JP2007092456A - 既設床版の補強構造および既設床版の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短期間で構築することが可能で耐久性の高い既設床版の補強構造を提供することを課題とし、加えて、既設ＲＣ床版を短期間で補強することが可能な既設床版の補強方法を提供することを課題とする。
【解決手段】補強すべき既設床版１０（床版本体１）の上面を切削して凹凸面を形成する工程と、この床版本体１の上面に充填材３を打設する工程と、充填材３が硬化する前に、下面に凹凸面が形成されて、複数の貫通孔２２，２２，…を有する板状部材２を、充填材３の上面に敷設する工程とにより既設床版の補強構造Ｓを構築する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設床版の補強構造および既設床版の補強方法に関する。

例えば道路橋の床版は、コンクリート床版（以下、単に「ＲＣ床版」という場合がある）と鋼床版とに大別される。このうち、ＲＣ床版は、主鉄筋と配力鉄筋が配筋された鉄筋コンクリートにより最小部材厚が２２ｃｍに規定されている。

既設のＲＣ床版の中には、古い設計基準により設計施工されているために、部材厚が１４ｃｍ〜１９ｃｍと薄く、また、配力鉄筋が少ないものがある。これらのＲＣ床版は、トラックなどの大きな活荷重の疲労により、破損する虞がある。そのため、このような既設のＲＣ床版に対して補強を行い、疲労亀裂の進展を防止する必要がある。

既設のＲＣ床版を供用後に補強する方法としては、交通規制を伴わない補強方法として、ＲＣ床版の下面からの補強が多く用いられてきた。このようなＲＣ床版の下面からの補強方法には、例えば、ＲＣ床版の下面に鋼板を接着する方法や、炭素繊維シートを接着する方法等がある。

ところが、前記の既設ＲＣ床版の下面からの補強方法は、ＲＣ床版の下面を密封するため、補強後の損傷の進行を観察しにくいことや、降雨などによる浸透水が床版下面に滞水する恐れがあるなどの問題点を有していた。さらに、鋼板による補強は、鋼板の防錆に対する維持管理に費用がかかることや、ＲＣ床版との一体化が困難な場合があることなどの問題点を有している。また、炭素繊維シートによる補強は、既に既設ＲＣ床版に亀裂が生じていた場合には、補強効果が著しく低下するという問題点を有している。

そのため、このような下面からの既設ＲＣ床版の補強の欠点を補う方法として、既設ＲＣ床版の上面に増厚コンクリートを打設する方法が行われている。例えば、特許文献１には、ＲＣ床版の表面を研掃、清掃処理し、その表面に帯状鋼板を固定した後、増厚コンクリートを打設して補強を行う、既設ＲＣ床版の補強方法が開示されている。
特開平９−５９９２９号公報（［０００８］−［００１２］、図１）

ところが、従来の既設ＲＣ床版の補強方法においては、既設床版の上面にコンクリートを現場打ちする必要があることから、コンクリート表面の敷均し作業や養生の分だけ工期が長期化してしまう。工期が長期化すると、例えば道路橋の場合にあっては、全面通行止め等の大規模な交通規制が必要となるので、多大な経済損失を被ることとなる。加えて、コンクリートを現場打ちすると、乾燥収縮に起因するひび割れが発生することから、その耐久性に悪影響を及ぼす虞もある。また、増厚コンクリートを打設することにより補強前よりも路面の標高が高くなり、前後の路面との擦り付けや他の設備とのレベル調整を行う必要があり、補強コストが高価となるという問題点も有していた。

このような観点から、本発明は、短期間で構築することが可能で、耐久性の高い既設床版の補強構造を提供することを課題とし、加えて、既設ＲＣ床版を短期間で補強することが可能な既設床版の補強方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決すべく創案された本発明の既設床版の補強構造は、切削により上面が凹凸面に形成された床版本体と、前記床版本体の上面と隙間をあけて対向するプレキャスト製の板状部材と、前記床版本体と前記板状部材との間に充填された充填材とを備える既設床版の補強構造であって、前記板状部材は、下面が凹凸面に形成されて、かつ、上下方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴としている。

ここで、床版本体とは、鉄筋コンクリートにより構築された既設ＲＣ床版のことを意味している。

本発明に係る既設床版の補強構造は、床版本体の上方にプレキャスト製の板状部材を敷設するとともに、床版本体と板状部材との間を充填材で満たすだけで構築することができる。つまり、本発明に係る床版によれば、コンクリートを現場打ちする必要がないので、コンクリート表面の敷均し作業や養生を省略することができ、その結果、工期を短縮することが可能となる。また、床版本体上にコンクリートを現場打ちするのではなく、管理の行き届いた工場等で製作される板状部材を床版本体に敷設するので、板状部材に乾燥収縮に起因するひび割れが発生することがなく、したがって、その耐久性が損なわれることもない。

