(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物にプレストレスを導入するコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、コンクリートに複数の突起部材の基端側をそれぞれ埋設してコンクリートを硬化させるコンクリート構造物の成形工程と、前記突起部材に対応する穴を備えた平板を加熱する板加熱工程と、前記突起部材に前記加熱した平板の穴を嵌める板組合せ工程と、前記突起部材の前記平板からの突出端に前記平板を固定することにより、前記コンクリート構造物と前記平板とを固定する板固定工程とを経て、前記コンクリート構造物にプレストレスを導入することを特徴とするコンクリート構造物のプレストレス導入方法。
【請求項２】
前記平板の隣接する穴同士の中心間寸法を、前記コンクリート構造物の隣接する突起部材同士の中心間寸法よりも小寸法に設定することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法。
【請求項３】
前記平板は金属板であり、この金属板の冷却により発生する収縮力によって前記コンクリート構造物にプレストレスを付与することを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法。
【請求項４】
前記突起部材が前記コンクリート構造物からの突出部にねじ部を有するボルトであり、このボルトの前記平板からの突出部にナットを螺着することにより、前記コンクリート構造物に前記平板を固定することを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法。
【請求項５】
前記コンクリート構造物の表裏両面に、前記平板を固定することを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法。
【請求項６】
コンクリート構造物にプレストレスを導入するコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、型枠にコンクリートを打設し、打設したコンクリートに、雌ねじを設けた複数のねじ金具をそれぞれ埋設してコンクリートを硬化させるコンクリート構造物の成形工程と、前記ねじ金具のそれぞれに対応する穴を備えた平板を加熱する板加熱工程と、前記ネジ金具の雌ねじに前記加熱した平板の穴を合わせる板組合せ工程と、前記平板の穴に挿通したボルトを前記ねじ金具の雌ねじにねじ込むことにより、前記コンクリート構造物と前記平板とを固定する板固定工程とを経て、前記平板の冷却により前記コンクリート構造物にプレストレスを導入することを特徴とするコンクリート構造物のプレストレス導入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物、例えば橋梁等の床板として使用されるコンクリート構造物にプレストレスを付与するコンクリート構造物のプレストレス導入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、橋梁(高速道路を含む)等の床版等のコンクリート構造物に対しては、その使用状態における発生応力を緩和するためにプレストレスが導入されている。このようなコンクリート構造物に対して、プレストレスを導入するようにしたものとしては、例えば、特願平７−１４３５号公報に開示されてなるものが公知である。以下、この従来例に係る「プレストレスト合成版」の概要を、その断面正面図の図７を参照しながら、同公報に記載されている同一名称、ならびに同一符号を以って説明する。
【０００３】
この従来例に係るプレストレスト合成版Ａは、後述するように製造される。
即ち、強度部材兼型枠となる平面状の鋼板１１の上面に、多数個のスタッドジベル１２を前後左右の各幅方向に一定の間隔を開けて溶接すると共に、鋼板１１の端部にくさび状の鋼のずれ止めアンカー１３を溶接する。また、鋼板１１の直上方に一定の間隔を開けて主鉄筋１４を格子状に枠組み形成して配置する。
さらに、これら鋼板１１と主鉄筋１４とに前後幅方向と左右幅方向へ緊張力を順次、または同時に与えた状態で、同鋼板１１上にモルタルやコンクリート１５等を主鉄筋１４がコンクリート１５等の上部に位置するように打設する。
そして、同コンクリート１５等の硬化後に鋼板１１と主鉄筋１４の緊張力を解除することによって、同コンクリート1５等にプレストレスを導入するようにしたものである。
【０００４】
なお、この従来例の場合、前記緊張力は、１９６００〜３４３００Ｎ／ｃｍ2(２０００〜３５００ｋｇｆ／ｃｍ2)の応力レベルであれば良いとしている。
また、鋼板1１やすべり止めアンカー1３や主鉄筋1４として、ＪＩＳ規格の溶接構造用圧延鋼材であるＳＭ４１材、ＳＭ５０材、ＳＭ５８材等を適宜使用できるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に係るプレストレスト合成版の場合には、鋼板に１９６００〜３４３００Ｎ／ｃｍ2(２０００〜３５００ｋｇｆ／ｃｍ2)の緊張力を付与した状態を保持し続けながら、モルタルまたはコンクリートを打設するものである。
そのため、このようなプレストレスト合成版の製造には、極めて大掛かりな緊張装置が必要である。また、打設したモルタルまたはコンクリートの硬化後(７日程度後)に緊張力を解除するものであるから、モルタルまたはコンクリートが硬化するまでの間は緊張装置が占有され続ける。
