JP3946517B2

JP3946517B2 - Seismic reinforcement method for existing steel arch bridge

Info

Publication number: JP3946517B2
Application number: JP2001400111A
Authority: JP
Inventors: 久一丸山; 昇坂田; 修司柳井; 稔北原
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003193420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，鋼管アーチ橋のアーチリブなどのように構造物の荷重を受けている載荷金属管に対し，載荷状態のままで，その耐荷性能や耐震性能を向上させる既設鋼アーチ橋の耐震補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車荷重の増大に伴う供用時荷重の見直しや，阪神淡路大震災での被災経験などから，補強が必要な構造物は少なくないことが明らかとなってきた。鋼管アーチ橋のアーチリブなどのように，構造物の荷重を受けている金属管の場合でも同様である。このような載荷金属管（鋼管）に対して，どのようにして耐荷・耐震性能を向上させるかが課題となるが，管内にコンクリートを充填する補強法が注目される。コンクリートの充填によって管の座屈を防止し且つ剛性を高めることができるであろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アーチリブのような鋼管内にコンクリートを充填する場合には，コンクリート充填による重量増加が下部構造に大きな影響を及ぼす。コンクリートを充填すると部材の自重は例えば単位容積質量で２.４〜３.０ｔ／ｍ³程度となり，そのうちコンクリートが占める単位容積質量は２.２〜２.４ｔ／ｍ³（普通コンクリートの場合）程度である。このため，補強部位にとどまらず，下部構造などのその他の部位にまで補強を行う必要が生ずる。しかし，この荷重増のために，基礎地盤などの下部構造をさらに補強しようとすると容易なことではない。
【０００４】
単位容積質量の小さいコンクリートを充填すれば，下部構造の補強を必要としない場合もあり得ると考えられるが，軽量骨材を用いた単位容積質量の小さい通常の軽量コンクリートでは振動締固めを行わないと鋼管とコンクリートを一体化することができない。しかし，管径がそれほど大きくなく管長が長い既設アーチリブなどでは，管内でコンクリートの振動締固めを行わせることは実質的に不可能である。
【０００５】
したがって本発明の課題は，このような問題を解決して，橋梁のアーチリブのような載荷金属管に対し，既設の状態で施工性よく，その耐荷性能や耐震性能を向上できる補強工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は，鋼アーチ橋のアーチリブ内にコンクリートを充填して既設橋を耐震補強する工法において，軽量骨材を配合したスランプフロー値５０ｃｍ以上の軽量・高流動コンクリートを，コンクリートの打設範囲より高い位置に設けたコンクリート打設口から，アーチリブ内に存在した空気を追い出しながらアーチリブ内に流し込んで，該アーチリブの両裾底部から上方に向って順次自重充填し，最後に頂部のアーチクラウン部に，アーチリブ内に存在した空気を追い出しながら，該コンクリートを圧入充填して，アーチリブ内空間の実質上全てを単位容積質量が１.８ｔ／ｍ³以下の軽量コンクリートで充填することを特徴とする既設鋼アーチ橋の耐震補強工法を提供する。軽量・高流動コンクリートとしては，軽量粗骨材とモルタル（空気量を含む）との密度差が０.４ｇ/cm³以下であるのがよく，また増粘剤を配合してペーストの粘性変化を抑制したものであるのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の補強工法を適用する鋼管アーチ橋の例を示した。補強対象とする鋼管製のアーチリブ１は，本発明工法の実施の便宜上，その施工部分を図の左側アーチ裾部１Ａ，右側アーチ裾部１Ｂおよび中央頂部のアーチクラウン部１Ｃに区分する。
【０００８】
図例のものでは，アーチ裾部１Ａと１Ｂは，両者とも，さらにステップ１〜６に区分されており，これらの部分では，橋下に設置したブーム付コンクリートポンプ車２Ａと２Ｂにより，下から上に順に（ステップ１から６に順に），両方のアーチ裾部とも打設時期をほぼ同じくしてリブ内に軽量・高流動コンクリートを充填してゆく。これによって，アーチクラウン部１Ｃが未打設となるが，次に橋面上に設置したブーム付コンクリートポンプ車２Ｃによって，裾側からステップ７〜９に区分された順に，リブ内にコンクリートを充填してゆく。
【０００９】
