JP4634537B1 - 橋桁の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既設橋桁に後施工アンカー工事をすることなく簡便かつ小型断面でＰＣケーブルを定着固定した橋桁補強構造とする。
【解決手段】橋桁１の支点間のほぼ全長に渡って補強ケーブル２が張設してあり、橋桁１の中央には支持材２０が設けてあってＰＣケーブル２が保持してあり、ＰＣケーブル２の両端部に定着固定端３を設けて定着固定してある。定着固定端３は、橋桁１の下側部の外周面に補強枠４を巻き立てて仮止めした状態にし、その中に複数のＰＣケーブル２を配置して充填材５を注入固化してＰＣケーブル２を定着固定してある。補強枠４は、橋桁断面の形状に合せて巻き立てることが好ましく、橋桁１がＩ型断面の場合、ウェブ１０まで巻き立て、フランジとウェブ１０との間に段差状の形にすることによって、この段差部１５がせん断コッターのように作用し、充填材５が経年劣化によって付着が弱まっても補強枠４は橋桁１から落下することがない。
【選択図】図２

Description

この発明は、鉄筋コンクリート製やプレストレストコンクリート製の橋桁の補強構造に関し、橋桁の強度を低下させる恐れのある橋桁への穿孔作業をすることなく、また、簡単な施工で得られる補強構造に関する。

橋梁が老朽化したり、或いは通過車輌の重量制限が緩和されて上昇するなどにより、橋梁の耐荷重を増大させなくてはならないため、補強を施すことが必要となる。橋桁の補強には、従来より外ケーブルによる補強構造が採用されている。従来の外ケーブルによる補強構造は、例えば、特許文献１（特開平７−３３１６１８号公報）に示されるように、複数の補強用ケーブルを橋桁の長手方向の両端部に渡って橋桁側面にケーブルを露出状態で配置し、アンカー筋を橋桁に設けてコンクリートを打設して形成した固定部に補強用ケーブルの両端部を定着具を介して固定し、ケーブルを緊張して橋桁にプレストレスを導入して耐荷力を増大させるものである。

特開平７−３３１６１８号公報

特許文献１に示されるように、外ケーブルによるプレストレスを導入する方法において、補強用のケーブル端部を定着する固定部は、既設の橋桁に複数の孔を穿孔し、各孔にアンカー筋を挿入固定し、後打ちコンクリートを打設して既設の橋桁に一体形成される。しかし、橋桁には鉄筋やＰＣ鋼材が密に配置されている場合が多く、アンカー筋の挿入固定用の孔を鉄筋やケーブルを避けて正確な位置に穿孔することが困難であり、穿孔位置を間違えると、橋桁内の鉄筋やＰＣ鋼材を切断してしまい、橋桁の構造躯体を傷めてしまうことになる。
そこで、本発明は、橋桁に穿孔することのない、簡便かつ小型断面の橋桁補強構造を提供するものである。

本発明は、既設橋梁の橋桁の下面長手方向に補強用ＰＣケーブルを張設し、桁端の近傍にＰＣケーブルを定着固定するものであり、定着固定端において、橋桁の下側部の外周面に補強枠が空間を設けて巻き立ててあり、この補強枠と橋桁の下側部との間の空間にＰＣケーブルを配設して充填材が注入固化されてある。固化した充填材によってＰＣケーブルは橋桁に定着固定されているので、既存の構造躯体である橋桁にアンカー設置のための穿孔工事をすることなく極めて簡便であり、かつ、橋桁側面に突出する部材がないので、小型の断面の補強部材によって補強ケーブルを橋桁に設置することができるのである。

この補強構造は、現状以上の桁断面応力度の増加を防ぐ場合に適用し、応力度を改善して橋桁の耐荷力を高めるものである。即ち、既設橋梁の設計応力度を超過する荷重が作用した場合を想定し、その場合でも許容応力度が安全側となるように予め補強するものであり、補強ＰＣケーブルには緊張力を付与しないタイプである。
補強ＰＣケーブルの両端は、定着固定端に定着され、橋桁のスパン中央の所望区間に渡って延ばし、ＰＣケーブルを連続的に橋桁の下面部に配置し、必要に応じて部分区間を補強することができる。例えば、連続桁橋の場合、支点間の負の曲げ区間と支点近傍の正曲げ区間との境付近から正曲げ区間に渡って補強構造を延長しＰＣケーブルを配置して補強することができる。この場合も、補強ＰＣケーブルには緊張力を付与しないタイプである。
この部分的な補強には、橋桁の下側部の外周面に巻き立てる補強枠が鋼製枠、または、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製枠を用いて、隙間には接着剤等が充填されて橋桁と補強枠が一体化されているので、補強枠自体も断面補強材とすることができ、ＰＣケーブルの配置本数を減らすことができるので経済的であり、更に、断面を大きく増大させることなく橋桁の補強構造が得られるのでコストの軽減となる。

