JP2016217016A - 既設柱の補強構造および補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補強後の既設柱の軸方向に交差する断面の面積を縮小させることが可能な補強技術を提供する。【解決手段】円柱状の橋脚部の外周に、その外周に沿って縦置きされた複数本の主筋５ａと、複数本の主筋５ａを取り囲むように橋脚部の外周に螺旋状に巻かれた螺旋フープ筋５ｂとで構成される補強鉄筋部を設けるとともに、その補強鉄筋部を覆うようにモルタル部５ｃを設けることで補強構造部５を形成した。螺旋フープ筋５ｂは、そのループ内径が橋脚部の直径よりも小さく縮径された状態で橋脚部の外周に巻き付けられる。これにより、補強後の橋脚部の面積を小さくすることができる。また、螺旋フープ筋５ｂを橋脚部の外周にしっかりと巻き付けることができるので、橋脚部の補強強度を向上させることができる。さらに、螺旋フープ筋を複数の鉄筋で構成することにより、螺旋フープ筋５ｂに生じる応力を分散して歪みを低減することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、既設柱の補強構造および補強方法に関するものである。

既設柱を補強するためのＲＣ巻立て工法は、既設柱の軸方向に延在する棒状の鉄筋を既設柱の外周に沿って複数本並べて配置するとともに、その外側に既設柱の外周に沿って延在する枠状の鉄筋（フープ筋）を既設柱の軸方向に沿って並べて配置し、さらにこれらの格子状の補強鉄筋部をコンクリートで覆うことで既設柱を補強する工法である。この工法の場合、フープ筋を１つずつ配置し継目を溶接してから既設柱の軸方向に沿って順次固定するのに手間がかかり、施工や品質管理が難しい。一方、既設柱を補強する他の工法として、既設柱の外周に螺旋フープ筋を巻き付ける工法がある（例えば特許文献１〜４参照）。

特開平９−１５８４９４号公報 特開平１０−１４８０３８号公報 特開２０００−６４６３０号公報 特開平８−３２６２１５号公報

ところで、既設柱の補強においては、既設柱が設置されている立地条件に応じて適用可能な補強工法が限られる場合がある。例えば、高架橋の橋脚で脚柱が側道と隣接する場合や建築限界の制約がある場合は、補強によって既設柱の幅（断面積）が増大してしまうような補強工法を適用することができない。このため、既設柱の補強においては、補強工法の適用範囲を広げるために、補強後の既設柱の軸方向に交差する断面の面積を如何にして縮小させるかが重要な課題となっている。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、補強後の既設柱の軸方向に交差する断面の面積を縮小させることが可能な補強技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の既設柱の補強構造は、軸方向に交差する断面の形状が円形状に形成された既設柱の補強構造であって、前記既設柱の軸方向に延在させた状態で、前記既設柱の外周に沿って並べて設置された複数本の金属製の軸方向筋と、前記既設柱の直径よりも小さい直径に塑性変形された状態で前記既設柱の外周に沿って螺旋状に巻かれた金属製の周方向筋と、前記軸方向筋および前記周方向筋を覆うように前記既設柱の外周に設けられたモルタル部と、を備え、前記軸方向筋は、複数の軸方向筋棒材と、前記複数の軸方向筋棒材を接続する第１の継手部材と、を備え、前記周方向筋は、複数の周方向筋棒材と、前記複数の周方向筋棒材を接続する第２の継手部材と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明は、上記請求項１記載の発明において、前記軸方向筋の下端部は、前記既設柱の基礎部にアンカー定着されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の本発明は、上記請求項１または２記載の発明において、前記軸方向筋、前記周方向筋またはその両方が、細径異形ＰＣ鋼棒または高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の本発明は、上記請求項１または２記載の発明において、前記軸方向筋および前記周方向筋が、細径異形ＰＣ鋼棒および高強度鉄筋コンクリート用棒鋼の組み合わせで構成されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の本発明の既設柱の補強方法は、軸方向に交差する断面の形状が円形状に形成された既設柱の補強方法であって、前記既設柱の軸方向に延在する複数本の金属製の軸方向筋を、前記既設柱の外周に沿って並べて設置する工程と、前記既設柱の直径よりも小さい直径に塑性変形された金属製の周方向筋を前記既設柱の外周に螺旋状に巻き付ける工程と、前記軸方向筋および前記周方向筋を覆うように前記既設柱の外周にモルタル部を形成する工程と、を有し、前記軸方向筋の設置工程においては、複数の軸方向筋棒材を前記既設柱の軸方向に沿って第１の継手部材によって接続する工程を有し、前記周方向筋の巻き付け工程においては、複数の周方向筋棒材を前記既設柱の周方向に沿って第２の継手部材によって接続する工程を有する、ことを特徴とする。