図２は，図１のアーチリブの左半身を示したものである。図中の▲１▼〜▲９▼は図１のステップ１〜９で打設する範囲（ブロック）を示している。橋下または橋面のどのポンプ車を使用するにしろ，ステップ１〜８（▲１▼〜▲８▼のブロック）は，打設範囲より高い位置に設けたコンクリート打設口３ａ〜３ｆから軽量・高流動コンクリートを打設範囲に流し込む。そのさい，各打設ブロックにおいて，コンクリート打設口３ａ〜３ｆよりやや高い位置に空気孔４ａ〜４ｆが設けておく。このように，やや勾配が急な打設ブロック▲１▼〜▲８▼では，コンクリートの流動性を利用した高所からの「流し込みコンクリート打設方法」を採用する。図２において，この区間を「自重充填」と記してある。この自重充填を図の左半身と図示しない右半身について終えると，次にステップ９（ブロック▲９▼）では「圧入充填」（図２参照）を行う。
【００１０】
すなわち，打設ブロック▲９▼ではほぼ水平に近い。ほぼ水平な管内に軽量・高流動コンクリートを流し込む場合には，気泡空隙（コンクリート中の気泡とは異なり，管内壁とコンクリートとの接合面に発生する気泡状の空隙）が発生するおそれがあることを本発明者らは実験的に確認した。管壁とコンクリートの接合面に気泡状の空隙が発生すると，この部分に応力集中をもたらすことがある。このため，コンクリートポンプ車の圧力を利用した圧入打設方法（逆巻き）を採用して管とコンクリートとの一体化を図る。
【００１１】
実際には，この打設ブロック▲９▼では，管壁に設けるコンクリート投入口３ｇの位置を，コンクリート打設レベル（管内壁の最高位置）よりも下方に設ける。そして，このコンクリート投入口３ｇには，１〜２ｍ程度の高さの打設用パイプ（図示しない）を立ち上げておき，この打設用パイプに遮断弁（図示しない）を介装しておく。これにより，投入口付近でのポンプ圧力の不慮の減少等によるコンクリートの緩みや戻りを防止する。
【００１２】
このようにしてアーチリブ内に軽量・高流動コンクリートの注入を終了するが，このコンクリートがリブの内部空間に隙間や空隙なく充填されていることが肝要である。このためには，材料分離が生ぜず且つ良好な流動性を有するコンクリートを使用することはもちろんのこと，各ブロックごとにおいて充填性を確認することも必要である。この確認のために，空気孔はもとよりその他の適切な箇所にコンクリート流出口を設け，その流出口にパイプや透明ホースを取付けて空気の排出を図るとともに，これらから流出するコンクリートの性状により充填状況の観察を行う。また，打音により空隙の有無を確認することも有益である。
【００１３】
アーチリブ内にコンクリートを充填すると，その重量増加による基礎構造部６Ａ，６Ｂ等の影響が懸念されるところであるが，補強対象とする鋼管アーチ橋の地盤から見て，コンクリートを充填したあとの部材自重が単位容積質量で２.０２.５ｔ／ｍ³程度であれば，該基礎構造物に対して殆んど補強を必要としない事例は数多くあり得る。しかし，このためには，コンクリートの自重を単位容積質量で（硬化状態）１.９ｔ／ｍ³以下とする必要がある。
【００１４】
加えて，この軽量化のために軽量骨材を配合しても，材料分離することなくアーチリブ内を流動する良好な流動性，さらには締固めを必要としない自己充填性を具備し，硬化状態では補強工法に資することができるに十分な強度を発現する軽量・高流動コンクリートでなければならない。
【００１５】
従来より，アーチリブ内に軽量・高流動コンクリートを充填した事例がなく，その充填性の評価指標も不明であるが，前記のような状況から，高い流動性，材料分離抵抗性，自己充填性，構造体として要求される圧縮強度が１５〜６０Ｎ／ｍｍ²で単位容積質量が１.４〜１.９ｔ／ｍ³の諸性質を同時に満足することが少なくとも必要である。
【００１６】
軽量・高流動コンクリートは，一般に，自己充填性を有する高流動コンクリート（いわゆるハイパフォマンスコンクリート）の技術と，建築分野を中心に開発されている軽量骨材コンクリートの技術を組み合わせればよいとも考えられるが，セメントペーストより密度の小さい軽量骨材を使用する場合には，流動性を高めると材料分離が顕著となるので，本発明工法の適用には，特別の配慮が必要である。
【００１７】
以下に，本発明の載荷金属管の補強工法に使用する軽量・高流動コンクリートについて説明する。
【００１８】
まず，軽量骨材とペーストとの材料分離が発生のを防止しながら高い流動性と自己充填性を満足させるために，モルタル自身の軽量化を図る。すなわち，軽量粗骨材とモルタル（空気量を含む）の密度差を小さくする。実際にはその密度差を０.４ｇ/cm³以下とする。そのために次の手法を採用する。
(1) セメントに加えてフライアッシュやシリカフュームなどの密度の小さい粉体を相当量配合してモルタルの密度を下げる。好ましくは市場で安価に入手できるフライアッシュがよい。
(2) 空気量を４〜１０％混入してモルタルの密度を下げる。
(3) 細骨材の一部もしくは全部を軽量細骨材してモルタルの密度を下げる。
【００１９】
この手法により，軽量粗骨材との密度差を殆んどなくすことができ，場合によってはその差を皆無とすることが可能であり，密度差による分離が生じない軽量コンクリートとすることができる。
【００２０】
このほかにも，ペーストの粘性をコントロールすることにより，材料分離抵抗性を向上させ，これによって軽量粗骨材の浮き上がりを抑制することもできる。このためには，
(4) 水粉体容積比を下げてペーストの粘性を調整する。
