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近 年 、 架 橋 地 点 、 を 取 り 巻 く 環 境 は 、 ま す ま す 多 様 化 、 複 雑 化 し 、 高 度 な 橋 梁 技 術 が 要 求 さ れ て い る。 こ の よ う な 状 況 下 に あ っ て 、 コ ン ク リ ー 卜 橋の場 合 に は 、 そ の 重 さ が 致 命 的 な 欠 点 と も な る。今 後 の コ ン ク リ ー ト 橋 、 特 に p
c
橋 の発 展 に と っ て 、 そ の 軽 量 化 や ス パ ン の 長 大 化 、 施 工 の 省 力 化 な ど は最 重 点の 技 術 課 題 で あ る 。
最 近 に な っ て 、 こ の 欠 点 を 克 服 す る た め に 様 々 な 創 意 工 夫 が 行 わ れ て い る 。 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 利 用 も そ の ひ と つ で あ る。 し か し 、 そ の 利 用 状 況 を み る と 、 従 来 の 構 造 部 材 や 断 面 形 状 で の 普 通 コ ン ク リ ー ト の 代 替 的 な 使 われ方であ って 、 こ れ ま で の p
c
橋 の 設 計 、 施 工 に 関 す る 一般 的 概 念 を 超 え て い な い。高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 特 性 を 十 分 活 用 す る こ と で 、 構 造 性 能 や 施 工 性 の 向 上 を 図る と い う 点 で は 課 題 が 残 る 。
一方 、 最 近 の 建 設 労 務 事 情 の ひ っ 迫 か ら 、 プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン 卜 工法 か 施 工 の 合 理 化 、 省 力 化 な ど の 点 か ら 注 目 さ れ て い る。 し か し 、 こ れ ら も 従 来 の 構 造 あ る い は 構 造 形 式 の 枠 の な か で の プ レ キ ャ ス 卜 化 や プ レ ハ ブ 化 し か 考 え ら れ て い な い の が 現 状 で あ る 。
以 上 の よ う な 実 情 を 踏 ま え 、 そ の 構 造 的 な 解 決 策 の ひ と つ と し て 、 使 用 材 料 の 高 強 度 化 と そ の 材 料 特 性 の 活 用 に よ っ て 構 造 を 軽 量 化 し 、 ス パ ン の長大 化 や プ レ キ ャ ス ト 化 に よ る 施 工 の 省 力 化 が 図 れ る 新 し い 構 造 、 す な わ ち 、 高 強 度 コ ン ク リ ー 卜 を 有 効 利 用 で き る ス ラ ブ 卜 ラ ス 構 造 を 提 案 し た。
そ し て 、 こ の 構 造 が 合 理 的 で 、 か っ 実 用 的 構 造 で あ る こ と を 実 証 す る た め に 以 下 の 研 究 を 行 っ た。
① 既 往 の 技 術 に よ り 従 来 の 構 造 を 軽 量 化 す る う え で の 問 題 点 を 整 理 し 、 こ れ を 踏 ま え て 、 圧 縮 強 度
8 0 ‑ ‑ . . ‑
100MPa程 度 の 高 強 度 コ ン ク リ ー ト を 有 効 利 用 で き る 新 し い 構 造 、 す な わ ち 、 ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 を 提 案 し 、 構 造 的 な 特 徴 づ け を す る 。② 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 化 学 的 特 性 、 物 理 的 特 性 、 力 学 的 特 性 に 関 す る 既 往 の 研 究 と 実 験 的 研 究 か ら 、 想 定 圧 縮 強 度 が 現 在 の コ ン ク リ ー ト 技 術 で 十 分 実 用 化 で き る 強 度 で あ る こ と を 明 ら か に し 、 実 用 的 な 設 計 用 値 に つ い て 考 察 す る。
③ 木 構 造 の 有 効 性 を 従 来 の 繕 造 と 実 構 造 物 で 比 較 設 計 す る こ と で 明 ら か に す
調 査 物 件
l平 均 I37. 0 1 25. 9
い l .
