JP2006328852A - コンクリート柱状体の耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
水中、陸上を問わず、簡便な作業で効果的な耐震補強を施すことができるコンクリート柱状体の耐震補強方法を提供する。
【解決手段】
コンクリート柱状体１０補強材を巻きつけることにより耐震性を増強させる耐震補強に際し、線状材を編製した網状補強材１を使用し、その網状補強材の各線状材が前記コンクリート柱状材の軸方向と交差する角度にしてコンクリート柱状体１０の外周に巻きつけ、水平方向側の両端を連結して網筒状補強部材１Ａと成し、然る後網筒状補強部材１Ａの上下の両端を互いに引張することによって、網筒状補強部材１Ａをコンクリート柱状材１０の外周に密着させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、橋脚、構築物の柱、煙突等の塔状建造物等、ＲＣ造又はＰＣ造のコンクリート柱状体の耐震補強方法に関する。

従来、既設橋脚等のコンクリート柱状体の耐震補強方法としては、コンクリート柱状体の外周に、ＲＣ造の補強コンクリート被覆層を形成する方法、同じく鋼板を巻きつける方法、同じく繊維シートを巻きつける方法等がある。

柱状体の外周にＲＣ造の補強コンクリート層を形成する方法は、補強しようとする既存の柱状体の外周に補強コンクリート層成形型枠を組み、その型枠と既存柱状体との間にコンクリートを打設するものであり、型枠内には補強コンクリート層内に埋設する鉄筋等の補強鋼材が設置させ、その補強鋼材を既存柱状体内の補強鋼材と一体化させている。この補強鋼材の一体化は、通常、既存柱状体の表面の一部をはつって内部の補強鋼材を露出させ、これに補強コンクリート層のための補強鋼材を溶接することによって成されている（例えば特許文献１，２）。

また、既存柱状体の外周に鋼板を巻き付ける方法は、既存柱状体の表面を、その形状に合わせた鋼板製の外殻で覆い、その外殻と既存柱状体との隙間にモルタルや樹脂を充填して外殻と既存柱状体とを一体化させるようにしている（例えば特許文献３，４）。

更に既存柱状体に繊維シートを貼り付ける方法は、炭素繊維束を縦横に編成したメッシュ状の繊維シートを既存柱状体の外周に巻きつけ、その繊維シートをエポキシ等の合成樹脂をもって既存柱状体外周に貼り付けて一体化させるようにしている（例えば特許文献５）。
特開平０９−０６７９４２号公報 特開２００２−３３２７５０号公報 特開２００３−１５５７７７号公報 特開２００５−０５４５００号公報 特開０９−１５８４９５号公報

上述の如き従来の補強工法は、何れも既存コンクリート柱状体の外周面に補強のためのコンクリート、鋼板又は繊維シートを一体化させる必要があるため、その施工には既存柱状体の外周面にドライ空間を形成する必要がある。このため、水中にある橋脚等の柱状体の補強作業に際してはその周囲をドライアップするために水密性矢板等による止水壁の構築が必要となり、コスト高となるとともに工期も長くなるという問題があった。

また、上述した従来の工法の内、補強コンクリート層を形成する工法では、はつり、鉄筋添設、型枠の組立・解体に手間が掛かる問題があり、鋼板を巻き付ける方法においても、鋼板の成形、溶接による巻きつけ、隙間充填等の作業が必要であるためコスト高となる。

一方繊維シートを貼り付ける方法は簡便であるものの、他の従来工法と同様に、構造物に過大な荷重が作用し変形が生じた後に初めて補強材に荷重負担が遷移する構造系となっており、変形が生じないうちには補強効果を生じないという欠点がある。

本発明は、上述の如き従来の問題を解決し、橋脚などの既存のコンクリート柱状体の補強に際し、水中であっても作業のためのドライ空間を形成することなく施工でき、また、水中、陸上を問わず、簡便な作業で効果的な耐震補強を施すことができ、更に、フープ応力をプレストレスとして導入し、補強構造を既設構造物と一体化し、通常の荷重状態時から荷重負担をし、大きな変位を生じてから機能するのではなく変位そのものを抑制する構造系をもつコンクリート柱状体の耐震補強方法を提供することを目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、橋脚や柱等のコンクリート柱状体の外周に線状材を使用した補強材を巻きつけることにより該コンクリート柱状材の耐震性を増強させるコンクリート柱状体の耐震補強方法において、補強材として多数の線状材を交差させて網状に編製された網状補強材を使用し、該網状補強材の各線状材の一部又は全部を前記コンクリート柱状材の軸方向と交差する角度として該網状補強材をコンクリート柱状体の外周に巻きつけ、該網状引張補強材の水平方向側の両端を連結して網筒状補強部材と成し、然る後該網筒状補強部材の上下の両端を互いに引張することによって、該網筒状補強部材をコンクリート柱状材の外周に密着させることにある。