また、請求項６に記載の本発明の既設柱の補強方法は、上記請求項５記載の発明において、前記軸方向筋の設置工程は、前記既設柱の基礎部にアンカー孔を形成する工程と、前記アンカー孔に前記軸方向筋の下端部を挿入して固定する工程と、を有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、補強構造を含む既設柱の軸方向に交差する断面の面積を縮小させることが可能になる。

請求項２記載の発明によれば、軸方向筋の機械的強度を向上させることが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、補強構造を含む既設柱の軸方向に交差する断面の面積を縮小させることが可能になる。

請求項４記載の発明によれば、補強構造を含む既設柱の軸方向に交差する断面の面積を縮小させることが可能になる。

請求項５記載の発明によれば、補強構造を含む既設柱の軸方向に交差する断面の面積を縮小させることが可能になる。

請求項６記載の発明によれば、軸方向筋の機械的強度を向上させることが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る補強構造が適用された橋脚部を有する橋梁の要部斜視図である。 図１の橋梁の橋脚部を補強する補強構造部の表層のモルタル部を取り除いて補強構造部内の補強鉄筋部を示した要部斜視図である。 図１の橋梁の要部断面図である。 図３の橋梁の橋脚部の下部側の要部拡大断面図である。 図３の橋梁の橋脚部の上部側の要部拡大断面図である。 図１の橋梁の橋脚部の軸方向に交差する断面図である。 図６の橋脚部の要部拡大断面図である。 図１の橋梁の変形例の要部断面図である。 図８の橋梁の下部側の要部拡大断面図である。 図８の橋梁の上部側の要部拡大断面図である。 （ａ）は補強工程中の橋梁の要部斜視図、（ｂ）は図１１（ａ）の橋梁の要部拡大斜視図である。 （ａ）は図１１に続く補強工程中の橋梁の要部斜視図、（ｂ）は図１２（ａ）の橋梁の要部拡大斜視図である。 （ａ）は図１２に続く補強工程中の橋梁の要部斜視図、（ｂ）は図１３（ａ）の橋梁の要部拡大斜視図である。 （ａ）は図１３に続く補強工程中の橋梁の要部斜視図、（ｂ）は図１４（ａ）の橋梁の要部拡大斜視図である。 （ａ）は図１４に続く補強工程中の橋梁の要部斜視図、（ｂ）は図１５（ａ）の橋梁の要部拡大斜視図である。 図１の橋梁を構成する補強構造部の補強鉄筋（軸方向筋および周方向筋）の材料を変えた場合における補強鉄筋強度、既設構造物と軸方向筋の離隔、軸方向筋の直径、周方向筋の直径、かぶり厚さおよび補強厚さの測定結果を示した説明図である。 図１の橋脚部の軸方向に交差する面の要部拡大断面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本実施の形態に係る補強構造が適用された橋脚部を有する橋梁の要部斜視図、図２は図１の橋梁の橋脚部を補強する補強構造部の表層のモルタル部を取り除いて補強構造部内の補強鉄筋部を示した要部斜視図である。

橋梁１は、例えば、道路、鉄道または水路等を通す架空構造物であり、地盤上に設置された基礎部２と、基礎部２上に立設された橋脚部（既設柱）３と、橋脚部３により支持された上部構造部４とを有している。

橋梁１の橋脚部３は、例えば、軸方向に交差する断面が円形状に形成された円柱状のコンクリートからなり、その外周には、橋脚部３を補強する補強構造部５が橋脚部３の外周面のほぼ全域を覆うように設けられている。なお、特に限定されるものではないが、橋脚部３の直径は、例えば、４００〜２０００ｍｍ程度である。また、適用される橋脚部３は、その軸方向に交差する断面の形状が、例えば、楕円形状や角丸長方形状（２つの等しい長さの平行線と２つの半円とが結合された形状）の橋脚部にも適用することができる。