また、床版本体の上面に凹凸面を設けるとともに、板状部材の下面に凹凸面を形成することにより、両凹凸面に充填材が充填されて硬化することにより、ずれおよび引き剥がしに対する抵抗力を発揮する。
また、板状部材には、複数の貫通孔が形成されているため、床版本体と板状部材との間の隙間に空気が滞留することなく、充填材の充填を密実に行うことが可能となる。

また、本発明の既設床版の補強構造において、前記板状部材が、下面全体に凹凸面を有しており、該凹凸面の凹部分が前記貫通孔に連通するように形成されていれば、床版本体と板状部材との間に存在する空気を効率的に貫通孔から排出することを可能とし、充填材の充填を確実に行うことが可能となる。

また、本発明の既設床版の補強構造において、前記貫通孔が、上部の断面積と下部の断面積とが異なる形状により形成されていれば、貫通孔に充填された充填材が硬化することにより、板状部材と充填材とのずれ剛性がさらに向上する。

また、本発明の既設床版の補強構造において、前記板状部材の側面に、凹部が形成されていれば、この凹部に充填された充填材が硬化することにより、隣接して配置された板状部材に上下に食い違うようなせん断力が働いた場合に、高い抵抗力を発揮する。

また、本発明の既設床版の補強構造において、前記板状部材は、例えば、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含む紛体に高性能減衰剤と水とを混入して得られるセメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで長さが１０〜３０ｍｍの形状を有する繊維を１〜４容積％混入してなるプレキャストコンクリートであってもよい。
さらに、前記プレキャストコンクリートが、硬化後の圧縮強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、曲げ引張強度が２５〜４５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、かつ、割裂引張強度が１０〜２５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあるものであってもよい。

このような超高強度の繊維補強コンクリートで板状部材を構成すると、従来の繊維補強コンクリートよりも弾性係数が高く（例えばＥ＝５５ｋＮ／ｍｍ^２程度）、引張力に対する抵抗力も期待できるので、板厚の小さいものであっても、床版本体との合成効果を期待することができ、さらに、例えば、供用を開始している既設床版を補強する場合には、補強の前後において既設床版に作用する死荷重を同等に維持しつつ既設床版の剛性を向上させることが可能となる。

また、本発明の既設床版の補強構造において、前記床版本体が、前記貫通孔に対応する位置に凹部を有していれば、この凹部と貫通孔とに充填された充填材が硬化することにより、さらに優れたずれせん断抵抗性能を発揮する。

また、本発明の既設床版の補強構造において、前記床版本体の凹部にずれ止め部材が配置されていれば、さらに優れたせん断抵抗性能を発揮する。さらに、このずれ止め部材が、上端部と下端部の断面積が中央部の断面積よりも大きく形成された部材であれば、せん断抵抗性能に加えて板状部材の引き剥がし力に対する剛性と耐力の向上を図ることが可能となるため、好適である。なお、ずれ止め部材には、鋼製、アルミ製、高分子材料等を用いることができるが、高強度繊維補強コンクリートにより構成するのが望ましい。
そして、板状部材の貫通孔が、ずれ止め部材を、隙間を有した状態で挿入可能な形状に形成されていれば、この貫通孔にずれ止め部材の周囲にある充填材が入り込むことで床版本体と板状部材とが一体化し、床版本体と板状部材との間に作用するずれせん断力（ずれようとする力）に対して高い抵抗力を発揮することとなる。

また、前記した課題を解決すべく創案された本発明の既設床版の補強方法は、補強すべき既設床版の上面を切削して凹凸面を形成する工程と、前記既設床版の上面に充填材を打設する工程と、前記充填材が硬化する前に、下面に凹凸面が形成されて、複数の貫通孔を有する板状部材を、前記充填材の上面に敷設する工程と、を含むことを特徴としている。

このような既設床版の補強方法によると、コンクリートを現場打ちした際に必要となる敷均し作業や養生を省略することができるので、工期を短縮することが可能となる。また、既設床版上にコンクリートを現場打ちするのではなく、管理の行き届いた工場等で製作される板状部材を既設床版に敷設するので、板状部材に乾燥収縮に起因するひび割れが発生することがなく、したがって、その耐久性が損なわれることもない。なお、本発明によって既設床版を補強すると、床版本体の上面に形成された凹凸面と、板状部材の下面に形成された凹凸面とに、充填材が入り込むので、既設床版と板状部材とが一体化し、既設床版と板状部材との間に作用するずれせん断力に対して高い抵抗力を発揮することとなる。

また、前記した課題を解決すべく創案された他の既設床版の補強方法は、補強すべき既設床版の上面を切削して凹凸面を形成する工程と、下面に凹凸面が形成されて、複数の貫通孔を有する板状部材を前記既設床版の上方に敷設する工程と、前記既設床版と前記板状部材との間に充填材を注入する工程と、を含むことを特徴としている。

