JP2007308894A

JP2007308894A - 構造物の強化構造

Info

Publication number: JP2007308894A
Application number: JP2006136683A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hayakawa; 岳早川
Original assignee: Abe Nikko Kogyo Co Ltd
Current assignee: Abe Nikko Kogyo Co Ltd
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: JP4918280B2

Abstract

【課題】強化シートの先端部分の形状を工夫することで、耐久性を向上させることができる、構造物の強化構造を提供する。
【解決手段】強化シート２は、複数枚が積層されて、それらの定着部２ａ、２ａが、引っ張り応力の作用方向Ｐにずれるようにして、構造物１に貼り付けられる。そして、強化シート２の端部部分の、構造物１へ貼り付けられた定着部２ａにおける先端ライン２ｂの形状は、前記作用方向Ｐに対して傾斜して形成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、強化シートによる構造物の強化構造に関するものである。

従来、土木建築の構造物を強化するために、構造物に繊維シートからなる強化シートを緊張して貼り付けることが行なわれていた（例えば、特許文献１参照）。この強化構造においては、図１０に示されるように、緊張した複数枚の強化シート１２、１２が、積層されるようにして構造物１１に貼り付けられた。そして、これら複数枚の強化シート１２、１２の貼り付けにあたっては、その貼り付けのための接着層のせん断応力を分散させて強化シート１２、１２の剥がれを防止するために、それら強化シート１２、１２の端部が段状となるよう、順にずれて貼り付けられた。

特開２００２−３５７００１号公報

ところで、前記従来の強化構造にあっては、強化シート１２、１２の剥がれを防止して強化構造の耐久性を向上させるために、複数枚の強化シート１２、１２を構造物１１に段状に貼り付けて接着層のせん断応力を分散させるというように、強化シート１２、１２の積層方向に対して工夫されているものの、強化シート１２、１２の幅方向に対しては、何ら工夫がなされていなかった。

この発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、強化シートの先端部分の形状を工夫することで、耐久性を向上させることができる、構造物の強化構造を提供することにある。

この発明に係る構造物の強化構造は、前記目的を達成するために、次の構成からなる。すなわち、
請求項１に記載の発明に係る構造物の強化構造は、構造物に強化シートを貼り付けてなる、構造物の強化構造であって、前記構造物が受ける荷重によって、その構造物の、前記強化シートが貼り付けられた貼付面に沿って生じる、引っ張り応力の作用方向側の、前記強化シートの端部部分にある、前記構造物へ貼り付けられた定着部における先端ラインの形状が、前記作用方向に対して傾斜して形成されている、または、前記作用方向に対して傾斜する方向に沿って、階段状に形成されている。

このように、構造物に貼り付けられる強化シートの定着部における先端ラインの形状を、引っ張り応力の作用方向に対して傾斜して形成したり、その作用方向に対して傾斜する方向に沿って階段状に形成することで、定着部の先端ラインの長さが長くなる。そして、このように、強化シートの定着部の先端ラインの長さが長くなることで、この先端部分における、構造物との貼り付けのための接着層のせん断応力が分散し、その結果、この接着層の最大せん断応力が低下する。したがって、強化シートが構造物から剥がれ難くなり、この強化構造の耐久性が向上する。

また、請求項２に記載の発明に係る構造物の強化構造は、請求項１に記載の強化構造において、前記強化シートは、複数枚が積層されるとともに、それらの定着部が前記作用方向にずれるようにして前記構造物に貼り付けられている。こうして、構造物に、複数枚の強化シートを、それらの定着部を引っ張り応力の作用方向にずれるようにして貼り付けることで、貼り付けのための接着層のせん断応力が、作用方向に分散する。そして、このように、接着層のせん断応力が分散することで、この接着層の最大せん断応力が低下して、強化シートが構造物から一層剥がれ難くなり、この強化構造の耐久性が一層向上する。

