JP2000337090A

JP2000337090A - アーチ形中空構造物

Info

Publication number: JP2000337090A
Application number: JP11147273A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Matsuba; 美晴松葉; Hiroyuki Akiyama; 博之秋山; Akira Sato; 彰佐藤
Original assignee: NIHON SAMICON KK
Current assignee: NIHON SAMICON KK
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-05
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: JP3306863B2

Abstract

(57)【要約】【課題】部材厚を抑えて所定の強度を得ることがで
き、偏荷重にも対応が可能なアーチ形中空構造物を提供
する。【解決手段】アーチ形構15を形成する一対のプレキャ
ストコンクリートアーチ形ユニット板１，１と、アーチ
形構15の下部を連結する下部工21とを備えたアーチ形カ
ルバート25において、一対のアーチ形ユニット板１，１
の頂部６，６相互を剛に接合すると共に、アーチ形ユニ
ット板１，１の下部を下部工21に剛に接合する。アーチ
型構15が荷重を受けると、アーチ形ユニット板１には正
と負の曲げモーメントが発生し、アーチ形ユニット板１
に加わる最大曲げモーメントが３ヒンジ構造物より小さ
くなる。また、アーチ形構15に偏荷重が加わる場合にも
構造的に有利となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーチ形をなす中
空構造物に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、アーチ形中空構
造物として、実開昭５９−１９２９１１号公報には、３
ヒンジアーチ型の単位長のコンクリートブロックを連接
し、該ブロック群をＰＣ鋼材で緊張してなるプレキャス
トコンクリート製スノーシェルター（公報実用新案登録
請求の範囲）がある。このシェルターは、アーチ部材端
に曲げモーメントが生じない３ヒンジのコンクリートア
ーチを主要構成材とし、信頼性の高いプレキャストブロ
ック部材で構築（マイクロフィルム第２頁第10〜13行）
しており、このように３ヒンジ構造のアーチ形構造物を
地中に埋設し、アーチカルバートとして通路を形成する
ものが知られている。

【０００３】図１４は３ヒンジ構造のアーチ形構造物の
説明図であり、左右のプレキャスト板101，101の頂部の
接合部分をヒンジ102により滑節とし、該プレキャスト
板101，101の下部をヒンジ103，103にして下部工104に
接合している。そして、このような３ヒンジ構造のアー
チ形中空構造物は静定構造物であり、これに土砂などに
より等分布荷重Ｐが加わり、その側面に等分布荷重Ｑが
加わると、ヒンジ102，103である接合部分には曲げモー
メントが発生しない代りに、各部材におけるほぼ中央位
置で曲げモーメントが最大となり、構造全体の強度が最
も弱い部材の強度に左右される。また、前記構造物に偏
った荷重が加わり、例えば図中左側のプレキャスト板10
1に荷重が加わると、左側のプレキャスト板101における
曲げモーメントが減少するが、右側のプレキャスト板10
1における曲げモーメントが上昇し、このように３ヒン
ジ構造では偏荷重に対して不利な面がある。

【０００４】ところで、ＰＣ鋼材によりプレキャストコ
ンクリート部材を緊張して強度を高めることが知られお
り、図１４に示したプレキャスト板において外面側にＰ
Ｃ鋼材を配置すれば、ＰＣ鋼材の引張力により負の曲げ
モーメントに対抗することができる。しかし、図１４に
示す曲げモーメントが加わるのは、設置後であるため、
型枠成形時のＰＣ鋼材に緊張力を付与すると、プレキャ
スト板101の脱型がスムーズにできなくなり、また、成
形後に緊張力を付与した場合も、運搬中や仮置き中にＰ
Ｃ鋼材の緊張力によりプレキャスト板101に反りが発生
するなどの問題が発生する。

【０００５】そこで、本発明は、部材厚を抑えて所定の
強度を得ることができ、偏荷重にも対応が可能なアーチ
形中空構造物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アー
チ形構を形成する一対のプレキャストコンクリートアー
チ形ユニット板と、前記アーチ形構の下部を連結する下
部工とを備えたアーチ形中空構造物において、前記一対
のアーチ形ユニット板の頂部相互を剛に接合すると共
に、前記アーチ形ユニット板の下部を前記下部工に剛に
接合したものである。

【０００７】この請求項１の構成によれば、不静定構造
物とすることにより、荷重を受けると、アーチ形ユニッ
ト板には正と負の曲げモーメントが発生し、アーチ形ユ
ニット板に加わる最大曲げモーメントが３ヒンジ構造物
の略２分の１となり、部材の断面が小さく済み、また、
アーチ形構に偏荷重が加わる場合にも構造的に有利とな
る。

