JP3963326B2 - 橋脚の耐震補強構造及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道橋又は道路橋等を支持する橋脚の耐震補強構造及びその施工方法に関する。

近年、鉄道橋又は道路橋等を支持する既存の橋脚は、その耐震性能を高めるために耐震補強工事が行われている。従来、既存の橋脚の耐震補強構造として、例えば高架道路の橋脚においては、重機を駆使して橋脚躯体の周囲を地中の基礎フーチングから地上部に達する補強鋼板で囲い、橋脚躯体と補強鋼板間の土砂を掘削した後、掘削した空間にコンクリート、モルタル等を充填し固化させ、橋脚躯体と補強鋼板を一体とする耐震補強や、橋脚が水中から立設している場合は、橋脚躯体の周囲を複数の鋼矢板で囲み、乾燥作業空間を形成した後、地中部分を掘削し、橋脚躯体の外周に直接鋼板や強化繊維を巻き付ける耐震補強が実施されている。また、橋脚の周囲地盤にセメントミルク等の地盤改良材を注入して周囲地盤の強度を高める橋脚の耐震補強も実施されている。
特開平９−５３２０８号公報 特開２００２−３３２７５０号公報

しかしながら、従来の耐震補強構造は、橋脚躯体の周囲の基礎フーチングまでの地中部の掘削を要し、作業が繁雑かつ大掛かりになると共に、地上部に作業足場の組み立てを要し、施工コストの上昇と施工期間の長期化を助長する等の問題があった。また、橋脚の周囲地盤の強度を地盤改良材により高める耐震補強は、地上部分からの作業が可能であるが、橋脚と改良された地盤は直接接続されていないので、耐震性を向上させるのは難しい。

本発明は、このような従来技術の課題を解決し、橋脚の耐震補強作業を迅速かつ合理的に施工できると共に、耐震性能の高い橋脚の耐震補強構造及びその施工方法を提供することを目的とする。

本第１発明は、前記課題を解決するために、橋脚の耐震補強構造において、基礎フーチング上に立設された橋脚躯体からなる橋脚の耐震補強構造において、橋脚躯体の周囲に沿って地上部から基礎フーチング上に達する軸圧縮部材を配置し、前記軸圧縮部材の上部の地上部分でのみ橋脚躯体に固定手段と押さえコンクリートにより一体に固定されることを特徴とする。
以上

本第２発明は、本第１発明の橋脚の耐震補強構造において、前記軸圧縮部材を、一つ又は複数の現場打ち部材とすることを特徴とする。

本第３発明は、本第１発明の橋脚の耐震補強構造において、前記軸圧縮部材を、現場打ちの連続部材とすることを特徴とする。

本第４発明は、本第１発明の橋脚の耐震補強構造において、前記軸圧縮部材を、コンクリート部材、鋼管、コンクリート充填鋼管等の一つ又は複数の既製部材とすることを特徴とする。

本第５発明は、本第１発明の橋脚の耐震補強構造において、前記固定手段として、橋脚躯体に固定される定着部材を用いることを特徴とする。

本第６発明は、本第１〜第５発明のいずれかの橋脚の耐震補強構造において、前記橋脚躯体が断面矩形又は小判形の場合、前記軸圧縮部材を橋脚躯体の長辺側に配置することを特徴とする。

本第７発明は、橋脚の耐震補強構造の施工方法において、基礎フーチング上に立設された橋脚躯体の周囲に沿って地上部分から基礎フーチング上に達する軸圧縮部材を施工し、橋脚躯体の地上部分に定着部材を固定し、定着部材と前記軸圧縮部材の上部のみをコンクリート等の経時固化材により一体に連結することを特徴とする。

本発明の橋脚躯体の周囲に沿って地上部から基礎フーチングに達する軸圧縮部材を配置し、前記軸圧縮部材の上部の地上部分でのみ橋脚躯体に固定手段により固定される構成により、橋脚躯体の周囲の基礎フーチングまでの地中部分の大掛かりな根切り掘削を必要とせず、施工が容易で施工コストが安価な耐震性能の高い橋脚の耐震補強構造とすることができる。
前記軸圧縮部材を、一つ又は複数の現場打ち部材、現場打ちの連続部材、既製部材とする構成により、軸方向の圧縮荷重に対する耐力を有するものであって、いずれも地上部分からの施工が可能なものであり、大掛かりな掘削を必要とせず、施工が容易で施工コストが安価な、かつ耐震性能の高い橋脚の耐震補強構造とすることができる。
橋脚躯体と軸圧縮手段の上部との固定手段として、橋脚躯体に固定される定着部材を用いる構成により、既存の橋脚躯体に大きな負担を加えることなく、大きな定着力を得ることができる。
橋脚躯体が断面矩形又は小判形の場合、前記軸圧縮部材を橋脚躯体の長辺側に配置する構成により、地震による震動により、長辺側のいずれか一方の軸圧縮部材の下端が基礎フーチングの上面から離れても、他方の長辺側の軸圧縮部材の下端が基礎フーチング上面と確実に当接し、軸方向荷重をしっかりと支持するので、耐震補強性が向上する。
橋脚の耐震補強構造の施工方法において、基礎フーチング上に立設された橋脚躯体の周囲に沿って地上部分から基礎フーチング上に達する軸圧縮部材を施工し、橋脚躯体の地上部分に定着部材を固定し、定着部材と前記軸圧縮部材の上部のみとをコンクリート等の経時固化材により一体に連結する構成により、橋脚躯体の周囲の基礎フーチングまでの地中部分の大掛かりな根切り掘削を必要とせず、施工が容易で施工コストが安価な、かつ耐震性能の高い橋脚の耐震補強の施工方法を提供することができる。
以上