このような既設床版の補強方法によると、コンクリートを現場打ちした際に必要となる敷均し作業や養生を省略することができるので、工期を短縮することが可能となる。また、既設床版上にコンクリートを現場打ちするのではなく、管理の行き届いた工場等で製作される板状部材を既設床版に敷設するので、板状部材に乾燥収縮に起因するひび割れが発生することがなく、したがって、その耐久性が損なわれることもない。なお、本発明によって既設床版を補強すると、床版本体の上面に形成された凹凸面と、板状部材の下面に形成された凹凸面とに、充填材が入り込むので、既設床版と板状部材とが一体化し、既設床版と板状部材との間に作用するずれせん断力に対して高い抵抗力を発揮することとなる。なお、この既設床版の補強方法では、板状部材を敷設した後に既設床版と板状部材と間に充填材を注入するという手順を採用していることから、既設床版の上面が傾斜していたとしても、充填材が思わぬ方向に流動してしまうという不具合が生じ難く、したがって、既設床版の上面が大きく傾斜している場合であっても、短期間で既設床版を補強することが可能となる。

本発明に係る既設床版の補強構造によれば、短期間で構築することが可能となり、また、既設床版の耐久性の向上が可能となる。
また、本発明に係る既設床版の補強方法によると、既設床版を短期間で補強することが可能となる。

以下、本発明に係る既設床版の補強構造を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
ここで、図１は、本実施形態に係る既設床版の補強構造を示す破断斜視図である。また、図２（ａ）〜（ｃ）は、板状部材の裏側を示す斜視図である。また、図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る板状部材の形態例を示す斜視図であって、（ｄ）は、ずれ止め部材の形態例を示す斜視図である。また、図４は、板状部材の側面の詳細を示す断面図である。また、図５（ａ）〜（ｃ）は、既設床版の補強構造の変形例を示す断面図である。

本実施形態に係る既設床版の補強構造Ｓは、図１に示すように、既設床版１０を切削することにより上面が凹凸面に形成された床版本体１と、この床版本体１の上面と隙間をあけて対向するプレキャスト製の板状部材２と、床版本体１と板状部材２との間に充填された充填材３とにより構成されている。なお、図面の符号５は、ボルトナット等からなり、既設床版１０と板状部材２との間に充填材３を充填する際に高さ調節および板状部材を固定する手段である。

床版本体１は、供用されていた既設床版１０からなり、既設床版１０の表面のアスファルト舗装１１の除去とともに、既設床版１０の一部を切削することにより、上面に凹凸面が形成されている（図３参照）。なお、アスファルト舗装１１の除去方法は限定されるものではないが、本実施形態では、ビットがついたドラムの回転により切削を行う切削機（図示せず）を使用することにより、既設床版１０のコンクリートの表面を切削し、凹凸面を形成するものとする。

また、本実施形態では、図３に示すように、床版本体１の後記する貫通孔２２に対応する位置に、凹部１２を形成するものとし、さらに、この凹部１２にずれ止め部材４を配置している。凹部１２は、必要に応じて形成すればよく、床版本体１の上面に形成された凹凸面と板状部材２の下面に形成された凹凸面２１により、ずれに対する耐力が十分に発現されるのであれば、省略が可能である。同様に、ずれ止め部材４の配置も省略が可能である。

本実施形態に係る凹部１２は、図３（ｄ）に示すように、平面視円形で所定の深さに形成されているが、凹部１２の形状等が限定されないことはいうまでもない。

ずれ止め部材４は、充填材３と既設床版１０との付着を確実ならしめるものであって、接着剤３１により床版本体１の上面に形成された凹部１２に固着されている。なお、ずれ止め部材４の個数や配置は、設計により算出されるずれせん断力の大きさを考慮して設定すればよい。ずれ止め部材４は、図３（ｄ）に示すように、上部４１と下部４２の直径が、中央部４３の直径よりも大きく形成された、側面視で略Ｉ字を呈する円柱上に形成されており、下部４２の底面（床版本体１側の面）が平坦に成形されている。ずれ止め部材４の材質は、特に限定されるものではなく、鋼製、アルミ製、高分子材料等により構成が可能であるが、本実施形態では、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含む紛体に高性能減衰剤と水とを混入して得られるセメント系マトリックス（モルタル）に、直径が０．１〜０．３ｍｍで長さが１０〜３０ｍｍの形状を有する繊維（本実施形態においては鋼製のもの）を１〜４容積％混入してなるプレキャストコンクリートからなるものを使用する。前記配合により、当該プレキャストコンクリートは、硬化後の圧縮強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、曲げ引張強度が２５〜４５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、かつ、割裂引張強度が１０〜２５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にある。つまり、ずれ止め部材４は、繊維の混入率が１〜４容積％であるセメント系マトリックスを硬化させてなる超高強度の繊維補強コンクリートからなる。なお、ポゾラン系反応粒子とは、例えば、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグのほか、カオリンの誘導体から選定した化合物、沈降シリカ、火山灰、シリカゾル、石粉等からなる粒子のことである。

