JP2667136B2 - 柱状構造物の構築方法、補強方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円形、楕円形、長
円形のような、滑らかな凸曲線からなる横断面プロフィ
ルを有する新規の柱状構造物の構築方法、既設柱状構造
物の補強方法及びそれらの方法に用いる装置に関する。
更に詳しくは円形などの断面を有する橋脚や柱などの柱
状構造物の構築または補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】阪神大災害を機会に橋脚や、建物の柱な
どの耐震性を高める必要があることが認識され、新設コ
ンクリート構造物については、主鉄筋の段落としの廃止
や、フープ・横拘束鉄筋の増量、構造物断面の拡大など
耐震基準の見直しが行われ、また従前の耐震基準で構築
された既設構造物についても補強などが緊急の課題とな
ってきた。

【０００３】従来から大型円筒形コンクリートタンクな
どではフープ応力をプレストレスとして導入する技術が
ある。この技術は、コンクリートタンクの上端周囲に走
行レールを設け、この走行レールから鉛直壁面上を壁面
に沿って水平方向に走行する台車を吊下げ、この台車
は、タンク外周に巻回固定したチェーンに噛み合って走
行する。この台車はＰＣ緊張材を巻き付けた線材ドラム
を搭載しており、例えばダイスなどを通してＰＣ緊張材
（線材）に緊張力を与えながら、タンク外周に螺旋状に
線材を巻き付ける。この技術は、新設の大型の円筒形タ
ンクなどのフープ応力導入には適している。しかし、比
較的小径の柱体の施工や既設の橋脚などの補強には不適
である。その理由は大掛りな重装備の装置を必要とし、
この装置を上方から吊下することを必要とし、橋脚など
の新設または既設橋脚などの補強に使用することは適当
でないからである。

【０００４】既設構造物の補強方法としては、例えば橋
脚においては既設橋脚などの表面をチッピングし、補強
用鉄筋を添設して型枠で囲いコンクリートを増し打ちし
て断面積を増やす方法や、橋脚表面に炭素系繊維などを
シート状にしたものを接着するなどの方法で行われてい
る。しかし、コンクリートを増し打ちする方法は、チッ
ピング、鉄筋添設、型枠の組立・解体の手間が掛かる問
題がある。シート接着法は簡便であるもののこの方法も
問題がある。すなわち、何れの方法も構造物に過大な荷
重が作用し変形が生じた後に初めて補強材に荷重負担が
遷移する構造系となっており、変形が生じないうちには
補強効果を生じないという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、橋脚などの
柱状構造物の新設に当たり、フープ応力をプレストレス
として導入する新規な方法及び装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、既設柱状構造物の補強方法で
あって、現場での鉄筋、型枠の組払いを不要にし、補強
構造を既設構造物と一体化し、通常の荷重状態時から荷
重負担をし、大きな変位を生じてから機能するのではな
く変位そのものを抑制する構造系をもつような柱状構造
物の補強方法を提供することである。

【０００６】本発明の別の目的は、新設柱状構造物のコ
ンクリート芯体の表面（壁面）、または既設構造物の壁
面に螺旋状に仮巻きした線材を一端側から順次緊張しな
がら壁面を走行する簡易な、柱状構造物の構築または補
強に用いる装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
柱状構造物を構築するに当たり、凸曲線プロフィルを有
する柱状コンクリート芯体を築造して養生し、該芯体の
周表面に高張力線材を螺旋状に巻回し、該線材の一端を
前記柱状コンクリート芯体に固定し他端を仮固定し、該
線材を該一端から順次緊張して前記柱状コンクリート芯
体表面に圧着させて他端を該柱状コンクリート芯体に定
着し、ついで表層コンクリートを施工して柱状構造物を
構築することを特徴とする柱状構造物の構築方法であ
る。

【０００８】本発明の第２の発明は、滑らかな凸曲線か
らなる横断面プロフィルを有する既設柱状構造物の補強
に当たり、既設柱状構造物の周表面に高張力線材を螺旋
状に巻回し、この線材の一端を既設柱状構造物に固定し
他端を仮固定し、この線材を一端から順次緊張して既設
柱状構造物表面に圧着させて他端を既設柱状構造物に定
着し、既設柱状構造物を補強することを特徴とする柱状
構造物の補強方法である。