一方、近年の交通量や大型車輌の増加によって桁断面縁応力度が設計許容応力度を超過しており、現状で橋桁の耐荷力不足の状態となっており、積極的に橋桁の耐荷力を高めることが求められる場合には、前記の橋桁補強構造において、更にＰＣケーブルの定着固定端に定着具を配置してＰＣケーブルを緊張するものである。
ＰＣケーブルを緊張して橋桁にプレストレスを付与することによって、橋桁に上方力（押し上げ力）を与え、活荷重だけではなく死荷重（自重）に対しても、荷重による応力を軽減することに効果的であり、耐荷力を一層向上させることができる。

本発明の効果を以下に列挙する。
（１）既存の橋桁の構造躯体に後施工アンカーを設置のための穿孔をすることなく簡便、かつ、補強枠を橋桁に設置することによって比較的小さな断面の増加で補強ケーブルを取付けて効果的な補強を行うことができる。
（２）鋼製またはＦＲＰ製の補強枠を橋桁の外側に被せるのでそれ自体が断面補強材となり、ＰＣケーブルの本数を減らすことができるのでコストを軽減することができる。
（３）補強枠に定着したＰＣケーブルを緊張して橋桁にプレストレスを付与することによって、橋桁に上方力（押し上げ力）を与え、荷重による応力を軽減する効果的な補強構造である。
（４）全素線エポキシ樹脂塗装型ＰＣ鋼より線を用いることによって、あらゆる厳しい環境に対応でき、長期に渡り錆の発生を防止でき、長期間に渡り補強効果を維持することができる。

本発明の橋桁の補強構造の実施例の正面図。 補強構造の断面図。 補強構造の底面図。 従来の橋桁の補強構造の正面図。

以下、図示の実施例を参照して本発明を更に詳しく説明する。

図１（１）に示す実施例１は、一定以上の荷重が作用したときにＰＣケーブルが補強材として作用するタイプの実施例であり、補強する橋桁１の下面に、橋桁１の支点間のほぼ全長に渡って補強ケーブルであるＰＣケーブル２が張設してある。橋桁１の中間部には適宜の間隔で支持材２０が設けてあり、ＰＣケーブル２が所定の位置に保持されている。ＰＣケーブル２の両端部には、定着固定端３が設けてあり、ＰＣケーブル２が定着固定端３に定着されている。
定着固定端３は、図２の断面図に示すように、補強枠４が橋桁１の下側及び側面に間隙を設けた状態で巻き立ててあり、橋桁１の下端面と補強枠４との間の間隙にＰＣケーブル２が所要本数配置され、間隙には接着剤またはモルタル等の充填材５が充填され、ＰＣケーブル２が定着されている。

補強枠４は、橋桁１の下側の断面形状に合せて巻き立ててあり、図示のように橋桁１がＩ型断面の場合、ウェブ１０の中間部まで巻き立ててあり、ウェブ１０から下フランジ１１が両脇に突出して段差部１５を形成しており、この段差部１５がせん断コッターのように作用し、充填材５の経年劣化によって付着力が弱まっても補強枠４が橋桁１から落下しないようにしてある。
補強枠４が鋼製枠の場合、充填材５との付着力を高めるために鋼製枠の素材は、波形鋼板や縞鋼板等の凹凸面を有する鋼材とする。それに加えて、橋桁１の表面及び鋼材の表面が凹凸状になるように粗面処理してあることが望ましい。
補強枠４と橋桁１の間に形成される間隙に充填する充填材は、エポキシ樹脂系の接着剤もしくは高強度無収縮モルタルを使用する。
橋桁１の中間部に設けた支持材２０は、橋桁１が変形したときにＰＣケーブル２に生じる反力を橋桁１に伝達するだけでなく、複数のＰＣ鋼より線からなるＰＣケーブル２の配列状態を保持するスペーサーを兼ねるものである。その材質は、鋼鉄や合成樹脂、または、コンクリート等から適宜に選択する。
また、ＰＣケーブルに代えて鉄筋、ＰＣ鋼棒を使用することができる。

