鋼管・コンクリート複合構造高橋脚における温度ひび割れ対策について

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(1)V-585. 鋼管・コンクリート複合構造高橋脚における温度ひび割れ対策について日本道路公団. 正会員建部俊典*1 正会員松田光男*1 菅. 中部支社亀山工事事務所㈱竹中土木. ○正会員安藤慎一郎*2 山田和男*2 原田. 信二*1. 太*3 星川浩樹*3. １．まえがき鋼管・コンクリート複合構造高橋脚は，省力化・急速施工・. 鋼管φ1,400. Ｃ部（排水管設置部） 3, 500 3,5 00. 安全性および耐震性の向上を図れる新構造形式の橋脚である．. ただし，中詰めｺﾝｸﾘｰﾄ・深礎ｺﾝｸﾘｰﾄ：3,000 ・橋脚ｺﾝｸﾘｰﾄ：6,000. ンクリート内部にφ1,400 鋼管を９本配置して，中詰めコン. Ｂ面北（. ）. 同工法が採用された第二名神高速道路池山高架橋は，橋脚コクリートを打設する基部（第１，２リフト）を除き，中空と. 3,000@6=18,000. Ａ面（東）橋脚コンクリート深礎コンクリート. する構造であるが，その断面寸法は 6,200×7,000mm と大きい．同工法の施工事例の一部には温度ひび割れの発生が報告され本報告は，同構造による高橋脚コンクリートへの有害な温. Ｚ. 度ひび割れ発生の制御を目的として，池山高架橋を対象に行. 図−１三次元ＦＥＭ解析メッシュ. た知見について報告するものである．. 表−１解析の因子と水準. ２．温度応力解析. 解析方法対象解析プログラムセメント種類解析の打設時期因子と打設リフト高さ打設間隔水準型枠養生方法. 事前解析. 本高橋脚の施工にあたっては，文献調査および予備的に行った二次元ＦＥＭ解析のみでは不明の点も多く，三次元ＦＥＭ解析による事前検討を行った．解析モデルは，図−１に示す対象性を考慮した 1/4 モデルである．橋脚コンクリートの１リフト高さは３ｍとし，全高 73.5ｍ，25 リフトのうち６リフトまでを. 2 2 1 1 1 2. 橋脚コンクリート三次元ＦＥＭ高炉Ｂ種，中庸熱８月，２月３ｍ２日鋼板養生マット長さ６ｍ. 表−２コンクリート配合呼び粗骨材水ｾﾒﾝ強度最大寸法ｽﾗﾝﾌﾟﾄ比ＳＬ(cm) 2 W/C(%) (N/mm ) Gmax(mm) 30 20 8.0±2.5 48.0 30 20 8.0±2.5 48.0. 空気量Ａｉｒ (%). 細骨材率. た．解析の組合せは，文献調査および二次元ＦＥＭ解析に基づき絞り込んだコンクリート２配合（高炉セメントＢ種，および中庸熱セメント）の８月打設および２月打設とした．高炉セメントＢ種配合ではセメント量を 30kg/m3 低減する場合も検討した．橋軸方向排水管設置位置の東側面はＡ面，橋軸直角方向の北面はＢ面，Ａ面の排水管設置切欠き部をＣ部，コンクリート内部をＤ部と称した．表−１に解析の因子と水準，表−２にｺﾝｸﾘｰﾄ配合を，図−１は解析メッシュを示す．. 水. S/a(%). 4.5±1.5 4.5±1.5. 42.0 42.0. ２日間隔（中１日）で打設するものとし. ２．１. 15 ,00 0. Ｘ. Ｙ. った事前解析および施工結果と事後解析との比較から得られ. ２．１. 14,000. 基礎地盤. ており 1) ，温度ひび割れ対策の検討が必要とされた．. Ｗ. 単位量(kg/m 3) ｾﾒﾝﾄｾﾒﾝﾄ細骨材粗骨材混和剤種類Ｃ. Ｓ. Ｇ. Ad.. 160 333 746 1072 C×1.3% ＢＢ 160 333 746 1072 C×1.3% Ｍ凡例ＢＢ：高炉Ｂ種，Ｍ：中庸熱. 1.6 最小 1.4 温 1.2 度ひ 1.0 び割 0.8 れ指 0.6 数 0.4 I c 0.2 r 0.0. 