また、請求項３に記載の発明に係る構造物の強化構造は、請求項１または２に記載の強化構造において、前記構造物と前記強化シートの定着部との間には、前もって前記定着部の先端を越えるようにして前記構造物に貼り付けられる、先貼りシートが介在する。こうして、構造物と強化シートの定着部との間に先貼りシートを介在させることで、貼り付けのための接着層のせん断応力が、定着部の先端を越えて分散する。そして、このように、接着層のせん断応力が分散することで、この接着層の最大せん断応力が低下して、強化シートが構造物から一層剥がれ難くなり、この強化構造の耐久性が一層向上する。

また、請求項４に記載の発明に係る構造物の強化構造は、請求項３に記載の強化構造において、前記先貼りシートは、複数枚が積層され、それら先貼りシートは、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シートからなるとともに、それらの繊維の方向が、前記作用方向に対して互いに逆側に傾斜する。このように、先貼りシートの繊維の方向を、引っ張り応力の作用方向に対して互いに逆側に傾斜させることで、その傾斜する斜め方向に接着層のせん断応力が分散する。このため、接着層のせん断応力をより広い範囲に分散させることができ、その結果、この接着層の最大せん断応力を一層低下させることができる。したがって、強化シートが構造物からより一層剥がれ難くなり、この強化構造の耐久性がより一層向上する。

また、請求項５に記載の発明に係る構造物の強化構造は、請求項３または４に記載の強化構造において、前記構造物には、前記先貼りシートおよび前記強化シートの定着部を覆うようにして、アンカーシートが貼り付けられており、そのアンカーシートは、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シートからなるとともに、その繊維の方向が、前記作用方向と直交する方向を向く。このように、アンカーシートを貼り付けることで、強化シートが構造物からより一層剥がれ難くなり、この強化構造の耐久性がさらに向上する。

また、請求項６に記載の発明に係る構造物の強化構造は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の強化構造において、前記強化シートは、前記構造物に、緊張して貼り付けられ、その緊張方向が、前記作用方向を向く。

また、請求項７に記載の発明に係る構造物の強化構造は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の強化構造において、前記強化シートは、前記構造物に、緊張することなく貼り付けられる。

この発明に係る構造物の強化構造によれば、強化シートの定着部の先端ラインの形状を、引っ張り応力の作用方向に対して傾斜して形成したり、その作用方向に対して傾斜する方向に沿って階段状に形成するというように、強化シートの先端部分の形状を工夫することで、その先端部分での接着層の最大せん断応力を低下させることができ、この強化構造の耐久性を向上させることができる。

以下、この発明に係る構造物の強化構造を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１ないし図６は、本発明の一実施の形態を示す。図中符号１は、強化の対象となる、構造物、例えば橋の桁等の土木・建築構造物である。２は、前記構造物１を強化するための強化シートである。３は、構造物１の強化構造であって、前記構造物１に前記強化シート２を張り付けてなる。

この強化構造３は、構造物１が受ける荷重によって、その構造物１の、強化シート２が貼り付けられた貼付面（図示実施の形態においては、底面１ａ）に沿って生じる、引っ張り応力の作用方向Ｐ側の、強化シート２の端部部分にある、構造物１へ貼り付けられた定着部２ａにおける先端ライン２ｂの形状が、前記作用方向Ｐに対して傾斜して形成されている。ここで、強化シート２は、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シート、例えば、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維シート等の繊維シート、特に連続繊維シートであって、合成樹脂を含浸していない無含浸の繊維シートからなる。そして、この強化シート２は、その繊維の方向が前記作用方向Ｐを向くようにして、構造物１に貼り付けられる。図示実施の形態においては、強化シート２は、複数枚が積層されるとともに、それらの定着部２ａ、２ａが前記作用方向Ｐにずれるようにして、構造物１に貼り付けられる。