【０００８】また、請求項２の発明は、前記アーチ形ユ
ニット板の頂部に横方向のダクトを形成し、前記一対の
アーチ形ユニット板の頂部相互を突合せると共に、各ダ
クトに挿通した直線状ＰＣ鋼棒に緊張力を付与して接合
したものである。

【０００９】この請求項２の構成によれば、横方向で直
線状のＰＣ鋼棒に緊張力を付与することにより、接合箇
所を強固に接合することができる。

【００１０】また、請求項３の発明は、前記アーチ形ユ
ニット板を、湾曲方向のＰＣ鋼材により緊張したもので
ある。

【００１１】この請求項３の構成によれば、湾曲方向の
ＰＣ鋼材により強度の向上が図られる。また、３ヒンジ
構造物のアーチ部材には、設置後に負の曲げモーメント
のみが発生するが、不静定構造物に用いるアーチ形ユニ
ット板は、設置後に荷重を受けると、正と負の曲げモー
メントが発生するから、ＰＣ鋼材を厚さのほぼ中央に配
置すればよく、工場製作時にＰＣ鋼材により緊張力を付
与しておいても、その緊張力により運搬時や仮置き時に
アーチ形ユニット板が変形することがない。

【００１２】さらに、請求項４の発明は、前記ＰＣ鋼棒
を前記頂部相互の接合箇所の引張領域側に配置したもの
である。

【００１３】この請求項４の構成によれば、設置後の荷
重により接合箇所に発生する引張力に対してＰＣ鋼棒が
抗することにより、接合箇所を強固に接合することがで
きる。

【００１４】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を添付図面
を参照して説明する。図１ないし図１２は、本発明の第
１実施例を示し、同図に示すように、プレキャストコン
クリート製の基本アーチ形ユニット板１は、高強度コン
クリート２からなり、その湾曲方向にアンポンドＰＣ鋼
材３を配置し、このＰＣ鋼材３はアーチ形ユニット板１
の頂部側に図５に示すように埋込定着具３Ａが固着され
ており、前記アンポンドＰＣ鋼材３を緊張して緊張力を
付与し、アーチ形ユニット板１の下部において図６に示
すように定着具３Ｂにより定着している。前記基本アー
チ形ユニット板１は、ほぼ等間隔に設けた屈曲位置４に
おいて折線状に屈曲し、内面と外面とに平面５Ｎと平面
５Ｇを多数有しており、その内面形状は、隣合う平面５
Ｎ，５Ｎの内角θＮとして平面５Ｎ…が連続した屈曲面
をなし、該基本アーチ形ユニット板１において、屈曲位
置４における内面を結んだ線は円弧となる。前記基本ア
ーチ形ユニット板１の外面も隣合う平面５Ｇ…が連続し
た屈曲面をなす。また、前記基本アーチ形ユニット板１
の頂部６には、該頂部６を下部側よりも肉厚にする肉厚
部７が形成され、この肉厚部７の上面７Ｕは水平に近い
平坦に形成されており、前記肉厚部７側に向って前記ア
ーチ形ユニット板１は次第に厚くなるように形成されて
いる。すなわち図２に示すように、屈曲位置４における
厚さＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ
４となっており、この例では、Ｔ１は３００ミリ、Ｔ２
は３３０ミリ、Ｔ３は３６０ミリ、Ｔ４は３９０ミリに
している。尚、接合面９の厚さはＴ４に等しく、符号Ｔ
１を記載した屈曲位置４の下部の厚さはＴ１に等しい。
前記頂部６にはダクト８が形成され、このダクト８は一
端を頂部６の接合面９に開口し、他端を該肉厚部７の端
部で外面側に形成した段部10に開口している。また、前
記基本アーチ形ユニット板１の接合面９において、前記
ダクト８は下部側に配置されている。また、前記基本ア
ーチ形ユニット板１には長さ方向のダクト11が複数形成
されている。尚、基本アーチ形ユニット板１には図示し
ない鉄筋が埋設されている。

【００１５】そして、一対の前記基本アーチ形ユニット
板１，１の頂部の接合面９，９を突合せ、ダクト８にＰ
Ｃ鋼棒12を挿通し、前記段部10において、ＰＣ鋼棒12の
端部にアンカープレート13を挿通し、ＰＣ鋼棒12に緊張
力を付与すると共に、ＰＣ鋼棒12の端部に形成された螺
子部にナット14を締め付けて定着することにより、基本
アーチ形ユニット板１，１の頂部６，６相互を剛に接合
してアーチ形構15を形成する。さらに、長さ方向に隣合
うアーチ形構15，15…のダクト11に横締用ＰＣ鋼材16を
挿通しかつ緊張して定着する。