接着剤３１としては、アクリル樹脂系やエポキシ樹脂系のものが好適であるが、これらに限らず、ウレタン樹脂系、フェノール樹脂系、シアノアクリート系その他のものを使用することができる。接着剤３１の具体的な配合は、施工現場の温度・湿度や可使時間（硬化時間）を考慮して決定すればよい。

板状部材２は、本実施形態においては、既設床版１０の曲げ剛性等を向上させる補強部材としての役割を担っている。そして、図１乃至図３に示すように、下面に凹凸面２１が形成されて、かつ、上下方向に貫通する複数の貫通孔２２が形成されている。そして、この下面の凹凸面２１は、図２に示すように、凹部分２１ａが貫通孔２２に連通するように形成されている。

なお、図示は省略するが板状部材２の表面（上面）は、板状部材２とアスファルトとの付着強度を増大させるべく、板状部材２の上面に凹凸を形成する。なお、板状部材２の上面の形状は、当該床版の用途に応じて適宜設定すればよく、例えば、板状部材２の上面を舗装面とする場合（すなわち、アスファルト舗装を施さない場合）には、自動車の走行に好適な摩擦係数を保持できる程度の凹凸を形成するか、あるいは粗面加工を施してもよい。

板状部材２の材質は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含む紛体に高性能減衰剤と水とを混入して得られるセメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで長さが１０〜３０ｍｍの形状を有する繊維を１〜４容積％混入してなるプレキャストコンクリートとする。
前記の配合により板状部材２は、硬化後の圧縮強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、曲げ引張強度が２５〜４５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にあり、かつ、割裂引張強度が１０〜２５Ｎ／ｍｍ^２の範囲にある。つまり、板状部材２は、繊維の混入率が１〜４容積％であるセメント系マトリックスを硬化させてなる超高強度の繊維補強コンクリートからなる。

板状部材２は、前記の材料を混練してなるフレッシュなコンクリートを所定の寸法形状に成形された型枠に打設し、所定の強度が発現した後に、脱型した状態で熱養生を行うことにより製造される。熱養生を行うと、セメント中の遊離石灰とポゾラン系反応粒子のシリカやアルミナが結合して安定的で硬い物質が早期に形成され、セメント系マトリックスの組織が緻密になるので、乾燥収縮がなく、したがって、乾燥ひび割れ等もほとんど発生しない。なお、型枠の底面に凹凸面２１および貫通孔２２と同形状の中子を取り付けておけば、フレッシュなコンクリートを型枠に打設して硬化させるだけで、板状部材２に凹凸面２１および貫通孔２２が成形されることになる。

なお、本実施形態では、高強度の繊維補強コンクリートで板状部材２を形成したが、所定の強度を有するものであれば、通常の繊維補強コンクリートで板状部材２を形成してもよく、さらには、鉄板やアルミニウム合金板その他の板材で板状部材２を形成してもよい。

本実施形態に係る板状部材２の凹凸面２１は、図２（ａ）に示すように、板状部材２の下面全体において、複数の溝（凹部分２１ａ）を格子状に形成することにより、複数の直方体状の凸部分２１ｂが形成されるように構成されている。なお、凹凸面２１の形状は、前記のものに限定されないことはいうまでもなく、例えば、図２（ｂ）に示すように、凸部分２１ｂを円柱状に形成してもよく、また、図２（ｃ）に示すように、凸部分２１ｂを三角柱状に形成してもよい。また、充填材３の充填や床版本体１と板状部材２との間に滞留しようとする空気の排気等が効率的に行うことが可能であれば、凹凸面２１の凹部分２１ａが必ずしも貫通孔２２に連通する必要はない。

貫通孔２２は、図１に示すように、板状部材２に所定の間隔を有して複数形成されている。本実施形態に係る貫通孔２２は、図３（ａ）に示すように、板状部材２の高さ方向中間付近からテーパー状に貫通孔２２の内径が漸増するように形成されて、貫通孔２２の上部の断面積と下部の断面積とが異なる形状により形成されている。そして、床版本体１の上面に配置されたずれ止め部材４を内挿可能な形状に形成されている。なお、貫通孔２２の形状は、上記の形状に限定されるものではなく、例えば、図３（ｂ）に示すように、板状部材２の高さ方向中央部において拡径された形状や、図３（ｃ）に示すように、下部から上部に行くに従い拡径する形状等、適宜設定すればよい。

板状部材２の側面には、図４に示すように、凹部２３が形成されている。本実施形態では凹部２３を円弧状（半円状）に形成するものとしたが、凹部２３の形状は限定されるものではなく、例えば、楕円弧、Ｖ字状、コの字状でもよい。