【０００６】
従って、プレストレスト合成版を大量生産するためには、多数の緊張装置を用意する必要があるから、製作期間の短縮やコスト低減の観点から好ましくない。
さらに、上記のとおり、１９６００〜３４３００Ｎ／ｃｍ2(２０００〜３５００ｋｇｆ／ｃｍ2)という大きな力で鋼板を緊張させるのであるから、緊張装置が故障した場合には、例えば緊張装置から鋼板が外れて飛び出すことも考えられ、安全上の観点からも好ましくない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、大掛かりな緊張装置を用いることなく、プレストレストコンクリート合成材を高能率で生産することを可能ならしめるコンクリート構造物のプレストレス導入方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法が採用した手段の特徴とするところは、コンクリート構造物にプレストレスを導入するコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、コンクリートに複数の突起部材の基端側をそれぞれ埋設してコンクリートを硬化させるコンクリート構造物の成形工程と、前記突起部材に対応する穴を備えた平板を加熱する板加熱工程と、前記突起部材に前記加熱した平板の穴を嵌める板組合せ工程と、前記突起部材の前記平板からの突出端に前記平板を固定することにより、前記コンクリート構造物と前記平板とを固定する板固定工程とを経て、前記コンクリート構造物にプレストレスを導入するところにある。
【０００９】
本発明の請求項２に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法が採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、前記平板の隣接する穴同士の中心間寸法を、前記コンクリート構造物の隣接する突起部材同士の中心間寸法よりも小寸法に設定するところにある。
【００１０】
本発明の請求項３に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法が採用した手段の特徴とするところは、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、前記平板は金属板であり、この金属板の冷却により発生する収縮力によって前記コンクリート構造物にプレストレスを付与するところにある。
【００１１】
本発明の請求項４に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法が採用した手段の特徴とするところは、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、前記突起部材が前記コンクリート構造物からの突出部にねじ部を有するボルトであり、このボルトの前記平板からの突出部にナットを螺着することにより、前記コンクリート構造物に前記平板を固定するところにある。
【００１２】
本発明の請求項５に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法が採用した手段の特徴とするところは、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載のコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、前記コンクリート構造物の表裏両面に、前記平板を固定するところにある。
【００１３】
本発明の請求項６に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法が採用した手段の特徴とするところは、コンクリート構造物にプレストレスを導入するコンクリート構造物のプレストレス導入方法において、型枠にコンクリートを打設し、打設したコンクリートに、雌ねじを設けた複数のねじ金具をそれぞれ埋設してコンクリートを硬化させるコンクリート構造物の成形工程と、前記ねじ金具のそれぞれに対応する穴を備えた平板を加熱する板加熱工程と、前記ネジ金具の雌ねじに前記加熱した平板の穴を合わせる板組合せ工程と、前記平板の穴に挿通したボルトを前記ねじ金具の雌ねじにねじ込むことにより、前記コンクリート構造物と前記平板とを固定する板固定工程とを経て、前記平板の冷却により前記コンクリート構造物にプレストレスを導入するところにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリート構造物のプレストレス導入方法を、プレストレスト合成材の分解斜視図の図１を参照しながら説明する。即ち、このプレストレスト合成材１は、橋梁の床版となるコンクリート構造物２を備えており、このコンクリート構造物２には複数のボルト(突起部材)３のねじ部が突出する状態に六角頭側(基端側)が埋設されている。そして、前記ボルト３に対応する穴６を備え、加熱により所定の温度に昇温された直後に前記ボルト３に前記穴６が嵌められて、前記ボルト３のねじ部にナット(固定手段)４を介して前記コンクリート構造物２に固定される鋼板(平板)５とから構成されている。
【００１５】
前記鋼板５の隣接する穴６同士の中心間寸法は、加熱による上昇温度による鋼板５の熱膨張量を考慮して、前記コンクリート構造物２の隣接するボルト３同士の中心間寸法よりも小寸法に設定されている。