4 I 8. 2] 1 7. 7I … 可
図‑7.4.3(2)工 法 別 工 費 内 訳
7 . 5
む す び実 構 造 物 で の 本 構 造 の 適 用 に 関 す る 検 討 の 結 果 、 次 の 結 論 が 得 ら れ た。
① ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 の 架 設 は 、 プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン ト に よ る 押 出 し 架 設 工 法 が 、 最 も 適 し た 架 設 工 法 で あ る。
② 押 出 し 架 設 に よ る ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 と 従 来 の 箱 桁 構 造 を 、 押 出 し 工 法 、 プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン ト 工 法 お よ び 場 所 打 ち 片 持 張 出 し 工 法 と 比 較 す る と 、 次 の こ と が 言 え る。
(a)し1づ れ の 架 設 工 法 よ り も 15‑‑‑3日 程 度 の 工 期 短 縮 が 可 能 で あ る。
(b)5‑‑‑10%程 度 の コ ス ト ダ ウ ン と な る 。 こ れ は プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン 卜 お よ び 場 所 打 ち 片 持 張 出 し の 両 架 設 工 法 の 中 間 程 度 の コ ス ト と な る。
( C )
現 場 労 務 費 の 比 率 は 他 の ど の 工 法 よ り も 低 減 し 、 し か も3 0
01)以 下 に な る こ と か ら 施 工 の 省 力 化 の 可 能 性 を 推 測 で き る 。以 上 を 総 括 し て 、 プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン 卜 に よ る 押 出 し 架 設 す る ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 は 、 施 工 の 優 位 性 、 工 期 の 短 縮 、 経 済 性 な ど か ら 総 合 的 に 判 断 し て 、 実 構 造 物 に 十 分 適 用 で き 、 施 工 の 省 力 化 が 図 れ る 構 造 で あ る こ と が 検 証 で き た。
‑ 219 ‑ つ ム 円 乙 ハU
る。 ④ 本 構 造 の ポ イ ン 卜 で あ る プ レ キ ャ ス 卜 部 材 の 接 合 は 、 摩 擦 接 合 と 直 接 せ ん 断 接 合 の 二 重 の 応 力 伝 達 機 能 を 有 し て お り 、 信 頼 性 の 高 い 構 造 で あ る 。 ま た 、
こ の 接 合 構 造 は 場 所 打 ち コ ン ク リ ー ト 部 分 を 必 要 と せ ず 、 施 工 上 有 利 な 構 造 で ある。
( 3 )
実 構 造 物 で の 有 効 性① 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 有 効 利 用 に よ る 部 材 の 縮 小 と 効 率 的 な プ レ ス ト レ ス の 導 入 、 お よ び 架 設 時 に 余 分 な 施 工 を 必 要 と し な い こ と か ら 、 使 用 材 料 は 低 減
し 、 自 重 が 大 幅 に 軽 減 す る 。
② 使 用 材 料 の 経 済 効 果 か ら 、 本 構 造 は 適 用 頻 度 が 高 い ス パ ン 50‑‑‑‑100m規 模 の P C橋 へ の 適 用 が 有 効 で あ る 。
(4) 全 体 模 型 実 験
① 本 構 造 は 、 全 体 模 型 に よ る 載 荷 試 験 の 測 定 値 と 理 論 値 が よ く 近 似 し て お り 、 ト ラ ス 構 造 と し て 解 析 で き る 。
② 偏 心 載 荷 試 験 で の 床 版 左 右 の 変 位 量 の 差 が 小 さ い こ と か ら 、 非 合 成 ト ラ ス 構 造 に 比 べ て 、 横 方 向 剛 性 が 大 き い 構 造 で あ る こ と が 実 証 で き た 。
③ ス ラ ブ 部 材 と ト ラ ス 部 材 と の 摩 擦 接 合 部 は 、 設 計 荷 重 状 態 で 十 分 な 耐 力 を 有 す る こ と が 検 証 で き た 。
④ プ レ キ ャ ス ト 部 材 は 比 較 的 容 易 に 接 合 、 組 み 立 て る こ と が で き 、 そ の 施 工 性 を 確 認 で き た 。
(5) プ レ キ ャ ス 卜 部 材 の 接 合 構 造 の 検 討
