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4.0  図‑6.3.9セ ン 断 強 度 と ボ ル ト の か さ

面 積 関 係 図

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開き量 rnm 

0.8 

図‑6. 3. 11せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ずれ関係￨文

文I‑6.  3. 12せ ん 断 荷 重 と 開 き 関 係 図

図‑6.3.8供 試 体 の 形 状 お よ び 寸 法 (T‑6)

こ れ ら の 供 試 体 は 全 て 打 継 面 に 付 着 が な く 、 T‑0は ダ ウ ェ ル ( ス タ ッ ド ) 的 効 果 の み に 支 配 さ て い る の に 対 し 、 T‑3、

6

は ダ ウ ェ ル 効 果 に ボ ル ト の か さ 面 積 効 果 が 累 加 さ れ た と 考 え ら れ る 。こ の よ う に せ ん 断 強 度 は ボ ル ト の か さ 面 積 に 比 例

し て 増 加 す る こ と が わ か る 。

(2) 打 継 面 の 処 理 に よ る 影 響 ( 供 試 体

T ‑ 8 )

図‑6.  3.  10は 、 初 期 ひ び わ れ の 発 生 荷 重 を 上 げ る こ と と 、 ブ ロ ッ ク と 継 目 部 の 一 体 化 を 的 と し て 、 打 継 面 を 凹 凸 面 に し た 供 試 体 (T

‑8)を 示 す 。 ま た 、 打 継 面 の 効 果 と し て せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ず れ の 関 係 を 図 ‑6.3. 11に、 せ ん 断 荷 重 と 開 き の 関 係 を 図‑6.3.12に 示 す。 凹凸の効果は、 T‑6に 比 し て 初 期 ひ び わ れ の 発 生 荷 重 、 最 大 荷 重 の 増 加 で 確 認 さ れ た 。

ま た 、 荷 重 せ ん 断 ず れ 曲 線 の 傾 き は 大 き く な 図‑6.3.10供試体の形状および り、岡jI性 が 大 き い こ と を 示 し て い る 。こ の 理 寸 法

( T ‑ 8 )

由 は 開 き 状 況 か ら も 判 断 で き る よ う 打 継 面 を 凹 凸 に す る こ と に よ り 、 プ レ キ ャ ス ト ブ ロ ッ ク と 継 目 部 の 噛 み 合 い に よ る せ ん 断 摩 擦 抵 抗 の 増 加 が 有 効 に 働 き 、 打 継 面 の 付 着 強 度 が 増 加 す る た め に 、 ブ ロ ッ ク と 継 目 部 の せ ん 断 ず れ れ は 抑 制

され、 一体 化 し た と 考 え ら れ る 。

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(3) 補 強 筋 に よ る 影 響 ( 供 試 体T‑7、T‑9) 図 ‑6. 3. 13は 、 継 目 部 の せ ん 断 補 強 と し て 、 ボ ル ト に 対 し て 直 角 方 向 ( 載 荷 軸 方 向 ) に 補 強 鉄 筋 を 設 置 し た 供 試 体(T‑9)を 示 す。また、

補 強 筋 の 効 果 と し て 、 継 目 部 が 直 面 ( 無 処 理 ) の 場 合 の せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ず れ の 関 係 を 図

‑6.3.14に 、 せ ん 断 荷 重 と 開 き の 関 係 を 図 ‑ 6.3. 15に 示 す。継 目 部 が 、 凹 凸 面 の 場 合 の 結 果 を 図 ‑6.3.16、 図 ‑6.  3.  17に 示 す。 こ の 破 壊 性 状 は 、 ブ ロ ッ ク 内 の イ ン サ ー ト 近 傍 の 圧 壊 に よ り 破 壊 し た 状 態 と な っ た。 こ れ は 、 ボ

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300  250  三200 制 在 150 吾、 ミ

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300  250  200 

(4) 垂 直 応 力 に よ る 影 響 ( 供 試 体T‑10、T‑11)

