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取替RC床版の開発及び実橋における施工事例

日本大学大学院
非常勤講師
阿部 忠 氏

【共著】
株式会社小野工業所 技術部
高橋 明彦 氏

上山市役所建設課土木係
武田 秀人 氏 


1.はじめに

 地方公共団体では,道路橋の老朽化対策として,道路橋定期点検要領1)に基づいて橋梁点検を実施し,部材ごとに損傷度の判定および健全度の判定を行い,損傷が軽微な段階で修繕を行う「道路橋長寿命化修繕計画(以下,長寿命化修繕計画とする)」に基づいて修繕が実施されている。現在は,損傷の著しい橋梁床版においては,小規模から大規模な修繕が実施されたものの,再劣化が生じているRC床版も多く,その補修・補強対策が課題となっている。一方,道路橋RC床版の設計基準は,建設後50年を経過する橋梁床版は1964年改訂の鋼道路橋設計示方書に基づいて設計されている。その後,現行の道路橋示方書・同解説2)までに数回の改訂が行われているが1994年改訂の道示の設計荷重は198kN(20tf)から245kN(25tf)へと改定された。また,床版の設計厚も大型車両の計画交通量を考慮した床版厚となっている。さらに,鉄筋においても丸鋼から異形鉄筋へと改訂されている。長寿命化修繕計画においては,損傷や老朽化対策として補修・補強は施されているものの,再劣化したRC床版を撤去し,新たな床版取替においては,長期の通行止めを必要とすることから,床版取替はあまり行われていないのが現状である。さらに,道路橋RC床版の補強においては,上面増厚補強後下面増厚補強或いは下面増厚補強後上面増厚補強など2次までの補強が限界で有り,とくに大型車両の交通量の増加に伴う路線においては取替床版とすることで,耐疲労性の向上し,ライフサイクルコストの低減が図られることになる。これらのことから,取替床版および施工法について各研究機関や各企業では,それぞれのプレキャスト化した取替床版が提案され,実用化されている。

 そこで,本提案する取替床版は,東北大学(久田真教授),岩手大学理工学部(大西弘志准教授),日本大学生産工学部(阿部忠元教授),㈱小野工業所(小野晃良代表取締役社長),㈱後関製作所(後関亮作代表取締役社長)による研究組織(図-1)を立ち上げ,地方公共団体が管理する道路橋RC床版を対象とした取替RC床版を提案する。本提案した取替RC床版は,国土交通省ではi-Construction(建設現場の生産性革命)3)に基づいた,コンクリート工の生産性の向上を図るための対策の1つに鉄筋のプレハブ化が挙げられているが,この取替RC床版もその対象となるものである。本報告では,取替RC床版構造の耐疲労性の評価を行い,性能の検証および実橋の鋼板接着補強したRC床版を撤去し,新たに提案する取替RC床版の施工事例を紹介し,地方公共団体が管理する床版の取替についての一助としたい。


2.既往の取替床版および本提案する取替床版

2.1 本提案する取替RC床版の概略

(1)取替RC床版の概略

  地方公共団体が管理する老朽化した道路橋RC床版の取替施工において,通行止めを考慮した仮橋の設置は困難であることから,取替工事においては車線規制を行い,片側施工が一般的である。例えば,図-2に示すように,4主桁構造のRC床版においては,左側車線側を軸方向の床版中央を切断し,左側から順次,老朽化した床版を撤去し,同時に本提案する工場で製作したプレキャスト化した床版を順次輸送し,現地で軸方向に並列に並べる(図-2(1))。パネル1が設置された後,パネル2を設置する。橋面の作業性を考慮して間詰部に早強コンクリートを打ち込み一体化する施工法である。片側を施工後は,橋面防水工を施し,アスファルト舗装を舗設し,片側車線を完成する。次に,右側車線の老朽化したRC床版を順次撤去し(図-2(2)),左側車線同様に順次,パネルを橋軸方向に並列に設置し,間詰部に早強コンクリートを打ち込み表面仕上げする。次に,橋軸方向の間詰部に軸方向筋を配置し,早強コンクリートを打ち込み,表面仕上げを行い,養生する。間詰部コンクリートの強度が道示に規定するコンクリートの設計基準強度が24N/mm2が確保された後,並列しながら一体化するものである。橋軸方向に並列することで間詰部が生じることから,付着力を確保するための継手構造が必要となる。

図-2 取替RC床版の概略図

2.2 本提案する取替RC床版構造

  本提案する取替RC床版は,地方公共団体が管理する道路橋を対象とした床版であり,従来の取替PC床版工法と同様にプレキャスト版を工場で製作し,現地で橋軸方向に並列しながら一体化するものである。


図-3 継手構造および間詰部構造

 橋軸方向に並列することで間詰部が生じることから,付着力を確保するための継手構造が必要となる。ここで,本提案する継手部の構造は図-3(1),1)に示すように,主筋の突起形状を三角形とした。これは主筋のかぶりを確保するために三角形状とした,継手においては鉄筋の側面と同一の高さとした。また,三角形の頂点側を内側にすることで,かぶりが確保される構造である。次に,配力筋方向は図-3(1),2)に示すように,突起形状を円形とした。配力筋は主筋の内側に配置されることから円形とした場合においてもかぶりが十分確保される構造である。よって,両突起構造は継手長140mm以上(機械式定着設計長の50%)で 付着力は十分確保される結果が得られている。

 以上のように,軸方向および軸直角方向の鉄筋端部に突起を設け,間詰部の付着性が確保できる継手構造である。


3. 輪荷重走行による疲労実験
3.1 供試体の寸法・使用材料

 取替RC床版の耐疲労性の評価については,輪荷重走行疲労実験を行い,評価されている。実験に用いた供試体寸法は,1994年改定の道示に準拠し,その3/5モデルとする。ここで,比較のために,間詰部を設けないRC床版供試体および床版中央で軸直角方向に間詰部を取替RC床版A,軸方向および軸直角方向の2方向に間詰部を設けた取替RC床版Bの供試体の寸法を図-4,取替RC床版供試体の間詰部の配筋状況を写真-1に示す。

3.2 使用材料
(1)RC床版供試体

 RC床版供試体のコンクリートには,普通セメントと5mm 以下の砕砂および5mm ~20mm の砕石を使用した。RC床版供試体のコンクリートの設計基準強度は道示に規定する強度24N/mm2および取替床版の要求性能であるコンクリートの圧縮強度40N/mm2を目標とした配合とする。


図-4 供試体寸法及び鉄筋配置


 取替RC床版供試体A,Bに用いる材料はプレキャストRC床版部についてRC床版供試体と同様である。取替RC床版の要求性能として,コンクリートの圧縮強度を40N/mm2を目標とした。

  次に,間詰部のコンクリートには,施工時に早期の解放を考慮して,要求性能は材齢3時間で道示に規定するコンクリートの設計基準強度24N/mm2以上,材齢14日で40N/mm2以上確保できる配合とする。