランジコンクリートが打設される部分の鋼桁下フランジ両側縁と、下フランジコンクリートとの間に、前たわみ荷重を解除することによって生ずる鋼桁下フランジの変形に追従し得るような幅の空間を設けておくことを特徴とする。
【００１７】
鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に設けられる空間は、後に打設されるコンクリートが鋼桁下フランジ両端縁に接触しないように隔離しておけるものであれば、どのようなものでもよいが、具体的には、例えば、鋼桁下フランジ両端縁の外側に、空気の詰まったゴムまたは樹脂製フィルムなどの軟質性素材からなるチューブを配置固定することにより得られる。
【００１８】
下フランジコンクリートの橋軸直角方向に引張り力を発生させないようにするには、鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に隙間のような空間部を設けておけばよいが、この方法による場合では、鋼桁の架設工事が全て完了した後に、隙間が不適切な状態で残ると、この隙間に水が浸入して鋼材の腐食が進行し、構造物の耐久性を阻害する原因となる。
【００１９】
そこで、鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に空間を設ける方法とは別の手段として、鋼桁下フランジ両側縁と、下フランジコンクリートとの間に、前記前たわみ荷重を解除した際に生ずる鋼桁下フランジの変形に追従し得るような充填材を設けておくことが好ましい。
【００２０】
この場合の充填材は、下フランジコンクリートの打設時に、コンクリートが鋼桁下フランジ両側縁と接触しないように隔離した状態で打設され、鋼桁下フランジのひずみ変化に対しては自由に変形でき、下フランジコンクリートの硬化後には、充填材自体が硬化して、鋼桁下フランジ両端縁と下フランジコンクリートとの間を隙間空間が残らないように埋め尽くすものであることが望ましい。
【００２１】
このような事情を配慮して、鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に設ける充填材は、遅延硬化樹脂とこの遅延硬化樹脂を吸収含侵させた布製テープにより形成して、このテープを鋼桁下フランジ両側縁に貼り付けるようにしたものであるとか、遅延硬化樹脂の帯状体を、包装材により被覆して鋼桁下フランジ両側縁に適宜の接着手段により貼り付けるようにしたものであってもよい。
【００２２】
また、充填材としては、海綿状物質の帯状体を鋼桁下フランジ両側縁に貼り付けたものであってもよい。
【００２３】
さらに、充填材は、鋼桁下フランジの上下両面に設けられる角鋼ジベルの両端にも設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の一つの態様によると、下フランジにコンクリートを打設する際に、鋼桁連結部に隣接した下フランジコンクリートが打設される部分の鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に、前たわみ荷重を解除することによって生ずる鋼桁下フランジの変形に追従し得るような幅の空間を設けておくので、前たわみ荷重を解除することで下フランジコンクリートに生ずる橋軸方法の圧縮力によって、鋼桁下フランジの端部に下フランジの幅方向へのひずみ変形が生じると、鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間の空間が、このひずみ変形を許容することになり、鋼板下フランジにひずみ変形が生じても、これによって下フランジコンクリートに桁軸直角方向の引張り力が発生することを的確に防止できる。
【００２５】
鋼桁下フランジ両側縁と下フランジコンクリートとの間に充填材を設ける方式では、充填材として遅延硬化樹脂からなるものが用いられる。この遅延硬化樹脂製の充填材は、コンクリートの打設時には未硬化のゲル状であるが、一定の時間が経過すると硬化するものであり、下フランジコンクリートが打設された時には、コンクリートが鋼桁下フランジ両側縁と接触しないように分離状態を維持している。
【００２６】
鋼桁に対する前たわみ荷重か解除されることで、鋼桁下フランジにひずみ変化が生ずると、ゲル状の充填材はそのひずみ変化に対応して自由に変形し、充填材自体がそのひずみ変化を下フランジコンクリートに伝えないので、鋼桁下フランジのひずみ変化が下フランジコンクリートに伝達することを防ぐ。そして、鋼桁下フランジのひずみ変化が、完全に下フランジコンクリートに影響を与えなくなった後に充填材が硬化して、鋼桁下フランジ両端縁と下フランジコンクリートとの間に隙間空間が生ずることを防止する。