載 荷 軸 方 向 と 打 継 面 の な す 角 度 を 変 え る こ と に よ り 、 せ ん 断 面 に 圧 縮 応 力 が 作 用 す る。 し た が っ て 、 せ ん 断 摩 擦 力 が 増 大 し せ ん 断 耐 力 の 向 上 に つ な が る 。

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6.  3.  20に 載 荷 軸 と 打 継 面 の 角 度 が22.5⁰ CT‑10) と45⁰ CT‑11)の 供 試 体 を 示 す。垂 直 応 力 の 効 果 は 図 ‑6.3.21に 示 す せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ず れ の 関 係 、 お よ び 図 ‑6.3.22に 示 す せ ん 断 荷 重 と 開 き 量 の 関 係 か ら 明 ら か で あ る 。 ま た 、 図‑6.3.  23に せ ん 断 強 度 と 垂 直 応 力 の 関 係 を 示 す 。 こ の 図 か ら せ ん 断 強 度f^vは 垂 直 応 力 に 比 例 し て 増 加 す る こ と が わ か る 。

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1.0  1.0  2.0  3.0 

せ ん 断 ず れ 四

0.8 

図‑6.  3.  15せ ん 断 荷 重 と 開 き 関 係 図

300  250  200  150 

50 

5.0 

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図‑6.3.14せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ず れ 関 係 図

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図‑6.3.16せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ず れ 関 係 図

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開き量 mm 

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0.8  5.0 

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図 ‑6. 3. 17せ ん 断 荷 重 と 聞 き 関 係 図

図‑6.  3.  20供 試 体 の 形 状 お よ び 寸 法 CT‑10、T‑11)

図 ‑6.3.21せ ん 断 荷 重 と せ ん 断 ず れ 関 係 図

T‑9 

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4 .3  鉄筋比 P (%) 

6.5 

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鉄筋応力 μ 

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制定 事一 々が

1000 

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0.2 

図‑6.3.19せ ん 断 強 度 と 鉄 筋 比 関係￨文

190 

0.8  1.0  o  4.04  20.02 

垂 直 応 力 ，CJ・n(MPa)

図‑6.3.18せ ん 断 荷 重 と 鉄 筋 の ひ ず み 関 係 図

開き.fii: mm 

図‑6.  3.  22せ ん 断 荷 重 と 聞 き 量 図‑6.  3.  23せ ん 断 強 度 と 垂 直 応 力 の 関 係 図

関 係 図

191 

る。

b， C  :  未知係数(v'Ecも 含 ま れ た 未 知 係 数 )

未 知 係 数

b

^，Cは 同 様 に し が

O

で あ り 、 か さ 面 積 が 異 な る 供 試 体

T ‑ 3

、

6

の 実 験 値より b，Cを 求 め る と b= O.  098、c=1

.  

0となる。

し た が っ て 、 ボ ル ト に よ る せ ん 断 耐 力 は 次 式 で 与 え ら れ る 。

6.3.4せ ん 断 耐 力 式 の 算 定

せ ん 断 耐 力Vu、 ボ ル ト に よ り 受け 持 た れ る も のVsと コ ン ク リ ー ト の ひ び わ れ 面 で の せ ん 断 伝 達 力Vcお よ び せ ん 断 補 強 鉄 筋 に よ る も の の 累 加 で 表 す こ と と す

Vu^二 VS+Vc+α (6. 1)  Vs= 

1 .  

3NAb^v'f'  c十 O.098(N‑l)Abcv'f' c  (6. 5) 

Vs^ニ VS1 +Vs:!  (6. 2) 

次 に 、 打 継 面 に 凹 凸 が あ る 場 合 、 凹 凸 の 噛 み 合 い に よ っ て コ ン ク リ ー 卜 に せ ん 断 伝 達 に 有 効 な ひ び 割 れ が 生 じ る。ま た 、 載 荷 軸 方 向 と 打 継 面 に 角 度 が あ る 場 合 で は 、 載 荷 力 に よ り せ ん 断 面 に 垂 直 圧 縮 応 力 。 ¥ が 作 用 す る 。 こ こ で は 、

