JP2020026652A - 鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】孔を開けることなく、鉄筋コンクリート部の内側鉄筋の隅角部側を補強することが可能な技術を提供する。【解決手段】隅角部３ｃで連結された側壁２ｃ及び底版２ｂ（２つの鉄筋コンクリート部）の少なくとも何れか一方の側壁２ｃの内面４ａ側に埋設された内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強する補強鉄筋１１（補強材）を備えた鉄筋補強構造１０であって、補強鉄筋１１は、側壁２ｃ及び隅角部３ｃの各々の内側に亘って固定材１３を介して固定され、かつ隅角部３ｃにおいて側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がっている。【選択図】図３

Description

本発明は、鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法に関し、特に、鉄筋コンクリート部の内面側に隅角部に亘って埋設された内側鉄筋の隅角部側を補強する鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法に適用して有効な技術に関するものである。

鉄筋コンクリート構造物として、例えば、下水や雨水を流す管路、道路、歩道、貯水槽、防火水槽、共同溝、雨水浸透など様々な用途に使用されるボックスカルバートが知られている。このボックスカルバートは、頂版、底版、側壁などの各鉄筋コンクリート部を有し、かつ隣り合う２つの鉄筋コンクリート部が隅角で相対的に折れ曲がるようにして連結された構造になっている。

ところで、地中に埋設されたボックスカルバートでは、大地震時の側方土圧により、側壁と底版との隅角部に設計よりも大きな曲げモーメントが生じ、側壁の内面側に隅角部に亘って埋設された内側鉄筋に過大な引張力が作用する場合がある。

また、水槽として使用されたボックスカルバートでは、水位が設計よりも深くなった場合に側壁に作用する水圧が増大し、側壁と底版との隅角部に過大な曲げモーメントが作用する。

このような場合には、側壁の内面側に隅角部に亘って埋設された内側鉄筋の隅角部側で引張応力が許容値を超過するため、この内側鉄筋の隅角部側での引張力を補強する必要がある。

特許文献１には、壁部から隅角部に亘って鉛直方向に延伸する孔を形成し、この孔に補強鉄筋を挿入することにより、コンクリート構造物の任意の部位に適した補強を施す補強方法が開示されている。

また、特許文献２には、隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部の各々に各々の内面側から孔を形成し、その後、２つの鉄筋コンクリート部の各々に形成された孔にアンカーボルトを打ち込み、その後、２つの鉄筋コンクリート部の各々に打ち込まれたアンカーボルトに亘って各々の頭部に鉄筋を固定（緊結）し、その後、アンカーボルトの頭部に固定された鉄筋を埋設するように樹脂モルタルを打設することによって隅角部を補強する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１及び２の何れも鉄筋コンクリート部に孔を開けることを前提としている。鉄筋コンクリート部には多くの既存鉄筋が埋設されているため、特許文献１及び２のように鉄筋コンクリート部に孔を開けることを前提とする技術においては、既存鉄筋を削孔時に損傷させてしまう問題があった。

また、既存鉄筋の損傷を防止するためには、事前に既存鉄筋の探査を行い、既存鉄筋を避けて削孔する必要があり、既存鉄筋を補強するための補強鉄筋を適切な位置に配置することができない問題があった。また、既存鉄筋の探査や削孔の費用が多大であり、経済性に問題があった。

特開２０１７−８５７０号公報 特開２００５−１５５２７３号公報

そこで、本発明者らは、既存鉄筋を補強する補強材の形状に着目し、本発明をなした。
本発明の目的は、孔を開けることなく、鉄筋コンクリート部の内側鉄筋の隅角部側を補強することが可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る鉄筋補強構造は、隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部の少なくとも何れか一方の鉄筋コンクリート部の内面側に埋設された内側鉄筋の隅角部側を補強する補強材を備えた鉄筋補強構造であって、補強材は、一方の鉄筋コンクリート部及び隅角部の各々の内側に各々に亘って固定材を介して固定され、かつ隅角部において一方の鉄筋コンクリート部側とは反対側に曲線状に曲がっている。

また、本発明の一態様に係る鉄筋補強方法は、隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部の少なくとも何れか一方の鉄筋コンクリート部の内面側に埋設された内側鉄筋の前記隅角部側を補強する鉄筋補強方法であって、一方の鉄筋コンクリート部及び隅角部の各々の内側を一方の鉄筋コンクリート部及び隅角部に亘って延伸し、かつ隅角部において一方の鉄筋コンクリート部側とは反対側に曲線状に曲がる補強材を、一方の鉄筋コンクリート部及び隅角部の各々の内側に固定材を介して固定する。

本発明の一態様によれば、孔を開けることなく、鉄筋コンクリート部の内側鉄筋の隅角部側を補強することが可能となる。

本発明の実施形態１に係る補強構造を説明するための図であって、ボックスカルバートが地中に埋設された状態を示す模式的断面図である。 図１のボックスカルバートの側壁での鉄筋の配筋状態を部分的に示す要部斜視図である。 図１のボックスカルバートの側壁と底版との隅角部付近を拡大して示す要部拡大断面図である。 図３の鉄筋補強構造での鉄筋の配筋状態を部分的に示す要部斜視図である。 図１のボックスカルバートの隅角部に生じる曲げモーメントを説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強構造でボックスカルバートを補強する前において、側壁の内側鉄筋の隅角部側に作用する応力状態を示す図である。 比較例の鉄筋補強構造に作用する応力状態を示す図である。 本発明の実施形態１に係る補強構造に作用する応力状態を示す図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強構造において、固定材の非剥離条件１を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強構造において、固定材の非剥離条件２を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る補強構造の変形例１を示す図である。 本発明の実施形態１に係る補強構造の変形例２を示す図である。 本発明の実施形態１に係る補強構造の変形例３を示す図である。 本発明の実施形態１に係る補強構造の変形例４を示す図である。 本発明の実施形態２に係る鉄筋補強構造が設けられたボックスカルバートの要部断面図である。 本発明の実施形態３に係る鉄筋補強構造が設けられたボックスカルバートの要部斜視図である。 水槽の隅角部に生じる曲げモーメントを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものではない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

また、以下の実施形態では、空間内で互に直交する三方向において、同一平面内で互に直交する第１の方向及び第２の方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とし、第１の方向及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向をＺ方向とする。

また、以下の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

（実施形態１）
この実施形態１では、鉄筋コンクリート構造物としてのボックスカルバートに本発明を適用した一例として、隅角部で連結された側壁及び底版のうちの側壁の内面側に隅角部に亘って埋設された内側鉄筋（主筋）を補強する補強構造及び補強方法について説明する。

≪ボックスカルバートの構造≫
まず、鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法を説明する前に、ボックスカルバートの構造について説明する。
図１に示すように、ボックスカルバート１は、例えば地中に埋設されて車両通行用の地下トンネルを構築している。そして、地中に埋設されたボックスカルバート１上には、車両通行用道路が構築されている。

≪鉄筋コンクリート部≫
図１に示すように、ボックスカルバート１は、鉄筋コンクリート部として、頂版２ａ、底版２ｂ及び２つの側壁２ｃ，２ｄを有する。頂版２ａ及び底版２ｂは、第１の方向としてのＸ方向（高さ方向）において各々の壁面が互いに向かい合って離間する状態で配置されている。２つの側壁２ｃ，２ｄの各々は、第２の方向としてのＹ方向（幅方向）において各々の壁面が互いに向かい合って離間する状態で配置されている。

また、ボックスカルバート１は、頂版２ａ及び側壁２ｃが相対的に折れ曲がるようにして連結された隅角部３ａと、頂版２ａ及び側壁２ｄが相対的に折れ曲がるようにして連結された隅角部３ｂとを有する。また、ボックスカルバート１は、底版２ｂ及び側壁２ｃが相対的に折れ曲がるようにして連結された隅角部３ｃと、底版２ｂ及び側壁２ｄが相対的に折れ曲がるようにして連結された隅角部３ｄとを有する。

この実施形態１において、隅角部３ａ〜３ｄでは、例えば２つの鉄筋コンクリート部の内角が９０°をなす角度で相対的に折れ曲がるようにして頂版２ａ及び底版２ｂの各々に２つの側壁２ｃ，２ｄが連結されている。すなわち、この実施形態１のボックスカルバート１は、４つの鉄筋コンクリート部としての頂版２ａ，底版２ｂ及び２つの側壁２ｃ，２ｄが４つの隅角部３ａ〜３ｄで連結された角筒構造になっている。