【００２７】
充填材としては、遅延硬化樹脂とこの遅延硬化樹脂を吸収含侵させた布製テープによるものと、遅延硬化樹脂の帯状体を包装材により被覆したものとが好ましい例として考えられるが、布製テープのものは、樹脂が連続する状態をテープが維持してくれるので、取付け作業時の取扱いや管理が簡便であり、樹脂の帯状体を包装材により被覆したものでは、樹脂自体が鋼桁下フランジのひずみ変化を的確に吸収するので効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施に際しては、遅延硬化樹脂の帯状体を薄い樹脂フィルムあるいは箱状のケースのような包装材により被覆したものを鋼桁下フランジの両端縁へ貼付けて固定する方法が適している。
【実施例】
【００２９】
本発明に係るプレストレス鋼桁の製造方法を図面に示す実施例について説明すると、鋼桁にプレストレスを付与するまでに到る工程は、基本的に特開昭５８−４００４号公報に示された工程と同じである。つまり、図９のａに示すように、予め工場内でキャンバーを与えられるようにして、複数本の鋼桁２０ａ，２０ｂ，２０ｃの端部を添接板２１を介して長さ方向に連結しておき、次にｂのように、これらの鋼桁に全長にわたって前たわみ荷重Ｐｆを与え、次いでｃのように、この状態で鋼桁２０ａ，２０ｂ，２０ｃの連結部２２を除いた下フランジ２３にコンクリート２４を打設し、次にｄのように、下フランジコンクリート２４の硬化後に前たわみ荷重Ｐｆの解除によるプレストレスを与えてから、ｅのように、各鋼桁の連結部２２を分離する。
【００３０】
本発明の製造方法は、上記の鋼桁製造工程におけるｂの段階、つまり、連結された鋼桁２０ａ，２０ｂ，２０ｃの全長にわたって前たわみ荷重Ｐｆが与えられて、次のｃの段階の鋼桁下フランジ２３にコンクリート２４が打設される前の段階で適用される。
【００３１】
まず、第１の基本的な方法は、図１に示すように、鋼桁下フランジ両側縁２５の外側における下フランジコンクリート２４との間に、前たわみ荷重Ｐｆが解除された際に生ずる鋼桁下フランジ２３の変形を許容し得るような幅Ｗをもった空間２６を設けるものである。
【００３２】
工程的に見た場合、鋼桁下フランジ両側縁２５と下フランジコンクリート２４との間に設けられる空間２６は、鋼桁下フランジ２３にコンクリート２４が打設される前のプレストレスＰｆが与えられた段階で行われる。また、この空間２６は、図２、図３に示すように、鋼桁連結部２２に隣接した下フランジコンクリート２４が打設される部分の鋼桁下フランジ両側縁２５に、後に打設されるコンクリート２４と鋼桁下フランジ両端縁２５とが接触しないように隔離されるようにして設けられる。
【００３３】
なお、この空間２６が設けられる長さ領域としては、鋼桁の前たわみ荷重Ｐｆが解除されることで下フランジコンクリートに生ずる橋軸方向の圧縮力によって、鋼桁下フランジ２３の端部にひずみ変形が発生する可能性のある範囲であればよい。
【００３４】
この鋼桁下フランジ両側縁２５に設けられる空間２６は、後に打設されるコンクリート２４が鋼桁下フランジ両側縁２５と接触しないように隔離しておくためのものであるから、具体的には、図４ａ及び図４ｂに示すように、下フランジ両側縁２５に沿って配置できるような太さのゴム製チュウブ２７ａ、または空気の充填されたポリエチレンフィルム製チュウブ２７ｂ等を、下フランジ両端縁２５に貼付けるように固定したものであればよい。
【００３５】
空間２６をゴム製チュウブ２７ａによって確保する場合は、チューブの長さ方向に沿った一部が下フランジ両端縁２５と安定よく接触できるように、チューブの断面をＤ型としておけば、鋼桁下フランジ両側縁２５のひずみ変化を具合よくチューブ内の空間に伝えることができる。
【００３６】
ゴム製チューブ２７ａの場合は、チューブに適度の肉厚があれば、弾性によって、打設されるコンクリートが鋼桁下フランジ両側縁２５に接触しないように隔離することができる。これに対し、ポリエチレンフィルム製チュウブ２７ｂの場合には、チューブだけでは、コンクリートが打設された時に、チューブがコンクリートによって押し潰されてしまうので、予めチューブ内に空気が圧縮されて漏れないように封入された状態としておくことが必要となる。
【００３７】
このように鋼板下フランジ両側縁２５と下フランジコンクリート２４との間に空間２６を設ける方法では、鋼桁が架設された後に、この空間内に水が浸入して鋼材が腐食するという問題が考えられるので、理論的には、下フランジ両側縁とコンクリートとの間に空間を設けない方法のほうが好ましといえる。