【００１６】また、前記アーチ形構15の下部は、下部工
21により連結され、この例の下部工21は現場打ちコンク
リートによる鉄筋コンクリート製であり、ほぼ一定厚さ
の平板部22と、この平板部22の両側に設けた受台部23，
23とからなり、この受台部23の上部には前記アーチ形構
15の下部を挿入する凹部24が形成されている。そして、
前記凹部24に前記アーチ形構15の下部を挿入し、凹部24
にモルタルなどを詰めて下部工21に該アーチ形構造15を
剛に接合する。そして、前記アーチ形構15とこのアーチ
形構15の下部を連結する下部工21により中空構造物であ
るアーチ形カルバート25が形成される。尚、図中26は前
記下部工21の上に設けた道路面、27は歩道である。そし
て、基本アーチ形ユニット板１を用いたアーチ形構15で
は、接合面９，９における両側のアーチ形ユニット板１
の内面５Ｎ，５Ｎのなす頂部内角θは他の内角θＮと等
しくなり、該アーチ形構15の半径Ｒが例えば６メート
ル、内空幅Ｈが１２メートルとなり、また、前記受台部
23，23の内側寸法である幅員は、１１．１メートルとな
る。

【００１７】このようにして形成したアーチ形カルバー
ト25を埋設すると、荷重が加わる。これを図４の図面に
基づいて説明すると、図４は前記基本アーチ形ユニット
板１より形成したアーチ形カルバート25に、土砂などに
より等分布荷重Ｐが加わり、その側面に等分布荷重Ｑが
加わる状態を示しており、これらの荷重Ｐ，Ｑが加わる
と、図４に示すように、アーチ形カルバート25には曲げ
モーメントＭが発生する。尚、本明細書において、正の
曲げモーメントＭは部材を凹にする方向のモーメント、
負の曲げモーメントＭは部材を凸にする方向のモーメン
トである。このようにアーチ形カルバート25を３剛とし
た不静定構造物とすることにより、そのアーチ形ユニッ
ト板１には正と負の曲げモーメントＭが発生し、３ヒン
ジのように負の曲げモーメントのみが発生するものと異
なり、アーチ形ユニット板１に発生する曲げモーメント
Ｍの最大値を小さくできる。また、アーチ形構15の頂部
には正の曲げモーメントＭが発生し、頂部６の下部に引
張力が発生し、すなわち接合面９，９の下部を開く方向
の力が発生するが、ＰＣ鋼棒12が接合面９の下部側に配
置されているため、前記引張力に効果的に抗することが
できる。

【００１８】そしてまた、アーチ形構15に偏荷重が加わ
った場合、例えば一方のアーチ形ユニット板１に他方の
アーチ形ユニット板１より大きな荷重が加わると、他方
のアーチ形ユニット板１は負の曲げモーメントＭが増加
するが、３剛の場合、図１４に示したように等分布荷重
で正と負の曲げモーメントＭが発生するから、偏荷重に
より負の曲げモーメントＭが増加しても、３ヒンジのも
のより発生する曲げモーメントＭは小さく、偏荷重に対
して構造的に有利である。

【００１９】このように本実施例では、請求項１に対応
して、アーチ形構15を形成する一対のプレキャストコン
クリートアーチ形ユニット板１，１と、アーチ形構15の
下部を連結する下部工21とを備えたアーチ形中空構造物
において、一対のアーチ形ユニット板１，１の頂部６，
６相互を剛に接合すると共に、アーチ形ユニット板１，
１の下部を下部工21に剛に接合したものであるから、不
静定構造物とすることにより、荷重を受けると、アーチ
形ユニット板１には正と負の曲げモーメントＭが発生
し、アーチ形ユニット板１に加わる最大曲げモーメント
が３ヒンジ構造物の略２分の１となり、部材の断面が小
さく済み、また、アーチ形構15に偏荷重が加わる場合に
も構造的に有利となり、地震などに対する耐力に優れた
ものとなる。

【００２０】また、このように本実施例では、請求項２
に対応して、アーチ形ユニット板１の頂部６に横方向の
ダクト８を形成し、一対のアーチ形ユニット板１，１の
頂部６，６の接合面９，９相互を突合せると共に、各ダ
クト８，８に挿通した直線状ＰＣ鋼棒12に緊張力を付与
して接合したものであるから、横方向で直線状のＰＣ鋼
棒12に緊張力を付与して定着することにより、接合箇所
を強固に接合することができる。