【０００９】上記本発明の第１及び第２の発明を好適に
実施することができる本発明の装置として、線材を巻き
掛ける２個のプーリと、この２個のプーリ軸間を離隔さ
せて前記巻き掛けた線材に張力を付与するジャッキと、
このジャッキを搭載し柱状構造物周表面に沿って走行す
る車輪を備えた台車とからなることを特徴とする柱状構
造物の補強装置、つまり線材の緊張装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の柱状コンクリート構造物
の構築方法は、大型円筒形コンクリートタンクなどに比
べて比較的小径の橋脚などであって、フープ応力をプレ
ストレス導入する構造物を構築する方法である。この場
合に、多数の円周定着部を設け、半円周乃至１円周程度
の多数のＰＣ緊張材を用いてフープ応力を導入する技術
も可能ではあるが、実際的ではない。本発明の第１の発
明は、柱状コンクリート構造物の新設の場合に、鉄筋コ
ンクリート造またはプレストレストコンクリート造の芯
体を先ず築造し、その外周にフープ応力を導入する緊張
材を巻き付け施工する。この場合、構造物の設計はこの
構造に応じた最適設計を行う。

【００１１】上記第１の発明は、既設構造物を力学的に
一体化する補強に応用することができる。この場合、上
記コンクリート芯体は、既設柱状構造物となる。本発明
の装置は、コンクリート芯体または既設柱状構造物の周
表面に、予め高張力線材例えばＰＣ鋼線を無張力で螺旋
状に巻回し、その一方の端部を仮固定し、他方の端部
を、緊張装置を装着することが可能なように、緩みを持
たせて固定する。この線材を固定端側から順次緊張しな
がらコンクリート芯体または既設柱状構造物にフープ応
力を与えるように締めつけ、圧着する。

【００１２】上記緊張は具体的には、本発明の柱状構造
物の補強装置、すなわち線材の緊張装置を用いる。柱状
構造物に巻き付けた線材に折り返しループを設け、この
ループを緊張装置の前後２個のプーリに巻き掛ける。そ
して、プーリ軸間をジャッキで所定の力で押し拡げるこ
とによって線材に緊張力を付与する。このようにして固
定端から順次緊張力を付与しながら、螺旋状に仮巻回し
た線材に添って緊張装置を構造物表面を周回させる。仮
固定した端部まで緊張装置を走行させ、線材全長に亘っ
て緊張力を導入し、緊張装置の後端の線材他端を構造物
に固定することによって、柱状構造物に構造物表面から
中心部へ向かう圧縮力を付与する。この場合、数巻き程
度の短尺の線材を両端を定着して順次直列に配置しても
よく、長尺の線材では、途中で定着部を設け、この定着
部から再び緊張を繰り返して同じ動作を繰り返すことで
もよい。

【００１３】以下、図面を参照して、本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図１は本発明方法を説明する模式
図である。柱状コンクリート芯体または既設柱状構造物
１０の回りに螺旋状に線材３を仮に巻き付ける。線材３
の一方の端部１を柱状コンクリート芯体または既設柱状
構造物１０に固定し、他方の端部２を仮固定する。この
線材３を、固定した一方の端部１側から順次緊張しなが
ら柱状コンクリート芯体または既設柱状構造物１０の外
周に線材３を圧着させる。

【００１４】この一端から線材３を順次緊張する具体的
手段については、例えば、緊張装置４を用いる。緊張装
置４は、２個のプーリ５、５をプーリ溝が同一平面内に
あるように、互いに離隔して設け、この２つのプーリに
線材３を巻き掛ける。すなわち、線材３に一つのループ
を設け、このループの部分をプーリ５、５に巻き掛け
る。緊張装置４はプーリ５、５を矢印６方向に離隔させ
るジャッキを有している。