図１から図３に示すように、頂版２ａ、底版２ｂ及び２つの側壁２ｃ，２ｄの各々は、各々の厚さ方向において互いに反対側に位置する内面４ａ及び外面４ｂを有するコンクリート層４と、このコンクリート層４の内面４ａ側に埋設された内側鉄筋５ａ，５ｂと、このコンクリート層４の外面４ｂ側に埋設された外側鉄筋６ａ，６ｂとを具備する。

Ｙ方向において互いに反対側に位置する隅角部３ａ，３ｂの各々は、これに限定されないが、Ｙ方向と直交する断面の面積が頂版２ａのＹ方向と直交する断面の面積よりも大きく、Ｘ方向と直交する断面の面積が側壁２ｃ，２ｄのＸ方向と直交する断面の面積よりも大きいハンチ構造になっている。同様に、Ｙ方向において互いに反対側に位置する隅角部３ｃ，３ｄの各々も、Ｙ方向と直交する断面の面積が底版２ｂのＹ方向と直交する断面の面積よりも大きく、Ｘ方向と直交する断面の面積が側壁２ｃ，２ｄのＸ方向と直交する断面の面積よりも大きいハンチ構造になっている。このハンチ構造は、隅角部３ａ〜３ｄの各々に作用するせん断力や曲げモーメント力に抗するためのものである。そして、このハンチ構造の隅角部３ａ〜３ｄの各々は、各々に連結された２つのコンクリート層４，４の各々の内面４ａ，４ａに連結され、かつ２つのコンクリート層４，４の各々の内面４ａ，４ａに対して傾斜した内面４ａを有する。

ここで、頂版２ａ、底版２ｂ、２つの側壁２ｃ，２ｄ、及び４つの隅角部３ａ〜３ｄの各々の内面及び外面は、コンクリート層４の内面４ａ及び外面４ｂに対応する。したがって、頂版２ａ、底版２ｂ、２つの側壁２ｃ，２ｄ、及び４つの隅角部３ａ〜３ｄの各々の内面及び外面をコンクリート層４の内面４ａ及び外面４ｂに置き換えて内面４ａ及び外面４ｂと呼ぶこともある。

また、隅角部３ａ〜３ｄの各々はハンチ構造になっているので、ハンチ構造の隅角部３ａ〜３ｄの各々をハンチ部と呼ぶこともある。

なお、隅角部３ｃを例示して説明すると、図３に示すように、隅角部３ｃをハンチ構造で構成した場合は、側壁２ｃの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａとが交わる第１角部４ａ１が形成され、更に隅角部３ｃの内面４ａと底版２ｂの内面４ａとが交わる第２角部４ａ２が形成される。一方、図示していないが、隅角部３ｃをハンチ構造で構成しない場合、すなわち、隅角部３ｃをＹ方向と直交する断面の面積が頂版２ａのＹ方向と直交する断面の面積と同一で、Ｘ方向と直交する断面の面積が側壁２ｃ，２ｄのＸ方向と直交する断面の面積と同一の場合は、隅角部３ｃの内側において側壁２ｃの内面４ａと底版２ｂの内面４ａとが交わる角部が形成される。

≪鉄筋の配置≫
２つの側壁２ｃ，２ｄにおいて、図１から図３に示すように、内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋６ａの各々は、Ｘ方向に延伸し、かつ第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向としてのＺ方向（奥行き方向）に所定の配列ピッチで複数本配置されている。また、内側鉄筋５ｂ及び外側鉄筋６ｂは、Ｚ方向に延伸し、かつＸ方向に所定の配列ピッチで複数本配置されている。そして、内側鉄筋５ａと内側鉄筋５ｂとは、各々の一部が互いに重なり合い、かつ立体交差するように組まれている。また、外側鉄筋６ａと外側鉄筋６ｂとは、各々の一部が互いに重なり合い、かつ立体交差するようにして組まれている。これらの鉄筋が立体交差する交差部では、細い結束筋や溶接によって固定されている。

なお、頂版２ａ及び底版２ｂにおいては詳細に図示していないが、内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋６ａの各々は、Ｙ方向に延伸し、かつＺ方向に所定の配列ピッチで複数本配置されている。そして、内側鉄筋５ｂ及び外側鉄筋６ｂの各々は、Ｚ方向に延伸し、かつＹ方向に所定の配列ピッチで複数本配置されている。

≪主筋及び配力筋≫
内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋６ａの各々は、コンクリート層４に作用する曲げモーメントによって生じる引張応力に抵抗する役割を担う。ボックスカルバート１の各コンクリート部（頂版２ａ、底版２ｂ、２つの側壁２ｃ，２ｄ）では、スパンの短い短辺方向での負荷が大きいため、短辺方向が主筋、長辺方向が配力筋（副筋）となる。この実施形態１では、一例として、Ｘ方向及びＹ方向に延伸する内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋６ａの各々が主筋をなし、Ｚ方向に延伸する内側鉄筋５ｂ及び外側鉄筋６ｂの各々が配力筋をなす。

≪隅角部での配筋≫
図３に示すように、側壁２ｃの内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋６ａの各々は、隅角部３ｃに亘って延伸している。また、底版２ｂの内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋６ａの各々においても、隅角部３ｃに亘って延伸している。
側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側は、各々の一部が互いに重なり合って立体交差するように組まれており、各々の一部が立体交差する交差部では細い結束筋や溶接によって固定されている。また、側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の外側鉄筋６ａの隅角部３ｃ側は、一体に形成されている。
また、隅角部３ｃには、Ｚ方向に延伸する内側鉄筋５ｂ及び外側鉄筋６ｂが配置されている。また、隅角部３ｃには、コンクリート層４の内面４ａ側に、底版２ｂの内側鉄筋５ａ及び側壁２ｃの内側鉄筋５ａに対して傾斜し、かつ側壁２ｃ及び底版２ｂに亘って延伸するハンチ鉄筋７が埋設されている。
なお、隅角部３ａ，３ｂ，３ｄにおいても、隅角部３ｃと同様に、隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部（頂版２ａ及び側壁２ｃ，頂版２ａ及び側壁２ｄ，底版２ｂ及び側壁２ｄ）の各々の内側鉄筋５ａ，５ｂ及び外側鉄筋６ａ，６ｂが配置され、更にハンチ鉄筋７が配置された構造になっている。したがって、隅角部３ａ，３ｂ，３ｄについての説明は省略する。

≪鉄筋補強構造≫
図３に示すように、ボックスカルバート１の隅角部３ｃの内側には、鉄筋補強構造１０が張り付くようにして設けられている。鉄筋補強構造１０は、隅角部３ｃで連結された側壁２ｃ及び底版２ｂ（２つの鉄筋コンクリート部）の少なくとも何れか一方の内面４ａ側に隅角部３ｃに亘って埋設された内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強する補強材としての補強鉄筋１１を備えている。この実施形態１では、側壁２ｃの内面４ａ側に埋設された内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強し、内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側に作用する引張力を補強鉄筋１１で低減している。また、鉄筋補強構造１０は、これに限定されないが、Ｚ方向に延伸する配力筋１２を備えている。

補強鉄筋１１は、側壁２ｃ及び隅角部３ｃの各々の内側（内面４ａ）に各々に亘って固定材１３を介して固定され、かつ隅角部３ｃにおいて側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がっている。ここで、曲線状とは、線や面が連続して滑らかに曲がる状態を言う。

図４に示すように、補強鉄筋１１は、Ｚ方向に所定の配列ピッチで複数本配置されている。配力筋１２は、補強鉄筋１１の延伸方向に沿って所定の配列ピッチで複数本配置され、固定材１３を介して底版２ｂ、側壁２ｃ及び隅角部３ｃの何れかの内面４ａに固定されている。そして、補強鉄筋１１及び配力筋１２は、各々の一部が互いに重なり合って立体交差するように組まれている。そして、補強鉄筋１１及び配力筋１２が立体交差する交差部では、細い結束筋や溶接によって固定さている。補強鉄筋１１及び配力筋１２としては、隅角部３ｃの内側に鉄筋補強構造１０を形成する際に隅角部３ｃの内側で組んでもよいし、予め組んだものを用いてもよい。この実施形態１では、予め補強鉄筋１１及び配力筋１２が組まれた鉄筋補強ユニット１４を用いている。

