技報 第 16 号（2018 年）

マ ッ ス ルMuSSL工法を適用したプレキャスト PC 床版の疲労耐久性確認試験
技術本部

技術部○○○○○○○○○○

久徳貢大

大阪支店

土木技術部（広島支店駐在）

志道昭郎

技術本部

技術部○○○○○○○○○○

諸橋克敏

概要：塩害，凍害および疲労により損傷した鋼道路橋 RC 床版の更新において耐久性に優れるプレキャスト PC 床版への取替えが多く計画されている．取替え床版は死荷重低減のために既設 RC 床版と同程度の床版厚が求められ，薄い床版厚のプレキャスト PC 床版相互の接合部に適用可能な各種の継手構造が提案されている．しかし，これらはすべて接合部の底型枠が必要となるあご無し形状の床版が前提とされている．MuSSL 工法は底型枠が不要となるあご付き形状の床版での適用であり，現場作業における大幅な省力化が望める継手構造である．これまでに曲げ破壊試験により床版としての耐荷性能の確認は完了している．今回，輪荷重走行試験を実施し，100 年相当の疲労耐久性に問題が無いことを確認した．

Key Words：PCaPC 床版，床版取替え，継手工法，疲労耐久性，輪荷重走行試験

１．はじめに鋼橋RC床版の取替え工事では，プレキャストPC床版（以降，PCaPC床版）が採用されている．PCaPC床版
相互の接合では，床版厚の制約から新設橋で標準的に用いられるあご付き形状の床版のループ継手に代わる数種の新しい継手構造が提案されている．しかし，これらの継手構造はあご付き形状床版には構造的に適用できない．あご付き形状床版は，間詰め部施工時に底型枠が不要となるほか，プレストレスが導入されたあご部が後打ち部と一体となって抵抗するため，施工性および耐久性において利点がある．これらの背景から，高付着型のエポキシ樹脂塗装を施したねじ節鉄筋の端部に専用の円形ナットを設置した継手鉄筋（写真-1）を用い，薄い床版厚であご付き形状床版に適用可能な新しい継手構造として“MuSSL工法“を開発し，これまでに定着構造の要素試験，継手構造に着目した曲げ破壊試験による基本的性能の確認を行っている１） ．今
回，輪荷重走行試験機による疲労耐久性の確認試験を実施したのでここに報告する．

写真-1 円形ナット定着

久徳貢大

志道昭郎

諸橋克敏
1/7

技報 第 16 号（2018 年）

２．試験方法2.1 試験体
試験体は，活荷重作用時に床版下縁で-2N/mm2程度となるプレストレスを橋軸直角方向に導入したPCa版2枚を，後打ちの接合部で1枚版とした1方向PRC床版である．試験は，あご付き形状床版に適用する曲げ定着タイプ（写真-2）と平面線形や施工誤差を調整するためのあご無し形状床版に適用する直線定着タイプ（写真-3）の2種類に対して実施した．
試験体の寸法は，幅 2,800mm，支間部の床版厚 220mm とし，支点部はハンチを設けて 50mm 増厚した．試験体の長さは，曲げ定着タイプ 4,300mm に対して，直線定着タイプは試験機の制約から端部を延長して4,500mm とした．また，支点部には鋼桁上フランジを模したスタッド付きの 12mm の鋼板を設置した．曲げ定着タイプでは，薄いあご部の補強として GFRP 製の格子筋を配置している．

GFRP 格子筋

写真-2 曲げ定着タイプ

写真-3 直線定着タイプ

コンクリートの配合設計強度は50N/mm2とし，接合部には収縮補償用の膨張コンクリートを使用した．鉄筋はSD345，PC鋼棒はSBPR930/1080φ23を使用した．なお，継手主筋となるD16,D19のねじ節鉄筋には高付着型エポキシ樹脂塗装，接合部内に配置される橋軸直角方向の鉄筋にはエポキシ樹脂塗装を施している．
表-1に材料強度を示す．コンクリートの圧縮強度σcおよび静弾性係数Ecの確認は，輪荷重走行試験開始前の段階で行った．

表-1 材料試験結果
σc
Ecσc
接合部
Ecσu
D16σyσuD19σyσpu
φ23σpy床版部
コンクリート鉄筋(SD345)

PC鋼棒(SBPR930/1080)

曲げ定着タイプ

直線定着タイプ

2258.2 N/mm
35.9 kN/mm262.3 N/mm2
31.7 kN/mm2570 N/mm2404 N/mm2576 N/mm2402 N/mm21126 N/mm21015 N/mm22/7

備考

53.7 N/mm
・曲げ定着タイプ
32.4 kN/mm2 床版部：σ88，接合部：σ7653.3 N/mm2 ・直線定着タイプ
床版部：σ204，接合部：σ195
35.0 kN/mm2
584 N/mm2
400 N/mm2567 N/mm2
ミルシート値
408 N/mm21150 N/mm21039 N/mm2