補強構造部５は、橋脚部３の軸方向に沿って立設された複数本の主筋（軸方向筋）５ａと、この複数本の主筋５ａの外側に螺旋状に巻かれた螺旋フープ筋（周方向筋）５ｂと、これらの補強鉄筋部を被覆した状態で橋脚部３の外周に設けられたモルタル部（被覆材）５ｃとを備えている。

次に、補強構造部５の構成について図３〜図７を参照して説明する。図３は図１の橋梁の要部断面図、図４は図３の橋梁の橋脚部の下部側の要部拡大断面図、図５は図３の橋梁の橋脚部の上部側の要部拡大断面図、図６は図１の橋梁の橋脚部の軸方向に交差する断面図、図７は図６の橋脚部の要部拡大断面図である。

図３に示すように、主筋５ａは、例えば棒状の高張力鉄筋（ＳＢＰＤ１２７５／１４２０：細径異形ＰＣ鋼棒（ＪＩＳ３１３７：２００８）等）からなり、橋脚部３の軸方向に沿って立設された状態で、橋脚部３の外周に沿って複数本並んで設置されている。このように橋脚部３の外周に複数本の主筋５ａを設けることにより、橋脚部３の曲げ耐力を向上させることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。また、主筋５ａを高張力鉄筋により形成することにより、主筋５ａの断面積を小さくすることができるので、補強構造部５の厚さを薄くすることができ、補強構造部５を含む橋脚部３の軸方向に交差する断面の面積を小さくすることができる。このため、建築限界を広げることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。

図４に示すように、主筋５ａの下端部は、基礎部２の上部に垂直に穿孔されたアンカー孔２ａに挿入されアンカー定着されている。これにより、複数本の主筋５ａを固定させることができるので、複数本の主筋５ａの機械的強度を向上させることができる。この主筋５ａの下端部には、カプラ６ａのような機械的継手がネジ止めされている。これにより、主筋５ａの下端部の径をカプラ６ａの分だけ相対的に拡大することができるので、主筋５ａの下端部の固定効果を向上させることができる。なお、アンカー孔２ａの内壁面には、アンカー孔２ａの周方向に沿って延びる溝２ｂ，２ｂが形成されている。

また、図５に示すように、主筋５ａの上端部は、上部構造部４の下部に垂直に穿孔された固定孔４ａに挿入されて固定されている。この主筋５ａの上端部には、主筋５ａの下端部と同様に、カプラ６ｂのような機械的継手がネジ止めされている。これにより、主筋５ａの下端部と同様に、主筋５ａの上端部の固定効果も向上させることができる。なお、固定孔４ａの内壁面には、固定孔４ａの周方向に沿って延びる溝４ｂ，４ｂが形成されている。

また、図３〜図５に示すように、各主筋５ａは、少なくとも２本の鉄筋（軸方向筋棒材）をカプラ（第１の継手部材）６ｃのような機械的継手で接続することにより構成されている。これにより、現地条件の違いや熟練度の差に起因する製品強度のバラツキを低減または無くすことができる。また、各主筋５ａの設置時に、主筋５ａの構成用の鉄筋をアンカー孔２ａや固定孔４ａに挿入してからカプラ６ｃで繋ぐことにより、各主筋５ａをアンカー孔２ａおよび固定孔４ａに容易に挿入することができる。また、図３に示すように、橋脚部３の外周に沿って互いに隣接する主筋５ａ，５ａのカプラ６ｃ，６ｃの高さ位置が、主筋５ａの軸方向にずれている。これにより、橋脚部３の外周に沿って互いに隣接する主筋５ａ，５ａのカプラ６ｃ，６ｃの高さ位置を一致させる場合に比べて、複数本の主筋５ａの全体的な曲げ強度を向上させることができる。なお、カプラ６ｃには、例えば、端部ネジ加工継手、鋼管圧着継手、モルタル充填式継手、あるいはこれらの併用継手を使用することができる。端部ネジ加工継手は、異形鉄筋にネジ部を摩擦圧接したものか、異形鉄筋の端部をネジ加工したもの同士をカプラで接合し、ナットで締め付けて固定する継手である。また、鋼管圧着継手は、異形鉄筋と異形鉄筋との継ぎ目にスリーブをかぶせ、ジャッキで圧着し、異形鉄筋の節にスリーブを食い込ませて固定する継手である。さらに、モルタル充填式継手は、異形鉄筋とスリーブとの間に無収縮モルタルを充填して固定する継手である。