(5) バイオポリマー系の増粘剤，好ましくはウエランガムを配合してペーストの粘性を調整する。
という手法を採用するのがよい。
【００２１】
なお，(3) のように「軽量細骨材」を使用した場合には，モルタル中で材料分離が生ずる，すなわち，モルタル中のペーストと軽量細骨材の密度差によって，軽量細骨材が浮き上がる現象が起きることがあるが，この場合も，前記の (1)〜(2) および (4)〜(5) の手法を採用することによって，これを抑制することができる。
【００２２】
次に，軽量骨材を使用しても，構造体としての圧縮強度１５〜６０Ｎ／ｍｍ²を安定して確保するために，
(6) 水結合材比を７０％以下とする。
(7) コンクリート中の空気量を１０％以下とする。
とくに，セメントに加えて結合材の一部としてフライアッシュやシリカフュームを使用した場合には，これらの粉体が他の結合材よりも密度が小さくかつポゾラン反応よる硬化体を形成するので，軽量で強固なコンクリートを得ることができる。
【００２３】
ポンプ施工する場合には，その圧によって軽量骨材の内部空隙に吸水し，圧送中にコンクリートの流動性が失われることがある。また金属管内への注入距離が長くなったり圧力充填する場合にも同様の現象が起きる。このようなことを抑制するために，
(8) 配合する前の軽量骨材を十分にプレソーキングまたはプレウェッテイングして軽量骨材内部の空隙を予め水で満たしておく。
(9) ウエランガムを添加する。
ウエランガムを添加しておくと，骨材内部の空隙に圧入され難いような自由水（粘りのある水）がコンクリート中に形成されるので，圧を受けて軽量骨材が吸水する余地がある場合でも，その吸水を防止できる。
【００２４】
また，軽量骨材では表面水率や含水率の測定が複雑になり，このため生コンクリート工場での製造時にコンクリート中の水量管理が難しく，このために自己充填性の変動が大きくなる。また，本発明では高い流動性を付与するために高性能ＡＥ減水剤の使用が前提となり，この混和剤が温度依存性があるので，外気温やコンクリート温度によってコンクリート性状が変化する。このようなコンクリート性状の変化を抑制するために，
(10)バイオポリマー系の増粘剤（ウエランガム）を添加する。
ウエランガムを添加すると，外気温やコンクリート温度に関わらずペーストの粘性を一定に保つことができ，このために高性能ＡＥ減水剤の温度依存性も緩和することができる。また，実際の練混ぜに供する軽量骨材の含水率や表面水率は刻々と変化するが，ウエランガムの添加によってそのような変化が生じていてもその変化を緩和することが可能となる。したがって，骨材の性状管理が煩雑な軽量骨材コンクリートの製造性が非常に良好となる。
【００２５】
以上のような (1)〜(10)の処法を採用することによって，高い流動性（スランプフロー値で５０ｃｍ以上），材料分離抵抗性，自己充填性，構造体として要求される圧縮強度１６〜６０Ｎ／ｍｍ²の強度，並びに単位容積質量１.４〜１.９ｔ／ｍ³の軽量性を有し，製造時の品質変動が少なく，長距離圧送が可能で金属管等の狭くて長い閉塞空間に圧入施工しても管壁との接合面に空隙を生ずることなく金属管とコンクリートとを一体化できる軽量・高流動性コンクリートが得られるので，本発明の載荷金属管の補強工法に有利に使用することができる。
【００２６】
そのさい，使用する軽量骨材とては，比較的安価で入手が容易な軽量骨材例えばアサノライトやメサライトを使用することができ，ポンプ施工を行う場合にはこれをプレソーキング，プレウェッテイングする。ポンプ施工を行わない場合には絶乾もしくは気乾状態のものを使用できる。これらの軽量骨材の使用にあたって肝要なことは，絶乾比重で０.８〜１.３ｇ/cm³程度，吸水率２〜８％程度の軽量骨材を使用することができるが，前記のように，軽量粗骨材として配合したときにモルタルとの密度差が０.４ｇ/cm³以下となるように，また軽量粗骨材として配合したときにペーストとの密度差が０.４ｇ/cm³以下となるようにすることである。
【００２７】
また，少ない単位水量で高い流動性を維持するために高性能ＡＥ減水剤を使用することが不可欠であるが，使用できる高性能ＡＥ減水剤としては，市販のポリカルボン酸系，メラミンスルホン酸系またはナフタレンスルホン酸系のものが使用できる。好ましいのはポリカルボン酸系またはナフタレンスルホン酸系のものである。さらに，前記のように空気量を調整するために，空気量調整剤を配合する。セメント，フライアッシュ，高炉スラグ微粉末，シリカフューム等の粉体使用量については，材料分離抵抗性を付与するうえで４００〜７００kg/m³とするのがよい。
【００２８】
以下に試験例を挙げる。
【００２９】
試験には表１に使用材料を記した。粗骨材および細骨材とも軽量骨材である。
これらの材料を，表２に示すコンクリート配合で練り混ぜ，「高流動(1) 」「高流動(2) 」および「自己充填」の３種類のコンクリートを製造し，そのフレッシュ性状と硬化性状について，表３に示す項目の試験を行った。表４にフレッシュ性状の測定結果を，表５に硬化性状の測定結果を示した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
【表４】

