JP2007247302A - 橋脚の補強構造および補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】橋脚の外観を変更することなく、短期間かつ低コストで、優れた耐震補強効果を得ることができる橋脚の補強構造および補強工法を提供する。
【解決手段】基礎フーチング３上に支持された煉瓦、石積み若しくはコンクリートまたはこれらの組み合わせからなる円柱状または角柱状の橋脚１の補強構造であって、橋脚１の上面から斜め下方もしくは鉛直方向に向けて穿設した孔部４または上部側面から斜め下方に向けて穿設した孔部４に、補強部材５が挿入されてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存の煉瓦、石積みまたはコンクリート等からなる橋脚に対する耐震補強に好適な補強構造および補強工法に関するものである。

先の複数の大地震における経験を踏まえて、一般の道路や鉄道高架橋を支持する既存の橋脚に対して、曲げ耐力や靱性を高めてその耐震性を向上させるための補強を施工する要請が高まっている。
従来、この種の既存の橋脚のうち、特に煉瓦、石積みあるいは無筋コンクリートからなる橋脚に対する上記耐震補強工法としては、図３に示すように、上記既存の円柱状の橋脚１０の外周全面（図ではその一部を想像線で示す。）に鉄筋コンクリート１１を巻き立てる工法が知られている。

上記鉄筋コンクリート１１による巻き立て工法によれば、既存の橋脚１０の外周に所定の配筋を行った後に、型枠を配置して現場打ちコンクリートを打設することにより上記鉄筋コンクリート１１を形成することができるため、施工が比較的容易であるとともに、当該鉄筋コンクリート１１によって橋脚１０の断面を大きくすることにより、上記耐震性を向上させることができる。

しかしながら、上記鉄筋コンクリートの巻き立て工法にあっては、通常鉄筋コンクリート１１の厚さ寸法として１５〜２５ｍｍ程度が必要となるために、型枠工事やコンクリートの打設作業等を含めて、用地的に周囲に余裕のある箇所でなければ適用することができないとい問題点があった。

また、他の耐震補強工法として、図４に示すように、角柱状の橋脚１２の外周に鋼板や炭素繊維シートあるいはアラミド繊維シート等の補強部材１３を巻回す工法が知られている。
これらの補強部材１３を用いた耐震補強工法によれば、鉄筋コンクリート１１を使用した場合ほどの巻き立て厚さを必要とせずに、橋脚１２における不足鉄筋量を補うことができるという利点がある。

ところが、これら鋼板や繊維シート等の補強部材１３を巻き回す工法にあっては、鉄筋コンクリート１１を用いた場合と比較して、材料およびその施工費用が割高になるという問題点があった。また、上記補強部材１３によって、橋脚１２の外観が変更されてしまうという問題点もあった。

さらに、いずれの工法にあっても、橋脚１０、１２の上部まで十分な作業空間を確保する必要があり、例えば列車の運行等と作業時間との調整を要する場合には、工期の長期化を招くという問題点があった。
特開昭５８−６９９６５号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、橋脚の外観を変更することなく、短期間かつ低コストで、優れた耐震補強効果を得ることができる橋脚の補強構造および補強工法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基礎フーチング上に支持された煉瓦、石積み若しくはコンクリートまたはこれらの組み合わせからなる円柱状または角柱状の橋脚の補強構造であって、上記橋脚の上面から斜め下方もしくは鉛直方向に向けて穿設した孔部または上記橋脚の上部側面から斜め下方に向けて穿設した孔部に、補強部材が挿入されてなることを特徴とするものである。

ここで、請求項２に記載の発明は、上記孔部が、上記橋脚の上面または上部側面から上記基礎フーチングに至るまで穿設されていることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、少なくとも２本の上記孔部が、互いに上記橋脚の周方向に離間した位置において、それぞれ上記橋脚の上面外周部または上部側面から下方に向けて、円柱状の上記橋脚にあってはその直径方向に、また角柱状の上記橋脚にあってはその反対側の側面に向けて、漸次傾斜することにより、平面視において互いに交差するように形成されていることを特徴とするものである。