また、構造物１と強化シート２の定着部２ａとの間には、前もって定着部２ａの先端を越えるようにして構造物１に貼り付けられる、先貼りシート４が介在する。この先貼りシート４は、強化シート２と同様に、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シート、例えば、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維シート等の繊維シート、特に連続繊維シートであって、合成樹脂を含浸していない無含浸の繊維シートからなる。そして、この先貼りシート４は、複数枚が積層され、それらの繊維の方向が、前記作用方向Ｐに対して互いに逆側に傾斜している。

さらに、構造物１には、先貼りシート４および強化シート２の定着部２ａを覆うようにして、アンカーシート５が貼り付けられる。このアンカーシート５は、強化シート２と同様に、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シート、例えば、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維シート等の繊維シート、特に連続繊維シートであって、合成樹脂を含浸していない無含浸の繊維シートからなる。そして、このアンカーシート５は、その繊維の方向が、前記作用方向Ｐと直交する方向を向いている。

次に、強化構造３の施工手順について説明する。始めに、図１に示すように、先貼りシート４を、前記作用方向Ｐの両側における、構造物１の底面１ａから両側面１ｂ、１ｂに渡って、エポキシ樹脂等の含浸樹脂等からなる接着材を用いて貼り付ける（樹脂含浸接着する）。詳細には、先貼りシート４は、二層に積層され、一層目の先貼りシートとなる第１先貼りシート４０１と二層目の先貼りシートとなる第２先貼りシート４０２とが、それらの繊維の方向が、前記作用方向Ｐに対して互いに逆側に傾斜する（図示実施の形態においては、４５°方向に傾斜する）ようにして貼り付けられる。ここで、第１先貼りシート４０１と第２先貼りシート４０２とは、その貼り付け部位に対して幅狭となっているため、それぞれが、複数枚幅方向に並べられる。

その後、図２に示すように、強化シート２を、その繊維の方向が前記作用方向を向くようにして、構造物１の両側に位置する先貼りシート４、４に渡るように、エポキシ樹脂等の含浸樹脂等からなる接着材を用いて貼り付ける（樹脂含浸接着する）。ここで、強化シート２の定着部２ａにおける先端ライン２ｂの形状を、前記作用方向Ｐに対して傾斜して形成する。詳細には、強化シート２の先端ライン２ｂの形状は、幅の中央が突出するようにして、その両側が前記作用方向Ｐに対して、例えば約１５度傾斜して形成されている。また、強化シート２は、二層に積層され、一層目の強化シートとなる第１強化シート２０１と二層目の強化シートとなる第２強化シート２０２とが、それらの定着部２ａ、２ａが前記作用方向Ｐにずれるようにして、構造物１の貼付面となる底面１ａに貼り付けられる。図示実施の形態においては、第２強化シート２０２の定着部２ａが、第１強化シート２０１の定着部２ａよりも中央側にずれることで、第１強化シート２０１（内層）の定着部２ａが、第２強化シート２０２（外層）の定着部２ａよりも、前記作用方向Ｐに延出している。

次いで、図３に示すように、補助シート６を、前記強化シート２、２の定着部２ａ、２ａの上に、エポキシ樹脂等の含浸樹脂等からなる接着材を用いて貼り付ける（樹脂含浸接着する）。この補助シート６は、強化シート２と同様に、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シート、例えば、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維シート等の繊維シート、特に連続繊維シートであって、合成樹脂を含浸していない無含浸の繊維シートからなる。そこで、この補助シート６は、その繊維の方向が、前記作用方向Ｐと一致する向きとなっている。

その後に、図４に示すように、アンカーシート５、５を、補助シート６の上から、先貼りシート４、４および強化シート２、２の定着部２ａ、２ａを覆うように、構造物１の底面１ａから両側面１ｂ、１ｂに渡って、エポキシ樹脂等の含浸樹脂等からなる接着材を用いて貼り付ける（樹脂含浸接着する）。こうして、強化構造３が完成するが、必要に応じて、全体にトップコートを施す。