【００３４】
【表５】

【００３５】
表４および表５の結果に見られるように，各配合のコンクリートとも，本発明で目標としているスランプフロー，単位容積質量，空気量および圧縮強度を満足している。自己充填性については，軽量骨材を用いた場合の評価試験値が存在しないので，表６として挙げた普通骨材を用いた場合の評価試験値（土木学会の「高流動コンクリート施工指針」のうちの「高流動コンクリートの自己充填性のランクと各評価試験値」を参考にして，表４の結果を評価すると，「高流動(1) 」と「高流動(2) 」のものは，表６の自己充填性のランク３の条件の一部を満足しない結果となったが，「自己充填」のものは，表６の自己充填性のランク３の条件の全てを満足するものとなった。
【００３６】
さらに，透明アクリル板を用いて作成した４００×２００×高さ１０００ｍｍの直方体の型枠を，傾斜角度３０度に傾けた状態で，型枠上面に設けたコンクリート注入口（９０ｍｍφ）から前記のコンクリートを流し込み，型枠への充填状況を観察したところ，３種ともすみずみまで充填されたが，「自己充填」のものは「高流動(1) 」と「高流動(2) 」のものよりも，打設面がより水平面を保つ状況が観察され，小さい流動勾配で良好に充填されることがわかった。「高流動(1) 」と「高流動(2) 」のものも５秒間のバイブレータの使用により良好な充填性を得ることができることがわかった。脱型後の供試体外観を調べると，「自己充填」のものは気泡がなく角部が鋭角的に充填されていたのに対し，他の２体では側面に気泡が散見され，「高流動(1) 」では勾配下側角部に粗骨材が露出している状況が観察された。さらに供試体断面を切断して骨材分布を観察したところ，「自己充填」のものは他の２体のものに比べて粗骨材が一様に分布している状況が観察され，材料分離が生じていないことが確認された。
【００３７】
以上の試験結果を参考にして，表６の配合のコンクリートを現場練りした。使用材料は表１に記載したものと同じであり，練り混ぜは１バッチ当り１.１ｍ³として４バッチ合わせとした。練り混ぜ手順は，材料投入（Ｇ＋Ｓ＋Ｃ＋ＦＡ）→空練り１５秒→混練水投入（Ｗ＋Ａｄ）→３００秒練り混ぜ→排出とした。生コンクリートの出荷時，アジテータ車で４０分間運搬後の荷降し時，ポンプ圧送後（ポンプ車のブームを床面から８ｍの高さに立てて圧送し，ホースの筒先を床面から７５ｃｍ離してその筒先からコンクリート吐出），および流動後（型枠のコンクリート注入口にホースの筒先を接続して注入したもの）について，それぞれ試料を採取し，フレッシュ性状と硬化性状を測定した。その結果を表７および表８に示した。
【００３８】
【表６】