次いで、請求項４に記載の発明は、基礎フーチング上に支持された煉瓦、石積み若しくはコンクリートまたはこれらの組み合わせからなる円柱状または角柱状の既存の橋脚に対する補強工法であって、上記橋脚の上面から斜め下方もしくは鉛直方向に向けて、または上記橋脚の上部側面から斜め下方に向けて孔部を穿設し、次いで上記孔部に、補強部材を上記上面または上部側面側から挿入した後に、上記孔部と上記補強部材との間に充填材を注入・硬化させることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記孔部を、上記橋脚の上面または上部側面から上記基礎フーチングに至るまで穿設することを特徴とするものである。

さらに、請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、少なくとも２本の上記孔部を、互いに上記橋脚の周方向に離間した位置において、それぞれ上記橋脚の上面外周部または上部側面から下方に向けて、円柱状の橋脚にあってはその直径方向に、また角柱状の橋脚にあってはその反対側の側面に向けて、漸次傾斜することにより平面視において互いに交差するように穿設することを特徴とするものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれかに記載の補強部材が、可撓性を有することを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の橋脚の補強構造および請求項４〜７のいずれかに記載の補強工法によれば、煉瓦、石積み、コンクリートまたはこれらの組み合わせからなる各種断面形状の橋脚内に、その上面からまたは上部側面から斜め下方に向けて孔部を形成し、この孔部に補強部材を挿入しているために、当該補強部材によって、地震等の外力に対する橋脚自体やその打ち継ぎ面におけるせん断滑り耐力、曲げ耐力および靱性を向上させることができる。また、上面から鉛直方向に向けて上記孔部を形成し、当該孔部に補強部材を挿入すれば、上記橋脚の曲げ耐力および打ち継ぎ面におけるせん断滑り耐力を増大させることができる。

ここで特に、請求項２または５に記載の発明のように、上記補強部材が、橋脚内において上面または上部側面から基礎フーチングに至るまで埋設されている結果、上記橋脚における水平打ち継ぎ面においても、橋脚自体のせん断耐力に、上記補強部材によるだぼ効果と当該補強部材の応力歪みによる摩擦効果が加わるために、効果的なせん断滑り耐力の向上効果を得ることができる。

また、施工が容易であるとともに、大量の高価な炭素繊維シート等が不要となるために、短期間かつ低コストで、優れた耐震補強効果を得ることができる。
加えて、橋脚の内部に補強部材を設ける構造であるために、橋脚の外観を変更することなく、また当該橋脚の外径が増加することもない。

なお、上記補強部材としては、金属製のＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒あるいは炭素繊維やアラミド繊維によって形成された線状体等の各種素材を用いることが可能であるが、汎用品であるＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒を用いれば、経済性の観点からも好ましい。

なお、当該補強部材を挿入する際に、上記孔部の上方に十分な空間が確保されている場合には、ＰＣ鋼棒等の剛性を有するものを用いることが可能であるが、請求項７に記載の発明のように、ＰＣ鋼より線等の可撓性を有するものを用いれば、例えば列車運行等により橋脚上部に十分な作業空間を確保することが難しい場合においても、挿入前の上記補強部材をコイル状に巻いておくか、あるいは下方に撓ませておくことにより、一層容易に上記施工を行うことができる。

さらに、請求項３または６に記載の発明によれば、少なくとも２本の上記孔部を、互いに上記橋脚の周方向に離間した位置において、それぞれ上記橋脚の上面外周部または上部側面から斜め下方に向けて傾斜させ、かつ平面視において互いに交差するように形成しているために、上記橋脚の全長にわたって、効果的な耐震効果を得ることができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る橋脚の補強構造の一実施形態を示すもので、図中符号１が煉瓦によって構築された既存の橋脚である。この橋脚１は、内部１ａが煉瓦、石またはコンクリートに構成されるとともに、外周部１ｂが煉瓦または石によって囲繞された円柱状の柱部材である。この橋脚１は、地盤２内に構築された鉄筋コンクリート造の基礎フーチング３上に支持されるとともに、その上面に橋桁７が設置されている。
そして、この橋脚１においては、上部側面から基礎フーチング３内に至る２本の孔部４が穿設されている。