なお、鉄筋補強構造１０は、側壁２ｄと底版２ｂとの隅角部３ｄ、側壁２ｃと頂版２ａとの隅角部３ａ、及び側壁２ｄと頂版２ａとの隅角部３ｂの各々の内側にもそれぞれ設けられているが、この実施形態１では、隅角部３ｃにおける内側鉄筋５ａの補強を例示して説明し、他の隅角部３ａ，３ｂ，３ｄにおける内側鉄筋５ａの補強については説明を省略する。

図３に示すように、補強鉄筋１１は、側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに亘って側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がる曲部１１ａと、この曲部１１ａの側壁２ｃ側に設けられた補強部１１ｂと、この補強部１１ｂの曲部１１ａ側とは反対側に設けられた第１定着部１１ｃとを有する。また、補強鉄筋１１は、曲部１１ａの側壁２ｃ側とは反対側の底版２ｂ側に設けられた第２定着部１１ｄを有する。曲部１１ａは固定材１３を介して側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに固定されている。補強部１１ｂ及び第１定着部１１ｃの各々は、Ｘ方向に直線状に延伸し、かつ固定材１３を介して側壁２ｃの内面４ａに固定されている。第２定着部１１ｄは、Ｙ方向に直線状に延伸し、かつ固定材１３を介して底版２ｂの内面４ａに固定されている。第１定着部１１ｃ、補強部１１ｂ、曲部１１ａ及び第２定着部１１ｄの各々は、この順で一体に形成されている。

補強鉄筋１１の曲部１１ａは、側壁２ｃの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａとが交わる第１角部４ａ１を横切り、かつ隅角部３ｃの内面４ａと底版２ｂの内面４ａとが交わる第２角部４ａ２を横切っている。曲部１１ａは、円弧形状、二次曲線形状、懸垂曲線形状、これらを複合した曲線形状の何れかで形成することが好ましい。更に、曲部１１ａは曲率半径Ｒの円弧形状で形成することがより好ましい。この実施形態１では、曲部１１ａは円弧形状で形成されている。

なお、この実施形態１では、内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強する補強材として鉄筋（補強鉄筋１１）を用いているが、この鉄筋に限定されるものではない。補強材の素材としては、例えば、鋼、ステンレス、銅、アルミニウム、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、バサルト繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、高強度繊維補強コンクリート、高強度繊維補強モルタルなどを用いることができる。

また、補強材の形態としては、この実施形態１の補強鉄筋１１のようなロッド（棒状）の他に、例えば、ストランド（より線）、組紬、格子、板状のものを用いることができる。

また、固定材１３としては、流動性及び硬化性があるものを用いることが好ましい。例えば、コンクリート、モルタル、ポリマーセメントモルタル、無収縮モルタル、樹脂モルタル、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエステル系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、熱可塑性樹脂、ジクロロペンダジエン系樹脂などを用いることができる。

≪隅角部に作用する曲げモーメント≫
次に、ボックスカルバート１の隅角部に作用する曲げモーメントについて、図５を用いて説明する。
地中に埋設されたボックスカルバート１では、地震が発生したときに、図５に示すように、地震の揺れに起因した側方土圧Ｐ_１が側壁２ｄに加わる。そして、この側方土圧Ｐ_１が側壁２ｄに加わることにより、側壁２ｄと底版２ｂとの隅角部３ｄに、側壁２ｄの外面４ｂ側から内面４ａ側に向かう方向の曲モーメント（以下、外内方向曲げモーメントＢＭ_１と呼ぶ）が生じると共に、側壁２ｃと底版２ｂとの隅角部３ｃに、側壁２ｃの内面４ａ側から外面４ｂ側に向かう方向の曲げモーメント（以下、内外方向曲げモーメントＢＭ_２と呼ぶ）が生じる。そして、隅角部３ｄに外内方向曲げモーメントＢＭ_１が生じた場合は、側壁２ｄの外側鉄筋６ａの隅角部３ｄ側に引張力（引張応力）が作用する。また、隅角部３ｃに内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じた場合は、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側に引張力（引張応力）が作用する。

一方、図示していないが、地震が発生したときは、地震の揺れに起因した側方土圧Ｐ_２（側方土圧Ｐ_１とは反対方向の側方土圧）が側壁２ｃに加わる。そして、この側方土圧Ｐ_２が側壁２ｃに加わることにより、底版２ｂと側壁２ｃとの隅角部３ｃに、側壁２ｃの外面４ｂ側から内面４ａに向かう方向の外内方向曲げモーメントＢＭ_１が生じ、側壁２ｃの外側鉄筋６ａの隅角部３ｃ側に引張力（引張応力）が作用する。また、底版２ｂと側壁２ｄとの隅角部３ｄに、側壁２ｄの内面４ａ側から外面４ｂに向かう方向の内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じ、側壁２ｄの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側に引張力（引張応力）が作用する。

すなわち、地震が発生したときは、地震の揺れに起因した側方土圧Ｐ_１及び側方土圧Ｐ_２が２つの側壁２ｃ，２ｄの各々に加わるため、２つの側壁２ｃ，２ｄの各々の内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ，３ｄ側に引張力（引張応力）が作用する。

なお、隅角部３ｃに内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じた場合は底版２ｂの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側にも引張力が作用し、隅角部３ｄに内外方向曲げモーメントＢＭ２が生じた場合は底版２ｂの内側鉄筋５ａの隅角部３ｄ側にも引張力が作用する。
また、隅角部３ａに内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じた場合も、側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の内側鉄筋５ａの隅角部３ａ側に引張力が作用する。
また、隅角部３ｂに内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じた場合も、側壁２ｄ及び頂版２ａの各々の内側鉄筋５ａの隅角部３ｂ側に引張力が作用する。

≪内側鉄筋に作用する引張応力≫
次に、鉄筋補強構造１０で補強する前のボックスカルバート１において、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側に作用する引張力について、図６を用いて具体的に説明する。図６中、Ｔ_ｉｒは内側鉄筋５ａに作用する引張応力度、Ａ_ｔｓは内側鉄筋５ａの許容引張応力度、Ｓ_ｚｓは内側鉄筋５ａの応力ゼロ基準（正側が引張応力，負側が圧縮応力）、Ｏ_ｖｅは引張応力度Ｔ_ｉｒが許容引張応力度を超過した超過範囲である。

上述したように、地震が発生したときは、地震の揺れに起因した側方土圧Ｐ_１が側壁２ｄに加わり、側壁２ｃと底版２ｂとの隅角部３ｃに内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じ、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側に引張力が作用する。この内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側に作用する引張力は、地震の震度に応じて大きくなる。このため、ボックスカルバート１の設計当初よりも大きな地震が発生した場合には、図６に示すように、側壁２ｃの内側鉄筋５ａに作用する引張応力度Ｔ_ｉｒは、内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側で許容引張応力度Ａ_ｔｓを超過し、側壁２ｃの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａが交わる第１角部４ａ１（側壁２ｃの根元部）でピークとなる。

近年、想定される強大な地震に対する安全性を確保する目的や、車両重量の増加と共に、道路の拡幅、増設などに伴う車両通行量の増加による建設当初の想定荷重を上回る荷重に対して安全性を確保する目的で、既存の鉄筋コンクリート構造物を補強する補強工事が増加している。既存の鉄筋コンクリート構造物においては、コンクリート層に作用する土圧、水圧、車両の重量や積載荷重、地震力などが設計当初よりも増加することで、コンクリート層中の鉄筋に作用する応力が許容応力度（許容値）を超過するため、コンクリート層に埋設された既存鉄筋を新たな補強材で補強して既存鉄筋に作用する応力を低減する必要がある。

特に、ボックスカルバート１では、内側鉄筋５ａの径が外側鉄筋６ａの径よりも小さい場合があり、このような場合は内側鉄筋５ａの補強が重要となる。

したがって、側壁２ｃの内側鉄筋５ａに作用する引張応力度Ｔ_ｉｒが側壁２ｃ及び隅角部３ｃに亘って許容引張応力度Ａ_ｔｓを超過する超過範囲Ｏ_ｖｅを補強することで、大地震に対する安全性や、建設当初の想定を上回る荷重に対する安全性を確保することが可能となる。