【００３９】
【表７】

【００４０】
【表８】

【００４１】
表７および表８の結果は，このコンクリートで図１の施工を実施する場合の管理目標値であるスランプフロー（ＪＳＣＥ−Ｆ５０３）＝６５０±５０ｍｍ，５００ｍｍフロー到達時間＝３〜１５秒，空気量（ＪＩＳＡ１１１６）＝６.０±１.５％，単位容積質量（ＪＩＳＡ１１１６）＝１.８ｔ／ｍ³以下，Ｖ75漏斗流下試験（土木学会基準案）＝１３±５秒，Ｕ型充填性試験（土木学会基準案）＝３００ｍｍ以上（障害Ｒ2 ），圧縮強度（ＪＩＳＡ１１０８）＝１８Ｎ／ｍｍ²以上をコンクリート荷降し時において全て満足した。ポンプ圧送後では流動性は多少小さくなったが，十分なポンプ圧送性および自己充填性を有することは前例の試験結果から明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると鋼管アーチ橋のアーチリブなどのように構造物の荷重を受けている載荷金属管に対し，載荷状態のままで，その耐荷性能や耐震性能を向上させることができる。また，本発明工法は，基礎構造などへの負荷が小さい，振動締固めを要しない，ポンプ圧送できるなどの点で，施工性および経済性に優れており，補強を必要とする載荷金属管を経済的に補強できる点で，建築・土木構造物の保全に多大の貢献ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の載荷金属管の補強工法を鋼管アーチ橋のアーチリブに適用する場合の施工例を示す図である。
【図２】図１のアーチリブの左半身部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１アーチリブ
２ブーム式ポンプ車
３コンクリート打設口
４空気孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic reinforcement method for an existing steel arch bridge that improves the load bearing performance and seismic performance of loaded metal pipes that are subjected to structural loads such as arch ribs of steel pipe arch bridges in the loaded state. About.
[0002]
[Prior art]
It has become clear that there are many structures that need to be reinforced, based on reviews of in-service loads that accompany the increase in automobile loads and experiences from the Great Hanshin-Awaji Earthquake. The same applies to metal pipes that are subjected to structural loads, such as arch ribs on steel pipe arch bridges. The challenge is how to improve the load resistance and seismic performance of such a loaded metal pipe (steel pipe), but the reinforcement method of filling the pipe with concrete is drawing attention. Concrete filling could prevent tube buckling and increase stiffness.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When filling concrete into steel pipes such as arch ribs, the increase in weight due to concrete filling has a significant effect on the substructure. When concrete is filled, the weight of the member is about 2.4 to 3.0 t / m ³ in unit volume mass, for example, and the unit volume mass occupied by concrete is 2.2 to 2.4 t / m ³ (in the case of ordinary concrete) Degree. For this reason, it is necessary to reinforce not only the reinforcement part but also other parts such as the substructure. However, it is not easy to reinforce the substructure such as the foundation ground due to this load increase.
[0004]
If concrete with a small unit volume mass is filled, it may not be necessary to reinforce the substructure, but vibration compaction is not performed with ordinary lightweight concrete with a small unit volume mass using lightweight aggregates. And steel pipe and concrete cannot be integrated. However, with existing arch ribs, etc., where the pipe diameter is not so large and the pipe length is long, it is practically impossible to cause vibration compaction of concrete in the pipe.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a reinforcing method capable of solving such problems and improving the load carrying capacity and seismic performance of a loaded metal pipe such as an arch rib of a bridge with good workability in an existing state. There is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is filled with concrete in Achiribu steel arch bridge Te method odor seismic retrofitting an existing bridge, the slump flow value 50cm or more lightweight, high fluidity concrete blended with lightweight aggregate, the concrete hitting concrete設口or we provided higher than setting range position, is poured Do expel air present in the a Chiribu is in Raa Chiribu, sequential self-weight filling me toward upward from both hem bottom of the Achiribu Finally, the concrete is pressed and filled into the top arch crown while expelling the air present in the arch rib, so that substantially the entire space inside the arch rib is light weight with a unit volume mass of 1.8 t / m ³ or less. An earthquake-proof reinforcement method for existing steel arch bridges, which is characterized by filling with concrete. For lightweight and high fluidity concrete, the density difference between lightweight coarse aggregate and mortar (including air) should be 0.4g / cm ³ or less. It is good to suppress this.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of a steel pipe arch bridge to which the reinforcing method of the present invention is applied. The steel pipe arch rib 1 to be reinforced is divided into a left arch skirt portion 1A, a right arch skirt portion 1B, and an arch crown portion 1C at the center top of the drawing for the convenience of carrying out the method of the present invention.
[0008]
In the illustrated example, the arch skirts 1A and 1B are both further divided into steps 1 to 6, and in these parts, the boom-equipped

