(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑らかな波形の板部材を縦型として用いた道路橋用の簡易鋼製縦型伸縮装置であって、前記波形の凹部が曲率半径ｒの円弧面を備えるとともに、前記波形の凸部の頂点が前記凹部の頂点に対して橋軸方向に距離ｔ離れて配置されるとき、ｒ／ｔが３．５以上であることを特徴とする道路橋用簡易鋼製縦型伸縮装置。
【請求項２】
前記円弧面の開き角βが６０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の道路橋用簡易鋼製縦型伸縮装置。
【請求項３】
前記開き角βが１２０°以上であることを特徴とする請求項２に記載の道路橋用簡易鋼製縦型伸縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路橋の橋梁同士もしくは橋梁と橋台間に設置される伸縮装置に関する。特に本発明は、道路橋に用いられる簡易鋼製縦型伸縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
簡易鋼製縦型伸縮装置では、例えば波形鋼板や櫛形鋼板が遊間に沿って鉛直に配置される。鋼板は遊間を隔てて向かい合う橋桁の床版端部や橋台のパラペット端部に設けられた箱抜き部にアンカー部材等を介して固定され、その後、箱抜き部にはコンクリートが打設される。鋼板は箱抜き部における遊間側の内型枠の役割を果たし、コンクリートは鋼板の形状に沿って充填される。
【０００３】
コンクリートは乾燥時に収縮するが、コンクリート内に埋設されるアンカー部材等によって拘束されるため、収縮が進むと内部に引張応力が発生しクラック発生の要因となる。特にコンクリート打設部は道路幅方向に長いため、乾燥収縮による引張応力は道路幅方向において大きい。更に鋼板との接合部は道路幅方向に沿って波形を呈するため、凹部の周縁部に応力集中が発生し、クラックが発生し易い。
【特許文献１】特開昭５９−０６５１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、簡易鋼製縦型伸縮装置において、補強部材を使用することなくクラックの発生を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の道路橋用簡易鋼製縦型伸縮装置は、滑らかな波形の板部材を縦型として用いた道路橋用の簡易鋼製縦型伸縮装置であって、波形の凹部が曲率半径ｒの円弧面を備えるとともに、波形の凸部の頂点が凹部の頂点に対して橋軸方向に距離ｔ離れて配置されるとき、ｒ／ｔが３．５以上であることを特徴としている。
【０００６】
円弧面の開き角βは６０°以上であることが好ましく、更に１２０°以上であることが好ましい。また、ｒ／ｔは３．５以上であって、かつ略３．５であることがより好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明によれば、簡易鋼製縦型伸縮装置において、補強部材を使用することなくクラックの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、道路橋の遊間上に設置される本発明の一実施形態である簡易鋼製縦型伸縮装置の部分的な平面図であり、図２は遊間の上に設置された簡易鋼製縦型伸縮装置の模式的な側断面図である。なお図１では、右半分にコンクリート打設後の状態が示され、左半分にコンクリート打設前の状態が示される。
【０００９】
本実施形態の簡易鋼製縦型伸縮装置１０は、道路幅方向（道路面において橋軸方向に直交する方向）である長手方向に沿って波面状の曲面を描く垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂを備える。垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂは互いに一定の間隔を隔てて対向し、遊間を隔てて相対して配置される床版１３Ａ、１３Ｂの端部に設けられた箱抜き部１４Ａ、１４Ｂにアンカー部材１５Ａ〜１７Ａ、１５Ｂ〜１７Ｂ等を介して固定される。
【００１０】
垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂの下端部には、その縁に沿って底板１９Ａ、１９Ｂが設けられる。底板１９Ａ、１９Ｂは、床版１３Ａ、１３Ｂから張り出す垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂの底面を構成するもので、簡易鋼製縦型伸縮装置１０が箱抜き部１４Ａ、１４Ｂに固定されると縦型となる垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂと共に遊間側の型枠としての役割を果たす（図１左半分）。なお箱抜き部１４Ａ、１４Ｂには舗装面と同じ高さまでコンクリート２０Ａ、２０Ｂが打設される（図１右半分）。また、垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂの間には可撓性を有するシール部材１８が介挿される。
【００１１】
図１右半分に示されるように、垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂは、その垂直面が滑らかな波形を呈する板部材からなり、凹部２１Ａ、２１Ｂおよび凸部２２Ａ、２２Ｂを備えるが、垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂの形状は同一なので、以下の説明においては垂直鋼板１１Ｂの形状について説明する。
【００１２】
