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橋梁の急速施工におけるプレキャストコンクリート床版と桁の新たな接続方法（前編）− Precast concrete deck-to-girder mechanical connection for accelerated bridge construction −著：George Morcous，Raed Tawadrous*
訳：会誌編集委員会海外部会

橋梁の急速施工に採用可能で，従来の方法に比べてせん断抵抗性能が 25 % 向上したプレキャストコンクリート床版（以下，PCa 床版）とプレキャストプレストレストコンクリート桁（以下，PC 桁）の新たな機械的接続方法を開発した。本稿
では，新しい接合方法の設計概要，新たな接合方法と従来方法を比較した実験的研究，および新型ジベル孔における設計例について報告する。前編では，新しい接合方法の設計概要，新たな接合方法と従来方法を比較した実験的研究の概要を報告する。
キーワード：プレキャストコンクリート床版，ジベル孔，合成構造，急速施工リム化が可能となる。PCa 床版は通常，桁の上フランジ

1．は じ め にから突出させたジベルなどをジベル孔または連続した橋

PCa 床版は，その高品質，耐久性，および施工性のた軸方向の溝に埋め込み，主桁と合成される。

めに，新設橋梁や劣化した現場打ちコンクリート床版の本稿では，コンクリート橋桁で単独配置されたジベル更新に採用されている。PCa 床版は，1960 年代に主桁孔と集中配置されたジベル孔を使用する床版と主桁の接と非合成構造として，1973 年に合成構造として使用さ続方法に焦点を当てて報告する。図 - 1 に，ネブラスれ始めた。PCa 床版を用いた合成構造は，強度と維持管

カ州のカーニーイーストバイパス橋とベルデンローレル

理性，経済性に優れる。非合成構造よりも断面形状のス橋の建設で採用された二つの接続を示す。これらの接続

Kearney East Hypass Bridge

Belden-Laurel Bridge
図 - 1 （上） 円形 HSS を用いたカーニーイーストバイパス橋（下） 長方形 HSS を用いたベルデン - ローレル橋

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プレストレストコンクリート海外文献
は，PC 桁に最大間隔 1.2 m でジベルが単独配置またはのコンクリートの充填性を確保できる。これにより，集集中配置で埋め込まれ，PC 桁と接続するために使用さ中配置されたジベル周囲に発生する応力集中によるコンれた。円形箱抜き（以下，HSS）を使用して，PCa 床版クリートの割裂やひび割れを防止できる。この充填によに各桁ライン上で同じ間隔でジベル孔を設けた。次に，り，ジベル孔周辺の補強材の密集配置も最小限に抑えら

グラウトまたは高流動コンクリートをグラウト孔より，れ，ジベル孔の間隔を広げることができる。

ジベル孔とその周辺のハンチ部に充填し，図 - 2 に示

HSS で形成されたジベルの構造性能と構成可能性をすような合成断面で構成される。この合成断面を有した調査するために，いくつかの研究が実施された。これら

プレキャストコンクリートで HSS を使用することにはの研究は優れた構造性能を示しているが，性能はグラウ2 つの利点がある。まず，HSS は，ジベル孔の埋設型わ

ト材の品質と強度，およびジベルの埋込みに大きく依存くとして使用できる。これにより，第一に型わくの製作する。グラウトの強度が不足し，グラウトの硬化が不十および解体が不要となる。第二に HSS は，ジベル孔内分，またはジベルの埋込みが不足している場合，早期にDeckSupportSystem