一方、図３〜図６に示すように、螺旋フープ筋５ｂは、例えば棒状の高張力鉄筋（ＳＢＰＤ１２７５／１４２０：細径異形ＰＣ鋼棒（ＪＩＳ３１３７：２００８）等）からなり、複数本の主筋５ａを取り囲んだ状態で橋脚部３の外周に沿って螺旋状に巻かれている。このような螺旋フープ筋５ｂを設けたことにより、橋脚部３の剪断耐力を向上させることができる。また、螺旋フープ筋５ｂを高張力鉄筋で形成することにより、曲げ戻しが可能となり現地での巻き付けが可能となる。さらに、螺旋フープ筋５ｂを高張力鉄筋で形成することにより、螺旋フープ筋５ｂの断面積を小さくすることができるので、補強構造部５の厚さを薄くすることができ、橋脚部３（補強構造部５を含む）の軸方向に交差する断面の面積を小さくすることができる。このため、建築限界を広げることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。

螺旋フープ筋５ｂは、橋脚部３の軸方向の隣接間隔を調整した状態で結束線（図示せず）により主筋５ａに結び付けられている。この螺旋フープ筋５ｂは、そのループの内側の直径（ループ内径）が橋脚部３の直径よりも小さくなるように塑性変形された状態で橋脚部３の外周に巻かれている。これにより、螺旋フープ筋５ｂを、橋脚部３にしっかりと密着した状態で巻き付けることができるので、補強構造部５の厚さを薄くすることができ、補強構造部５を含む橋脚部３の軸方向に交差する断面の面積を小さくすることができる。このため、建築限界を広げることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。また、螺旋フープ筋５ｂを橋脚部３の周りにしっかりと巻き付けることができるので、橋脚部３の補強強度を向上させることができる。特に限定されるものではないが、螺旋フープ筋５ｂは、そのループ内径が、例えば、橋脚部３の直径の５％程度縮径されている。

また、螺旋フープ筋５ｂは、少なくとも２本の鉄筋（軸方向筋棒材）をカプラ（第２の継手部材）６ｄのような機械的継手で接続することにより構成されている。これにより、現地条件の違いや熟練度の差に起因する製品強度のバラツキを低減または無くすことができる。また、螺旋フープ筋５ｂの設置時に、螺旋フープ筋５ｂの構成用の鉄筋をアンカー孔２ａや固定孔４ａに挿入してからカプラ６ｄで繋ぐことにより、螺旋フープ筋５ｂをアンカー孔２ａおよび固定孔４ａに容易に挿入することができる。さらに、上記のように螺旋フープ筋５ｂのループ内径は橋脚部３の直径よりも縮径された状態に塑性変形されているので、螺旋フープ筋５ｂを１本の鉄筋で構成した場合、螺旋フープ筋５ｂに大きな応力がかかり歪みが生じる結果、螺旋フープ筋５ｂの劣化の原因になる。これに対して、本実施の形態においては、螺旋フープ筋５ｂを複数の鉄筋で構成することにより、螺旋フープ筋５ｂに生じる応力を分散して歪みを低減することができるので、螺旋フープ筋５ｂの劣化を抑制または防止することができる。なお、螺旋フープ筋５ｂで用いるカプラ６ｄは、主筋５ａで用いたカプラ６ｃと同様のものが使用されている。

モルタル部５ｃは、複数本の主筋５ａおよび螺旋フープ筋５ｂで構成される格子状の補強鉄筋部を覆い保護する部材である。モルタルを用いた場合、充填性が良く、既設のコンクリート（橋脚部３）との接着性に優れている。また、コンクリートを用いた場合に比べて補強構造部５の厚さを薄くすることができるので、補強構造部５を含む橋脚部３の軸方向に交差する断面の面積を小さくすることができる。このため、建築限界を広げることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。また、補強構造部５の重量を低減することができるので、基礎部２への負担を低減することができる。