concrete pump trucks

2A and 2B are installed from the bottom up. In order (in order from step 1 to step 6), both the arch skirts are filled with lightweight, high-fluidity concrete in the ribs at almost the same timing. As a result, the arch crown portion 1C is not placed, but the concrete is filled in the ribs in the order of steps 7 to 9 from the skirt side by the boom concrete pump car 2C installed on the bridge surface. I will do it.
[0009]
FIG. 2 shows the left half of the arch rib of FIG. In the figure, (1) to (9) indicate ranges (blocks) to be placed in steps 1 to 9 in FIG. Regardless of which pump car is used under the bridge or on the bridge surface, steps 1 to 8 (blocks (1) to (8)) are light weighted from the concrete placement ports 3a to 3f provided above the placement range. Pour high fluidity concrete into the casting area. At that time, air holes 4a to 4f are provided at positions slightly higher than the concrete placement ports 3a to 3f in each placement block. In this way, in the placement blocks {circle around (1)} to {8} with a slightly steep slope, the “casting concrete placement method” from a high place using the fluidity of concrete is adopted. In FIG. 2, this section is marked as “self-weight filling”. When the self-weight filling is completed for the left half of the figure and the right half (not shown), next, in step 9 (block (9)), “press-fit filling” (see FIG. 2) is performed.
[0010]
That is, the placement block (9) is almost horizontal. When light-weight and high-fluidity concrete is poured into an almost horizontal pipe, there is a possibility that a bubble void (a bubble void generated at the joint surface between the pipe inner wall and the concrete, unlike the bubbles in the concrete) may occur. The inventors have confirmed this experimentally. If air bubbles are generated in the joint surface between the pipe wall and the concrete, stress concentration may occur in this area. For this reason, the pipe and concrete are integrated by adopting a press-fitting method (reverse winding) using the pressure of the concrete pump truck.
[0011]
Actually, in this placement block (9), the position of the concrete charging port 3g provided in the pipe wall is provided below the concrete placement level (the highest position of the pipe inner wall). Then, a casting pipe (not shown) having a height of about 1 to 2 m is set up at the concrete charging port 3g, and a shut-off valve (not shown) is interposed in the casting pipe. . This prevents loosening and returning of concrete due to an unexpected decrease in pump pressure near the inlet.
[0012]
In this way, the injection of lightweight, high-fluidity concrete into the arch rib is completed, but it is important that this concrete is filled in the internal space of the rib without gaps or voids. For this purpose, it is necessary not only to use concrete that does not cause material separation but also to have good fluidity, and also to check the filling property for each block. In order to confirm this, concrete outlets are provided not only in the air holes but also in other appropriate locations, and pipes and transparent hoses are attached to the outlets to discharge the air, and the state of filling depends on the properties of the concrete flowing out of these. Observe. It is also useful to confirm the presence or absence of voids by hitting sound.
[0013]
When concrete is filled in the arch ribs, there is a concern about the influence of the

