第八回道路橋床版シンポジウム論文報告集

土木学会

論文
リブ付きアーチフォームを適用したＲＣ床版の性能確認試験
西條龍*，吉松秀和**，街道浩***，松井繁之****，表真也*****，三田村浩*******修(工)，協立エンジ株式会社 エンジニアリング部（〒114-0023 東京都北区滝野川 6‐3‐1）**川田建設株式会社 技術部（〒114-8505 東京都北区滝野川 6‐3‐1）***博(工)，川田工業株式会社 鋼構造事業部（〒550-0014 大阪市西区北堀江 1‐22‐19）****工博，大阪大学名誉教授（〒565-0824 吹田市山田西 4‐2‐70‐1006）*****北海道大学大学院 北方圏環境政策工学専攻（〒060-8628 札幌市北区北 13 条西 8 丁目）******博(工)，株式会社 サンブリッジ（〒001-0025 札幌市北区北 25 条西 4 丁目 1-26）
リブ付きアーチフォームは，ポリプロピレン繊維で補強したセメント押出し成形板であり，軽量かつ強度が高く，ＲＣ部材の埋設型枠に適している．塩分や炭酸ガスの浸透が小さく，ＲＣ部材の耐久性が向上する．この成形板をＲＣ床版に適用することにより，現場作業の安全性確保や省力化・工期の短縮・産業廃棄物の削減などの効果を発揮する．本論文は，この成形板の材料特性を示すとともに，成形板を適用したＲＣ床版の輪荷重走行試験と主桁作用に関する試験について報告する．

キーワード：リブ付き繊維補強セメント押出し成形板，ＲＣ床版，埋設型枠，輪荷重走行試験，疲労耐久性

1．はじめにKK フォーム 1)（以降，KKF と略す．
）は，ポリプロピレン繊維で補強したセメント押出し成形板であり，軽量であるとともに強度が高い．また，塩分や炭酸ガスの内部への浸透速度が極めて小さく，鉄筋コンクリートの塩害および中性化を防止し，耐久性を大きく高めることができることから，ＲＣ部材の埋設型枠に適している．
KKF の下面にリブを追加し曲面状に形成したリブ付きアーチフォーム（以降，RAF と略す．
）は，鋼橋のＲＣ床版を適用対象として開発したものであり，下面リブで床版自重・施工荷重に抵抗する剛性を与えており，床版施工用の支保工・木製型枠・作業足場を省略することができる．現場作業の安全性確保や省力化・施工工期の短縮・産業廃棄物の削減などの効果を発揮するものである．
鋼桁上への RAF の敷設状況を写真－1 に示す．
本論文では，RAF の材料特性を示すとともに，RAFを適用したＲＣ床版の施工方法，輪荷重走行試験および主桁作用に関する試験の結果について報告する．

写真－1 RAF の敷設状況
表－1 RAF の材料配合
単位：％
結合材
セメント

珪石粉末

32.034.4

配合水20.0

繊維補強材 増粘材等
8.84.8

2．RAF の材料特性
RAF の一回の練り混ぜ量約630kg 当りの材料配合を表－1 に示す．原材料全体に対し，ポリプロピレン繊維を含む繊維補強材は重量比で約 8.8%の割合を占めている．