【００２１】また、このように本実施例では、請求項３
に対応して、アーチ形ユニット板１を、湾曲方向のＰＣ
鋼材３により緊張したものであるから、湾曲方向のＰＣ
鋼材３により強度の向上を図ることができ、また、３ヒ
ンジ構造物のアーチ部材には、設置後に負の曲げモーメ
ントのみが発生するが、不静定構造物に用いるアーチ形
ユニット板１は、設置後に荷重を受けると、正と負の曲
げモーメントＭが発生するから、ＰＣ鋼材３を厚さのほ
ぼ中央に配置すればよく、工場製作時にＰＣ鋼材３によ
り緊張力を付与しておいても、その緊張力により運搬時
や仮置き時にアーチ形ユニット板１が変形することがな
い。

【００２２】さらに、このように本実施例では、請求項
４に対応して、ＰＣ鋼棒12を頂部相互の接合箇所の引張
領域側に配置したものであるから、設置後の荷重により
接合箇所に発生する引張力に対してＰＣ鋼棒12が抗する
ことにより、接合箇所を強固に接合することができる。

【００２３】次に、図７ないし図１２に基いて、アーチ
形ユニット板の変形例について説明すると、前記アーチ
形カルバート25より幅員を小さくするために、前記基本
アーチ形ユニット板１の頂部６を短くしたアーチ形ユニ
ット板１Ａ，１Ｂ，１Ｃを形成する。これらアーチ形ユ
ニット板１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、頂部６の幅員方向の長さ
が前記基本アーチ形ユニット板１と異なり、それぞれの
接合面９Ａ，９Ｂ，９Ｃは前記接合面９と平行に形成さ
れている。尚、段部10は、アーチ形ユニット板１，１Ａ
が同一であり、アーチ形ユニット板１Ｂ，１Ｃは、前記
段部10より幅員方向に長い段部10Ａを備える。また、ア
ーチ形ユニット板１，１Ａのダクト８の相対高さ位置は
同一であり、アーチ形ユニット板１Ｂ，１Ｃのダクト８
の相対高さ位置は同一である。そして、それらアーチ形
ユニット板１Ａ，１Ｂ，１Ｃにより形成したアーチ形構
15Ａ，15Ｂ，15Ｃの頂部内角θＡ，θＢ，θＣと、前記
基本アーチ形ユニット板１により形成したアーチ形構15
の頂部内角θとの関係は、θ＞θＡ＞θＢ＞θＣとな
る。

【００２４】このように頂部６の幅員方向の長さを変
え、接合面の厚さＴＳとダクト８の中心位置とは下記の
表１のように設定した。尚、図３に示すように、表１中
で、Ｇｔ及びＮｔはそれぞれ内，外面からのダクト８の
中心位置を示す。また、それぞれのアーチ形ユニット板
１Ａ，１Ｂ，１Ｃで形成したアーチ形構15Ａ，15Ｂ，15
Ｃの内空幅Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃは、１１メートル，１０メ
ートル，９メートルとなる。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記表１のように、接合面において、アー
チ形構15，15Ａ，15Ｂでは、ＰＣ鋼棒12は接合面９，９
Ａ，９Ｂの内面側、アーチ形構15Ｃでは、ＰＣ鋼棒12は
接合面９Ｃの外面側とした。そして、アーチ形構15と同
様にアーチ形構15Ａ，15Ｂでは、設置時に荷重を受ける
と、接合面９，９Ａ，９Ｂの下部を開く方向に力が加わ
り、これに対して、内面側に配置したＰＣ鋼棒12が抗す
ることにより、頂部を強固に接合することができる。一
方、アーチ形構15Ｃでは、頂部内角θＣが小さくなり、
頂部６が尖がり形状となるため、図１４に示した荷重
Ｐ，Ｑが加わると、頂部６に負の曲げモーメントが発生
し、頂部６の上部に引張力が発生し、接合面９Ｃ，９Ｃ
の上部を開く方向の力が発生するが、ＰＣ鋼棒12が接合
面９Ｃの上部側に配置されているため、前記引張力に効
果的に抗することができる。

【００２７】図１３は本発明の第２実施例を示し、上記
第１実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説
明を省略して詳述すると、この例では、前記アーチ形構
15の頂部６の一側に囲いブロック31を立設し、この囲い
ブロック31の山側を埋め戻して傾斜面32を形成してい
る。