本発明の実施の形態を図により説明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施形態を示すものである。既存の橋脚１は、基礎フーチング２と、その上に立設される橋梁躯体３により構成される。
既存の橋脚１を耐震補強するために、橋脚躯体３の周辺に地上部分からの作業で軸圧縮部材４を、基礎フーチング２の上面に達する位置まで施工する。軸圧縮部材４の上部と橋脚躯体３の地上部分とを押さえコンクリート５を介して一体に固定する。橋脚躯体３からの軸方向荷重は、橋脚躯体３と軸圧縮部材４の接合部である押さえコンクリート５を経て、軸圧縮部材４から基礎フーチング２に伝達され、耐震性能の高い耐震補強構造となる。

軸圧縮部材４は、圧縮荷重に対して十分な耐力を有し、地上部からの施工が容易なものであればどのようなものであっても良い。軸圧縮部材４と橋脚躯体３の位置関係は、軸圧縮部材４が橋脚躯体３の外周に接する位置でも、若干橋脚躯体３の外周から離れていても良いが、大きく離れると橋脚躯体３からの軸方向荷重の伝達のための連結手段が大掛かりとなり好ましくない。
図２は、軸圧縮部材４を現場打ち部材６とした実施例を示す。現場打ち部材６は、小型のアースオーガ等の掘削機により、橋脚躯体３の周囲の地盤に基礎フーチング２の上面に達する縦孔を複数形成し、各縦孔に必要に応じて鉄筋篭等の補強材を挿入し、コンクリートを打設し固化させて形成する。コンクリートの打設だけで必要な圧縮力に対する耐力が確保出来るのであれば、鉄筋篭の挿入はやめ、現場打ち部材６の上部と橋脚躯体３との接続の為の補強筋７を、現場打ち部材６の上部のみに、その一部が現場打ち部材６の上端から突出するように配筋する。

軸圧縮部材４としての現場打ち部材６の上部と橋脚躯体３との接合は、橋脚躯体３の圧縮荷重を確実に軸圧縮部材４に伝達する必要がある。しかし、接合に際し、既存の橋脚躯体３にダメージを与えることは極力避けるべきである。そのため、橋脚躯体３と軸圧縮部材４の上部との接合手段として、橋脚躯体３が鉄筋コンクリート製の場合、接合予定の橋脚躯体３の表層部の配筋探査に基づいて既設鉄筋を避けて定着部材としてのアンカー部材８を固定する。定着部材としてのアンカー部材８としては、必要な定着力が得られるものであれば、拡底式アンカー、機械式拡張アンカー、接着系アンカーのいずれであっても良い。図２中、９、１０は橋脚躯体３が鉄筋コンクリート製に場合の中に配筋されている軸方向鉄筋及び水平鉄筋である。

橋脚躯体３が鋼製の場合、橋脚躯体３の接合予定箇所に定着部材としての鉄筋等を溶接する。軸圧縮部材４としての現場打ち部材６の上端から補強鉄筋７の一部を突出させ、前記突出した補強鉄筋７の一部と定着部材としてのアンカー部材８や定着用鉄筋とを交差させ、必要に応じて補強鉄筋を追加する。橋脚躯体３と軸圧縮部材４の接合部分に型枠を設置し、型枠内にコンクリートを充填して固化させ、橋脚躯体３と軸圧縮部材４としての現場打ち部材６を一体に接合する押さえコンクリート５を形成する。

橋脚躯体３の周囲に施工される現場打ち部材６が複数の場合には、押さえコンクリート５は、複数の現場打ち部材６の上部を一体に接続する構成であっても、個々の現場打ち部材６毎に橋脚躯体３と接合する構成であっても良い。しかし、作業能率及び軸圧縮部材４の浮き上がりを防止する見地からすると、複数の現場打ち部材６の上部をまとめて橋脚躯体３に接合し、ある程度の重量がある容積とする構成が望ましい。