【００１６】
このような構成になるプレストレスト合成材１は、後述する各工程を経て製造されるものである。
▲１▼  型枠にコンクリートを打設し、打設されたコンクリートに複数のボルト３の六角頭側をそれぞれ埋設してコンクリートを硬化させるコンクリート構造物２の成形工程
▲２▼  ボルト３のそれぞれに対応する穴６を備えた鋼板５を加熱する板加熱工程
▲３▼  ボルト３に、加熱した鋼板５の穴６を嵌める板組合せ工程
▲４▼  ボルト３の鋼板５から突出するねじ部にナット４を螺着して、前記コンクリート構造物２と前記鋼板５とを固定する板固定工程
【００１７】
ところで、前記成形工程においては、打設されたコンクリートにボルト３を埋設するに際しては、ボルト３の埋設位置の精度を向上させるために、コンクリート硬化後に取外し得る構造のボルト位置決め治具が用いられる。また、型枠にボルト３を配置した後、コンクリートを打設するようにしても良い。さらに、前記板加熱工程においては、バーナ、炉、電気的手段の何れによって鋼板５を加熱しても良いが、均一に加熱することが好ましい。鋼板５の加熱温度は、コンクリート構造物２に必要とされるプレストレスの大きさや、コンクリート構造物２の厚さによって相違する。従って、加熱温度に制限はないが、実用的には２００℃程度を上限とするのが好ましい。
【００１８】
上記４工程を経て製造されたプレストレスト合成材１によれば、冷却(自然空冷)により温度が低下すると鋼板５が収縮する。そのため、この鋼板５の収縮力が穴口６、ボルト３を介してコンクリート構造物２に伝達され、このコンクリート構造物２の前後方向と左右方向とが圧縮される。つまり、このコンクリート構造物２の前後方向と左右方向とにプレストレスが導入されることとなる。
【００１９】
従って、本発明のコンクリート構造物２のプレストレス導入方法によれば、従来例のように、大掛かりな緊張装置を用いる必要がなく、鋼板５を所定の温度に加熱するだけだから、製作期間の短縮やコスト低減が可能になる。また、ボルト３とナット４とにより加熱した鋼板５をコンクリート構造物２に固定して、鋼板５の冷却を待つだけで、従来例のように、鋼板５が外れるような恐れがないから、安全にプレストレスト合成材１を製造することができる。
【００２０】
以上の実施の形態においては、上記のとおり、型枠に打設したコンクリートに六角頭付のボルト３を埋設する場合を説明した。しかしながら、ボルト３を用いたのは安価で入手し易いからに過ぎず、例えばアンカーボルトや、一端側にのみにねじが螺刻されてなるネジ棒でも良い。また、コンクリートに雌ねじを螺刻したねじ金具を埋設し、このねじ金具の雌ねじにボルトを螺着することにより、コンクリート構造物に鋼板を固定する構成を採用することもできる。従って、特に、六角頭付のボルトに限定されるものではない。
【００２１】
また、コンクリート構造物２の１側面に鋼板を固定する場合を説明したが、両面側に鋼板を固定することもできる。但し、この場合、両端にねじが螺刻されたねじロッドのねじ部の一方をコンクリート構造物２の１面側に、他方を他面側に突出させる構成であっても良く、またそれぞれ個別のボルトや個別のねじ金具を埋設する構成であっても良い。さらに、鋼板に明ける穴を平行な長穴とし、長穴のそれぞれに複数本ずつのボルトを嵌込む構成にしても良い。但し、この場合には、コンクリート構造物の前後方向、または左右方向のうちの何れか一方向(長穴と直交する方向)にプレストレスが導入される。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例１を、添付図面を参照しながら説明する。図２(ａ)は一面側に鋼板が固定されてなる梁状のプレストレスト合成材の横断断面図であり、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は一面側に鋼板が固定されてなるプレストレスト合成材の厚さ方向と導入されたプレストレスとの関係説明図であり、図４は一面側に鋼板が固定されてなるプレストレスト合成材の変形状態を誇張して示す図である。また、図５(ａ)，(ｂ)，(ｃ)はプレストレスト合成材を橋梁等の床版として使用した場合における応力分布説明図である。
なお、図３における断面▲１▼、断面▲２▼、断面▲３▼は、図２におけるプレストレスト合成材のコンクリート構造物の断面▲１▼、断面▲２▼、断面▲３▼に導入されるプレストレスである。
【００２３】
本発明の実施例１に係るプレストレスト合成材１のコンクリート構造物２の厚さは２００ｍｍであり、コンクリート構造物２にプレストレスを与える鋼板５側から１５０ｍｍ離れた位置に，２００ｍｍ間隔で鉄筋２ａが平行に埋設されている。また、全長は２８００ｍｍで、１４本のボルト３が２００ｍｍ間隔で埋設されている。このような構成になるプレストレスト合成材１のプレストレス導入効果を、下記の解析条件にて弾性有限要素解析によって検討した。
▲１▼  コンクリートの弾性係数        ：２．９４２×１０6(Ｎ／ｃｍ2)
▲２▼  鋼板、ボルト、鉄筋の弾性係数  ：２．０５９×１０7(Ｎ／ｃｍ2)
▲３▼  鋼板の加熱温度                ：コンクリートの温度＋５０℃
▲４▼  鋼板、コンクリートの線膨張係数：１０×１０-6／℃
【００２４】