中庸熱８月最小ひび割れ指数Icr 中庸熱２月高炉Ｂ種８月. 1. 2. 3. 4. 5. 打設位置（リフト）. 事前解析結果. 解析結果の一部を図−２，３に示す．最小温度ひび割れ指. 図−２打設位置による最小温度ひび割れ指数の違い. 数には中庸熱セメント使用による一定の効果が認められた．打設リフト間では図−２に示す通り第１，２リフトの温度ひび割れ指数が第４，５リフトの1/2程度であり，鋼管内部への中詰めコンクリート（以下，中詰めという．）充填の影響が認められた．また，同一リフトの部位間では，図−３に示す通りセメント種類に関わキーワード：マスコンクリート，鋼管・コンクリート複合構造，温度応力解析 *1：〒519-0153 三重県亀山市西町 558 日本道路公団亀山工事事務所 TEL:05958-3-5367 *2：〒104-8234 東京都中央区銀座 8-21-1 株式会社竹中土木技術本部 TEL:03-3542-6321 *3：〒460-0003 愛知県名古屋市中区錦 1-18-22 株式会社竹中土木名古屋支店 TEL:052-231-2121. -1170-. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

(2) V-585. らず排水管設置部にひび割れ発生が予想された．橋温軸および橋軸直角方向の表面部には中庸熱セメント使用の効果が認められ，断面内部ではいずれの条件でもひび割れ発生の可能性は低かった．また，高炉Ｂ種セメントで中庸熱と同等の効果を得るためには 3. 30kg/m 程度以上のセメント量低減が必要であることが認められた．本施工にあたっては，以上より効. 筋を配置し，ひび割れ幅の抑制を行うものとした．. 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0%. ＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＩ cr<1.2 10.0% 21.5% 92.3% 1.6% 10.0% 13.1% 74.4% 1.1% 29.2% 41.5% 76.9% 2.6%. ひび割れ発生部位. 図−３ｾﾒﾝﾄ種類・部位による温度ひび割れ発生確率の違い. 50. 施工結果と事後解析結果との比較. 図−４は，２月打設時のコンクリート最高温度の. ２リフトＴ１ NODE2505. ける最高温度は，事前解析の設定条件のうち中詰め. ℃. ︵. 鋼管中空部. ︶. よってほぼ推定できた．鋼管の中空部温度は中詰め. 0. １リフト打設完了 2000/9/8 13:00. 2000/12/10 0:00. 2000/12/20 0:00. 2000/12/30 0:00. 2001/1/9 0:00 2001/1/19 0:00. 図−４事後解析による最高温度実測値と解析値との比較２月(基準) 先行打設後行一括打設後後行３分割打設後Ｂ. 2.5 2.0 1.5 1.0. 0.0. 法の変更による効果を検討した．図−５は，中詰め. Ｇ. 鋼管中詰め No.1. Ｈ. 3.0. Ｆ. Ｃ. Ｄ. 最小温度ひび割れ指数 I c r. 3.5. 鋼管中詰め No.2 Ｉ. 鋼管中詰め No.3. 後行一括打設前後行３分割打設前ＡＥ. 4.0. 0.5. を従来の施工通り先行して打設する方法（以下，先. 2000/11/30 0:00. 日時. に，最大 0.2mm 程度のひび割れが発生したが，ひび. 温度ひび割れに対する中詰めの有無および打設方. ５リフト打設完了 12/11 15:30. -10. 2000/11/20 0:00. コーナー面，鋼管が配置されかぶりの薄くなる部分. 鋼管中詰めコンクリートの影響. ３ＬＦ管中. ４リフト打設完了 12/8 15:30 ３リフト打設完了 12/5 15:30. ３．