≪鉄筋補強構造の効果≫
ところで、この実施形態１の鉄筋補強構造１０のように、既存のコンクリート層４の内面４ａに固定材１３を介して補強鉄筋１１を固定する場合は、コンクリート層４と固定材１３との界面に作用する剥離応力度Ｐをコンクリート層４の許容剥離応力度Ｐａ内に収める必要がある（Ｐ≦Ｐａ）。これは、コンクリート層４と固定材１３との界面に作用する剥離応力度Ｐがコンクリートの許容剥離応力度Ｐａを超過（Ｐ＞Ｐａ）すると、コンクリート層４から固定材１３が剥離し、補強鉄筋１１による補強効果が得られなくなるためである。

そこで、この実施形態１の鉄筋補強構造１０の効果について、図７の比較例の鉄筋補強構造２０を参照しながら、図８を用いて説明する。

図７に示すように、比較例の鉄筋補強構造２０は、実施形態１の鉄筋補強構造１０と同様に、隅角部３ｃの内側に張り付けるようにして設けられている。そして、比較例の鉄筋補強構造２０は、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに沿って折れ曲がり、かつ側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに固定材１３を介して固定された補強鉄筋２１を備えている。この補強鉄筋２１は、実施形態１の補強鉄筋１１と同様に、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強し、内側鉄筋５ａに作用する引張力（引張応力）を低減している。

しかしながら、この比較例の補強鉄筋２１は、実施形態１の補強鉄筋１１とは異なり、側壁２ｃの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａとが交わる第１角部４ａ１に対応した第１屈曲部２１ａ１、及び、底版２ｂの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａとが交わる第２角部４ａ２に対応した第２屈曲部２１ａ２を有する。

ここで、上述したように、地震力により隅角部３ｃに内外方向曲げモーメントＢＭ_２が生じた場合、側壁２ｃの内側鉄筋５ａに引張力が作用する共に、図７に示すように、補強鉄筋２１に引張力Ｔが作用する。このとき、補強鉄筋２１の第1屈曲部２１ａ１に引張力Ｔが集中し、これに伴って隅角部３ｃの第１角部４ａ１の付近で既存のコンクリート層４と固定材１３との界面に集中的に剥離力Ｎが作用する。そして、この剥離力Ｎによって既存のコンクリート層４と固定材１３との界面に作用する剥離応力度Ｐが既存のコンクリート層４の許容剥離応力度Ｐａを超過する場合には、既存のコンクリート層４から固定材１３が剥離し、補強鉄筋１１による補強効果が得られなくなる。

例えば、
補強鉄筋２１をＤ１０（長手方向と直交する断面積Ａが７８．５ｍｍ２）とし、
補強鉄筋２１の配列ピッチＢをＢ＝１００ｍｍとし、
許容応力度を１４０Ｎ／ｍｍ^２とし、
発生応力度を１４０Ｎ／ｍｍ^２とし、
引張力ＴをＴ＝Ａ×１４０＝７８．５×１４０＝１０９９０Ｎとし、
剥離力ＮをＮ＝０．７６×Ｔ＝０．７６×１０９９０＝８３５３Ｎとする。
そして、剥離力Ｎが幅１００ｍｍ×長さ１０ｍｍの範囲に作用すると仮定すると、
剥離応力度ＰはＰ＝８３５３／（１００×１０）＝８．４Ｎ／ｍｍ^２
となる。

ここで、コンクリート層４の許容剥離応力度ＰａをＰａ＝１．０Ｎ／ｍｍ^２とすると、
Ｐ（８．４Ｎ／ｍｍ^２）＞Ｐａ（１．０Ｎ／ｍｍ^２）となり、
既存のコンクリート層４から固定材１３が剥離する。
よって、側壁２ｃの内側鉄筋５ａは補強鉄筋２１で補強できない。

これに対し、実施形態１の補強鉄筋１１は、図８に示すように、側壁２ｃ及び底版２ｂに亘って側壁２ｃとは反対側に曲線状に曲がっているため、隅角部３ｃに作用する内外方向曲げモーメントＢＭ_２に起因して補強鉄筋１１に作用する引張力Ｔは分散される。そして、隅角部３ｃでの剥離力Ｎは、隅角部３ｃの第１角部４ａ１の付近における既存のコンクリート層４と固定材１３との界面に集中的に作用せず、コンクリート層４と固定材１３との界面に平均的に作用する。そのため、剥離応力度Ｐが小さくなり、比較例の鉄筋補強構造２０よりもコンクリート層４の許容剥離応力度Ｐａ内に収めることができる。よって、固定材１３の剥離は発生せず、内側鉄筋５ａの補強が可能となる。

例えば、剥離応力度Ｐは、
Ｐ＝２×Ｔ×cos４５°／（Ｂ×Ｗ）
＝２×１０９９０×cos４５°／（１００×４５０）
＝０．３７となり、
Ｐ（０．３７Ｎ／ｍｍ^２）＜Ｐａ（１．０Ｎ／ｍｍ^２）
となる。

したがって、この実施形態１の鉄筋補強構造１０は、補強鉄筋やアンカーボルトなどを挿入するための孔をコンクリート層４に開けることなく、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強鉄筋１１で補強することが可能となる。
また、この実施形態１の鉄筋補強構造１０は、既存のコンクリート層４に孔を削孔して補強鉄筋１１を定着せず、既存のコンクリート層４の表面に固定材１３を介して補強鉄筋１１を定着させる方式であることから、コンクリート層４に埋設された内側鉄筋５ａ，５ｂ、外側鉄筋６ａ，６ｂなどの既存鉄筋を損傷することがない。
また、補強鉄筋１１を適正に配置することができ、１本の補強鉄筋１１よる補強効果を高めることができるので、補強鉄筋１１の本数を削減でき、経済的である。
また、コンクリート層４に埋設された内側鉄筋５ａ，５ｂ、外側鉄筋６ａ，６ｂなどの既存鉄筋の探査の費用や、補強筋、アンカーボルトなどを挿入するための削孔の費用が不要で経済的ある。
また、第１定着部１１ｃや第２定着部１１ｄの長さをコンクリート層４（側壁２ｃ及び底版２ｂ）の表面方向に延長することができるので、補強鉄筋１１に作用する引張力Ｔが大きい場合にも補強鉄筋１１の確実な定着が可能となる。
なお、図８中、Ｆは補強鉄筋１１の定着力であり、補強鉄筋１１に作用する引張力Ｔに相当する。

≪固定材の非剥離条件≫
ここで、固定材１３が剥離しない非剥離条件「Ｐ（剥離応力度）≦Ｐａ（許容剥離応力度）」では、許容剥離応力度Ｐａが小さいほど曲部１１ａの曲率半径Ｒを大きくする必要がある。そして、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側で補強しなければならない引張力が大きいほど曲部１１ａの曲率半径Ｒを大きくする必要がある。
したがって、固定材１３の非隔離条件「Ｐ（剥離応力度）≦Ｐａ（許容剥離応力度）」を曲部１１ａの曲率半径Ｒから求めることができる。以下に固定材１３の非剥離条件１及び２について説明する。

＜非剥離条件１＞
まず、固定材１３が既存のコンクリート層４から剥離しない非剥離条件１について、図９を用いて説明する。
補強鉄筋１１の曲部１１ａの曲率半径をＲ、曲率半径Ｒの原点をＥ_１、曲部１１ａと補強部１１ｂとの境界点をＥ_２、曲部１１ａと第２定着部１１ｄとの境界点をＥ_３、原点Ｅ_１と境界点Ｅ_２とを直線で結ぶ仮想線をＦ_１とする。そして、原点Ｅ_１と境界点Ｅ_３とを直線で結ぶ仮想線をＦ_２、境界点Ｅ_２と境界点Ｅ_３とを直線で結ぶ仮想線をＦ_３、仮想線Ｆ_１と仮想線Ｆ_３とがなす角度をθ、隅角部３ｃで側壁２ｃと底版２ｂとがなす角度を２・θとする。