このプレストレスト合成材１の弾性有限要素解析の結果は、図４に示すとおりである。即ち、コンクリート構造物２の鋼板側の下面部で−７２６〜−８８３Ｎ／ｃｍ2のプレストレスが導入され、反鋼板側の上面部で３６３〜４２２Ｎ／ｃｍ2のプレストレスが導入されている。このとき鋼板５に発生している引張応力は７８４５Ｎ／ｃｍ2程度であり、普通鋼板で十分であることが分る。コンクリート構造物にプレストレスが導入されるのは、鋼板５が冷却されてコンクリート構造物２と同温度になると、鋼板５の収縮力によりコンクリート構造物２の鋼板側が収縮するからである。鋼板側の収縮により、反鋼板側が伸長するので、図４に示すように、中高になるように湾曲変形する。この場合の最大変形量は１．６ｍｍである。
【００２５】
このプレストレスト合成材１を橋梁等の床版として使用すると、図５(ａ)に示すように、車両により床版の上面側に圧縮応力が発生し、下面側に引張応力が発生する。しかしながら、この床版には、図５(ｂ)に示すように、予め車両により発生する応力と逆のプレストレスが導入されているために、車両により床版に発生する圧縮応力と引張応力とが相殺され、図５(ｃ)に示すように、床版に圧縮応力だけが付与される状態になる。従って、床版の耐久性の向上に大いに寄与することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施例２を、両面側に鋼板が固定されてなるプレストレスト合成材の厚さ方向と導入されたプレストレスとの関係説明図の図６を参照しながら説明する。なお、図６における断面▲１▼、断面▲２▼、断面▲３▼は、上記実施の形態１と同様に、図２におけるプレストレスト合成材のコンクリート構造物の断面▲１▼、断面▲２▼、断面▲３▼に導入されるプレストレスである。
【００２７】
本実施例２に係るプレストレスト合成材が、上記実施例１に係るプレストレス合成材と相違するところは、コンクリート構造物の両面側に鋼板が固着されているところにあり、これ以外は、上記実施例１と全く同一構成になるものである。
この構成になるプレストレスト合成材のプレストレス導入効果を有限要素解析によって検討した。
【００２８】
本実施例２に係るプレストレスト合成材の有限要素解析の結果は、図６に示すとおりである。即ち、このプレストレスト合成材のコンクリート構造物の両面、内部共に−３５３〜−４５１Ｎ／ｃｍ2のプレストレスが導入されている。
従って、このプレストレスト合成材を橋梁等の床版として使用すると、上面側では車両により発生する圧縮応力が加算されるが下側になると相殺されるので、上記実施例１と同様に、床版の耐久性の向上に大いに寄与することができる。
【００２９】
以上の実施の形態または実施例においては、プレストレスト合成材が橋梁などの床版である場合を説明した。しかしながら、このプレストレスト合成材を、例えば、港湾構造物であるケーソン、護岸、沈埋トンネル、浮棒防波堤やサイロ、貯水池、タンク等の面部材からなる構造物に供することができる。従って、特に橋梁等の床版用に限定されるものではない。また、金属板として鋼板を用いた例を説明したが、特に鋼板に限らず、例えばアルミニウム合金板等も使用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１乃至６に係るコンクリート構造物のプレストレス導入方法によれば、従来例のように、大掛かりな緊張装置を用いる必要がなく、平板を所定の温度に加熱するだけだから、製作期間の短縮やコスト低減が可能になるという効果がある。また、突起部材と固定手段とにより加熱した平板をコンクリート構造物に固定して、平板の冷却を待つだけで、従来例のように、平板が外れるような恐れがないから、安全にプレストレスト合成材を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプレストレスト合成材の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係り、図２(ａ)は一面側に鋼板が固定されてなる梁状のプレストレスト合成材の横断断面図であり、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係り、一面側に鋼板が固定されてなるプレストレスト合成材の厚さ方向と導入されたプレストレスとの関係説明図である。
【図４】本発明の実施例１に係り、一面側に鋼板が固定されてなるプレストレスト合成材の変形状態を誇張して示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係り、図５(ａ)，(ｂ)，(ｃ)はプレストレスト合成材を橋梁等の床版として使用した場合における応力分布説明図である。
【図６】本発明の実施例２に係り、両面側に鋼板が固定されてなるプレストレスト合成材の厚さ方向と、導入されたプレストレスとの関係説明図である。
【図７】従来例に係るプレストレスト合成版の断面正面図である。
【符号の説明】
１…コンクリート合成材
２…コンクリート構造物、２ａ…鉄筋
３…ボルト
４…ナット
５…鋼板
６…穴
【図１】
0003785110.tif 000002
【図２】
0003785110.tif 000003
【図３】
0003785110.tif 000004
【図４】
0003785110.tif 000005
【図５】
0003785110.tif 000006
【図６】
0003785110.tif 000007
【図７】
0003785110.tif 000008