【００１５】図２〜４は、緊張装置４の一例を示すもの
である。図２は平面図、図３は正面図、図４は側面図で
ある。緊張装置４は、柱状コンクリート芯体または既設
柱状構造物１０の外面を走行する４個の車輪４２を備え
た台車を有する。この台車は吊下ワイヤ４４によって柱
状コンクリート芯体または既設柱状構造物１０の上方か
ら吊下されている。この台車はプーリ５、５を搭載して
おり、プーリ５、５の軸は双胴の伸縮ジャッキ４１の両
端にそれぞれ取付けられている。プーリ５、５には、線
材３のループ部が巻き掛けられている。伸縮ジャッキ４
１がプーリ５、５を離隔させる方向に動作すると、線材
３は緊張力を付与される。この状態で、緊張装置４は、
柱状コンクリート芯体または既設柱状構造物の１０の外
周面上を線材３に沿ってほぼ水平に移動する。台車の移
動は、車輪４２を駆動する動力によって与えられる。例
えば発電装置４５を付属しており、油圧ポンプ装置４６
を備え、ホースカップリング４７、４８間に油圧ホース
を連結して、車輪の軸に組込まれた油圧モータを駆動す
る。車輪４２及びプーリ５が駆動されると、台車は線材
３に導かれてこれを緊張しながら進行する。この駆動
は、上記発電装置４５及び油圧ポンプ装置４６に代り、
外部電源からの給電による電動駆動でももちろんよい。
手動ハンドル４３は、台車を手動で移動させるために用
いられる。

【００１６】この緊張装置４は、装置内でバランスさせ
ながら線材に張力を付与する２個のプーリを有し、格別
の反力装置を必要としない。そして、既に巻き付けてあ
る線材に誘導されて走行する。従って、線材ドラムを搭
載し構造物に巻き付け固定したチェーンを反力装置とし
て構造物の周囲を走行する従来のＰＣ緊張材巻き付け装
置に比べて、格段に小型簡単な装置である。

【００１７】なお、本発明方法は、上記緊張装置４を用
いる以外の手段で実施することを妨げるものではない。
例えば、線材の緊張工程において、緊張ダイスやピンチ
ロールなどを用いて緊張力を付与することとしてもよ
い。

【００１８】

【実施例】既設柱状構造物として直径３ｍの円筒状柱状
部を持つ橋脚の地上部５ｍを本発明方法により被覆補強
した例について説明する。線材として、可撓性、付着性
を考慮して、２．９ｍｍ３本よりＰＣ鋼線（ＪＩＳＧ３
５３６ ＳＷＰＤ３相当）を使用した。柱状構造物１０
の補強域の最上端に線材３の端部２を仮固定し、柱状構
造物１０の外周を周回しながら、柱状構造物の下端に向
かって必要周回数だけ線材３を螺旋状に巻回する。この
巻回に当たっては特別な張力を与える必要はない。また
線材３の垂直方向間隔（螺旋のピッチ）についても、厳
密にする必要はなく適当な間隔を取って巻回すればよ
い。

【００１９】補強域に必要な回数を巻回したら、図２に
示すように緊張装置４を介装可能なように線材３に弛み
をとって一つのループを形成し、このループを緊張装置
４の２個のプーリ５、５に巻き掛け、この２個のプーリ
５、５の軸間距離を最小間隔に縮め、線材３の端部１を
本固定とする。プーリ５、５の軸間をジャッキ４１で押
し拡げ、線材３の弛みを除去すると共に線材３に張力を
付与する。

【００２０】この状態で、既設柱状構造物１０の外表面
に当接した走行車輪を介して、仮固定した端部２に向か
って緊張装置４を構造物の外周を螺旋状にほぼ水平に移
動する。この操作で、仮巻回した線材の固定側の端部１
から順次緊張力が付与される。線材３が所定の垂直方向
間隔（螺旋ピッチ）で巻き付けられるように、緊張装置
４をシフトアップしながら走行させる。また、線材３に
緊張力を付与することによって線材に伸びが生じ、同一
プーリ軸間隔では緊張力が低下するので、ジャッキ４１
にて２個のプーリ間を適宜離隔させ、緊張力を一定に保
持する。これは、ジャッキ４１でプーリ５、５の軸間を
押し拡げることによって行う。