充填材３は、床版本体１と板状部材２との間の隙間に充填可能な程度の流動性を有し、かつ、硬化後においてずれ止め部材４から板状部材２へずれせん断力を伝達可能な程度の強度を発現するものであれば、その材質等は問わないが、例えば、流動性の高いセメント系グラウト材のほか、セメント系モルタル材、繊維が混入された高強度のセメント系モルタル材などを使用することができる。なお、前記したセメント系材料に、カルシウムアルミネートやシリカ質微粉末を主体とする結合材、凝結促進剤、膨張性物質等を混入すると、材齢１〜２時間程度で実用的な強度（３０〜５０Ｎ／ｍｍ^２）を発現させることが可能となる。なお、膨張性物質を混入すると、実質的に無収縮な状態を長期間に亘って維持することができる。

本実施形態に係る既設床版の補強構造によれば、床版本体１の上面に形成された凹凸面が、床版本体１と充填材３とのずれせん断に対する抵抗力を発揮する。また、床版本体１には、凹部１２が板状部材２の貫通孔２２に対応する位置に形成されて、ここにずれ止め部材４が配置されているため、床版本体１と充填材３とのせん断剛性がさらに向上されている。

また、ずれ止め部材４は、上部４１と下部４２の径が中央部４３の径よりも大きく形成されており、かつ、これが板状部材２の貫通孔２２に内挿された状態で配置されるため、床版本体１と板状部材２とのずれせん断剛性と耐力を向上するとともに、板状部材２の引き剥がし力に対しても、剛性と耐力の向上を図ることが可能となっている。

また、板状部材２の下面には、凹凸面２１が形成されているため、板状部材２と充填材３とのずれせん断に対する耐力が向上されている。また、板状部材２には、複数の貫通孔２２が形成されているため、この貫通孔２２に充填材３が充填された状態で硬化することにより、ずれせん断剛性がさらに向上する。また、凹凸面２１の凹部分２１ａは、貫通孔２２に連通するように形成されているため、床版本体１と板状部材２との隙間への充填材３の充填時に、板状部材２の下面に残留しようとする空気が、貫通孔２２から容易に排出される。よって、床版本体１と板状部材２との隙間への充填材３の充填を密実に行うことが可能となり、好適である。

なお、本実施形態では、図３に示すように、ずれせん断剛性と耐力の向上を図ることを目的として、ずれ止め部材４を床版本体１の凹部１２に配置するものとしたが、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ずれ止め部材４を省略することも可能である。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ずれ止め部材４を省略した場合は、凹部１２および貫通孔２２に充填された充填材３が一体に硬化することにより、ずれせん断剛性と耐力の向上を図ることが可能である。

また、本実施形態に係る板状部材２には、側面に凹部２３が形成されているため、この凹部２３に充填された充填材３が硬化することにより、隣接して配置される板状部材２，２の上下方向のずれに対して抵抗する。

次に、既設床版の第一の補強方法（すなわち、既設床版１０の第一の補強方法）を、図６（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。

既設床版の第一の補強方法は、（１）補強すべき既設床版１０の上面を切削して床版本体１の上面に凹凸面を形成する切削工程（図６（ａ）参照）と、（２）上面に凹凸面が形成された床版本体１にずれ止め部材４と型枠６を配置する型枠工程（図６（ａ）参照）と、（３）床版本体１の上面に充填材３を打設する充填材打設工程（図６（ｂ）参照）と、（４）充填材３が硬化する前に下面に凹凸面２１が形成されて複数の貫通孔２２を有する板状部材２を充填材３の上面に敷設する板状部材配置工程（図６（ｃ）参照）とを含んでいる。

（１）切削工程
まず、既設床版１０の上面にあるアスファルト舗装を剥ぎ取るとともに、露出された床版本体１のコンクリートの一部を切削して、床版本体１の上面に凹凸面を形成する。そして、ショットブラストにより床版本体１の表面にある付着物等を除去する。この時、所定の位置に凹部１２を形成しておく（図６（ａ）参照）。

（２）型枠工程
次に、図６（ａ）に示すように、ずれ止め部材４を配置および型枠６の配置を行う。
ずれ止め部材４の配置は、床版本体１の上面に形成された凹部１２に接着剤３１を充填するとともに当該ずれ止め部材４をこの凹部１２に配置して固着することにより行う。また、型枠６の配置は、板状部材２（図６（ｃ）参照）が敷設される領域の外縁に沿って配置することにより行う。

（３）充填材打設工程
続いて、床版本体１の上面に充填材３を必要量だけ打設する。なお、型枠６は、床版本体１の上面の形状になじむように、柔軟性のある材料で構成するとよい。この時、充填材３は、型枠により囲まれた所定の範囲内に充填されるため、充填材の流出などにより必要以上に打設されることがない。