２. ２ＬＦ管中 NODE3596. 鋼管中詰め部. 20 10. めの有無が関係していると考えられる．. 外気温 NODE3038. 30. のない鋼管の中空部温度を実測値に近づけることに. 内部拘束応力による温度ひび割れと考えられ，中詰. ４リフトＴ７ NODE2509. ２リフト打設完了 11/30 15:30. 実測値と事後解析値との比較を示す．各リフトにお. したがって，第１，２リフトに生じたひび割れは，. ３リフトＴ４ NODE2507. 40 温度. 割れ幅の拡大は認められていない．. ＡＢＣＤ 7.7% 31.5% 66.7% 5.2%. Ａ：橋軸方向排水管設置位置の東側面，Ｂ：橋軸直角方向の北面，Ｃ：Ａ面の排水管設置切欠き部，Ｄ：コンクリート内部. ３．１. リフトの排水管設置部，および橋軸・橋軸直角方向・. 高炉Ｂ種８月打設ｾﾒﾝﾄ量−30kg/m3. 70.0%. 60. 熱効果が認められる．また，中詰めのある第１，２. 高炉Ｂ種８月打設. 80.0%. ３．施工結果. 部温度に比べて低く，橋脚コンクリートに対する放. 中庸熱２月打設. 90.0%. 果とコストや材料の入手等に配慮して中庸熱セメントを用いるとともに，排水管設置部周辺には補強鉄. 中庸熱８月打設. 100.0%. ひ度びひび割れ割発れ指生確数率 I c ２５ r ％の出以上現の率. 鋼管中詰め No.4. ８月(基準) 先行打設後行一括打設後後行３分割打設後後行４分割打設後. 後行一括打設前後行３分割打設前後行４分割打設前. 4.0. ２月打設 3.5 最小 3.0 温度ひ 2.5 び割 2.0 れ指 1.5 数 I c 1.0 r. ８月打設. 0.5 内部表面内部 0.0 表面 A-2 B-2 C-2 D-2 E-2 F-2 G-2 H-2 I-2 A-2 B-2 C-2 D-2 E-2 F-2 G-2 H-2 I-2 橋脚断面部位橋脚断面部位. 図−５温度ひび割れ制御への中詰め打設方法の影響. 行打設という．）と後打ちする方法（以下，後行打設という．）における最小温度ひび割れ指数を，第２リフト橋脚断面の部位毎（表面，内部）に，中詰めの打設前後および打設回数で比較して示す．解析の結果，後行打設の最小温度ひび割れ指数は，先行打設に比べて中詰め打設前に大きく，打設後には大きい部位と小さい部位が発生している．ひび割れ発生には中詰めの寄与が明らかとなった．また，中詰めの後行打設は，打設前には一定の効果が期待できるが，打設後，橋脚コンクリート断面内部に及ぶひび割れ発生の恐れがある場合も認められ，打設方法の検討を十分に行うことが必要と考えられる．４．あとがき鋼管・コンクリート複合構造高橋脚における温度ひび割れ対策について検討を実施した．その結果，橋脚コンクリート断面に配置される鋼管が有効な対策を与えてくれる可能性が認められた．本構造の高橋脚は今後施工事例の増加が見込まれている．今後はより効果的な対策立案のため，施工データの蓄積を進める予定である．謝. 辞：本検討にあたっては，日本道路公団中部支社「コンクリート構造物の品質管理に関する検討会」にてご指導を頂いた．岐阜大小柳名誉教授，名古屋大田辺教授，名古屋工大梅原教授をはじめ委員の方々に深謝申し上げます．参考文献：1)例えば，小林勝，加藤敏明:ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ･ｽﾘｯﾌﾟﾌｫｰﾑ工法の最近の展開，ｾﾒﾝﾄｺﾝｸﾘｰﾄNo.628，JUN,1999. -1171-. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

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