垂直鋼板１１Ｂの凹部２１Ｂは曲率半径ｒの円弧面から構成され、凹部２１Ｂの円弧の両側における端点Ｐ１と凸部２２Ｂの円弧の両側における端点Ｐ２とは、直線部を介してお互いに滑らかに接続される。一方の側の端点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ線分の延長線をＴ１、他方の側の端点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ線分の延長線をＴ２とするとき、直線Ｔ１、Ｔ２は凹部２１Ｂを内包する側において角度（開き角）βで互いに交わる。なお、直線部はなくてもよく、その場合端点Ｐ１、Ｐ２は一致して変曲点となり、直線Ｔ１、Ｔ２は変曲点における接線となる。
【００１３】
また、凸部２２Ｂの円弧面は、垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂの間の間隔分凹部２１Ｂの曲率半径ｒよりも小さい曲率半径を備え、凸部２２Ｂの頂点Ｑ２は、凹部２１Ｂの頂点Ｑ１に対して、橋軸方向に距離ｔ離れて配置される。なお、凹部２１Ｂの頂点Ｑ１は、それぞれ床版１３Ｂの箱抜き部１４Ｂ上において、端部を構成する辺に沿って配置される。
【００１４】
次に図３、図４を参照して、本実施形態におけるクラック発生防止法の原理について説明する。
【００１５】
床版１３Ａ、１３Ｂに打設されたコンクリート２０Ａ、２０Ｂは、既設床版のコンクリートに埋め込まれた鉄筋もしくはコンクリートアンカー部材１７Ａ、１７Ｂによって拘束されるとともに、水分の蒸発に伴って乾燥収縮するため、乾燥時には道路幅方向に引張応力σｎが発生する。このとき、凹部２１Ａ、２１Ｂには応力集中が発生し、クラックが発生しやすい状態となる。
【００１６】
図３は凹部２１Ａ、２１Ｂの構造をモデル化したものであり、切り欠き２３が設けられた板部材２４の部分平面図である。切り欠き２３は板部材２４の一辺に左右対称となるように設けられ、その凹部先端は曲率ｒの円弧２５とされる。円弧２５の両端は直線部２６に滑らかに接続され、各直線部２６は板部材２４の辺にまで達し開口部を形成する。また２つの直線部２６の延長線は円弧２５を内包する側において角度βで交わる。また、切り欠き２３の深さはｔで表される。
【００１７】
板部材２４に対して、切り欠き２３が設けられた一辺に平行な方向に引張応力σｎを掛けると、切り欠き２３の凹部先端部に応力集中が発生する。図４に開き角βを変化させたときの凹部先端部における応力集中係数αの値の変化を示す。
【００１８】
図４のグラフにおいて、横軸は角度β（０°〜１８０°）であり、縦軸は応力集中係数αである。グラフに描かれた各曲線は、ｒ／ｔの値がそれぞれ０．０５、０．１、０．２、０．５、１．０、２．０、３．５のときにおける応力集中係数αの角度βに対する変化を示すものである。
【００１９】
図４に示されるように、ｒ／ｔの値が大きくなるにつれて応力集中係数αの値は小さくなり、角度βの値が増大するに従って小さくなる。クラック発生を防止するには応力集中係数αの値をなるべく小さくすることが求められる。
【００２０】
ところで鉄筋が埋設されたコンクリートにおいても、鉄筋の周りにおいて同様に応力集中の問題は発生する。従来の施工例において、円形断面を有する鉄筋が埋設されたコンクリートにおける鉄筋周りのクラックの発生を見ると、クラックは全ての鉄筋周りにおいて発生するわけではなく、一部の鉄筋の周りにおいてのみ発生している。したがって、このときのコンクリートの状態は、円孔が設けられた板部材の応力状態に略等しいと考えると、クラック発生の防止において、応力集中係数αの最大値は、少なくとも円孔周りの応力集中係数の最大値であるα＝３以下であることが望ましいと考えられる。
【００２１】
しかし、応力集中係数αが３以下であっても、クラックは一部の鉄筋周りにおいて発生している。このことから、凹部２１Ａ、２１Ｂにおける応力集中係数の最大値は、応力集中係数の最小値である１と上記円孔周りの応力集中係数の最大値３と中間の値α＝２以下であることがより好ましい。図４を参照すると、ｒ／ｔ＝３．５以上のときに、角度βの値に関わらず応力集中係数αは２以下となるため、垂直鋼板１１Ａ、１１Ｂの形状を例えばｒ／ｔ＝３．５以上に設定すれば、開き角βの大きさに係わらずクラックの発生を十分に抑制できる。
【００２２】
一方、伸縮装置の上を走行する車両の走行性能（騒音防止）の観点からすると、ｒ／ｔの値は小さい方が好ましい。したがって本実施形態では、例えばｒ／ｔは略３．５に設定される。また、所定のｒ／ｔの値に対して、応力集中係数は開き角βが大きくなるほど小さくなり、角度βは６０°以上であることが好ましく、より好ましくは１２０°以上である。また更に、開き角βがあまり大きいとｒ／ｔが大きいときと同様に走行性能が悪化するため、角度βは例えば１６０°以下であることが好ましい。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、クラック防止用の鉄筋などを追加することなく、簡易鋼製縦型伸縮装置の凹部においてクラックの発生を抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態である簡易鋼製縦型伸縮装置の部分的な平面図である。
【図２】遊間の上に設置された簡易鋼製縦型伸縮装置の模式的な側断面図である。
【図３】簡易鋼製縦型伸縮装置の凹部の切り欠きが形成された板部材としてモデル化したときの、板部材の部分拡大平面図である。
【図４】図３の切り欠き先端部における最大応力集中係数の開き角βに対する変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１０  簡易鋼製縦型伸縮装置
１１Ａ、１１Ｂ  垂直鋼板
１３Ａ、１３Ｂ  床版
１４Ａ、１４Ｂ  箱抜き部
１５Ａ〜１７Ａ、１５Ｂ〜１７Ｂ  アンカー部材
１８  シール部材
１９Ａ、１９Ｂ  底板部
２０Ａ、２０Ｂ  コンクリート
２１Ａ、２１Ｂ  凹部
２２Ａ、２２Ｂ  凸部
【図１】
0005064256.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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