① 摩 擦 接 合 と 直 接 せ ん 断 接 合 の 二 重 の せ ん 断 伝 達 機 能 を 有 す る 接 合 部 の 模 型 載 荷 試 験 の 結 果 か ら 、 本 接 合 構 造 は 設 計 荷 重 状 態 お よ び 終 局 荷 重 状 態 で 、 静 的 荷 重 に 対 し 十 分 な 耐 力 を 有 す る こ と が 検 証 で き た 。
② イ ン サ ー 卜 ・ ボ ル ト に よ り 直 接 せ ん 断 力 を 伝 達 す る 構 造 を 新 し く 考 案 し 、 い く つ か の パ ラ メ ー タ ー を 組 み 合 わ せ た 継 目 部 の 耐 力 試 験 の 結 果 か ら 、 継 目 部 の せ ん 断 耐 力 式 を 提 案 し 、 接 合 部 の 合 理 的 な 補 強 法 や 設 計 法 が 可 能 と な っ た 。
③ 全 体 模 型 実 験 お よ び 接 合 部 の 模 型 実 験 の 供 試 体 を 製 作 す る こ と に よ り 、 そ の 施 工 性 が 調 査 で き 、 摩 擦 接 合 で 架 設 し 、 続 い て 直 接 せ ん 断 接 合 を 付 加 す る 架 設 手 順 は 、 実 構 造 物 へ 十 分 適 用 で き る も の で あ り 、 省 力 化 、 工 期 の 短 縮 に 有 効 である。
④ 本 構 造 の 力 学 的 特 性 を 把 握 す る た め に 、 全 体 模 型 に よ る 載 荷 試 験 を 行 い 、 あ わ せ て 、 全 体 構 造 の 供 試 体 の 製 作 を 通 し て 、 そ の 施 工 性 に つ い て 調 査 す る 。
⑤ 接 合 部 の 応 力 伝 達 機 構 の 解 明 と そ の 施 工 性 の 確 認 を 目 的 と し て 、 接 合 部 お よ び 継 目 部 の 載 荷 試 験 に よ り せ ん 断 力 伝 達 状 況 の 調 査 研 究 を 行 い 、 接 合 部 の 補 強 な ら び に 設 計 法 に つ い て 検 討 す る 。
⑥ 実 構 造 物 へ の 適 用 を そ の 施 工 性 、 工 期 、 経 済 ↑ 生 な ど の 面 か ら 具 体 的 に 検 討 する。
以 上 の ① ⑥ の 研 究 か ら 得 ら れ た 結 果 を 材 料 特 性 、 構 造 特 性 、 実 構 造 物 で の 有 効 性 、 全 体 模 型 実 験 、 接 合 構 造 の 検 討 お よ び 実 構 造 物 へ の 適 用 の 点 か ら 要 約 す る と 次 の 通 り で あ る 。
(1 ) 材 料 特 性
① 想 定 し た 圧 縮 強 度80"‑'100MPa程 度 の 高 強 度 コ ン ク リ ー ト は 、 現 在 の コ ン ク リ ー ト 技 術 で 十 分 実 用 化 が 可 能 で あ る 。 そ し て 、 そ の 力 学 的 特 性 と 設 計 用 値 は 、 基 本 的 にCEB‑F 1 P (MC90)な ら び に 現 行 の 技 術 基 準 の 規 定 値 の 延 長 線 上 で 考 え ら れる範囲である。
② 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 製 造 お よ び 施 工 に 関 し て は 、 構 造 部 材 が 全 て プ レ キ ャ ス 卜 部 材 に 分 割 さ れ て 、 工 場 製 品 と 同 様 に 製 作 で き る の で 高 品 質 、 高 精 度 の 部材を保証できる。
(2) 構 造 特 性
① ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 は 基 本 的 に 軸 力 が 卓 越 す る 構 造 で あ る か ら 、 高 強 度 コ ン ク リ ー 卜 の 圧 縮 強 度 を 十 分 に 活 用 で き る 構 造 で あ る 。 ま た 、 ス ラ ブ 部 材 と ト ラ ス 部 材 を 一 体 化 し た 合 成 構 造 で あ る か ら 、 曲 げ お よ び ね じ り 剛 性 の 効 率 が よ い 構造である。
② 新 し い 考 案 に 基 づ く プ レ キ ャ ス 卜 部 材 の 組 立 方 法 お よ び P C鋼 材 の 配 置 方 法 に よ り 、 二 次 応 力 の 発 生 を 低 レ ベ ル に 抑 え ら れ る 効 率 的 な 構 造 で あ る 。 ま た 、
こ の こ と が 架 設 時 に も 活 か さ れ る 合 理 的 な 構 造 で あ る 。
③ 構 造 部 材 は 全 て 容 易 に プ レ キ ャ ス 卜 部 材 に 分 割 で き 、 接 合 、 組 み 立 て る こ と が で き る 、 プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン 卜 工 法 に 最 適 の 構 造 で あ る 。
‑ 221ー つ 臼 n〆 臼 円L
( 6 )
実 構 造 物 へ の 適 用 性① 本 構 造 の 架 設 に あ た っ て は 、 プ レ キ ャ ス ト セ グ メ ン ト に よ る 押 出 し 架 設 工 法 が 最 も 適 し た 工 法 で あ る 。 従 来 工 法 に 比 べ て 、 架 設 時 の 余 分 な 補 強 を 必 要 と せ ず 、 ス パ ン