技報 第 16 号（2018 年）

曲げ定着タイプと直線定着タイプの試験体の形状寸法を図-1，図-2にそれぞれ示す．接合部の継手構造の詳細を図-3に示す．
２３43001935
650270 20124301000

1935

1000

1000

30015014550150165２300180 12050

D197550

D1661 112.596.5650

D13Y7D1340Y5D1340
7@150=1050

上筋３－３断面D13φ23PC鋼棒

1900

2800

752800

14@150=2100

2800

１300

225250225300345345

2145

300

225

10250

225300

225

D13D13300

150

φ23PC鋼棒

275

D19225

D162755075

5075

50120 180

２－２断面

下D138@150=1200

D13筋

１17@150=2550

220

2145

110 160

２３１－１断面
4300

1935

4301935

117.5 195 117.5
D16φ23PC鋼棒
D162012320

D13D13220

110 11096.562.5 61

D13D13D1950100 187.5

D1912@125=1500

100 208

2145

208100

12@125=1500

10187.5 100502145

図-1 曲げ定着タイプの試験体形状
２３4500

206
0
100
02702
0122060
100
0

150

145
300

1501652800
7514@
150=21002800

40220

１30
0

225

250

2080

225300

180

18030
0

225

340250225

２206
0D16300

22537
52080

2060
φ23PC
鋼棒
D
16D1
3

11011
0

96.5
62.5 61220

D13D13D1
950
1001
10177.5

12@
125=1500

107202
1320
27.
52
85 2
7.
5
808062.
5 340 62.
5D13D1912@
125=1500177.
51
10100
50

図-2 直線定着タイプの試験体形状

3/7D13D
13300150

φ23PC
鋼棒110160

３4500
380
70 2
40 702016820D
19225D
1645803755075２－２断面D
138@
150=1200

D1345125 1802800

下 筋

１17@
150=255
0

φ23PC
鋼棒

401900

上 筋

D13Y7D
13

３－３断面

D13Y5D13２300 50

180 12545

D198045D
1661 112.
596.57507@150=1050

750

380
1000技報 第 16 号（2018 年）

φ30 1016

D13797990D16GFRP格子筋

D19φ43 1016

D16107

D19201027.5 15φ=285 27.5340(a)曲げ定着タイプ(b)直線定着タイプ

40100101640

φ43D19220

D13220D1940

φ30 1016

38070 15φ=240 70
84 2040430
117.5 12φ≒195 117.520

図-3 継手構造詳細
2.2 試験方法
曲げ定着タイプは高速道路総合研究所の試験機を，直線定着タイプは国立研究開発法人土木研究所の試験機（写真-4）を用いて試験を実施した．試験体は支間2,500mmで単純支持とし，中央部で連続版と同様のたわみ性状となるように橋軸方向端部にH鋼横梁を配置した．載荷方法は，支間中央に500×200mmの載荷ブロックを並べた軌道上を幅500mmの鉄輪による前後1,500mmの往復載荷とした．本試験では，100年相当耐久性の確認（Step1），破壊性状の確認（Step2）を目的とし，Step1については文献２）の方法に準じ250kN×10万回載荷とした．
Step1 完 了 後 ， 接 合 部 を 中 心 に 長 さ 1,000mm× 幅2,000mmの範囲で着色水を6時間滞水させ，下面への漏水の有無を確認した(図-4)．その後，破壊性状確認のため荷重を増加させて繰返し載荷を継続した．図-5に載荷ステップを示す．
所定回数完了時点で静的載荷を実施し，床版のたわみ，接合部の目地開き量，ひび割れ幅等の計測を行った．なお，曲げ定着タイプは破壊まで実施したが，直線定着タ
イプは，試験工程の都合により破壊に至る前の段階で試験を終了した．

写真-4 輪荷重走行試験状況
4300（4500)

PCa床版部

接合部

PCa床版部

600

曲げ定着タイプ
直線定着タイプ

輪荷重走行範囲□-3000×500

滞水確認範囲載荷荷重（kN）

2800

500

□-1000×2000P=490kN×●P=400kN

400300 P=250kN

P=465kN

漏水確認クリア200

Step1
100 100年耐久性確認

Step2
破壊性状確認

0010203040

載荷回数（万回）

図-5 載荷ステップ

図-4 載荷範囲と滞水範囲

4/7506070

技報 第 16 号（2018 年）

３．試験結果3.1 床版のたわみ量
床版中央の静的載荷におけるたわみ量を図-6,図-7に示す．図-8,
図-9にはStep1の範囲を抽出して示す．なお，
活荷重たわみとは，載荷時の総たわみから載荷前の残留たわみを差し引いた値を示している．試験の結果，Step1における活荷重たわみの増加量は両タイプともにほぼ一定であった．載荷荷重の増加後は，載荷回数に応じて徐々にたわみ量が増加した．曲げ定着タイプでは，破壊直前の段階で急激に変位が増加した．
88