軸圧縮部材４を、現場打ちの連続部材とする場合は、連続部材掘削用の小型の多連オーガー等の掘削機を用い、橋脚躯体３の周囲に連続した溝を基礎フーチング２の上面まで掘削する。連続した溝中に、必要に応じて鉄筋篭等の補強材を挿入し、コンクリートを打設し固化させて連続部材を構築する。橋脚躯体３と軸圧縮部材４としての現場打ちの連続部材の上部との接合は、前記軸圧縮部材４を現場打ち部材６とした場合と同様である。

軸圧縮部材４としては、鋼管、コンクリート充填鋼管、コンクリート部材等の既製部材であっても良い。これら軸圧縮部材４として既製部材の橋脚躯体３の周囲への施工は、小型杭打ち機による打設や、小型アースオーガによる基礎フーチング２上面までの縦孔形成後、縦孔に既製部材を立て込み、縦孔と既製部材との間を圧密にする施工であってもよい。橋脚躯体３と軸圧縮部材４である既製部材との接合は、前記軸圧縮部材４を現場打ち部材６とした場合と同様である。

軸圧縮部材４の橋脚躯体３の周囲の配置は、橋脚躯体３の全周に配置しても良いが、大型の橋脚躯体３の横断面形状としてもっともよく見られる矩形又は小判形の場合、長辺側のみに配置しても良い。両長辺側に配置された軸圧縮部材４は、地震による震動により一方の長辺側の軸圧縮部材４が浮き上がり、その下端が基礎フーチング２上面から離れても、他方の長辺側の軸圧縮部材４の下端が基礎フーチング２上面に確実に当接し、軸方向の圧縮荷重を確実に基礎フーチング２に伝達する機能を維持するため、耐震性能の高い耐震補強となる。

本発明の橋脚１の耐震補強の施工の手順を軸圧縮部材４が現場打ち部材６とした例について説明する。
（１）橋脚躯体３の周囲の地上部分に現場打ち部材用の縦孔形成のための小型アースオーガを設置し、橋脚躯体３周囲に複数の縦孔をその下端が基礎フーチング２上面に達するように掘削する。
（２）掘削した複数の縦孔に補強用の鉄筋篭を挿入し、コンクリートを打設し、現場打ち部材６を構築する。
（３）現場打ち部材６の上端から補強用鉄筋７の一部が突出するようにし、橋脚躯体３が鉄筋コンクリートの場合、橋脚躯体３の地上部分の接合予定箇所に、橋脚躯体３内の補強鉄筋との干渉を避けて、定着部材としてのアンカー部材８を固定する。
（４）橋脚躯体３の地上部分に固定した定着部材としてのアンカー部材８の頭部と、軸圧縮部材４としての現場打ち部材６上端から突出する補強鉄筋７とを交差させ、必要に応じて補強鉄筋を追加する。
（５）橋脚躯体３と現場打ち部材６の上部との接合部に型枠を設置し、コンクリートを打設し固化させ、押さえコンクリート５を構築する。

（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

符号の説明

１：橋脚
２：基礎フーチング
３：橋脚躯体
４：軸圧縮部材
５：押さえコンクリート
６：現場打ち部材
７：補強鉄筋
８：アンカー部材

Claims (7)

1. 基礎フーチング上に立設された橋脚躯体からなる橋脚の耐震補強構造において、橋脚躯体の周囲に沿って地上部から基礎フーチング上に達する軸圧縮部材を配置し、前記軸圧縮部材の上部の地上部分でのみ橋脚躯体に固定手段と押さえコンクリートにより一体に固定されることを特徴とする橋脚の耐震補強構造。
2. 前記軸圧縮部材を、一つ又は複数の現場打ち部材とすることを特徴とする請求項１に記載の橋脚の耐震補強構造。
3. 前記軸圧縮部材を、現場打ちの連続部材とすることを特徴とする請求項１に記載の橋脚の耐震補強構造。
4. 前記軸圧縮部材を、コンクリート部材、鋼管、コンクリート充填鋼管等の一つ又は複数の既製部材とすることを特徴とする請求項１に記載の橋脚の耐震補強構造。
5. 前記固定手段として、橋脚躯体に固定される定着部材を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の橋脚の補強構造。
6. 前記橋脚躯体が断面矩形又は小判形の場合、前記軸圧縮部材を橋脚躯体の長辺側に配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の橋脚の耐震補強構造。
7. 基礎フーチング上に立設された橋脚躯体の周囲に沿って地上部分から基礎フーチング上に達する軸圧縮部材を施工し、橋脚躯体の地上部分に定着部材を固定し、定着部材と前記軸圧縮部材の上部のみをコンクリート等の経時固化材により一体に連結することを特徴とする橋脚の耐震補強の施工方法。

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