Grouting Vent

ShearConnector

Precast Concrete
Deck Panel

HSS-Formed
Shear Pocket

HounchPrecast Concrete Girder

図- 2

従来の円形 HSS を用いたジベル孔

Exploded view

Assembled view
Circular HSS for single connector

Exploded view

Assembled view
Reclamgular HSS for multiple connectors

図- 3

Vol.63, No.1, Jan. 2021

円形 HSS および長方形 HSS の三次元概略図

73

海外文献る。

コンクリート破壊が生じる可能性がある。あるいは，コンクリートの破壊を回避するために小さなジベル孔を使

3．実験的研究（前編）用すると，ジベル孔の寸法が不十分なため，架設中にジベル孔とジベルが干渉する可能性があり，施工性の問題

新しい接合方法の性能を評価するため，4 体の試験体が発生する可能性がある。

を用いて実験を行った。新たな接合方法を用いた鋼製

本稿では，従来のジベル接続における前述の問題を改HSS（MCSP）を MCSP-1，MCSP-2，従来の HSS（CSP）善するために著者によって開発した新しい機械的接続方を用いた試験体を CSP-1，CSP-2 とする。試験体は，実法（米国特許第 10,508,434 号）について報告する。新し物大の桁と接合部を再現し 1.8 m × 0.76 m × 1.02 m（4 ftい接続方法は，製作と架設の許容誤差に対応しながら，× 4 ft × 7.5 in.）および 1.2 m × 1.2 m × 109.5 mm（6 ft

PCa 床版を PC 桁に機械的に接合する独自の方法である。

× 2 ft 6 in. × 3 ft 4 in.）のコンクリート床版を製作する。

この方法は，接続の施工性を向上させ，グラウト材の強新型ジベル孔は，ワッシャーと六角ナットを備えた直度や品質への依存を排除できる。また，新たな接続方法

径 38 mm（1.5 in.），長さ 0.9 m（3 ft）のジベルを使用しと従来の円形 HSS を使用して大規模試験を実施した押た。 ジ ベ ル は ASTM A193 Gr.B7 に 準 拠 し， 断 面 積し抜きせん断試験の結果を示し，構造性能と施工性能を909.68 mm2（1.41 in.2），降伏強度 724 MPa（105 ksi），終比較する。

局強度 862 MPa（125 ksi）としている。円形 HSS の寸法は，外径 323.85 mm（12.75 in.），板厚 6.35 mm（0.25 in.）

2．新しい接合方法の設計概要とし，試験体すべてに長さ 139.7 mm（5.5 in.）の鋼製PCa 床版および PC 桁に新たな接合方法を用いる場合，HSS を設置した。円形 HSS は，ASTM A500 Gr.B に準拠標準規格の鋼製 HSS とジベルから形成される新型ジベし，降伏強度 290 MPa（42 ksi），終局強度 400 MPa（58 ksi）

ル孔を用いる。一般的に，円形 HSS は単一コネクタ（接としている。図 - 4 に示すように，直径 19 mm（0.75 in.），合部に 1 本のジベル），長方形 HSS はマルチコネクタ（接長さ 152.4 mm（6 in.）のスタッドを計 5 本，円形 HSS合部に 2 本以上のジベル）が使用される。さらに，円形の外面に溶接し，コンクリート床版に定着させた。

HSS はフープ筋，長方形 HSS は鋼棒 2 本をそれぞれ内新たな接合方法を有する 2 体の試験体には，下端から側に溶接し，下端に突出させる。それらはさらに HSS12.7 mm（1／2 in.）にある円形 HSS の内面で溶接された内側に配置した長方形 HSS により，新型ジベル孔と接13 mm（#4）のフープ筋を配置し，直径 95.25 mm合部周辺を溶接している（図 - 3）。

（33／4 in.）の円形 HSS と同じグレードである 304.8 mm

PCa 床版および PC 桁は，内側の長方形 HSS の上端に× 50.8 mm × 6.35 mm（12 in. × 2 in. × 0.25 in.）の長方標準規格のワッシャーと六角ナットを用いて締結したの形 HSS を支持している。図 - 4 に，ジベル孔の新たなち，鋼製 HSS 上部より新型ジベル孔周辺および版下を接続部におけるさまざまな構成部品を示す。

流動性のあるグラウトまたはコンクリートで充填させ

図 - 5 に，PC 桁における 4 種類の模擬試験を行うたる。この設計では，グラウトの強度や定着長に関係なく，めの試験体の寸法と補強の詳細図を示す。AASHTO ま内側の HSS と溶接鉄筋による接合によって鋼製 HSS 内

たは PCI におけるバルブ T 桁の上フランジ幅に合わせとボルトが完全に一体化すると考えている。HSS の外るために，試験体の寸法を 1.8 m × 1.02 m（6 ft. × 3 ft.