この強化構造３によると、構造物１に強化シート２を貼り付け、その強化シート２の定着部２ａにおける先端ライン２ｂの形状を、引っ張り応力の作用方向Ｐに対して傾斜して形成することで、この定着部２ａの先端ライン２ｂの長さが長くなる。そして、このように、強化シート２の定着部２ａの先端ライン２ｂの長さが長くなることで、この先端部分における、構造物１との貼り付けのための接着層のせん断応力が分散し、その結果、この接着層の最大せん断応力が低下する。こうして、強化シート２の定着部２ａの先端ライン２ｂの形状を、引っ張り応力の作用方向Ｐに対して傾斜して形成するというように、強化シート２の先端部分の形状を工夫することで、その先端部分での接着層の最大せん断応力を低下させて、強化シート２を構造物１から剥がれ難くすることができ、この強化構造３の耐久性を向上させることができる。

また、構造物１に、複数枚（図示実施の形態においては、２枚）の強化シート２、２を、それらの定着部２ａ、２ａを前記作用方向Ｐにずれるようにして貼り付けることで、貼り付けのための接着層のせん断応力が、前記作用方向Ｐに分散する。そして、このように、接着層のせん断応力が分散することで、この接着層の最大せん断応力が低下して、強化シート２が構造物１から一層剥がれ難くなり、この強化構造３の耐久性が一層向上する。さらに、構造物１と強化シート２の定着部２ａとの間に先貼りシート４を介在させることで、貼り付けのための接着層のせん断応力が、定着部２ａの先端を越えて分散する。そして、このように、接着層のせん断応力が分散することで、この接着層の最大せん断応力が低下して、強化シート２が構造物１から一層剥がれ難くなり、この強化構造３の耐久性が一層向上する。ここで、先貼りシート４を、複数枚を積層（図示実施の形態においては、二層に積層）し、先貼りシート４の繊維の方向を、前記作用方向Ｐに対して互いに逆側に傾斜させることで、その傾斜する斜め方向に接着層のせん断応力が分散する。このため、接着層のせん断応力をより広い範囲に分散させることができ、その結果、この接着層の最大せん断応力を一層低下させることができる。したがって、強化シート２が構造物１からより一層剥がれ難くなり、この強化構造３の耐久性がより一層向上する。また、構造物１に補助シート６とかアンカーシート５を貼り付けることで、強化シート２が構造物１からより一層剥がれ難くなり、この強化構造３の耐久性がさらに向上する。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、構造物１は、土木・建築構造物としては、橋の桁でなくとも、橋の、床版や橋脚や橋台等であってもよく、また、橋以外の、柱や梁等であってもよい。また、構造物１は、コンクリート構造物（鉄筋コンクリート構造物とかプレストレストコンクリート構造物等）の他に、鉄製等であってもよく、コンクリート製の構造物に限定されるものではない。

また、強化シート２は、既存の構造物１に、事後的に、すなわち補強とか補修目的で貼り付けられてもよいが、他に、構造物１の新設の際に貼り付けられても構わない。

また、強化シート２の端部部分の、構造物１へ貼り付けられた定着部２ａにおける先端ライン２ｂの形状は、幅の中央が突出しなくとも、図７に示すように、幅の一方端が突出してもよく、また、図８に示すように、幅の２ヶ所等、複数ヶ所が突出してもよい。また、強化シート２の定着部２ａにおける先端ライン２ｂの形状は、引っ張り応力の作用方向Ｐに対して傾斜して形成されなくとも、定着部２ａの先端ライン２ｂの長さを長くするために、例えば図９に示すように、前記作用方向Ｐに対して傾斜する方向に沿って、階段状に形成されても構わない。