そして、補強鉄筋１１の長手方向と直交する断面積をＡ、補強鉄筋１１のＺ方向の配列ピッチ（分担幅）をＢ、補強鉄筋１１の応力度をσ、コンクリート層４の許容剥離応力度をＰａ、補強鉄筋１１の定着部の許容せん断付着応力度をＳａとする。

そして、補強鉄筋１１に作用する引張力ＴをＴ＝σ・Ａ、補強鉄筋１１に作用する剥離力ＮをＮ＝２×Ｔ×cosθ、境界点Ｅ_２と境界点Ｅ_３とを直線で結ぶ剥離抵抗長さＷをＷ＝２×Ｒ×sinθとしたとき、剥離力Ｎによって既存のコンクリート層４と固定材１３との界面に作用する剥離応力度Ｐは、次の（１）式より求まる。
Ｐ＝Ｎ／（Ｗ×Ｂ）
＝２×Ｔ×cosθ／（２×Ｒ×sinθ×Ｂ）
＝Ｔ／（Ｒ×Ｂ×tanθ）
＝σ・Ａ／（Ｒ×Ｂ×tanθ） ……（１）

そして、固定材１３がコンクリート層４から剥離しない条件「Ｐ（剥離応力度）≦Ｐａ（許容応力度）」は、
σ・Ａ／（Ｒ×Ｂ×tanθ）≦Ｐａ
Ｒ≧σ・Ａ／（Ｐａ×Ｂ×tanθ）
と表せる。

そして、上記（２）式を曲率半径Ｒとして解くと、次の（２）式となる。
Ｒ＝σ・Ａ／（Ｐａ×Ｂ×tanθ） ……（２）
したがって、コンクリート層４からの固定材１３の剥離を回避するための曲部１１ａの曲率半径Ｒは、上記（２）式より求まる。

一例として、補強鉄筋１１がＤ１０、Ａ＝７８．５ｍｍ^２、Ｂ＝１００ｍｍ、σ＝１４０Ｎ／ｍｍ^２、Ｐａ＝０．４Ｎ／ｍｍ^２、Ｓａ＝０．３Ｎ／ｍｍ^２としたとき、補強鉄筋１１の剥離を回避する曲部１１ａの曲率半径Ｒは、
Ｒ＝１４０×７８．５／（０．４×１００×１．０）
＝２７４．７５ｍｍ
となる。

次に、上記の（２）式より一般的な適用範囲を導く。
一般に、隅角部３ｃの角度２・θ＝９０°、tanθ＝tan４５°＝１のとき、上記の（２）式は、次の（３）式となる。
Ｒ＝σ・Ａ／（Ｐ×Ｂ） ……（３）

ここで、補強鉄筋１１の材料として鋼材を用いた場合、鋼材の基準強度ｆ（Ｎ／ｍｍ^２）は、ＪＩＳ規格品において、４００Ｎ級⇒２３５Ｎ／ｍｍ^２、４９０Ｎ級⇒３２５Ｎ／ｍｍ^２、５２０Ｎ級⇒３５５Ｎ／ｍｍ^２であり、これらの値が短期許容応力度として用いられる。
よって、一般の最大許容応力度σ_ｍａｘは、５２０Ｎ級の基準強度から、
σ_ｍａｘ＝３５５Ｎ／ｍｍ^２
となる。

一方、鋼材を補強鉄筋１１として用いた場合には、補強鉄筋１１の効果を発揮させるために、一般に、補強鉄筋１１の応力度は１００Ｎ／ｍｍ^２以上とされることが多いことから、最小許容応力度σ_ｍｉｎは、次の（４）式となる。
σ_ｍｉｎ＝１００Ｎ／ｍｍ^２ ……（４）

よって、補強鉄筋応力度σは、次の（５）式となる。
１００≦σ≦３５５（Ｎ／ｍｍ^２） ……（５）

また、補強鉄筋１１の固定材１３として、ポリマーセメントモルタルを用いる場合、ポリマーセメントモルタルと既存のＲＣ部材の付着応力度の特性値Ｐｋは、「ＰＡＥ系ポリマーセメントモルタルを用いたコンクリート構造物の補修・補強に関する設計・施工マニュアル（案）、２０１４年１２月：一般財団法人 ＰＣＭ工法協会、第１７頁」に記載された次の（６）式とされる。
Ｐｋ＝１．５Ｎ／ｍｍ^２ ……（６）

これを参考にして、許容剥離応力度Ｐａを、次の（７）式の通り設定する。
１．０（Ｐｋ／１．５）≦Ｐａ≦１．５（Ｐｋ）（Ｎ／ｍｍ^２）……（７）
上記の（５）式及び（７）式より、次の（８）式が求まる。
６７≦σ／Ｐａ≦３５５ ……（８）

そして、上記の（３）式及び（８）式より、次の（９）式が求まる。
６７・Ａ／Ｂ≦Ｒ≦３５５・Ａ／Ｂ（ｍｍ） ……（９）
したがって、補強鉄筋１１の曲部１１ａを曲率半径Ｒの円弧形状とするとき、既存のコンクリート層４と固定材１３との剥離を回避することができる最小の曲率半径Ｒは、上記の（９）式を満たしている。

ここで、補強材として、４００Ｎ級、４９０Ｎ級、５２０Ｎ級の鋼材を用いた場合、常時の設計に用いられる許容応力度は、鋼材の基準強度ｆ（Ｎ／ｍｍ^２）について、ｆ／１．５が採用されるため、それぞれの材質について、２３５／１．５＝１５６Ｎ／ｍｍ^２、３２５／１．５＝２１６Ｎ／ｍｍ^２、３５５／１．５＝２３６Ｎ／ｍｍ^２が長期許容応力度となる。また、上記の（７）式より、許容剥離応力度の最小値は１．０Ｎ／ｍｍ^２である。よって、上記の（３）式を用いると、それぞれの材質の鋼材を補強材として用いた場合に、次の（３ａ）式から（３ｃ）式の範囲であれば既存のコンクリート層４と固定材１３との剥離を回避することができる。
４００Ｎ級の場合：Ｒ≧１５６／１．０・Ａ／Ｂ＝１５６・Ａ／Ｂ……（３ａ）
４９０Ｎ級の場合：Ｒ≧２１６／１．０・Ａ／Ｂ＝２１６・Ａ／Ｂ……（３ｂ）
５２０Ｎ級の場合：Ｒ≧２３６／１．０・Ａ／Ｂ＝２３６・Ａ／Ｂ……（３ｃ）

また、鉄筋を補強材として用いた場合には、異形鉄筋の長期許容応力度は、ＳＤ２９５Ａ、及びＳＤ２９５Ｂの場合で２９５／１．５＝１９６Ｎ／ｍｍ^２、ＳＤ３４５の場合で３４５／１．５＝２３０Ｎ／ｍｍ^２、ＳＤ３９０の場合で３９０／１．５＝２６０Ｎ／ｍｍ^２であり、上記の（７）式より、許容剥離応力度の最小値は１．０Ｎ／ｍｍ^２である。よって、上記の（３）式を用いると、それぞれの材質の鉄筋を補強材として用いた場合に、次の（３ｄ）式から（３ｆ）式の範囲であれば既存のコンクリート層４と固定材１３との剥離を回避することができる。
ＳＤ２９５Ａ及びＳＤ２９５Ｂの場合：Ｒ≧１９６／１．０・Ａ／Ｂ＝１９６・Ａ／Ｂ……（３ｄ）
ＳＤ３４５の場合：Ｒ≧２３０／１．０・Ａ／Ｂ＝２３０・Ａ／Ｂ……（３ｅ）
ＳＤ３９０の場合：Ｒ≧２６０／１．０・Ａ／Ｂ＝２６０・Ａ／Ｂ……（３ｆ）

なお、補強鉄筋１１の定着部（１１ｃ，１１ｄ）の必要長さＬは、Ｓａを許容せん断付着応力度とした場合に、次の（１０）式より求まる。
Ｔ≦Ｓａ×Ｂ×Ｌ
Ｌ≧Ｔ／（Ｓａ×Ｂ）
Ｌ＝σ×Ａ／（Ａｓ×Ｂ） ……（１０）