- 257 -

写真－2 RAF の押出し成形状況

2500mm塩分浸透 23. 5mm

塩分浸透 7mm

450mm

ＫＫＦ

(a) KKF 有り(b) KKF 無し
写真－3 ６箇月間の塩分浸透深さ（EPMA 法）

35(a) 表面(b) 裏面
図－1 RAF の表面および裏面の形状

下面リブ70白色部分は中性化

平板部

50(a) 中央部
261718上面突起(a) KKF 有り(0mm)(b) KKF 無し(25mm)
写真－4 中性化促進試験

平板部

写真－2 に RAF の製造の状況を示す．
塩分浸透性については，RAF と同配合で押出し成形した厚さ 25mm の KKF を使用し，文献 2)に従って試験を実施しており，６箇月間の浸漬結果を写真－3 に示す．
KKF 有りの試験体(a)では塩分浸透は表面から 7mm に留まっているが，KKF 無しのコンクリートだけの試験体(b)では，表面から 23.5mm まで塩分が浸透している．
一方，炭酸ガスの浸透性については，厚さ 20mm のKKF を使用し，文献 3)に従って炭酸ガス濃度 5%，温度20%，湿度 60%の条件下において試験を実施した．促進試験を 60 日間実施した試験体にフェノールフタレイン発色法による中性化深さの測定法を適用した結果を写真－4 に示す．KKF 有りの試験体(a)では中性化深さは表面（0mm）に留まっているが，KKF 無しのコンクリートだけの試験体(b)では，表面から 25mm まで炭酸ガスが浸透している．以上より，RAF は塩分や炭酸ガスの浸透速度が極めて小さい緻密な組織により構成されており，材料の劣化に対する耐久性が非常に高いことが分かる．

450(b) 端 部
図－2 RAF の断面形状(a) RAF の敷設

3．RAF の形状および施工方法
RAF は床版支間が 3.0m 以下の鋼鈑桁橋のＲＣ床版を適用の対象としている．RAF の形状および断面形状は図－1，
図－2 に示すように，１パネルあたりの幅を 450mm，長さを 2,500mm 程度とし，上面には７本の突起を，下面には４本のリブを有している．平板部の厚さは 17mm，上面の突起の寸法は幅が 26mm，高さが 18mm である．
また，下面のリブは幅を 50mm，高さを 70mm とし，押出し直後に中央の高さ 70mm の放物線状の成形台に乗せて蒸気養生・硬化させる．硬化後に両端部のリブの付け根を結ぶ水平面でリブを切断して仕上がりとなる．なお，
RAF の上面の多数の突起により，コンクリートとの一体- 258 -(b) 鉄筋の配筋
図－3 RAF の施工概念図

表－2 輪荷重走行試験の等価損傷 2)性を確保している．
RAF の施工方法は，図－3(a)に示すように鋼桁の上フランジの縁端に幅 40mm 程度のペースト状の接着剤を塗布し，その上に RAF を敷設する．RAF 同士の継ぎ目は図－2 に示すように，平板の端部が互いに嵌合する形状を採用しており，嵌合後に上面に接着剤を塗布する．鋼
桁の上フランジの添接板については，RAF の据付けを容易にするために，上フランジの縁端から 50mm 程度控えておくことが望ましい．鋼桁上に RAF を敷設した後は，図－3(b)に示すように RAF 上に鉄筋を配筋し，コンクリートを打設する．なお，配筋はＲＣ床版と同様である．

走行回数

載荷荷重 Ｐ（衝撃を考慮）回kN

N eq-s60,000120.0

0.00000068

120,000

150.00.00002345

600,000

190.00.00239580
0.00241993

実橋が１年で受ける等価繰返し回数 Neq-a＝
N eq-ｓ/Neq-a＝0.00001399

173 年

200
載荷荷重（kN）

4．輪荷重走行試験

190kN：60万回

180160150kN：12万回
140120kN：6万回

120

4.1 輪荷重走行試験の概要

100RAF を適用したＲＣ床版の疲労耐久性の確認，RAF

0612 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78とコンクリートの一体性の評価，RAF のひび割れ状況の走行回数（万回）把握，RAF の目地部の挙動の把握，RAF の構造部材とし