ここで、孔部４は、橋脚１の円周方向に中心角において９０℃離間した位置から、それぞれ下方に向けて、漸次直径方向に傾斜することにより、図１（ａ）に示すように、平面視において、互いに交差するとともに橋脚１を直径方向に横切って基礎フーチング３内まで達するように形成されている。

そして、これら孔部４内には、７本×９本のＰＣ鋼より線（可撓性を有する金属製の補強部材）５が挿入されるとともに、当該ＰＣ鋼より線５と孔部４の内壁との間には、無収縮モルタルやセメントペースト等の充填材６が充填されている。

次ぎに、以上の構成からなる補強構造を施工するための、本発明に係る補強工法の一実施形態について説明する。
先ず、既存の橋脚１の上部側面の上記２箇所から、削孔機等を用いて、それぞれ下方に向けて次第に直径方向に傾斜するとともに、平面視において橋脚１を直径方向に横切って基礎フーチング３内まで達する孔部４を穿設する。

次いで、上記孔部４内に、それぞれ７本×９本のＰＣ鋼より線５を基礎フーチング３に至るまで挿入して、さらに孔部４とＰＣ鋼より線５との間に無収縮モルタルやセメントペースト等の充填材６を注入・硬化させる。

このように、上記橋脚の補強構造および補強方法によれば、既存の煉瓦造の橋脚１内に、その上部側面から基礎フーチング３に至る孔部４を形成し、この孔部４にＰＣ鋼より線５を挿入するとともに、孔部４とＰＣ鋼より線５との間に無収縮モルタル等の充填材６を充填しているために、ＰＣ鋼より線５によって、地震等の外力に対する橋脚１のせん断滑り耐力、曲げ耐力および靱性を向上させることができる。

ここで、２本の孔部４を、互いに橋脚１の円周方向に９０℃離間した位置において、それぞれ斜め下方に向けて傾斜させて、平面視において互いに直交するように基礎フーチング３に至るまで形成し、これら孔部４にＰＣ鋼より線５を挿入しているために、上記橋脚の全長にわたって効果的な耐震効果を得ることができるとともに、特に橋脚１における水平打ち継ぎ面においても、橋脚１自体のせん断耐力に、ＰＣ鋼より線５によるだぼ効果とその応力歪みによる摩擦効果が加わるために、効果的なせん断滑り耐力の向上効果を得ることができる。

また、橋脚１に削孔機等によって孔部４を穿設して、当該孔部４内にＰＣ鋼より線５を挿入した後に、上記充填材６を充填することにより補強工事が完了するために、施工が容易であるとともに、高価な炭素繊維シート等が不要となるために、短期間かつ低コストで、優れた耐震補強効果を得ることができる。
加えて、橋脚１の内部にＰＣ鋼より線５を設ける構造であるために、橋脚１の外観を変更することなく、かつ橋脚１の外径が増加することもない。

さらに、孔部４内に可撓性を有する汎用のＰＣ鋼より線５を挿入しているために、列車運行等により橋脚１の上部に十分な作業空間を確保することが難しい場合においても、挿入前のＰＣ鋼より線５をコイル状に巻いておいたり、あるいは下方に撓ませておいたりすることにより、一層容易に上記施工を行うことができる。

なお、本発明は、石積みの橋脚や、無筋コンクリートの橋脚、あるいはこれらの組み合わせた構造の橋脚等に対して、広く適用することができる。加えて、橋脚１の中間部に形成された打ち継ぎ面等のせん断滑りを生じるおそれの有る箇所の近傍のみを補強する場合等においては、必ずしも孔部４を基礎フーチング３まで至るように形成しなくてもよい。