一例として、補強鉄筋１１がＤ１０、Ａ＝７８．５ｍｍ^２、Ｂ＝１００ｍｍ、σ＝１４０Ｎ／ｍｍ^２、Ｓａ＝０．３Ｎ／ｍｍ^２としたとき、補強鉄筋１１の定着部の必要長さＬは、
Ｌ＝１４０×７８．５／（０．３×１００）
＝３６６．３ｍｍ
となる。

＜非剥離条件２＞
次に、固定材１３が既存のコンクリート層４から剥離しない非剥離条件２について、図１０を用いて説明する。
側壁２ｃ（コンクリート層４）の厚さをＨ、補強鉄筋１１の曲部１１ａの曲率半径をＲ、曲率半径Ｒの原点をＥ_１、側壁２ｃの内面４ａに沿う仮想線Ｆ_４と底版２ｂの内面４ａに沿う仮想線Ｆ_５とが交わる点をＥ_４とする。そして、側壁２ｃの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａとが交わる第１角部４ａ１を点Ｅ_５、底版２ｂの内面４ａと隅角部３ｃの内面４ａとが交わる第２角部４ｂ２を点Ｅ_６、曲率半径Ｒの原点Ｅ_１と点Ｅ_４とを直線で結ぶ仮想線をＦ_６とする。そして、仮想線Ｆ_６と隅角部３ｃの内面４ａとが交差する点をＥ_７、点Ｅ_４と点Ｅ_５とを直線で結ぶハンチ高さ及び点Ｅ_４と点Ｅ_６とを直線で結ぶハンチ高さをＤ、原点Ｅ_１と点Ｅ_５とを直線で結ぶ仮想線をＦ_７、仮想線Ｆ_６と仮想線Ｆ_７とがなす角度θ_１を２２．５°としたとき、点Ｅ_５と点Ｅ_７とを直線で結ぶ距離Ｃは、次の（１１）式で求まる。
Ｃ＝Ｄ／√２＝Ｒ・tan２２．５ ……（１１）

そして、上記の（１１）式を
Ｒ＝Ｃ／tan２２．５
＝Ｄ／（√２×tan２２．５）
＝Ｄ／（１．１４×０．４１４２）
＝Ｄ／０．５８６
＝１．７１×Ｄ
に変換する。

ここで、一般にハンチ高さＤは、０．３Ｈ≦Ｄ≦１．３Ｈの範囲に設定される。
よって、
Ｒ＝１．７１×Ｄを、
１．７１×０．３×Ｈ≦Ｒ≦１．７１×１．３×Ｄに変換することで、次の（１２）式となる。
０．５Ｈ≦Ｒ≦２．３Ｈ ……（１２）

したがって、補強鉄筋１１の曲部１１ａを曲率半径Ｒの円弧形状とするとき、補強鉄筋１１を側壁２ｃ、隅角部３ｃ、底版２ｂに沿った円弧形状に配置することができて、既存のコンクリート層４と固定材１３との剥離を回避するために有効な補強鉄筋１１の曲率半径Ｒは、上記の（１２）式を満足している。

≪鉄筋補強方法≫
次に、この実施形態１の鉄筋補強方法について、図１１から図１４を用いて説明する。

まず、補強鉄筋１１を準備する。この実施形態１では、一例として、補強鉄筋１１及び配力筋１２の各々が予め立体交差するように行列状に複数本組まれた鉄筋補強ユニット１４を準備する。

次に、固定材１３の定着力を高めるため、図１１に示す側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに表面切削加工を施し、その後、表面切削加工が施された補強構造形成領域４ｆｒを清掃する。表面切削加工は、例えばコンクリートブレーカー、ウォータージェットなどを使用して行う。清掃は、例えばディスクサンダー、ウォータージェットなどを使用して行う。

次に、図１２に示すように、表面切削加工及び清掃が施された側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに硬化前の固定材１３を塗布して接着層１３ａを形成する。

次に、図１３に示すように、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに接着層１３ａを介して鉄筋補強ユニット１４を配置する。この工程において、補強鉄筋１１の曲部１１ａは、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに接着層１３ａを介して配置され、かつ側壁２ｃ及び底版２ｂに亘って側壁２ｃ側に直線状に曲がっている。また、補強鉄筋１１の補強部１１ｂ及び第１定着部１１ｃの各々は、側壁２ｃの内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに接着層１３ａを介して配置される。また、補強鉄筋１１の第２定着部１１ｄは、底版２ｂの内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに接着層１３ａを介して配置される。

次に、図１４に示すように、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａの補強構造形成領域４ｆｒに接着層１３ａを介して配置された鉄筋補強ユニット１４を埋設するように硬化前の固定材１３を塗布して被覆層１３ｂを形成する。この工程において、補強鉄筋１１及び配力筋１２の各々は、接着層１３ａ及び被覆層１３ｂを含む硬化前の固定材１３の中に埋設される。

次に、接着層１３ａ及び被覆層１３ｂからなる固定材１３を硬化させる。そして、硬化した固定材１３に表面仕上げを施す。この工程により、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側（内面４ａ）に亘って延伸し、かつ隅角部３ｃにおいて側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がる補強鉄筋１１を側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に固定材１３を介して固定することができると共に、この補強鉄筋１１が側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に固定材１３を介して固定された鉄筋補強構造１０がほぼ完成する。

なお、この実施形態１では、固定材１３を接着層１３ａと被覆層１３ｂとの２回に分けて塗布する場合について説明したが、固定材１３は補強構造形成領域４ｆｒに鉄筋補強ユニット１４を配置した後に１回で塗布するようにしてもよい。

また、接着層１３ａと被覆層１３ｂとは同一の材料で形成することが好ましいが、異なる材料で形成してもよい。何れにおいても、固定材１３として上述した流動性及び硬化性を有する材料を用いることが好ましい。

以上のように、この実施形態１の鉄筋補強方法は、側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の内側（内面４ａ）に亘って延伸し、かつ隅角部３ｃにおいて側壁２ｃ側とは反対側に直線状に曲がる補強材を、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に各々に亘って固定材１３を介して固定するので、補強鉄筋やアンカーボルトなどを挿入するための孔をコンクリート層４に開けることなく、側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強鉄筋１１で補強することが可能となる。

（実施形態１の変形例）
上述の実施形態１では、曲部１１ａ、補強部１１ｂ、第１定着部１１ｃ及び第２定着部１１ｄを有する補強鉄筋１１について説明したが、本発明はこの実施形態１の補強鉄筋１１に限定されない。以下、図１５から図１８を用いて実施形態１の変形例を説明する。なお、図１５から図１８では、図面を見易くするため、図３に示す配力筋１２の図示を省略している。

（変 形 例１）
図１５に示すように、変形例１の補強鉄筋１１は、曲部１１ａの補強部１１ｂ側とは反対側で終端し、実施形態１の第２定着部１１ｄを設けない構成となっている。この変形例１においても、曲部１１ａは、第１角部４ａ１及び第２角部４ａ２を横切って側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に固定材（図示せず）を介して固定され、かつ側壁２ｃ及び底版２ｂに亘って側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がっている。補強部１１ｂ及び第１定着部１１ｃも側壁２ｃの内側に固定材を介して固定されている。この変形例１においても、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

（変 形 例２）
図１６に示すように、変形例２の補強鉄筋１１は、上述の変形例１において、補強部１１ｂと第１定着部１１ｃとの間に屈曲部１１_ｂｃを設けた構成となっている。この変形例２においても、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

（変 形 例３）
図１７に示すように、変形例３の補強鉄筋１１は、上述の実施形態１の曲部１１ａに換えて、第１曲部１１ａ１と、この第１曲部１１ａ１の側壁２ｃ側とは反対側に設けられた直線部１１ａ２と、この直線部１１ａ２の第１曲部１１ａ１側とは反対側に設けられた第２曲部１１ａ３とを有する構成となっている。第１曲部１１ａ１は、第１角部４ａ１を横切るようにして側壁２ｃ及び隅角部３ｃの各々の内側に固定材を介して固定され、かつ側壁２ｃ及び隅角部３ｃに亘って側壁２ｃとは反対側に曲線状に曲がっている。直線部１１ａ２は、隅角部３ｃの内側に固定材を介して固定されている。第２曲部１１ａ３は、第２角部４ａ２を横切って隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に固定材を介して固定され、かつ隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に亘って隅角部３ｃ側及び底版２ｂ側に凸となるように曲線状に曲がっている。この変形例３においても、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