（４）板状部材配置工程
そして、図６（ｃ）に示すように、充填材３が硬化する前に、貫通孔２２がずれ止め部材４を内挿するように充填材３の上面に板状部材２を敷設し、床版本体１と板状部材２との間を充填材３で満たす。より詳細には、板状部材２を充填材３の上面に載置したうえで、板状部材２と充填材３との間に入り込んだ空気と余分な充填材３とを貫通孔２２から外部へ排出させつつ板状部材２を床版本体１側に押し付けると、充填材３が貫通孔２２に入り込み、床版本体１と板状部材２との間が実質的に完全に充填材３で満たされることとなる。なお、板状部材２の四隅に、例えばボルトナットを組み合わせてなる高さ調節及び板状部材を固定する手段５（図１参照）を設けておけば、簡易迅速に板状部材２を所定の高さ位置に設置することが可能となる。

その後、充填材３が所定の強度に達した段階で、必要に応じて型枠６および高さ調節手段５を撤去し、さらに、前記した一連の作業を適宜繰り返して既設床版１０の上面全体を板状部材２で覆うと、既設床版の補強構造が形成される（図６（ｄ）および（ｅ）参照）。なお、型枠６および高さ調節手段５は、撤去せずに埋め殺してもよい。

なお、図６（ｄ）に示すように、敷設された板状部材２に隣接して他の板状部材２を敷設する場合には、先に敷設された板状部材２の側面を型枠として利用する。

そして、図示は省略するが、板状部材２の上面をアスファルトで舗装する。

このような手順で既設床版１０を補強すると、コンクリートを現場打ちする従来工法の場合に必要となる敷均し作業や養生を省略することができるので、工期を１／３〜１／４程度に短縮することも可能である。したがって、例えば、道路橋の場合であれば、片側通行程度の小規模な交通規制で既設床版１０を補強することが可能となり、ひいては、交通規制に伴う経済損失を低減することが可能となる。

また、既設床版１０の第一の補強方法においては、既設床版１０上にコンクリートを現場打ちするのではなく、管理の行き届いた工場等で製作される板状部材２を既設床版１０の上方に敷設するので、板状部材２に乾燥収縮に起因するひび割れが発生することがなく、したがって、その耐久性が損なわれることもない。

そして、このようにして構築された既設床版の補強構造Ｓによると、図３に示すように、板状部材２の裏面に形成した貫通孔２２にずれ止め部材４の周囲にある充填材３が入り込んだ状態で、床版本体１（既設床版１０）と板状部材２とが一体化するので、床版本体１と板状部材２との間に作用するずれせん断力（ずれようとする力）に対して高い抵抗力を発揮することとなる。

また、本実施形態に係る既設床版の補強構造Ｓにおいては、板状部材２の貫通孔２２を、ずれ止め部材４を内挿することができるような形状に成形したので（図３参照）、ずれ止め部材４の一部とずれ止め部材４の作用によって付着力が増大された充填材３とが貫通孔２２に入り込むことになり、その結果、床版本体１（既設床版１０）と板状部材２との間に作用するずれせん断力（ずれようとする力）に対してより高い抵抗力を発揮することとなる。

また、板状部材２が高強度の繊維補強コンクリートからなることから、板状部材２を薄板としても補強効果が高く、したがって、補強の前後において既設床版１０に作用する死荷重を同等に維持しつつ既設床版１０の剛性を向上させることが可能となる。なお、補強の前後で既設床版１０に作用する死荷重が大きく変化しないことから、橋脚等を補強する必要もない。

次に、既設床版１０の第二の補強方法を、図７を参照して説明する。

既設床版の第二の補強方法は、（１）補強すべき既設床版１０の上面を切削して床版本体１の上面に凹凸面を形成する切削工程（図７（ａ）参照）と、（２）上面に凹凸面が形成された床版本体１にずれ止め部材４を配置するずれ止め部材配置工程（図７（ａ）参照）と、（３）下面に凹凸面２１が形成されて、複数の貫通孔２２を有する板状部材２を床版本体１の上方に敷設する板状部材配置工程（図７（ｂ）参照）と、（４）床版本体１と板状部材２との間に充填材３を注入する充填材注入工程（図７（ｃ）参照）とを含んでいる。

（１）切削工程
まず、既設床版１０の上面にあるアスファルト舗装を剥ぎ取るとともに、露出された床版本体１のコンクリートの一部を切削して、床版本体１の上面に凹凸面を形成する。そして、ショットブラストにより床版本体１の表面にある付着物等を除去する。この時、所定の位置に凹部１２を形成しておく（図７（ａ）参照）。

（２）ずれ止め部材配置工程
次に、図７（ａ）に示すように、ずれ止め部材４を配置を行う。
ずれ止め部材４の配置は、床版本体１の上面に形成された凹部１２に接着剤３１を充填するとともに当該ずれ止め部材４をこの凹部１２に配置して固着することにより行う。