コ ン ク リ ー ト 標 準 示 方 書 の せ ん 断 伝 達 耐 力 式2) を 参 考 に し て 、 せ ん 断 摩 擦 効 果 、 拘 束 効 果 を 考 慮 す る と 次 式 で 表 さ れ る 。

V sは さ ら に ス タ ッド(ダウエル〉的 な 抵 抗 力VS Iと ボ ル ト 聞 の 圧 縮 ス ト ラ ッ ト の 効 果Vs 2とか ら な る

ダ ウ エ ル 効 果 に よ る 耐 力Vs 1は 、 ス タ ッ ド 式 (Fisher)H)の し=0.5AbV( cvEc 

を 参 考 に す る と 次 式 で 表 さ れ る。 V c = μ(n p +σ， n) A c  (6. 6) 

ここに、

V S ^I二 aNAbvf'c  (6. 3)  μ  摩 擦 係 数 (μ =my'f'c ) 

せ ん 断 面 に 対 す る ボ ル ト の 面 積 比 (p=NxAb/Ac) 

ここに p 

f' c : コ ン ク リ ー ト の 圧 縮 強 度 CMPa) N : 各 ブ ロ ッ ク の ボ ル ト 本 数 (本〉

Ab  : ボ ル ト の 断 面 積 (cnf ) 

a  未 知 係 数 (

v 

^E cも 含 ま れ た 未 知 係 数 )

Vcが Oで あ る 打 継 面 が 無 処 理 の 直 面 の 場 合 に お い て 、 ダ ウ エ ル カ の み が 作 用 す る 供 試 体T‑Oの 結 果 か ら 、 未 知 数

a

= 

1 .  

3が 得 ら れ る 。また、 Vs 2は ボ ル ト 間 の ス ト ラ ッ ト 断 面 積 に 関 係 す る と 仮 定 し て 、 ス ト ラ ッ ト の 数 は ボ ル ト の 本 数 よ り 一本 少 な く な る の で 、 次 の よ う に 表 せ る 。

A 

^c  コ ン ク リ ー 卜 の せ ん 断 面 の 断 面 積 (

c n r  ) 

m， n : 未 知 係 数

Vc=Vuーし ‑α で あ る か ら 、 供 試 体T‑8、10、11の 実 験 結 果 か ら し を 求 め た 結 果 、 係 数 はm=0.0085、n= 91と 決 定 す る こ と が で き 、 Vcは 次 式 で 表 さ れ る 。

VS2= b(N‑1)Abccvf' c  C 6.  4) 

V c =μ(91p +σ'n)Ac  (6.7)  (μ = O. 0085v f'  c) 

ま た 、 継 目 部 の 補 強 鉄 筋 ( せ ん 断 補 強 鉄 筋 比

Q )

の 影 響 も 考 慮 す る と 、 補 強 鉄 筋 に よ る 効 果 αは1053qで 表 さ れ る 。 し た が っ て 、 強 度80MPa程 度 の モ ル タ ル を 用 い た 場 合 の 全 せ ん 断 耐 力 は 次 式 で 与 え ら れ る。

ここ lこ

N  ‑ 1 

:圧縮ストラット数

A b c ボ ル ト 頭 部 ま た は 座 金 に よ る ボ ル ト 断 面 積 以 外 の か さ 面 積 (cnf) 

Vu  =1

.