また、請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記網状補強材は、網状を構成している線状材相互の交差部分に結節を形成することなく編製されているものであることにある。

更に、請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記網筒状補強部材を縮径させてコンクリートコンクリート柱状体に密着させた後、該網筒状補強部材の外側から外面被覆材を被着させることにある。

本発明においては、 補強材として多数の線状材を交差させて網状に編製された網状補強材を使用し、該網状補強材の各線状材が前記コンクリート柱状材の軸方向と交差する角度にして該網状補強材をコンクリート柱状体の外周に巻きつけ、該網状引張補強材の水平方向側の両端を連結して網筒状補強部材と成し、然る後該網筒状補強部材の上下の両端を互いに引張することによって、該網筒状補強部材をコンクリート柱状材の外周に密着させるようにしたこと（請求項１）により、網筒状補強部材は、その網筒状の両端間を近づける方向に長さを縮めることによって直径方向の寸法が拡大し、コンクリート柱状体の外周にて直径方向にたるませた状態で網筒状に成形することができ、柱状体に対する密着は網筒状の両端間を離す方向に引張することによって直径方向の寸法が縮まり、コンクリート柱状体の外周に密着することとなる。

このため、水中であっても、網筒状補強部材をコンクリート柱状体の外周に密着させるための作業が容易にでき、工期、コストとも従来に比べて著しく改善できる。

また、網筒状補強部材の両端を引張することによって縮径させることにより、フープ応力をプレストレスとして導入することができ、補強構造を既設構造物と一体化し、通常の荷重状態時から荷重負担をし、大きな変位を生じてから機能するのではなく変位そのものを抑制する構造とすることができる。

また、本発明では、前記網状補強材として、網状を構成している線状材相互の交差部分に結節を形成することなく編製されているものを使用する（請求項２）ことにより、各線状材は張力が作用した際に結節部分による伸びがなくなり、網筒状補強材の両端を引張して縮径させた際に、半径方向の締め付け力を所望の大きさに維持することが容易となる。

更に、本発明では、前記網筒状補強部材を縮径させてコンクリートコンクリート柱状体に密着させた後、該網筒状補強部材の外側から接着性のある合成樹脂やモルタル等の固化性材料による外面被覆材を被着させる（請求項３）ことにより、網筒状補強部材とコンクリート柱状体との一体化をより強固なものとでき、且つ外面被着材によって網筒状補強部材の外面を保護することとなり高い耐久性を維持させることができる。

次に本発明の実施の形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。図１（イ）〜（ハ）は本発明に使用できる網状補強材の例を示しており、この網状補強材１は、線状材２，２……を網状に編成しているものであり、線状材２には炭素繊維線材や、合成樹脂被覆などの防錆処理を施した鋼線材が使用でき、特に弾性歪（引っ張りに対する伸び率が小さいもの）が好ましい。

更に、この網状補強材１は長手ａ方向に対して交差する向きのバイアス部分２ａを設けることにより、幅ｂ方向に引き伸ばした際に長さ方向の寸法が縮まる構造に編成されたものを使用することができる。

更に具体的には、図１（イ）（ロ）に示すように、菱形の網目３が形成させ、線状材２を全てバイアス部分２ａとしたもの、即ち、網状補強材１を構成している線状材の全部をバイアス部２ａとしたものや、図１（ハ）に示すように、亀甲型の網目４が構成されるように編成し、網目の一部にバイアス部分２ａを有するように編成したもの、即ち網状補強材材１を構成している線状材２の一部がバイアス部２ａとなっているものが使用できる。

尚、図１（イ）は逆向きに傾斜させた直線状の線状材２，２……の交差部分を絡ませたものであり、図１（ロ）はジグザグ状の線状材２，２の折り曲げ部分を互いに絡ませたものである。

また、本発明に使用する網状補強材１は無結節網であることが望ましく、例えば図２に示すように、網を構成する線状材２を２本の素線を撚り合せて構成させ、線状材２，２の交差部分においてそれぞれの素線間に他方の線状材２の１本の素線を挿入することによって互いに絡み合わせて網状に編成したものが好ましい。