図１（２）示す実施例２は図１（１）の実施例１と同じタイプであり、補強枠４を設けた部分は、図１と同じ断面構成であるが、補強枠４が所望区間に渡って連続している。この実施例は、例えば、橋桁スパンの中央区間の正曲げ区間に渡ってＰＣケーブル２を配置して橋桁１を補強するものである。この場合、補強枠４は、単なる型枠ではなく、橋桁１の断面を補強する部材としても機能するものであるので、ＰＣケーブル２による補強効果に加えて、断面増加分として補強効果に加算することができる。
なお、補強枠４は鋼製枠、または、ＦＲＰ製枠など適宜の材料によって構成することが可能である。

図１（３）の実施例３は、実施例１、実施例２とは異なり、ＰＣケーブルに予め緊張力が導入してある緊張タイプの補強構造である。
実施例１及び実施例２と同じように、橋桁１の支点間のほぼ全長に渡って補強のためのＰＣケーブル２が張設してあり、橋桁１の中間部には適宜の間隔で偏向具２２を設けて橋桁１に作用する曲げモーメント図の曲線にあわせてＰＣケーブル２を配置してあり、橋桁１の両端の定着固定端３に定着具３１を配置してＰＣケーブル２を補強に必要な緊張力を導入して定着して橋桁１に押し上げ力を作用させて耐荷重を増大させてある。
ＰＣケーブル２の配置及び偏向具２２の高さや形等は、橋桁１の補強に必要な上方力（押し上げ力）に応じて定める。この実施例３においては、充填材５をコンクリートとしてもよい。

橋桁１の底面の状態を図３に示す。ＰＣケーブル２は柔軟性があるため、配線方向の変更が容易であり、定着固定端３においては、ＰＣケーブル２であるＰＣ鋼線各々の周りに十分な付着力を確保するため、図３（１）に示すように、ある程度の間隔で配線することが必要であるが、定着固定端３を構成する補強枠４の外側では、間隔を絞り込んでＰＣケーブル２の配線間隔を小さくし、支持材２０の形状を小さなものとすることができる。
また、図３（２）に示すように、ＰＣケーブル２に緊張力を導入する場合は、補強枠４に定着具３１を設ける関係で間隔が大きくなるが、補強枠４の外側では、間隔を絞り込んで配線間隔を小さくできるので、同様に偏向具２２の形状を小さなものとすることができる。

補強材をＰＣケーブルとした場合は、以下の効果が得られる。
または、定着具３１が設けてある関係で、
（１）ＰＣケーブルの強度が通常の棒鋼より高いので、小断面で大きな補強が可能である。
（２）ＰＣケーブルは柔軟性があり配線が自由であるので、非直線型配置ができ、幅広く対応が可能である。
（３）補強区間が長い場合、棒鋼やＰＣ鋼棒は接続具を必要とするが、ＰＣケーブルは所要長さのものを得るのが容易であり、低コスト化が図れる。

ただし、補強区間が短いか、或いは、補強区間を分散して直線型で補強する場合は、ＰＣケーブルに代えてＰＣ鋼棒や高強度棒鋼等を使用してもよい。

以上に示した実施例における各構成については、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が自在であり、本発明の構成を限定するものではない。
例えば、補強枠は鋼製枠またはＦＲＰ製枠の他、それらに相当する材質のものであればよい。

１ 橋桁
１０ ウェブ
１１ フランジ
１５ 段差部
２ ＰＣケーブル（補強材）
２０ 支持材
２２ 偏向具
３ 定着固定端
３１ 定着具
４ 補強枠
５ 充填材

Claims (6)

1. 既設橋梁の橋桁の下面の長手方向に補強用ＰＣケーブルが張設してある補強構造であって、ＰＣケーブルの定着固定端に、橋桁の下側部を包囲する補強枠が橋桁との間に間隔をあけて巻き立ててあり、この補強枠と橋桁の下面部との間にＰＣケーブルが配設してあり、橋桁と補強枠との間の充填材によってＰＣケーブルが橋桁に定着されていることを特徴とする橋桁補強構造。
2. 請求項１において、補強枠を橋桁の両端部に設けて定着固定端としてあり、ＰＣケーブルが定着固定端の間に張設してある橋桁補強構造。
3. 請求項１において、補強枠が橋桁の中央部の間に連続して設けてある橋桁補強構造。
4. 請求項２において、両定着固定端に定着具が設けてあり、定着具の間に張設されたＰＣケーブルにプレストレスが導入してある橋桁補強構造。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の橋桁補強構造において、補強枠が、鋼製枠または繊維強化プラスチック製枠のいずれかである橋桁補強構造。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の橋桁補強構造において、ＰＣケーブルが全素線エポキシ樹脂塗装したＰＣ鋼より線であることを特徴とする橋桁補強構造。