ここで、上記の説明では主筋５ａの固定のために主筋５ａの上下端部にカプラを接続した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変更可能である。図８は図１の橋梁の変形例の要部断面図、図９は図８の橋梁の下部側の要部拡大断面図、図１０は図８の橋梁の上部側の要部拡大断面図である。ここでは、主筋５ａの上下端部にフランジ部５ａｆが一体形成されており、主筋５ａの上下端部が部分的に大径になっている場合が例示されている。主筋５ａの上下端部にフランジ部５ａｆを設けたことにより、主筋５ａの固定効果を向上させることができる。また、主筋５ａの上下端部に接続されるカプラが不要となるので、コストを低減することができる。

次に、本実施の形態の補強方法の一例について図１１〜図１５を参照して説明する。図１１〜図１５の（ａ）は補強工程中の橋梁の要部斜視図、（ｂ）は図１１〜図１５の（ａ）の要部拡大斜視図である。

まず、図１１に示すように、橋脚部３の表面の付着物や脆弱部分をディスクグラインダーやウォータージェット等により取り除いた後、橋梁１の橋脚部３の外周に沿って基礎部２の上面に複数のアンカー孔２ａを垂直に削孔し、上部構造部４の天井面に複数の固定孔４ａ（図３等参照）を削孔する。

続いて、図１２に示すように、主筋５ａを構成する鉄筋（軸方向筋棒材）５ａｕを各アンカー孔２ａまたは各固定孔４ａ内に挿入した後、図１３に示すように、その鉄筋５ａｕの延在端部に別の鉄筋５ａｕをカプラ６ｃによって接続することで１本の主筋５ａを形成し、橋脚部３の外周に沿って複数本の主筋５ａを立設する。これにより、現地条件の違いや熟練度の差に起因する製品強度のバラツキを低減または無くすことができる。また、各主筋５ａを容易に設置することができる。

続いて、図１４に示すように、橋脚部３の外周の複数本の主筋５ａを取り囲むように螺旋フープ筋５ｂを橋脚部３の外周に巻き付ける。この際、螺旋フープ筋５ｂは、そのループ内径が、橋脚部３の軸方向に交差する面の直径よりも小さくなるように塑性変形された状態で橋脚部３の外周に巻き付けられる。これにより、螺旋フープ筋５ｂを、橋脚部３にしっかりと密着した状態で巻き付けることができるので、補強構造部５の厚さを薄くすることができ、補強構造部５を含む橋脚部３の軸方向に交差する断面の面積を小さくすることができる。このため、建築限界を広げることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。また、螺旋フープ筋５ｂを橋脚部３の周りにしっかりと巻き付けることができるので、橋脚部３の補強強度を向上させることができる。さらに、この場合も複数の鉄筋をカプラ６ｄで接続することで１本の螺旋フープ筋５ｂを形成することにより、螺旋フープ筋５ｂに生じる応力を分散して歪みを低減することができるので、螺旋フープ筋５ｂの劣化を抑制または防止することができる。

続いて、橋脚部３の軸方向に隣接する螺旋フープ筋５ｂ部分の間隔を調節した後、複数箇所において螺旋フープ筋５ｂを結束線により主筋５ａに結び付ける。この際、フープ筋を１つずつ外嵌して継目を溶接する必要がないので、手間がかからず、施工や品質管理を容易にすることができる。また、新たな工法を取り入れる訳ではなく既存の技術で螺旋フープ筋５ｂを橋脚部３の外周に巻き付けることができるので、螺旋フープ筋５ｂの巻き付け作業を容易に行うことができる。

その後、図１５に示すように、主筋５ａおよび螺旋フープ筋５ｂで構成される補強鉄筋部を覆うように橋脚部３の外周面の全面にモルタルを吹き付けて固化することによりモルタル部５ｃを形成する。この際、モルタル部５ｃを吹き付けで形成することにより、モルタル充填用の仮枠を使用する場合に比べて施工効率を向上させることができるので、補強構造部５の施工時間を短縮することができ、工期を短縮することができる。また、モルタルを使用したことにより、コンクリートに比べて補強構造部５の厚さを薄くすることができるので、橋脚部３（補強構造部５（図１および図２等参照）を含む）の軸方向に交差する断面の面積を小さくすることができる。このため、建築限界を広げることができるので、補強構造部５の適用範囲を拡大することができる。また、補強構造部５の重量を低減することができるので、基礎部２への負担を低減することができる。