このような無結節網を工場で必要な大きさに編成成形しても良く、また例えば工場で所定幅の帯状に連続成形してロール状に巻いたものを必要な長さに切断して使用してもよく、更に、図３に示すように切断した単位幅材料５，５……を複数枚継ぎ合わせて必要な大きさの網状補強材１としてもよい。

次に、上述した網状補起用部材１を使用したコンクリート柱状体の耐震補強方法を図４以下の図面について説明する。

図中１０は本発明によって補強しようとする既設のコンクリート柱状体である。この柱状体１０の外周の補強が必要とされる部分、例えば橋脚における鉄筋の段落し部分、即ち内蔵されている鉄筋量が減少している部分等の橋脚の一部分の補強が必要な場合にはその部分、橋脚の全長に亘って補強が必要な場合には橋脚の略全域に亘らせて前述した網状補強材1を巻き付ける。

この巻きつけは、バイアス部２ａがコンクリート柱状体１０の軸方向と交差する角度となるようにして巻きつけるものであり、巻きつけに際しては、網状補強材１を必要な大きさに予め成形して置き、これを図４（イ）に示すように、柱状体１０の外周に水平方向に巻く。次いで巻かれた網状補強材１の縦向きの両縁１０ａ，１０ａを、止め具１１を使用して連結させることにより該網状引張補強材１を筒状となす。この時網状補強材１を巻きつけ方向即ち水平方向側に引き伸ばし、バイアス部分２ａの垂直方向に対する傾斜角度を大きくなるようにした状態で筒状となす。

止め具１１には例えば図５（イ）に示す如き止めバンドを使用する。この止めバンドは帯状のバンド本体１２の一端にスリット状のバンド挿通穴１３を有するリング部を一体に有し、図５（ロ）に示すように、バンド本体１２の他端側をバンド挿通穴１３内に挿入することにより、バンド本体１２の片面に成形されている逆止め爪１４がバンド挿通穴１３の内縁の係止爪１５に係合されて抜け止めされてリング状となるようになっている。

このようにして柱状体１０の外周に網状補強材１を筒状にした網筒状補強部材１Ａによって囲ませる。この作業は網筒状補強部材１Ａの両端（上下端）を接近させて半径方向の寸法を大きくした状態にして行う。そしてその網筒状補記腰部材１Ａの上縁又は下縁の何れか一方（この例では上縁）を柱状体１０の外周面に固定する。この固定は、例えば図６に示すように、一部にすり割りを有する拡開式のアンカーナット１６を、柱状体１０に穿孔したフック取り付け穴に挿入し、このアンカーナット１６にフック金具１７の雄ネジ部１７ａをねじ込むことによって該アンカーナット１６を拡開させて穴内に定着させ、そのフック金具１７のフック部１７ｂに網筒状補強部材１Ａの縁部を掛けることによって固定する。この他、コンクリートに対する他の部材の固定に使用できる各種の固定具が使用できる。

このようにして網筒状補強部材１Ａの一方の縁部を柱状体１０の外周面に固定した後、網筒状補強部材１Ａの他方の縁部（この例では下縁）を引張して上下方向即ち筒状の軸方向に伸長させる。これによって網筒状補強部材１Ａを柱状体１０の外周面に密着させる。伸長に際しては図４（ロ）に示すように、網筒状補強部材１Ａの縁部に鋼棒１８を通しておき、これをその複数個所に固定したＰＣ鋼線１９を介してジャッキ２０により引張する。

このようにして網筒状補強部材１Ａを両端側方向に伸長させることにより、網目を構成している素線のバイアス部分２ａが筒状の両端方向、本例では上下方向に引張されるため、周方向の長さが縮小されることとなり、これによって網筒状補強部材１Ａが柱状体１０の外周に密着する。

また、前記引張力を大きくすることによって密着後に更に柱状体１を半径方向に圧縮する力を与えることができる。これによって柱状体１０に半径方向のプレストレスを導入することができる。

このようにして網筒状補強部材１Ａを柱状体１の外周に密着させ、又は密着させると同時に半径方向のプレストレスを付与させた状態で、図４（ハ）に示すように、該網筒状補強部材１Ａの引張側の端部を柱状体１０に固定する。これによって柱状体１０に対する網筒状補強部材１Ａの密着状態又は半径方向のプレストレス付与状態を維持させる。尚、網筒状補強部材１Ａの引張側端部の固定は、前述した一端側の固定と同様にフック金具１７などの固定手段が使用できる。