また、橋脚１の形状についても、上述した円柱状の他、角柱状のものに対しても、適用することが可能である。この場合には、２本の上記孔部を、互いに上記橋脚の周方向に異なる側面において、それぞれ上記橋脚の上面外周部または上部側面から下方に向けて、当該側面の反対側の側面に向けて、漸次傾斜することにより、平面視において互いに交差するように形成すれば好適である。

さらに、孔部４の穿設箇所に付いても、上述した２箇所に限らず、橋脚の劣化の度合いや耐震診断結果等に基づいて、適宜１箇所あるいは３箇所以上に設けてもよく、また作業空間が確保される場合には、橋脚１の上面から基礎フーチング３まで至るように形成してもよい。

また、橋脚１の上面から孔部４を穿設するに際しては、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、鉛直方向に穿設して、これら孔部４内に、同様にＰＣ鋼より線５を挿入するとともに、当該ＰＣ鋼より線５と孔部４の内壁との間に充填材６を充填することもできる。この場合には、橋脚１自体の曲げ耐力を向上させることができるとともに、高さ方向に打ち継ぎ面が有る場合には、当該打ち継ぎ面におけるせん断滑り耐力も増大させることができる。

また、上記補強部材についても、上述したＰＣ鋼より線５に限定されるものではなく、施工時に、孔部４の上方に当該補強部材挿入用の十分な空間が確保し得る場合には、ＰＣ鋼棒を用いることもでき、さらには、これらに代えて炭素繊維やアラミド繊維等からなる線状体を用いることも可能である。

本発明に係る橋脚の補強構造の一実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切り欠いた正面図である。 本発明の他の実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 従来の橋脚の補強構造を示す一部想像線で示す斜視図である。 従来の他の橋脚の補強構造を示す一部想像線で示す斜視図である。

符号の説明

１ 橋脚
３ 基礎フーチング
４ 孔部
５ ＰＣ鋼より線（補強部材）
６ 充填材

Claims (7)

1. 基礎フーチング上に支持された煉瓦、石積み若しくはコンクリートまたはこれらの組み合わせからなる円柱状または角柱状の橋脚の補強構造であって、
   上記橋脚の上面から斜め下方もしくは鉛直方向に向けて穿設した孔部または上記橋脚の上部側面から斜め下方に向けて穿設した孔部に、補強部材が挿入されてなることを特徴とする橋脚の補強構造。
2. 上記孔部は、上記橋脚の上面または上部側面から上記基礎フーチングに至るまで穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の橋脚の補強構造。
3. 少なくとも２本の上記孔部が、互いに上記橋脚の周方向に離間した位置において、それぞれ上記橋脚の上面外周部または上部側面から下方に向けて、円柱状の上記橋脚にあってはその直径方向に、また角柱状の上記橋脚にあってはその反対側の側面に向けて、漸次傾斜することにより、平面視において互いに交差するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の橋脚の補強構造。
4. 基礎フーチング上に支持された煉瓦、石積み若しくはコンクリートまたはこれらの組み合わせからなる円柱状または角柱状の既存の橋脚に対する補強工法であって、
   上記橋脚の上面から斜め下方もしくは鉛直方向に向けて、または上記橋脚の上部側面から斜め下方に向けて孔部を穿設し、次いで上記孔部に、補強部材を上記上面または上部側面側から挿入した後に、上記孔部と上記補強部材との間に充填材を注入・硬化させることを特徴とする橋脚の補強工法。
5. 上記孔部は、上記橋脚の上面または上部側面から上記基礎フーチングに至るまで穿設することを特徴とする請求項４に記載の橋脚の補強工法。
6. 少なくとも２本の上記孔部を、互いに上記橋脚の周方向に離間した位置において、それぞれ上記橋脚の上面外周部または上部側面から下方に向けて、円柱状の橋脚にあってはその直径方向に、また角柱状の橋脚にあってはその反対側の側面に向けて、漸次傾斜することにより平面視において互いに交差するように穿設することを特徴とする請求項４または５に記載の橋脚の補強工法。
7. 上記補強部材は、可撓性を有することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の橋脚の補強工法。

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