foundation structure

6A, 6B, etc. due to the increase in weight. However, the weight of the member after filling the concrete as seen from the ground of the steel pipe arch bridge to be reinforced If the unit volume mass is about 2.02.5 t / m ³ , there may be many cases where the foundation structure is hardly required to be reinforced. However, for this purpose, the concrete weight must be 1.9 t / m ³ or less in terms of unit volume mass (hardened state).
[0014]
In addition, even if lightweight aggregate is blended for this weight reduction, it has good fluidity to flow through the arch ribs without material separation, and also has a self-filling property that does not require compaction, and is cured. Then, it must be lightweight and high fluidity concrete that develops sufficient strength to contribute to the reinforcement method.
[0015]
Conventionally, there has been no case of filling lightweight and high-fluidity concrete in the arch ribs, and the evaluation index of the filling property is unknown, but from the above situation, high fluidity, material separation resistance, self-filling property, It is at least necessary to simultaneously satisfy various properties of a compressive strength required for a structure of 15 to 60 N / mm ² and a unit volume mass of 1.4 to 1.9 t / m ³ .
[0016]
In general, lightweight / high-fluidity concrete is considered to be a combination of high-fluidity concrete with self-filling properties (so-called high performance concrete) and lightweight aggregate concrete developed mainly in the construction field. However, when lightweight aggregates with a density lower than that of cement paste are used, the material separation becomes remarkable when the fluidity is increased. Therefore, special consideration is required for the application of the method of the present invention.
[0017]
Below, the lightweight and high fluidity concrete used for the reinforcement method of the loading metal pipe of this invention is demonstrated.
[0018]
First, in order to satisfy the high fluidity and self-filling properties while preventing the occurrence of material separation between the lightweight aggregate and the paste, the weight of the mortar itself is reduced. That is, the density difference between the light coarse aggregate and the mortar (including the amount of air) is reduced. Actually, the density difference is set to 0.4 g / cm ³ or less. Therefore, the following method is adopted.
(1) In addition to cement, a considerable amount of low density powder such as fly ash and silica fume is blended to lower the density of the mortar. Preferably, fly ash which can be obtained at low cost in the market is good.
(2) Reduce the density of the mortar by mixing 4-10% of air.
(3) Reduce the density of the mortar by making a part or all of the fine aggregate lightweight lightweight aggregate.
[0019]
By this method, the density difference with the light coarse aggregate can be almost eliminated, and in some cases, the difference can be eliminated at all, and the lightweight concrete can be obtained without separation due to the density difference. .
[0020]
In addition, the material separation resistance can be improved by controlling the viscosity of the paste, thereby suppressing the lifting of the lightweight coarse aggregate. For this,
(4) Adjust the viscosity of the paste by lowering the water powder volume ratio.
(5) The viscosity of the paste is adjusted by adding a biopolymer thickener, preferably welan gum.
It is better to adopt this method.
[0021]
In addition, when “lightweight fine aggregate” is used as in (3), material separation occurs in the mortar, that is, the lightweight fine aggregate is separated by the density difference between the paste in the mortar and the lightweight fine aggregate. In some cases, this phenomenon can be suppressed by adopting the methods (1) to (2) and (4) to (5) described above.
[0022]
Next, in order to stably secure a compressive strength of 15 to 60 N / mm ² as a structure even if a lightweight aggregate is used,
(6) The water binder ratio is 70% or less.
(7) The amount of air in the concrete shall be 10% or less.
In particular, when fly ash or silica fume is used as part of the binder in addition to cement, these powders are less dense than other binders and form a hardened body due to the pozzolanic reaction. Strong concrete can be obtained.
[0023]
When pumping, the pressure may cause water absorption in the internal space of the lightweight aggregate, and the fluidity of the concrete may be lost during pumping. The same phenomenon occurs when the injection distance into the metal tube is increased or when pressure filling is performed. To suppress this,
(8) The light-weight aggregate before blending is sufficiently pre-soaked or pre-wetted to preliminarily fill the voids inside the light-weight aggregate with water.
(9) Add welan gum.
When welan gum is added, free water (sticky water) that is difficult to be pressed into the voids inside the aggregate is formed in the concrete, so there is room for the lightweight aggregate to absorb water under pressure. However, the water absorption can be prevented.
[0024]
In addition, the measurement of surface water content and water content becomes complicated with lightweight aggregates, which makes it difficult to control the amount of water in the concrete during production in a ready-mixed concrete factory, which increases fluctuations in self-fillability. Further, in the present invention, it is premised on the use of a high-performance AE water reducing agent in order to impart high fluidity. Since this admixture is temperature-dependent, the concrete properties change depending on the outside air temperature and concrete temperature. In order to suppress such changes in concrete properties,
(10) Add a biopolymer thickener (welan gum).
When welan gum is added, the viscosity of the paste can be kept constant regardless of the outside air temperature or the concrete temperature, and therefore the temperature dependence of the high-performance AE water reducing agent can be reduced. Moreover, although the moisture content and surface water content of the lightweight aggregate used for actual mixing change every moment, even if such a change occurs due to the addition of welan gum, the change can be mitigated. Therefore, the productivity of lightweight aggregate concrete with complicated property management becomes very good.
[0025]
By adopting the above methods (1) to (10), high fluidity (slump flow value of 50 cm or more), material separation resistance, self-filling property, compressive strength required as a structure 16 It has a strength of -60 N / mm ² and a light weight of unit volume mass 1.4-1.9 t / m ³ , has little fluctuation in quality during production, can be pumped over long distances, and is narrow and long such as a metal tube Lightweight and highly fluid concrete that can be integrated with the metal pipe and concrete without creating a gap in the joint surface with the pipe wall even if it is press-fitted into the enclosed space is obtained. It can be used advantageously.
[0026]
At the same time, lightweight aggregates that are relatively inexpensive and easily available, such as asanolite and mesalite, can be used as the lightweight aggregate to be used. When pumping, this is pre-soaked and pre-wetting. To do. When pump construction is not performed, a completely dry or air-dried one can be used. The important thing in using these lightweight aggregates is that they can use lightweight aggregates with an absolute dry specific gravity of about 0.8 to 1.3 g / cm ³ and a water absorption rate of about 2 to 8%. Thus, when blended as a lightweight coarse aggregate, the density difference from the mortar is 0.4 g / cm ³ or less, and when blended as a lightweight coarse aggregate, the density difference from the paste is 0.4 g / cm 2. It should be less than cm ³ .
[0027]
In addition, it is indispensable to use a high-performance AE water reducing agent in order to maintain high fluidity with a small amount of unit water, but as a usable high-performance AE water reducing agent, commercially available polycarboxylic acid type, melamine sulfonic acid type Or a naphthalenesulfonic acid type thing can be used. Preference is given to those based on polycarboxylic acids or naphthalenesulfonic acids. Further, an air amount adjusting agent is blended in order to adjust the air amount as described above. The amount of powder used for cement, fly ash, blast furnace slag fine powder, silica fume, etc. is preferably 400 to 700 kg / m ³ in order to impart material separation resistance.
[0028]
Test examples are given below.
[0029]
Table 1 shows the materials used in the test. Both coarse and fine aggregates are lightweight aggregates.
These materials are kneaded with the concrete composition shown in Table 2 to produce three types of concrete, “High flow (1)”, “High flow (2)” and “Self-filling”. The tests shown in Table 3 were conducted. Table 4 shows the measurement results of fresh properties, and Table 5 shows the measurement results of curable properties.
[0030]
[Table 1]

[0031]
[Table 2]

[0032]
[Table 3]

[0033]
[Table 4]

[0034]
[Table 5]