図１６は図１の橋梁を構成する補強構造部の補強鉄筋（軸方向筋および周方向筋）の材料を変えた場合における補強鉄筋強度、既設構造物と軸方向筋の離隔、軸方向筋の直径、周方向筋の直径、かぶり厚さおよび補強厚さの測定結果を示した説明図、図１７は図１の橋脚部の軸方向に交差する面の要部拡大断面図である。

ここで、軸方向筋（主筋５ａ）は、鉄筋径と引張強度との積が標準工法を上回るように配置されている。また、周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）は、２５×σｙを上限として配置されている。また、図１６において、符号Ａ，Ｂは補強鉄筋の材料を例示しており、符号Ａは、上記の細径異形ＰＣ鋼棒を示し、符号Ｂは、高強度鉄筋（例えば、ＵＳＤ６８５：高強度鉄筋コンクリート用棒鋼（国土交通大臣認定、認定番号ＭＳＲＢ−００８１））を示している。なお、図１７に例示するように、かぶり厚さとは、補強構造物５の鋼材（鉄筋等）の最外縁から補強構造部５の表面までの距離（長さ）ｔ１のことである。また、補強厚さとは、橋脚部３の周囲に設けられた補強構造部５の厚さｔ２のことである。また、鉄筋同士の空きｔ３は、隣接する主筋５ａと主筋５ａとの間の離れた距離のことである。

まず、図１６の左欄（１）は、橋脚構造物の標準的な補強を想定したものであり、補強構造部５の軸方向筋（主筋５ａ）および周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）が、普通の鉄筋で構成されている場合の測定結果を示している。なお、ここでいう普通の鉄筋とは、通常の鉄筋コンクリート構造物で使用する種類（強度や径等）の鉄筋をいい、例えば、ＪＩＳ Ｇ３１１２：２０１０で規定されている降伏強度２３５Ｎ／ｍｍ^２〜４９０Ｎ／ｍｍ^２、鉄筋直径が４．３ｍｍ（Ｄ４）〜５０．８ｍｍ（Ｄ５１）の鉄筋のことをいう。

このうち、１行目は、補強構造部５が、例えば、コンクリート巻立工法で構成されている場合の測定結果を示している。コンクリート巻立工法においては、補強構造部５の外周の被覆材としてコンクリートが使用されている。２行目は、補強構造部５が、例えば、吹付けモルタル工法で構成されている場合の測定結果を示している。吹付けモルタル工法においては、補強構造部５の外周の被覆材としてモルタルが使用されている。いずれの工法の場合も、軸方向筋および周方向筋の各々の強度は、例えば、３４５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、３５ｍｍ、周方向筋の直径は、例えば、２５ｍｍである。

ただし、既設構造物と軸方向筋の離隔は、被覆材としてコンクリートを用いた場合は、例えば、１００ｍｍ以上であるのに対して、被覆材としてモルタルの場合は、施工時の充填性が向上するので、例えば０ｍｍである。すなわち、コンクリート標準仕様書等においては、鉄筋の周囲に空きを設けるように規定されており、その大きさは、打ち込むコンクリート（またはモルタル）の最大骨材寸法の４／３以上を確保するとされている（コンクリートの最大骨材寸法は、鉄筋同士の空きｔ３（図１７参照）の３／４以下に設定する）。このため、汎用的に使用されるコンクリートでは、最大骨材寸法が２０ｍｍまたは２５ｍｍであり、その４／３の２７ｍｍまたは３３ｍｍ以上の空きを確保する必要がある。これに対して、被覆材としてモルタルを用いた場合は、橋脚部３と軸方向筋（主筋５ａ）との間に空きを設けない場合でも耐震性能を発揮することが確認できたため、図６や図１７等に示すように、規定の範囲を超えて既設構造物（橋脚部３）と軸方向筋（主筋５ａ）との空きを０ｍｍにすることができた。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、被覆材としてコンクリートを用いた場合は、例えば、７０ｍｍ以上であるのに対して、被覆材としてモルタルを用いた場合は、耐久性が向上するので、例えば３０ｍｍである。そして、補強厚さは、被覆材としてコンクリートを用いた場合は、例えば、２５０ｍｍであるのに対して、モルタルを用いた場合は、例えば、９０ｍｍにすることができ、被覆材としてコンクリートを用いた場合の半分よりも薄くすることができた。