3NAbvf'c+O.098(N‑l)Abcvf'c 

+μC91p十 σ，n)Ac + 1053q  (6. 8) 

つJMQJ  ‑ 193一

6 .   4

む す び

プ レ キ ャ ス ト 部 材 の 接 合 部 構 造 の 応 力 伝 達 機 構 の 解 明 と 施 工 性 の 確 認 の た め に 行 っ た 試 験 の 結 果 、 次 の こ と が 実 証 で き た。

① こ の 応 力 伝 達 機 構 を ト ラ ス 部 材 の 接 合 部 へ 適 用 す る こ と に よ り 、 隣 接 す る ト ラ ス 部 材 は 一 体 化 し 、 ト ラ ス 部 材 の 軸 力 の 鉛 直 成 分 は 直 接 伝 達 さ れ る 。 そ の た め 、 床 版 部 材 の 接 合 部 を 経 由 し て 伝 達 さ れ る 力 は 、 ト ラ ス 部 材 の 軸 力 の 水 平 成 分 と 床 版 の 荷 重 の み と な り 、 接 合 部 を 経 由 し て 伝 わ る 力 は 大 幅 に 低 減 さ れ る 。 そ こ で 床 版 接 合 部 に ひ び わ れ を 生 じ さ せ た 局 部 応 力 を 小 さ な 値 に 抑 え る こ と が で き る 。 ま た 、 こ の 応 力 伝 達 機 構 を 適 用 す る こ と で 接 合 部 の 塑 性 的 な 回 転 が 発 生 せ ず 、 過 大 な 変 形 を 抑 え る こ と が で き る 。 こ の よ う に 、 摩 擦 接 合 と 直 接 せ ん 断 接 合 を 併 用 す る こ と で 、 信 頼 性 の 高 い プ レ キ ャ ス ト 部 材 の 接 合 が 可 能 で あ る 。

② 接 合 部 の 有 効 接 合 面 を 有 効 に 働 か せ る た め に 、 部 材 軸 線 の 交 点 、 の 位 置 を 床 版 軸 線 の 下 側 に ず ら す 構 造 の 場 合 は 、 部 材 に 曲 げ が 発 生 す る の で 部 材 を 補 強 す る 必 要 が あ る 。

③ 床版 か ら 伝 達 さ れ る 力 は 摩 擦 接 合 で 、 隣 接 ト ラ ス 部 材 聞 は 継 目 部 の せ ん 断 耐 力 式 か ら 算 定 す る こ と で 、 接 合 部 の 合 理 的 な 補 強 法 お よ び 設 計 法 が 可 能 で あ 以 上 、 本 実 験 に よ る 実 験 値 と こ の せ ん 断 耐 力 式 に よ る 計 算 値 の 比 は 、 表‑6.3.

4

、 図

6 .3 .   2 5

に示すように、

0 . 9 0 ' " " ‑ '

1. 

3 7

の 範 囲 に 満 足 し て い る 。

表 ‑6.3.4実 験 結 果 と 計 算 値 と の 比 較

測 定 値 実験結果 計 算 値

供試体名 実験結果

P  A.  AbC  q  Vc'  ^{o • ιV}・¹

(Max)  (Max)  計 算 値 (%)  (CIIO  (cnO  (%)  (MPa)  (kN)  (kN)  (kN) 

T ‑0 2.4 

。

83.1  00. 2  90.1  1. 00  T ‑1 1.2  63.7  46.4  1. 37 

69.0 

T ‑2  1.8  21. 9  85. 3  70.5  1. 21  T ‑3 2.4 

。

74.0  98.0  97.9  1. 00  T ‑4  1.6  72. 5  68.5  1. 06 

73. 5 

。

T ‑5  0.95  100.8  107.2  1. 02  T ‑6  152.9  152.5  1. 00 

80.3 

T ‑7 2.4  10.39  6. 5  209. 7  220.9  0.95  T ‑8 

。

108.0  197.9  1. 00 

75. 3 

T ‑9  4.3  250. 9  243.2  1. 03  T ‑10 

。

83. 1 306. 0  4. 06  306.2  0.99  T ‑11  625.7  20.02  602.7 

6. 3. 5ま と め

本 研 究 に お い て 、 プ レ キ ャ ス 卜 ブ ロ ッ ク の 継 目 部 に イ ン サ ー ト と ボ ル ト を 用 い た 供 試 体 の 接 合 タ イ プ の 違 い に よ る せ ん 断 耐 力 へ の 影 響 を 実 験 的 に 調 べ た 結 果 、 せ ん 断 耐 力 は 継 目 部 ボ ル ト 間 の モ ル タ ル に 作 用 す る か さ 面 積 、 垂 直 応 力 、 補 強 鉄 筋 に 比 例 し て 増 加 す る。

耐 力 に つ い て一例 を 挙 げ る と 、 本 実 験 に よ るT‑9の せ ん 断 応 力 は6.33MPaで あ る。 これを SD345の 鉄 筋 を 用 い た 面 部 材 に 置 き 換 え る と すると、鉄筋比1.