側はスタッド溶接としており，ボルトの締付け力を床版4 in.）とした。試験体には，ずれ止め用のジベルを埋めに 伝 達 し て い る。 図 - 3 に， 円 形 HSS お よ び 長 方 形

込み，試験体天端から 212.725 mm（8 3/8 in.）突出させた。

HSS の 三 次 元 概 略 図 を 示 す。 こ の 接 合 方 法 は， 鋼 製

コンクリート打込み時におけるジベルの支持と荷重載荷HSS 内の新型ジベル孔の位置に依存せず機能し，床版時におけるジベル付近のコンクリートのひび割れの制御と桁の製作および架設における規定を十分に満たしていを行うために，ジベルを埋め込んだコンクリート表面付

HSS 12×2×14＃4 hoop bar
12”
343”

HSS 12.75× 4 in.
6”

1’structural washer
φ3”
φ121”

5－34 in. studs

φ143”

241”

1”
2521”

321”

heavy hex half nut
1 12 in.A193 B7 threaded rod

図- 4

新型ジベル孔における構成部品

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プレストレストコンクリート

海外文献
7”
83’－4”
3 21”

3”Lumber2’－9”

1”
4 Roughened Surface

3’－5”
2＃52＃5

3’

1 21”A193 B7 TR

2’－6”Side view

図- 56’
8 83”

Elevation view

PC 桁における模擬試験を行うための試験体の寸法と補強の詳細図（側面図，断面図）

近に 16 mm（#5）の補強筋を配置した。4 種類の試験体ンクリートを使用し，製作を行った。すべての試験体で，には，41.4 MPa（6 ksi）の自己充填コンクリートを使用

上下面に補強を行い，HSS のジベル孔を各試験体の中した。試験体天端は，PC 桁製作時と同様な方法により心に配置した。ジベル孔の高さは 139.7 mm（5.5 in.）で，金属レーキを使用して，あらかじめ 6.35 mm（0.25 in.）

残りの 50.8 mm（2 in.）については発泡材を型わくとしで目荒らしを行った。コンクリート床版を支持するためて使用した。同様に，CSP 試験体が製作された。しかしに， 目 荒 ら し を 行 っ た 範 囲 の 両 脇 に 角 材 50.8 mm ×ながら，HSS のジベル孔上部には，直径 101.6 mm（4 in.）101.6 mm（2 in. × 4 in.）を使用した。のグラウト注入口が設けられた。また，従来の接続部で

図 - 6 に，PCa 床版パネルの模擬試験を行うためのは，HSS の内側にフープ筋を溶接しなかった。

MCSP 試験体の寸法と補強の詳細図を示す。試験体の寸※ 2 号へと続く

法 は 1.2 m × 1.2 m × 109.5 mm（4 ft × 4 ft × 7.5 in.）とし，本試験体においても PC 桁用の試験体と同様のコ
HSS 12.75×＃4 hoop bar

1in.
4This article was first issued in PCI Journal (Precast ConcreteInstitute Journal), 2020, May-June, page 37-52
https://doi.org/10.15554/pcij65.3-01⎡ *：会誌編集委員会海外部会委員⎤⎜⎜
堀内祐樹（首都高速道路㈱）⎜⎜⎜ 渡邉 秀知（㈱ ピーエス三菱） ⎜⎜ 佐藤 千鶴（㈱ 錢高組）⎜⎜⎜
⎜ 田中 慎也（㈱ IHI インフラ建設）⎜遼（鹿島建設 ㈱）
⎣ 森田
⎦

4’

【2020 年 12 月 7 日受付】

4’

15－ 4 in. studs
Plan view

51－01”
46＃5 in each direction

1”
22”

71”
2

6＃5 in each direction
Section view

図 - 6 床版パネルの模擬試験を行うための MCSP 試
験体の寸法と補強の詳細図（平面図，断面図）

Vol.63, No.1, Jan. 2021

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