図－4 輪荷重走行試験の荷重および回数ての有効性の評価などを目的として，輪荷重走行試験を5, 000

実施する．

510

CL

走行試験の状況を写真－5 に示す．走行試験の載荷方橋軸方向るものとした．なお，走行試験には幅 500mm×長さ

RAF

500
1, 0002, 670

CL

し回数 4)（載荷荷重 190kN，走行回数 60 万回）を載荷す

200

橋軸直角方向幹線道路において 100 年以上の供用に相当する等価繰返2, 920法は表－2 および図－4 に示すとおりであり，わが国の1, 000

輪荷重走行範囲200mm の載荷板を適用した．

190(1) 試験体

260

試験体は図－5 に示すように，２本の主桁に支持された床版であり，幅 2.92m，長さ 5.00m としている．床版

図－5 試験体詳細図

支間は 2.67m，床版厚は 190mm であり，床版厚には下面リブを除く RAF の厚さを含んでいる．
床版と主桁の接合

表－3 材料試験結果

は，主桁の上フランジにφ19×150 のスタッドジベルを２列配置しており，橋軸方向の間隔は 150mm としてい

圧縮
強度
弾性係数
(N/mm2 ) (kN/mm2 )2323.8

引張強度
弾性係数(N/mm2 ) (kN/mm2)2.12－

る．床版のコンクリートの設計基準強度は 24N/mm2 とし，コンクリート材料試験の結果を表－3 に示す．

RAF 押出方向6216.115.817.7

RAF 押出直角方向

5512.812.615.7(2) 測定項目および測定方法
試験体のたわみは変位計により，RAF とコンクリート表面および鉄筋のひずみをひずみゲージにより測定し鉛直変位計位置

πｹﾞ ｰｼﾞ 位置CLた．RAF の目地部にはπゲージを配置し，目地部の開閉

225
225 450 450 450

図－6 変位計およびゲージ位置
写真－5 輪荷重走行試験状況- 259 -AB

3@300438150

CL600900

ひずみゲージ位置量を測定した．ゲージ類の設置位置は図－6 に示す．
載荷荷重
P=100kN

4.3 輪荷重走行試験の結果(1) 活荷重たわみP

図－7 輪荷重走行試験体の FEM 解析モデル
1.2

測定値
FEM (全断面有効)1.0

FEM (引張側コン無視・RAF平板部有効)FEM （引張側コン無視・RAF無視）

0.8

たわみ(mm)

4.2 FEM 解析の概要
試験体を図－7に示すようにモデル化したFEM解析により測定結果との比較を行う．解析プログラムには汎用
有限要素法解析プログラム FEMLEEG を使用し，弾性解析を実施した．RAF，コンクリートのヤング係数は材料試験により求めた値を使用し，ポアソン比は道路橋示方書に示されている値を用いた．載荷位置については，測定時に載荷した試験体中央位置とした．
解析に用いたモデルは，全断面を有効としたモデル（全断面有効モデル），RAF の下面リブと引張側コンクリートを無視し RAF の平板部を有効としたモデル（引張側コン無視・RAF 平板部有効モデル），引張側コンクリートと RAF 全体を無視したモデル（引張側コン無視・RAF 無視モデル）の３種とした．

試験体中央における載荷時と除荷時の測定値の差を0.60.40.2

設計荷重100kNに換算した弾性たわみの経時変化を図－0.08 に示す．図中には，上述した３種の FEM モデルの解析

06121824303642485460667278

走行回数(万回)値を同時に示す．載荷初期の測定値は全断面有効のモデ

図－8 弾性たわみの経時変化

ルに等しい．走行回数および荷重の増加に伴うたわみの増分は比較的小さく，載荷終了時においては引張側コンクリートを無視し RAF の平板部を有効とした解析値を下回っている．松井・前田が提案した弾性たわみによる4)

劣化度評価式 を適用すると，本試験体の劣化度は使用

W − W0 0.470 − 0.349 = 0 .40 ≤ 1 . 00
式(1)=Wc − W0 0.650 − 0.349

150kN (12万回)

FEM (引張側コン無視・RAF無視)

190kN (60万回)

0.2

たわみ(mm)Dδ =120kN (1回)

FEM (引張側コン無視・RAF平板部有効）0.0

限界値 1.00 に対し 0.40 程度となり，走行試験による損傷の程度は比較的小さいものと推定できる．

FEM (全断面有効)ここに， Dδ ：劣化度，W ：活荷重分のたわみの測定

0.40.60.8-2500値(mm)，W0 ：全断面有効モデルの解析値(mm)，Wc ：引-1500-500

張側コン無視・RAF 無視モデルの解析値(mm)
直角方向の弾性たわみの分布を図－9 に示す．弾性たわ

RAF がコンクリート床版と固着し，曲げひび割れが発生
コンクリしても繊維によって RAF の引張剛性を保持し，ート床版と合成効果が持続されて疲労耐久性を向上し0.60.8-1500-1000-5000500