このようにして網筒状補強部材１Ａを柱状体１０の外周面に設置することによって柱状体１０の補強がなされるが、そのままでは網筒状補強部材１Ａが外気に露呈されたままであるため、必要に応じて網筒状補強部材１Ａを保護するための被覆を施す。

この被覆は、例えば図７に示すようにモルタルを網状補強材１の外側から柱状体１０の外周面に吹き付けて被覆層２１を被着させることによって施す。このモルタルにはセメントモルタルの他、樹脂モルタルが使用できる。

また、より高強度の被覆が必要な場合は、図８に示すように柱状体１０の外面形状に合わせて別途に成形したプレキャスト版２２を網筒状補強部材１Ａの外周面に僅かの隙間を持たせて設置し、その隙間内にセメントモルタルや樹脂モルタル等の自己固化性の充填材２２を充填する。このようにしてプレキャスト版２２及び充填材２３を使用して被覆を施すことにより、網筒状補強部材１Ａに大き目の被りを持たせた強度の高い被覆を施すことができるとともに、柱状体１０の断面積増加による補強効果が得られる。

尚、上述した例では、網筒状補強部材１Ａの上端側を柱状体１０に固定し、下端側を引張するようにしているため、網筒状補強部材１Ａの下端側の引張作業及び固定作業を低い位置で行うことができるため作業性がよいが、補強高さ位置が低く地上に引張作業スペースがとれない場合には網筒状補強部材１Ａの先に下端側を固定し、上端側を上方に引張するようにしても良い。

また、補強位置が水面下である場合には、水面より高い位置で網筒状補強部材１Ａを柱状体１０の外周に装着した後、水中作業によって網筒状補強部材１Ａの下端側の固定を行い、水面より高い位置で網筒状補強部材１Ａの引張及び固定作業を行うことができ、ドライ作業空間を形成することなく容易に補強作業ができる。

（イ）〜（ハ）は本発明に使用できる網状補強材の別々の例を示す平面図である。 本発明に使用できる無結節の網状補強材の一例を示す部分拡大平面図である。 本発明に使用する網状補強材の成形例を示す平面図である。 （イ）〜（ハ）は本発明に係るコンクリート柱状体の補強工程例をしめす斜視図である。 （イ）は本発明における網筒状補強部材を構成させるための止め具の一例を示す展開状態の平面図、（ロ）は同止め具による結束状態を示す断面図である。 本発明方法においてコンクリート柱状体に対する網筒状補強部材の固定構造の一例を示す断面図である。 本発明における網筒状補強部材の被覆状態の一例を示す断面図である。 同上の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 網状補強材
１Ａ 網筒状補強部材
２ 線状材
２ａ バイアス部分
・ 網目
５ 単位幅材料
１０ コンクリート柱状体
１０ａ 縁
１１ 止め具
１２ バンド本体
１３ バンド挿通穴
１４ 逆止め爪
１５ 係止爪
１６ アンカーナット
１７ フック金具
１７ａ 雄ネジ部
１７ｂ フック部
１８ 鋼棒
１９ ＰＣ鋼線
２０ ジャッキ
２１ 被覆層
２２ プレキャスト版
２３ 充填材

Claims (3)

1. 橋脚や柱等のコンクリート柱状体の外周に線状材を使用した補強材を巻きつけることにより該コンクリート柱状材の耐震性を増強させるコンクリート柱状体の耐震補強方法において、
   補強材として多数の線状材を交差させて網状に編製された網状補強材を使用し、該網状補強材の各線状材の一部又は全部を前記コンクリート柱状材の軸方向と交差する角度として該網状補強材をコンクリート柱状体の外周に巻きつけ、該網状引張補強材の水平方向側の両端を連結して網筒状補強部材と成し、然る後該網筒状補強部材の上下の両端を互いに引張することによって、該網筒状補強部材をコンクリート柱状材の外周に密着させることを特徴としてなる網状補強材を使用したコンクリート柱状体の耐震補強方法。
2. 前記網状補強材は、網状を構成している線状材相互の交差部分に結節を形成することなく編製されているものである請求項1に記載の網状補強材を使用したコンクリート柱状体の耐震補強方法。
3. 前記網筒状補強部材を縮径させてコンクリートコンクリート柱状体に密着させた後、該網筒状補強部材の外側から外面被覆材を被着させる請求項１又は２に記載の網状補強材を使用したコンクリート柱状体の耐震補強方法。

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