（変 形 例４）
図１８に示すように、変形例４の補強鉄筋１１は、実施形態１の曲部１１ａ及び第２定着部１１ｄに換えて、曲部１１ｅと、この曲部１１ｅの補強部１１ｂ側とは反対側に設けられた第２定着部１１ｆを有する構成になっている。曲部１１ｅは、第１角部４ａ１を横切って側壁２ｃ及び隅角部３ｃの各々の内側に固定材を介して固定され、かつ側壁２ｃ及び隅角部３ｃに亘って側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がっている。第２定着部２ｆは、曲部１１ｅ側とは反対側が隅角部３ｃで終端し、隅角部３ｃの内側に固定材を介して固定されている。補強部１１ｂ及び第１定着部１１ｃは、実施形態１と同様に側壁２ｃの内側に固定材を介して固定されている。この変形例４においても、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

（実施形態２）
この実施形態２に係る鉄筋補強構造１０Ａは、上述の実施形態１の鉄筋補強構造１０と基本的にほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。すなわち、図１９に示すように、この実施形態２の鉄筋補強構造１０Ａは、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに亘って設けられた凹部１５に配置されている。凹部１５は、固定材１３が凹部１５の中に収まる程度の深さで形成することが好ましい。

この実施形態２に係る鉄筋補強構造１０Ａにおいても、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

また、この実施形態２に係る鉄筋補強構造１０Ａによれば、鉄筋補強構造１０Ａがコンクリート層４（側壁２ｃ，隅角部３ｃ，底版２ｂ）の内面４ａから突出する突出量を少なく、又はゼロにすることができ、コンクリート層４の内側の形状変化や内側容積縮小を最小限に抑えることができる。よって、内部の水流の流れや交通に対する影響が少ない鉄筋補修を行うことができる。この実施形態２では、鉄筋補強構造１０Ａはコンクリート層４の内面４ａから若干突出しているが、凹部１５を更に深くすることで凹部１５の中に収まった鉄筋補強構造１０Ａとすることができる。

なお、この実施形態２においても、上述の実施形態１の変形例１から４のように補強鉄筋１１の構成を変更することができる。

（実施形態３）
この実施形態３は、図２０に示すように、補強材としての補強鉄筋１１に換えて補強板１６を用いたものである。すなわち、この実施形態３の鉄筋補強構造１０Ｂは、側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側に固定材１３を介して固定され、かつ側壁２ｃ及び底版２ｂに亘って側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がる補強板１６を備えている。補強板１６は、Ｘ方向及びＹ方向に延伸し、かつＺ方向に延伸している。補強板１６は、これに限定されないが、表面が固定材１３から露出するように固定材１３を介して側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内側（内面４ａ）に固定されている。

補強板１６は、上述の実施形態１の補強鉄筋１１と同様に、側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに亘って側壁２ｃ側とは反対側に曲線状に曲がる曲部１６ａと、この曲部１６ａの側壁２ｃ側に設けられた補強部１６ｂと、この補強部１６ｂの曲部１６ａ側とは反対側に設けられた第１定着部１６ｃとを有する。また、補強板１６は、曲部１６ａの側壁２ｃ側とは反対側の底版２ｂ側に設けられた第２定着部１６ｄを有する。曲部１６ａは、第１角部４ａ１及び第２角部４ａ２を横切って側壁２ｃ、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに固定材１３を介して固定されている。補強部１６ｂ及び第１定着部１６ｃの各々は、Ｘ方向に直線状に延伸し、かつ側壁２ｃの内面４ａに固定材１３を介して固定されている。第２定着部１６ｄは、Ｙ方向に直線状に延伸し、かつ固定材１３を介して底版２ｂの内面４ａに固定されている。

このように構成された実施形態３の鉄筋補強構造１０Ｂにおいても、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

なお、この実施形態３の鉄筋補強構造１０Ｂは、上述の実施形態２のように、隅角部３ｃ及び底版２ｂの各々の内面４ａに亘って設けられた凹部１５に配置してもよい。

また、この実施形態３の補強板１６は、上述の実施形態１の変形例１から４に示す補強鉄筋１１のように構成を変更することができる。

また、この実施形態３の補強板１６の素材としては、上述したように、例えば、鋼、ステンレス、銅、アルミニウム、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、バサルト繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、高強度繊維補強コンクリート、高強度繊維補強モルタルなどを用いることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、地中に埋設されたボックスカルバート１の内側鉄筋５ａの補強について説明した。しかしながら、本発明は、このボックスカルバート１の内側鉄筋５ａの補強に限定されるものではない。例えば、本発明は、鉄筋コンクリート構造物として、図２１に示す水槽１７にも適用することができる。

水槽１７は、鉄筋コンクリート部として、底版１８ｂと、Ｙ方向において互いに向かい合って離間された２つの側壁１８ｃ，１８ｄとを有する。また、水槽１７は、側壁１８ｃ及び底版１８ｂが相対的に９０°を成す角度で折れ曲がるようにして連結された隅角部１９ｃと、底版１８ｂ及び側壁１８ｄが相対的に９０°をなす角度で折れ曲がるようにして連結された隅角部１９ｄとを有する。そして、水槽１７は、上述の実施形態１のボックスカルバート１とは異なり、底版１８ｂと反対側が開放されている。

底版１８ｂ及び２つの側壁１８ｃ，１８ｄの各々は、上述の実施形態１のボックスカルバート１と同様に、各々の厚さ方向において互いに反対側に位置する内面４ａ及び外面４ｂを有するコンクリート層４と、このコンクリート層４の内面４ａ側に埋設された内側鉄筋５ａと、このコンクリート層４の外面４ｂ側に埋設された外側鉄筋（図示せず）とを具備する。
側壁１８ｃの内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋の各々は、隅角部１９ｃに亘って延伸している。また、図示していないが、底版１８ｂの内側鉄筋及び外側鉄筋の各々においても、隅角部１９ｃに亘って延伸している。また、側壁１８ｄの内側鉄筋５ａ及び外側鉄筋の各々は、隅角部１９ｄに亘って延伸している。また、図示していないが、底版１８ｂの内側鉄筋及び外側鉄筋の各々においても、隅角部１９ｄに亘って延伸している。

このように構成された水槽１７では、貯水した水の水圧Ｐ_３が側壁１８ｃ及び側壁１８ｄの各々に加わる。この水圧Ｐ_３が側壁１８ｃ及び側壁１８ｄの各々に加わることにより、側壁１８ｃと底版１８ｂとの隅角部１９ｃに、側壁１８ｃの内面４ａ側から外面４ｂ側に向かう方向の外内方向曲げモーメントＢＭ_３が生じると共に、側壁１８ｄと底版１８ｂとの隅角部１９ｄに、側壁１８ｄの内面４ａ側から外面４ｂ側に向かう方向の内外方向曲げモーメントＢＭ_４が生じる。そして、隅角部１９ｃに生じた内外方向曲げモーメントＢＭ_３により、側壁１８ｃの内側鉄筋５ａの隅角部１９ｃ側に引張力（引張応力）が作用する。また、隅角部１９ｄに生じた内外方向曲げモーメントＢＭ_４により、側壁１８ｄの内側鉄筋５ａの隅角部１９ｄ側に引張力（引張応力）が作用する。

水槽１７では、水位が設計よりも深くなった場合に側壁１８ｃ，１８ｄの各々に作用する水圧が増大し、側壁１８ｃと底版１８ｂとの隅角部１９ｃに過大な内外方向曲げモーメントＢＭ_３が作用すると共に、側壁１８ｄと底版１８ｂとの隅角部１９ｄに過大な内外方向曲げモーメントＢＭ_４が作用する。

したがって、このような水槽１７においても、内側鉄筋５ａの補強が必要になることから、本発明の鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法を適用することにより、補強鉄筋やアンカーボルトなどを挿入するための孔をコンクリート層４に開けることなく、側壁１８ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側及び側壁１８ｄの内側鉄筋５ａの隅角部３ｄ側を補強材（補強鉄筋１１，補強板１６）で補強することが可能となる。