また、強化構造３において、強化シート２は、２枚が積層されるが、３枚以上が積層されてもよい。また、強化シート２、２を積層するにあたって、それらの定着部２ａ、２ａが前記作用方向Ｐにずれているが、必ずしもずれなくともよい。さらに、強化シート２は、複数枚が積層されなくとも、１枚のみ用いられても構わない。

また、先貼りシート４、強化シート２、補助シート６、アンカーシート５は、合成樹脂を含浸していない無含浸の繊維シートからならなくとも、予め合成樹脂を含浸させた繊維シートからなっていてもよく、また、繊維シート以外のシートであってもよい。

また、強化構造３を形成するにあたって、先貼りシート４とか補助シート６とかアンカーシート５は、必ずしも用いなくともよい。

また、強化シート２は、構造物１に、そのまま、すなわち緊張することなく貼り付けられてもよいが、他に、緊張して貼り付けられてもよい。ここで、構造物１に強化シート２を緊張して貼り付ける場合には、その緊張方向が、前記作用方向Ｐを向くようにする。そして、このように、構造物１に強化シート２を緊張して貼り付けることにより、構造物１自身の強度に強化シート２自身の強度が加わるだけでなく、構造物１に圧縮応力（プレストレス）が付与されて、この構造物１の、引っ張りとか曲げに対する耐力が向上する。

この発明の一実施の形態の、先貼りシートを構造物に貼り付けた状態を示す底面図である。同じく、強化シートを構造物に貼り付けた状態を示す底面図である。同じく、補助シートを構造物に貼り付けた状態を示す底面図である。同じく、アンカーシートを構造物に貼り付けた状態を示す底面図である。同じく、図４におけるＡ−Ａ線による断面の模式図である。同じく、強化構造の斜視図である。この発明の第一変形例を示す、図２相当図である。この発明の第二変形例を示す、図２相当図である。この発明の第三変形例を示す、図２相当図である。従来の強化構造を示す正面図である。

符号の説明

１構造物
２強化シート
２ａ定着部
２ｂ先端ライン
２０１第１強化シート（強化シート）
２０２第２強化シート（強化シート）
３強化構造
４先貼りシート
４０１第１先貼りシート（先貼りシート）
４０２第２先貼りシート（先貼りシート）
５アンカーシート
Ｐ作用方向

Claims

構造物に強化シートを貼り付けてなる、構造物の強化構造であって、
前記構造物が受ける荷重によって、その構造物の、前記強化シートが貼り付けられた貼付面に沿って生じる、引っ張り応力の作用方向側の、前記強化シートの端部部分にある、前記構造物へ貼り付けられた定着部における先端ラインの形状が、前記作用方向に対して傾斜して形成されている、または、前記作用方向に対して傾斜する方向に沿って、階段状に形成されていることを特徴とする、構造物の強化構造。
前記強化シートは、複数枚が積層されるとともに、それらの定着部が前記作用方向にずれるようにして前記構造物に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の、構造物の強化構造。
前記構造物と前記強化シートの定着部との間には、前もって前記定着部の先端を越えるようにして前記構造物に貼り付けられる、先貼りシートが介在することを特徴とする請求項１または２に記載の、構造物の強化構造。
前記先貼りシートは、複数枚が積層され、それら先貼りシートは、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シートからなるとともに、それらの繊維の方向が、前記作用方向に対して互いに逆側に傾斜することを特徴とする請求項３に記載の、構造物の強化構造。
前記構造物には、前記先貼りシートおよび前記強化シートの定着部を覆うようにして、アンカーシートが貼り付けられており、そのアンカーシートは、繊維が一方向に引き揃えられた繊維シートからなるとともに、その繊維の方向が、前記作用方向と直交する方向を向くことを特徴とする請求項３または４に記載の、構造物の強化構造。
前記強化シートは、前記構造物に、緊張して貼り付けられ、その緊張方向が、前記作用方向を向くことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の、構造物の強化構造。
前記強化シートは、前記構造物に、緊張することなく貼り付けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の、構造物の強化構造。