Step2

Step1

7総たわみ

6Step25

総たわみ

6活荷重たわみ

たわみ量(mm)

たわみ量(mm)

Step1

7

残留たわみ

4321

残留たわみ

4321

破壊荷重：490
kN×212,565回

0

活荷重たわみ5

試験終了：465
kN×123,000回

0010

203040載荷回数（万回）

5060010

図-6 曲げ定着タイプのたわみ量

203040載荷回数（万回）

5060

図-7 直線定着タイプのたわみ量
1.50

1.50
総たわみ

1.25

1.25

活荷重たわみ1.00

たわみ量(mm)

たわみ量(mm)

残留たわみ

0.75
0.50

1.000.75

総たわみ
活荷重たわみ0.50

残留たわみ

0.250.250.00

0.00
0246載荷回数（万回）

8010図-8 曲げ定着タイプのたわみ量（Step1 抽出）

246載荷回数（万回）

810

図-9 直線定着タイプのたわみ量（Step1 抽出）

3.2 目地開き量
目地開き量（Step1抽出）を図-10,図-11に示す．たわみと同様に載荷時の総目地開きから載荷前の残留目地開きを差し引いた値を活荷重目地開きとして示している．なお，目地開きがマイナスの部分は計測箇所近傍に別のひび割れが生じた可能性が考えられる.両タイプともにStep1における活荷重による目地開き量は0.05mm以下と極めて小さくほぼ一定の値で推移した．
0.100

0.100

計測箇所

総目地開き

0.075

0.075

目地開き量（mm）

残留目地開き目地開き量（mm）

計測箇所

総目地開き

活荷重目地開き

0.050
0.025
0.000-0.025

活荷重目地開き
残留目地開き0.050
0.025
0.000-0.0250246
載荷回数（万回）

8100

図-10 曲げ定着タイプの目地開き量（Step1）

246載荷回数（万回）

810

図-11 直線定着タイプの目地開き量（Step1）

5/7

技報 第 16 号（2018 年）

3.3 漏水確認
Step1完了後，接合部近傍で行った滞水試験（写真-5）では，両タイプとも下面への漏水は確認されなかった（写真-6）．

写真-5 滞水試験状況(曲げ定着タイプ)

写真-6 漏水確認状況(曲げ定着タイプ)

3.4 損傷の状況
試験終了時の曲げ定着タイプの床版下面の損傷状況を図-12に示す．PCa床版部へ均等にひび割れが発生した後，片側のPCa床版部で押抜きせん断破壊に至った（Step2載荷の490kN×212,565回時に破壊）．また，あご部の範囲でひび割れ発生が少なく，補強配置したGFRP格子筋が有効に作用したものと考えられる．
曲げ定着タイプにおける破壊中心部近傍の直角方向切断面を写真-7に示す．輪荷重の載荷幅500mmを起点として，下面に向かって緩やかな押抜きせん断の破壊面が確認された．
4300

切断面
押抜きせん断破壊ライン

2800

輪荷重走行範囲

切断面

図-12 曲げ定着タイプの床版下面のひび割れ図
輪荷重走行範囲(a)左側断面(b)右側断面写真-7 曲げ定着タイプの切断面状況(橋軸直角方向)
6/7

技報 第 16 号（2018 年）

試験終了時の直線定着タイプの床版下面の損傷状況を図-13に示す．PCa床版部および場所打ち継手部で均等にひび割れが発生しており，連続した床版として挙動したことが想定される（Step2載荷の465kN×123,000回で試験終了）．
4500

2800

輪荷重走行範囲

図-13 直線定着タイプの床版下面のひび割れ図

４．まとめ
MuSSL工法の継手構造について実施した輪荷重走行試験により以下の結果が得られた.
（１） 両タイプともにStep1載荷においてたわみ量の急増はなかった.
（２） 両タイプともに接合部の目地開き量も極めて小さく，Step1載荷において最大でも0.05mm以下であった.
（３） Step1載荷完了後に行った滞水試験にて下面への漏水は確認されなかった．
以上より，本継手構造は100年相当の疲労耐久性を十分有すると考えられる．
現在（平成30年6月），中国自動車道（特定更新等）常国橋他2橋床版取替工事にて同工法を適用したPCaPC床版を製作中である．実施工を経て工法の確立と大規模更新事業により計画されている多くの床版取替工事に対して普及に努めたい考えである．

５．参考文献1) 久徳 他，プレキャストPC床版の新たな接合構造の開発，プレストレストコンクリート工学会第26回シンポジウム論文集，2017.10
2) 長尾 他，プレキャストPC床版継手の疲労耐久性照査試験，プレストレストコンクリート工学会第26回シンポジウム論文集，2017.10

7/7