次に、図１６の左欄（２）は、軸方向筋（主筋５ａ）、周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）またはその両方が、上記した細径異形ＰＣ鋼棒で構成されている場合の測定結果を示している。

このうち、左欄（２）内の１行目は、軸方向筋および周方向筋の両方が、細径異形ＰＣ鋼棒で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋および周方向筋の各々の強度は、例えば、１２７５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、１９ｍｍ、周方向筋の直径は、例えば、１５ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、６４ｍｍにすることができ、最も薄くすることができた。

左欄（２）内の２行目は、軸方向筋が、例えば、細径異形ＰＣ鋼棒で構成され、周方向筋が、上記の普通の鉄筋で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋の強度は、例えば、１２７５Ｎ／ｍｍ^２であり、周方向筋の強度は、例えば、３４５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、１９ｍｍであり、周方向筋の直径は、例えば、２５ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、７４ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

左欄（２）内の３行目は、同欄の２行目の逆で、軸方向筋が、例えば、上記の普通の鉄筋で構成され、周方向筋が、細径異形ＰＣ鋼棒で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋の強度は、例えば、３４５Ｎ／ｍｍ^２であり、周方向筋の強度は、例えば、１２７５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、３５ｍｍであり、周方向筋の直径は、例えば、１５ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、８０ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

次に、図１６の左欄（３）は、軸方向筋（主筋５ａ）、周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）またはその両方が、上記した高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成されている場合の測定結果を示している。

このうち、左欄（３）内の１行目は、軸方向筋および周方向筋の両方が、高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋および周方向筋の各々の強度は、例えば、６８５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、２５ｍｍ、周方向筋の直径は、例えば、２２ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、７７ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

左欄（３）内の２行目は、軸方向筋が、例えば、高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成され、周方向筋が、上記の普通の鉄筋で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋の強度は、例えば、６８５Ｎ／ｍｍ^２であり、周方向筋の強度は、例えば、３４５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋および周方向筋の直径は、共に、例えば、２５ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、８０ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

左欄（３）内の３行目は、同欄の２行目の逆で、軸方向筋が、例えば、上記の普通の鉄筋で構成され、周方向筋が、高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋の強度は、例えば、３４５Ｎ／ｍｍ^２であり、周方向筋の強度は、例えば、６８５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、３５ｍｍであり、周方向筋の直径は、例えば、２２ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、８７ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

次に、図１６の左欄（４）は、軸方向筋（主筋５ａ）および周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）が、上記した細径異形ＰＣ鋼棒および高強度鉄筋コンクリート用棒鋼の組み合わせで構成されている場合の測定結果を示している。

このうち、左欄（４）内の１行目は、軸方向筋が、細径異形ＰＣ鋼棒で構成され、周方向筋の両方が、高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋の強度は、例えば、１２７５Ｎ／ｍｍ^２であり、周方向筋の強度は、例えば、６８５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、１９ｍｍ、周方向筋の直径は、例えば、２２ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、７１ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

左欄（４）内の２行目は、同欄の１行目の逆で、軸方向筋が、例えば、高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成され、周方向筋が、細径異形ＰＣ鋼棒で構成されている場合の測定結果を示している。この場合、軸方向筋の強度は、例えば、６８５Ｎ／ｍｍ^２であり、周方向筋の強度は、例えば、１２７５Ｎ／ｍｍ^２である。また、軸方向筋の直径は、例えば、２５ｍｍであり、周方向筋の直径は、例えば、１５ｍｍである。また、被覆材の「かぶり厚さ」は、例えば、３０ｍｍである。そして、補強厚さは、例えば、７０ｍｍにすることができ、標準の吹付けモルタル工法（左欄（１）内の２行目）の場合よりも薄くすることができた。