8 %

程 度 も 要 し た こ と に な

る。

700 

④ 提 案 の接 合 部 は 、 摩 擦 接 合 で 架 設 し 、 直 接 せ ん 断 接 合 を 付 加 す る 施 工 手 順 に よ る が 、 従 来 の 構 造 に 比 べ て 、 施 工 の 省 力 化 、 工 期 の 短 縮 に 有 効 な 構 造 で あ

500  600  る。

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100 

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100  200  300  400  500  600  700 

計 算 値 (kN) 

苅 ‑

6 .   3 .   2 5

実 験 値 と 計 算 値 関 係 図

り、 R Cと す れ ば 十 分 な 耐 力 が あ る。 こ の よ う に 、 イ ン サ ー ト と ボ ル ト を 用 い る 接 合 方 法 は 施 工 の 容 易 さ に 加 え 、 十 分 な せ ん 断 耐 力 が あ る と 考 え ら れ る。

参 考 文 献 第

7

章 実 構 造 物 へ の 適 用

1) 町 田 富 士 夫 ・ 宮 坂 慶 男 ほ か : 岩 鼻 P C ト ラ ス の 設 計 と 施 工 ( 1 )設計編，

プ レ ス ト レ ス ト コ ン ク リ ー ト ， V 0 1.  1 7 ， No. 3， p p.  4 0 ‑‑5 5， J u n e， 1 9 7 5  2) コ ン ク リ ー ト 標 準 示 方 書 [ 設 計 編

J :

( 社 ) 土 木 学 会 ， 平 成 3年 9月

3)高 強 度 コ ン ク リ ー ト 設 計 施 工 指 針 ( 案 )， コ ン ク リ ー ト ラ イ ブ ラ リ ー 第47号， ( 社 ) 土 木 学 会 ， 昭 和55年9月

4)道 路 橋 示 方 書 ・ 同 解 説 (II鋼 橋 編 )， ( 社 ) 日 本 道 路 協 会

5)島 弘 ・ 河 野 清 ・ 則 武 邦 具 ほ か : 高 強 度 プ レ ス ト レ ス ト コ ン ク リ ー ト に 対 す る ス タ ッ ド の せ ん 断 力 一 す べ り 関 係 ， 土 木 学 会 第42田 中 国 四 国 支 部 究 発 表 会 講 演 概 要 集 ， V‑29，PP.564‑‑‑565， May.， 1991 

6)福 田 英 二 ・ 島 弘・員11武 邦 具 ・ 佐 々 木 和 道 : イ ン サ ー 卜 ・ ボ ル ト を 用 い た プ レ キ ャ ス ト 部 材 の せ ん 断 接 合 ， 土 木 学 会 第47回 年 次 学 術 講 演 会 ， V‑38 ，1

Sep.， 1992 

7)島 弘 ・ 福 田 英 二 ・ 員11武 邦 具 ほ か :P C橋 に お け る 高 強 度 コ ン ク リ ー ト を 有 効 利 用 す る 新 構 造 形 式 ， 土 木 学 会 第44回 中 国 四 国 支 部 研 究 発 表 会 講 演 概 ， 要集， V‑33， PP.640‑‑‑641.  May.， 1992 

8)  Fishe

r .  

et  al:Shear  atrength  of  stud conneetars in  light‑weight  and  normal‑weight  concrete， AISC  Engineering  Journal.  pp.55...64， Apr.， 