計測位置 (mm)図－9 弾性たわみ分布- 260 -

15000.4(b) 橋軸直角方向ているものと考えられる．

10000.2

たわみ(mm)度の値にしか至っていないことから，引張強度の高い

2500

0.0

みの分布は載荷初期において全断面有効の解析値とおリートと RAF 全体を無視したモデルの解析値の 72%程

1500(a) 橋軸方向

また，設計荷重 100kN に換算した橋軸方向および橋軸おむね一致した．載荷終了時においても，引張側コンク

500

計測位置 (mm)400
測定値
FEM (全断面有効)FEM （引張側コン無視・RAF平板部有効）FEM （引張側コン無視・RAF無視）(2) 鉄筋ひずみの経時変化
主鉄筋の弾性ひずみの経時変化を図－10 に示す．弾性300

ひずみ(×10-6)

たわみと同様に走行回数の増加による弾性ひずみの増分は比較的小さく載荷終了時においても引張側コンクリートを無視し RAF の平板部を有効とした解析値を下200

100回っている．
(3) 床版下面ひび割れの分布
図－11 に床版下面のひび割れの発生状況を示す．図は床版の橋軸方向および橋軸直角方向の中心線で分割した４分の１の部分である．ひび割れの状況は他の部分も同様である．図中の青色の線が下面リブ，赤色の線がRAF の平板部に発生したひび割れである．ひび割れの発生順序は，120kN の初期載荷で下面リブに 1 本のひび割れが発生し，6 万回終了時ですべての下面リブに 2～4 本のひび割れが発生した．150kN の 12 万回終了時では，ひび割れの本数が約 4～5 本まで増え，ひび割れの発生範囲も桁端のコンクリート部まで拡大した．また，このとき初めて RAF の平板部の下縁にひび割れが確認された．
190kN の載荷により，下面リブのひび割れ本数が増え，RAF の平板部の下縁のひび割れも荷重走行範囲に拡大した．載荷終了時においては，ひび割れの本数は，下面リブには支間中央部の 1.5m の範囲に 5～6 本，RAF の平板部の下縁には 1～2 本となった．
ひび割れ幅については，クラックゲージを用いて確認し，下面リブの下縁において 190kN 走行時 0.30mm，除荷時 0.20mm であり，RAF の平板部の下縁において190kN 走行時 0.15mm，除荷時 0.10mm であった．
(4) RAF の目地部の挙動006121824303642485460667278

走行回数(万回)図－10 主鉄筋の弾性ひずみの経時変化
2,500 （橋軸方向）
1,000（輪荷重走行範囲）

Ｃ
Ｌ 1,460（橋軸直角方向）
250（載荷幅）ＣＬ

ひび割れ(リブ下面)

ひび割れ(RAF平板部下面)

図－11 下面のひび割れの発生状況（1/4 部分を示す．
）

目地部の開閉量(mm)0.20

試験体中央への荷重載荷における，目地部の開閉量の載荷時と除荷時の測定値の差を図－12 に示す．載荷点直下である中央のπゲージの開閉量は載荷初期において0.03mm 程度，載荷終了時において 0.06mm 程度であった．
なお，目視によって目地部の開閉状況の観察を行ったが，中央πゲージ
左側πゲージ
右側πゲージ

0.150.100.050.00
0

目視では載荷終了時まで目地の動きを確認することが6121824303642485460667278

走行回数(万回)できなかった．

図－12 目地の開閉量の経時変化(5) ひずみ分布図
試験体中央における床版断面の橋軸直角方向の設計

0す．載荷初期の測定値は全断面有効とした解析値とほぼ一致し，圧縮側鉄筋から下面リブまで直線分布に近い値を示していることから，断面の平面保持が成り立ち，下面リブが床版の断面剛性に寄与し一体として挙動している．また，載荷終了時の鉄筋のひずみの測定値は，RAF

床版上縁からの距離(mm)荷重 100kN に換算した弾性ひずみの分布を図－13 に示の下面リブと引張側コンクリートを無視し RAF の平板部を有効としたモデルの解析値に近い値を示している
ことから，下面リブがひび割れた後も RAF の平板部が床圧縮側鉄筋-50FEM (全断面有効)FEM (引張側コン無視・RAF平板部有効)-100-150-200-250-300-300