【００２１】線材の巻回数が多いと、線材の伸び量が累
積して大きくなり上記の操作では伸びを吸収できなくな
るので緊張済み線材を仮固定し、緊張装置を盛り替えて
作業を継続する。なお、この時の緊張装置の走行に必要
な力はプーリの回転軸受け抵抗と、緊張力による求心力
による構造物表面と走行車輪の走行抵抗だけなので極め
て小さい力で走行させることができる。

【００２２】上記の操作を螺旋状に巻回した線材の端部
まで行い線材全長に緊張力が付与されたら、線材の緊張
装置後端側を構造物に固定する。ついで、線材端の仮固
定を撤去して緊張装置を解装し撤去する。線材の端末処
理をして、構造物表面に防食と防護の吹き付けモルタル
を施し補強が完了する。本発明の方法によれば、緊張線
材を予め螺旋状に巻回しておいて、比較的簡単な緊張装
置で合理的に緊張力を導入することができる。

【００２３】以上の記述では、断面が真円の柱状構造物
について述べたが、横断面が楕円状構造物、長円状構造
物、その他滑らかな凸曲線プロフィルからなる構造物で
あれば、本発明はどのようなものにでも適用可能であ
り、また緊張力の導入も下側からに限らず上側からでも
同様に行うことができる。上記実施例では、本発明の構
築方法を既設柱状構造物の補強に適用した例について述
べたが、本発明の精神は、普通の方法で形成した柱状構
造物（新設、既設を問わず）の外周面に補強構造を一体
的に付加して高耐力の柱状構造物を構築することにあ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、鉄筋、型枠の組
払いなどの作業が不要であり、また円周方向にプレスト
レスを導入するので、通常の載荷状態から補強効果が生
じより高い耐力を付与することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例方法を説明する模式図である。

【図２】実施例装置の平面図である。

【図３】実施例装置の正面図である。

【図４】実施例装置の側面図である。

【符号の説明】

１ 端部（固定端） ２ 端部（仮固
定端） ３ 線材 ４ 緊張装置
（補強装置） ５ プーリ ６ 矢印 １０ 柱状コンクリート芯体または既設柱状構造物 ４１ ジャッキ ４２ 車輪 ４３ ハンドル ４４ 吊下ワイヤ ４５ 発電装置 ４６ 油圧ポンプ
装置 ４７、４８ ホースカップリング

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状構造物を構築するに当たり、凸曲線
   プロフィルを有する柱状コンクリート芯体を築造して養
   生し、該芯体の周表面に高張力線材を螺旋状に巻回し、
   該線材の一端を前記柱状コンクリート芯体に固定し他端
   を仮固定し、該線材を該一端から順次緊張して前記柱状
   コンクリート芯体表面に圧着させて他端を該柱状コンク
   リート芯体に定着し、ついで表層コンクリートを施工し
   て柱状構造物を構築することを特徴とする柱状構造物の
   構築方法。
2. 【請求項２】 滑らかな凸曲線からなる横断面プロフィ
   ルを有する既設柱状構造物の補強に当たり、既設柱状構
   造物の周表面に高張力線材を螺旋状に巻回し、該線材の
   一端を既設柱状構造物に固定し他端を仮固定し、該線材
   を該一端から順次緊張して既設柱状構造物表面に圧着さ
   せて他端を既設柱状構造物に定着し、既設柱状構造物を
   補強することを特徴とする柱状構造物の補強方法。
3. 【請求項３】 線材を巻き掛ける２個のプーリと、該プ
   ーリ軸間を離隔させて前記巻き掛けた線材に張力を付与
   するジャッキと、該ジャッキを搭載し柱状コンクリート
   芯体または既設柱状構造物周表面に沿って走行する車輪
   を備えた台車とからなることを特徴とする柱状構造物の
   構築、補強装置。