【００３８】
そこで空間を設ける方法とは別の態様として、鋼桁下フランジ両側縁２５と下フランジコンクリート２４との間に、前たわみ荷重を解除した際に生ずる鋼桁下フランジの変形に追従し得るような充填材２８を設けておくことが好ましい。
【００３９】
この充填材２８の具体的な例としては、常温硬化型のエポキシ樹脂に硬化時期を調整するためのアミン系硬化剤を添加してなる遅延硬化樹脂が用いられる。この遅延硬化樹脂は、鋼桁下フランジ両側縁に取付けられる時にはゲル状であって、前たわみ荷重を解除することで鋼桁下フランジ２３に生じる変形を自由に許容し、変形による影響が生じなくなった時点で硬化が開始し、最終的に鋼桁下フランジ両側縁２５と下フランジコンクリート２４との間が空間を生ずることなく充填される。
【００４０】
図５はこの充填材２８の一例を示しており、遅延硬化樹脂を含侵することのできる布地２９を、鋼桁下フランジ両側縁２５に貼付けられるような幅のテープ状にカットして、この布地２９の両面もしくは片面に遅延硬化樹脂３０を層状に盛り付けることにより形成されている。このテープ状充填材２８は、鋼桁下フランジ両側縁２５に接着テープ３１を介して接着される。
【００４１】
一方、図６の充填材２８は、遅延硬化樹脂３０を厚みのある帯状体として、この帯状体の遅延硬化樹脂３０を薄い樹脂フィルム３２で包むことにより形成されていて、鋼桁下フランジ両側縁２５には前記のように接着テープを介して接着される。また、図７のように、厚みのある帯状体からなる遅延硬化樹脂３０を、箱型形状を保持できるような硬さのある厚紙あるいは樹脂製薄板などからなるケース３３内に収納して、ケースの両端に設けられたフラップ３４を鋼桁下フランジ両側縁２５に嵌込んで取付けられるようになっている。
【００４２】
充填材２８としては、この他に、図８のように、海綿状物質の帯状体３５を鋼桁下フランジ両側縁２５に貼り付けたものであってもよく、さらに、充填材２８は、図示はしないが、鋼桁下フランジ２３の上下両面における角鋼ジベル３６の両端に設けて、角鋼ジベル３６に生ずるひずみ変形にも対応できるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明の製造方法によれば、この種のプレストレス鋼桁を分割方式により製造する際に、鋼桁連結部における鋼桁下フランジに生ずるひずみ変形を、下フランジコンクリート内に空間もしくは充填材を設けるという簡単な手段によって適切に吸収して、下フランジコンクリート端部に引張り力が生ずることを防止できるので、良質のプレストレス鋼桁を低コストで生産できる利用可能性がきわめて高いものである。。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る方法により製造されるプレストレス鋼桁の断面図。
【図２】図１に示す鋼桁のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線における断面図。
【図４】下フランジの両側縁に隙間を設ける場合の態様を示す部分断面図。
【図５】下フランジの両側縁に充填材を設ける場合の一例を示す斜視図。
【図６】充填材の別の態様を示す部分斜視図。
【図７】充填材の別の態様を示す部分斜視図。
【図８】充填材のさらに別の態様を示す部分斜視図。
【図９】分割方式により鋼桁にプレストレスを導入する工程の説明図。
【図１０】プレストレスが与えられた時に下フランジ端部に生ずる力の方向を示す平面図。
【図１１】同じく下フランジ端部の断面における力の方向を示す断面図。
【図１２】従来の下フランジコンクリートに生ずる引張り力に対処する一例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，：鋼桁、
２１：添接板、
２２：連結部、
２３：鋼桁下フランジ、
２４：下フランジコンクリート、
２５：下フランジ両側縁、
２６：空間、
２７ａ：ゴム製チューブ、
２７ｂ：フィルム盛チューブ、
２８：充填材、
２９：布地、
３０：遅延硬化樹脂、
３１：接着テープ、
３２：樹脂フィルム
３３：ケース、
３４：ケースフラップ、
３５：海綿状物質の帯状体、
３６：角鋼ジベル
【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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