このように、補強構造部５の補強鉄筋として、細径異形ＰＣ鋼棒や高強度鉄筋コンクリート用棒鋼を使用することにより、補強鉄筋の強度を増加させて補強鉄筋の径を細くするこができるので、補強構造部５の補強厚さを薄くすることができた。特に、軸方向筋（主筋５ａ）および周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）を、細径異形ＰＣ鋼棒で構成した場合が最も補強厚さを薄くすることができた。また、軸方向筋（主筋５ａ）および周方向筋（螺旋フープ筋５ｂ）の材料として普通の鉄筋を使用しない場合の方が、普通の鉄筋を使用した場合に比べて補強厚さを薄くすることができた。また、補強構造部５の補強鉄筋の被覆材としてコンクリートに代えて吹付けモルタルを使用することにより、充填性および耐久性が向上し、補強構造部５のかぶり厚さを薄くすることができた。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、前記実施の形態においては、モルタル部を吹き付けにより形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、補強鉄筋部の外周に仮枠を組み、その仮枠内にモルタルを注入することでモルタル部を形成しても良い。

上記した実施の形態においては本発明を橋梁の橋脚部の補強に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビルの柱部の補強等、他の既設柱の補強に適用することができる。

１ 橋梁
２ 基礎部
２ａ アンカー孔
２ｂ 溝
３ 橋脚部
４ 上部構造部
４ａ 固定孔
４ｂ 溝
５ 補強構造部
５ａ 主筋
５ａｕ 鉄筋
５ａｆ フランジ部
５ｂ 螺旋フープ筋
５ｃ モルタル部
６ａ，６ｂ，６ｃ カプラ
Ａ 細径異形ＰＣ鋼棒
Ｂ 高強度鉄筋コンクリート用棒鋼

Claims (6)

1. 軸方向に交差する断面の形状が円形状に形成された既設柱の補強構造であって、
   前記既設柱の軸方向に延在させた状態で、前記既設柱の外周に沿って並べて設置された複数本の金属製の軸方向筋と、
   前記既設柱の直径よりも小さい直径に塑性変形された状態で前記既設柱の外周に沿って螺旋状に巻かれた金属製の周方向筋と、
   前記軸方向筋および前記周方向筋を覆うように前記既設柱の外周に設けられたモルタル部と、
   を備え、
   前記軸方向筋は、
   複数の軸方向筋棒材と、
   前記複数の軸方向筋棒材を接続する第１の継手部材と、
   を備え、
   前記周方向筋は、
   複数の周方向筋棒材と、
   前記複数の周方向筋棒材を接続する第２の継手部材と、
   を備えることを特徴とする既設柱の補強構造。
2. 前記軸方向筋の下端部は、前記既設柱の基礎部にアンカー定着されていることを特徴とする請求項１記載の既設柱の補強構造。
3. 前記軸方向筋、前記周方向筋またはその両方が、細径異形ＰＣ鋼棒または高強度鉄筋コンクリート用棒鋼で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の既設柱の補強構造。
4. 前記軸方向筋および前記周方向筋が、細径異形ＰＣ鋼棒および高強度鉄筋コンクリート用棒鋼の組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の既設柱の補強構造。
5. 軸方向に交差する断面の形状が円形状に形成された既設柱の補強方法であって、
   前記既設柱の軸方向に延在する複数本の金属製の軸方向筋を、前記既設柱の外周に沿って並べて設置する工程と、
   前記既設柱の直径よりも小さい直径に塑性変形された金属製の周方向筋を前記既設柱の外周に螺旋状に巻き付ける工程と、
   前記軸方向筋および前記周方向筋を覆うように前記既設柱の外周にモルタル部を形成する工程と、
   を有し、
   前記軸方向筋の設置工程においては、複数の軸方向筋棒材を前記既設柱の軸方向に沿って第１の継手部材によって接続する工程を有し、
   前記周方向筋の巻き付け工程においては、複数の周方向筋棒材を前記既設柱の周方向に沿って第２の継手部材によって接続する工程を有する、
   ことを特徴とする既設柱の補強方法。
6. 前記軸方向筋の設置工程は、
   前記既設柱の基礎部にアンカー孔を形成する工程と、
   前記アンカー孔に前記軸方向筋の下端部を挿入して固定する工程と、
   を有することを特徴とする請求項５記載の既設柱の補強方法。

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