FEM (引張側コン無視・RAF無視)

引張側鉄筋

120kN (1回)

RAF 突起上RAF 平板下

150kN (6万回)
190kN (60万回)

RAF リブ下-100

100300500

ひずみ (×10-6 )

図－13 床版断面のひずみ分布

版の剛性に寄与しているものと考えられる．

- 261 -700

5．主桁作用に関する試験
5.1 主桁作用に関する試験の概要
RAF を適用したＲＣ床版の主桁作用に関する挙動を明らかにするため，上記の輪荷重走行試験の試験体に鋼桁を取付けて静的載荷試験を実施した．ここでは，主桁作用のうち正曲げモーメントを受ける部位を対象とした．また，走行試験による影響を評価するため，走行試
験の前後で同様な静的載荷試験を行い，両者を比較した．

写真－6 主桁作用の載荷状況
P/2
載荷荷重
P=500kN

主桁作用の試験体は，走行試験の試験体の支持桁にボP/2ルトを介して鋼桁を取付けたものである．主桁作用の載荷時において，各部の発生応力が実橋に対応するとともに，ＲＣ床版に引張力が作用しないように，中立軸を床版の下縁よりも下に位置するように鋼桁の断面を設定した．載荷状況は写真－6 に示すように，鋼桁を単純支持し，支間中央の主桁上に荷重を載荷した．荷重の載荷面積は 200mm×200mm とし，荷重は 500kN まで単調増

図－14 主桁作用試験体の FEM 解析モデル加させた．測定項目として，主桁の変形，ＲＣ床版と鋼桁のひずみ，RAF の目地部の開きを測定した．

600

主桁作用試験体の FEM 解析モデルは図－14 に示すと500おりであり，床版部は全断面有効としてモデル化した．
5.2 主桁作用に関する試験の結果
主桁の支間中央位置における走行試験実施の前後の荷重－たわみ関係を図－15 に示す．図中に全断面有効とした FEM 解析値も示している．走行試験前と後の測定値は，載荷荷重が小さい範囲においてやや異なるものの，荷重が 100kN 以上の範囲ではほぼ同じ傾きを示している
ことから，走行試験の後においても床版の断面剛性に大きな変化がなく，走行試験における RAF のひび割れの主桁作用への影響が比較的小さいものと考えられる．
6．まとめ

荷重 (kN)

400
300200
輪荷重(前)
輪荷重(後)FEM (全断面有効)100000.10.20.30.40.5

たわみ (mm)

図－15 主桁作用試験の荷重－たわみ関係
謝辞
本論文中の輪荷重走行試験の実施にあたっては，独立行政法人土木研究所寒地土木研究所の方々に多大なご協力を賜りました．ここに感謝の意を表します．

本論文では，RAF の材料特性を示すとともに，RAFを適用したＲＣ床版の施工方法，輪荷重走行試験および参考文献主桁作用に関する試験の結果について報告した．
1) 松井，大西，徳岡，劉：曲面状埋設型枠を用いたＲＣ
本論文において，得られた結果は以下のとおりである．
床版の疲労耐久性に関する研究，コンクリート工学年
1) わが国の幹線道路において 100 年以上の供用に相当
次論文集，Vol.25，No.2，pp.667-672，2003.
する輪荷重走行試験によっても，RAF を適用したＲ
2) 土木学会基準試験：JSCE G574-2005 EPMA 法によるＣ床版の試験体の劣化度は 0.4 程度であり，合成床版コンクリート中の元素の面分析方法(案)，2007.
は十分な疲労耐久性を有する．
3) 日本建築学会「高耐久性ＲＣ造設計施工指針(案)・同
2) 輪荷重走行試験実施の前後において，走行試験の試験解説」付録１「コンクリートの促進中性化試験方法
体に鋼桁を取付けて主桁作用に関する載荷試験を実(案)」,1991.
施し，走行試験による RAF のひび割れが主桁作用に
4) 松井繁之編著：道路橋床版 設計・施工と維持管理，及ぼす影響は小さいと言える．
森北出版，2007.

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