1971 

9)福 田 英 二 ・ 島 弘 ・ 則 武 邦 具 ほ か : イ ン サ ー ト ・ ボ ル ト を 用 い た プ レ キ ャ ス ト 部 材 の せ ん 断 接 合 ， コ ン ク リ ー ト 工 学 年 次 論 文 報 告 集 ， 第15巻 第2号，

PP.607‑‑‑612， 1993 

10)則 武 邦 具 ・ 島 弘 ・ 河 野 清 : 高 強 度 コ ン ク リ ー ト を 有 効 利 用 し て p

c

^橋

を 軽 量 化 す る 新 構 造 の 提 案 ， 土 木 学 会 論 文 集 ， No.490/V‑23， May， 1994 

(掲載予定〉

7.  1ま え が き

本 章 で は 、 ス ラ ブ 卜 ラ ス 構 造 の P C ト ラ ス 橋 に 関 し て 、 施 工 性 、 工 期 、 経 済 性 な ど の 点 か ら 実 構 造 物 へ の 適 用 を 検 討 す る 。

本 研 究 の 目 的 と し て い る と こ ろ は 、 高 強 度 コ ン ク リ ー ト を 用 い た プ レ キ ャ ス 卜 部 材 を 利 用 し て 構 造 物 の 軽 量 化 、 施 工 の 省 力 化 を 図 る こ と で あ る 。

し た が っ て 、 本 構 造 の 実 構 造 物 へ の 適 用 を 検 討 す る に あ た っ て は 、 ま ず 、 本 構 造 の 特 徴 と し て い る と こ ろ の 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の プ レ キ ャ ス ト 部 材 の 利 点 を 最 も 引 き 出 す こ と の 可 能 な 施 工 法 を 絞 り 込 む こ と に す る 。

次 に 、 最 も 合 理 的 と 考 え ら れ る 押 出 し 工 法 に 焦 点 を 絞 っ て 、 具 体 的 な 施 工 手 順 に し た が っ て 問 題 点 、 の 抽 出 と そ の 対 策 を 検 討 し 、 構 造 物 の 施 工 が 可 能 で あ る

ことを示す。

以 上 の 基 礎 的 な 適 用 性 の 検 討 の 結 果 を う け て 概 略 工 費 ・ 工 期 の 算 出 し 、 お よ び 経 済 性 に つ い て 従 来 の 構 造 と 比 較 検 討 す る 。

本 構 造 の 実 構 造 物 へ の 適 用 の 検 討 フ ロ ー を 図 ‑7. 1.  1に示す。

な お 、 こ こ で 用 い る 検 討 モ デ ル は 第 4章 で 比 較 設 計 の 対 象 と し た 3径 間 ス ラ プ ト ラ ス 構 造 pCトラス橋(支間長60m+75m+60m)と す る 。 ま た 、 そ の 構 造 と PC鋼 材 配 置 図 は 図 ‑4.4.1、 図 ‑4.4.2に示す。

7.2施 工 方 法 の 検 討

7.2. 1概 要

こ こ で 検 討 す る こ と は 、 プ レ キ ャ ス ト ト ラ ス 部 材 で あ る と い う 理 由 で 特 別 な 新 し い 工 法 を 考 え よ う と す る も の で は な い 。 す な わ ち 、 図‑2.5.1に 示 し た よ う

な ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 の 基 本 的 概 念 で あ る 構 造 を ス ラ ブ 部 材 と ト ラ ス 部 材 に 分 割 し 、 各 部 材 に は あ ら か じ め プ レ ス ト レ ス を 導 入 し た 後 、 部 材 を 接 合 し 組 み 立 て る 架 設 方 法 に 、 従 来 の P C箱 桁 橋 で 行 わ れ て い る 種 々 の 架 設 ・ 施 工 法 を 応 用 す る 場 合 の 適 用 性 に つ い て 検 討 す る も の で あ る 。

対 象 と す る 架 設 法 は 次 の 5つ の 工 法 で あ る 。

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ドキュメント内 高強度コンクリートを有効利用してPC橋を軽量化する新構造の提案 (ページ 108-119)