[0035]
As can be seen from the results of Tables 4 and 5, the concretes of the respective blends satisfy the slump flow, unit volume mass, air amount and compressive strength targeted by the present invention. As for self-filling properties, there are no evaluation test values when lightweight aggregates are used, so the evaluation test values when using normal aggregates listed in Table 6 (the “High Fluid Concrete Construction Guidelines” of the Japan Society of Civil Engineers) The results of Table 4 are evaluated with reference to “Rank of self-fillability of high fluidity concrete and each evaluation test value”, and the results of “High fluidity (1)” and “High fluidity (2)” Although the result of not satisfying part of the condition of rank 3 of self-filling property in Table 6 is "Self-filling", all the conditions of rank 3 of self-filling property in Table 6 are satisfied. It was.
[0036]
Furthermore, the above-mentioned concrete is formed from a concrete injection port (90 mmφ) provided on the upper surface of a mold in a state in which a 400 × 200 × 1000 mm-high rectangular mold formed using a transparent acrylic plate is inclined at an inclination angle of 30 degrees. When filling the formwork and observing the filling of the mold, all three types were filled, but the “self-filling” ones were higher than the “high flow (1)” and “high flow (2)” types. However, it was found that the casting surface maintained a more horizontal surface, and it was filled well with a small flow gradient. It was found that “high flow (1)” and “high flow (2)” can also obtain good filling properties by using a vibrator for 5 seconds. When the appearance of the specimen after demolding was examined, the “self-filling” ones had no bubbles and the corners were filled sharply, whereas in the other two bodies, bubbles were scattered on the sides and “high flow” In (1), a situation where coarse aggregate was exposed at the lower corner of the gradient was observed. Furthermore, when the cross-section of the specimen was cut and the aggregate distribution was observed, the “self-filling” specimen showed a more uniform distribution of coarse aggregate than the other two specimens. It was confirmed that no occurred.
[0037]
With reference to the above test results, concrete having the composition shown in Table 6 was kneaded on-site. The materials used were the same as those listed in Table 1, and the mixing was performed at 4 batches with 1.1 m ³ per batch. The kneading procedure was as follows: material charging (G + S + C + FA) → empty kneading 15 seconds → kneading water charging (W + Ad) → 300 seconds kneading → discharge. At the time of shipment of ready-mixed concrete, when unloading after carrying for 40 minutes with an agitator car, after pumping (pump car with the boom of the pump car raised to 8m above the floor, pumping the hose tube tip 75cm away from the floor Samples were taken and measured for fresh properties and hardenability after concrete was discharged from the tip of the lever and after flowing (injected by connecting the tip of the hose to the concrete inlet of the formwork). The results are shown in Tables 7 and 8.
[0038]
[Table 6]

[0039]
[Table 7]

[0040]
[Table 8]

[0041]
The results in Table 7 and Table 8 are slump flow (JSCE-F503) = 650 ± 50 mm, 500 mm flow arrival time = 3 to 15 seconds, air volume, which is the management target value when the construction shown in FIG. (JISA1116) = 6.0 ± 1.5%, unit volume mass (JISA1116) = 1.8 t / m ³ or less, V75 funnel flow-down test (Japan Society of Civil Engineers draft standard) = 13 ± 5 seconds, U-shaped filling test ( The civil engineering society standard proposal) = 300 mm or more (failure R2) and compressive strength (JISA1108) = 18 N / mm ² or more were all satisfied when the concrete was unloaded. After pumping, the fluidity was somewhat reduced, but it is clear from the previous test results that it has sufficient pumping and self-filling properties.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the load carrying capacity and seismic performance of loaded metal pipes that are subjected to structural loads such as arch ribs of steel pipe arch bridges in the loaded state. it can. In addition, the construction method of the present invention is excellent in workability and economic efficiency in that the load on the foundation structure is small, vibration compaction is not required, and pumping is possible. The point that it can be economically reinforced makes a great contribution to the maintenance of construction and civil engineering structures.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a construction example when the method for reinforcing a loaded metal pipe according to the present invention is applied to an arch rib of a steel pipe arch bridge.
FIG. 2 is a view showing details of a left half part of the arch rib in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Arch Rib 2 Boom Pump Car 3 Concrete Placing Port 4 Air Hole

Claims

Filled with concrete in Achiribu steel arch bridge Te method odor seismic retrofitting an existing bridge, the slump flow value 50cm or more lightweight, high fluidity concrete blended with lightweight aggregate, higher than the pouring range of concrete concrete設口or we provided in the position, is poured Do expel air present in the a Chiribu is in Raa Chiribu, and sequential self-weight filling me toward upward from both hem bottom of the Achiribu, finally While expelling the air present in the arch rib, the concrete is press-filled into the top arch crown, and substantially the entire space inside the arch rib is filled with lightweight concrete having a unit volume mass of 1.8 t / m ³ or less. A seismic reinforcement method for existing steel arch bridges.

2. The method for seismic reinforcement of an existing steel arch bridge according to claim 1, wherein the light weight and high fluidity concrete has a density difference of 0.4 g / cm ³ or less between the light coarse aggregate and the mortar (including air content).

3. The method for seismic reinforcement of an existing steel arch bridge according to claim 1 or 2, wherein the light weight and high fluidity concrete contains a thickener to suppress the viscosity change of the paste.