【００２８】このようにアーチ形構15の片側を埋め戻す
ことにより、アーチ形構15に偏荷重が加わっても、この
アーチ形カルバート25は３剛節による不静定構造物であ
るから、偏荷重に対して高い強度を得ることができ、請
求項１ないし４に対応して上記第１実施例と同様な作
用，効果を奏する。

【００２９】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形
実施が可能である。例えば、実施例では、下部工を現場
打ちコンクリートにより形成する例を示したが、下部工
の一部又は全部をプレキャストコンクリート製としても
よい。また、湾曲方向のＰＣ鋼材は、プレテンション方
式により緊張するようにしてもよい。さらに、実施例で
は、平面が連続して屈曲したアーチ形ユニット板を示し
たが、アーチ形ユニット板の内面を円弧に形成してもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明は、アーチ形構を形成す
る一対のプレキャストコンクリートアーチ形ユニット板
と、前記アーチ形構の下部を連結する下部工とを備えた
アーチ形中空構造物において、前記一対のアーチ形ユニ
ット板の頂部相互を剛に接合すると共に、前記アーチ形
ユニット板の下部を前記下部工に剛に接合したものであ
り、部材厚を抑えて所定の強度を得ることができ、偏荷
重にも対応が可能なアーチ形中空構造物を提供すること
ができる。

【００３１】また、請求項２の発明は、前記アーチ形ユ
ニット板の頂部に横方向のダクトを形成し、前記一対の
アーチ形ユニット板の頂部相互を突合せると共に、各ダ
クトに挿通した直線状ＰＣ鋼棒に緊張力を付与して接合
したものであり、部材厚を抑えて所定の強度を得ること
ができ、偏荷重にも対応が可能なアーチ形中空構造物を
提供することができる。

【００３２】また、請求項３の発明は、前記アーチ形ユ
ニット板を、湾曲方向のＰＣ鋼材により緊張したもので
あり、部材厚を抑えて所定の強度を得ることができ、偏
荷重にも対応が可能なアーチ形中空構造物を提供するこ
とができる。

【００３３】さらに、請求項４の発明は、前記ＰＣ鋼棒
を前記頂部相互の接合箇所の引張領域側に配置したもの
であり、部材厚を抑えて所定の強度を得ることができ、
偏荷重にも対応が可能なアーチ形中空構造物を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す内空幅がＨの中空構
造物の正面図である。

【図２】同上アーチ形構の平面図である。

【図３】同上アーチ形構の頂部の断面図である。

【図４】同上モーメント図である。

【図５】同上アーチ形ユニット板の頂部の断面図であ
る。

【図６】同上アーチ形ユニット板の下部の断面図であ
る。

【図７】同上内空幅がＨａの中空構造物の正面図であ
る。

【図８】同上アーチ形構造の頂部の断面図である。

【図９】同上内空幅がＨｂの中空構造物の正面図であ
る。

【図１０】同上アーチ形構造の頂部の断面図である。

【図１１】同上内空幅がＨｃの中空構造物の正面図であ
る。

【図１２】同上アーチ形構造の頂部の断面図である。

【図１３】本発明の第２実施例を示す中空構造物の断面
図である。

【図１４】３ヒンジ構造のアーチ形構造物のモーメント
図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃアーチ形ユニット板８ダクト 12 ＰＣ鋼棒 15，15Ａ，15Ｂ，15Ｃアーチ形構 21 下部工

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤彰新潟県新潟市弁天橋通１丁目８番23号日本サミコン株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 BB02 CA08 EB01 GC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーチ形構を形成する一対のプレキャス
トコンクリートアーチ形ユニット板と、前記アーチ形構
の下部を連結する下部工とを備えたアーチ形中空構造物
において、前記一対のアーチ形ユニット板の頂部相互を
剛に接合すると共に、前記アーチ形ユニット板の下部を
前記下部工に剛に接合したことを特徴とするアーチ形中
空構造物。
【請求項２】前記アーチ形ユニット板の頂部に横方向
のダクトを形成し、前記一対のアーチ形ユニット板の頂
部相互を突合せると共に、各ダクトに挿通した直線状Ｐ
Ｃ鋼棒に緊張力を付与して接合したことを特徴とする請
求項１記載のアーチ形中空構造物。
【請求項３】前記アーチ形ユニット板を、湾曲方向の
ＰＣ鋼材により緊張したことを特徴とする請求項１又は
２記載のアーチ形中空構造物。
【請求項４】前記ＰＣ鋼棒を前記頂部相互の接合箇所
の引張領域側に配置したことを特徴とする請求項２記載
のアーチ形中空構造物。