なお、上述の実施形態１から３及び変形例では、４つの隅角部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうちの隅角部３ｃの内側に鉄筋補強構造を設けて内側鉄筋５ａを補強する場合について説明した。しかしながら、本発明は、この隅角部３ｃの内側に鉄筋補強構造を設けて内側鉄筋５ａを補強する場合に限定されるものではなく、他の隅角部３ａ，３ｂ，３ｄの何れにも鉄筋補強構造を設けて内側鉄筋を補強することができる。

また、上述の実施形態１から３及び変形例では、隅角部３ｃで連結された側壁２ｃ及び底版２ｂのうちの側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強材（補強鉄筋１１，補強板１６）で補強する鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法について説明した。しかしながら、本発明は、この側壁２ｃの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強材（補強鉄筋１１，補強板１６）で補強する補強構造及び補強鉄筋方法に限定されるものではない。例えば、本発明は、隅角部３ｃで連結された側壁２ｃ及び底版２ｂのうちの底版２ｂの内側鉄筋５ａの隅角部３ｃ側を補強材（補強鉄筋１１，補強板１６）で補強する鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法にも適用することができる。この場合、補強材は、底版２ｂ側において曲部と第２定着部との間に補強部を設けた構成とする。また、隅角部３ｃで連結された側壁２ｃ及び底版２ｂの各々の内側鉄筋の隅角部側を補強材で補強する鉄筋補強構造及び鉄筋補強方法にも適用することができる。この場合、補強材としては、側壁２ｃに固定される第１定着部及び第１補強部と、隅角部３ｃに固定される曲部と、底版２ｂに固定される第２補強部及び第２定着部とを有する構成とする。

また、上述の実施形態及び変形例では、ハンチ構造の隅角部に鉄筋補強構造を設けた場合について説明した。しかしながら、本発明は、このハンチ構造の隅角部に限定されるものではない。例えば、本発明は、側壁の内面と底版の内面とが交わる角部を有する隅角部の場合にも適用することができる。

以上、本発明を上記実施形態及び変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、橋梁や桟橋の梁，床版，橋脚、トンネルや立孔の覆工コンクリート、ボックスカルバート、擁壁、ケーソンなどの土木構造物において、隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部を有する鉄筋コンクリート構造物の補強に適用することができる。

また、本発明は、ビルや建屋の床スラブ，梁，柱、煙突、サイロなどの建築構造物において、隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部を有する鉄筋コンクリート構造物の補強に適用することができる。

１…ボックスカルバート（コンクリート構造物）
２ａ…頂版（鉄筋コンクリート部）
２ｂ…底板（鉄筋コンクリート部）
２ｃ，２ｄ…側壁（鉄筋コンクリート部）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…隅角部
４…コンクリート層
４ａ…内面
４ｂ…外面
５ａ，５ｂ…内側鉄筋
６ａ，６ｂ…外側鉄筋
７…ハンチ鉄筋
１０…鉄筋補強構造
１１…補強鉄筋（補強材）
１２…配力筋
１３…固定材
１４…鉄筋補強ユニット
１５…凹部
１６…補強板
１７…水槽
１８ｂ…底版
１８ｃ，１８ｄ…側壁
１９ｃ，１９ｄ…隅角部
２０…鉄筋補強構造
２１…補強鉄筋

Claims (15)

1. 隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部の少なくとも何れか一方の鉄筋コンクリート部の内面側に埋設された内側鉄筋の前記隅角部側を補強する補強材を備えた鉄筋補強構造であって、
   前記補強材は、前記一方の鉄筋コンクリート部及び前記隅角部の各々の内側に各々に亘って固定材を介して固定され、かつ前記隅角部において前記一方の鉄筋コンクリート部とは反対側に曲線状に曲がっていることを特徴とする鉄筋補強構造。
2. 前記補強材は、前記一方の鉄筋コンクリート部及び前記隅角部に亘って前記一方の鉄筋コンクリート部とは反対側に曲線状に曲がる曲部と、前記曲部の前記一方の鉄筋コンクリート部側に設けられた補強部と、前記補強部の前記曲部側とは反対側に設けられた定着部とを有することを特徴とする請求項１に記載の鉄筋補強構造。
3. 前記補強材は、前記２つの鉄筋コンクリート部に亘って前記一方の鉄筋コンクリート部側に曲線状に曲がる曲部と、前記曲部の前記一方の鉄筋コンクリート部側に設けられた補強部と、前記補強部の前記曲部側とは反対側に設けられた定着部とを有することを特徴とする請求項１に記載の鉄筋補強構造。
4. 前記補強材は、前記２つの鉄筋コンクリート部に亘って前記一方の鉄筋コンクリート部側とは反対側に曲線状に曲がる曲部と、前記曲部の前記一方の鉄筋コンクリート部側に設けられた補強部と、前記補強部の前記曲部側とは反対側に設けられた第１定着部と、前記曲部の前記補強部側とは反対側に設けられた第２定着部とを有することを特徴とする請求項１に記載の鉄筋補強構造。
5. 前記隅角部は、前記２つの鉄筋コンクリート部の各々の内面に対して傾斜した内面を有し、
   前記曲部は、前記一方の鉄筋コンクリート部の内面と前記隅角部の内面とが交わる角部を横切っていることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
6. 前記隅角部は、前記２つの鉄筋コンクリート部の各々の内面に対して傾斜した内面を有し、
   前記曲部は、前記２つの鉄筋コンクリート部の各々の内面と前記隅角部の内面とが交わる２つの角部を横切っていることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
7. 前記曲部は、円弧形状、二次曲線形状、懸垂曲線形状、これらを複合した曲線形状の何れかで形成されていることを特徴とする請求項２から請求項６の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
8. 前記曲部は、曲率半径をＲとし、補強する前記内側鉄筋が埋設された前記一方の鉄筋コンクリート部の厚さをＨとしたとき、０．５Ｈ≦Ｒ≦２．３Ｈを満たす円弧形状になっていることを特徴とする請求項２から請求項６の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
9. 前記補強材は、鋼材からなる補強鉄筋であり、
   前記曲部は、曲率半径をＲとし、前記補強鉄筋の長手方向と直交する断面積をＡとし、前記補強鉄筋の配列ピッチをＢとしたとき、６７・Ａ／Ｂ≦Ｒ≦３５５・Ａ／Ｂ(ｍｍ)を満たす円弧形状になっていることを特徴とする請求項２から請求項６の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
10. 前記補強材は、前記２つの鉄筋コンクリート部及び前記隅角部の各々の内側に亘って形成された凹部に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
11. 前記補強材の素材は、鋼、ステンレス、銅、アルミニウム、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、バサルト繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、高強度繊維補強コンクリート、高強度繊維補強モルタルの何れかであり、
    前記補強材の形態は、棒状、より線、組紬、格子、板状の何れかであることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の鉄筋補強構造。
12. 隅角部で連結された２つの鉄筋コンクリート部の少なくとも何れか一方の鉄筋コンクリート部の内面側に埋設された内側鉄筋の前記隅角部側を補強する鉄筋補強方法であって、
    前記一方の鉄筋コンクリート部及び前記隅角部の各々の内側に亘って延伸し、かつ前記隅角部において内方に曲線状に曲がる補強材を、前記一方の鉄筋コンクリート部及び前記隅角部の各々の内側に固定材を介して固定することを特徴とする鉄筋補強方法。
13. 前記補強材は、前記一方の鉄筋コンクリート部及び前記隅角部に亘って内方側に曲線状に曲がる曲部と、前記曲部の前記一方の鉄筋コンクリート部側に設けられた補強部と、前記補強部の前記曲部側とは反対側に設けられた定着部とを有することを特徴とする請求項１２記載の鉄筋補強方法。
14. 前記補強材は、前記２つの鉄筋コンクリート部に亘って内方側に曲線状に曲がる曲部と、前記曲部の前記一方の鉄筋コンクリート部側に設けられた補強部と、前記補強部の前記曲部側とは反対側に設けられた定着部とを有することを特徴とする請求項１２に記載の鉄筋補強方法。
15. 前記補強材は、前記２つの鉄筋コンクリート部に亘って内方側に曲線状に曲がる曲部と、前記曲部の前記一方の鉄筋コンクリート部側に設けられた補強部と、前記補強部の前記曲部側とは反対側に設けられた第１定着部と、前記曲部の前記補強部側とは反対側に設けられた第２定着部とを有することを特徴とする請求項１２に記載の鉄筋補強方法。

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