（３）板状部材配置工程
床版本体１の上面にずれ止め部材４を固着したら、図７（ｂ）に示すように、床版本体１の上面であって板状部材２が敷設される領域の周縁に沿って、スペーサを兼ねた止水部材７を配置したうえで、貫通孔２２がずれ止め部材４を内挿するように床版本体１の上方に板状部材２を敷設する。つまり、床版本体１の上面との間に隙間を設けつつ板状部材２を床版本体１に対向させる。なお、板状部材２の四隅に、高さ調節および板状部材を固定する手段５を設けておけば、簡易迅速に板状部材２を所定の高さ位置に設置することが可能となる（図１参照）。なお、止水部材７の代わりに、板状部材２の周囲に型枠を配置してもよい。

（４）充填材注入工程
続いて、図７（ｃ）に示すように、板状部材２の一の貫通孔２２から床版本体１と板状部材２との間に充填材３を注入する。充填材３の充填状況は、その他の貫通孔２２を利用して確認し、さらに、充填が確認された位置にある貫通孔２２を、図示せぬ木栓やゴム栓等で閉塞して充填材３の漏出を防止する。なお、床版本体１と板状部材２との間にある空気は、充填が完了していない位置にある貫通孔２２から外部へ排出される。また、床版本体１が傾斜している場合には、低い位置にある貫通孔２２から充填材３を注入するとよい。

なお、充填材３の注入圧力等によって、板状部材２の浮き上がりが懸念される場合には、高さ調節および板状部材を固定する手段５により固定するか、板状部材２の上面に図示せぬ錘を載置するか、あるいは、貫通孔２２に挿入した図示せぬアンカーによって板状部材２を床版本体１あるいはずれ止め部材４に固定するとよい。

その後、充填材３が所定の強度に達した段階で、図示せぬ錘あるいはアンカーを撤去し、さらに、必要に応じて前記した一連の作業を適宜繰り返して床版本体１の上面全体を板状部材２で覆うと、既設床版の補強構造Ｓが形成される（図７（ｄ）および（ｅ）参照）。

なお、図７（ｄ）に示すように、敷設された板状部材２に隣接して他の板状部材２を敷設する場合には、先に敷設された板状部材２の側面を型枠として利用する。また、本実施形態では、高さ調節手段５を埋め殺すものとしたが、充填材３の硬化後に撤去してもよい。

ここで、充填材３の注入作業は、板状部材２を一枚敷設するごとに行ってもよいし、複数枚を敷設した後にまとめて行ってもよい。

このような手順で既設床版１０を補強しても、コンクリートを現場打ちする従来工法の場合に必要となる敷均し作業や養生を省略することができるので、工期を１／３〜１／４程度に短縮することも可能である。したがって、例えば、道路橋の場合であれば、片側通行程度の小規模な交通規制で既設床版１０を補強することが可能となり、ひいては、交通規制に伴う経済損失を低減することが可能となる。

また、既設床版１０の第二の補強方法においても、既設床版１０上にコンクリートを現場打ちするのではなく、管理の行き届いた工場等で製作される板状部材２を既設床版１０に敷設するので、板状部材２に乾燥収縮に起因するひび割れが発生することがなく、したがって、その耐久性が損なわれることもない。なお、このような手順で構築された既設床版の補強構造Ｓであっても、板状部材２の下面に形成された凹凸面２１や貫通孔２２や床版本体１の上面に形成された凹凸面に充填材３が入り込んだ状態で、床版本体１（既設床版１０）と板状部材２とが一体化するので、床版本体１と板状部材２との間に作用するずれせん断力（ずれようとする力）に対して高い抵抗力を発揮することとなる。

また、既設床版１０の第二の補強方法においては、板状部材２を敷設した後に床版本体１と板状部材２と間に充填材３を注入するという手順を採用していることから、床版本体１の上面が傾斜していても充填材３が思わぬ方向に流動してしまうという不具合が生じ難く、したがって、床版本体１の上面が大きく傾斜している場合であっても、短期間で既設床版１０を補強することが可能となる。

以下、本発明の既設床版の補強構造による補強効果を実証するために、具体的な既設のＲＣ床版に対して補強を実施した結果を示す。

本実施例で使用した既設のＲＣ床版（既設床版１０）は、図８（ａ）に示すように、床版厚が１８ｃｍであって、主鉄筋として鉄筋径１６ｍｍの異形鉄筋が１２５ｍｍピッチで配置されている。２径間連続のＲＣ床版であって、主桁ＧのスパンＷ_Ｇは２．８４ｍで、床版本体１の上面には、８０ｍｍのアスファルト舗装１１がなされている。