5 0 ‑ ‑ ‑100m
規 模 の pc
橋 で も 押 出 し 架 設 工 法 が 可 能 で あ る。材 料 の 軽 減 、 施 工 の 簡 素 化 、 工 期 の 短 縮 、 工 費 の 削 減 の 点 で 優 位 性 が 高 い。②本 構 造 の プ レ キ ャ ス 卜 部 材 は 、 縮 小 化 、 軽 量 化 し て お り 、 し か も 、 そ の 形 状 が 単 純 な こ と か ら 標 準 化 し 易 い。 し た が っ て 、 製 作 や 運 搬 、 架 設 な ど に 大 型 の 機 械 設 備 や 広 い 作 業 ヤ ー ド な ど を 必 要 と せ ず 施 工 の 省 力 化 が 図 れ る。
の 段 階 で も か な り 可 能 性 が 高 い。よ り 高 品 質 、 高 精 度 の 製 造 や 施 工 が 保 証 さ れ る と き 、 本 構 造 が 持 っ て い る 特 性 は 今 後 の p
c
橋 の 適 用 範 囲 を さ ら に 拡 大 さ せ る も の と 考 え ら れ る。 さ ら に 、 勿 論 よ り 高 性 能 の 異 質 構 造 部 材 を 組 み 合 わ せ る 複 合 構 造 へ の 展 開 な ど も 容 易 に 考 え ら れ る 。こ れ ら の こ と が 今 後 に 残 さ れ た 研 究 課 題 で も あ る 。最 後 に 、 本 研 究 は p
c
橋 を 材 料 、 構 造 、 施 工 の 面 か ら 、 そ れ ぞ れ の 特 性 を 最 大 限 に 発 揮 さ せ る こ と が で き る 新 し い 構 造 を 提 案 し 、 こ れ が 合 理 的 で 、 か っ 実 用 的 構 造 で あ る こ と を 実 証 す る 形 で 展 開 さ れ て お り 、 こ の 点 に 大 き な 特 徴 と 成 果 が あ った と 考 え る。以 上 、 想 定 し た 材 料 強 度 と 実 構 造 物 で の 設 計 、 施 工上か ら の 有 効 性 、 適 用 性 に 関 す る 検 討 、 お よ び 構 造 模 型 の 耐 力 試 験 に よ る 構 造 の妥当 性 に 関 す る 検 証 の 結 果 を 総 合 的 に 判 断 す る と 、 新 し く 提 案 し た ス ラ ブ ト ラ ス 構 造 は 、 p
c
橋 を 軽量 化 し 、 ス パ ン の 長 大 化 や 施 工 の 省 力 化 に 十 分 対 応 で き る 合 理 的 、 か つ 実 用 的 な 構 造 で あ る と 結 論 で き る 。
こ れ ら の 諸 点 に 加 え て 、 今 後 の 本 構 造 の 発 展 性 に つ い て 述 べ る。
PC
上 部 構 造 の 軽 量 化 は 、 コ ン ク リ ー ト 自 重 の 断 面 力 の 全 体 に 占 め る 割 合 が ス パ ン の 長 大 化 に つ れ て 大 き く な る こ と か ら 、 構造 的にスパ ンの長大 化 に つ な が り 、 下 部 構 造 へ の 荷 重 の 軽 減 と も な る 。 したが って、 橋梁の 上 下 部工を 全 体 と し て み た と き 、 本 構 造 は さ らに 有 効 な 構 造 と な る こと は 明 らか で あ る。 また、こ の こ と は 構 造 形 式 を 他 の 構 造 と 比 較 の う え で み た と き 、 ト ラ ス 橋 で の 適 用 ス パ ン の 長 大 化 は 勿 論 の こ と 、 よ り ス パ ン の 長 大 化 が 可 能 な 斜 張 橋 、 アー チ 橋 吊 床 版 橋 な ど へ の 応 用 展 開 が 構 造 的 に 十 分 に 考 え ら れ る 。
一方 、 本 構 造 の ポ イ ン ト は 部 材 接 合 部 の 構 造 と そ の 施 工 性 に あ る 。本 研 究 で は 、 接 合 p
c
鋼 材 を 低 レ ベ ル の 応 力 使 用 状 態 と し て い る。ま た 、 部 材 の 接 合 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 と し て い る。 しかし、継 目 部 の み 注 目 し た と き 、 必 ず し も 、 本 構 造 が 最 適 と は 言 い 切 れ な い。構 造 的 に は そ の 疲 労 問 題 の 検 証 で あ り 、施 工 的 に は よ り 簡 便 な 構 造 を 開 発 す る 必 要 が あ る 。 ま た 、 材 料 の 点 か ら は 、 想 定 し た 圧 縮 強 度 程 度 の 場 所 打 ち コ ン ク リ ー ト の 製 造 と 施 工 、 あ る い は
1 0 0 M P a
以 上 の 超 高 強 度 コ ン ク リ ー 卜 の 実 用 化 は 、 現 在qu n
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