本実施例で採用した既設床版の補強構造Ｓは、図８（ｂ）に示すように、前記既設床版１０に対して、アスファルト舗装１１（８０ｍｍ）とＲＣ床版（床版本体１）の表面部分１０ｍｍを切削機械により切削して、超高強度の繊維補強コンクリートからなり板厚が３０ｍｍの板状部材２と、厚さ１０ｍｍの充填材３と、舗装厚が５０ｍｍのアスファルト舗装１１’と、から構成した。

本実施例では、補強前のＲＣ床版と、補強後のＲＣ床版とを対象に、主鉄筋に作用する引張応力の比較計算を行った。なお、比較計算において想定する活荷重の自動車荷重Ｐは、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、一輪あたり１００ｋＮで、一輪をスパンＷ_Ｇ中央、もう一輪を車輪幅Ｗ_Ｔが１７５０ｍｍで主桁Ｇの近傍に乗せた状態とした。

計算の結果、補強前の主鉄筋の引張応力は、スパン中央部では１３６Ｎ／ｍｍ^２で主桁Ｇ近傍では１２６Ｎ／ｍｍ^２であった。一方、補強後は、それぞれ、４９Ｎ／ｍｍ^２と１００Ｎ／ｍｍ^２となり、本発明の既設床版の補強構造Ｓにより、ＲＣ床版に作用する引張応力が大きく減少することが実証された。なお、現状のＲＣ床版の設計では、自動車荷重による疲労損傷を防止する対策として、鉄筋の引張応力を１２０Ｎ／ｍｍ^２以下にすることが基準化されている。これに対して補強前のＲＣ床版は、基準値を超過していたが、本発明の補強構造による補強を行えば、これを満足することが実証された。

以上、本発明に係る好適な実施の形態について説明したが、本発明は前記の各実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、既設床版のコンクリート部の切削高さは、限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

また、前記実施形態では、既設床版のアスファルトの除去とともに、既設床版のコンクリート部を切削して、床版本体の上面に凹凸面を形成するものとしたが、床版本体の凹凸面の形成方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。
また、ずれ止め部材の形状が前記の形状に限定されないことはいうまでもない。

本実施形態に係る既設床版の補強構造を示す破断斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る板状部材の裏側を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る板状部材の形態例を示す斜視図であって、（ｄ）は、ずれ止め部材の形態例を示す斜視図である。 板状部材の側面の詳細を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、既設床版の補強構造の変形例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、既設床版の第一の補強方法の各工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、既設床版の第二の補強方法の各工程を示す断面図である。 実施例に係るＲＣ床版の断面図であって、（ａ）は補強前、（ｂ）は補強後を示している。

符号の説明

Ｓ 既設床版の補強構造
１ 床版本体
１０ 既設床版
１２ 凹部
２ 板状部材
２１ 凹凸面
２２ 貫通孔
３ 充填材
４ ずれ止め部材

Claims (10)

1. 切削により上面が凹凸面に形成された床版本体と、
   前記床版本体の上面と隙間をあけて対向するプレキャスト製の板状部材と、
   前記床版本体と前記板状部材との間に充填された充填材とを備える既設床版の補強構造であって、
   前記板状部材は、下面が凹凸面に形成されて、かつ、上下方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする既設床版の補強構造。
2. 前記板状部材は、下面全体に凹凸面を有しており、該凹凸面の凹部分が前記貫通孔に連通するように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の既設床版の補強構造。
3. 前記貫通孔が、上部の断面積と下部の断面積とが異なる形状により形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の既設床版の補強構造。
4. 前記板状部材の側面に、凹部が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の既設床版の補強構造。
5. 前記板状部材が、セメントとポゾラン系反応粒子と最大粒径２．５ｍｍ以下の骨材とを含む紛体に高性能減衰剤と水とを混入して得られるセメント系マトリックスに、直径が０．１〜０．３ｍｍで長さが１０〜３０ｍｍの形状を有する繊維を１〜４容積％混入してなるプレキャストコンクリートであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の既設床版の補強構造。
6. 前記床版本体が、前記貫通孔に対応する位置に凹部を有していることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の既設床版の補強構造。
7. 前記床版本体の凹部にずれ止め部材が配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の既設床版の補強構造。
8. 前記ずれ止め部材の上端部と下端部の断面積が、中央部の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の既設床版の補強構造。
9. 補強すべき既設床版の上面を切削して凹凸面を形成する工程と、
   前記既設床版の上面に充填材を打設する工程と、
   前記充填材が硬化する前に、下面に凹凸面が形成されて、複数の貫通孔を有する板状部材を、前記充填材の上面に敷設する工程と、を含むことを特徴とする既設床版の補強方法。
10. 補強すべき既設床版の上面を切削して凹凸面を形成する工程と、
    下面に凹凸面が形成されて、複数の貫通孔を有する板状部材を前記既設床版の上方に敷設する工程と、
    前記既設床版と前記板状部材との間に充填材を注入する工程とを含むことを特徴とする既設床版の補強方法。

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